JPH11315720A - サーモエレメント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ロック機能を持つサーモスタット用のサーモエ
レメントにおいて、冷却水に含まれているさび、水アカ
等の異物の侵入を防ぎ、リンク機構に使用されても動作
不良が発生しない耐久性の優れたサーモエレメントを提
供する。 【解決手段】被検出体の温度変化より熱膨張、収縮する
熱膨張体４を内蔵し、前記熱膨張体４の体積変化により
ガイド体２内を上下動するピストンロッド１が備えられ
たサーモエレメントにおいて、前記ピストンロッド１の
周面にロック溝１ａが形成されると共に前記ガイド体２
に前記ロック溝１ａと係合する係合部材（Ｏリング１
０）が設けられ、前記係合部材と前記ロック溝１ａは、
前記被検出体の温度が所定温度に達した場合に、前記ピ
ストンロッド１と前記ガイド体２の軸がほぼ同軸上で係
合される構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷却水等の被検出
体の温度変化により熱膨張、収縮する熱膨張体を内蔵
し、この熱膨張体の体積変化によりピストンを上下動さ
せるサーモスタット用のサーモエレメントに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にサーモスタット用のサーモエレメ
ントは、自動車のラジエータ等に使用され、冷却水の被
検出体の温度変化により熱膨張、収縮する熱膨張体を内
蔵し、この熱膨張体の体積変化によりピストンを上下動
させて冷却水の弁体等の開閉を行い、冷却水を適宜循環
させて冷却水の温度を一定範囲内に抑えるようにしたも
のである。これらのサーモスタット用のサーモエレメン
トには、冷却水温の過熱によりピストンが所定範囲以上
に突出した場合にピストンが戻らないようにロック機能
を設け、弁体を開弁した状態にしてオーバーヒートを防
ぐようにしたロック機能付きサーモスタット用のサーモ
エレメントがあった。

【０００３】このロック機能付きサーモスタット用のサ
ーモエレメントとして、例えば実開平１−７３５８６号
公報に示すものがあった。このサーモスタット用のサー
モエレメントは、ワックス等の熱膨張性流動体の熱膨張
により押されるロッドを案内し、突出させるガイド体
と、このガイド体先端部を筒状に加工してなり、ロッド
外周に空間を形成する大径筒状部と、この大径筒状部先
端を細く絞り加工してなり、ロッドが被検出体の過熱に
より過剰突出した際、ロッド周面を支え、ロッドを傾け
下端を前記空間下端に当接させた状態としてロッドの退
入を防止させる口縁部とを有することを特徴としたもの
である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たサーモスタット用のサーモエレメント３０において
は、図６に示すように、長期に使用された場合には、先
端部より侵入した冷却水がロッド３１とガイド体３３の
隙間に入り込み、長期間の内にロッド３１やガイド体３
３の摺動面に付着した堆積物によりスティックを起こし
てしまうことがあった。また、熱膨張体３５の膨張をロ
ッド３１に伝達する流動体３４の漏洩防止のためにラバ
ーピストン３２と円盤３６とで二重シールを行っている
が、シール部材であるラバーピストン３２および円盤３
６がロッド３１と一緒にガイド体３３内を摺動しながら
流動体３４が漏洩しないようにシールする構造であるた
め、シール性能が比較的良くないといった問題があっ
た。そして、サーモスタット用サーモエレメント３０を
大型化した場合には特に軸方向に大きくなるという問題
があり、しかも部品点数が多くなるため、製造コストが
高くなるという問題もあった。

【０００５】さらに、上記したサーモスタット用のサー
モエレメント３０は、ロッド３１の先端で弁体等を押し
上げているが、図７に示すように、リンク機構で弁体を
回転して開弁させて使用する場合もあり、この場合は、
リンク機構のアーム３７をロッド３１の先端で押しなが
らアーム面を摺動するので、長期に使用している場合
は、ロッド３１に偏荷重が加わるため、ロッド３１の先
端やアーム３７の摺動面が磨耗してしまい、摺動する途
中で引っ掛かり動作不良を発生する等のサーモエレメン
トの耐久性を低下させてしまうという問題も発生してい
た。そして、このようなリンク機構に用いられるサーモ
エレメントは、前述したようなロック機構を設けた場合
にロッド３１が斜めに傾いてしまうので、非常時等にお
いて、サーモエレメントのロッドを伸ばして保持したい
場合に必要なリフトを得ることができないという問題も
あった。

【０００６】本発明は、上述した従来のサーモスタット
用のサーモエレメントの問題点に鑑みなされたもので、
ピストンロッドのロック機能を持つサーモスタット用の
サーモエレメントにおいて、冷却水の侵入を防ぎ、リン
ク機構に使用されても動作不良が発生しない耐久性の優
れたサーモエレメントを提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題を解決するために、被検出体の温度変化より熱膨張、
収縮する熱膨張体を内蔵し、前記熱膨張体の体積変化に
よりガイド体内を上下動するピストンロッドが備えられ
たサーモエレメントにおいて、前記ピストンロッドの周
面にロック溝が形成されると共に前記ガイド体に前記ロ
ック溝と係合する係合部材が設けられ、前記係合部材と
前記ロック溝は、前記被検出体の温度が所定温度に達し
た場合に、前記ピストンロッドと前記ガイド体の軸がほ
ぼ同軸上で係合される構成としたものである。この構成
によれば、前記ピストンロッドは前記ガイド体に対して
傾きのない位置でロックされるので、ラバーピストンの
変形が発生せず、従ってガイド体との間に隙間が発生は
なく、しかも前記係合部材により冷却水がサーモエレメ
ントの内部に侵入するのを防止できる。

【０００８】また、前記係合部材は、前記ガイド体の内
周面に形成された係合溝に嵌入された環状の弾性部材で
あることを特徴とするものである。この構成によれば、
前記ピストンロッドと前記ガイド体の間をゴム製のＯリ
ング等の弾性部材でシールすることにより、冷却水がサ
ーモエレメントの内部に侵入するのを防止することがで
きる。

【０００９】また、前記係合部材は、基端部が前記ガイ
ド体の先端の外周面に形成された係合溝に固着され、先
端部が前記ピストンロッドのロック溝に係合する弾性部
材であることを特徴とするものである。この構成によれ
ば、前記ピストンロッドと前記ガイド体の間をゴムカバ
ー等の弾性部材でシールすることにより、冷却水がサー
モエレメントの内部に侵入するのを防止することができ
る。

【００１０】また、前記ピストンロッドの先端部に凹部
が形成され、前記凹部に球体やローラ等の断面円形の部
材を嵌入されたものである。この構成によれば、前記ピ
ストンロッドの先端と摺接するアームとの間は転がり抵
抗となるので引っ掛かりや磨耗が発生せず、動作不良や
偏荷重を防止できる。

【００１１】さらに、被検出体の温度変化より熱膨張、
収縮する熱膨張体を内蔵し、前記熱膨張体の体積変化に
よりガイド体内を上下動するピストンロッドが備えられ
たサーモエレメントにおいて、前記ピストンロッドの周
面にロック溝が形成されると共に前記ロック溝に環状弾
性体の係合部材が嵌入され、前記係合部材は、前記被検
出体の温度が所定温度に達した場合に、前記ガイド体の
先端部と係合して前記ピストンロッドの退入を防止する
ようにしたものである。この構成によれば、より簡単な
構造で冷却水がサーモエレメント内に侵入するのを防止
できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図に基づい
て説明する。図１は、本発明に係るサーモエレメントの
断面図、図２は、図１のサーモエレメントの要部拡大の
断面図、図３は、図１のサーモエレメントの動作の説明
図、図４は、図１のサーモエレメントの実施例を示す要
部拡大の断面図、図５は、図１のサーモエレメントの実
施例を示す要部拡大の斜視図、図６は、サーモエレメン
トの他の実施例を示す断面図、図７は、図６のサーモエ
レメントの動作の説明図ある。

【００１３】本発明に係るサーモエレメントＴは、図１
に示すように、ピストンロッド１を案内するガイド体２
の下部にケース３を設け、このケース３の中にワックス
等の熱膨張体４を収納し、この熱膨張体４の上面をゴム
製のダイアフラム５で覆い、中間流体６、ゴム製のラバ
ーピストン７、保護板８を介してピストンロッド１を載
せたものである。また、ピストンロッド１の胴部の周面
にはロック溝１ａが形成されており、上端部には凹部１
ｂが形成され、この凹部１ｂには金属製の球体９が嵌着
されている。さらに、ガイド体２の上部の内周にも係合
溝２ａが形成されて係合部材であるＯリング１０が嵌入
され、このＯリング１０がピストンロッド１の外周面と
摺接することにより、ピストンロッド１とガイド体２の
隙間より冷却水等が侵入するのを防止している。

【００１４】また、このピストンロッド１の上端部に
は、図２に示すように、凹部１ｂが形成され、この凹部
１ｂに金属製の球体９が嵌着されている。この球体９の
嵌着方法は、球体９を凹部１ｂに挿入後に凹部１ｂの先
端を内側にかしめ、球体９が凹部１ｂより脱出しないよ
うにしたものである。また、球体９は凹部１ｂ内で自由
に回転できるようになっている。そのため、図示しない
弁体またはリンク部材等を駆動するアーム１１の当接部
１１ａとの間は、摺動抵抗ではなく転がり抵抗となるた
め、その受ける荷重は小さくなり、スムーズに移動する
ことができる。従って偏荷重や動作の引っ掛かりは発生
しないものである。

【００１５】このように構成されたサーモエレメントＴ
は、温度の上昇が所定範囲内であれば、温度が上がると
熱膨張体４が膨張してピストン７が押し上げられるの
で、ピストンロッド１はガイド体２内を上昇し、アーム
１１を押して図示しない戻しバネに抗して弁体を開き、
温度が下がると熱膨張体４が収縮するので、ピストンロ
ッド１は戻しバネによりガイド体２内の元の位置に戻さ
れる。

【００１６】しかしながら、冷却水の温度が所定温度を
超えた場合は、図３に示すように、ピストンロッド１が
ガイド体２内を最大上昇位置まで上昇してアーム１１を
押し上げて図示しない弁体を開き、さらに、ピストンロ
ッド１のロック溝１ａがガイド体２の係合溝２ａの位置
と同一になる。するとＯリング１０がロック溝１ａの中
に入り込み、Ｏリング１０とロック溝１ａが係合してピ
ストンロッド１を停止させ、ロック状態となる。このロ
ック状態では、ピストンロッド１はガイド体２の軸方向
とほぼ同一になり傾きはないので、ピストンロッド１と
ガイド体２の間に余分な隙間が発生せず、冷却水の侵入
もＯリング１０で防止するものである。

【００１７】また、このようにピストンロッド１がロッ
クした状態では、サーモスタットは開弁状態となり、こ
の開弁状態が維持されるので、エンジンを再始動した場
合などには冷却水温が低くなり、本来ならばサーモスタ
ットが閉弁していなければならない場合でも開弁したま
まなので、冬場であればヒータの効きが悪く、また水温
計の針の上昇が鈍い等の症状を呈するため、前回の運転
時にオーバーヒートになったことを運転者に認識させる
ことが可能なり、エンジン等に致命的な欠陥を与える前
に、修理などの処置を講じさせることができる。従っ
て、従来のロック機構のないサーモスタットの場合に
は、エンジン停止後時間が経過して冷却水が冷えてサー
モスタットが閉弁してしまうので、運転者は冷却水温が
過上昇するようなトラブルがあった事を気づかずに運転
してしまい、エンジンなどに致命的なダメージを与えて
しまうというトラブルを回避することが可能となる。

【００１８】また、図４に示す実施例は、係合部材をＯ
リング１０に代えて弾力性のあるゴムカバー１２とした
もので、ガイド体１３の先端部に装着したものである。
このゴムカバー１２は、基端部１２ａをガイド体１３先
端部の外周面に形成された係合溝１３ａに嵌着し、先端
の口縁部１２ｂをピストンロッド１のロック溝１ａに係
合することにより、ピストンロッド１をロック状態にす
るものである。このゴムカバー１２は、ガイド体１３の
先端部に装着してあるので、冷却水がガイド体１３の先
端部より内部に侵入することを防止できるものである。

【００１９】さらに、図５に示す実施例は、ピストンロ
ッド１の上端部に嵌着されている球体９に代えて金属製
のローラ１４としたもので、このローラ１４をかしめ等
により嵌着したものである。このローラ１４は凹部１ｂ
内で自由に回転することにより、前記アーム１１の当接
部１１ａとは滑らかに接触し、アーム１１の動作をスム
ーズにするものであり、しかも製造コストが安く組付性
が良好になるものである。

【００２０】また、図６に示すサーモエレメントＴ′
は、ピストンロッド２１にのみロック溝２１ａを形成し
て、Ｏリング１０をこのロック溝２１ａに嵌入したもの
で、ガイド体２２の内周面にはＯリング１０の係合溝は
形成されていない。このサーモエレメントＴ′は、冷却
水の温度が所定温度を超えた場合に熱膨張体２３が膨張
してピストンロッド２１が突出し、図７に示すように、
ピストンロッド２１のロック溝２１ａがガイド体２２の
先端部２２ａに位置するようになる。すると、ロック溝
２１ａに閉じ込められていたＯリング１０が、弾性力で
ガイド体２２の先端部２２ａの上まで拡がるようにな
る。この状態では、冷却水が冷えて熱膨張体２３が収縮
し、ピストンロッド２１がガイド体２２内に退入しよう
としても、Ｏリング１０がガイド体２２の先端部２２ａ
に載っているため、このＯリング１０が引っかかり、ピ
ストンロッド２１がガイド体２２内に退入することがで
きず、この状態が保持されるロック状態となる。

【００２１】さらに、このロック状態では、Ｏリング１
０がピストンロッド２１とガイド体２２の隙間の方に押
しつけられるので、この隙間を塞ぐ状態となり、この隙
間に冷却水が侵入することも防止するものである。この
サーモエレメントＴ′は、より簡単な構造でピストンロ
ッド２１が過上昇して突出した場合に、確実にその位置
にロックすると共に内部に冷却水が侵入することを防止
できる。

【００２２】

【発明の効果】以上のように、本発明は、被検出体の温
度変化より熱膨張、収縮する熱膨張体を内蔵し、前記熱
膨張体の体積変化によりガイド体内を上下動するピスト
ンロッドが備えられたサーモエレメントにおいて、前記
ピストンロッドの周面にロック溝が形成されると共に前
記ガイド体に前記ロック溝と係合する係合部材が設けら
れ、前記係合部材と前記ロック溝は、前記被検出体の温
度が所定温度に達した場合に、前記ピストンロッドと前
記ガイド体の軸がほぼ同軸上で係合される構成としたこ
とにより、前記ピストンロッドは前記ガイド体に対して
傾きのない位置でロックするので、ラバーピストンの変
形が発生せず、従ってガイド体との間に隙間の発生がな
く、しかも前記係合部材である弾性部材のＯリングやガ
イド体の先端にゴムカバーを取り付けたことにより、前
記ピストンロッドと前記ガイド体の間がシールされるの
で、冷却水がサーモエレメントの内部に侵入するのを防
止できるという優れた効果を奏する。

【００２３】また、冷却水の過上昇等の異常発生の場合
には、前記係合部材により確実にピストンロッドが異常
位置でロックされるので、サーモエレメントのみでフェ
ールセーフ機能を実現できるという効果を奏する。さら
に、前記ピストンの先端部に凹部が形成され、前記凹部
に球体やローラを嵌着したことにより、前記ピストンロ
ッドの先端と摺接するアームと間は転がり抵抗となるの
で引っ掛かりや磨耗が発生せず、動作不良や偏荷重を防
止できるという効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るサーモエレメントの断面図であ
る。

【図２】図１のサーモエレメントの要部拡大の断面図で
ある。

【図３】図１のサーモエレメントの動作の説明図てあ
る。

【図４】図１のサーモエレメントの実施例を示す要部拡
大の断面図である。

【図５】図１のサーモエレメントの実施例を示す要部拡
大の斜視図である。

【図６】図１のサーモエレメントの他の実施例を示す断
面図である。

【図７】図６のサーモエレメントの動作を示す説明図で
ある。

【図８】従来のサーモエレメントの問題点を示す説明図
である。

【図９】従来のサーモエレメントの問題点を示す説明図
である。

【符号の説明】

Ｔ サーモエレメント Ｔ′ サーモエレメント １ ピストンロッド １ａ ロック溝 １ｂ 凹部 ２ ガイド体 ２ａ 係合溝 ３ ケース ４ 熱膨張体 ５ ダイアフラム ６ 中間流体 ７ ラバーピストン ８ 保護板 ９ 球体 １０ Ｏリング １１ アーム １２ ゴムカバー １３ ガイド体 １４ ローラ ２１ ピストンロッド ２２ ガイド体 ２３ 熱膨張体

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検出体の温度変化より熱膨張、収縮する
   熱膨張体を内蔵し、前記熱膨張体の体積変化によりガイ
   ド体内を上下動するピストンロッドが備えられたサーモ
   エレメントにおいて、 前記ピストンロッドの周面にロック溝が形成されると共
   に前記ガイド体に前記ロック溝と係合する係合部材が設
   けられ、 前記係合部材と前記ロック溝は、前記被検出体の温度が
   所定温度に達した場合に、前記ピストンロッドと前記ガ
   イド体の軸がほぼ同軸上で係合されることを特徴とする
   サーモエレメント。
2. 【請求項２】前記係合部材は、前記ガイド体の内周面に
   形成された係合溝に嵌入された環状の弾性部材であるこ
   とを特徴とする請求項１に記載のサーモエレメント。
3. 【請求項３】前記係合部材は、基端部が前記ガイド体の
   先端の外周面に形成された係合溝に固着され、先端部が
   前記ピストンロッドのロック溝に係合する弾性部材であ
   ることを特徴とする請求項１に記載のサーモエレメン
   ト。
4. 【請求項４】前記ピストンロッドの先端部に凹部が形成
   され、前記凹部に断面円形の部材が嵌入されていること
   を特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記
   載のサーモエレメント。
5. 【請求項５】被検出体の温度変化より熱膨張、収縮する
   熱膨張体を内蔵し、前記熱膨張体の体積変化によりガイ
   ド体内を上下動するピストンロッドが備えられたサーモ
   エレメントにおいて、 前記ピストンロッドの周面にロック溝が形成されると共
   に前記ロック溝に環状弾性体の係合部材が嵌入され、 前記係合部材は、前記被検出体の温度が所定温度に達し
   た場合に、前記ガイド体の先端部と係合して前記ピスト
   ンロッドの退入を防止することを特徴とするサーモエレ
   メント。