(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペレットと、該ペレットの中に収容され温度によって膨張するワックスと、該ワックスの内側に設けられた弾性スリーブと、前記弾性スリーブの内側に設けられ前記ワックスの膨張により弾性スリーブを介して前記ペレットの外方に押し出される方向の力が作用するスピンドルとを備え、前記ワックス及び弾性スリーブがペレット内に密封されたワックス・ペレット型サーモスタット用エレメントにおいて、前記弾性スリーブをゴム製の外側スリーブと樹脂製弾性体製の内側スリーブから成る二層構造とし、前記内側スリーブは前記スピンドルと接触する側に設けられることを特徴とするワックス・ペレット型サーモスタット用エレメント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水温等の変化により起こるワックスの状態変化によってスピンドルを移動させてバルブを開閉するワックス・ペレット型サーモスタット用エレメントに関する。更に詳述すると、本発明は、水温等の変化で膨張するワックスによって変形する弾性スリーブの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
密封したワックスの膨張を利用してバルブを開閉するワックス・ペレット型サーモスタットは、例えば、自動車用エンジンの過熱を防止するための水冷式冷却装置において冷却水温度が高くなり過ぎないように水温によって強制循環流路の開閉を行うバルブ等として用いられている。
【０００３】
このワックス・ペレット型サーモスタットは、例えば、図２〜図４に示すように、枠体１に固定されたリング状のバルブシート２と、バルブシート２に圧接・離間自在に設けられたバルブ３と、バルブ３をバルブシート２側に付勢するスプリング４と、バルブ３に固定されたサーモエレメント１０とから構成されている。更に、サーモエレメント１０はバルブ３に固定された筒状の金属製のペレット５と、このペレット５の中に収容されたワックス６と、ワックス６の内側に設けられたゴム等からなる弾性スリーブ７と、弾性スリーブ７の内側に弾性スリーブ７と摺動自在に設けられると共に枠体１に固定されたスピンドル８とから構成されてなる。スピンドル８は受圧部材９を介して相対的に摺動可能に弾性スリーブ７内に収容されている。そして、受圧部材９は弾性スリーブ７とこれと一体成形されるキャップ１１によって囲まれるようにしてペレット５にかしめによって固定されている。
【０００４】
このサーモスタットは、水温が低い間は、図３に示すように、スプリング４の付勢力によりバルブ３は閉じられている。このとき、ワックス６は固体状となっている。しかし、水温が上昇すると、図４に示すように、ワックス６が溶融して液体状となって膨張する。そのワックス６の膨張力が弾性スリーブ７を介してスピンドル８に伝わり、スピンドル８をペレット５の外方に（図面では上向きである）押し出そうとする。ところが、スピンドル８は固定されているため、弾性スリーブ７とワックス６を収容したペレット５がスプリング４の付勢力に抗してバルブ３と一体的にバルブシート２から離間させる方向に移動し、バルブ３を開く。
【０００５】
このようにサーモスタットは、ペレット５内に密封したワックス６の膨張を利用してスピンドル８を作動させるため、弾性スリーブ７としては圧潰と復元とを繰り返しかつ温度変化に耐えうるエラストマー素材を使用する必要がある。そこで、従来は、ニトリルゴムが一般に使用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、弾性スリーブ７のスピンドル８との接触面がニトリルゴム等のゴム材により形成されているので、ワックス６の膨張による高い内圧が弾性スリーブ７をスピンドル８に押し付けた時にスピンドル８と弾性スリーブ７との間の摩擦抵抗が大きくなってしまい、スピンドル８の摺動によって弾性スリーブ７に摩耗を生じ易い。そして、この摩耗によって弾性スリーブ７が破断し易くなってしまう。弾性スリーブ７が破断するとワックス６が漏れ出すので、サーモスタットが作動不能となってしまう。また、ゴム材は軟らかいので、弾性スリーブ７自体に傷を生じ易い。このため、弾性スリーブ７に高い耐久性を期待できない。
【０００７】
ここで、スピンドル８と弾性スリーブ７との摩擦抵抗を低減するために、スピンドル８と弾性スリーブ７との接触面の少なくとも一方をＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の樹脂による自己潤滑性材料で形成するものがある（実開昭６０−１０７６０３号公報参照）。
【０００８】
しかし、ＰＴＦＥ等の樹脂は弾性体ではないため、弾性スリーブ７の内表面に自己潤滑性材料を形成した場合はその内表面が変形し難くなり、サーモスタットの作動遅れを生じてしまう。このため、ＰＴＦＥを薄く形成して変形に対する追随性を上げることが考えられるが、薄いＰＴＦＥは形成が困難であり、また薄いＰＴＦＥでは強度が弱く弾性スリーブ７の破断を防止することができない。一方、スピンドル８の表面に自己潤滑性材料を形成した場合は、弾性スリーブ７の破断によるワックス６の漏れ出しを防止することができない。
【０００９】
そこで、本発明は、弾性スリーブの摩耗や破断を防止して耐久性を向上するサーモスタット用エレメントを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するため、本発明は、ペレットと、該ペレットの中に収容され温度によって膨張するワックスと、該ワックスの内側に設けられた弾性スリーブと、弾性スリーブの内側に設けられワックスの膨張により弾性スリーブを介してペレットの外方に押し出される方向の力が作用するスピンドルとを備え、ワックス及び弾性スリーブがペレット内に密封されたワックス・ペレット型サーモスタット用エレメントにおいて、弾性スリーブをゴム製の外側スリーブと樹脂製弾性製の内側スリーブから成る二層構造とし、内側スリーブはスピンドルと接触する側に設けられるようにしている。
【００１１】
したがって、樹脂製弾性体はニトリルゴム等のゴムに比べて低摩擦性や耐久性に優れるので、弾性スリーブの摩耗を減らし耐久性を向上させることができる。また、樹脂製弾性体はＰＴＦＥ等の樹脂に比べて軟らかいので、弾性スリーブを薄くしなくても容易に変形する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。本実施形態のサーモスタット用エレメント１２は、例えば、自動車用エンジンの過熱を防止するための水冷式冷却装置において冷却水温度が高くなり過ぎないように水温によって強制循環流路の開閉を行うバルブ等として用いられるワックス・ペレット型サーモスタットに使用される。ここで、サーモスタット用エレメント１２を除いてワックス・ペレット型サーモスタット全体の構成は従来と変わりがないのでその説明を省略する。
【００１３】
図１に示すように、ワックス・ペレット型サーモスタット用エレメント１２は、ペレット１３と、該ペレット１３の中に収容され温度によって膨張するワックス１４と、該ワックス１４の内側に設けられた弾性スリーブ１５と、弾性スリーブ１５の内側に設けられワックス１４の膨張により弾性スリーブ１５を介してペレット１３の外方に押し出される方向の力が作用するスピンドル１６とを備えて、ワックス１４及び弾性スリーブ１５がペレット１３内に密封されている。そして、弾性スリーブ１５を、ゴム製の外側スリーブ２０と樹脂製弾性体製の内側スリーブ２１との二層から成る層構造としている。
【００１４】
樹脂製弾性体としては、例えばポリエステル系エラストマー（ＴＰＥＥ），ポリオレフィン系エラストマー（ＴＰＯ），スチレン系エラストマー（ＳＢＣ），塩化ビニル系エラストマー（ＴＰＶＣ），ウレタン系エラストマー（ＴＰＵ），ポリアミド系エラストマー（ＴＰＡＥ），１，２ポリブタジエン系エラストマー，塩素化ポリエチレン系エラストマー，ニトリルゴム系エラストマー，シリコーン系エラストマー等を適用することができ、このうち好ましくはＴＰＥＥまたはＴＰＯといった熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）である。そして、樹脂製弾性体はニトリルゴム等のゴムに比べて低摩擦性や耐久性に優れている。また、樹脂製弾性体はＰＴＦＥ等の樹脂に比べて軟らかい性質を有している。さらに、樹脂製弾性体としてＴＰＵ等の熱硬化性エラストマーを使用することもできる。この場合もゴムに比べて低摩擦性や耐久性に優れると共に、樹脂に比べて軟らかいものとなる。
【００１５】
また、ペレット１３の開口部分には全周に亘って外側に突出した凸部１３ａが形成されている。この凸部１３ａの内側にワックス１４をペレット１３に密封する密封部材１７がかしめにより取り付けられている。この密封部材１７は、金属製の円環から成る受圧部材１８とこの受圧部材１８の両側面に密着するゴムリング１９、１９とを備えている。これら受圧部材１８とゴムリング１９，１９との外周部はペレット１３の凸部１３ａの内周面に密着すると共に、受圧部材１８と受圧部材１８上のゴムリング１９との内周面は弾性スリーブ１５の内側スリーブ２１の外周面に接着されている。ここで、外側スリーブ２０の上部は密封部材１７のワックス１４側のゴムリング１９と一体形成されている。すなわち、外側スリーブ２０とゴムリング１９とが袋状になっている。したがって、これら外側スリーブ２０とゴムリング１９との間からのワックス１４の漏れを防止することができる。
【００１７】
このサーモスタット用エレメント１２は、水温が低い間は、スピンドル１６が弾性スリーブ１５内に奥深く挿入されている。このとき、ワックス１４は固体状となっている。そして、水温が上昇すると、ワックス１４が溶融して液体状となって膨張する。そのワックス１４の膨張力が弾性スリーブ１５を介してスピンドル１６に伝わり、スピンドル１６をペレット１３の外方に（図面では上向きである）押し出す。また、水温が下がるとワックス１４が縮小して固体状になる。そして、図示しないコイルばね等によりスピンドル１６が弾性スリーブ１５内に押し戻される。
【００２２】
この実施形態によれば、スピンドル１６は弾性スリーブ１５の内側スリーブ２１の内周面２１ａにのみ接触し外側スリーブ２０には接触しないので、スピンドル１６と弾性スリーブ１５との摩擦抵抗を低減して弾性スリーブ１５の耐久性を向上させることができる。ここで、内側スリーブ２１の厚さが０．１ｍｍ未満であると摩耗に対する安全率が小さくなるので、この厚さは０．１ｍｍ以上であることが好ましい。また、内側スリーブ２１の厚さが０．１ｍｍ以上であれば耐久性向上の効果は期待でき、さらに０．５ｍｍ以上であれば耐久性を特に向上することができる。一方、内側スリーブ２１を余りに厚くするとワックス１４の膨張によって潰れなくなってしまう。このため、内側スリーブ２１は、ワックス１４の膨張によって潰れる程度の厚さとする。例えば、内側スリーブ２１の内径が４〜６ｍｍで一般のＴＰＥの弾性限界が１０〜３０％であることを考慮し、スリーブが潰れたときの平均伸長率は２０％が上限であると仮定した場合は、内側スリーブ２１の厚さは６ｍｍ程度が上限と考えられる。
【００２３】
また、弾性スリーブ１５を外側スリーブ２０と内側スリーブ２１との二層から成る層構造としているので、ゴム製の外側スリーブ２０が破断してもワックス１４は内側スリーブ２１により密封される。このため、ワックス１４の漏れ出しを防止することができ、サーモスタットの作動を維持することができる。
【００２４】
さらに、樹脂製弾性体はＰＴＦＥ等の樹脂に比べて軟らかい性質を有しているので、外側スリーブ２０がワックス１４の膨張により変形すると内側スリーブ２１が迅速に追随して一体的に変形する。このため、内側スリーブ２１を適度に厚くすることができるので、弾性スリーブ１５の製造の作業性が向上する。
【００２５】
【実施例】
以下、本発明の構成を実施例に基づいて詳細に説明する。尚、本実施例では、図１に示すサーモスタット用エレメント１２を自動車用エンジンの水冷式冷却装置に使用されるワックス・ペレット型サーモスタットに使用した場合について説明する。
【００２６】
［実施例１］
弾性スリーブ１５の内側スリーブ２１をポリエステル系エラストマー（ペルプレンＰ５５Ｂ０７，東洋紡績株式会社製）とし、外側スリーブ２０をニトリルゴムとした。また、内側スリーブ２１の厚さＴＩを０．１ｍｍ、外側スリーブ２０の厚さＴＯを２．９ｍｍとした。そして、弾性スリーブ１５に直径０．５ｍｍの貫通孔を開けて、エレメント１２を４０℃の水に１分間浸してから９５℃の水に３分間浸すことを１サイクルとして繰り返し、サーモスタットが作動不能になるまでのサイクル数を測定した。
【００２７】
［実施例２］
実施例１の組成の弾性スリーブ１５において、内側スリーブ２１の厚さＴＩを０．５ｍｍ、外側スリーブ２０の厚さＴＯを２．５ｍｍとした。
【００２８】
［実施例３］
実施例１の組成の弾性スリーブ１５において、内側スリーブ２１の厚さＴＩを１．０ｍｍ、外側スリーブ２０の厚さＴＯを２．０ｍｍとした。
【００２９】
［実施例４］
実施例１の組成の弾性スリーブ１５において、内側スリーブ２１の厚さＴＩを２．０ｍｍ、外側スリーブ２０の厚さＴＯを１．０ｍｍとした。
【００３０】
［実施例５］
弾性スリーブ１５の内側スリーブ２１をポリオレフィン系エラストマー（サントプレーン１０１−８７，エーイーエス・ジャパン株式会社製）とし、外側スリーブ２０をニトリルゴムとした。また、内側スリーブ２１の厚さＴＩを０．１ｍｍ、外側スリーブ２０の厚さＴＯを２．９ｍｍとした。そして、実施例１と同様に、弾性スリーブ１５に直径０．５ｍｍの貫通孔を開けて、エレメント１２を４０℃の水に１分間浸してから９５℃の水に３分間浸すことを１サイクルとして繰り返し、サーモスタットが作動不能になるまでのサイクル数を測定した。
【００３１】
［実施例６］
実施例１の組成の弾性スリーブ１５において、内側スリーブ２１の厚さＴＩを０．５ｍｍ、外側スリーブ２０の厚さＴＯを２．５ｍｍとした。
【００３２】
［実施例７］
実施例１の組成の弾性スリーブ１５において、内側スリーブ２１の厚さＴＩを１．０ｍｍ、外側スリーブ２０の厚さＴＯを２．０ｍｍとした。
【００３３】
［実施例８］
実施例１の組成の弾性スリーブ１５において、内側スリーブ２１の厚さＴＩを２．０ｍｍ、外側スリーブ２０の厚さＴＯを１．０ｍｍとした。
【００３４】
［比較例］
弾性スリーブ１５の全体をニトリルゴムとした。また、弾性スリーブ１５の厚さを３．０ｍｍとした。そして、実施例１と同様に、弾性スリーブ１５に直径０．５ｍｍの貫通孔を開けて、エレメント１２を４０℃の水に１分間浸してから９５℃の水に３分間浸すことを１サイクルとして繰り返し、サーモスタットが作動不能になるまでのサイクル数を測定した。
【００３５】
以上のようにして得られた実施例１〜８と比較例との測定結果を表１に示す。
【００３６】
【表１】
0003745869.tif 000002
尚、各実施例及び比較例のいずれの場合も弾性スリーブ１５全体の厚さを３．０ｍｍとしている。すなわち、弾性スリーブ１５の厚さの点について実験条件を同一にしている。
【００３７】
実験の結果、サーモスタットが作動不能に至る回数を比較すると、樹脂製弾性体製の弾性スリーブを使用した場合はニトリルゴム製の弾性スリーブを使用した場合に比べて遥かに多い回数となった。したがって、樹脂製弾性体製の弾性スリーブはニトリルゴム製の弾性スリーブに比べて耐久性が向上したことが判明した。
【００３８】
また、ポリエステル系エラストマー製の弾性スリーブまたはポリオレフィン系エラストマー製の弾性スリーブを使用した場合は、内側スリーブ２１の厚さが０．５ｍｍ以上である場合に特に良好な結果を得ることができた。したがって、弾性スリーブのうち樹脂製弾性体製の内側スリーブ２１の厚さは０．５ｍｍ以上が好ましいことが判明した。
【００３９】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明のワックス・ペレット型サーモスタット用エレメントは、弾性スリーブのスピンドルとの接触面が樹脂製弾性体から成るようにしているので、スピンドルの相対的な摺動によっては弾性スリーブが摩耗するのを減らして耐久性を向上させることができる。
【００４０】
また、樹脂製弾性体はＰＴＦＥ等の樹脂に比べて軟らかいので、弾性スリーブを薄くしなくても容易に変形することができる。このため、弾性スリーブの製造の作業性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のワックス・ペレット型サーモスタット用エレメントを示す縦断面図である。
【図２】  ワックス・ペレット型サーモスタットの一例を示す斜視図である。
【図３】  ワックス・ペレット型サーモスタットのバルブ閉鎖時を示す縦断面図である。
【図４】  ワックス・ペレット型サーモスタットバルブ開放時を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１２  ワックス・ペレット型サーモスタット用エレメント
１３  ペレット
１４  ワックス
１５  弾性スリーブ
１６  スピンドル
２０  外側スリーブ
２１  内側スリーブ
【図１】
0003745869.tif 000003
【図２】
0003745869.tif 000004
【図３】
0003745869.tif 000005
【図４】
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