(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部が可動の仕切部材によって互いに容積可変とした二つの室に区画されたハウジングを有し、前記二つの室の第一室に熱膨張率の大きい原動液体が充填されているとともに、第二室に潤滑性を有する作動液体が充填されている原動機構と、一方向長さが変わることによって容積が変化する作動室および前記容積変化に応じて前記一方向の直線動を行なう作動部材を有し、前記第二室に前記作動室を連通させた変換機構と、を具え、前記原動液体の温度に応じた膨張・収縮に伴い前記仕切部材が前記第二室を縮小・拡大して前記作動液体を前記作動室に送入・送出することにより、前記作動部材を直線動させるアクチュエータにおいて、ピストンにより区画されたシリンダ室の一方を前記原動液体が膨張を開始したとき前記作動液体を受け入れる容積可変であって最大容積可調節の室としたシリンダと、前記ピストンが当って前記室の容積増大方向への動きを停止させる手動の調節ねじ部材からなる前記作動部材の前記作動液体による最大ストロークを可調節に規制する作動終了温度設定機構と、ピストンにより区画されたシリンダ室の一方を前記作動部材の作動終了後に前記作動液体を受け入れる容積可変の室とするとともにそのシリンダ室のもう一方の室に前記ピストンを押す戻しばねが装入されている逃し機構と、を具え、前記作動部材が前記作動液体により直線動させられる温度範囲が任意に設定可能とされている、ことを特徴とする温度変化により作動することを特徴とするアクチュエータ 。
【請求項２】
内部が可動の仕切部材によって互いに容積可変とした二つの室に区画されたハウジングを有し、前記二つの室の第一室に熱膨張率の大きい原動液体が充填されているとともに、第二室に潤滑性を有する作動液体が充填されている原動機構と、一方向長さが変わることによって容積が変化する作動室および前記容積変化に応じて前記一方向の直線動を行なう作動部材を有し、前記第二室に前記作動室を連通させた変換機構と、を具え、前記原動液体の温度に応じた膨張・収縮に伴い前記仕切部材が前記第二室を縮小・拡大して前記作動液体を前記作動室に送入・送出することにより、前記作動部材を直線動させるアクチュエータにおいて、 ピストンにより区画されて一方の室に前記ピストンの押ばねが装入されているシリンダ室のもう一方に形成される容積可変の室、および前記作動液体による前記作動部材のストロークが一定値となったとき開放されて前記作動液体を前記容積可変の室に導入する放出路を有するストローク設定機構を有することを特徴とする温度変化により作動するアクチュエータ 。
【請求項３】
前記作動部材がシリンダ室に嵌装されたプランジャであり、前記放出路は前記シリンダ室に接続されて前記プランジャにより一定ストロークとなるまで閉止されるものである請求項２に記載した温度変化により作動するアクチュエータ 。
【請求項４】
少なくとも一端側の一部がシリンダ体であって内部が前記シリンダ体に嵌装した自由ピストンからなる仕切部材によって互いに容積可変とした二つの室に区画されたハウジングを有し、前記二つの室の内で前記一端と反対側である第一室に熱膨張率の大きい原動液体が充填されているとともに、前記一端側である第二室に潤滑性を有する作動液体が充填されている原動機構と、前記シリンダ体と一体であって前記一端側に延長形成されたシリンダ筒にピストンまたはプランジャからなる作動部材を嵌装した作動シリンダを有し、前記作動部材から前記一端側が前記作動液体が充填され且つ前記第二室を包含した作動室を形成している変換機構と、を具え、前記原動液体の温度に応じた膨張・収縮に伴い前記仕切部材が前記作動室を移動させ、前記作動液体を介して前記作動部材を直線動させる温度変化により作動するアクチュエータにおいて、ピストンにより区画されたシリンダ室の一方を前記原動液体が膨張を開始したとき前記作動液体を受け入れる容積可変であって最大容積可調節の室としたシリンダと、前記ピストンが当って前記室の容積増大方向への動きを停止させる手動の調節ねじ部材からなる前記作動部材の前記作動液体による最大ストロークを可調節に規制する作動終了温度設定機構と、ピストンにより区画されたシリンダ室の一方を前記作動部材の作動終了後に前記作動液体を受け入れる容積可変の室とするとともにそのシリンダ室のもう一方の室に前記ピストンを押す戻しばねが装入されている逃し機構と、を具え、前記作動部材が前記作動液体により直線動させられる温度範囲が任意に設定可能とされている、ことを特徴とする温度変化により作動することを特徴とするアクチュエータ 。
【請求項５】
少なくとも一端側の一部がシリンダ体であって内部が前記シリンダ体に嵌装した自由ピストンからなる仕切部材によって互いに容積可変とした二つの室に区画されたハウジングを有し、前記二つの室の内で前記一端と反対側である第一室に熱膨張率の大きい原動液体が充填されているとともに、前記一端側である第二室に潤滑性を有する作動液体が充填されている原動機構と、前記シリンダ体と一体であって前記一端側に延長形成されたシリンダ筒にピストンまたはプランジャからなる作動部材を嵌装した作動シリンダを有し、前記作動部材から前記一端側が前記作動液体が充填され且つ前記第二室を包含した作動室を形成している変換機構と、を具え、前記原動液体の温度に応じた膨張・収縮に伴い前記仕切部材が前記作動室を移動させ、前記作動液体を介して前記作動部材を直線動させる温度変化により作動するアクチュエータにおいて、 ピストンにより区画されて一方の室に前記ピストンの押ばねが装入されているシリンダ室のもう一方に形成される容積可変の室、および前記作動液体による前記作動部材のストロークが一定値となったとき開放されて前記作動液体を前記容積可変の室に導入する放出路を有するストローク設定機構を有することを特徴とする温度変化により作動するアクチュエータ 。
【請求項６】
前記作動部材がシリンダ室に嵌装されたプランジャであり、前記放出路は前記シリンダ室に接続されて前記プランジャにより一定ストロークとなるまで閉止されるものである請求項２に記載した温度変化により作動するアクチュエータ 。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は設置場所の雰囲気温度または人為的に制御される温度の変化に応じて作動するアクチュエータ、換言すれば目的機器類に温度に応じた動作を行なわせる原動機として使用されるアクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
温度変化によって無動力で作動し目的機器類に可逆的動作を行なわせる原動機、即ち、熱エネルギを機械エネルギに変換する手段としてバイメタル、形状記憶合金や各種の流体が広く知られている。
【０００３】
周知のように、バイメタルは温度変化に対し比例的に作動し、従って目的機器類に温度変化に応じた動作量を与えることができるので、温度に比例的に対応した制御を行なわせる場合に適している。しかし、その反面、バイメタルが発生する力は小さいので、目的機器類が流体圧シリンダや電動機で動作させられる大形大重量のものに使用することができず、小形軽量のものにしか使用できない、という大きな制約がある。
【０００４】
また、同じく周知のように、形状記憶合金は特定の温度または応力の下でマルテンサイト相に変態および逆変態ができる結晶構造をもつことにより形状記憶効果を発揮するものであり、小形軽量のものはもとより、かなり大形大重量のものも動作させることが可能であることから、多くの分野で使用が試みられている。しかし、その反面、特定温度を境に記憶形状から原形状に、或いはその逆に変形するものであるため、目的機器類の原動機として使用した場合二位置制御することしかできず、温度に比例的に対応した制御を行なうことができない。
【０００５】
一方、流体の内で気体は熱膨張率がきわめて大きいとともに温度変化に対し比例的に膨張・収縮するので、かなり大形大重量の目的機器類に温度変化に応じた動作量を与えることが可能であるが、動作中に負荷が変動するものに対しては気体が圧縮性流体であるために動作量が変化し、温度に対応した動作を行なわせることができない。
【０００６】
流体の内で液体については、目的機器類の動作温度範囲内で一部または全部が蒸発気化する液体を使用することが例えば特開昭５６−１０７９８０号公報、特開平７−１９４１５５号公報に、常温で液相と気相とが共存する液体を使用することが例えば特開平６−３４１３７１号公報に、作動温度範囲内で液相を維持する液体を使用することが例えば特開昭５４−１４４５３２号公報、特開昭５７−１５１０７７号公報にそれぞれ記載されていることから判るように周知の動力源である。しかしながら、前二者の液体は温度上昇に伴って気化するので、動作中に負荷が変動する目的機器類を温度変化に比例的に対応させて動作させることができない、という気体使用の場合と同じ問題がある。
【０００７】
次に、温度である熱エネルギによる流体の膨張作用を受けて作動し目的機器類を動作させる機械力を発生する機構、即ち流体が受け取った熱エネルギを目的機器類動作の機械エネルギに変換する機構は、前出の特開昭５４−１４４５３２号公報、特開昭５７−１５１０７７号公報、特開平７−１９４１５５号公報に記載されている流体を装填したシリンダおよびこれに嵌装したピストンまたはプランジャからなるもの、或いは前出の特開平６−３４１３７１号公報に記載されている流体を充填した伸縮容器およびこれに結合した棒状部材からなるものに見られるように、流体の膨張に一義的に比例した直線動を行なうものとされている。
【０００８】
このため、目的機器類に所望の動作を行なわせるには、ピストンまたはプランジャ或いは棒状部材の作動を拡大または縮小して伝達することが必要となる。また、シリンダや伸縮容器を熱エネルギを受け取りやすい場所に設置して、その結果目的器機類からかなり離れることもある。これらの場合、伝達機構が複雑或いは大形のものとなって無視できない機械的損失を生じ、エネルギ伝達効率を低下させることとなる。更に、熱膨張率の大きい流体は潤滑性を有していないので、熱エネルギを機械エネルギに変換する機構がシリンダであると、ピストンまたはプランジャに対する潤滑を別途考慮しなければならない、という問題がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は熱エネルギを機械エネルギに変換して目的機器類に温度に対応した動作を行なわせる前記従来の手段がもっている、バイメタルの熱変形を用いたものでは大きな力を発生させることができない、流体の熱膨張を用いたものでは大きな力を発生できる反面、伝達機構が複雑或いは大形でエネルギ伝達効率を低下させたり変換機構によってはその潤滑性を考慮しなければならない、という問題を解決するためになされたものであって、伝達機構を簡単或いは小形、場合によっては不要とし且つ変換機構の潤滑性を考慮する必要のないものとすることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は目的機器類に温度に応じた動作を行なわせる原動機として使用するアクチュエータを、内部が可動の仕切部材によって互いに容積可変とした二つの室に区画されたハウジングを有し、二つの室の第一室に熱膨張率の大きい原動液体が充填されているとともに、第二室に潤滑性を有する作動液体が充填されている原動機構と；一方向長さが変わることによって容積が変化する作動室および容積変化に応じて一方向の直線動を行なう作動部材を有し、第二室に作動室を連通させた変換機構と；を具え、原動液体の温度に応じた膨張・収縮に伴い仕切部材が第二室を縮小・拡大して作動液体を作動室に送入・送出することにより、作動部材を直線動させるものとしたことをもって解決手段の一つとした。
【００１１】
作動部材のストロークは原動液体の力を作動液体に伝達する部分である仕切部材の有効面積と、作動液体の力を作動部材に伝達する部分の有効面積との比によって任意に設定することができる。また、原動機構で発生した力を作動液体によって変換機構に伝達するものであるため、両機構を直結一体化し或いは離して別体とすることが任意に選択することができる。これらによって、作動部材と目的機器類との間に設ける伝達機構を簡単・小形化或いは不要とすることが容易に可能である。更に、作動液体として潤滑性を有するものが用いられていることから、変換機構に潤滑を別途考慮することなくシリンダを採用できるばかりか、熱膨張率がきわめて小さく且つ蒸気圧が高い性質をもつため作動部材を安定よく適確に作動させることができる。
【００１２】
本発明を実施するにあたって、原動機構と変換機構とを前記のように直結一体化する場合と離して別体とする場合とがあり、設置場所の状況や目的機器類の動作条件に応じていずれとするかを選択し、温度変化に応じた所要の動作を簡単・小形の伝達機構を用い或いは伝達機構を用いることなく行なわせることができる。
【００１３】
また、仕切部材を柔軟な筒状体或いは自由ピストンで構成することは、第二室の容積変化を大きくして作動部材に大きなストローク或いは大きな力を与えるうえで好ましい形態である。
【００１４】
更に、変換機構をシリンダで構成し作動室および作動部材をシリンダ室およびピストンまたはプランジャとすること、或いは周側壁を伸縮可能とした伸縮ハウジングを有しその内部を作動室とするとともに伸縮端に作動部材を取り付けた構成とすることは、作動液体の圧力を受けるピストン或いは伸縮ハウジングの有効面積を仕切部材の有効面積と任意の面積比に設定して作動部材に目的機器類に応じた所要のストロークまたは力を与えるうえで好ましい形態である。
【００１５】
また、本発明は目的機器類に温度に応じた動作を行なわせる原動機として使用するアクチュエータを、少なくとも一端側の一部がシリンダ体であって内部がこのシリンダ体に嵌装した自由ピストンからなる仕切部材によって互いに容積可変とした二つの室に区画されたハウジングを有し、二つの室の内で一端と反対側である第一室に熱膨張率の大きい原動液体が充填されているとともに、一端側である第二室に潤滑性を有する作動液体が充填されている原動機構と；シリンダ体と一体であってその一端側に延長形成されたシリンダ筒にピストンまたはプランジャからなる作動部材を嵌装した作動シリンダを有し、作動部材から一端側が作動液体が充填され且つ第二室を包含した作動室を形成している変換機構と；を具え、原動液体の温度に応じた膨張・収縮に伴い仕切部材が作動室を移動させ、作動液体を介して作動部材を直線動させるものとしたことをもってもう一つの解決手段とした。
【００１６】
仕切部材と作動部材との間に充填された作動液体は、原動液体の膨張・収縮に応じた仕切部材のストロークに対応したストロークの直線動を作動部材に行なわせるものであり、作動室は容積不変であって前記第一の解決手段における第二室を兼ねている。そして、本解決手段によると原動液体によって仕切部材に与えられるストロークと力とがそのまま作動部材に伝達され、第一の解決手段に比べて簡単な構造で目的機器類との間に設ける伝達機構を小形・簡単化或いは不要とし、且つ仕切部材や作動部材の潤滑を別途考慮する必要がない、という目的を達成させることができる。
【００１７】
次に、前記二つの解決手段は予め設定した作動開始温度から作動時に与えられる最高温度に達するまでの間、作動部材を直線動させるものであり、作動温度域を任意に設定したり、作動部材のストロークを一定値に制限することができない。
【００１８】
そこで、先ず本発明は前記二つの解決手段のいずれかに対して、原動液体が膨張を開始したとき作動液体を受け入れる容積可変であって最大容積可調節の室を有する作動開始温度設定機構と；作動部材の作動液体による最大ストロークを可調節に規制する作動終了温度設定機構と；作動部材の作動終了後に作動液体を受け入れる容積可変の室を有する逃し機構と；を具え、作動部材が作動液体により直線動させられる温度範囲を任意に設定可能とした手段を付加した。
【００１９】
作動開始温度はその設定機構の室の最大容積を調節し、そこへ流入する原動液体の流量を適宜調整することによって任意に設定され、また作動終了温度は作動部材のストロークを適宜調整することによって任意に設定される。そして、作動部材停止後の温度上昇に伴う原動液体および作動液体の圧力異常上昇は、作動液体を逃がすことによって回避される。
【００２０】
尚、作動開始温度設定機構をピストンにより区画されたシリンダ室の一方を原動液体が流入する室としたシリンダと、ピストンが当って室の容積増大方向への動きを停止させる手動の調節ねじ部材とを具えたものとすること、作動終了温度設定機構を手動の調節ねじ部材であって、作動部材が当ってそれ以上のストロークを阻止するものとすること、逃し機構をピストンにより区画されたシリンダ室の一方を作動液体が流入する室としたシリンダであり、シリンダ室のもう一方の室にピストンを押す戻しばねを装入したものとすること、が構造が簡単で操作が容易なものとするうえで好ましい形態である。
【００２１】
次に、本発明は前記二つの解決手段のいずれかに対して、容積可変の室、および作動液体による作動部材のストロークが一定値となったとき開放されて作動液体を室に導入する放出路を有するストローク設定機構と；室に向かって閉じる逆止弁を有し、原動液体の収縮に伴って室の作動液体を戻す戻し路と；を具え、作動部材が作動液体により直線動するストロークを常に一定とする手段を付加した。
【００２２】
このことにより、作動部材が必要とするストローク以上の直線動を行なわせるように温度が上昇しても、作動部材は常に一定値のストロークに制限されて目的機器類に所定の動作を正確に行なわせることができる。
【００２３】
尚、容積可変の室をピストンにより区画されたシリンダ室の一方の室とし、もう一方の室にピストンの押ばねを装入すること、作動部材をシリンダ室に嵌装したプランジャとし、放出路をシリンダ室に接続してプランジャにより一定ストロークとなるまで閉止すること、が簡単な構造で目的を確実に達成させるうえで好ましい形態である。
【００２４】
ここで、本発明を実施するにあたって、原動液体として低分子量の有機化合物であるアルコール、エーテル、ケトン、液化石油ガスから選んだ一種類を用い、作動液体として油圧機器用作動油、潤滑油から選んだ一種類を用いるのがよい。これらから選ばれた原動液体は、必要により作動開始温度域で加圧された状態としておくことにより、太陽光を受ける自然環境下で気化することなく液相を維持して目的機器類を温度変化に比例的に対応させて動作させることができ、また作動液体は一般的に高粘度指数で低温流動性にすぐれており第二室と作動室とを大きな抵抗変化を生じることなく移動して効率を低下させない。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図面を参照して本発明の実施の形態を説明すると、図１乃至図６はそれぞれ異なる実施の形態を示す縦断面図であって、これらにおいてＡは原動機構、Ｂは変換機構である。
【００２６】
図１に示した第一の実施の形態は、原動機構Ａのハウジング１を円筒形とし、変換機構Ｂをハウジング１よりも小径のシリンダ１１で構成してこれらを直結一体化したものである。ハウジング１の一方の端壁１ａには内部へ突出させた台座２が形成されており、柔軟合成樹脂製の先端が閉じられた筒状の袋からなる仕切部材３の基端が台座２に液密に装着固定されている。ハウジング１の内部は仕切部材３によってその外側の空間である第一室４と内側の空間である第二室５とに区画され、また、もう一方の端壁１ｂには第一室４に開口した給排口６Ａが設けられていて栓６Ｂにより開閉可能に閉止されている。
【００２７】
変換機構Ｂを構成するシリンダ１１は、シリンダ筒１２の基端を端壁１ａに嵌め込んでハウジング１とほぼ同一中心軸線上に配置され、シリンダ室１３に嵌装した作動部材であるピストン１４から延びるピストン杆１５はシリンダ筒１２の先端から外部に突出している。シリンダ室１３のピストン１４から基端側の部分は作動室１６を形成し、台座２とシリンダ筒１２の端壁を貫通した連通孔１７によって第二室５と連通している。また、シリンダ筒１２の基端部には作動室１６に開口した給排口１８Ａが設けられていて栓１８Ｂにより開閉可能に閉止されている。
【００２８】
第一室４には熱膨張係数が大きい液体からなる原動液体Ｍが充填され、第二室５には潤滑性を有する液体からなる作動液体Ｗが充填されており、従って作動液体Ｗは連通孔１７，作動室１６にも充填されている。
【００２９】
原動液体Ｍはメタノール、エタノールで例示されるアルコールから選んだ一種類、またはメチルエーテル、エチルエーテルで例示されるエーテルから選んだ一種類、或いは単一ケトン、混合ケトンで示されるケトンから選んだ一種類、更に或いは液化ブタンで例示される液化石油ガスから選んだ一種類が用いられている。また、作動液体Ｗは油圧機器用作動油、石油系または合成の潤滑油から選んだ一種が用いられている。
【００３０】
これらの原動液体Ｍ、作動液体Ｗは給排口６Ａ，１８Ａを使用して第一室４，第二室５および作動室１６に注入充填するほかに補充や交換を行なうものであり、目的機器類の動作開始温度においてゼロ圧力または適宜に加圧された正圧力の状態で充填される。
【００３１】
ピストン杆１５は目的機器類を歯車、リンク、カム、索条などの伝達機構を介して動作させるか、または伝達機構を介することなく直接動作させるように、目的機器類に対して所定の位置、姿勢で配置される。また、ピストン杆１５は目的機器類がもっている動作開始位置、即ち不作動位置に戻る方向の力を発生する荷重、回転力または別途に設けたばねの力によってシリンダ筒１２に押し込まれ、作動開始時に作動室１６を最小容積とする位置にピストン１４を置く。
【００３２】
ハウジング１が置かれている場所の温度、一般には大気温度が上昇し、或いはこれに加えて太陽光がハウジング１を照射すると、その内部の原動液体Ｍが加熱されて大きく膨張し、筒状の袋からなる仕切部材３を圧縮してその内部空間である第二室５の容積を減縮する。作動液体Ｗは熱膨張率が小さいとともに非圧縮性であるので、第二室５の縮小に伴って連通孔１７から作動室１６に移動し、ピストン１４を温度上昇に比例的に対応したストロークでシリンダ１１の先端方向へ押圧移動させる。
【００３３】
温度が低下すると、原動液体Ｍが膨張から収縮に転じ、ピストン１４が前述の戻し力によって基端方向へ移動を開始して作動室１６の作動液体Ｗを第二室５に移動させる。ピストン１４の戻り動作のストロークも温度低下に比例的に対応するので、目的機器類に温度の上昇、低下に比例的に対応した動作を行なわせることができる。
【００３４】
第一の実施の形態では、図１に示したように仕切部材３の有効面積よりもピストン１４の有効面積が小さいので、温度変化に対応するピストン１４のストロークが大きく、目的機器類に大きい動作を行なわせることができる。
【００３５】
図２に示した第二の実施の形態は、原動機構Ａのハウジング２１を円筒形とし、変換機構Ｂをハウジング２１よりも小径のシリンダ３１としてこれらを切り離し別体としたものである。ハウジング２１の一方の端壁２１ａには内部へ突出させた台座２２が形成されており、周側壁が伸縮可能で先端が閉じられた筒状体、即ちベローズからなる仕切部材２３の基端が台座２２に液密に装着固定されている。ハウジング２１の内部は仕切部材２３によってその外側の空間である第一室２４と内側の空間である第二室２５とに区画され、また、もう一方の端壁２１ｂには第一室２４に開口した給排口２６Ａが設けられていて栓２６Ｂにより開閉可能に閉止されている。
【００３６】
変換機構Ｂを構成するシリンダ３１のシリンダ室３３には作動部材であるプランジャ３４が先端部をシリンダ筒３２の先端から外部へ突出させて嵌装されており、シリンダ室３３のプランジャ３４から先端側の部分は作動室３６を形成している。第二室２５と作動室３６とは、ハウジング２１の端壁２１ａとシリンダ３１の基端のヘッドカバー３１ａとに両端をねじ込み結合した金属管または耐圧ホースからなる管通路３７によって互いに連通しており、また、シリンダ筒３２の基端部には作動室３６に開口した給排口３８Ａが設けられていて栓３８Ｂにより開閉可能に閉止されている。
【００３７】
第一室２４には先の実施の形態と同様の原動液体Ｍが充填され、第二室２５，作動室３６および管通路３７には先の実施の形態と同様の作動液体Ｗが充填されている。
【００３８】
原動液体Ｍおよび作動液体Ｗの注入充填、補充や交換は給排口２６Ａ，３８Ａより行なわれること、それらの充填圧力を適宜に設定すること、プランジャ３４に戻し力を作用させること、作動開始時に作動室３６を最小容積とする位置にプランジャ３４を置くこと、は先の実施の形態と同じである。
【００３９】
原動液体Ｍが温度上昇に伴って膨張すると、ベローズからなる仕切部材２３を圧縮してその内部空間である第二室２５の容積を減縮し、それに伴って第二室２５の作動液体Ｗが管通路３７を通って作動室３６に移動し、プランジャ３４を温度上昇に比例的に対応したストロークでシリンダ３１の先端方向へ押圧移動させる。温度が低下すると、原動液体Ｍが収縮するようになり、プランジャ３４は作動室３６の作動液体Ｗを第二室２５に移動させながら温度低下に比例的に対応したストロークで基端方向へ移動する。
【００４０】
第二の実施の形態においても、図２に示したように仕切部材２３の有効面積よりもプランジャ３４の有効面積が小さいので、温度変化に対するプランジャ３４のストロークが大きく、目的機器類に大きい動作を行なわせることができる。
【００４１】
殊に、第二の実施の形態では原動機構Ａと変換機構Ｂとを管通路３７で接続した別体構造としたので、変換機構Ｂを目的機器類に接近させて設置し、伝達機構をきわめて簡単・小形なものとするかまたは不要とすることがきわめて容易である。また、原動機構Ａを目的機器類の動作条件に適合する温度変化を生じる場所に設置し、目的機器類に適切な動作を行なわせることができる。
【００４２】
図３に示した第三の実施の形態は、原動機構Ａのハウジング４１をシリンダとし、変換機構Ｂを周側壁が伸縮可能で先端が閉じられた伸縮ハウジング５１、即ちベローズを有するものとしてこれらを直結一体化したものである。ハウジング４１の一方の端壁４１ａには外部へ突出させた台座４２が形成されており、もう一方の端壁４１ｂには給排口４６Ａが設けられていて栓４６Ｂにより開閉可能に閉止されている。またハウジング４１には自由ピストンからなる仕切部材４３が嵌装されており、ハウジング４１の内部の仕切部材４３で区画された給排口４６Ａ側の空間が第一室４４を形成し、台座４２側の空間が第二室４５を形成している。更に、台座４２にはその連通孔５７に開口した給排口５８Ａが設けられていて栓５８Ａにより開閉可能に閉止されている。
【００４３】
変換機構Ｂは前述の伸縮ハウジング５１と、その閉止先端である伸縮端５２に基端を固結した棒状体５４からなる作動部材とによって構成され、伸縮ハウジング５１の基端は台座４２に液密に装着固定されている。また、伸縮ハウジング５１はハウジング４１に取り付けた保護カバー体５９に覆われており、棒状体５４は保護カバー体５９の先端から外部へ突出している。
【００４４】
第一室４４には先の二つの実施の形態と同様の原動液体Ｍが充填され、第二室４５，伸縮ハウジング５１の内部空間である作動室５６およびこれらを連通させた連通孔５７には先の二つの実施の形態と同様の作動液体Ｗが充填されている。
【００４５】
本実施の形態においても、先の二つの実施の形態と同様に給排口４６Ａ，５８Ａを使用して原動液体Ｍ、作動液体Ｗの注入充填、補充や交換を行ない且つそれらの充填圧力を適宜に設定し、また、棒状体５４に戻し力を作用させておく。更に、作動開始時に作動室５６を最小容積とする位置に自由ピストンからなる仕切部材４３が置かれるようにする。
【００４６】
原動液体Ｍが温度上昇に伴って膨張すると、仕切部材４３を押圧移動して第二室４５の容積を減縮し、それに伴って第二室４５の作動液体Ｗが連通路５７を通って作動室５６に移動し、伸縮ハウジング５１を伸長させて棒状体５４を温度上昇に比例的に対応したストロークで先端方向へ移動させる。温度が低下して原動液体Ｍが収縮するようになると、棒状体５４は作動室５６の作動液体Ｗを第二室４５に移動させながら温度低下に比例的に対応したストロークで基端方向へ移動する。
【００４７】
第三の実施の形態においては、図３に示したように仕切部材４３の有効面積よりも伸縮ハウジング５１の有効面積が大きいので、温度変化に対する棒状体５４のストロークは先の二つの実施の形態におけるピストン１４，プランジャ３４のストロークよりも小さいが、これらよりも大きい力で目的機器類を動作させることができ、大形・大重量のものを動作させるのに適している。
【００４８】
図４に示した第四の実施の形態は、原動機構Ａのハウジング６１を扁平な箱体６１Ａとその先端に突出形成したシリンダ体６１Ｂとからなるものとし、変換機構Ｂをシリンダ体６１Ｂと一体であって、その前方に延長形成された作動シリンダ７１を有するものとした。ハウジング６１のシリンダ体６１Ｂと反対側の端壁６１ｂには給排口６６Ａが設けられていて栓６６Ｂにより開閉可能に閉止されている。また、シリンダ体６１Ｂには自由ピストンからなる仕切部材６３が嵌装しているとともに、変換機構Ｂの作動シリンダ７１のシリンダ室７３には作動部材であるピストンまたはプランジャ、本実施の形態ではピストン７４が嵌装しており、このピストン７４から延びるピストン杆７５はシリンダ筒７２の先端から外部へ突出している。
【００４９】
ハウジング６１の箱体６１Ａおよびシリンダ体６１Ｂの仕切部材６３から箱体６１Ａ側の空間は第一室６４を形成し、反対側であるシリンダ体６１Ｂの先端側は第二室６５を形成している。また、シリンダ筒７２のピストン７４からシリンダ体６１Ｂ側の空間は作動室７６を形成している。従って、本実施の形態では第二室６５と作動室７６とが実質的に一つのシリンダ内に形成された一つの室であり、作動室７６は第二室６５を包含している。そして、作動開始時に作動室７６が位置する部位におけるシリンダ筒７２に給排口７８Ａが設けられていて栓７８Ｂにより開閉可能に閉止されている。
【００５０】
第一室６４には先の三つの実施の形態と同様の原動液体Ｍが充填され、第二室６５を包含した作動室７６には先の三つの実施の形態と同様の作動液体Ｗが充填されている。これらの注入充填、補充や交換および充填圧力の設定は給排口６６Ａ，７８Ａを使用して行なわれるものであり、また作動部材であるピストン７４には戻し力が作用させてある。
【００５１】
本実施の形態においては、シリンダ体６１Ｂとシリンダ筒７２とは同一径とされ一体に連続しているので、温度変化による原動液体Ｍの膨張・収縮に対応したストロークで仕切部材６３，作動室７６，ピストン７４が一体に移動し、原動液体Ｍによって仕切部材６３に与えられるストロークと力とがそのままピストン７４に伝達される。
【００５２】
即ち、本実施の形態では第二室６５は作動室７６と一体でこれに包含されているので、先の三つの実施の形態よりも簡単な構造で目的機器類との間の伝達機構を小形・簡単化或いは不要とすることができ、且つ仕切部材６３およびピストン７４の潤滑を別途考慮する必要がなくなる。尚、本実施の形態ではハウジング６１の一部を扁平な箱体６１Ａに形成したので表面積が大きく、原動液体Ｍの熱の授受が良好に行なわれて目的機器類の動作を温度変化に鋭敏に対応させることができる。
【００５３】
図５に示した第五の実施の形態は、第一の実施の形態と同様に原動機構Ａのハウジング８１を円筒形とし、変換機構Ｂをハウジング８１よりも小径のシリンダ９１で構成してこれらを直結一体化したものである。ハウジング８１の一方の端壁８１ａに内部へ突出させて設けた台座８２に柔軟合成樹脂製の先端を閉じた筒状の袋からなる仕切部材８３の基端が液密に装着固定されており、ハウジング８１の内部は仕切部材８３によってその外側の空間である第一室８４と内側の空間である第二室８５とに区画されている。
【００５４】
変換機構Ｂを構成するシリンダ９１はシリンダ筒９２の基端を端壁８１ａに嵌め込んでハウジング８１とほぼ同一中心軸線上に配置され、シリンダ室９３に嵌装した作動部材であるプランジャ９４はシリンダ筒９２の先端から外部に突出している。シリンダ室９３のプランジャ９４から基端側の部分は作動室９６を形成し、台座８２とシリンダ筒９２の端壁を貫通した連通孔９７によって第二室８５と連通している。
【００５５】
第一室８４には先の各実施の形態と同様の原動液体Ｍが充填され、第二室８５，連通孔９７，作動室９６および後述する二つの室１０４，１１５には先の各実施の形態と同様の作動液体Ｗが充填されている。原動液体Ｍはハウジング８１のもう一方の端壁８１ｂの栓８６Ｂにより閉止されている給排口８４Ａを開いて注入され、作動液体Ｗはシリンダ筒９２の栓９８Ｂにより閉止されている給排口９８Ａを開いて注入される。
【００５６】
そして、温度の上昇に伴って原動液体Ｍが膨張すると、仕切部材８３を圧縮してその内部の作動液体Ｗを作動室９６に移動させ、プランジャ９４をシリンダ９１の先端方向へ押圧移動させて目的機器類を動作させること、および温度の低下に伴って原動液体Ｍが収縮すると、プランジャ９４が図示しない戻し力によって基端方向へ移動し作動液体Ｗを第二室８５に移動させること、という基本動作は先の実施の形態と同じである。
【００５７】
本実施の形態では、変換機構Ｂに作動開始温度設定機構Ｃ、作動終了温度設定機構Ｄ、および逃し機構Ｅが付設されている。
【００５８】
作動開始温度設定機構Ｃはシリンダ室１０２にピストン１０３を嵌装したシリンダ１０１と手動の調節ねじ部材１０７とを有しており、シリンダ室１０２のピストン１０３で区画された一方の室に容積可変の室１０４が導孔１０５によって連通孔９７に接続されているとともに、もう一方の室にピストン１０３を前記容積可変の室１０４の容積を縮小する方向へ押す弱い力の押ばね１０６が装入されている。調節ねじ部材１０７はシリンダ１０１の押ばね１０６が装入されている側の端壁にねじ込まれている。また、作動終了温度設定機構Ｄはプランジャ９４に固着して放射方向へ突出させた当り片１０９と、本実施の形態に係るアクチュエータ を取り付けている基台などの適宜部材にねじ込んだ調節ねじ部材１１０とを有している。
【００５９】
逃し機構Ｅはシリンダ室１１３にピストン１１４を嵌装したシリンダ１１２を有しており、シリンダ室１１３のピストン１１４で区画された一方の室に容積可変の室１１５が導孔１１６によって連通孔９７に接続されているとともに、もう一方の室にピストン１１４を前記容積可変の室１１５の容積を縮小する方向へ押す強い力の戻しばね１１７が装入されている。
【００６０】
温度が上昇して第二室８５の作動液体Ｗが作動室９６に移動を開始したとき、この作動液体Ｗは抵抗が最も小さいピストン１０３を押しながら原動液体Ｍが最大に膨張するまで容積可変の室１０４に流入し、ピストン１０３が調節ねじ部材１０７に当って停止するまで流入を続ける。次に、抵抗が次に小さいプランジャ９４を押しながら作動室９６に流入し、当り片１０９が調節ねじ部材１１０に当って停止するまで流入を続ける。最後に、抵抗が最も大きいピストン１１４を押しながら容積可変の室１１５に流入し、この流入は最高温度に達して原動液体Ｍが最大に膨張するまで続く。
【００６１】
温度が低下すると、それぞれに流入した作動液体Ｗは室１１５，作動室９６，容積可変の室１０４の順に第二室８５に向かって流出する。
【００６２】
二つの調節ねじ部材１０７，１１０を手動で操作し、ピストン１０３，プランジャ９４の停止位置を適宜に設定することにより、温度上昇に比例的に膨張する原動液体Ｍによるプランジャ９４の作動開始時期および作動終了時期、即ち作動開始温度および作動終了温度を任意に設定することができ、目的機器類を任意の温度範囲で動作させることが可能となる。
【００６３】
図６に示した第六の実施の形態は、原動機構Ａのハウジング１２１を円筒形とし、変換機構Ｂをハウジング１２１よりも小径のシリンダ室１３３を有するものとしてこれらを直結一体化したものである。ハウジング１２１の一方の端壁１２１ａに内部へ突出させて設けた台座１２２に周側壁が伸縮可能で先端が閉じられた筒状体、即ちベローズからなる仕切部材１２３の基端が液密に装着固定されており、ハウジング１２１の内部は仕切部材１２３によってその外側の空間である第一室１２４と内側の空間である第二室１２５とに区画されている。
【００６４】
端壁１２１ａおよび変換機構Ｂのシリンダ室１３３を形成するシリンダ筒１３２は一個のシリンダブロック１３１に設けられており、ハウジング１２１とシリンダ筒１３２とは互いに並行に配置され、シリンダ室１３３に嵌装した作動部材であるプランジャ１３４はシリンダ筒１３２の先端から外部に突出している。シリンダ室１３３のプランジャ１３４から基端側の部分は作動室１３６を形成し、シリンダブロック１３１から台座１２２を通る連通孔１３７によって第二室１２５と連通している。
【００６５】
第一室１２４には先の各実施の形態と同様の原動液体Ｍが充填され、第二室１２５，連通孔１３７，作動室１３６および後述する室１４４には先の各実施の形態と同様の作動液体Ｗが充填されている。原動液体Ｍはハウジング１２１のもう一方の端壁１２１ｂの栓１２６Ｂにより閉止されている給排口１２６Ａを開いて注入され、作動液体Ｗはシリンダブロック１３１の栓１３８Ｂにより閉止されている給排口１３８Ａを開いて連通孔１３７に注入される。
【００６６】
そして、温度の上昇に伴って原動液体Ｍが膨張すると、仕切部材１２３を圧縮してその内部の作動液体Ｗを作動室１３６に移動させ、プランジャ１３４を押圧移動させて目的機器類を動作させること、および温度の低下に伴って原動液体Ｍが収縮すると、プランジャ１３４が図示しない戻し力によって基端方向へ移動し作動液体Ｗを第二室１２５に移動させること、という基本動作は先の実施の形態と同じである。
【００６７】
本実施の形態では、変換機構Ｂにストローク設定機構Ｆが付設されている。この機構Ｆは、シリンダブロック１３１に重ねたシリンダ体１４１のシリンダ室１４２にピストン１４３が嵌装され、このピストン１４３で区画された一方の室である容積可変の室１４４が作動室１３６を形成するシリンダ室１３３を囲んで設けた環状室１３９と放出路１４５によって接続されているとともに、もう一方の室にピストン１４３を容積可変の室１４４の容積を縮小する方向へ押す押しばね１４６が装入されたものとされている。
【００６８】
更に、前記容積可変の室１４４は連通孔１３７に戻し路１４７によって接続されており、この戻し路１４７には容積可変の室１４４に向かって閉じる逆止弁１４８が設けられている。
【００６９】
温度の上昇に伴ってプランジャ１３４が移動しその基端が環状室１３９に到達すると、作動液体Ｗは放出路１４５を通って前記容積可変の室１４４に流入するようになり、プランジャ１３４はその位置に停止して最高温度に達するまで作動液体Ｗは前記容積可変の室１４４への流入を続ける。温度が低下して原動液体Ｍが収縮するようになると、作動液体Ｗの圧力が低下してプランジャ１３４は基端方向へ移動を開始するとともに、室１４４の作動液体Ｗは逆止弁１４８を開弁させて戻し路１４７より連通孔１３７を経て第二室１２５に移動する。
【００７０】
プランジャ１３４の作動開始時における基端位置と環状室１３９との間隔は一定であり、従って最初に設定したこの間隔に相当するストロークだけプランジャ１３４を移動させ、温度上昇幅が大きくても目的機器類に常に所定の一定動作を正確に行なわせることができる。そして、ピストン１４３に押しばね１４６を作用させて形成した容積可変の室１４４に、温度上昇時にプランジャ１３４のストロークが一定値となったとき作動室１３６から作動液体Ｗを放出し、温度低下時に作動室１３６の作動液体Ｗを逆止弁１４８付き戻し路１４７から戻すようにしたことにより、簡単な構造でプランジャ１３４に一定ストロークの動作を行なわせる、という目的が達成できるものである。
【００７１】
尚、本発明のアクチュエータを設置場所の雰囲気温度、一般には大気温度に応じて作動させる場合、原動液体Ｍを作動開始温度で加圧状態としておいても、大幅に温度が低下すると原動液体Ｍが大きく収縮して第一室４，２４，４４，６４，８４，１２４の圧力が大幅に低下し、原動液体Ｍの一部が気化することがあるが、作動開始温度に戻った後は完全な液相を維持するので、目的器機類の負荷が動作中に変動することがあっても動作量を変化させず、温度に対応した動作を行なわせることができる。
【００７２】
また、本発明のアクチュエータは雰囲気温度のみによることなく、人為的な熱供給手段を併用し雰囲気温度の変化による原動液体Ｍの膨張を増幅して作動部材に大きなストロークの直線動を行なわせることや、専ら人為的な熱供給手段による原動液体Ｍの膨張を行なわせることができる。この熱供給手段として、電気抵抗発熱体、温風または温水、気体・液体燃料の使用が可能である。
【００７３】
【発明の効果】
以上のように、温度変化に伴う原動液体の膨張・収縮を非圧縮性の作動液体を介在させて作動部材の直線動に変換し目的器機類を動作させるようにした本発明によると、原動液体の膨張・収縮量を任意のストローク或いは力に変えて作動部材に与えることができ、目的器機類と作動部材との間の伝達機構を小形・簡単なもの或いは不要として、目的器機類を少ない機械的損失で効率よく動作させることができるものである。また、作動液体が潤滑性を有するので、シリンダ構造を採用した場合の潤滑を別途考慮する必要がなくなり、構造の簡単化、メンテナンスの容易化が図れるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態を示す縦断面図。
【図２】本発明の第二の実施の形態を示す縦断面図。
【図３】本発明の第三の実施の形態を示す縦断面図。
【図４】本発明の第四の実施の形態を示す縦断面図。
【図５】本発明の第五の実施の形態を示す縦断面図。
【図６】本発明の第六の実施の形態を示す縦断面図。
【符号の説明】
１，２１，４１，６１，８１，１２１  ハウジング，３，２３，４３，６３，８３，１２３  仕切部材，４，２４，４４，６４，８４，１２４  第一室，５，２５，４５，６５，８５，１２５  第二室，１１，３１，７１，９１  シリンダ，１４，７４  ピストン，１６，３６，５６，７６，９６，１３６  作動室，３４，９４，１３４  プランジャ，３７  管通路，５１  伸縮ハウジング，５４  棒状体，６１Ａ  箱体，６１Ｂ  シリンダ体，Ａ  原動機構，Ｂ  変換機構，Ｃ作動開始温度設定機構，Ｄ  作動終了温度設定機構，Ｅ  逃し機構，Ｆ  ストローク設定機構，Ｍ  原動液体，Ｗ  作動液体，
【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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