JP2005005194A - サーモプロテクタ - Google Patents

Abstract

【課題】選別が必要な皿形バイメタルを使用することなしに高性能なサーモプロテクタを実現する。
【解決手段】ケース１１と、端子４３，４４と、端子４３，４４に基端が固定されてケース１１内に配設された板ばね材よりなる可動接片４１，４２と、可動接片４１，４２の先端側に取り付けられて互いに接触している接点４５，４６と、金属製カバー３１と、カバー３１の内面に配置された短冊状バイメタル５３と、バイメタル５３の自由端と接点４５，４６との間に介在されたスライダ５２と、一端がケース１１の内面に位置決めされ、他端が可動接片４１の先端と係合された弓形ばね５１とよりなる。温度上昇により接点４５，４６がスライダ５２を介してバイメタル５３の自由端に押されて変位することにより、弓形ばね５１によって可動接片４１がスナップ動作して接点４５，４６が開離する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は過度の温度上昇を感知して電気回路を遮断するサーモプロテクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５はこの種のサーモプロテクタの従来構成例を示したものであり、この例ではサーモプロテクタは先端に可動接点１を固着した接点ばね２及び固定接点３を絶縁ケース４に端子５と共に固定し、この絶縁ケース４の上面に絶縁材よりなる伝達棒６を上下動自在に支持するガイド体７を載置し、さらにこのガイド体７上に皿形バイメタル８を載置して、その上から金属製キャップ９を被せ、金属製キャップ９を絶縁ケース４にかしめたものとなっている。
【０００３】
上記のような構造とされたサーモプロテクタでは温度（周囲温度）が上昇すると、皿形バイメタル８はその湾曲方向が反転し、これにより伝達棒６が押され、その伝達棒６により接点ばね２が押されて可動接点１が固定接点３と開離するものとなっており、このように従来のサーモプロテクタは皿形バイメタルの反転を利用して電気回路を遮断する構造となっていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
実公昭５８−４６４９７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなサーモプロテクタによる電気回路の遮断においては、その遮断動作時に大きな接点間隔と十分な接点開離速度が得られるようにするのが望ましく、その点で上述した皿形バイメタルのスナップ動作を利用する従来のサーモプロテクタは好ましい構成となっているものの、このような皿形バイメタルの使用には以下のような問題があった。
【０００６】
即ち、皿形バイメタルは熱膨張係数の異なる２種類の金属板を溶着またはろう付け等した後、プレス加工を施すことによって一般に形成されるものの、皿形状のばらつきが生じ易く、皿形状のばらつきによって反転動作する温度にばらつきが生じるため、所定の温度で動作するものを事前に加熱して選別する必要があり、このような選別を組み立て工程の前工程で例えば自動機を使用して効率的に行うためには多大な設備投資が必要となっていた。
【０００７】
この発明の目的はこの問題に鑑み、選別が必要な皿形バイメタルを使用することなしに高性能なサーモプロテクタを得られるようにし、選別のための設備投資を不要として、その分安価に構成できるようにしたサーモプロテクタを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明によれば、絶縁樹脂製ケースと、そのケースに取り付けられた一対の端子と、それら端子に基端がそれぞれ固定されてケース内に配設された板ばね材よりなる一対の可動接片と、それら可動接片の先端側に取り付けられて互いに接触している一対の接点と、ケースを囲むように取り付けられた金属製カバーと、そのカバーの内面に配置され、一端が固定端とされ、他端が自由端とされた短冊状バイメタルと、そのバイメタルの自由端と一対の接点との間に介在されたスライダと、一端がケースの内面に位置決めされ、他端が一対の可動接片のうち、スライダと反対側に位置する可動接片の先端と係合された弓形ばねとを備え、温度上昇により一対の接点がスライダを介して上記自由端に押されて変位することにより、弓形ばねによって弓形ばねと係合されている可動接片がスナップ動作して一対の接点が開離する構造とされる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図面を参照して実施例により説明する。
図１はこの発明によるサーモプロテクタの一実施例を示したものであり、図２及び３はその構成部品であるケース及びカバーの構造を示したものである。まず、これら図２及び３を参照してケース及びカバーの構造について説明する。
ケース１１は図２に示したように一側面が開放された略直方体の箱状とされ、絶縁樹脂製とされる。底面部１２の外面（下面）には凸条１３が底面部１２の短辺方向に伸長して形成され、さらにこの凸条１３に沿い、長円切欠き１４が開放面から切欠かれて形成されている。
【００１０】
開放面に隣接する一方の側面部１５は肉厚とされ、この側面部１５にケース１１内外を連通する一対のスリット１６が形成されている。これら一対のスリット１６の底面部分には図２Ｅに示したように凸部１７が設けられている。
肉厚とされた側面部１５の厚さ方向外面側には、つまりケース１１の長手方向の一端側には全周に渡ってフランジ状に突出した段部１８が形成されており、さらに側面部１５の厚さ方向中間部の回りにはケース１１の開放面側を除く３面に凹溝１９が形成されている。
【００１１】
一方、側面部１５と対向するケース１１の長手方向他端側の側面部２１の内面にはＶ溝２２が形成されている。なお、側面部２１、底面部１２及び上面部２３の開放面側端面の外周側にはわずかに突出する段部２４が設けられている。
カバー３１は上述したケース１１を囲むように取り付けられるもので、所要の形状に加工した金属板を折り曲げ加工することによって構成され、金属板にはこの例では熱伝導率の良いアルミニウム板が用いられる。
【００１２】
図３Ａはカバー３１を展開して示したものであり、図３Ａ中、破線は折り曲げ線を示す。破線部分で折り曲げることにより、カバー３１は図３Ｂ〜Ｅに示したように箱状の形状をなすものとされる。
なお、カバー３１には図３Ａに示したように３箇所に角穴３２が形成され、折り曲げた状態でこれら角穴３２と対応する位置に一辺が切られて押し出された係止突起３３が形成されており、これら角穴３２と係止突起３３が図３Ｆに示したように係合されることによって各部が互いに固定される。
【００１３】
次に、サーモプロテクタ各部の構成、組み立てについて図１を参照して説明する。
リン青銅板等の板ばね材よりなる一対の可動接片４１，４２は基端が端子４３，４４にそれぞれ固定されており、これら端子４３，４４は可動接片４１，４２が重ね合わされて固定されている部分がケース１１のスリット１６にそれぞれ圧入されてケース１１に取り付けられている。端子４３，４４は例えば黄銅板によって形成され、可動接片４１，４２と端子４３，４４とはこの例では溶接によって固定されている。
【００１４】
なお、端子４３，４４及び可動接片４１，４２のスリット１６への圧入部分には矩形状の切欠き（図１Ｄでは隠れて見えない）が形成されており、この切欠きがスリット１６の底面に設けられている凸部１７と係合することによって位置決めされるものとなっている。
ケース１１内に互いに対向して配設された可動接片４１，４２の先端側には接点４５，４６がそれぞれ取り付けられており、この例では可動接片４１の基端側がわずかに折り曲げられて接点４５，４６が互いに接触するようにされている。接点４５，４６は例えば銀合金製とされる。
【００１５】
可動接片４１の先端とケース１１の側面部２１との間には弓形ばね５１が配設される。弓形ばね５１はその一端が側面部２１に設けられているＶ溝２２内に位置されて位置決めされ、他端は可動接片４１の先端と係合されている。弓形ばね５１はその弓形の開いている方がケース１１の上面部２３に向くように配置される。
なお、図１Ｄでは詳細に示していないが、弓形ばね５１の他端側には穴が形成され、一方可動接片４１の先端にはその穴を挿通する突起が設けられ、これら穴と突起の係合によって可動接片４１と弓形ばね５１とは互いに回動可能に連結されている。弓形ばね５１は可動接片４１，４２と同様、例えばリン青銅板製とされる。
【００１６】
ケース１１の長円切欠き１４には円柱状をなす絶縁樹脂製のスライダ５２が配置され、スライダ５２はその軸心方向に移動可能とされる。
スライダ５２の長円切欠き１４内への位置決めは、図示していないが、スライダ５２を長円切欠き１４に入れ込んだ後、位置決め片を具備した蓋をケース１１の開放面に配置することによって行われ、この位置決め片に挟まれることによってスライダ５２は長円切欠き１４の最内部に位置決めされる。ケース１１の開放面側に設けられている段部２４はこの蓋の取り付け（位置決め）に使用される。
【００１７】
カバー３１はケース１１の側面部２１側からケース１１に被せられて取り付けられる。カバー３１はその開口端が、つまり挿入方向先端がケース１１の段部１８に突き当てられ、この状態でケース１１に設けられている凹溝１９上に位置する部分を凹溝１９内に突出するようにかしめることによってケース１１に固定される。
なお、カバー３１の、ケース１１の底面部１２に位置する部分は凸条１３と、凸条１３と同様に下面側に突出されている側面部１５とに当接した状態となっており、これによりカバー３１と底面部１２との間に所定の空間が構成されている。
【００１８】
この空間において、カバー３１の内面には短冊状をなすバイメタル５３が配置され、このバイメタル５３はケース１１の側面部１５側に位置する一端が固定端とされ、他端が自由端とされる。上述したスライダ５２はこのバイメタル５３の自由端と互いに接触している一対の接点４５，４６との間に介在された状態となる。
バイメタル５３の固定端はこの例ではカバー３１に溶接されて固定されており、この状態でバイメタル５３はカバー３１に沿い、カバー３１と密着されている。バイメタル５３はカバー３１と密着している側が高膨張側とされ、反対側が低膨張側とされる。カバー３１はこのようなバイメタル５３が取り付けられた状態でケース１１に取り付けられる。
【００１９】
図４（１）〜（３）は上記のような構成とされたサーモプロテクタの動作を示したものであり、以下、各状態を説明する。
（１）初期状態
上側（スライダ５２と反対側）に位置する可動接片４１の先端と係合されている弓形ばね５１はその係合点Ｐがケース１１のＶ溝２２に位置している支点Ｓより下側（スライダ５２側）にあり、この弓形ばね５１の下向きの荷重印加方向によって接点４５と４６との接触状態が維持されている。一対の端子４３，４４は可動接片４１，４２及び接点４５，４６を介して導通状態にある。
【００２０】
（２）加温状態
温度（周囲温度）が上昇すると、バイメタル５３は曲がり、自由端は上方に変位する。スライダ５２はバイメタル５３の自由端に押され、バイメタル５３の動きに伴って上方に変位し、このスライダ５２によって一対の接点４５，４６は押し上げられる。
（３）遮断状態
温度がさらに上昇すると、バイメタル５３の変位も大きくなり、接点４５，４６がさらに押し上げられる。そして、弓形ばね５１と可動接片４１の係合点Ｐが支点Ｓの高さを越えた瞬間に、弓形ばね５１の荷重印加方向が下向きから上向きに反転し、これにより弓形ばね５１と共に可動接片４１がスナップ動作して上方に押し上げられ、接点４５が接点４６と開離して端子４３，４４間が不導通となる（遮断される）。
【００２１】
このように、この例によれば弓形ばね５１を用いることにより、一方の可動接片４１をスナップ動作させるものとなっており、バイメタル５３は従来のように皿形ではなく、単なる短冊状のものが使用され、このバイメタル５３によりスライダ５２を介して可動接片４１，４２の先端の接点４５，４６を同時に押し上げ、これにより弓形ばね５１を動作させて遮断動作を行うものとなっている。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば使用するバイメタルは単純な短冊形状のものであるため、従来の皿形バイメタルを用いる場合のような自動機を使用した組み立て工程の前工程での選別は不要となり、よって選別のための多大な設備投資を不要とすることができ、その分サーモプロテクタの低価格化を図ることができる。
【００２３】
また、弓形ばねと可動接片の係合位置変化によるスナップ動作を使用することで遮断動作が行われるものとなっているため、遮断動作時に極めて大きな接点間隔と十分な接点開離速度が得られ、その点で高性能なサーモプロテクタを得ることができる。
さらに、一対の接点は温度上昇に伴い、スライダによって押されて変位するものの、同時に押し上げられる構造となっているため、遮断動作直前までそれらの接触圧が保たれ、この点でも良好な性能を有するものとなっている。
【００２４】
なお、可動接片及びバイメタルは共に板ばね状とされているため、例えば曲げを施し、ばねの角度を変化させるといった簡単な作業で性能を調整することができ、よって組み立て工程でこのような調整工程を設ければ、性能不良品を救済でき、歩留りの向上を大幅に図れるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるサーモプロテクタの一実施例を示す図、Ａは平面図、Ｂは左側面図、Ｃは正面図、Ｄは断面図。
【図２】図１におけるケースの構造を示す図、Ａは左側面図、Ｂは正面図、Ｃは右側面図、Ｄは底面図、ＥはＦＦ断面図。
【図３】図１におけるカバーの構造を示す図、Ａは展開図、Ｂ〜Ｅはそれぞれ背面図、左側面図、正面図、右側面図、ＦはＧＧ断面図。
【図４】図１に示したサーモプロテクタの動作を説明するための図。
【図５】従来のサーモプロテクタ（サーモスタット）の断面図。

Claims (1)

1. 絶縁樹脂製ケースと、
   そのケースに取り付けられた一対の端子と、
   それら端子に基端がそれぞれ固定されて上記ケース内に配設された板ばね材よりなる一対の可動接片と、
   それら可動接片の先端側に取り付けられて互いに接触している一対の接点と、
   上記ケースを囲むように取り付けられた金属製カバーと、
   そのカバーの内面に配置され、一端が固定端とされ、他端が自由端とされた短冊状バイメタルと、
   そのバイメタルの自由端と上記一対の接点との間に介在されたスライダと、
   一端が上記ケースの内面に位置決めされ、他端が上記一対の可動接片のうち、上記スライダと反対側に位置する可動接片の先端と係合された弓形ばねとを備え、
   温度上昇により上記一対の接点が上記スライダを介して上記自由端に押されて変位することにより、上記弓形ばねによって弓形ばねと係合されている可動接片がスナップ動作して上記一対の接点が開離する構造とされていることを特徴とするサーモプロテクタ。

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