(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。液体室（4）とサーモエレメントの外部との間に逆止弁（9）が設けられ、サーモエレメントの外部から液体室（4）への流れを許容し、液体室（4）からサーモエレメントの外部への流れを阻止する。【選択図】図２４
2013217208.tif 000002
【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、
前記ピストンの内部には、前記液体室に続く貫通孔と、前記貫通孔に続き逆止弁の弁体を収容する逆止弁室と、前記逆止弁室に続き、サーモエレメントの外部に開口する導通孔とが形成され、前記逆止弁は、前記導通孔から前記液体室への前記非圧縮性流動体の流れを許容し、前記液体室から前記導通孔への前記非圧縮性流動体の流れを阻止することができ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、前記ピストンは、ピストン体と、前記ピストン体の一端に配置されたピストン蓋とを有し、前記逆止弁室は、前記ピストン体と前記ピストン蓋とにより形成され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、前記ピストンの前記サーモエレメントの内部方向への移動が、前記大径部材が前記ガイド部材の上端部に当接する規定位置までに制限されるサーモエレメント。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１項に記載のサーモエレメントであって、前記導通孔に連通する補充液槽が設けられ、前記逆止弁が開弁すると、前記補充液槽から前記液体室へ補充液が補充されるようになっているサーモエレメント。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載のサーモエレメントであって、
前記ピストンの外周面と、前記ガイド部材の内周面との間に気密な液体空間が形成され、前記液体空間は、前記ピストンの前記貫通孔を経由して前記液体室に連通し、前記液体室内の前記非圧縮性流動体は、前記熱膨張体の膨張収縮に伴い、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サーモエレメント。
【請求項６】
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、
前記ガイド部材の前記径大部には、逆止弁が接続され、前記逆止弁は、逆止弁室と前記逆止弁に続きサーモエレメントの外部に開口する導通孔とが形成された逆止弁ケーシングと、前記逆止弁室に収容される弁体とを備え、前記ガイド部材の前記径大部には、前記液体室と逆止弁室とを連通する貫通孔が形成され、
前記逆止弁は、前記導通孔から前記液体室への前記非圧縮性流動体の流れを許容し、前記液体室から前記導通孔への前記非圧縮性流動体の流れを阻止することができることを特徴とするサーモエレメント。
【請求項７】
請求項６に記載のサーモエレメントであって、前記導通孔に連通する補充液槽が設けられ、前記逆止弁が開弁すると、前記補充液槽から前記液体室へ補充液が補充されるようになっているサーモエレメント。
【請求項８】
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、前記ピストンの上端部が当接する頂部と、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、を備え、
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形成された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し、前記ピストンの先端部が、前記上フレームの上部を押すことにより、前記開閉弁が開弁し、
前記ピストンの内部には、前記液体室に続く貫通孔と、前記貫通孔に続き逆止弁の弁体を収容する逆止弁室と、前記逆止弁室に続き、サーモエレメントの外部に開口する導通孔とが形成され、前記逆止弁室内に弁体を備え、前記逆止弁は、前記導通孔から前記液体室への前記非圧縮性流動体の流れを許容し、前記液体室から前記導通孔への前記非圧縮性流動体の流れを阻止することができることを特徴とするサーモスタット。
【請求項９】
前記ピストンは、上部に大径部材を有し、前記大径部材と前記上フレームの前記支点の周りとの間に補助バネを有する請求項８に記載のサーモスタット。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載のサーモスタットであって、前記導通孔に連通する補充液槽が設けられ、前記逆止弁が開弁すると、前記補充液槽から前記液体室へ補充液が補充されるようになっているサーモスタット。
【請求項１１】
請求項８乃至１０の何れか１項に記載のサーモスタットであって、
前記ピストンの外周面と、前記ガイド部材の内周面との間に気密な液体空間が形成され、前記液体空間は、前記ピストンの前記貫通孔を経由して前記液体室に連通し、前記液体室内の前記非圧縮性流動体は、前記熱膨張体の膨張収縮に伴い、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、ピストン又はガイド部材に逆止弁を設け、サーモエレメントの外部からサーモエレメントの内部の液体室への液体の流れを許容し、その逆は阻止するようにしている。ピストンが規定位置にくる温度より低い温度になると、逆止弁が開いて、サーモエレメントの外部の液体を液体室に吸い込む。
液体室の流動体がサーモエレメントの外部の液体と同じ場合は、液体室にサーモエレメントの外部の液体が補充される。液体室の流動体がサーモエレメントの外部の液体と異なる流動体の場合は、逆止弁の上方に補充液槽を設け、補充液槽に液体室の流動体と同じ流動体を収容し、逆止弁が開くと補充液槽の流動体が液体室に補充されるようにする。
【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、
前記ピストンの内部には、前記液体室に続く貫通孔と、前記孔に続き逆止弁の弁体を収容する逆止弁室と、前記逆止弁室に続き、サーモエレメントの外部に開口する導通孔とが形成され、前記逆止弁は、前記導通孔から前記液体室への前記非圧縮性流動体の流れを許容し、前記液体室から前記導通孔への前記非圧縮性流動体の流れを阻止することができることを特徴とするサーモエレメントである。
【００１３】
液体室の流動体は、サーモエレメントの外部の液体と同じ液体とすることができる。ラバーピストンと保護板による厳密なシールが不要で、Ｏリングによりシールすることができるので、ピストンは滑らかに摺動する。
液体室の流動体としてサーモエレメントの外部の液体を使用する場合は、ガム状流体より流動性がよい。液体室の流動体としてオイル等を使用する場合も、ガム状流体より流動性がよい。そのため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。
逆止弁があるので、液体室の流動体が減少すると、逆止弁が開弁して自動的に流動体を補充することが出来る。
【００１４】
前記ピストンは、ピストン体と、前記ピストン体の一端に配置されたピストン蓋とを有し、前記逆止弁室は、前記ピストン体と前記ピストン蓋とにより形成されることが好ましい。
こうすると、ピストンの内部に逆止弁室を形成し、逆止弁を配置することが出来る。
【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、前記ピストンの前記サーモエレメントの内部方向への移動が、前記大径部材が前記ガイド部材の上端部に当接する規定位置までに制限されることが好ましい。
温度が下がると、ピストンは規定位置で止まり、温度が更に下がると、液体室の圧力が更に低下し、逆止弁が開く。そのため、逆止弁が開く温度が安定する。
【００１６】
前記導通孔に連通する補充液槽が設けられ、前記逆止弁が開弁すると、前記補充液槽から前記液体室へ補充液が補充されるようになっていることが好ましい。
液体室にオイル等の流動体を充填し、補充液槽を取り付け、補充液槽からオイル等の補充液を補充するようにすると、サーモエレメントの外部の液体が汚れていても、外部の液体は液体室に入らないので、不具合を起こしにくい。
【００１７】
前記ピストンの外周面と、前記ガイド部材の内周面との間に気密な液体空間が形成され、前記液体空間は、前記ピストンの前記貫通孔を経由して前記液体室に連通し、前記液体室内の前記非圧縮性流動体は、前記熱膨張体の膨張収縮に伴い、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が好ましい。
非圧縮性流動体はガム状流体ではなく、流動性の良いものを使用しているので、熱膨張体が膨張すると液体室の非圧縮性流動体は液体空間に流入して、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。
熱膨張体が収縮すると、非圧縮性流動体は液体空間から液体室に戻り、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。
【００１８】
本発明の別の態様は、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、
前記ガイド部材の前記径大部には、逆止弁が接続され、前記逆止弁は、逆止弁室と前記逆止弁に続き、サーモエレメントの外部に開口する導通孔とが形成された逆止弁ケーシングと、前記逆止弁室に収容される弁体とを備え、前記ガイド部材の前記径大部には、前記液体室と逆止弁室とを連通する貫通孔が形成され、
前記逆止弁は、前記導通孔から前記液体室への前記非圧縮性流動体の流れを許容し、前記液体室から前記導通孔への前記非圧縮性流動体の流れを阻止することができることを特徴とするサーモエレメントである。
ガイド部材の径大部に逆止弁を結合したので、ピストン内部に逆止弁を設ける必要がなく、ピストンの構造が簡単になる。
【００１９】
本発明の更に別の態様は、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、前記ピストンの上端部が当接する頂部と、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、を備え、
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形成された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し、前記ピストンの先端部が、前記上フレームの頂部の支点を押すことにより、前記開閉弁が開弁し、
前記ピストンの内部には、前記液体室に続く貫通孔と、前記貫通孔に続き逆止弁の弁体を収容する逆止弁室と、前記逆止弁室に続き、サーモエレメントの外部に開口する導通孔とが形成され、前記逆止弁室内に弁体を備え、前記逆止弁は、前記導通孔から前記液体室への前記非圧縮性流動体の流れを許容し、前記液体室から前記導通孔への前記非圧縮性流動体の流れを阻止することができることを特徴とするサーモスタットである。
【００２０】
前記ピストンは、上部に大径部材を有し、前記大径部材と前記上フレームの前記支点の周りとの間に補助バネを有することが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
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】
【００２２】
【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】本発明の第１の実施形態のサーモエレメントの縦断面図。
【図３】図２のサーモエレメントの高温時の縦断面図。
【図４】図２のサーモエレメントの内部負圧時の縦断面図。
【図５】図２の逆止弁１２の拡大縦断面図。
【図６】パラフィンの相変化グラフ。
【図７】本発明の第２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閉弁時の縦断面図。
【図８】図７のサーモスタットの高温時の縦断面図。
【図９】図７のサーモスタットの常温時の縦断面図。
【図１０】図７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１１】図７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１２】本発明の補助バネ付きの第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閉弁時の縦断面図。
【図１３】図１２の補助バネ付きサーモスタットの高温時の縦断面図。
【図１４】図１２の補助バネ付きサーモスタットの規定温度時の縦断面図。
【図１５】図１２の補助バネ付きサーモスタットの逆止弁の開弁時の縦断面図。
【図１６】逆止弁をガイド部材に取り付けたサーモエレメントを使用するサーモスタットの第４の実施形態の縦断面図。
【図１７】補充液槽を取り付けた第５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１８】補充液槽の拡大縦断面図。
【図１９】ピストンとガイド部材との間に液体空間を形成した第６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２０】図１９のサーモスタットの高温時の縦断面図。
【図２１】図１９のサーモスタットのピストン上部の拡大断面図。
【図２２】図１９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２３】図１９のサーモエレメントにダイアフラム保護板を設けた拡大断面図。
【図２４】補充液槽をピストンの上に取り付けた第６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２５】図２４のサーモスタットの高温時の縦断面図。
【図２６】図２４のサーモスタットのピストン上部の拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
（第１の実施形態）
図２は、本発明のサーモエレメントの第１の実施形態の縦断面図である。サーモエレメントは、底のある円筒形のケース１と、ケース１の上部に係合するガイド部材５とを備える。ケース１の上部がカシメられてガイド部材５の基端部が取り付けられ、ケース１とガイド部材５とは、気密状態に一体化されている。ケース１には、パラフィンを含む熱膨張体２が充填され、熱膨張体２の上端面は、ダイアフラム３により封止されている。ダイアフラム３は、弾性密封部材の一種である。ガイド部材５の基端部内の当接面５ａと、ダイアフラム３の上側との間には非圧縮性流動体を蓄える液体室４が設けられている。液体室４には非圧縮性流動体として本サーモエレメントを使用する装置の浸漬液と同一の液体（例えば、「冷却水」）が充填されている。ガイド部材５は、基端部と、その上のガイド筒部５ｆとを有し、ガイド筒部５ｆの内側の摺動孔５ｂ内には、非圧縮性流動体の上に、ラバーピストン７、保護板８、ピストン６が設けられている。ピストン６は、ピストン６ａとピストン体６ａの下部のピストン蓋６ｂからなる。
【００２４】
ピストン体６ａの中心軸に沿って導通孔６ｃが貫通されている。ピストン蓋６ｂには、中心軸に沿って貫通孔６ｄが穿かれていて、貫通孔６ｄの下部は保護板８、ラバーピストン７を貫通し、液体室４に導通する。ピストン体６ａの導通孔６ｃの下部に逆止弁室１２ａが形成される。ピストン蓋６ｂの上面が逆止弁室１２ａの下面となる。逆止弁室１２ａには、逆止弁１２の弁体１２ｂが、バネ１２ｄにより上方に押し付けられて、取り付けられている。逆止弁１２は、液体室４内の圧力がピストン体６ａの導通孔６ｃに続くサーモエレメントの外部（ピストン６の外部で、サーモスタットの上フレームの内部）の圧力より高いときは弁座１２ｃに対して弁体１２ｂが押し付けられて閉弁し、液体室４からサーモエレメントの外部への流動体の流れを阻止する。液体室４内の圧力がピストン体６ａの導通孔６ｃに続くサーモエレメントの外部の圧力より低いときは、バネ１２ｄの押圧力に抗して弁体１２ｂが弁座１２ｃから離れ、サーモエレメントの外部から液体室４への流動体の流れを許容する。
【００２５】
図５はピストン６ａ体の下部に組み込まれた逆止弁１２の部分の拡大断面図である。ピストン体６ａの下部には逆止弁を収容する逆止弁室１２ａが形成される。逆弁止室１２ａの中心軸上部の導通孔６ｃとの連通孔１２ｅの周囲に弁座１２ｃが設けられ、弁座１２ｃは弁体１２ｂにより閉止されている。弁体１２ｂは、ピストン蓋６ｂに取り付けられたバネ１２ｄにより弁座１２ｃに押し付けられている。弁体１２ｂは弾性体で出来ているか、又は表面が弾性体で被覆され、弁座１２ｃに対して馴染み性が良くなっている。
ピストン体６ａの下にピストン蓋６ｂが配置される。ピストン蓋６ｂの上面は、バネ１２ｄの一端部を支持する。ピストン蓋６ｂの下部は、内径が小さい貫通孔６ｄが穿かれる。貫通孔６ｄは、保護板８、ラバーピストン７を貫通して液体室４に達し、ピストン蓋６ｂの中心軸に沿って、逆止弁室１２ａと液体室４とを導通している。
【００２６】
図２に戻って、ピストン体６ａの上部の外周部に溝６ｆが設けられ、大径部材として止め輪２７が嵌めこまれ、ピストン６が止め輪２７がガイド部材５の上端に当接して止まり（規定位置）、止め輪２７はストッパーとして作用し、それ以上ピストン６が下がらないようになっている。ここに、ピストンの規定位置とは、ピストンがそれ以上下方へ移動しなくなる位置であり、液体室４の流動体にピストンの圧力がかからなくなる位置である。ピストン６が規定位置にあり、更に温度が低下し液体室４の流動体が収縮し、液体室４の圧力が下がると、弁体１２ｂがバネ１２ｄの押圧力に抗して弁座１２ｃから離れ、逆止弁１２が開く。また、本明細書では、ピストンが規定位置まで下がってくる温度を規定温度という。即ち、規定温度とはピストンが規定位置にある一番高い温度である。
ピストン体６ａの上端には導通孔６ｃと導通するように溝６ｅが切られ、サーモエレメントの外部に開口する導通孔６ｃが塞がらないようになっている。
【００２７】
図２は、ピストン６に印加された負荷（図示せず）により止め輪２７がガイド部材５の上端に当接した状態の図である。サーモエレメントの温度が上がると、熱膨張体２が膨張し、液体室４の流動体を介し、印加された負荷に抗してピストン６を押し出し、止め輪２７がガイド部材５の上端から離れて、図３の状態となる。図２、３の状態に於いてはピストン６に印加された負荷により液体室４は加圧され、サーモエレメントの外部よりも、高圧となっているので、逆止弁１２は閉弁している。
【００２８】
図３の状態から温度が下がるとピストン６に印加された負荷によりピストン６は押し下げられ、図２の状態に戻る。さらに温度が下がると、図４に示すように、ピストン６が止め輪２７によりガイド部材５の上端で止められているので、ピストン６に印加された負荷が液体室４に加わらず、液体室４は負圧となる。逆止弁１２が開弁して、サーモエレメントの外部の液体を導通孔６ｃ、逆止弁室１２ａ、貫通孔６ｄを経て液体室４に吸引し、液体室４に液体を補充する。
【００２９】
図２の状態から次に温度上昇する時は、液体室４の流動体は減った分だけ補充され増加している。
このように、液体室４の流動体が漏れた場合でも、常に規定温度においてピストンが規定位置となるように自動的に流動体を補充し、規定温度におけるピストン位置が規定位置となるように補正する。
【００３０】
図６にパラフィンの温度と体積の関係を示す。図６に示すように、熱膨張体２のパラフィンは昇温すると固体から膨張率が大きい相変化域を経て液体となる。サーモエレメントはパラフィンの相変化域の膨張を利用したものである。
【００３１】
第１の実施形態では、ピストン６の溝６ｆに嵌め込まれた止め輪２７が、ガイド部材５の上端部に当接して止まり、ピストン６はそれ以上下方へ移動しない。ピストン６はこの規定位置にありさらに温度が下がると、バネ１５による負荷がかからなくなる。ストッパーは、ここに示したものに限定されず、サーモエレメントを組み込む機器の構成により、ピストンの規定位置でピストンに負荷がかからなくなる構造であれば良い。
第１の実施形態では、サーモエレメントのみを示した。第１の実施形態のサーモエレメントは、ケース１の外周部にサーモスタットの開閉弁を固定し、第２の実施形態で説明するようなサーモスタットに使用することが出来る。
【００３２】
（第２の実施形態）
図７〜図１１は、本発明の第２の実施形態のサーモエレメントを使用した自動車用サーモスタットの断面図である。まず、図７に用いる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内に充填された熱膨張体２と、熱膨張体２を封止するダイアフラム３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。ピストン６は、ピストン体６ａと、ピストン体６ａの下方のピストン蓋６ｂとを有する。ガイド部材の大径部５ｅの下面と、ピストン蓋６ｂ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、ガイド部材５とピストン６ａの間を密封するためのＯリング１７と、Ｏリング１７を止める止め板１８とを備える。また、逆止弁１２の弁体１２ｂと、弁体１２ｂを弁座１２ｃに押し付けるバネ１２ｄとを備える。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。
【００３３】
サーモエレメントの液体室４には、サーモエレメントを浸漬する液体と同一の液体が充填され、この液体により、ピストン６を移動させる。そのため、機密性はゆるくてよいので、第１の実施形態のラバーピストン７と、保護板８は使用せず、代わりにＯリング１７を使用する。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、中央部の外側の外周部は、ほぼ平面のリング状で、半径方向中央部の下面には円形の凸部が形成されている。その中に熱膨張体２を収容する。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。
【００３４】
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。
【００３５】
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１０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１１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。
【００３６】
図７に戻って、ピストン６は、ピストン体６ａと、その下方のピストン蓋６ｂからなる。ピストン６ａの中心軸に沿って導通孔６ｃが貫通されている。ピストン蓋６ｂには、下部に半径方向の半径方向孔６ｈが穿かれていて、液体室４に導通する。
【００３７】
ピストン体６ａの下部とピストン蓋６ｂとの間には、逆止弁を収容する逆止弁室１２ａが形成されている。逆止弁室１２ａには、逆止弁１２の弁体１２ｂがバネ１２ｄにより上方に押し付けられて組み込まれている。逆止弁１２は、液体室４の圧力がサーモエレメントの外部より高いとき、弁体１２ｂがバネ１２ｄにより弁座１２ｃに押し付けられ、液体室４からサーモエレメントの外部への流れを阻止する。液体室４の圧力がサーモエレメントの外部より低いとき、弁体１２ｂはバネ１２ｄによる押圧力に抗して弁座１２ｃから離れ、サーモエレメントの外部から液体室４への流れを許容する。ガイド部材５とピストン体６ａの間はＯリング１７により摺動可能な気密状態に保たれている。Ｏリング１７を取り付けるため、止め板１８がガイド部材５の上端部に設けられている。
以上が、サーモエレメントの構成部品である。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
図７は、サーモスタットの開閉弁５ｃが、バネ１５により、弁座１６に押し付けられて閉弁した状態である。
図８は、温度が上がり、熱膨張体２が膨張し、ダイアフラム３が上方へ移動し、液体室４の流動体がバネ１５に抗してピストン６を押し出し、開閉弁５ｃが弁座１６から離れ、開閉弁５ｃが開弁した状態である。サーモスタットの使用中は、図７と８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へ流れる流体の流量を制御する。
【００４１】
図７の状態からサーモスタットの周囲の液体の温度が更に下がると、熱膨張体２が収縮し、ダイアフラム３が下方へ移動し、開閉弁５ｃが弁座１６をさらに押しつける。図９に示すように、弁座１６は厚みのある弾性体なので、弁座１６の弾性体が薄く歪むことでこの押しつけを吸収する。弁座１６の弾性体の歪みが吸収出来なくなると、バネ１５がピストン６を押し付ける力が、弁座１６で止められピストン６に加わらなくなる。そのため、液体室４が負圧となり、逆止弁１２が開弁し、サーモエレメントの外部の液体をピストン体６ａの導通孔６ｃ、逆止弁室１２ａ、半径方向孔６ｈを経由して、液体室４に吸い込み、流動体を補充する（図示せず）。したがって、弁座１６の弾性体の歪み限界の位置が開閉弁５ｃの上限の位置である。
【００４２】
第２の実施形態では、ラバーピストン７と保護板８の代わりに、Ｏリング１７でシールする。そのため、ピストン６は滑らかに摺動する。
逆止弁１２があるので、液体室４の流動体が減少すると、逆止弁１２が開弁して自動的にサーモエレメントの外部の液体を補充する。
液体室４の流動体は、サーモエレメントの外部の液体と同じなので、ガム状流体より流動性がよい。そのため、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。
【００４３】
（第３の実施形態）
図１２〜図１５は、本発明の第３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断面図であり、規定位置と規定温度の調整のため、補助バネを使用したものである。ピストン体６ａの上部の外周部に溝６ｆが形成され、溝６ｆに孔のあいた円板状の止め輪２７が嵌めこまれている。ピストン体６ａが当接する上フレーム１３の支点１３ａの周りと、止め輪２７との間に補助バネ１９が配置される。ピストン体６ａに固定された止め輪２７は、規定温度になるとガイド部材５に固定された止め板１８に当接する。止め輪２７はストッパーとして作用する。補助バネ１９の押圧力は、バネ１５より弱く、ピストン６を下方に押し付ける。弁座１６の弾性体は、開閉弁５ｃとの馴染みが良い材料で出来ていれば良い。その他は第２の実施形態と同じである。
【００４４】
図１２は、使用状態において低温でサーモスタットの開閉弁５ｃが閉弁した状態である。図１３は、高温になりワックスからなる熱膨張体２が膨張し、ダイアフラム３が上方へ移動し、液体室４の流動体がピストン６を押し出し、上フレーム１３と下フレーム１４とに対して、サーモエレメントが、バネ１５の押圧力に抗して下方へ移動し、サーモスタットの開閉弁５ｃが開弁した状態である。図１２、１３に示す状態では、サーモエレメントはバネ１５により押圧されているので、弱い補助バネ１９は収縮した状態で、逆止弁１２は閉じている。
サーモスタットの使用が停止され、温度が低下すると、ピストン６はガイド部材５内に戻る。このとき、図１２の開閉弁５ｃは閉弁した状態のままである。
【００４５】
図１２の状態より更に温度が下がると、図１４に示すように、ダイアフラム３が下方へ移動し、バネ１５の押圧力がピストン６に加わらなくなるので、補助バネ１９が止め輪２７を押し下げ、ピストン６を押し下げる。止め輪２７が止め板１８に当たると、補助バネ１９の力もピストン６に加わらなくなり、ピストン体６ａには負荷がかからなくなる。ピストン体６ａの上端部と、上フレーム１３の支点１３ａとの間には、間隔ｄ６があく。
【００４６】
さらに温度が下がると、液体室４が負圧となり、図１５に示すように、逆止弁１２の弁体１２ｂがバネ１２ｄの押圧力に抗して弁座１２ｃから離れ、逆止弁１２が開弁し、サーモエレメントの外部の液体を導通孔６ｃから、逆止弁室１２ａ、半径方向孔６ｈを通って、液体室４に吸い込み、サーモエレメントの外部の液体を流動体として補充する。
ピストン体６ａに固定された止め輪２７が止め板１８に当接する位置が規定位置となるので、規定位置と規定温度を調整することができる。
【００４７】
（第４の実施形態）
図１６は、本発明の第４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断面図であり、ガイド部材５のガイド筒部５ｆの下の大径部５ｅに逆止弁１２が取り付けられている。ピストン６は１本の円柱状であり、内部に導通孔と逆止弁は設けられていない。
【００４８】
逆止弁１２の逆止弁ケーシング１２ｆは、上部中央の連通孔１２ｅと、その下の逆止弁室１２ａとを有する。連通孔１２ｅは、逆止弁室１２の上の短い孔を言う。連通孔１２ｅは、サーモエレメントの外部（上フレーム１３の内部）に開口している。ガイド部材５の大径部５ｅに、逆止弁室１２ａから液体室４に連通する貫通孔５ｄが形成されている。逆止弁室１２ａ内には弁体１２ｂがバネ１２ｄにより上方へ押圧されて配置されている。逆止弁ケーシング１２ｆは、ガイド部材５の大径部５ｅに気密状態に取り付けられている。
【００４９】
第４の実施形態では、液体室４が負圧となると、逆止弁１２が開弁し、サーモエレメントの外部の液体を連通孔１２ｅから、逆止弁室１２ａ、貫通孔５ｄを通って、液体室４に吸い込み、サーモエレメントの外部の液体を流動体として補充する。
第４の実施形態は、ピストン６とは別に逆止弁を設けるので、ピストン６にはピストン蓋が不要であり、ピストン６内に導通孔を加工する必要がない。そのため、ピストン６の構造が簡単になるという利点がある。
【００５０】
（第５の実施形態）
図１７は、本発明の第５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断面図であり、第４の実施形態のサーモエレメントに加えて、逆止弁１２からサーモエレメントの外部に連通する連通孔１２ｅの上に補充液槽２６が取り付けられている。第５の実施形態は、液体室４の流動液としてサーモエレメントの外部の液体と異なる流動体（オイル等）を使用する場合に用いる。図１８は、逆止弁１２と補充液槽２６の部分の拡大縦断面図である。伸縮性ある材料で出来た袋２６ａが、カバー２６ｂにより、逆止弁ケーシング１２ｆに気密に取り付けられている。袋２６ａには、液体室４の流動体と同一の補充液２６ｄが満たされている。
【００５１】
カバー２６ｂは、袋２６ａと逆止弁ケーシング１２ｆとの境界から、袋２６ａ内の補充液２６ｄが漏れないように袋２６ａを覆っている。カバー２６ｂには、サーモエレメントの外部と連通する通水口２６ｃが設けられ、カバー２６ｂと袋２６ａとの間にサーモエレメントの外部の液体が入ることが出来るようになっている。液体室４が負圧になり逆止弁１２が開弁すると、補充液槽２６に満たされている補充液が液体室４に吸引され、補充液が補充される。補充液槽２６の補充液が減った分だけ、サーモエレメントの外部の液体が通水口２６ｃからカバー２６ｂ内に入る。
【００５２】
第５の実施形態は、液体室４の流動体としてサーモエレメントの外部の液体と異なる流動体を選択することが可能である。又、サーモエレメントの外部が液体でなく気体等であっても、使用することができる。サーモエレメントの外部の液体は一般に冷却水等の水である場合が多く、冷却水は汚れている場合が多いので、冷却水でピストンを押すようにすると、ピストンが固着する等の不具合を起こす場合がある。第５の実施形態では、オイル等の流動体が液体室４に満たされ、この流動体がピストンを押す。補充液槽が取り付けられ、補充液槽２６から液体室４の流動体と同じ補充液２６ｄが液体室４に補充される。従って、冷却水の汚れによる不具合は起こりにくい。液体室４の流動体が減ると、補充液槽２６から補充液２６ｄが補充されるので、耐久性が良くなる。
【００５３】
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。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。液体室が曲がった形状でも、熱膨張体の圧力はピストンに伝わるので、液体室４の形状の制限が少ない。また、液体室４の径を大きくしても、中央部のピストンに圧力が伝わるので、サーモスタットを大型化することができる。
【００５４】
第５の実施形態では、ガイド部材５の下部の大径部５ｅに逆止弁１２を設け、逆止弁１２の上に補充液槽２６を設けた。補充液槽２６はこの位置に限定されない。第２の実施形態（図７）のピストン体６ａの上端部に補充液槽２６を設けることも出来る。
【００５５】
（第６の実施形態）
図１９〜２３は、本発明の第６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断面図であり、図１９は開閉弁５ｃが閉弁した状態を示し、図２０は開閉弁５ｃが開弁した状態を示す。図２１はピストン６の上部の拡大断面図である。ピストン体６ａの上部にピストン蓋６ｇが設けられている。逆止弁１２は、ピストン蓋６ｇの内部に設けられている。ピストン体６ａの外面とガイド部材５の内面との間に液体空間２８が形成され、液体室４内の流動体が液体空間２８に流入し、流出するようになっている。
【００５６】
ピストン体６ａの内部に貫通孔６ｄが形成される。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。
【００５７】
ピストン体６ａの上端部には、ピストン蓋６ｇが気密状態に取り付けられている。ピストン蓋６ｇは、ピストン体６ａと同じ外径で、下に開いた円筒形であり、円筒形の内側に逆止弁を収容する逆止弁室１２ａが形成される。ピストン蓋６ｇの上部中央部には連通孔１２ｅが設けられ、連通孔１２ｅはピストン蓋６ｇの上部の半径方向孔６ｊに連通し、半径方向孔６ｊはピストン蓋６ｇの外部（サーモエレメントの外部であり、サーモスタットの上フレーム１３の内部である）に開口している。
ピストン体６ａの上端部は逆止弁室１２ａの下面を形成し、貫通孔６ｄは逆止弁室１２ａに連通している。逆止弁室１２ａの連通孔１２ｅの周りには弁座１２ｃが設けられている。逆止弁室１２ａには、バネ１２ｄにより、弁体１２ｂが弁座１２ｃに押し付けられて組み込まれている。バネ１２ｄの一端部は、ピストン体６ａの上端部に当接している。
第６の実施形態では、ピストン体６ａの上端部に、下に開いた円筒形のピストン蓋６ｇが当接して、逆止弁室１２ａが形成される。これとは異なり、上に開いた円筒形のピストン体の上端部に、平面のピストン蓋が当接して、逆止弁室を形成するようにすることも出来る。
【００５８】
ピストン体６ａの上部には、２つの大径部３１ａ、ｂが設けられる。大径部３１ａ、ｂは、ガイド部材５の摺動孔５ｂに受入れられる。２つの大径部３１ａ、ｂの間には、円周方向に溝が形成され、Ｏリング２９ａが配置されている。下側の大径部３１ｂの下には、ピストンの貫通孔６ｄから、ピストン体６ａ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。
【００５９】
また、ガイド部材５のガイド筒部５ｆの下部は肉厚が厚く、摺動孔５ｂの内面はピストン体６ａの外面に接している。その上は、円周方向に溝が形成され、Ｏリング２９ｂが配置されている。Ｏリング２９ｂの上に小径部３２が設けられ、Ｏリング２９ｂの上側を押さえる。小径部３２の内周はピストン体６ａの外面に接している。小径部３２の上は、内径が大きくなっていて、ピストン体６ａの大径部３１ａ、ｂと、ピストン蓋６ｇとを収容することが出来る。
【００６０】
ピストン体６ａの下側の大径部３１ｂと、ガイド部材５の小径部３２との間で、ピストン体６ａの外面と、ガイド部材５の内面との間に、円周方向に液体空間２８が形成される。液体空間２８の内部の流動体が、ガイド部材５とピストン体６ａとの間から漏れないように、Ｏリング２９ａ、２９ｂにより気密に封止されている。
【００６１】
液体空間２８は、ピストン体６ａ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体６ａ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の流動体はサーモエレメントの外部の液体（冷却水）を使用している。そのため、液体室４の流動体は、ピストン体６ａ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。
【００６２】
図１９の状態から温度が上昇すると、図２０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、ピストン体６ａの大径部３１ｂを押し上げ、ガイド部材５の小径部３２を押し下げ、液体空間２８の縦方向長さが長くなる。そのため、ピストン６ａが押し上げられ、サーモスタットの開閉弁５ｃが開弁する。
【００６３】
温度が下がると、図１９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、ピストン体６ａの半径方向孔６ｉと貫通孔６ｄを通って、液体室４へ戻り、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。サーモスタットの開閉弁５ｃはバネ１５により押し戻され、サーモスタットの開閉弁５ｃは閉弁する。
【００６４】
さらに温度が下がると、ピストン６への負荷が加わらないので、液体室４が負圧となり、逆止弁１２が開弁して、サーモエレメントの外部の液体は、連通孔１２ｅ、逆止弁室１２ａ、貫通孔６ｄを通って液体室４に吸引され、液体室４に流動体（液体）が補充される（図示せず）。
第６の実施形態では、液体室４に満たされる冷却水等の流動体は、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、ピストン体６ａの貫通孔６ｄから、半径方向孔６ｈを通って、ガイド部材５の液体空間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。
【００６５】
図２２は、ピストン体６ａ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、ピストン体６ａの下端部を受けるため、凹部が形成されている。ピストン体６ａ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、ピストン体６ａが下方に移動すると、ピストン体６ａの下端部はダイアフラム３の中央部に直接当接する。
【００６６】
図２３では、ダイアフラム３の肉厚はほぼ一定で、ピストン体６ａの下端部を受けるための凹部は形成されていない。ピストン体６ａ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体６ａ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２２のように、ピストン体６ａ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２３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、他の実施形態でも保護板２２を設けることが出来る。
【００６７】
第６の実施形態でも、第３の実施形態（図１２〜１４）のように、補助バネを設けることも出来る。この場合、補助バネは上フレーム１３の支点１３ａの外側と、ピストン体６ａの大径部３１ａとを押圧するように配置する。
【００６８】
（第７の実施形態）
図２４〜２６は、本発明の第７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断面図であり、図２４は開閉弁５ｃが閉弁した状態を示し、図２５は開閉弁５ｃが開弁した状態を示す。図２６はピストン６の上部の拡大断面図である。第７の実施形態では、第６の実施形態と同様に、ピストン蓋６ｇは、ピストン体６ａの上方に設けられている。第６の実施形態に加えて、補充液槽２６が逆止弁１２の上方のピストン蓋６ｇの上に取り付けられている。
【００６９】
ピストン体６ａの内部に貫通孔６ｄが形成される。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。貫通孔６ｄの上に逆止弁を収容する逆止弁室１２ａが形成される。逆止弁室１２ａには、バネ１２ｄにより、弁体１２ｂが上方に押し付けられて組み込まれている。ピストン蓋６ｇは、下が開いた円筒形で、その内側に、ピストン体６ａの上端部を収容するようになっている。ピストン体６ａの上端部にピストン蓋６ｇが気密状態に取り付けられている。ピストン蓋６ｇには、上部中央部に貫通する連通孔１２ｅが設けられ、逆止弁室１２ａの連通孔１２ｅの周りには弁座１２ｃが設けられている。
【００７０】
補充液槽２６は、柔軟性のある材料で出来た袋２６ａと、袋２６ａを覆う堅固な材料で出来たカバー２６ｂとを有する。袋２６ａには、液体室４の流動体と同一の補充液が満たされている。袋２６ａを覆うカバー２６ｂは、ピストン蓋６ｇの上端部をカシメて気密に取り付けられている。袋２６ａの内部は、ピストン蓋６ｇの上面の連通孔１２ｅに連通している。
カバー２６ｂの上端部は堅固で、上フレーム１３の支点１３ａを押すことが出来る。カバー２６ｂの上端部の中心から少しずれた位置に、通水口２６ｃが設けられ、カバー２６ｂと袋２６ａとの間にサーモエレメントの外部の液体が入ることが出来るようになっている。
【００７１】
ピストン体６ａのピストン蓋６ｇに隣接する部分は、２つの大径部３１ａ、ｂが設けられる。大径部３１ａ、ｂは、ガイド部材５の摺動孔５ｂに受入れられる。２つの大径部３１ａ、ｂの間には、円周方向に溝が形成され、Ｏリング２９ａが配置されている。下側の大径部３１ｂの下には、ピストンの貫通孔６ｄから、ピストン体６ａ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。
【００７２】
また、ガイド部材５のガイド筒部５ｆの下部は肉厚が厚く、摺動孔５ｂの内面はピストン体６ａの外面に接している。その上は、円周方向に溝が形成され、Ｏリング２９ｂが配置されている。Ｏリング２９ｂの上に小径部３２が設けられ、Ｏリング２９ｂの上側を押さえる。小径部３２の内周はピストン体６ａの外面に接している。小径部３２の上は、内径が大きくなっていて、ピストン体６ａの大径部３１ａ、ｂと、ピストン蓋６ｇとを収容することが出来る。
【００７３】
ピストン体６ａの大径部３１ｂと、ガイド部材５の小径部３２との間で、ピストン体６ａの外面と、ガイド部材５の内面との間に、円周方向に液体空間２８が形成される。液体空間２８の内部の液体が、、ガイド部材５とピストン体６ａとの間から漏れないように、Ｏリング２９ａ、２９ｂにより気密に封止されている。
液体空間２８は、ピストン体６ａ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体６ａより断面積が大きい。そのため、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ものを使用している。そのため、液体室４の流動体は、ピストン体６ａ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。
【００７４】
図２４の状態から温度が上昇すると、図２５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、ピストン体６ａの大径部３１ｂを押し上げ、ガイド部材５の小径部３２を押し下げ、液体空間２８の縦方向長さが長くなる。そのため、ピストン６ａが押し上げられ、サーモスタットの開閉弁５ｃが開弁する。
【００７５】
温度が下がると、図２４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、ピストン体６ａの半径方向孔６ｉと貫通孔６ｄを通って、液体室４へ戻り、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。サーモスタットの開閉弁５ｃはバネ１５により押し戻され、サーモスタットの開閉弁５ｃは閉弁する。
【００７６】
さらに温度が下がると、ピストン６への負荷が加わらないので、液体室４が負圧となり、逆止弁１２が開弁して、補充液槽２６の補充液２６ｄは、連通孔１２ｅ、逆止弁室１２ａ、貫通孔６ｄを通って液体室４に吸引され、液体室４に補充液が補充される（図示せず）。
第７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、ピストン体６ａの貫通孔６ｄから、半径方向孔６ｈを通って、ガイド部材５の液体空間２８に入る。液体室４の流動体は、屈曲した流路を通って、ピストン６を押し上げることができる。
【００７７】
第７の実施形態でも、第３の実施形態（図１２〜１４）のように、補助バネを設けることも出来る。この場合、補助バネは補充液槽２６の外周部に、上フレーム１３の支点１３ａの外側と、ピストン蓋６ｇの上端部とを押圧するように配置する。
【００７８】
第２〜７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。
【００７９】
本発明の第１〜７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】
【００８０】
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
５ｅ    大径部
５ｆ    ガイド筒部
６    ピストン
６ａ    ピストン体
６ｂ    ピストン蓋
６ｃ    導通孔
６ｄ    貫通孔
６ｅ    溝
６ｆ    溝
６ｇ    ピストン蓋
６ｈ    半径方向孔
６ｉ    半径方向孔
６ｊ    半径方向孔
７    ラバーピストン
８    保護板
９    スリーブ
１２    逆止弁
１２ａ    逆止弁室
１２ｂ    弁体
１２ｃ    弁座
１２ｄ    バネ
１２ｅ    連通孔
１２ｆ  逆止弁ケーシング
１３    上フレーム
１３ａ    支点
１３ｂ    弁座部
１３ｃ    勘合孔
１３ｄ    流路
１４    下フレーム
１４ｂ    流路
１４ａ    勘合爪
１５    バネ
１６    弁座
１７    Ｏリング
１８    止め板
１９    補助バネ
２１    座金
２２    保護板
２６    補充液槽
２６ａ    袋
２６ｂ    カバー
２６ｃ    通水口
２６ｄ    補充液
２７    止め輪
２８    液体空間
２９ａ、ｂ    Ｏリング
３１ａ、ｂ    大径部
３２    小径部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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