JP2002150905A - サーモスタット - Google Patents
サーモスタットInfo
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Abstract
させる恐れがなく、しかも、熱応答性にも優れたサーモ
スタットを提供する。 【解決手段】 臨界温度を越えると反転動作する略円盤
状のバイメタル3と、バイメタル3の下面を保持する支
持部材2と、バイメタル3の上面を保持するキャップ部
材7とを備えるサーモスタットTHであって、キャップ
部材7には、バイメタル3の保持を損なわない開口穴7
aを設け、径方向内向きに突出する部分においてバイメ
タル3を保持している
Description
させることがなく、熱応答性にも優れるサーモスタット
に関するものである。
用紙に確実に定着させるために、加熱状態で回転する定
着ローラに印字用紙を接触させている。そして、この定
着ローラの加熱異常を防止するため、定着ローラに接触
させてサーモスタットを配置している。
装置を設けているので、サーミスタなどによる温度制御
機構の故障によって定着ローラの温度が異常に上昇して
も、所定値に達するとサーモスタットの感熱体が湾曲反
転して電源を強制遮断し、温度過昇による発煙などを未
然に防止している。なお、サーモスタットと定着ローラ
との接触面には、定着ローラの磨耗を考慮して、樹脂フ
ィルムを貼着するなどの対策が採られている。
ような構成のサーモスタットでは、樹脂フィルムを貼着
する必要のため、サーモスタットの製造に手間がかかる
という欠点があり、しかも、このような手間をかけたと
ころで、定着ローラがサーモスタットと常時接触するた
め、定着ローラの経時的な劣化が大きいという問題点が
あった。
モスタットと定着ローラとを非接触にすることも考えら
れるが、単純にサーモスタットを非接触状態にするだけ
では、熱伝導性の悪さが致命傷となり、温度過昇を防止
するための感度が劣ったものとなってしまう。特に、最
近のコピー機やプリンタは、電源を投入すると迅速に作
業が開始されるよう、定着ローラが急速に加熱される構
成になっているので、熱応答性が悪いと、サーモスタッ
トが動作したときには既に発煙などのトラブルが生じて
いる可能性さえ考えられるほどである。
ものであって、監視対象物が回転体などの移動体であっ
ても、これを磨耗させる恐れがなく、しかも、熱応答性
にも優れたサーモスタットを提供することを課題とす
る。
め、本発明は、臨界温度を越えると反転動作する略円盤
状の感熱体と、前記感熱体の表裏面の一方側を保持する
支持部材と、前記感熱体の表裏面の他方側を保持するキ
ャップ部材とを備えるサーモスタットであって、前記キ
ャップ部材には、前記感熱体の保持を損なわない開口穴
を設けると共に、前記開口穴に径方向内向きの突出部分
を設けている。なお、開口穴の形状は特に限定されない
が、典型的には、感熱体の形状に合わせて円形または楕
円形に形成される。そして、円形の開口穴の場合には、
感熱体よりも大きい直径の開口穴を設け、前記突出部分
だけで感熱体を保持するのが好ましい。
動作する略多角形の感熱体と、前記感熱体の表裏面の一
方側を保持する保持部材と、前記感熱体の表裏面の他方
側を保持するキャップ部材とを備えるサーモスタットで
あって、前記キャップ部材には、前記感熱体の保持を損
なわない開口穴を設け、前記略多角形の全ての角又は一
部の角において前記感熱体を保持している。
持を損なわない形状と大きさの開口穴を設けているの
で、感熱体は、定着ローラなどで熱せられた空気に直接
接触する上、定着ローラなどから放射される輻射熱も直
接受けて熱応答性が劣ることがない。しかも、本発明で
は、キャップ部材の径方向内向きに突出する部分や、略
多角形の全ての角又は一部の角において感熱体を保持し
ているので、感熱体からキャップ部材への熱損失も少な
く熱応答性が良い。
一方側又は他方側を保持するとは、直接感熱体に接触し
て保持する場合に限らず、サーモスタットから感熱体が
離脱するのを防止するよう保持することも含んでいる。
したがって、キャップ部材の垂直下方に感熱体が位置す
るようにサーモスタットを配置した場合には、キャップ
部材と感熱体が非接触でも良く、逆に、サーモスタット
を上下反転させて、キャップ部材の垂直上方に感熱体が
位置する場合には、保持部材と感熱体が非接触でも良
い。
ャップ部材に対面する表面に、熱吸収処理が施されてい
る。熱吸収処理の具体的内容は特に限定されないが、耐
熱性を有する熱吸収性に優れた塗料を塗布するのが典型
的である。なお、熱吸収性に優れた塗料として黒色塗料
が例示される。このような熱吸収処理を施した場合に
は、熱吸収率が良いので熱応答性が更に良好となる。な
お、通常のサーモスタットは動作温度が最高300℃程
度であるから、それ以上の熱に対しても変質しない耐熱
性の塗料が好適である。
以上の膜厚にすると、感熱体の湾曲反転動作を強固な塗
装膜が阻害することになり、感熱体が繰り返し湾曲反転
動作をした場合には、塗装膜が剥がれ落ちる恐れもあ
る。そのため、経済性も考慮しつつ種々検討した結果、
耐熱性の塗料であれば、その種類にかかわらず4〜6μ
m程度の膜厚が特に好適であることを確認した。
て、なるべく全面積を露出させるべきであり、キャップ
部材は、感熱体を保持している部分だけが感熱体を覆っ
ている構成が好ましい。
多角形に形成される場合があるが、略多角形に形成する
場合には略長方形に形成するのが好適である。この場
合、長手方向の湾曲の曲率半径を、短手方向の湾曲の曲
率半径よりも十分大きく形成すると、例えば、定着ロー
ラのように監視対象が軸形状の場合に、感熱体の長手方
向を監視対象の長手方向と一致させることによって、よ
り確実な吸熱動作を実現できる。なお、感熱体の短手方
向の曲率半径は、ガイドピンを移動させてスイッチを動
作させるに十分な小径に設定するのは勿論である。
る部分が、感熱体に向けて突起しているのが好ましい。
このような構成の場合、定着ローラなどによって熱せら
れた空気は、キャップ部材の非突起部分から感熱体の裏
側に回り込み、より迅速に感熱体を加熱することができ
る。なお、感熱体の表裏面は、熱膨張率の高い面と低い
面に分れるが、前記の構成は、監視対象物(定着ローラ
など)に面して低膨張側の端面を配置する場合に特に好
適である。
に向けて突出する突起部が1箇所以上設けられており、
この突起部において感熱体が保持されている。感熱体が
吸収した熱が他の部材に逃げると、逃げた熱の分だけ熱
応答性は悪くなるが、前記の構成を採れば、感熱体と支
持部材の接触面積が減るので熱応答性が良好となる。ま
た、定着ローラなどによって熱せられた空気は、支持部
材の非突起部分から感熱体の裏側に回り込み、より迅速
に感熱体を加熱することができる。
曲反転動作を接点に伝達するガイドピンが内蔵され、支
持部材には前記ガイドピンを案内する貫通穴が設けられ
るが、好ましくは、ガイドピン用の貫通穴の径方向外側
にも貫通部を設けるべきである。この場合には、感熱体
から支持部材への伝熱が阻害されて熱応答性が良くな
る。
げる熱は、接触対象の熱伝導性が悪ければ小さくなる。
そこで、キャップ部材は、伝熱性の悪い材料を選択する
のが好適であり、典型的にはステンレス材が好ましい。
明を更に詳細に説明する。図1は、本発明が適用される
サーモスタットの全体形状を概略的に図示したものであ
る。図示の通り、サーモスタットTHは、有底円筒形又
は有底中空角柱状のベース部1と、ベース部1の上部か
ら被せられる支持部材2と、支持部材2の外周部に支持
されるバイメタル3と、固定接点4a及び可動接点4b
からなる接点部4と、可動接点4bを上向きに付勢する
板バネ5と、支持部材2の中央穴を通ってバイメタル3
と板バネ5とを接続するガイドピン6と、これら全体を
覆う円形又は矩形のキャップ部材7などを中心に構成さ
れている。
3の保持を損なわない開口穴7aが形成されている。ま
た、図示の例ではバイメタル3の上側にキャップ部材7
が位置するが、図示の状態から上下反転させて使用して
も良く、その場合には、キャップ部材7とバイメタル3
とが接触することになる。なお、図1は、基本形態を略
記していたものであり、キャップ部材7に、径方向内向
きに突出する内向片を設ける場合や、その内向片のバイ
メタル側の端面に下向き突起を設ける場合もある。ま
た、支持部材2についても、バイメタル側の端面に上向
き突出を設ける場合や、ガイドピン6を案内する貫通穴
の外側に貫通部を設ける場合もある。
モスタットTHを、円柱形状の定着ローラに非接触で近
接させて図示の姿勢で配置した。実施例1では、バイメ
タル3は円盤状のものを使用し、定着ローラである熱源
側(=低膨張率側)に耐熱性の黒色塗料を約10μmの
厚さで均一に塗布し、焼き付け乾燥させた。また、黒色
塗料による熱応答性の効果を確認するため、同一材料、
同一形状のバイメタルを非塗装状態で対比実験した。
形の開口7aを設けている。そして、定着ローラを交流
200Vの電源電圧で加熱する場合と、交流240Vの
電源電圧で加熱する場合の効果を確認した。また、塗料
として耐熱温度600℃の塗料1と、耐熱温度400℃
の塗料2とを用いた。塗料1の耐熱温度は公称値600
℃、塗料2の耐熱温度は公称値400℃である。
に、電源電圧に係わらす、黒色の塗装によって最高到達
温度が92%〜96%程に降下することが確認された。
なお、最高到達温度の少し手前でサーモスタットが湾曲
反転して電源を遮断しており、電源電圧が240Vの場
合、電源電圧200Vの場合より最高到達温度が高いの
は、前者の方が加熱速度は速いからである。表1の結果
より、耐熱温度が公称値600℃の塗料1の方が塗料2
より性能的に優れていることが確認される。
3、支持部材2について種々の組み合わせ(試料0〜試
料7)について性能比較をした。なお、塗料1で黒塗装
しており、実施例2では、サーモスタットTHを図1と
は上下反転させ、定着ローラの上側に配置している。
円形穴7aをキャップ部材7に設けると共に、径方向内
向きに突出する部分(内向片7b)を120度間隔で3
箇所設け(図2)、この内向片7bの部分だけでバイメ
タル3を保持している。すなわち、キャップ部材7は、
バイメタル3を保持している部分だけがバイメタル3を
覆っている。また、試料2では、前記内向片7bの部分
にはバイメタル3に向けた突起が設けられている。
に向けた突起2aが周方向に120度間隔で3箇所設け
られており、この3箇所でバイメタル3を保持してい
る。試料5は、ガイドピン6を案内する貫通穴2bの外
側にも貫通部2cが設けられている。
し、その4隅だけがキャップ部材7と係合している。試
料7は、略長方形のバイメタル3を使用し(図5
(c))、その4隅だけがキャップ部材7と係合してい
る(図5(a))。すなわち、試料6,7とも、キャッ
プ部材7は、バイメタル3を保持している部分だけがバ
イメタル3を覆っている。
方向に長辺を合わせて配置している。なお、バイメタル
3の短辺は、ガイドピンが十分に移動できる程度の曲率
半径で湾曲されているが、長辺は、十分に大きい曲率半
径としているので、定着ローラとの距離は、長辺の全長
において殆ど変わらない。
通りである。
りである。
>試料3>試料4≒試料6>試料2>試料7の順番に最
高到達温度が低下しており、試料7が熱応答性に最も優
れていることが確認される。また、全般にキャップ部材
をステンレス製にした方が高性能となることが確認され
る。
いて、サーモスタットTHを全て定着ローラの下側に配
置して実験した。その結果は、表5に示す通りである。
る。
4の順番に最高到達温度が低下している。支持部材2に
貫通部を設ける試料5より、突起を設けた試料4の方が
高性能となっている。定着ローラで熱せられた空気が、
支持部材2の非突起部分を通してバイメタル3の裏側に
回り込み、バイメタルをより迅速に加熱しているものと
想像される。
監視対象物が移動体であっても、これを磨耗させる恐れ
がなく、しかも、熱応答性にも優れたサーモスタットを
実現できる。
ものである。
を図示したものである。
Claims (10)
- 【請求項1】 臨界温度を越えると反転動作する略円盤
状の感熱体と、前記感熱体の表裏面の一方側を保持する
支持部材と、前記感熱体の表裏面の他方側を保持するキ
ャップ部材とを備えるサーモスタットであって、前記キ
ャップ部材には、前記感熱体の保持を損なわない開口穴
を設けると共に、前記開口穴に径方向内向きの突出部分
を設けたことを特徴とするサーモスタット。 - 【請求項2】 前記突出部分だけで前記感熱体を保持し
ている請求項1に記載のサーモスタット。 - 【請求項3】 臨界温度を越えると反転動作する略多角
形の感熱体と、前記感熱体の表裏面の一方側を保持する
保持部材と、前記感熱体の表裏面の他方側を保持するキ
ャップ部材とを備えるサーモスタットであって、前記キ
ャップ部材には、前記感熱体の保持を損なわない開口穴
を設け、前記略多角形の全ての角又は一部の角において
前記感熱体を保持していることを特徴とするサーモスタ
ット。 - 【請求項4】 前記感熱体が略長方形に形成されている
請求項3に記載のサーモスタット。 - 【請求項5】 前記感熱体は、長手方向の湾曲曲率半径
が、短手方法の湾曲曲率半径よりも十分大きく形成され
た請求項4に記載のサーモスタット。 - 【請求項6】 前記キャップ部材に対面する前記感熱体
の表面には、熱吸収処理が施されている請求項1〜5の
いずれかに記載のサーモスタット。 - 【請求項7】 前記キャップ部材において前記感熱体を
保持する部分は、少なくとも一部が前記感熱体に向けて
突起している請求項1〜6のいずれかに記載のサーモス
タット。 - 【請求項8】 前記保持部材には、前記感熱体に向けて
突出する突起部が1箇所以上設けられ、この突起部にお
いて前記感熱体が保持されている請求項1〜7のいずれ
かに記載のサーモスタット。 - 【請求項9】 前記保持部材には、ガイドピンを案内す
る貫通穴の外側にも貫通部が設けられている請求項1〜
8のいずれかに記載のサーモスタット。 - 【請求項10】 前記キャップ部材は、ステンレス製で
ある請求項1〜9のいずれかに記載のサーモスタット。
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