JP2004288468A - サーマルスイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】バイメタルの反転動作を可動接点に伝達する弾性体の可動板に絞り加工が容易で変形しにくく経時的劣化から可及的に強化された突起部を備えたサーマルスイッチを提供する。
【解決手段】可動板１７に絞り加工で形成されている突起部１８の形状は、緩やかドーム形状で深い絞りは形成されておらず突起部１８の頂点から裾野に延在して直線状の断面がＵ字形の２本の溝からなるトラス構造が形成されている。ドーム形状も溝も曲面が緩やかな形状で絞り加工が容易であってクラックが発生せず、トラス構造によって上端部に加わる外力に対して変形しにくく経時的変形劣化から可及的に強化されている。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バイメタルの反転動作を可動接点に伝達する弾性体の可動板に形成される突起部が経時的変形劣化から可及的に強化されたサーマルスイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、バイメタルの反転勤作を応用したサーマルスイッチが知られている。
図４（ａ） は、従来の例えばラジエータ等の熱交換器に配置されるサーマルスイッチの構成を模式的に示す断面図であり、同図（ｂ） は、そのプランジャブロックのみを取り出して示す斜視図である。
【０００３】
同図（ａ） に示すサーマルスイッチ１は、有底の筒状容器２の上端開口部に封止蓋３が配置され、封止蓋３は、筒状容器２の上端に形成される折曲部４により筒状容器２に固定され、上部は封止材５により覆われている。
封止蓋３及び封止材５を貫通して１対の電極端子６及び７配置され、電極端子６の筒状容器２内に配置された先端には固定接点８が形成され、電極端子７の筒状容器２内に配置された先端には板バネ９の一端が固定され、この固定位置から反対方向に屈曲している板バネ９の他端には可動接点１１が形成されている。板バネ９の屈曲部と可動接点配置部のほぼ中間に突起部１２が下向きに突出して形成されている。
【０００４】
筒状容器２の底部には、熱変形前において上に凹形となるバイメタル１３が配置され、このバイメタル１３と板バネ９の突起部１２との間に同図（ｂ） に示すプランジャブロック１４が介装されている。
プランジャブロック１４は、ピン１５と、このピン１５を三方から取り囲むように配置された羽状の位置決め部材１６とからなり、位置決め部材１６の側端部が筒状容器２の内壁に摺接して前後左右を位置決めされ、上下には移動可能に配置されている。
【０００５】
バイメタル１３が周囲から所定以上を熱を受けて反転し上に凸形となることによりプランジャブロック１４が上に移動し、そのピン１５の上端面１５ａが板バネ９の突起部１２を押し上げ、これにより可動接点１１が固定接点８に閉じてスイッチとしてオンになるように構成されている。
【０００６】
ところで、従来は、上記のバイメタル１３が球面形状であったため製造コストが高価になるという問題があり、これを解決するためにバイメタル１３を三角形に改良したもの（例えば、特許文献１参照。）が提案されている。
【０００７】
【特許文献１】
公開実用平１−１２６０３３号公報（第６頁第１５〜１８行目、図１〜図３）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の板バネ９に形成される突起部１２は、通常、バネ板の平面の一部に絞り加工によりドーム形に形成される。これは、通常のサーマルスイッチの場合、バネ板としては温度特性や耐久性の面を考慮して比較的硬めのバネ材料が使用されるため、この絞り加工には困難を伴う場合が多く、したがってドーム形のような緩やかな形状ほど突起の形成が容易であるからである。
【０００９】
ところが、ドーム形状で深さ方向に緩やかな形状は、すそ野の広いドーム形となり、突起の径が大きくなる。突起の径が大きくなると、突起上端部を押す力に対して経時的に変形し易くなり、突起上端部の強度の面で不利になるという問題がある。
【００１０】
図５（ａ） は、そのようなサーマルスイッチのバネ板に絞り加工で形成される突起部のドーム形状で深さ方向に緩やかな形状の突起部の構成を示す側断面であり、同図（ｂ） は、その突起上端部が外力の押す力に対して経時的に変形した状態を示す図である。
【００１１】
このように変形しないようにするためには、バネ板に絞り加工で形成される突起の径を小さくし、絞り形状を相対的に深くすればよく、これで強度面の改善ができる。ところが、このように絞り形状を相対的に深くすると、最も加工率の大きな突起のすそ野の部分にクラックが入りやすくなってしまい、加工上難しい面を有していた。
【００１２】
また、突起の径を大きくし、すそ野を広くすると、可動板の平面部分が少なくなり、相対的に可動板の剛性が大きくなり過ぎて、動作上で大きな影響を及ぼす弾性特性の面でも支障が生じるという問題も発生する。
本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、バイメタルの反転動作を可動接点に伝達する弾性体の可動板に、絞り加工が容易で変形しにくく経時的変形劣化から可及的に強化された突起部を備えたサーマルスイッチを提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
先ず、請求項１記載の発明のサーマルスイッチは、バイメタルの反転動作をピンを介してバネ機構に伝達し該バネ機構を介して固定接点に対する可動接点の開閉動作を行うサーマルスイッチにおいて、上記バネ機構を成す弾性体の可動板に形成され上記バイメタルの反転動作を伝達する上記ピンにより押圧される突起部の形状が、１組のトラス構造により強化されたドーム形を成して構成される。
【００１４】
上記トラス構造は、例えば請求項２記載のように、上記突起部の中央部に上記可動板の長手方向に対し直角方向に形成され上記ピンの先端部径よりも大きなリブ形状で形成されている。
次に、請求項３記載の発明のサーマルスイッチは、バイメタルの反転動作をピンを介してバネ機構に伝達し該バネ機構を介して固定接点に対する可動接点の開閉動作を行うサーマルスイッチにおいて、上記バネ機構を成す弾性体の可動板に形成され上記バイメタルの反転動作を伝達する上記ピンにより押圧される突起部の形状が、該突起部の上端部を中心に３方向に溝構造で形成されたトラス構造により強化されたドーム形を成して構成される。
【００１５】
これらのサーマルスイッチは、いずれも上記突起部は、例えば請求項４記載のように、断面形状が上端部に平坦部を有して構成される。また、上記トラス構造は、例えば請求項５記載のように、ドーム形の上記突起部の一部に形成された溝構造の直線状の谷部分で構成されている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１（ａ） は、一実施の形態におけるサーマルスイッチの弾性体の可動板に形成される突起部の構成を示す平面図であり、同図（ｂ） は、その上面図、同図（ｃ） は、そのＡ−Ａ´断面矢視図である。同図（ａ），（ｂ），（ｃ） に示す弾性体の可動板１７は、図４（ａ） に示したバイメタル１３の反転動作をピン１５を介して板バネ９（バネ機構）に伝達し、その板バネ９を介して固定接点８に対する可動接点１１の開閉動作を行うサーマルスイッチ１と同様の構成の本例のサーマルスイッチにおいて用いられる可動板であり、上記の図４（ａ） に示した板バネ９と同様の部材である。
【００１７】
ただし、本例においては、この可動板１７に絞り加工で形成されている突起部１８の形状は１組のトラス構造１９により強化されたやや横長なドーム形を成している。そして、このトラス構造１９は、突起部１８の中央部に可動板１７の長手方向（同図（ａ），（ｂ） の左右方向）に対し直角方向に形成されている。
【００１８】
そして、このトラス構造１９は、この突起部１８に当接して動作時には突起部１８を押圧する不図示のピンの先端部径（図４（ｂ） のピン１５の上端面１５ａ参照）よりも大きなリブ形状で形成されている。また、突起部１８は、上端部に平坦部２１を有している。また、トラス構造１９は、ドーム形の突起部１８の一部に形成された溝構造の直線状の谷部分２２で構成されている。
【００１９】
一般に三角形状で形成される構造物においては、辺と辺との結合部が剛結合であるか回動可能なピン結合であるかに拘わりなく結合部に形成されている頂点に加わる外力に対しては変形に強い抵抗力があることが知られておりその構造は種々の建造物や構造物に応用されている。そして、その構造はトラス構造と呼ばれている。
【００２０】
本例の突起部１８は、緩やかドーム形状で深い絞りは形成されておらず、可動板１７の長手方向に対し直角方向に押し型絞り加工で直線状の溝を形成するだけの加工でトラス構造１９を形成している。
これにより、緩やかドーム形状で絞り加工が容易であり従ってクラックが発生せず、突起部の裾野から上端部までに形成されたトラス構造により上端部に加わる外力に対して変形しにくく従って経時的変形劣化から可及的に強化された突起部１８が形成されている。そして、上端部に平坦部２１を有しているので、ピン（図４（ｂ） のピン１５の上端面１５ａ参照））との係合が容易である。
【００２１】
このように、本例によれば、バイメタルの反転動作を可動接点に伝達する弾性体の可動板に、絞り加工が容易で変形しにくく経時的変形劣化から可及的に強化された突起部を備えたサーマルスイッチを提供することが可能となる。
上述したトラス構造と同様に、トラス構造を組み合わせた三角錐以上の多角錐も同様に錐体の頂点に加わる外力には変形に対し強い抵抗力を持っている。このような構造で強化された突起部を有するサーマルスイッチの例を三角錐の場合を例にとって以下に説明する。
【００２２】
図２（ａ），（ｂ） は、他の実施の形態におけるサーマルスイッチの弾性体の可動板に形成される突起部の構成を示す平面図であり、同図（ｂ） は、その上面図である。本例において同図（ａ），（ｂ） に示す可動板１７には、円形の緩やかなドーム形の突起部１８´が形成されている。
【００２３】
そして、突起部１８´の上端部を中心に３方向に図１のトラス構造１９の場合と同様に溝構造で形成された３本の直線状の谷部分２２から成るトラス構造１９´により強化されたドーム形を成している。この突起部１８´も上端部に平坦部２１を有している。
【００２４】
図３は、上記突起部１８´の構成を更に説明する図であり、同図（ａ） 及び同図（ｅ） はそれぞれ図２（ａ） を再掲した図、図３（ｂ） は同図（ａ） のＢ−Ｂ´断面矢視図、同図（ｃ） はＣ−Ｃ´断面矢視図、同図（ｄ） はＤ−Ｄ´断面矢視図、同図（ｆ） はＥ−Ｅ´断面矢視図である。
【００２５】
同図（ｆ） のＥ−Ｅ´断面矢視図に示すように、トラス構造１９´の直線状の溝は、同図（ｃ） のＣ−Ｃ´断面矢視図で示すように、鋭角の谷底ではなくＵ字形の溝を形成している。これは、図１のトラス構造１９も同様である。このように、すべての絞り構造が緩やかであるので、どこにもクラックは発生しない。
【００２６】
そして、このような緩やか絞り構造でありながら、トラス構造１９又は１９´により、突起部１８（又は１８´）の上端部に加わるピンからの外力に対して強い変形抵抗力を有してる。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、バイメタルの反転動作をピンを介して伝達される可動接点側の弾性体の可動板に絞り加工で設けられるドーム形状の突起部に、頂点を中心に裾野まで延在する直線状の複数の溝で形成されるトラス構造を設けるので、緩やかな絞り構造で加工が容易であり突起部の上端部に加わる外力に対して変形抵抗力が強く経時劣化から可及的に強化された突起部を備えたサーマルスイッチを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ） は一実施の形態におけるサーマルスイッチの弾性体の可動板に形成される突起部の構成を示す平面図、（ｂ） はその上面図、（ｃ） はＡ−Ａ´断面矢視図である。
【図２】（ａ），（ｂ） は他の実施の形態におけるサーマルスイッチの弾性体の可動板に形成される突起部の構成を示す平面図、（ｂ） はその上面図である。
【図３】他の実施の形態の突起部の構成を更に説明する図であり、（ａ） 及び（ｅ） はそれぞれ平面図の再掲図、（ｂ） は（ａ） のＢ−Ｂ´断面矢視図、（ｃ） はＣ−Ｃ´断面矢視図、（ｄ） はＤ−Ｄ´断面矢視図、（ｆ） はＥ−Ｅ´断面矢視図である。
【図４】（ａ） は従来の熱交換器等に配置されるサーマルスイッチの構成を模式的に示す断面図、（ｂ） はそのプランジャブロックのみを取り出して示す斜視図である。
【図５】（ａ） は（ａ） は従来のサーマルスイッチのバネ板に絞り加工で形成される突起部のドーム形状で深さ方向に緩やかな形状の突起部の構成を示す側断面、（ｂ） はその突起頂点が外力の押す力に対して経時的に変形した状態を示す図である。
【符号の説明】
１ サーマルスイッチ
２ 筒状容器
３ 封止蓋
４ 折曲部
５ 封止材
６、７ 電極端子
８ 固定接点
９ 板バネ
１１ 可動接点
１２ 突起部
１３ バイメタル
１４ プランジャブロック
１５ ピン
１５ａ 上端面
１６ 位置決め部材
１７ 可動板
１８、１８´ 突起部
１９、１９´ トラス構造
２１ 平坦部
２２ 谷部分

Claims (5)

1. バイメタルの反転動作をピンを介してバネ機構に伝達し該バネ機構を介して固定接点に対する可動接点の開閉動作を行うサーマルスイッチにおいて、
   前記バネ機構を成す弾性体の可動板に形成され前記バイメタルの反転動作を伝達する前記ピンにより押圧される突起部の形状が、１組のトラス構造により強化されたドーム形を成していることを特徴とするサーマルスイッチ。
2. 前記トラス構造は、前記突起部の中央部に前記可動板の長手方向に対し直角方向に形成され前記ピンの先端部径よりも大きなリブ形状で形成されていることを特徴とする請求項１記載のサーマルスイッチ。
3. バイメタルの反転動作をピンを介してバネ機構に伝達し該バネ機構を介して固定接点に対する可動接点の開閉動作を行うサーマルスイッチにおいて、
   前記バネ機構を成す弾性体の可動板に形成され前記バイメタルの反転動作を伝達する前記ピンにより押圧される突起部の形状が、該突起部の上端部を中心に該突起部の裾方向に３方向又は３方向以上の方向に等間隔で放射状に形成されたトラス構造により強化されたドーム形を成していることを特徴とするサーマルスイッチ。
4. 前記突起部は、断面形状が上端部に平坦部を有していることを特徴とする請求項１、２又は３記載のサーマルスイッチ。
5. 前記トラス構造は、ドーム形の前記突起部の上端部を中心に該突起部の裾方向に形成された溝構造の直線状の谷部分で構成されていることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のサーマルスイッチ。

Images