特許 7078270 サーモアクチュエータ

(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】

(24)【登録日】2022-05-23

(45)【発行日】2022-05-31

(54)【発明の名称】サーモアクチュエータ

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/68 20060101AFI20220524BHJP

   F01N 13/08 20100101ALN20220524BHJP

   F01N 5/02 20060101ALN20220524BHJP

【ＦＩ】

F16K31/68 Q

F01N13/08 B

F01N5/02 B

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019094441

(22)【出願日】2019-05-20

(65)【公開番号】P2020190258

(43)【公開日】2020-11-26

【審査請求日】2022-03-15

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】391026287

【氏名又は名称】富士精工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100070024

【弁理士】

【氏名又は名称】松永 宣行

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】浅井 雅成

(72)【発明者】

【氏名】小澤 築

【審査官】加藤 昌人

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－２０３５０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１４３８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１６３８９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１－１６４８８１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｋ ３１／６４－３１／７２

Ｆ０１Ｎ ５／００－ ５／０４

Ｆ０１Ｎ １３／００－１３／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体入口より供給される流体の温度に応じて作動するサーモエレメントを有したサーモアクチュエータにおいて、
前記サーモエレメントを収容した円筒状のエレメントケースと、
前記サーモエレメントのピストンロッドにより可動するロッドを収容した円筒状のロッドケースと、を備え、
前記円筒状のエレメントケースの流体出入口側に平坦部を設け、
前記平坦部をフランジを介して車両側に締結固定したことを特徴とするサーモアクチュエータ。

【請求項2】

請求項１記載のサーモアクチュエータであって、
前記円筒状のエレメントケースの端部の開口縁部と前記円筒状のロッドケースの端部の開口縁部とを加締め締結で接合したことを特徴とするサーモアクチュエータ。

【請求項3】

請求項１または２記載のサーモアクチュエータであって、
前記円筒状のエレメントケースの前記平坦部と前記フランジとを接合したことを特徴とするサーモアクチュエータ。

【請求項4】

請求項３に記載のサーモアクチュエータであって、
前記フランジの前記平坦部の取付面に凹み部を形成し、
前記フランジの凹み部と前記平坦部の前記流体出入口の周辺部とをろう付けで接合したことを特徴とするサーモアクチュエータ。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項に記載のサーモアクチュエータであって、
前記円筒状のエレメントケースの前記平坦部に、前記流体出入口を軸方向に沿って延びる縦長孔状に形成したことを特徴とするサーモアクチュエータ。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか１項に記載のサーモアクチュエータであって、
前記サーモエレメントは、
有底円筒状のケースと、
前記有底円筒状のケース内に充填されたサーモワックスと、
前記サーモワックスをシール部材にて封止し、前記サーモワックスの膨張収縮により進退動するピストンロッドと、
前記ピストンロッドが貫通するロッド孔を有し、前記有底円筒状のケースの開口部を閉塞するキャップと、を備えていることを特徴とするサーモアクチュエータ。

【請求項7】

請求項６記載のサーモアクチュエータであって、
前記キャップの開口縁部と、前記円筒状のエレメントケースの開口縁部を閉塞するカバーの前記キャップの上端部が貫通する貫通孔の周辺部と、を加締め締結で接合したことを特徴とするサーモアクチュエータ。

【請求項8】

請求項７記載のサーモアクチュエータであって、
前記カバーの上端縁部と前記円筒状のロッドケースの開口縁部とを加締め締結してサブアッシー化し、前記サブアッシー化した前記カバーの上端縁部を前記円筒状のエレメントケースの開口縁部に加締め締結で接合したことを特徴とするサーモアクチュエータ。

【請求項9】

請求項７または８記載のサーモアクチュエータであって、
前記カバーの下端外縁部に小径部を設け、
前記小径部と前記円筒状のエレメントケースの内周面との空間にＯリングを介在し、かつ、前記空間を前記カバーの底面に取り付けられたシール材で閉塞したことを特徴とするサーモアクチュエータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば、自動車の車両に設置される熱交換器等に使用されるサーモアクチュエータに関する。

【背景技術】

【0002】

この種の車両の熱交換器に使用されるサーモアクチュエータとして、特許文献１に開示されたものがある。この特許文献１に開示されたサーモアクチュエータは、該サーモアクチュエータに流れ込む冷却水の温度に応じて、その円筒状のケースに充填されているワックスが膨張、収縮してロッドが進退動することで、熱交換器の排気ガスが流れる流路を開閉するバルブが開閉動するようになっている。

【0003】

また、サーモアクチュエータのケースは、ケース前部とケース後部とから成り、このケース前部の後端縁に形成された連結フランジとケース後部の前端縁に形成された連結フランジとが当接してボルトで締結固定されている。さらに、ケース前部には、配管の基端部が接続されていて、この配管の先端部に溶接により固定されたフランジが熱交換器の上面部にボルトで締結固定されている。尚、熱交換器は、車両の走行中にエンジンで発生する排気ガスの熱により冷却水を温めるものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－１７８８０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、前記従来のサーモアクチュエータでは、車両側と接合するフランジとの間に配管（パイプ）が存在し、また、ケース前部とケース後部の締結に連結フランジを用いていたので、円筒状のケースが熱交換器の上面部から出っ張り、サーモアクチュエータ全体として厚みが厚くなっている。

【0006】

そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、全体の小型化・薄型化を図ることができるサーモアクチュエータを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、流体入口より供給される流体の温度に応じて作動するサーモエレメントを有したサーモアクチュエータにおいて、前記サーモエレメントを収容した円筒状のエレメントケースと、前記サーモエレメントのピストンロッドにより可動するロッドを収容した円筒状のロッドケースと、を備え、前記円筒状のエレメントケースの流体出入口側に平坦部を設け、前記平坦部をフランジを介して車両側に締結固定したことを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、円筒状のエレメントケースの流体出入口側に設けられた平坦部をフランジを介して車両側に締結固定したことにより、サーモアクチュエータ全体の小型化・薄型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施形態のサーモアクチュエータを熱交換器の上面部にボルトで締結固定した状態を示す斜視図である。

【図2】上記サーモアクチュエータの縦断面図である。

【図3】上記サーモアクチュエータのロッドが上昇した状態を示す縦断面図である。

【図4】上記サーモアクチュエータのフランジ側の要部の横断面図である。

【図5】上記サーモアクチュエータの平坦部側の縦断面図である。

【図6】（ａ）は上記サーモアクチュエータのエレメントケースの底面図、（ｂ）は同（ａ）図中Ｘ－Ｘ線に沿う断面図（横断面図）である。

【図7】（ａ）上記フランジの平面図、（ｂ）は同フランジの正面図である。

【図8】参考例のサーモアクチュエータを熱交換器の上面部にボルトで締結固定した状態を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

【0011】

図１は本発明の一実施形態のサーモアクチュエータを熱交換器の上面部にボルトで締結固定した状態を示す斜視図、図２は同サーモアクチュエータの縦断面図、図３は同サーモアクチュエータのロッドが上昇した状態を示す縦断面図、図４は同サーモアクチュエータのフランジ側の要部の横断面図、図５は同サーモアクチュエータの平坦部側の縦断面図、図６（ａ）は同サーモアクチュエータのエレメントケースの底面図、図６（ｂ）は図６（ａ）中Ｘ－Ｘ線に沿う断面図、図７（ａ）フランジの平面図、図７（ｂ）は同フランジの正面図である。

【0012】

図１～図５に示すように、サーモアクチュエータ１０は、流体入口（流体出入口）２４より供給される冷却水（流体）Ｗの温度に応じて作動するサーモエレメント１１を収容した円筒状のエレメントケース２０と、サーモエレメント１１のピストンロッド１５により可動するロッド３３を収容した円筒状のロッドケース３０と、エレメントケース２０を車両に設置された熱交換器５０の上面部５１に締結固定するフランジ４０と、を備えている。

【0013】

図２に示すように、サーモエレメント１１は、有底円筒状のケース１２と、この有底円筒状のケース１２内に充填されたサーモワックス１３と、有底円筒状のケース１２と共にサーモワックス１３を封入し、サーモワックス１３が膨張することで潰される弾性膜（シール部材）１４と、この弾性膜１４によって少なくとも上端部（端部）１５ａが囲われ、該弾性膜１４が潰れることで押し出されるピストンロッド１５と、このピストンロッド１５が貫通するロッド孔１６ａを中央に有し、有底円筒状のケース１２の開口部１２ａを閉塞するキャップ１６と、を備えている。そして、有底円筒状のケース１２の上端縁部１２ｂとキャップ１６の下端部１６ｄは加締め締結で接合されている。

【0014】

図２、図５に示すように、円筒状のエレメントケース２０の上端部（端部）２０ａの開口縁部２１は、後述する円筒状のロッドケース３０の下端部（端部）３０ｂの開口縁部３２と加締め締結で接合されたカバー２５で閉塞されている。詳述すると、カバー２５の上端縁部２５ｂと円筒状のロッドケース３０の下側の開口縁部３２を加締め締結してサブアッシー化し、このサブアッシー化されたカバー２５の上端縁部２５ｂに円筒状のエレメントケース２０の上側の開口縁部２１を加締め締結する。これにより、サブアッシー状態でリフト調整（インデント）が可能なため、リフト精度を確保できるようになっている。

【0015】

また、図２～図６に示すように、円筒状のエレメントケース２０の中央から下側の開口縁部２２側にかけて平坦部２３が設けられている。この平坦部２３の中央には、エレメントケース２０内に冷却水Ｗが供給される流体入口２４が形成されている。この流体入口２４は、円筒状のエレメントケース２０の軸方向に沿って縦長孔状に延びている。そして、平坦部２３の縦長孔状の流体入口２４の環状の周辺部２３ａがフランジ４０のろう付け部分となっている。

【0016】

さらに、図２に示すように、カバー２５の中央には、キャップ１６の上端部１６ｂを貫通させる貫通孔２５ａが形成されており、その周辺部とキャップ１６の開口縁部１６ｃとは加締め締結で接合されている。また、カバー２５は、その下端外縁部２５ｃに小径部２５ｄが形成されている。この小径部２５ｄと円筒状のエレメントケース２０の内周面２０ｃとの間に形成された空間ＫにＯリング２６が介在されている。また、空間Ｋはカバー２５の底面２５ｅとキャップ１６の上端部１６ｂ間に取り付けられたシール材２７で閉塞されている。

【0017】

また、図２、図３、図５に示すように、エレメントケース２０の下側の開口縁部２２は冷却水Ｗが排出される流体排出口となっていて、この下側の開口縁部２２内には排出管２８の一端部２８ａ側がろう付けで接合されている。

【0018】

図２に示すように、円筒状のロッドケース３０の上端部（端部）３０ａの開口縁部３１は、中央にロッド３３が挿通するロッド孔３４ａを有したカバー３４で閉塞されている。この円筒状のロッドケース３０とロッド３３とカバー３４の組み立て手順を詳述すると、円筒状のロッドケース３０の上端部３０ａを下にして該ロッドケース３０内に円環板状の閉塞板３５とカバー３４を順に挿入する。次に、円筒状のロッドケース３０の上端部３０ａの段差部分に円筒状の軸受３７を圧入して一体化したバネ受け板３６Ａを圧入する。このバネ受け板３６Ａを圧入することにより、カバー３４と閉塞板３５をロッドケース３０の開口縁部３１とバネ受け板３６Ａのバネ受け部分の外側で挟み込み固定する。この際、カバー３４の上端突出部３４ｂは圧縮により押し潰される。そして、円筒状のロッドケース３０の上端部３０ａを上にしてカバー３４のロッド孔３４ａと円筒状の軸受３７にロッド３３を挿入することで、円筒状のロッドケース３０の開口縁部３１がカバー３４で閉塞されるようになっている。

【0019】

さらに、図２に示すように、ロッド３３の下部には、止め具３８を介して下側のバネ受け板３６Ｂが取り付けられている。これら上側のバネ受け板３６Ａと下側のバネ受け板３６Ｂとの間には、ロッド３３をサーモエレメント１１のピストンロッド１５の上端部１５ａ側に付勢する付勢手段としての圧縮コイルバネ３９が介在されている。尚、ロッド３３の上端にはフック部３３ａが設けられている。また、ロッド３３の下面に形成された半球面上の凹部３３ｂは、ピストンロッド１５の上端部１５ａに当接している。

【0020】

図２、図４、図７に示すように、フランジ４０は、平方四辺形の厚板状に形成されていて、その上面４１が円筒状のエレメントケース２０の平坦部２３の取付面になっている。この上面４１の中央には、底面４２ａと傾斜した両側面４２ｂ，４２ｂを有した凹み部４２が形成されている。そして、エレメントケース２０の平坦部２３の楕円形状の流体入口２４の周りの周辺部２３ａとフランジ４０の凹み部４２とがろう付けで接合されている。この状態で、エレメントケース２０の平坦部２３は、下面４５にシール材４６を取り付けたフランジ４０を介して車両の床下に設置された熱交換器５０の上面部５１にボルト４７で締結固定されている。

【0021】

また、フランジ４０の凹み部４２の中央には、エレメントケース２０の平坦部２３の形成された縦長で楕円形状の流体入口２４に連通する縦長で楕円形状の開口孔４３が形成されている。さらに、フランジ４０の両端側には、ボルト４７が挿通する挿通孔４４がぞれぞれ設けられている。

【0022】

以上実施形態のサーモアクチュエータ１０によれば、図１及び図５に示す状態から、冷却水Ｗが所定の温度に達すると、サーモエレメント１１の有底円筒状のケース１２内に充填されているサーモワックス１３が膨張し、弾性膜１４が潰れることでピストンロッド１５が押し出される。これにより、図３に示すように、ロッド３３が円筒状のロッドケース３０の上端部３０ａから外へ突出し、ロッド３３のフック部３３ａに係合されている作動子５２により図示しないバルブを開閉させる回動軸５３が回転することで、バルブが開動して熱交換器５０の排気ガスが流れる流路が開かれ、該流路を排気ガスが通過する。

【0023】

また、冷却水Ｗが所定の温度を下回ると、ピストンロッド１５の後退によりロッド３３も後退し、回動軸５３が逆回転することで、バルブの閉動により熱交換器５０の排気ガスが流れる流路が閉じられる。これにより、排気ガスが再び熱交換器５０を流れ、排気ガスから冷却水への熱の移動が再開される。

【0024】

このサーモアクチュエータ１０では、円筒状のエレメントケース２０の流体入口２４側に設けられた平坦部２３をフランジ４０を介して車両の床下に設置された熱交換器５０の上面部５１にボルト４７で締結固定したことにより、サーモアクチュエータ１０を含めた熱交換器５０全体の小型化・薄型化を図ることができる。

【0025】

また、図５に示すように、円筒状のエレメントケース２０の流体入口２４側に平坦部２３を形成し、この平坦部２３を熱交換器５０の上面部５１側に結合するフランジ４０を直接ろう付けで接合したことにより、サーモアクチュエータ１０の厚みを薄くすることができる。また、円筒状のロッドケース３０の開口縁部３２をカバー２５の上端縁部２５ｂで加締め締結し、その上から円筒状のエレメントケース２０の開口縁部２１で加締め締結したことにより、サーモアクチュエータ１０を小型化することができる。これらにより、サーモアクチュエータ１０全体の小型化・薄型化を図ることができる。

【0026】

さらに、図４、図６（ｂ）、図７（ｂ）に示すように、円筒状のエレメントケース２０の平坦部２３の楕円形状の流体入口２４の周辺部２３ａとフランジ４０の凹み部４２の底面４２ａと傾斜した両側面４２ｂ，４２ｂとを合わせてろう付けで接合したことにより、エレメントケース２０の平坦部２３とフランジ４０とを簡単かつ確実に固定することができる。

【0027】

ここで、前記実施形態の優位性を説明するために、図８に参考例（先行技術）を示す。図８は参考例のサーモアクチュエータを熱交換器の上面部にボルトで締結固定した状態示す斜視図である。

【0028】

この参考例のサーモアクチュエータ１０′は、サーモエレメントを収容した円筒状のエレメントケース２０の前端縁に形成されたフランジ２１′と、サーモエレメントのピストンロッドにより可動するロッド３３を収容した円筒状のロッドケース３０の後端縁に形成されたフランジ３１′とが当接してボルト４７とナット４８で締結固定され、かつ、エレメントケース２０の中央部分の下側がＬ字形で一対のブラケット４９，４９を介して熱交換器５０の上面部５１に溶接により固定されている点が、前記実施形態と異なり、他の構成は前記実施形態と同様である。従って、同一構成部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【0029】

この参考例のサーモアクチュエータ１０′では、両ケース２０，３０の連結部分にフランジ２１′，３１′が突出していると共に、一方のケース２０をブラケット４９を介して熱交換器５０の上面部５１に固定しているため、従来技術の場合と同様に、小型化・薄型化を図ることが難しいが、前記実施形態のサーモアクチュエータ１０では、この問題点を解消することができる。

【0030】

即ち、参考例のサーモアクチュエータ１０′に比べて、前記実施形態のサーモアクチュエータ１０では、サーモアクチュエータ１０全体及び熱交換器５０全体の小型化・薄型化をより一段と図ることができる。

【0031】

尚、前記実施形態によれば、冷却水の温度によりサーモワックスを膨張、収縮させてピストンロッドを進退動させるようにしたが、流体（媒体）は冷却水に限らず、例えば、潤滑油等の温度によりサーモワックスを膨張、収縮させてピストンロッドを進退動させるようにしても良い。

【0032】

また、前記実施形態によれば、エレメントケースの平坦部に冷却水が供給される流体出入口としての流体入口を設けたが、この流体入口を流体が排出される流体出口としても良い。

【0033】

さらに、前記実施形態によれば、エレメントケースの平坦部とフランジとをろう付けで接合したが、接合手段はろう付けに限らず、溶接、接着剤等の他の接合手段で接合しても良い。

【符号の説明】

【0034】

１０ サーモアクチュエータ
１１ サーモエレメント
１２ 有底円筒状のケース
１２ｂ 上端縁部
１３ サーモワックス
１４ 弾性膜（シール材）
１５ ピストンロッド
１５ａ 上端部（端部）
１６ キャップ
１６ａ ロッド孔
１６ｂ 上端部
１６ｃ 開口縁部
１６ｄ 下端部
２０ 円筒状のエレメントケース
２０ａ 上端部（端部）
２０ｃ 内周面
２１ 開口縁部
２３ 平坦部
２３ａ 周辺部
２４ 流体入口（流体出入口）
２５ カバー
２５ｂ 上端縁部
２５ｃ 下端外縁部
２５ｄ 小径部
２６ Ｏリング
２７ シール材
３０ 円筒状のロッドケース
３０ｂ 下端部（端部）
３２ 開口縁部
３３ ロッド
４０ フランジ
４１ 上面（取付面）
４２ 凹み部
Ｗ 冷却水（流体）
Ｋ 空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】