特許 6145904 熱交換デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6145904

(24)【登録日】2017年5月26日

(45)【発行日】2017年6月14日

(54)【発明の名称】熱交換デバイス

(51)【国際特許分類】

   F01N 5/02 20060101AFI20170607BHJP

   F01N 13/08 20100101ALI20170607BHJP

   F16K 31/68 20060101ALI20170607BHJP

【ＦＩ】

   F01N5/02 B

   F01N13/08 B

   F16K31/68 P

【請求項の数】4

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2016-87484(P2016-87484)

(22)【出願日】2016年4月25日

(62)【分割の表示】特願2013-154750(P2013-154750)の分割

【原出願日】2013年7月25日

(65)【公開番号】特開2016-180405(P2016-180405A)

(43)【公開日】2016年10月13日

【審査請求日】2016年5月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000138521

【氏名又は名称】株式会社ユタカ技研

(74)【代理人】

【識別番号】100067356

【弁理士】

【氏名又は名称】下田 容一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100160004

【弁理士】

【氏名又は名称】下田 憲雅

(74)【代理人】

【識別番号】100120558

【弁理士】

【氏名又は名称】住吉 勝彦

(74)【代理人】

【識別番号】100148909

【弁理士】

【氏名又は名称】瀧澤 匡則

(74)【代理人】

【識別番号】100161355

【弁理士】

【氏名又は名称】野崎 俊剛

(72)【発明者】

【氏名】久永 徹

(72)【発明者】

【氏名】内田 智幸

(72)【発明者】

【氏名】兵頭 輝章

【審査官】 小笠原 恵理

(56)【参考文献】

【文献】 特許第６００２０９９（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２０１２−１８４６７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１４４６１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−２８３９８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１１７７４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１８９０５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２６３０５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｎ ５／０２

Ｆ０１Ｎ １３／０８

Ｆ１６Ｋ ３１／６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

排気ガスが導入され、導入された前記排気ガスを２つの流路に分岐する分岐部と、
この分岐部から延びている第１流路と、
前記分岐部から前記第１流路に沿うようにして延びている第２流路と、
この第２流路に取付けられ、前記排気ガスの熱からエネルギを回収する熱交換器と、
前記第１流路又は前記第２流路を開閉可能に設けられ、サーモアクチュエータによって作動されるバルブとからなる熱交換デバイスにおいて、
前記サーモアクチュエータは、筒状のケースと、このケースの一端に取付けられ媒体の温度を感知する感温部と、この感温部内のスリーブに収納され前記感温部が感知した温度によって前進するピストンと、このピストンの先端に配置され前記ピストンが前進することによって前進するロッドと、前記ケース内に収納され前記ロッドを後退する方向に付勢しているリターンばねとからなり、
前記ケース内には、前記ロッドの前進限を規定するストッパが形成され、
前記ロッドの前進限が規定されることにより、前記バルブの開度が規定され、
前記ロッドには、前記ロッドの側面から前記リターンばねの外周まで突出するロッド鍔部が形成され、
前記ケースには、前記ケースの内周面から前記ケースの中心軸に向かって突出する突起部が形成され、
この突起部は、前記鍔部に対して周方向に重なる位置まで突出しており、
前記ストッパは、
前記突起部によって形成されていると共に、
前記バルブが所定の位置に達した時に、前記鍔部が当接する部位に位置していることを特徴とする熱交換デバイス。

【請求項2】

排気ガスが導入され、導入された前記排気ガスを２つの流路に分岐する分岐部と、
この分岐部から延びている第１流路と、
前記分岐部から前記第１流路に沿うようにして延びている第２流路と、
この第２流路に取付けられ、前記排気ガスの熱からエネルギを回収する熱交換器と、
前記第１流路又は前記第２流路を開閉可能に設けられ、サーモアクチュエータによって作動されるバルブとからなる熱交換デバイスにおいて、
前記サーモアクチュエータは、筒状のケースと、このケースの一端に取付けられ媒体の温度を感知する感温部と、この感温部内のスリーブに収納され前記感温部が感知した温度によって前進するピストンと、このピストンの先端に配置され前記ピストンが前進することによって前進するロッドと、前記ケース内に収納され前記ロッドを後退する方向に付勢しているリターンばねとからなり、
前記サーモアクチュエータのロッドの中心軸線上には、ストッパが設けられ、
前記ロッドは、前記ストッパに当接することにより、前進限が規定され、
前記ロッドの前進限が規定されることにより、前記バルブの開度が規定されるよう、
前記ストッパは、前記バルブが所定の位置に達したときに、前記ロッドの先端が当接する部位に位置していることを特徴とする熱交換デバイス。

【請求項3】

排気ガスが導入され、導入された前記排気ガスを２つの流路に分岐する分岐部と、
この分岐部から延びている第１流路と、
前記分岐部から前記第１流路に沿うようにして延びている第２流路と、
この第２流路に取付けられ、前記排気ガスの熱からエネルギを回収する熱交換器と、
前記第１流路又は前記第２流路を開閉可能に設けられ、サーモアクチュエータによって作動されるバルブとからなる熱交換デバイスにおいて、
前記サーモアクチュエータは、筒状のケースと、このケースの一端に取付けられ媒体の温度を感知する感温部と、この感温部内のスリーブに収納され前記感温部が感知した温度によって前進するピストンと、このピストンの先端に配置され前記ピストンが前進することによって前進するロッドと、前記ケース内に収納され前記ロッドを後退する方向に付勢しているリターンばねとからなり、
前記バルブは、バルブ軸を中心にスイング可能な構成とされ、
前記バルブ軸の端部、且つ、前記バルブ軸の軸心に対してオフセットされた部位には、当接片が設けられ、
前記当接片の軌道上には、ストッパが設けられ、
前記ロッドは、前記当接片が前記ストッパに当接することにより、前進限が規定され、
前記ロッドの前進限が規定されることにより、前記バルブの開度が規定されるよう、
前記ストッパは、前記バルブが所定の位置に達した時に、前記当接片が当接する部位に位置していることを特徴とする熱交換デバイス。

【請求項4】

前記感温部には、前記ロッドが前進限に位置している場合に、さらに膨張するワックスを逃がすための逃げ部が取付けられ、
前記逃げ部は、前記感温部に接続され孔が開けられているプレートと、このプレートに接続されている逃げ部ケースと、この逃げ部ケース内に収納され前記プレートの孔を閉じる弁体と、この弁体を前記プレートに向かって付勢しているばねとからなることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の熱交換デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、サーモアクチュエータが搭載された熱交換デバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

サーモアクチュエータは、温度変化に基づいてロッドを前進又は後退させる駆動部品である。即ち、媒体の温度が高い場合に、ロッドが前進する。媒体の温度が低くなると、内蔵されるリターンばねの付勢力によって、ロッドは後退させられる。このようなサーモアクチュエータが搭載される装置として、熱交換デバイスが挙げられる。

【0003】

熱交換デバイスとしての排熱回収装置は、排気ガスの熱を回収する熱回収路と、この熱回収路を迂回するバイパス路とを有している。排気ガスの流路は、排熱回収装置内に設けられているバルブによって切り替えられる。このバルブには、サーモアクチュエータが接続されており、サーモアクチュエータが作動することによってバルブが作動する。サーモアクチュエータは、熱回収路中に配置されている熱交換器に接続されており、熱交換器内を流れる媒体の温度によって作動する（例えば、特許文献１（図１、図２）参照。）

【0004】

図１３に示されるように、サーモアクチュエータ２００は、ケース２０１と、このケース２０１の一端に取付けられ媒体の温度を感知する感温部２１０と、この感温部２１０のスリーブ２１２内に収納され感温部２１０が感知した温度によって前進するアクチュエータロッド２０３と、このアクチュエータロッド２０３の先端に設けられアクチュエータロッド２０３と共に図面左右に移動するロッド２０４と、このロッド２０４の先端の外周に設けられロッド２０４をガイドする軸受２０５と、ロッド２０４を後退する方向（図面左方向）に付勢しているリターンばね２０６とからなる。

【0005】

感温部２１０内には、ワックス２１１が収納されている。媒体の温度が高いことにより、ワックス２１１の温度が高くなると、ワックス２１１が膨張する。このワックス２１１の膨張する力によって、スリーブ２１２が押し潰され、アクチュエータロッド２０３が前進する。

【0006】

一方、媒体の温度が低いことにより、ワックス２１１の温度が低くなると、ワックス２１１が収縮する。この場合は、リターンばね２０６の力によって、ロッド２０４及びアクチュエータロッド２０３が後退させられる。

【0007】

ロッド２０４は、軸受２０５でガイドされつつ前進及び後退を繰り返す。前進及び後退を高頻度で繰り返すと、静側の軸受２０５と移動側のロッド２０４との間において僅かではあるが摩耗が発生する。スリーブ２１２とアクチュエータロッド２０３についても同様である。この摩耗量が一定量に達すると軸受２０５やスリーブ２１２を交換する必要がある。

【0008】

しかし、サーモアクチュエータ２００の長寿命化が望まれる中、軸受２０５やスリーブ２１２の交換頻度を抑えること、即ち、長寿命化が求められる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２０１０−７１４５４公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明は、長期間使用することのできるサーモアクチュエータを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

請求項１に係る発明は、排気ガスが導入され、導入された前記排気ガスを２つの流路に分岐する分岐部と、
この分岐部から延びている第１流路と、
前記分岐部から前記第１流路に沿うようにして延びている第２流路と、
この第２流路に取付けられ、前記排気ガスの熱からエネルギを回収する熱交換器と、
前記第１流路又は前記第２流路を開閉可能に設けられ、サーモアクチュエータによって作動されるバルブとからなる熱交換デバイスにおいて、
前記サーモアクチュエータは、筒状のケースと、このケースの一端に取付けられ媒体の温度を感知する感温部と、この感温部内のスリーブに収納され前記感温部が感知した温度によって前進するピストンと、このピストンの先端に配置され前記ピストンが前進することによって前進するロッドと、前記ケース内に収納され前記ロッドを後退する方向に付勢しているリターンばねとからなり、
前記ケース内には、前記ロッドの前進限を規定するストッパが形成され、
前記ロッドの前進限が規定されることにより、前記バルブの開度が規定され、
前記ロッドには、前記ロッドの側面から前記リターンばねの外周まで突出するロッド鍔部が形成され、
前記ケースには、前記ケースの内周面から前記ケースの中心軸に向かって突出する突起部が形成され、
この突起部は、前記鍔部に対して周方向に重なる位置まで突出しており、
前記ストッパは、
前記突起部によって形成されていると共に、
前記バルブが所定の位置に達した時に、前記鍔部が当接する部位に位置していることを特徴とする。

【0015】

請求項２に係る発明は、排気ガスが導入され、導入された前記排気ガスを２つの流路に分岐する分岐部と、
この分岐部から延びている第１流路と、
前記分岐部から前記第１流路に沿うようにして延びている第２流路と、
この第２流路に取付けられ、前記排気ガスの熱からエネルギを回収する熱交換器と、
前記第１流路又は前記第２流路を開閉可能に設けられ、サーモアクチュエータによって作動されるバルブとからなる熱交換デバイスにおいて、
前記サーモアクチュエータは、筒状のケースと、このケースの一端に取付けられ媒体の温度を感知する感温部と、この感温部内のスリーブに収納され前記感温部が感知した温度によって前進するピストンと、このピストンの先端に配置され前記ピストンが前進することによって前進するロッドと、前記ケース内に収納され前記ロッドを後退する方向に付勢しているリターンばねとからなり、
前記サーモアクチュエータのロッドの中心軸線上には、ストッパが設けられ、
前記ロッドは、前記ストッパに当接することにより、前進限が規定され、
前記ロッドの前進限が規定されることにより、前記バルブの開度が規定されるよう、
前記ストッパは、前記バルブが所定の位置に達したときに、前記ロッドの先端が当接する部位に位置していることを特徴とする。

【0016】

請求項３に係る発明は、排気ガスが導入され、導入された前記排気ガスを２つの流路に分岐する分岐部と、
この分岐部から延びている第１流路と、
前記分岐部から前記第１流路に沿うようにして延びている第２流路と、
この第２流路に取付けられ、前記排気ガスの熱からエネルギを回収する熱交換器と、
前記第１流路又は前記第２流路を開閉可能に設けられ、サーモアクチュエータによって作動されるバルブとからなる熱交換デバイスにおいて、
前記サーモアクチュエータは、筒状のケースと、このケースの一端に取付けられ媒体の温度を感知する感温部と、この感温部内のスリーブに収納され前記感温部が感知した温度によって前進するピストンと、このピストンの先端に配置され前記ピストンが前進することによって前進するロッドと、前記ケース内に収納され前記ロッドを後退する方向に付勢しているリターンばねとからなり、
前記バルブは、バルブ軸を中心にスイング可能な構成とされ、
前記バルブ軸の端部、且つ、前記バルブ軸の軸心に対してオフセットされた部位には、当接片が設けられ、
前記当接片の軌道上には、ストッパが設けられ、
前記ロッドは、前記当接片が前記ストッパに当接することにより、前進限が規定され、
前記ロッドの前進限が規定されることにより、前記バルブの開度が規定されるよう、
前記ストッパは、前記バルブが所定の位置に達した時に、前記当接片が当接する部位に位置していることを特徴とする。

【0017】

請求項４に係る発明は、前記感温部には、前記ロッドが前進限に位置している場合に、さらに膨張するワックスを逃がすための逃げ部が取付けられ、
前記逃げ部は、前記感温部に接続され孔が開けられているプレートと、このプレートに接続されている逃げ部ケースと、この逃げ部ケース内に収納され前記プレートの孔を閉じる弁体と、この弁体を前記プレートに向かって付勢しているばねとからなることを特徴とする。

【発明の効果】

【0018】

請求項１−４に係る発明では、ケース内には、ロッドの前進限を規定するストッパが形成されている。前進したロッドが所定の位置まで到達すると、ロッドは、ストッパに当接する。当接することにより、ロッドはさらに前進することが妨げられる。これにより、必要以上にロッドが前進することを防止することができる。不要な移動を防止することにより、ロッドが軸受に接触すること及びピストンがスリーブに接触することによる軸受及びスリーブの摩耗を抑制することができる。摩耗を抑制することにより、サーモアクチュエータの長寿命化を図ることができる。

【0019】

加えて、サーモアクチュエータがストッパを有しない場合には、ロッドが所定の量を超えて前進することがある。この場合、サーモアクチュエータによって作動するバルブも所定の量を超えて作動する。このため、サーモアクチュエータがストッパを有しない場合には、バルブを収納するバルブ室は、ロッドの過移動分を見込み大きめに設定する必要がある。

【0020】

この点、本発明によるサーモアクチュエータは、過移動が防止されている。このため、バルブ室を大きめに設定する必要がなく、熱交換デバイスを小型化することができる。

【0022】

特に、請求項１に係る発明では、ロッドには側面から突出するロッド鍔部が形成されていると共に、ケースにはケースの中心軸に向かって突出する突起部が形成されている。ロッドが前進した際に、ロッド鍔部が突起部に接触することにより、ロッドの前進が規制される。突起部はケースの内周面に沿って形成されるため、ケース内の他の部位に比べて、周方向の断面積を大きくすることができる。周方向の断面積が大きいため、ロッド鍔部との接触面積を大きく確保することができる。ロッド鍔部との接触面積を大きくすることにより、突起部の単位面積当たりに加わる負荷を軽減し、長寿命化を図ることができる。

【0025】

請求項２に係る発明では、サーモアクチュエータのロッドの中心軸線上には、ストッパが設けられている。前進したロッドが所定の位置まで到達すると、ロッドは、ストッパに当接する。当接することにより、ロッドはさらに前進することが妨げられる。これにより、必要以上にロッドが前進することを防止することができる。不要な移動を防止することにより、ロッドが軸受に接触すること及びピストンがスリーブに接触することによる軸受及びスリーブの摩耗を抑制することができる。摩耗を抑制することにより、サーモアクチュエータの長寿命化を図ることができる。

【0026】

加えて、サーモアクチュエータがストッパを有しない場合には、ロッドが所定の量を超えて前進することがある。この場合、サーモアクチュエータによって作動するバルブも所定の量を超えて作動する。このため、サーモアクチュエータがストッパを有しない場合には、バルブを収納するバルブ室は、ロッドの過移動分を見込み大きめに設定する必要がある。

【0027】

この点、本発明によるサーモアクチュエータは、過移動が防止されている。このため、バルブ室を大きめに設定する必要がなく、熱交換デバイスを小型化することができる。

【0028】

請求項３に係る発明では、バルブ軸の端部、且つ、バルブ軸の軸心に対してオフセットされた部位には、ピンが設けられ、ピンの軌道上には、ストッパが設けられている。ロッドが前進することにより、バルブ軸が回転しバルブを開閉する。バルブ軸が所定の位置まで回転すると、バルブ軸の端部に設けられているピンが、ストッパに当接する。当接することにより、バルブ軸のスイングが規制され、ロッドはさらに前進することが妨げられる。これにより、必要以上にロッドが前進することを防止することができる。不要な移動を防止することにより、ロッドが軸受に接触すること及びピストンがスリーブに接触することによる軸受及びスリーブの摩耗を抑制することができる。摩耗を抑制することにより、サーモアクチュエータの長寿命化を図ることができる。

【0029】

加えて、サーモアクチュエータがストッパを有しない場合には、ロッドが所定の量を超えて前進することがある。この場合、サーモアクチュエータによって作動するバルブも所定の量を超えて作動する。このため、サーモアクチュエータがストッパを有しない場合には、バルブを収納するバルブ室は、ロッドの過移動分を見込み大きめに設定する必要がある。

【0030】

この点、本発明によるサーモアクチュエータは、過移動が防止されている。このため、バルブ室を大きめに設定する必要がなく、熱交換デバイスを小型化することができる。

【0031】

請求項４に係る発明では、さらにワックスが膨張すると、この力によって弁体が押し下げられる。弁体が押し下げられることにより、ワックスが逃げ部ケース内に逃げる。これにより、感温部に加わり得る負荷を軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】本発明の実施例１による排熱回収装置の平面図である。

【図2】図１に示されたサーモアクチュエータの断面図である。

【図3】図１に示されたサーモアクチュエータとバルブとの関係を説明する図である。

【図4】図３に示されたサーモアクチュエータが作動した場合のバルブの状態を説明する図である。

【図5】本発明の実施例２による排熱回収装置に搭載されるサーモアクチュエータの断面図である。

【図6】本発明の実施例３による排熱回収装置に搭載されるサーモアクチュエータの断面図である。

【図7】本発明の実施例４による排熱回収装置に搭載されるサーモアクチュエータの断面図である。

【図8】本発明の実施例５による排熱回収装置に搭載されるサーモアクチュエータを説明する図である。

【図9】本発明の実施例６による排熱回収装置の側面図である。

【図10】本発明の実施例７による排熱回収装置の側面図である。

【図11】本発明の実施例８による排熱回収装置の断面図である。

【図12】本発明の実施例９による排熱回収装置の断面図である。

【図13】従来の技術の基本構成を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、説明中、前後とはロッドの進退方向を基準として前後を指す。即ち、「前」とはロッドの進出方向、「後」とはロッドの後退方向をいう。
＜実施例１＞

【0034】

実施例１によるサーモアクチュエータが熱交換デバイスとしての排熱回収装置に搭載された例を、図面に基づいて説明する。

【0035】

図１に示されるように、排熱回収装置１０（熱交換デバイス１０）は、内燃機関において発生した排気ガス（第１熱媒体）が導入される導入口１１と、この導入口１１に接続されている分岐部１２と、この分岐部１２に接続され導入口１１の下流に延びている第１流路１３と、この第１流路１３に沿って分岐部１２から延びている第２流路１４と、この第２流路１４の一部を形成し排気ガスの熱を媒体（第２熱媒体）に伝える熱交換器１５と、この熱交換器１５に接続されているサーモアクチュエータ４０と、第１及び第２流路１３，１４の下流端が接続されているバルブ室１７と、このバルブ室１７に接続され排気ガスを排出する排出口１８とからなる。バルブ室１７は、第１又は第２流路１３，１４内を通過した排気ガスが合流する合流部を兼ねている。

【0036】

バルブ室１７には、バルブが収納されている。サーモアクチュエータ４０は、バルブのバルブ軸２１にリンク機構２２を介して接続されている。

【0037】

リンク機構２２は、バルブ軸２１に一体的に取付けられているプレート２４と、このプレート２４から延びているピン２５と、このピン２５に掛けられていると共にサーモアクチュエータ４０の先端に取付けられているフック部２６と、プレート２４に隣接して設けられプレート２４を戻し方向に付勢するリンク用リターンばね２７とからなる。

【0038】

熱交換器１５の側方には、媒体を導入するための媒体導入管３１が接続されている。また、熱交換器１５には、サーモアクチュエータ４０を支持しているアクチュエータ支持部材３２が接続されている。アクチュエータ支持部材３２には、媒体を排出するための媒体排出管３３が接続されている。

【0039】

即ち、媒体は、媒体導入管３１から熱交換器１５に導入される。導入された媒体は、熱交換器１５内において排気ガスの熱を受け、媒体排出管３３から排出される。次図においてサーモアクチュエータ４０を詳細に説明する。

【0040】

図２に示されるように、サーモアクチュエータ４０は、金属製のケース５０と、このケース５０の一端に接続されていると共に媒体の温度を感知する感温部６０と、ケース５０内に収納され感温部６０が感知した温度によって前進（図面右方向）する棒状のアクチュエータロッド４３（ピストン４３）と、このアクチュエータロッド４３の先端に設けられアクチュエータロッド４３と共に図面左右に移動するロッド７０と、このロッド７０の先端の外周に設けられロッド７０をガイドする樹脂製の軸受８０と、ロッド７０を後退する方向（図面左方向）に付勢しているリターンばね４６とからなる。感温部６０は、アクチュエータ支持部材（図１、符号３２）の内部に臨み、アクチュエータ支持部材の内部を流れる媒体の温度を感知する。

【0041】

ケース５０には、鋼材、ステンレス、アルミニウム等の素材を用いることができる。軸受８０には、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリテトラフルオロエチレン等の素材を用いることができる。

【0042】

ケース５０は、円筒状のケース基部５１と、このケース基部５１の先端からロッド７０の中心軸ＣＬに向かって縮径するケース段差部５２と、このケース段差部５２の先端から軸受８０に沿ってさらに延びている小径部５３とが一体的に形成されている。

【0043】

感温部６０は、ケース５０の一端にかしめられている連結フランジ６１と、この連結フランジ６１の内部に結合されているエレメントケース６２と、このエレメントケース６２の先端にかしめられているカバー６３と、これらのカバー６３及びエレメントケース６２によって形成されている空間に充填されているワックス６４と、このワックス６４の内部に配置され可撓性に富むスリーブ６５とからなる。スリーブ６５の中にはグリース６６が充填されている。

【0044】

サーモアクチュエータ４０を排熱回収装置（図１、符号１０）に採用する場合には、感温部６０はアクチュエータ支持部材（図１、符号３２）に差込まれるようにして支持される。これにより、感温部６０の周りに媒体を流すことができ、感温部６０は、感温部６０周縁の温度を感知することができる。より具体的には、感温部６０は、感温部６０周縁を流れる媒体の温度を感知することができる。

【0045】

ロッド７０は、アクチュエータロッド４３の先端が当接しているロッド基部７１と、このロッド基部７１に一体的に形成され先端にフック部２６が取付けられているロッド本体部７２と、ロッド基部７１から外周に向かって延びリターンばね４６の後方の端部を受けているロッド鍔部７３とからなる。

【0046】

ロッド基部７１は、ロッド本体部７２よりも径が大きく形成されている。このことにより、ロッド基部７１には、ロッド本体部７２に向かって段差部７１ａが形成されている。

【0047】

軸受８０は、ロッド本体部７２が内周面に摺接する筒状の筒部８１と、この筒部８１から外周に向かって延びケース段差部５２に当接している抜止め部８２とからなる。軸受８０の後方の端部８１ａは、ロッド７０の前進限を規定するストッパである。抜止め部８２は、前方の面がケース段差部５２に接触している。

【0048】

軸受８０の外周に沿って、リターンばね４６の前方の端部を受けると共に、リターンばね４６の径方向への変位を規制するガイド部材４８が配置されている。ガイド部材４８の一部は、ロッド７０（軸受８０）の抜止め部８２に沿って形成されている。このようなサーモアクチュエータ４０の作用を排熱回収装置（図１、符号１０）の作用と共に次図以降において説明する。

【0049】

図３（ａ）に示されるように、感温部６０の周縁には、熱交換器（図１、符号１５）内を流れる媒体が流される。この媒体の温度Ｔ１が低い場合には、ワックス６４は収縮した状態にある。ワックス６４が収縮している場合には、リターンばね４６の付勢力によって、ロッド７０は後退限に位置している。即ち、感温部６０は、感温部６０の近傍の温度を感知し、ロッド７０を後退限に留まらせている。

【0050】

図３（ｂ）に示されるように、媒体の温度が低い場合には、第１流路１３は、バルブ軸２１に取付けられているバルブ２８によって閉じられている。

【0051】

図１に戻り、第１流路１３が閉じられている場合には、導入口１１から導入された排気ガスは、第２流路１４へ向かって流れる。第２流路１４に向かって流れる排気ガスは、熱交換器１５内部を流れる媒体との間において熱交換を行う。これによって媒体が温められる。

【0052】

図４（ａ）に示されるように、媒体が温められることにより、ワックス６４が膨張する。ワックス６４が膨張すると、スリーブ６５が押し潰され、アクチュエータロッド４３がリターンばね４６の付勢力に抗して前進する。即ち、感温部６０が感知した温度によってアクチュエータロッド４３が前進する。アクチュエータロッド４３と共にロッド７０も前進する。

【0053】

媒体の温度がＴ２に達した場合には、ロッド７０の段差部７１ａが軸受８０の端部８１ａに当接する。これによって、ロッド７０が前進することを規制する。

【0054】

図４（ｂ）に示されるように、媒体の温度がＴ２のとき、バルブ２８は、第１流路１３を開放している。このときのバルブ２８の開放量は、第１流路１３を排気ガスが通過するのに必要十分な量である。

【0055】

図１に戻り、第１流路１３が開放されると、排気ガスは導入口１１の下流に真っ直ぐ取付けられている第１流路１３内を流れる。このとき、排気ガスは第２流路１４へ流れないので、排気ガスと媒体との間において熱交換は行われない。

【0056】

図４（ａ）に戻り、ケース５０内には、ロッド７０の前進限を規定するストッパ（軸受８０の端部８１ａ）が形成されている。前進したロッド７０が所定の位置まで到達すると、ロッド７０は、軸受８０の端部８１ａに当接する。当接することにより、ロッド７０はさらに前進することが妨げられる。これにより、必要以上にロッド７０が前進することを防止することができる。不要な移動を防止することにより、ロッド７０が軸受８０に接触することによる軸受８０の摩耗、及び、アクチュエータロッド４３（ピストン４３）がスリーブ６５に接触することによるスリーブ６５の摩耗を抑制することができる。摩耗を抑制することにより、サーモアクチュエータ４０の長寿命化を図ることができる。

【0057】

サーモアクチュエータ４０は、ロッド７０の過移動が防止されている。このため、バルブ室（図４（ｂ）、符号１７）を大きめに設定する必要がなく、排熱回収装置（図１、符号１０）を小型化することができる。

【0058】

加えて、ロッド７０には段差部７１ａが形成されていると共に、軸受８０の端部８１ａによってストッパが形成されている。ロッド７０が前進した際に、段差部７１ａが軸受８０の端部８１ａに接触することにより、ロッド７０の前進が規制される。軸受８０の端部８１ａをロッド７０のストッパとして利用するため、部品点数を増加することなくロッド７０の前進限を規定することができる。

【0059】

さらに、軸受８０には、外周方向に向かって延びる抜止め部８２が形成され、この抜止め部８２の前側の面がケース５０（段差部５２）に当接している。これにより、ロッド７０が軸受８０に接触した際に、後方から前方に向かって加わる力を抜止め部８２によって受けることができる。これにより、軸受８０の軸方向への変位を防止し、更に確実にロッド７０の移動を規制することができる。

【0060】

図４（ｂ）も参照して、ロッド７０の前進量は、バルブ２８の回転量に合わせて設定されている。即ち、バルブ２８が必要十分に開いた位置でロッド７０の前進が規制される。このことにより、バルブ２８も所定の位置まで移動することにより止められる。

【0061】

ここで、サーモアクチュエータ４０がストッパを有しない場合には、ロッド７０が所定の量を超えて前進することがある。この場合、サーモアクチュエータ４０によって作動するバルブ２８も所定の量を超えて作動する。このため、サーモアクチュエータ４０がストッパを有しない場合には、バルブ２８を収納するバルブ室１７は、ロッド７０の過移動分を見込み大きめに設定する必要がある。
この点、本発明によるサーモアクチュエータ４０は、過移動が防止されている。このため、バルブ室１７を大きめに設定する必要がなく、排熱回収装置１０を小型化することができる。
＜実施例２＞

【0062】

次に、本発明の実施例２を図面に基づいて説明する。図５は実施例２のサーモアクチュエータの断面構成を示し、上記図２に対応させて表している。

【0063】

図５に示されるように、実施例２によるサーモアクチュエータ４０Ａは、実施例１のサーモアクチュエータに比べて、ストッパ及びロッド鍔部を変更した。即ち、ロッド７０Ａには、ロッド７０Ａ（ロッド基部７１Ａ）の側面からリターンばね４６の外周まで突出するロッド鍔部７３Ａが形成されている。

【0064】

また、ケース５０Ａには、ケース５０Ａの内周面からケース５０Ａの中心軸ＣＬに向かって突出する突起部５５Ａが形成されている。この突起部５５Ａは、ロッド鍔部７３Ａに対して周方向に重なる位置まで突出している。即ち、ロッド鍔部７３Ａが当接可能な位置まで突起部５５Ａが突出しており、この突起部５５Ａによってストッパが形成されている。ロッド７０Ａが所定量前進すると、ロッド鍔部７３Ａが突起部５５Ａに接触し、ロッド７０Ａの前進が規制される。

【0065】

突起部５５Ａは、ケース５０Ａに一体的に形成してもよいし、別体によって形成してもよい。このようなサーモアクチュエータ４０Ａにおいても、ロッド７０Ａの不要な移動を防止することにより、ロッド７０Ａが軸受８０に接触することによる軸受８０の摩耗、及び、アクチュエータロッド４３（ピストン４３）がスリーブ６５に接触することによるスリーブ６５の摩耗を抑制することができる。

【0066】

加えて、突起部５５Ａはケース５０Ａの内周面に沿って形成されるため、ケース５０Ａ内の他の部位に比べて、周方向の断面積を大きくすることができる。周方向の断面積が大きいため、ロッド鍔部７３Ａとの接触面積を大きく確保することができる。ロッド鍔部７３Ａとの接触面積を大きくすることにより、突起部５５Ａの単位面積当たりに加わる負荷を軽減し、長寿命化を図ることができる。

【0067】

さらに、実施例１の場合には、軸受としての最低限の長さを確保する必要があり、この点においてストッパを形成する場所が制限される。これに比べ、突起部５５Ａは、軸方向において配置の自由度が高い。このため、突起部５５Ａの突出量をより自由に設定することができる。
＜実施例３＞

【0068】

次に、本発明の実施例３を図面に基づいて説明する。図６は実施例３のサーモアクチュエータの断面構成を示し、上記図２に対応させて表している。

【0069】

図６に示されるように、実施例３によるサーモアクチュエータ４０Ｂは、実施例１のサーモアクチュエータに比べて、ガイド部材を変更した。

【0070】

即ち、リターンばね４６の径方向への変位を規制するガイド部材４８Ｂが、ケース５０の他端から一端に向かって、リターンばね４６の内周に沿って延びている。このようなガイド部材４８Ｂと、段差部７１ａとは、周方向において重なっており、ガイド部材４８Ｂの後方の端部４８ａによってストッパが形成されている。ロッド７０が所定量前進すると、段差部７１ａがガイド部材４８Ｂの端部４８ａ（ストッパ４８ａ）に接触し、ロッド７０の前進が規制される。

【0071】

ガイド部材４８Ｂの後方の端部４８ａは、軸受８０の後端に沿って中心軸ＣＬに向かって折り曲げられていることが望ましい。ロッド７０がガイド部材４８Ｂの端部４８ａに接触した際に、後方から前方に向かって加わる力を抜止め部８２によって受けることができるからである。これにより、軸受８０及びガイド部材４８Ｂの軸方向への変位を防止し、更に確実にロッド７０の移動を規制することができる。軸受８０の長さがガイド部材４８Ｂの端部４８ａの位置に合わせて延ばされる必要がある。即ち、ストッパを形成する位置に合わせて、ガイド部材４８Ｂ及び軸受８０の両方を略同じ位置まで延ばしておく。

【0072】

このようなサーモアクチュエータ４０Ｂにおいても、ロッド７０の不要な移動を防止することにより、ロッド７０が軸受８０に接触することによる軸受８０の摩耗、及び、アクチュエータロッド４３（ピストン４３）がスリーブ６５に接触することによるスリーブ６５の摩耗を抑制することができる。

【0073】

さらに、ガイド部材４８Ｂの端部４８ａをロッド７０のストッパとして利用するため、部品点数を増加することなくロッド７０の前進限を規定することができる。
＜実施例４＞

【0074】

次に、本発明の実施例４を図面に基づいて説明する。図７は実施例４のサーモアクチュエータの断面構成を示し、上記図２に対応させて表している。

【0075】

図７に示されるように、実施例４によるサーモアクチュエータ４０Ｃは、実施例１のサーモアクチュエータに比べて、ケースの形状を変更した。

【0076】

即ち、ケース５０Ｃの他端には、周方向においてロッド７０に重なる位置まで折り曲げられているベンド部５６Ｃが形成され、このベンド部５６Ｃによってストッパが形成されている。ロッド７０の先端が、ベンド部５６Ｃに当接することにより、ロッド７０は前進を規制される。

【0077】

このようなサーモアクチュエータ４０Ｃにおいても、ロッド７０の不要な移動を防止することにより、ロッド７０が軸受８０に接触することによる軸受８０の摩耗、及び、アクチュエータロッド４３（ピストン４３）がスリーブ６５に接触することによるスリーブ６５の摩耗を抑制することができる。

【0078】

加えて、ケース５０Ｃの端部をロッド７０のストッパとして利用するため、部品点数を増加することなくロッド７０の前進限を規定することができる。また、ロッド７０が先端までケース５０Ｃによって覆われているため、ロッド７０を保護することができる。
＜実施例５＞

【0079】

次に、本発明の実施例５を図面に基づいて説明する。図８（ａ）は実施例５のサーモアクチュエータの断面構成を示し、上記図２に対応させて表している。

【0080】

図８（ａ）に示されるように、実施例５によるサーモアクチュエータ４０Ｄは、実施例１のサーモアクチュエータに、ワックスの逃げ部を追加した。

【0081】

即ち、感温部６０には、ロッド７０が前進限に位置している場合に、さらに膨張するワックス６４を逃がすための逃げ部９０が取付けられている。

【0082】

逃げ部９０は、感温部６０（エレメントケース６２）に接続され孔９１ａが開けられているプレート９１と、このプレート９１に接続されている逃げ部ケース９２と、この逃げ部ケース９２内に収納されプレート９１の孔９１ａを閉じる弁体１００と、この弁体１００をプレート９１に向かって付勢しているばね９４とからなる。即ち、プレート９１は弁座であり、逃げ部ケース９２は弁箱である。

【0083】

弁体１００は、外周にシール１０１が取り付けられている円盤形状の弁基部１０２と、この弁基部１０２に一体的に形成さればね９４の内周に延びているガイド部１０４とからなる。

【0084】

逃げ部９０のばね９４のばね定数は、ケース５０内のリターンばね４６のばね定数よりも大きい。このことと、プレート９１の孔９１ａの径が小さいことにより、弁体１００よりも先にロッド７０が変位する。

【0085】

図８（ｂ）に示されるように、温度が上昇しワックス６４が膨張すると、まずロッド７０が前進する。ロッド７０は、所定の量だけ前進すると軸受８０の端部８１ａによって前進を規制される。

【0086】

図８（ｃ）に示されるように、さらにワックス６４が膨張すると、この力によって弁体１００が押し下げられる。弁体１００が押し下げられることにより、ワックス６４が逃げ部ケース９２内に逃げる。これにより、感温部６０に加わり得る負荷を軽減することができる。
＜実施例６＞

【0087】

次に、実施例６による排熱回収装置を図面に基づいて説明する。図９は実施例６の排熱回収装置の側面構成を示している。図１と共通の構成要素については、符号を流用し、詳細な説明を省略する。

【0088】

図９に示されるように、排熱回収装置１１０は、バルブ室１７の側方からロッド７０の中心軸ＣＬ上に第２のピン１１１（ストッパ１１１）を伸ばしている。

【0089】

フック部２６が第２のピン１１１に当接することにより、ロッド７０の前進を規制することができる。このような排熱回収装置１１０においても、本発明所定の効果を得ることができる。特に、第２のピン１１１がロッド７０の中心軸ＣＬ上に配置されていることにより、ロッド７０に曲げモーメントを発生させずに、ロッド７０の前進を規制することができる。
＜実施例７＞

【0090】

次に、実施例７による排熱回収装置を図面に基づいて説明する。図１０は実施例７の排熱回収装置の側面構成を示し、図９に対応させて表している。

【0091】

図１０に示されるように、排熱回収装置１２０は、プレート２４に一体的に第３のピン１２１（当接片１２１）が立てられていると共に、バルブ室１７の側方から第３のピン１２１の軌道上にバー１２２（ストッパ１２２）を延ばしている。

【0092】

ロッド７０が前進することにより、プレート２４が回転する。プレート２４と共に第３のピン１２１が回転する。ロッド７０が所定の量だけ前進し、第３のピン１２１が所定の量だけ回転すると、第３のピン１２１はバー１２２に当接する。これにより、第３のピン１２１の回転が規制され、ロッド７０の前進が規制される。このような排熱回収装置１２０においても、本発明所定の効果を得ることができる。
＜実施例８＞

【0093】

次に、実施例８による排熱回収装置を図面に基づいて説明する。図１１は実施例８の排熱回収装置の断面構成を示し、図３（ｂ）に対応させて表している。

【0094】

図１１に示されるように、排熱回収装置１３０のバルブ２８には、ストッパ１３１が取り付けられている。ストッパ１３１は、バルブ２８が所定量スイングすることによりバルブ室１７の内壁１７ａに当接する。これにより、バルブ２８はスイングを規制される。このような排熱回収装置１３０においても、本発明所定の効果を得ることができる。
＜実施例９＞

【0095】

次に、実施例９による排熱回収装置を図面に基づいて説明する。図１２は実施例９の排熱回収装置の断面構成を示し、図１１に対応させて表している。

【0096】

図１２に示されるように、排熱回収装置１４０のバルブ室１７の内壁１７ａには、バルブ２８の軌道上に、ストッパ１４１が設けられている。バルブ２８は、所定量スイングすることにより、ストッパ１４１に当接する。これにより、バルブ２８はスイングを規制される。このような排熱回収装置１４０においても、本発明所定の効果を得ることができる。

【0097】

尚、本発明のサーモアクチュエータは、実施の形態では排熱回収装置に適用したが、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）クーラやコージェネレーションシステム、熱電発電装置への適用も可能であり、排熱回収装置以外の熱交換デバイスにも搭載可能である。

【0098】

また、サーモアクチュエータは、ワックスの膨張によってロッドが前進するスリーブ式の他、ダイヤフラムの変位によってロッドが前進するダイヤフラム式にも採用することができる。サーモアクチュエータの形式としては、これらのものに限られない。

【0099】

さらに、必要に応じて各実施例間において、構成を組み合わせることもできる。例えば、ガイド部材の端部をストッパとする発明に、逃げ部を追加することができる。組み合わせの例は、これに限られない。

【産業上の利用可能性】

【0100】

本発明のサーモアクチュエータは、排熱回収装置に好適である。

【符号の説明】

【0101】

１０，１１０，１２０…排熱回収装置（熱交換デバイス）
１２…分岐部
１３…第１流路
１４…第２流路
１５…熱交換器
１７…バルブ室
２１…バルブ軸
２８…バルブ
４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ…サーモアクチュエータ
４３…アクチュエータロッド（ピストン）
４６…リターンばね
４８Ｂ…ガイド部材
４８ａ…ガイド部材の端部（ストッパ）
５０，５０Ａ，５０Ｃ…ケース
５５Ａ…突起部（ストッパ）
５６Ｃ…ベンド部
６０…感温部
６５…スリーブ
７０，７０Ａ…ロッド
７１，７１Ａ…ロッド基部
７３Ａ…ロッド鍔部
７１ａ…段差部
７２…ロッド本体部
８０…軸受
８１ａ…軸受の端部（ストッパ）
１１１…第２のピン（ストッパ）
１２１…第３のピン（当接片）
１２２…バー（ストッパ）
ＣＬ…ロッドの中心軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】