CN117678023A - 热响应元件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在宽广的温度带内回差的设定的自由度高并能进行比较小的回差的设定的热响应元件。一种形状随着温度变化而变化的板状的热响应元件(100)，室温时的所述热响应元件的截面是将多个曲线组合而成的复合曲线状，在所述热响应元件的中心部(121)与包围所述中心部的外周部(122)，截面分别为不同的曲线状。当成为室温的范围外的规定温度时，所述热响应元件的形状发生变化，形状变化后的所述热响应元件的截面是将多个曲线组合而成的复合曲线状，在所述热响应元件的中心部与包围所述中心部的外周部，截面分别为不同的曲线状，所述中心部与所述外周部的边界(123)在所述热响应元件的形状变化的前后是相同的。

Description

热响应元件及其制造方法

技术领域

本发明涉及在恒温器等温度开关中使用的热响应元件及其制造方法。

背景技术

在装配于冰箱和在寒冷地区使用的设备的除霜用加热器、或者设置在水管和化学工厂的制造设备等的防冻用加热器中，为了防止过热或进行温度控制而使用恒温器等温度开关。在水管的防冻中，使用例如在3℃开始加热器的通电、在10℃进行通电停止的温度开关。另外，在工业和商业用途中，要求能够在-30℃与-20℃之间对冰箱进行温度控制的温度开关、能够在90℃与100℃之间对加热器进行温度控制的温度开关。

在使用双金属件作为这样的温度开关的热响应元件的情况下，需要回差(differential)比较小。

在专利文献1中，记载了能制作一种反转温度和恢复温度能任意调整且温度范围为大致-30℃～200℃的双金属件。

另外，在专利文献2中记载了一种反转与再反转的温度差(回差)小的双金属盘。该双金属盘是将平板的双金属盘在距中心一定距离的位置在整周上弯折，使中心部的截面形状和周边部的截面形状均为直线，而形成为带边碟状。并指出也能够通过向低膨胀侧弯折而在比室温低的温度进行动作。

而且，在专利文献3中记载了一种盘型双金属件，其特征在于，被进行了鼓凸加工的区域的至少一个面附设有凹凸而表面积增大。该盘型双金属件的反转温度和恢复温度低，而且它们的温度差小。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭63-16285号公报

专利文献2：日本特开昭58-198788号公报

专利文献3：日本特公昭48-10429号公报

发明内容

发明要解决的问题

此外，在使用双金属件作为热响应元件的情况下，已知其动作温度及恢复温度与双金属件的形状密切相关。但是，在专利文献1中仅记载为球面形状，并未给出用于在多种多样的温度带内进行任意的温度设定的具体方法。在专利文献2中，虽然指出能够设为在比室温低的温度进行动作的双金属件，但是未记载详细的方法和具体的动作温度。而且，可以想到专利文献3中的凹凸面的加工是复杂的。

因此，本发明的目的在于提供一种在从低于室温的低温带到超过100℃的高温带的宽广的温度带内回差的设定的自由度高且也能进行比较小的回差的设定的热响应元件。

用于解决问题的方案

本发明的一个方案涉及一种形状随着温度变化而变化的板状的热响应元件，室温时的所述热响应元件的截面是将多个曲线组合而成的复合曲线状，在所述热响应元件的中心部与包围所述中心部的外周部，截面分别为不同的曲线状。当成为室温的范围外的规定温度时，所述热响应元件的形状发生变化，形状变化后的所述热响应元件的截面是将多个曲线组合而成的复合曲线状，在所述热响应元件的中心部与包围所述中心部的外周部，截面分别为不同的曲线状，所述中心部与所述外周部的边界在所述热响应元件的形状变化的前后是相同的。

发明效果

根据本发明，能够提供一种在从低于室温的低温带到超过100℃的高温带的宽广的温度带内回差的设定的自由度高且也能进行比较小的回差的设定的热响应元件。

附图说明

图1是第一实施方式的热响应元件的俯视图。

图2是图1的A-A’线截面图。

图3是反转后的热响应元件的截面图。

图4A是示出热响应元件的制造方法的第一工序的说明图。

图4B是示出热响应元件的制造工序的第二工序的说明图。

图5A是示出热响应元件的别的制造方法的第一工序的说明图。

图5B是示出热响应元件的别的制造方法的第二工序的说明图。

图6是在第二工序中使用的冲头的立体图。

图7是第二工序的截面图。

图8是第二实施方式的热响应元件的俯视图。

图9是图8的B-B’线截面图。

图10是反转后的热响应元件的截面图。

图11A是示出热响应元件的制造方法的第一工序的说明图。

图11B是示出热响应元件的制造工序的第二工序的说明图。

图12A是示出热响应元件的别的制造方法的第一工序的说明图。

图12B是示出热响应元件的别的制造方法的第二工序的说明图。

图13A是第三实施方式的热响应元件的俯视图。

图13B是第三实施方式的热响应元件的别的俯视图。

图13C是第三实施方式的热响应元件的又一俯视图。

图14A是第四实施方式的热响应元件的俯视图。

图14B是第四实施方式的热响应元件的别的俯视图。

图14C是第四实施方式的热响应元件的又一俯视图。

图15是第五实施方式的热响应元件的俯视图。

具体实施方式

以下，基于图示的实施方式来说明本发明。不过，本发明不限于以下说明的实施方式。另外，附图所示的形状的尺寸比有时不是实际的尺寸比。为了易于理解地说明形状，有时变更了尺寸比。

在本说明书中，“室温”(或“常温”)是指18℃以上、38℃以下的温度。

[第一实施方式]

[构成]

图1是作为本实施方式的热响应元件的双金属件100的俯视图。图2是图1的A-A’线截面图。两个图均示出使用冲头(punch)和冲模(die)通过多级的按压加工所成形的双金属件100的室温时的形状。

如图1和图2所示，双金属件100是板状构件，具有低膨胀层111和位于该低膨胀层之下的高膨胀层112。高膨胀层112的材料的热膨胀率比低膨胀层111的材料的热膨胀率大。

另外，双金属件100具有中心部121、包围该中心部的外周部122、以及中心部121与外周部122的边界123。双金属件100在从上方观看时是中心部121凹陷的凹形状，在从下方观看时是中心部121突出的凸形状。双金属件100也可以说是带边碟状。中心部121与外周部122所成的角α1是钝角。双金属件100的截面结构是将多个曲线组合而成的复合曲线状。具体地说，中心部121的截面结构是向上凸的曲线状，位于中心部121的两侧的两个外周部122的截面结构也分别是向上凸的曲线状。在中心部121和两个外周部122中，各个曲线的曲率半径可以相同，也可以不同。

在俯视时，中心部121为圆形，外周部122为圆角四边形。

边界123位于具有外接于外周部122的外接圆131的直径的长度L11的1％～50％的长度的直径的长度L12的同心圆的圆周上。不过，该同心圆的直径的长度L12比上述圆角四边形的宽度小。

作为双金属件100的材料，例如能够在低膨胀层111使用Ni-Fe系合金，在高膨胀层112使用Cu-Ni-Mn系合金。上述圆角四边形的长度、宽度、角的形状以及板厚根据设为目标的反转温度任意设定。

当双金属件的温度降低并成为比室温低的规定的温度(恢复温度)以下时，双金属件通过快动(snap action)进行反转，从图2所示的形状变为图3所示的形状。反转后的双金属件100在从上方观看时为中心部121突出的凸形状，在从下方观看时为中心部121凹陷的凹形状。

反转后的形状是将多个曲线组合而成的复合曲线。中心部121与外周部122的边界123在反转前后不变。

在图3中，中心部121的截面结构是向上凸的曲线状，位于中心部121的两侧的两个外周部122的截面结构也分别是向上凸的曲线状。各个曲线的曲率半径可以相同，也可以不同。

在图3中，中心部121与外周部122所成的角β1是比角α1大的钝角。

通过角β1比角α1大并且中心部121和两个外周部122之中的每一个外周部122是向上凸的曲线状这一点在反转前后不变这样的特征，也能进行10度(deg)左右的比较小的回差的设定。而且，如图2所示，由于中心部121和两个外周部122是朝向同一方向(内侧)弯曲的形状(向上凸的曲线状)，因此也能进行极端低的恢复温度的设定。

并且，当双金属件的温度上升并成为比室温低的规定的温度(动作温度)以上时，双金属件通过快动进行反转，从图3所示的形状回到图2所示的形状。该动作温度是比上述恢复温度高的温度。

在复合曲线中，某曲线与别的曲线的边界部可以是带有弧度的，也可以是有棱角的。

此外，作为所述截面，说明的是与双金属件的长边方向平行且穿过外接圆的中心的直线的截面的特征，但穿过中心的任意的直线的截面也是同样的特征。

另外，图2说明了使用冲头和冲模通过多级的按压加工而成形后的室温时的形状。但是，通过按压加工而成形后进行了热处理的双金属件在室温时的形状方面也具有同样的特征。

[制造方法]

双金属件100的制造方法包含：将由热膨胀率不同的2种金属层构成的双金属件原材料切断成任意形状的步骤；以及通过使用了冲压机械的多级的按压加工使切断后的双金属件原材料成形为双金属件100的步骤。所述多级的按压加工在双金属件原材料与包含冲头和冲模的模具被维持在与室温相同程度的温度(18℃以上、38℃以下)的状态下进行。不过，也可以将它们冷却或加热后进行多级的按压加工。冲头由金属制成，使用合金工具钢等，冲模由弹性材料构成。

在图4A中示出对切断后的双金属件原材料100a进行按压加工的第一工序。将切断后的双金属件原材料100a配置到具有平面的冲模D上。此时，以低膨胀层111成为金属制冲头P1侧、高膨胀层112成为冲模D侧的方式配置双金属件原材料100a。然后，使端面为凸曲面的冲头P1下移来按压双金属件原材料100a。通过这样的第一工序，能得到双金属件原材料100b(图4B)。

在图4B中示出进一步按压由第一工序成形后的双金属件原材料100b的第二工序(最后一级的按压工序)。将通过第一工序得到的双金属件原材料100b配置到具有平面的冲模D上。此时，以低膨胀层111成为金属制的冲头P2侧、高膨胀层112成为冲模D侧的方式配置双金属件原材料100b。然后，使在端面形成有突出部的冲头P2下移来按压双金属件原材料100b。通过这样的第二工序，能得到图1和图2所示的双金属件100。

如图5A所示，在第一工序中，在将切断后的双金属件原材料100a配置到冲模D上时，也可以使高膨胀层112成为冲头P1侧，使低膨胀层111成为冲模D侧。这样，能够设为与图4A所示的双金属件原材料100a的配置相反的配置。通过该第一工序，能得到双金属件原材料100c(图5B)。

然后，在图5B所示的第二工序中，与图4B同样，以低膨胀层111成为冲头P2侧、高膨胀层112成为冲模D侧的方式配置双金属件原材料100c来进行按压加工。

如图6所示，在大致圆柱状的冲头P2的端面Y的大致中央形成有大致圆柱状的突出部X。突出部X的直径的长度L13是外接于上述圆角四边形的外接圆131的直径的长度L11的1％～50％。突出部X的从端面Y突出的突出量H为0.05～1mm。突出部X的端面及其周围的端面Y可以是平面，也可以是碟形(凹陷形状)。不过，端面Y的直径的长度L14优选为外接圆131的直径的长度L11以上。

此外，端面Y不限于圆形，也能够设为椭圆形或四边形(未图示)。

参照图7来说明使用冲头P2和由弹性材料构成的冲模D的第二工序(最后一级的按压工序)的效果。当将经过第一工序后的双金属件原材料100b(或双金属件原材料100c)配置到冲模D上并使冲头P2降下时，双金属件原材料100b的中央部121b和外周部122b会被冲头P2和冲模D夹着而被固定。然后，当通过冲头P2不断进行按压时，伴随着来自由弹性体构成的冲模D的推回，会产生上述的复合曲线状的截面形状。与现有技术不同，会对所述边界123的周边赋予仅通过用单纯的曲面的冲头进行按压而无法得到的高加工度。由此，也能进行极端低或极端高的动作温度和恢复温度、10deg左右的比较小的回差的设定。

此外，在图7中示出了通过金属制冲头和由弹性材料构成的冲模来进行的制造方法，但不限于此。也可以在对双金属件原材料的外形进行了加工后，用具有与设为目标的双金属件的曲线形状匹配的曲线形状的金属制的上下模(上模和下模)将双金属件原材料夹住而进行按压加工。按压加工后的双金属件原材料以50℃～300℃的温度被实施例如1小时的热处理。

[作用/效果]

在所述制造方法中，双金属件的原材料(组成、板厚、温度)、切断后的形状、第一工序和第二工序各自的按压(力、时间、温度)、冲头P1的端面形状、冲头P2的端面形状(直径的长度L13及L14、突出量H)、以及冲模的材质分别被适当选择。由此，能进行比室温低的动作温度的设定，能够自由地设定恢复温度。也能进行10deg左右的比较小的回差的设定。通过变更第一工序的冲头P1的端面形状，也能够调整动作温度、恢复温度、回差。

此外，可以想到在中心部121的直径的长度L12小于外接圆131的直径的长度L11的1％的情况下，回差的调整效果小，当中心部121的直径的长度L12超过直径的长度L11的50％时，双金属件难以通过快动进行反转，另外，即使进行了反转，反转后的高度也低。即，可以想到在向温度开关等的利用中不是优选的(在电触点的接通和关断中无法有效地利用)。

[第二实施方式]

[构成]

图8是作为本实施方式的热响应元件的双金属件200的俯视图。

图9是图8的B-B’线截面图。两个图均示出使用冲头和冲模通过多级的按压加工而成形后的双金属件200的室温时的形状。

如图8和图9所示，双金属件200是板状构件，具有低膨胀层211和位于该低膨胀层之下的高膨胀层212。高膨胀层212的材料的热膨胀率比低膨胀层211的材料的热膨胀率大。

另外，双金属件200具有中心部221、包围该中心部的外周部222、以及中心部221与外周部222的边界223。双金属件200在从上方观看时为中心部221突出的凸形状，在从下方观看时为中心部221凹陷的凹形状。双金属件200也可以说是带边碟状。中心部221与外周部222所成的角α2是钝角。双金属件200的截面结构是将多个曲线组合而成的复合曲线状。具体地说，中心部221的截面结构是向下凸的曲线状，位于中心部221的两侧的两个外周部222的截面结构也分别是向下凸的曲线状。在中心部221和两个外周部222中，各个曲线的曲率半径可以相同，也可以不同。

在俯视时，中心部221为圆形，外周部222为圆角四边形。

边界223位于具有外接于外周部222的外接圆231的直径的长度L21的1％～50％的长度的直径的长度L22的同心圆的圆周上。不过，该同心圆的直径的长度L22比上述圆角四边形的宽度小。

作为双金属件200的材料，例如能够在低膨胀层211使用Ni-Fe系合金，在高膨胀层212使用Cu-Ni-Mn系合金。上述圆角四边形的长度、宽度、角的形状以及板厚能根据设为目标的反转温度任意设定。

当双金属件的温度上升并成为比室温高的规定的温度(动作温度)以上时，双金属件通过快动进行反转，从图9所示的形状变为图10所示的形状。反转后的双金属件200在从上方观看时为中心部221凹陷的凹形状，在从下方观看时为中心部221突出的凸形状。

反转后的形状是将多个曲线组合而成的复合曲线。中心部221与外周部222的边界223在反转前后不变。

在图10中，中心部221的截面结构是向下凸的曲线状，位于中心部221的两侧的两个外周部222的截面结构也分别是向下凸的曲线状。各个曲线的曲率半径可以相同，也可以不同。

在图10中，中心部221与外周部222所成的角β2是比角α2大的钝角。

通过角β2比角α2大并且中心部221和两个外周部222之中的每一个外周部222是向下凸的曲线状这一点在反转前后不变这样的特征，也能进行10deg左右的比较小的回差的设定。而且，如图9所示，由于中心部221和两个外周部222是朝向同一方向(内侧)弯曲的形状(向下凸的曲线状)，因此也能进行极端高的动作温度的设定。

并且，当双金属件的温度降低并成为规定的温度(恢复温度)以下时，双金属件通过快动进行反转，从图10所示的形状回到图9所示的形状。该恢复温度是比上述动作温度低的温度。

在复合曲线中，某曲线与别的曲线的边界部可以是带有弧度的，也可以是有棱角的。

此外，作为所述截面，说明的是与双金属件的长边方向平行且穿过外接圆的中心的直线的截面的特征，但穿过中心的任意的直线的截面也是同样的特征。

另外，图9说明了使用冲头和冲模通过多级的按压加工而成形后的室温时的形状。但是，通过按压加工而成形后进行了热处理的双金属件在室温时的形状方面也具有同样的特征。

[制造方法]

本实施方式的热响应元件200的制造方法与第一实施方式的热响应元件100的制造方法大致相同。不过，在热响应元件100的制造方法的第二工序中，双金属件原材料被从低膨胀层侧按压，但在热响应元件200的制造方法的第二工序中，双金属件原材料被从高膨胀层侧按压。

在图11A中示出对切断后的双金属件原材料200a进行按压加工的第一工序。将切断后的双金属件原材料200a配置到具有平面的冲模D上。此时，以高膨胀层212成为冲头P1侧、低膨胀层211成为冲模D侧的方式配置双金属件原材料200a。然后，使端面为凸曲面的冲头P1下移来按压双金属件原材料200a。通过这样的第一工序，能得到双金属件原材料200b(图11B)。

在图11B中示出进一步按压通过第一工序得到的双金属件原材料200b的第二工序(最后一级的按压工序)。将通过第一工序得到的双金属件原材料200b配置到具有平面的冲模D上。此时，以高膨胀层212成为冲头P2侧、低膨胀层211成为冲模D侧的方式配置双金属件原材料200b。然后，使在端面形成有突出部的冲头P2下移来按压双金属件原材料200b。通过这样的第二工序，能得到图8和图9所示的双金属件200。

如图12A所示，在第一工序中，在将切断后的双金属件原材料200a配置到冲模D上时，也可以使低膨胀层211成为冲头P1侧，高膨胀层212成为冲模D侧。这样，能够设为与图11A所示的双金属件原材料200a的配置相反的配置。通过该第一工序，能得到双金属件原材料200c(图11B)。

并且，在图12B所示的第二工序中，与图11B同样，以高膨胀层212成为冲头P2侧、低膨胀层211成为冲模D的方式配置双金属件原材料100c而进行按压加工。

冲头P1和P2由金属制成，使用合金工具钢等，冲模D由弹性材料构成。加工后的双金属件以100℃～500℃的温度被实施例如1小时的热处理。

[作用/效果]

在所述制造方法中，双金属件的原材料(组成、板厚、温度)、切断后的形状、第一工序和第二工序各自的按压(力、时间、温度)、冲头P1的端面形状、冲头P2的端面形状(直径的长度L13及L14、突出量H)、以及冲模的材质分别被适当选择。由此，能进行比室温高的动作温度的设定，能够自由地设定恢复温度。也能进行10deg左右的比较小的回差的设定。通过变更第一工序的冲头P1的端面形状，也能够调整动作温度、恢复温度、回差。

此外，可以想到在中心部221的直径的长度L22小于外接圆231的直径的长度L21的1％的情况下，回差的调整效果小，当中心部221的直径的长度L22超过直径的长度L21的50％时，双金属件难以通过快动进行反转，另外，即使进行了反转，反转后的高度也低。即，可以想到在向温度开关等的利用中不是优选的(在电触点的接通和关断中无法有效地利用)。

[第三实施方式]

图13A～图13C是外形与第一实施方式及第二实施方式的双金属件的外形不同的双金属件的俯视图。

如图13A所示，双金属件300在俯视时为圆形状，具有圆形状的中心部321、以及外周部322。中心部321的直径的长度L2是双金属件300的直径的长度L1的1％～50％。

如图13B所示，双金属件400在俯视时为椭圆形状，具有圆形状的中心部421、以及外周部422。中心部421的直径的长度L2是外接于双金属件400的外周部的外接圆431的直径的长度L1的1％～50％。

如图13C所示，双金属件500在俯视时为菱形状，具有圆形状的中心部521、以及外周部522。中心部521的直径的长度L2是外接于双金属件500的外周部的外接圆531的直径的长度L1的1％～50％。

双金属件300、400以及500的截面形状是与双金属件100或200的截面形状同样的。通过这样的双金属件300、400以及500，也能得到与上述同样的作用、效果。

[第四实施方式]

图14A～图14C是中心部的形状与第一实施方式及第二实施方式的双金属件的中心部的形状不同的双金属件的俯视图。

如图14A所示，双金属件600在俯视时为四边形状，具有椭圆形状的中心部621、以及外周部622。中心部621的长轴在双金属件600的宽度方向上延伸。长轴的长度L2是外接于双金属件600的外周部的外接圆631的直径的长度L1的1％～50％。中心部621的中心位于外接圆631的中心。

如图14B所示，双金属件700在俯视时为四边形状，具有椭圆形状的中心部721、以及外周部722。中心721的长轴在双金属件600的长边方向上延伸。长轴的长度L2是外接于双金属件700的外周部的外接圆731的直径的长度L1的1％～50％。中心部721的中心位于外接圆731的中心。

如图14C所示，双金属件800在俯视时为四边形状，具有中心部821和外周部822。中心部821为花生状(中间收窄且两侧鼓出的形状)，中心部821的长边方向与双金属件800的长边方向平行。中心部821的长度L2是外接于双金属件800的外周部的外接圆831的直径的长度L1的1％～50％。中心部821的中心位于外接圆831的中心。

在制造双金属件600、700以及800时，能够将冲头P2的突出部X的形状设为椭圆形状或花生形状。双金属件600、700以及800的截面形状是与双金属件100或200的截面形状同样的。通过这样的双金属件600、700以及800，也能得到与上述同样的作用、效果。

通过将中心部的椭圆形状或花生形状的长轴设为双金属件的外形的长边方向或宽度方向，能够进行回差的调整、或使双金属件反转时的反转高度变化。通过将中心部的椭圆形状或花生形状的长轴设为双金属件的外形的宽度方向，与设为双金属件的外形的长边方向的情况相比，反转后的双金属件的高度变大。由于反转后的双金属件的高度变大，例如在用于温度开关时，能够使通过双金属件将设置有可动触点的可动板推起的高度增加，从而增加断路电流容量。这样，通过将中心部的形状设为非圆形的形状，能创造出丰富多彩的双金属件反转特性。

[第五实施方式]

在图15中示出双金属件150。该双金属件150是在第一实施方式的双金属件100的中心部121设置了孔部151的双金属件。此外，也可以在第二实施方式的双金属件200的中心部221设置孔部。

能够在将双金属件组装到温度开关等时的双金属件的定位或固定中利用上述孔部。孔部不限于圆形，也可以是椭圆形(未图示)。不过，优选孔部收于中心部121与外周部122的边界123的内侧，孔部的中心与外接圆131的中心相同。

孔部的形成可以在按压工序前进行，也可以在按压工序的中间(第一工序与第二工序之间)或最后一级的工序之后进行。

通过这样的双金属件，也能得到与上述同样的作用、效果。

此外，也可以将在第三实施方式至第五实施方式中叙述的双金属件的外形、中心部的形状以及孔部进行组合，适当变更第一实施方式和第二实施方式来实施。按压工序是以第一工序与第二工序的合计2个工序中进行了说明，但也可以是3个工序以上。不过，在最后一级的按压加工中，通过具有突出部的冲头和具有平面部的冲模使双金属件成形。由此，能够得到前述的作用、效果。

在实施方式1、2中，设为在将双金属件原材料切断后实施第一工序，但也可以与双金属件的切断同时进行第一工序的按压加工。另外，也能够使用级进冲压来实施双金属件的开孔、外形冲裁、按压、切断的工序。

通过按压加工后的双金属件的热处理的温度和时间，能够调整动作温度和恢复温度。通过热处理的温度和时间的增加，能提高动作温度和恢复温度。

[实施例]

接着，参照表1说明为了确认上述第一实施方式至第三实施方式及第五实施方式的效果而进行的实验及其结果。此外，在任何一个实验中都使用了冲压机，冲头的原材料使用了合金工具钢，作为冲模的原材料，使用了作为弹性材料的氨基甲酸酯(urethane)。使用测力传感器(负载转换器)测定了第一工序和第二工序中的按压。动作温度和恢复温度是利用由空气循环方式的双金属件温度检查装置使槽内的温度变化来检测双金属件的反转的冲击的方法测定的。如前所述，将随着温度的上升而从图3的形状反转为图2的形状、或者从图9的形状反转为图10的形状的温度作为动作温度，将随着温度的下降而从图2的形状反转为图3的形状、或者从图10的形状反转为图9的形状的温度作为恢复温度。在实验中，动作温度是以1℃/1分钟的上升速度使槽内温度变化来测定的，恢复温度是以1℃/1分钟的下降速度使槽内温度变化来测定的。

[表1]

[实施例1(对应于第一实施方式)]

将具有0.15mm的板厚的双金属件(低膨胀层为Ni-Fe系合金，高膨胀层为Cu-Ni-Mn系合金)切断为图1所示的圆角四边形。外形为14mm×10mm，4个角部设为曲率半径为3mm的曲线状。该双金属件的外接圆的直径为14.9mm。双金属件与包含冲头和冲模的模具被维持在与室温相同程度的温度。

作为第一工序，将该双金属件配置到具有平面的冲模上，使顶端的曲率半径为24mm的冲头下移并对双金属件以约100kgf的力按压了约1秒钟。此时，使双金属件的低膨胀层成为冲头侧，高膨胀层成为冲模侧，或者使高膨胀层成为冲头侧，低膨胀层成为冲模侧。

接着，作为第二工序(最后一级的按压工序)，将在第一工序中成形后的双金属件配置到具有平面的冲模上，使具有凸部的冲头下移并对双金属件进行了按压。此时，使双金属件的低膨胀层成为冲头侧，高膨胀层成为冲模侧。凸部的形状与图6所示的形状同样，突出部X的端面与端面Y设为平面，将突出部X的端面的直径的长度L13设为5mm，将突出量H设为0.3mm，将面Y的直径的长度L14设为15mm。直径的长度L13(5mm)为所述外接圆的直径14.9mm的约34％。按压设为约1秒钟，按压加工后以200℃进行了1小时的热处理。

在表1中将使第二工序的按压变化而进行了实验的结果作为实施例1-1～1-5示出。如表1所示，动作温度和恢复温度为室温以下，如实施例1-1～1-4所示，随着按压的增加，动作温度和恢复温度降低，最低时动作温度达到了-21.4℃，恢复温度达到了-32.3℃。在任何一种条件下，回差都能够变窄为十几度(deg)。

[实施例2(对应于第一实施方式)]

除了将用于第二工序的冲头的凸部的直径的长度L13设为1.2mm、3mm或6.4mm并使按压变化以外，以与实施例1相同的条件进行了实施。作为直径的长度L13的1.2mm、3mm、6.4mm是所述外接圆的直径14.9mm的约8％、约20％、约43％。在表1中作为实施例2-1～2-5示出结果。通过第二工序的冲头的按压和凸部的直径的长度L13，能够使温度特性变化。这样，通过使用具有直径为1.2mm、3mm或6.4mm的凸部的冲头，能够设定小于10deg的回差。

[实施例3(对应于第五实施方式)]

准备开设有直径为2mm的孔的双金属件原材料，并进行了与实施例1同样的实验，将其结果同样地在表1中作为实施例3示出。即使使用开设有孔的双金属件，也能够制作具有极低温的温度特性并具有十几度(deg)的窄的回差的双金属件。

[实施例4(对应于第三实施方式)]

将双金属件的外形设为如图13A所示那样的圆形，将直径设为13mm。除了双金属件的外形以外，以与实施例1相同的条件进行了实验，将其结果同样地在表1(实施例4)中示出。即使将双金属件的外形设为圆形，也能够制造具有极低温的温度特性并具有小于10deg的回差的双金属件。此外，第二工序中的冲头的突出部X的端面的直径的长度L13为5mm，是所述双金属件的外形的直径13mm的约38％。

[实施例5(对应于第二实施方式)]

将具有0.15mm的板厚的双金属件原材料(低膨胀层为Ni-Fe系合金，高膨胀层为Cu-Ni-Mn系合金)切断为图8所示的圆角四边形。其外形为14mm×10mm，4个角部设为曲率半径为3mm的曲线状。该双金属件的外接圆的直径为14.9mm。双金属件与包含冲头和冲模的模具被维持在与室温相同程度的温度。

作为第一工序，将该双金属件原材料配置到具有平面的冲模上，使顶端面的曲率半径为24mm的冲头下移并对双金属件原材料以约100kgf的力按压了约1秒钟。此时，使双金属件的高膨胀层成为冲头侧，低膨胀层成为冲模侧。

接着，作为第二工序(最后一级的按压工序)，将在第一工序中成形后的双金属件配置到具有平面的冲模上，使具有突出部的冲头下移并对双金属件进行了按压。此时，使双金属件的高膨胀层成为冲头侧，低膨胀层成为冲模侧。突出部的形状与图6所示的形状同样，将突出部X的端面与端面Y设为平面，将突出部X的端面的直径的长度L13设为5mm，将突出量H设为0.3mm，将面Y的直径的长度L14设为15mm。直径的长度L13(5mm)为外接圆的直径14.9mm的约34％。按压设为约1秒钟，按压加工后以200℃进行了1小时的热处理。

在表1中将使第二工序的按压变化而进行了实验的结果作为实施例5-1～5-3示出。如结果所示，动作温度和恢复温度为室温以上，随着第二工序的冲头的按压，动作温度和恢复温度增加，也能够得到小于10deg的回差。

[比较例1]

除了将用于第二工序的冲头的凸部的直径的长度L13设为7.6mm并使按压变化以外，以与实施例1相同的条件进行了实施。直径的长度L13(7.6mm)为所述外接圆的直径14.9mm的约51％。在表1中作为比较例1示出结果。以该条件制作的双金属件不会通过快动进行反转，无法用双金属件温度检查装置进行反转温度的测量。由此可知，当冲头的凸部(即双金属件的边界123)超过所述外接圆的直径的50％时，不会通过快动进行反转。

[比较例2和3]

用于第二工序的冲头使用了与用于第一工序的冲头相同的顶端的曲率半径为24mm的冲头。在比较例2中，在第一工序中使双金属件的低膨胀层成为冲头侧，高膨胀层成为冲模侧，在第二工序中使双金属件的高膨胀层成为冲头侧，低膨胀层成为冲模侧。在比较例3中，在第一工序中使双金属件的高膨胀层成为冲头侧，低膨胀层成为冲模侧，在第二工序中使双金属件的低膨胀层成为冲头侧，高膨胀层成为冲模侧。除了这些和使第二工序的按压变化以外，以与实施例1相同的条件进行了实验，将其结果同样地在表1(比较例2、3)中示出。

即便使按压双金属件的方向变化，动作温度和恢复温度也不怎么变化，回差超过了35deg。这些双金属件在恢复温度以下的温度进行了反转后的室温时的截面结构与图3同样是使低膨胀层向上凸的曲线状，但为单一的曲线(未图示)，而不是复合曲线。另外，在动作温度以上的温度进行了反转后的截面结构也是单一的曲线(未图示)，而不是复合曲线。截面结构由这样的单一曲线构成的双金属件没有动作温度与恢复温度、回差的设定的自由度，无法进行10deg左右的比较窄的回差设定。

如以上这样，根据本发明的实施方式，能够提供一种能够在宽广的温度带内自由地设定回差、具有10deg左右的比较小的回差、或室温以下的极低温度的动作温度、恢复温度的热响应元件。

此外，到此为止所述的实施方式也能应用于形状记忆合金(100℃以下)、三金属件等双金属件以外的热响应元件。

关于到此为止说明的实施方式，公开以下的附记。

[附记1]

一种热响应元件，其为板状，形状随着温度变化而变化，

室温时的所述热响应元件的截面是将多个曲线组合而成的复合曲线状，在所述热响应元件的中心部与包围所述中心部的外周部，截面分别为不同的曲线状，

当成为室温的范围外的规定温度时，所述热响应元件的形状发生变化，

形状变化后的所述热响应元件的截面是将多个曲线组合而成的复合曲线状，在所述热响应元件的中心部与包围所述中心部的外周部，截面分别为不同的曲线状，

所述中心部与所述外周部的边界在所述热响应元件的形状变化的前后是相同的。

[附记2]

根据附记1所述的热响应元件，其中，

所述热响应元件是具备第一金属层和第二金属层的双金属件，所述第二金属层位于所述第一金属层之下且热膨胀率比所述第一金属层的热膨胀率大，

所述规定温度是低于所述室温的温度，

在室温时，所述热响应元件是所述中心部向下方突出且作为整体向下凸的形状，

形状变化后的所述热响应元件是所述中心部向上方突出且作为整体向上凸的形状。

[附记3]

根据附记1所述的热响应元件，其中，

所述热响应元件是具备第一金属层和第二金属层的双金属件，所述第二金属层位于所述第一金属层之下且热膨胀率比所述第一金属层的热膨胀率大，

所述规定温度是超过所述室温的温度，

在室温时，所述热响应元件是所述中心部向上方突出且作为整体向上凸的形状，

形状变化后的所述热响应元件是所述中心部向下方突出且作为整体向下凸的形状。

[附记4]

根据附记1至3中的任意一项所述的热响应元件，其中，

所述热响应元件在俯视时为圆角四边形状，

所述边界位于具有外接于所述圆角四边形的外接圆的直径的1％至50％的长度的直径的同心圆的圆周上。

[附记5]

根据附记1至3中的任意一项所述的热响应元件，其中，

所述热响应元件在俯视时为圆形状，

所述边界位于具有所述圆形的直径的1％至50％的长度的直径的同心圆的圆周上。

[附记6]

一种制造附记1至5中的任意一项所述的热响应元件的方法，其中，

包含通过由冲压机械进行的多级的按压加工使所述热响应元件的原材料成形的工序，

在所述多级的按压加工中的最后一级的按压加工中，使用中央部突出的形状的金属制冲头和由弹性材料构成的冲模。

[附记7]

一种制造附记1至5中的任意一项所述的热响应元件的方法，其中，

包含用金属制的上下模将所述热响应元件的原材料夹住而进行按压加工的工序。

以上，对本发明的实施方式进行了叙述，但本发明并不限于已述的实施方式，能基于本发明的技术思想进行各种变形和变更。

附图标记说明

100、150、200、300、400、500、600、700、800双金属件111、211低膨胀层

112、212高膨胀层

121、221中心部

122、222外周部

123、223边界

131、231外接圆

151孔部

L1、L11、L21长度

L2、L12、L22长度

P1、P2冲头

D冲模。

Claims (7)

1.一种热响应元件，其为板状，形状随着温度变化而变化，其特征在于，

室温时的所述热响应元件的截面是将多个曲线组合而成的复合曲线状，在所述热响应元件的中心部与包围所述中心部的外周部，截面分别为不同的曲线状，

当成为室温的范围外的规定温度时，所述热响应元件的形状发生变化，

形状变化后的所述热响应元件的截面是将多个曲线组合而成的复合曲线状，在所述热响应元件的中心部与包围所述中心部的外周部，截面分别为不同的曲线状，

所述中心部与所述外周部的边界在所述热响应元件的形状变化的前后是相同的。

2.根据权利要求1所述的热响应元件，其中，

所述热响应元件是具备第一金属层和第二金属层的双金属件，所述第二金属层位于所述第一金属层之下且热膨胀率比所述第一金属层的热膨胀率大，

所述规定温度是低于所述室温的温度，

在室温时，所述热响应元件是所述中心部向下方突出且作为整体向下凸的形状，

形状变化后的所述热响应元件是所述中心部向上方突出且作为整体向上凸的形状。

3.根据权利要求1所述的热响应元件，其中，

所述热响应元件是具备第一金属层和第二金属层的双金属件，所述第二金属层位于所述第一金属层之下且热膨胀率比所述第一金属层的热膨胀率大，

所述规定温度是超过所述室温的温度，

在室温时，所述热响应元件是所述中心部向上方突出且作为整体向上凸的形状，

形状变化后的所述热响应元件是所述中心部向下方突出且作为整体向下凸的形状。

4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的热响应元件，其中，

所述热响应元件在俯视时为圆角四边形状，

所述边界位于具有外接于所述圆角四边形的外接圆的直径的1％至50％的长度的直径的同心圆的圆周上。

5.根据权利要求1至3中的任意一项所述的热响应元件，其中，

所述热响应元件在俯视时为圆形状，

所述边界位于具有所述圆形的直径的1％至50％的长度的直径的同心圆的圆周上。

6.一种制造权利要求1至3中的任意一项所述的热响应元件的方法，其特征在于，

包含通过由冲压机械进行的多级的按压加工使所述热响应元件的原材料成形的工序，

在所述多级的按压加工中的最后一级的按压加工中，使用中央部突出的形状的金属制冲头和由弹性材料构成的冲模。

7.一种制造权利要求1至3中的任意一项所述的热响应元件的方法，其特征在于，

包含用金属制的上下模将所述热响应元件的原材料夹住而进行按压加工的工序。