(57)【要約】【課題】サーモエレメントのパラフィンから成る熱膨張体の体積膨張を直線運動に滑らかに変換し、応答性が良く、耐久性に優れたサーモエレメントを得る。【解決手段】サーモエレメントは、底のあるケース（1）と、ケースに充填され温度変化により膨張収縮するパラフィンを含む熱膨張体（2）と、軸方向に移動するピストン（6）と、前記ピストンを摺動自在に保持するガイド部材（5）と、熱膨張体（2）とピストン（6）との間に、変形自在な非圧縮性流動体を蓄える液体室（4）とを備える。熱膨張体の膨張収縮により、液体室内の非圧縮性流動体を介してピストンが軸方向に移動する。ピストンの上部と、ガイド部材の上部との間に蛇腹（35）が固定され、ピストンの上部の外周部と蛇腹（35）との間に、液体空間（28）が形成され、液体室の流動体は、ピストン内部の貫通孔（5f）と半径方向孔（6i）を通って液体空間に出入りすることが出来る。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底のあるケースと、前記ケースに充填され温度変化により膨張収縮するパラフィンを含む熱膨張体と、前記ケース内に前記熱膨張体を密封する弾性密封部材と、軸方向に移動可能なピストンと、前記ケースの上部に固定され前記ピストンを摺動自在に保持する摺動孔を有するガイド部材と、を備え、前記弾性密封部材と前記ガイド部材と前記ピストンとの間に液体室が形成され、前記液体室に変形自在な非圧縮性流動体が収容され、前記熱膨張体の膨張収縮により、前記液体室内の前記非圧縮性流動体を介して、前記ピストンが前記ガイド部材の前記摺動孔内を軸方向に移動するサーモエレメントであって、
前記ピストンの外周部を取り囲む蛇腹を備え、前記蛇腹の上端部は前記ピストンの外周部の上部に封止され、前記蛇腹の下端部は前記ガイド部材の上部に封止され、前記ピストンの外面と前記蛇腹の内面との間に、気密な液体空間が形成され、
前記ピストンの内部には、前記ピストン内を軸方向に延び前記液体室に続く貫通孔と、前記貫通孔から半径方向に延び前記ピストンの外側の前記液体空間に開口する半径方向孔とが形成され、前記熱膨張体の膨張収縮に伴い、前記液体室内の前記非圧縮性流動体は、前記液体空間に流入し流出することができるようになっていることを特徴とするサーモエレメント。
【請求項２】
請求項１に記載のサーモエレメントであって、
前記ピストンの下端部と前記ダイアフラムの中央部上面との間には、前記ダイアフラムを保護するための保護板が配置されているサーモエレメント。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のサーモエレメントであって、前記ピストンは、上部に大径部材を有し、前記大径部材が前記ガイド部材の上端部に当接して、前記ピストンの下方への移動が、前記大径部材が前記ガイド部材の上端部に当接する位置までに制限されるサーモエレメント。
【請求項４】
サーモスタットであって、
サーモエレメントと、
前記サーモエレメントを収容するための、液体の流れる流路が形成された下フレームと、
前記下フレームに固定され、前記ピストンの上部が当接する上部と、開閉弁が当接する弁座とを有し、前記液体の流れる流路が形成された上フレームと、
前記サーモエレメントの前記開閉弁を前記上フレームの前記弁座に押し付けるバネと、を備え、
前記サーモエレメントは、底のあるケースと、前記ケースに充填され温度変化により膨張収縮するパラフィンを含む熱膨張体と、前記ケース内に前記熱膨張体を密封する弾性密封部材と、軸方向に移動可能なピストンと、前記ケースの上部に固定されたガイド部材と、を含み、前記弾性密封部材と前記ガイド部材と前記ピストンとの間に液体室が形成され、前記液体室に変形自在な非圧縮性流動体が収容され、
前記ガイド部材は、前記ピストンを摺動自在に保持する摺動孔を有するガイド筒部と、前記ガイド筒部の下方の外径の大きい径大部と、前記径大部の外周部の開閉弁とを有し、
前記熱膨張体の膨張収縮により、前記液体室内の前記非圧縮性流動体を介して、前記ピストンが前記ガイド部材の前記摺動孔内を軸方向に移動し、前記ピストンの先端部が前記上フレームの上部を押し上げることにより、前記開閉弁が開弁するようになっていて、
前記ピストンの外周部を取り囲む蛇腹を備え、前記蛇腹の上端部は前記ピストンの外周部の上部に封止され、前記蛇腹の下端部は前記ガイド部材の上部に封止され、前記ピストンの外面と前記蛇腹の内面との間に、気密な液体空間が形成されていることを特徴とするサーモスタット。
【請求項５】
請求項４に記載のサーモスタットであって、
前記ピストンの上部にナットが係合し、前記ナットの位置を調節することにより、前記ピストンが前記上フレームを押し上げる高さを調節することが出来るサーモスタット。
【請求項６】
請求項４又は５に記載のサーモスタットであって、
前記ガイド部材の前記大径部の外縁部は、下側に更に内側に折り曲がれられ、座金により、前記ケースと、前記弾性密封部材とを気密に封止するサーモスタット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度変化によるパラフィンの膨張収縮を利用したサーモアクチュエータであるサーモエレメント及びサーモスタットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、温度センサとしてパラフィン等の熱膨張体を用いたサーモエレメントが用いられている。サーモエレメントは、温度によるパラフィンの相変化による体積変化をピストンの軸線方向の直線運動に変換する。サーモエレメントは、図１に示すダイアフラムタイプのほか、スリーブタイプ、肉厚封止部材タイプ（図示せず）等がある。ダイアフラムタイプは、熱膨張体（パラフィン）を弾性密封部材で密封し、非圧縮性流動体を介してピストンを押し出す。スリーブタイプ、肉厚封止部材タイプは、熱膨張体（パラフィン）を弾性密封部材で密封し、弾性密封部材により直接ピストンを押し出す。
図１に示すダイアフラムタイプのサーモエレメントは、底のある円筒形状のケース１に、円筒形のガイド部材５が固定される。ケース１内に熱膨張体２が充填され、熱膨張体２の上端面は、弾性密封部材であるダイアフラム３により封止されている。ガイド部材５の基端部内の当接面５ａと、ダイアフラム３の上側との間には液体室４が設けられ、変形自在な非圧縮性流動体から成るガム状流体が充填されている。ガイド部材５の摺動孔５ｂ内には、液体室４の上に、ラバーピストン７、保護板８、ピストン６が設けられ、ピストン６の上部は摺動孔５ｂの上に突き出している。
【０００３】
環境温度が上昇すると熱膨張体２が膨張し、ダイアフラム３が上方に膨出し、ダイアフラム３の上方の液体室４に封入されたガム状流体を押し上げる。ガム状流体は変形し摺動孔５ｂ内に進入して、ラバーピストン７、保護板８を介して、ピストン６を上方へ押し上げる。温度が下降すると熱膨張体２が収縮し、ピストン６に印加された負荷（図示せず）によりピストン６が押し下げられる。こうして、温度変化によりピストン６がガイド部材５から上下方向へ出入する。
【０００４】
しかし、ダイアフラムタイプのサーモエレメントは構造が複雑であり、非圧縮性流動体が漏洩しやすいという問題がある。スリーブタイプのサーモエレメントでも、非圧縮性流動体を使用するものは、同様の問題がある。
一般的な流体を使用する装置をシールする場合は、Ｏリング又はＶリングを使用し、Ｏリング等の摺動面にグリスを塗布し、摺動抵抗を小さくしている。グリスは漏れるので補充して使用する。しかし、サーモエレメントでは、グリスが漏れると非圧縮性流動体の体積が変化しピストンの移動量に影響するので、一般的なＯリング等を使用することはできない。
そのため、ダイアフラムタイプのサーモエレメントでは、熱膨張体をダイアフラムで隔離し、非圧縮性流動体は液化せず漏れ難いガム状流体を使用し、シール部材として、Ｏリングではなく、シール性能が良いラバーピストンを使用している。
また、ガム状流体は、漏れにくい材質を使用して熱膨張体の膨張をピストンに伝えるため、液体に比して流動し難いので、ガム状流体を封入する液体室４の形状は、単純な形状に限られていた。
【０００５】
これまで、ガム状流体の漏洩対策として、サーモエレメントの構造、ガム状流体の材質等さまざまな点から検討がされてきた。
特許文献１は、ダイアフラムタイプの構造の改良としてダイアフラムタイプの被圧縮性流動体から成るガム状流体内にピストンを挿入し、ガイド部材とピストンの間をパッキングにより密封して、ラバーピストン、保護板を無くした構造を開示する。
特許文献２は、スリーブタイプの改良として、スリーブとピストンの間に密閉室を形成し、ここに非圧縮性流動体を充填して、スリーブが非圧縮性流動体を介してピストンを押し上げるようにした構造を開示する。
特許文献１、２は、非圧縮性流動体から成るガム状流体の漏洩の問題が残り、また構造が複雑になる。
【０００６】
特許文献３は、被圧縮性流動体から成るガム状流体の材質の改良として、合成生ゴムを細かく破砕し、その破砕片をグリス・オイル等の潤滑剤と混和して、半流動体に練成し、ガム状流体とした流動体を開示する。しかし、この流動体は、ゴム破砕片のブロッキング等の現象を起こしロック状態になる危険がある。
【０００７】
特許文献４は、熱膨張体であるパラフィンをカーボンブラックの粒子に吸収させて粉末状にし、パラフィンを漏れ難くすることにより、ピストンを熱膨張体内に直接挿入し、熱膨張体の体積変化に伴い膨張体がピストンを直接押し上げる構造を開示する。特許文献３のカーボンブラックの粒子に吸収されたパラフィンは粉末状であり、シール部材でシールされているが、作動が不安定になる懸念がある。
【０００８】
このように、ダイアフラムタイプでもスリーブタイプでも、熱膨張体の膨張収縮により、非圧縮性流動体を介してピストンを押し出すサーモエレメントにおいて、非圧縮性流動体（ガム状流体）の漏洩の問題は、まだ十分解決されていない。
そのため、非圧縮性流動体の漏れの問題がなく、ピストンの摺動抵抗が小さく安定して作動するサーモエレメントが望まれていた。
また、耐久性の良いサーモエレメントが求められていた。
また、形状の制限が少ないサーモエレメントが求められていた。
更に、このようなサーモエレメントを使用したサーモスタットが求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３２２５３８６号
【特許文献２】実公昭５８−１６００３号
【特許文献３】実公平６−４３５９１号
【特許文献４】特開平１１−２９３２３５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、非圧縮性流動体の漏れの問題がなく、ピストンの摺動抵抗が小さく安定して作動するサーモエレメントを提供することである。
本発明の別の目的は、耐久性の良いサーモエレメントを提供することである。
本発明の別の目的は、形状の制限が少ないサーモエレメントを提供することである。
本発明の更に別の目的は、このようなサーモエレメントを使用したサーモスタットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明では、ピストンの上部の外周部に蛇腹により密封した液体空間を形成し、熱膨張体の膨張によりピストンを押し上げる液体室の流動体が、ピストン内部の貫通孔を通って液体空間に流入し流出するようにしている。
【００１２】
本発明の１態様は、底のあるケースと、前記ケースに充填され温度変化により膨張収縮するパラフィンを含む熱膨張体と、前記ケース内に前記熱膨張体を密封する弾性密封部材と、軸方向に移動可能なピストンと、前記ケースの上部に固定され前記ピストンを摺動自在に保持する摺動孔を有するガイド部材と、を備え、前記弾性密封部材と前記ガイド部材と前記ピストンとの間に液体室が形成され、前記液体室に変形自在な非圧縮性流動体が収容され、前記熱膨張体の膨張収縮により、前記液体室内の前記非圧縮性流動体を介して、前記ピストンが前記ガイド部材の前記摺動孔内を軸方向に移動するサーモエレメントであって、
前記ピストンの外周部を取り囲む蛇腹を備え、前記蛇腹の上端部は前記ピストンの外周部の上部に封止され、前記蛇腹の下端部は前記ガイド部材の上部のガイド筒部の上部に封止され、前記ピストンの外面と前記蛇腹の内面との間に、気密な液体空間が形成され、
前記ピストンの内部には、前記ピストン内を軸方向に延び、前記液体室に続く貫通孔と、前記貫通孔から半径方向に延び前記ピストンの外側の前記液体空間に開口する半径方向孔とが形成され、前記熱膨張体の膨張収縮に伴い、前記液体室内の前記非圧縮性流動体は、前記液体空間に流入し流出することができるようになっていることを特徴とするサーモエレメントである。
【００１３】
温度が上昇して熱膨張体が膨張すると、液体室の非圧縮性流動体はピストンの下端部を押し上げるとともに、ピストン内の貫通孔を通って液体空間に流入し、ピストンを押し上げる。ピストンを押す面積が大きいので、強い力でピストンを押し上げることが出来る。膨張体が収縮すると、非圧縮性流動体は液体空間からピストン内の貫通孔を通って液体室に戻り、ピストンは下方へ戻る。そのため、サーモエレメントの作動が安定する。
液体室の流動体として流動性がよいオイル等を使用し、液体空間にも同じ非圧縮性流動体を充填すると、液体室の形状の制限が少なく、大径のケースを用いることが出来る。また、液体室の流動体は漏れても液体空間に入るので、Ｏリングによるシールが不要である。そのため、ピストンは滑らかに摺動する。
【００１４】
前記ピストンの下端部と前記ダイアフラムの中央部上面との間には、前記ダイアフラムを保護するための保護板が配置されていることが好ましい。
保護板があると、ピストンの下端部によりダイアフラムが異常に曲げられることがない。
【００１５】
前記ピストンは、上部に大径部材を有し、前記大径部材が前記ガイド部材の上端部に当接して、前記ピストンの下方への移動が、前記大径部材が前記ガイド部材の上端部に当接する位置までに制限されることが好ましい。
ピストンの下方への移動限度を設定し、ピストンの下端部によりダイアフラムを損傷することがない。
【００１６】
本発明の別の態様は、サーモスタットであって、
サーモエレメントと、
前記サーモエレメントを収容するための、液体の流れる流路が形成された下フレームと、
前記下フレームに固定され、前記ピストンの上部が当接する上部と、開閉弁が当接する弁座とを有し、前記液体の流れる流路が形成された上フレームと、
前記サーモエレメントの前記開閉弁を前記上フレームの前記弁座に押し付けるバネと、を備え、
前記サーモエレメントは、底のあるケースと、前記ケースに充填され温度変化により膨張収縮するパラフィンを含む熱膨張体と、前記ケース内に前記熱膨張体を密封する弾性密封部材と、軸方向に移動可能なピストンと、前記ケースの上部に固定されたガイド部材と、を含み、前記弾性密封部材と前記ガイド部材と前記ピストンとの間に液体室が形成され、前記液体室に変形自在な非圧縮性流動体が収容され、
前記ガイド部材は、前記ピストンを摺動自在に保持する摺動孔を有するガイド筒部と、前記ガイド筒部の下方の外径の大きい径大部と、前記径大部の外周部の開閉弁とを有し、
前記熱膨張体の膨張収縮により、前記液体室内の前記非圧縮性流動体を介して、前記ピストンが前記ガイド部材の前記摺動孔内を軸方向に移動し、前記ピストンの先端部が前記上フレームの上部を押し上げることにより、前記開閉弁が開弁するようになっていて、
前記ピストンの外周部を取り囲む蛇腹を備え、前記蛇腹の上端部は前記ピストンの外周部の上部に封止され、前記蛇腹の下端部は前記ガイド部材の上部に封止され、前記ピストンの外面と前記蛇腹の内面との間に、気密な液体空間が形成されていることを特徴とするサーモスタットである。
【００１７】
前記ピストンの上部にナットが係合し、前記ナットの位置を調節することにより、前記ピストンが前記上フレームを押し上げる高さを調節することが出来ることが好ましい。
これにより、開閉弁が開弁する温度を調節することが出来る。
【００１８】
前記ガイド部材の前記大径部の外縁部は、下側に更に内側に折り曲がれられ、座金により、前記ケースと、前記弾性密封部材とを気密に封止することが好ましい。
これにより、液体室の非圧縮性流動体が漏れるのを確実に防止することが出来る。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、非圧縮性流動体の漏れの問題がなく、ピストンの摺動抵抗が小さく安定して作動するサーモエレメントを提供することができる。
また、耐久性の良いサーモエレメントを提供することができる。
また、形状の制限が少ないサーモエレメントを提供することができる。
また、このようなサーモエレメントを使用したサーモスタットを提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】従来のダイアフラムタイプのサーモエレメントの縦断面図。
【図２】第１の実施形態のサーモエレメントを使用するサーモスタットの縦断面図。
【図３】図２のサーモスタットの高温時の縦断面図。
【図４】図２のサーモエレメントのダイアフラムの縁部の拡大断面図。
【図５】図２のサーモエレメントのダイアフラムの縁部を座金の下側まで延長した拡大断面図。
【図６】図２のサーモエレメントのピストン下部とダイアフラムの部分の拡大断面図。
【図７】第２の実施形態のダイアフラム保護板を設けたサーモエレメントのピストン下部とダイアフラムの部分の拡大断面図。
【図８】第３の実施形態のサーモエレメントを使用するサーモスタットの縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図２〜４は、本発明の第１の実施形態のサーモエレメントを使用したサーモスタットの縦断面図である。第１の実施形態のサーモエレメントは、ピストン６の上部の外周部に、蛇腹３５を有し、蛇腹３５で密封された液体空間２８に液体室４の流動体が出入りするようになっている。
図２は、サーモスタットの開閉弁５ｃが、バネ１５により弁座１６に押し付けられて、開閉弁５ｃが閉弁した状態を示す。ピストン６は下方へ移動し、蛇腹３５は収縮している。図３は、温度が上昇し、熱膨張体２が膨張し、液体室４の流動体が、ピストン６を押し上げ、液体空間２８に流入し、蛇腹３５は伸張し、開閉弁５ｃが開弁した状態を示す。サーモスタットの使用中は、図２と３の状態の間で開閉弁５ｃと弁座１６の間隔が変化し、流路１４ｂから流路１３ｄへ流れる冷却水等の流動体の流量を制御する。
【００２２】
まず、第１の実施形態のサーモエレメントについて説明する。サーモエレメントは、ケース１と、ケース１内に充填されたワックス等の熱膨張体２と、熱膨張体２を封止するダイアフラム３（弾性密封部材）と、開閉弁５ｃと一体のガイド部材５と、ガイド部材５の内側のピストン６とを備える。ガイド部材の大径部５ｅの下面と、ピストン６の下面と、ダイアフラム３の上面とにより、液体室４が形成される。サーモエレメントは更に、ダイアフラム３をケース１に密封するための座金２１を備える。
ピストン６の上部の外周部にピストン６より外径の大きい止め輪２７が固定されている。止め輪２７は、ピストン６が下方へ移動すると、ガイド部材５の上端部に当接し、ピストン６の下方への移動を制限する。
サーモエレメントの上部の蛇腹３５の部分の構造については、後述する。
【００２３】
サーモエレメントの液体室４には、オイル等の非圧縮性流動体が充填され、この非圧縮性流動体により、ピストン６を移動させる。機密性はゆるくてよいので、従来のスリーブタイプのサーモエレメントに使用したラバーピストン７と、保護板８は使用しない。サーモエレメントのケース１は、外径が開閉弁５ｃの外径とほぼ等しく、肉厚は比較的薄く、中央部が凹状であり、その中に熱膨張体２を収容する。中央部の外側の外周部は、ほぼ平面のリング状で、リングの中央部にはサークル状に下向きの凸部が形成されている。熱膨張体２の上はダイアフラム３により封止されている。ダイアフラム３の外径も開閉弁５ｃの外径とほぼ等しい。
【００２４】
ガイド部材５の上部は、ガイド筒部５ｆで、内部にピストン６を摺動させるための収容する摺動孔５ｂが形成されている。ガイド筒部５ｆの下の大径部５ｅは径が大きく、大径部５ｅの外周部はサーモスタットの開閉弁５ｃとなっている。即ち、ガイド部材５とサーモスタットの開閉弁５ｃとは一体となっている。ケース１の外周部の下面には、リング状の座金２１が当接する。リング状の座金２１の半径方向中央部には、ケース１の凸部を受入れるサークル状の凹部が形成されている。
【００２５】
ガイド部材５の開閉弁５ｃの外周縁部は、下方内側に曲がり、ダイアフラム３の外周縁部と、ケース１の外周縁部と、座金２１とを巻き込んで固定され、熱膨張体２と、液体室４の流動体が漏れないように封止している。
図４は、ダイアフラム３の封止部の拡大断面図である。ダイアフラム３の外周縁部と、ケース１の外周縁部とは、ガイド部材５の開閉弁５ｃの外周縁部の内側まで延びている。
図５は、更に密封性を高めるため、ケース１の外周縁部は、更に座金２１の下側まで延長されている。このようにすると、更に密封性が良くなる。
以上が、サーモエレメントの構成部品である。
【００２６】
このサーモエレメントを使用したサーモスタットは、前述したサーモエレメントの構成部品の他に、ほぼ円筒形の下フレーム１４と、下フレーム１４の上部を覆う上フレーム１３と、サーモエレメントを上フレーム１３に押し付けるバネ１５と、開閉弁５ｃが当接するための弁座１６とを備える。下フレーム１４は、中心軸に沿って大きく円形に開口した流路１４ｂを有し、外周部に上フレーム１３と勘合するための勘合爪１４ａを有する。
【００２７】
下フレーム１４の上部の上フレーム１３は、中心部にピストン６と当接するための支点１３ａを有する。上フレーム１３の外周部に下フレーム１４と勘合するための勘合爪１４ａの勘合孔１３ｃを有する。勘合爪１４ａと勘合孔１３ｃとを勘合させることにより、上フレーム１３と下フレーム１４とは一体に結合される。また、上フレーム１３は、外周部に沿って開閉弁５ｃと当接する弁座部１３ｂを有し、支点１３ａと弁座部１３ｂとの間には、斜め上方に大きく開口した流路１３ｄが設けられている。弁座部１３ｂには弾性体からなる弁座１６が接着されている。弁座１６と、ガイド部材５の大径部５ｅの外周部の開閉弁５ｃとでサーモスタットの開閉弁を構成する。
【００２８】
第１の実施形態のサーモエレメントの上部のピストン６と、蛇腹３５の部分の構造について更に詳しく説明する。
【００２９】
ピストン６の先端部近くに外周に沿って溝６ｍが形成され、ガイド部材５の先端部近くに外周に沿って溝５ｎが形成されている。蛇腹３５の上端部３５ｆは、ピストン６の溝６ｍに密封され、蛇腹３５の下端部３５ｇは、ガイド部材５の溝５ｎに密封され、蛇腹３５はピストン６上部の外周を覆っている。
蛇腹３５は、上端部３５ｆと下端部３５ｇとの間の蛇腹部３５ｅを有する。蛇腹部は、径の大きい山部と、径の小さい谷部と、山部と谷部との間の斜面部とを有する。斜面部は、平面とすることができ、又は山部と谷部とを結ぶ緩やかな曲面とすることもできる。
蛇腹３５は、薄い金属材料で出来ている。又は、他の材料で作成することも出来る。蛇腹３５のピストン６の軸方向に垂直な面での断面は、円形、正方形、その他の形状とすることができる。
【００３０】
ピストン６の外面と、蛇腹３５の内面との間で、蛇腹の上端部３５ｆとガイド部材５の上端部との間に、密封された液体空間２８が形成される。ピストン６の内部に貫通孔６ｄが形成される。ピストン６の貫通孔６ｄは、ピストン６の上端部まで貫通せずに、貫通孔６ｄからピストン６の外周部へ続く半径方向孔６ｉが設けられている。半径方向孔６ｉは、複数本設けることが出来る。半径方向孔６ｉは、ピストン６の溝６ｍより下方に形成され、液体空間２８に開口している。
ピストン６の内部の貫通孔６ｄは、初めにピストン６の上端部から下端部まで貫通する孔として形成し、その後半径方向孔６ｉから上端部までの貫通孔６ｄを塞ぐことにより形成することが出来る。
【００３１】
ピストン６の下部には、貫通孔６ｄから液体室４に開口する半径方向孔６ｈが形成されていて、液体室４の流動体は、貫通孔６ｄの下端部から貫通孔６ｄに出入りすると共に、半径方向孔６ｈからも貫通孔６ｄに出入りすることが出来る。
液体室４には流動体（例えば、オイル等）が充填され、液体空間２８にも液体室４に充填されるのと同じ流動体が充填されている。
【００３２】
液体空間２８は、ピストン６の半径方向孔６ｉにより、貫通孔６ｄに連通し、液体室４と連通している。液体空間２８は、中心軸に直角な断面でピストン６より断面積が大きい。そのため、液体空間２８が流動体で満たされると、ピストン６を押し上げる力が大きく、ピストン６の動きを安定させる作用をする。
また、液体室４の流動体はオイル等の流動性の良い流動体を使用している。オイルは、エンジンオイル、シリコンオイル等の低粘度の潤滑性のある油である。そのため、液体室４の流動体は、ピストン６の貫通孔６ｄ、半径方向孔６ｉを通って、液体空間２８に流入し、又液体室４に戻ることが出来る。
【００３３】
図２の止め輪２７がガイド部材５の上端部に当接した状態から温度が上昇すると、図３に示すように、熱膨張体２が膨張して、ダイアフラム３が上方へ移動し、液体室４内の流動体を介して、ピストン６の下端部を押し上げる。また、液体室４の流動体は、貫通孔６ｄを通って、半径方向孔６ｉから液体空間２８に入り、蛇腹３５の上端部３５ｆを押し上げ、ガイド部材５の上端部を押し下げ、液体空間２８の縦方向長さが長くなる。止め輪２７がガイド部材５の上端部から離れ、ピストン６は上方へ移動する。そのため、サーモスタットの開閉弁５ｃが開弁する。
【００３４】
蛇腹３５は縦方向に伸張し、図３の状態になる。蛇腹３５が伸張すると、蛇腹３５のピストン６の中心軸に対して反対側の山部の間の距離は短くなり、谷部の間の距離は長くなる。蛇腹３５の山部と谷部の間の中間部分の間の距離は変化しない。液体空間２８は縦方向に伸張し、液体空間２８の容積は大きくなっている。蛇腹３５は金属材料で出来ているので、ピストンの中心軸と垂直方向には殆ど膨張収縮しない。
【００３５】
温度が下がると、図２の状態に戻る。熱膨張体２が収縮し、ダイアフラム３が下方へ移動し、液体空間２８を満たしていた流動体は、ピストン６の半径方向孔６ｉと貫通孔６ｄを通って、液体室４へ戻り、蛇腹３５は収縮して、液体空間２８の縦方向長さは短くなる。ガイド部材５に対して上方へ移動していたピストン６は下方へ戻る。止め輪２７はガイド部材５の上端部に当接する。サーモスタットの開閉弁５ｃはバネ１５により押し戻され、閉弁する。
蛇腹３５は金属材料で出来ているが、熱膨張体２の膨張と収縮は緩やかに起き、ピストン６の移動も緩やかなので、蛇腹３５は液体室４内の流動体の動きに追従して伸張と収縮をすることが出来る。
【００３６】
第１の実施形態では、液体室４の流動体がピストン６外面とガイド部材５の摺動孔５ｂの内面との間の部分から漏れると、液体空間２８内に漏れる。液体空間２８内には、液体室４の流動体と同じ流動体が充填されているので、漏れても問題はない。そのため、ピストン６の外面と、ガイド部材５の摺動孔５ｂの内面との間を封止するＯリングは不要である。
また、流動体が漏れても、外部の液体を汚染することがなく、また、外部の液体の汚染が液体室４に入り込むこともない。又摺動孔５ｂとピストン６の外面との間に流動体が満たされるので、ピストン６が固着するという問題が解消される。
【００３７】
第１の実施形態では、液体室４に満たされるオイル等の流動体は、ガム状流体より流動性がよい。そのため、液体室４の流動体は、ピストン６の貫通孔６ｄから、半径方向孔６ｉを通って、液体空間２８に入る。液体室４の流動体は、屈曲した流路を通って、液体空間２８に入り、ピストン６を強い圧力で押し上げることができる。
【００３８】
液体室４の径を大きくしても、中央部のピストン６に十分力が伝わるので、開閉弁５ｃの外径に近い大径のケース１を用いることが出来る。そのため、熱膨張体２の軸方向長さが短く、ダイアフラム３の少しの上下方向への移動でも、ピストンは十分な距離だけ上下方向に移動することが出来る。
このように、ガム状流体の代わりに流動性の良い流動体を使用するので、液体室４の形状の制限が少なく、サーモスタットを大型で厚さを薄くすることができる。
【００３９】
図６は、ピストン６の下部とダイアフラム３の中央部の拡大断面図である。ダイアフラム３は、外周部から中央部に向かって肉厚が次第に厚くなり、ダイアフラム３により異常変形しないようになっている。ダイアフラム３の中央部には、ピストン６の下端部を受けるため、凹部が形成されている。ピストン６の下端部とダイアフラム３の中央部の間には、他の部材はなく、ピストン６が下方に移動すると、ピストン６の下端部はダイアフラム３の中央部に直接当接する。
【００４０】
図７は、本発明の第２の実施形態のサーモエレメントのピストン６の下部とダイアフラム３の中央部の拡大断面図である。第２の実施形態では、ダイアフラム３がピストン６の下端部により変形するのを防止するため、保護板２２を使用する。他の点は、第１の実施形態のサーモエレメントと同様である。
第２の実施形態では、ダイアフラム３の肉厚はほぼ一定で、ピストン６の下端部を受けるための凹部は形成されていない。ピストン６の下端部と、ダイアフラム３の中央部との間に、ダイアフラム３を保護するための保護板２２を有する。保護板２２は、変形しにくい材料で作成され、ほぼ円板状で、上面の中央部にピストン６の下端部を受けるための凹部が形成され、下端部はダイアフラム３の上面の形状に合う形状である。
図６のように、ピストン６の下端部がダイアフラム３に直接接触すると、ダイアフラム３に無理な力がかかり、異常変形する恐れがある。図７の第２の実施形態のように、保護板２２を使用すると、ダイアフラム３は異常変形することがない。貫通孔６ｄの下端部が保護板２２で塞がれても、液体室４の流動体は、半径方向孔６ｈから貫通孔６ｄに出入りすることが出来る。
保護板２２は任意であり、なくてもよい。又、後述する第３の実施形態でも保護板２２を設けることが出来る。
【００４１】
図８は、本発明の第３の実施形態のサーモエレメントの縦方向断面図である。第３の実施形態では、ピストン６の上部にナット３７を結合し、ナット３７の位置を調節することにより、ピストン６が上フレーム１３を押し上げる高さを調節し、開弁する温度を調節することが出来る。
第３の実施形態では、上フレーム１３の上端部には、支点１３ａはなく、ピストン６が通り抜けることが出来る孔１３ｅが形成されている。ピストン６は、長さが長く、上フレーム１３の上端部の孔１３ｅから上方に出ている。ピストン６の上部の外周部には、ネジ山６ｐが形成されている。ネジ山６ｐには雌ネジを有するナット３７が係合している。ナット３７の上面により、上フレーム１３の上端部の孔１３ｅの周囲を押し上げるようになっている。ナット３７を回転させて上フレーム１３を押し上げる高さを調節し、開閉弁５ｃが開弁する温度を調節することが出来る。それ以外は、第１の実施形態と同様である。
【００４２】
通常は、製造後はナット３７に位置を調整する必要はないので、製造工程でオイル等の流動体を液体室４に封入し、ナット３７の位置を調節してから、ナット３７をロー付けし固定することができる。
第３の実施形態によれば、開閉弁が開弁する温度を調節することが出来る。
【００４３】
第１〜３の実施形態として、本発明のサーモエレメントを自動車用サーモスタットに組み付けた実施形態を説明したが、これに限定するものではなく、本発明のサーモエレメントを他の装置に組み付けることもでき、その場合も同様の効果が得られる。
【００４４】
本発明の第１〜３の実施形態として、主にダイアフラムタイプのサーモエレメントについて説明したが、本発明はこれに限定されず、スリーブタイプでも非圧縮性流動体を介してピストンを押し出すものには適用することが出来る。
【符号の説明】
【００４５】
１    ケース
２    熱膨張体
３    ダイアフラム
４    液体室
５    ガイド部材
５ａ    当接面
５ｂ    摺動孔
５ｃ    開閉弁
５ｄ    貫通孔
５ｆ    ガイド筒部
５ｎ    溝
６    ピストン
６ｄ    貫通孔
６ｈ    半径方向孔
６ｉ    半径方向孔
６ｍ    溝
６ｐ    ねじ山
７    ラバーピストン
８    保護板
１３    上フレーム
１３ａ    支点
１３ｂ    弁座部
１３ｃ    勘合孔
１３ｄ    流路
１３ｅ    孔
１４    下フレーム
１４ｂ    流路
１４ａ    勘合爪
１５    バネ
１６    弁座
２１    座金
２２    保護板
２７    止め輪
２８    液体空間
３５    蛇腹
３５ｅ    蛇腹部
３５ｆ  上端部
３５ｇ  下端部
３７    ナット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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