JP2007073209A - 感温スイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】常時はオフ状態であり、外部温度の昇温によりオン動作する感温スイッチを対象とし、充分に速い動作速度で、取付け方向に左右されることなく作動させ得る感温スイッチを提供することにある。
【解決手段】絶縁基板１の片面上に可溶合金受け用電極２を設け、この電極の中間に可溶合金片６を配し、前記電極２の両端部に対し各リード導体４１，４２を、各リード導体先端部４１０（４２０）と該電極端部２１（２２）との間にギャップｇを形成し、かつこの各ギャップｇ（ｇ）に前記可溶合金片両側６１（６２）のそれぞれを臨ませるようにして設け、各ギャップｇ（ｇ）に融点が前記可溶合金片６の融点に等しいか若しくは低いフラックス５１（５２）を介在させてある。
【選択図】図１

Description

本発明は常時はオフ状態で、所定の温度でオン動作する感温スイッチに関するものである。

常時はオフ状態で、所定の温度でオン動作する感温スイッチとして、図７の（イ）及び（ロ）〔図７の（イ）におけるロ−ロ断面図〕に示すように、リード導体接続用部２１’にくびれ部２２’を介して頭部２０’を備えた膜電極２’をセラミックス基板のような絶縁基板１’上に設け、この膜電極２’のリード導体接続用部２１’に一方のリード導体４１’をはんだ付け等により接続し、膜電極２’の頭部２０’を覆って可溶合金６’を設け、他方のリード導体４２’をそのリード導体先端部４２０’と前記可溶合金６’との間にギャップｇを保持させるようにして設け、そのギャップｇを充填するようにしてフラックス５０’を塗布し、絶縁基板１’上をエポキシ樹脂等の硬化性樹脂６０’で被覆したものが知られている（特許文献１）。
この感温スイッチでは、常時は、リード導体４２’と可溶合金片６’との間がフラックス５０’で絶縁されているのでオフ状態にある。
外部温度が上昇され可溶合金片６’が溶融されると、溶融合金のセラミックス基板１’に対する濡れが悪いために溶融合金が弾かれて濡れ角が９０°を越え、溶融合金の膜電極２’に対する濡れが良いために前記濡れ角９０°以上の溶融合金が膜電極２’の頭部２０’に引き寄せられ背が高くなり他方のリード導体４２’の先端部４２０’に接触されてオン動作される。

また、図８に示すように下方より一対のリード導体４１’，４２’を突出させた絶縁ケース７’内の天井に可溶合金６’を装填したものも知られている（特許文献２）。
特許文献２に記載された感温スイッチでは、常時はオフ状態である。外部温度が上昇され可溶合金片６’が溶融されると、溶融合金が重力により流れ落ちてケース７’内下方に溜ってリード導体４１’，４２’がオン状態とされる。
実公平７−３５５９号公報 特開平６−７４２２８号公報

しかしながら、特許文献１に記載された感温スイッチでは、溶融合金の平面上での表面張力による変形でオン動作が行われ、その変形速度が遅いためにオン動作速度が遅く、更に電極のくびれ部にも溶融合金が濡れ拡がろうとし、それだけ電極頭部上での溶融合金の盛り上がりが減じられるために一層にオン動作が遅くなる。また、可溶合金片の組成如何によっては、融点以下の低温領域でも結晶変態が生じて体積変化するものがあり、引用文献１記載の感温スイッチではかかる結晶変態による誤動作が懸念される。

特許文献２に記載された感温スイッチでは、溶融合金が重力によって下方に流れ落されて動作するために、方向性があり、使用条件に制約がある。

本発明の目的は、上述の点に鑑み、常時はオフ状態であり、外部温度の昇温によりオン動作する感温スイッチを対象とし、充分に速い動作速度で、取付け方向に左右されることなく作動させ得る感温スイッチを提供することにある。

請求項１に係る感温スイッチは、絶縁基板の片面上に可溶合金受け用電極を設け、この電極の中間に可溶合金片を配し、前記電極の両端部に対し各リード導体を、各リード導体先端部と該電極端部との間にギャップを形成し、かつこの各ギャップに前記可溶合金片両側のそれぞれを臨ませるようにして設け、各ギャップに融点が前記可溶合金片の融点に等しいか若しくは低いフラックスを介在させたことを特徴とする。
請求項２に係る感温スイッチは、請求項１の感温スイッチにおいて、可溶合金受け用電極の一方の端部と一方のリード導体とを電気的に接続したことを特徴とする。
請求項３に係る感温スイッチは、絶縁基板の片面上に可溶合金受け用電極を設け、この電極の中間に可溶合金片を配し、前記電極両端部の一方の端部に対し一方のリード導体を、そのリード導体先端部と前記電極の一方の端部との間にギャップを形成し、かつこのギャップに前記可溶合金片一端部側を臨ませるようにして設け、各ギャップに融点が前記可溶合金片の融点に等しいか若しくは低いフラックスを介在させ、前記電極両端部の他方の端部に対し他方のリード導体を接続したことを特徴とする。
請求項４に係る感温スイッチは、請求項１〜３何れかの感温スイッチにおいて、可溶合金受け用電極に対して該電極の端部との間にギャップを形成するように設けたリード導体が扁平導体とされていることを特徴とする。
請求項５に係る感温スイッチは、請求項１〜４何れかの感温スイッチにおいて、可溶合金受け用電極に対して該電極の端部との間にギャップを形成するように設けたリード導体がリード導体固定用の補助電極に固着されていることを特徴とする。
請求項６に係る感温スイッチは、請求項１〜５何れかの感温スイッチにおいて、絶縁基板の片面が樹脂で被覆されていることを特徴とする。

可溶合金が溶融されると、その溶融合金が可溶合金受け電極とリード導体先端部との間のギャップに毛細管現象により引き込まれてそのギャップ間が電気的に導通されてオン動作する。
而して、毛細管現象による溶融合金の流動によりオン動作され、溶融合金の平面上での表面張力に基づく流動による従来の感温スイッチのオン動作よりも迅速な動作を保証できる。
また、毛細管現象により動作されるから、感温スイッチの取付け方向に影響されることなく、前記の迅速作動を保証できる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１の（イ）は本発明に係るアキシャルタイプ感温スイッチを示す上面説明図、図１の（ロ）は図１の（イ）におけるロ−ロ断面図である。
図１において、１は耐熱性及び熱伝導性に優れた絶縁基板であり、例えばセラミックス基板やガラス基板を使用できる。
２は絶縁基板１の片面に設けた可溶合金受け用膜電極であり、銀ペーストや銅ペースト等の導電ペーストの印刷・焼き付けにより形成できる。３１，３２は可溶合金受け用膜電極２の両端側に所定の絶縁距離を隔てて設けたリード導体固定用補助膜電極であり、前記可溶合金受け用膜電極２と同様にして形成することができる。
４１（４２）はリード導体であり、リード導体固定用補助膜電極３１（３２）にはんだ付けや溶接により固定してあり、リード導体先端部４１０（４２０）と可溶合金受け用膜電極端部２１（２２）との間にギャップｇを形成するようにギャップ厚みの段差Δで曲げてある。リード導体４１，４２には、扁平導体を使用することができる。
５１（５２）はギャップｇに挿入したシート状乃至はブロック状の成形フラックスであり、融点を後述の可溶合金片の融点に等くするか、若しくは低くしてある。
６は可溶合金受け用膜電極２上の中間に配置した可溶合金片であり、可溶合金受け用膜電極２の巾を食み出る寸法とすることができ、リード導体先端４１０，４２０とは非接触とし、可溶合金片両端の各端面６１，６２を各ギャップｇ，ｇに可及的に接近させてある。
５０は可溶合金片６に塗布したフラックスであり、その融点は前記成形フラックス５１．５２の融点とほぼ等しいかやや低くしてある。前記成形フラックス５１，５２を介在させたギャップに隙間が残っても、その残存隙間を塗布フラックス５０で充填するようにギャップ直上にも塗布フラックス５０を存在させてある。
７は絶縁基板１の片面上に設けた樹脂被覆層であり、エポキシ樹脂液の滴下塗布・硬化によって設けることができる。
この樹脂被覆層に代え、成形カバーまたはキャップの装着で封止することもできる。

図１に示す感温スイッチでは、常時は可溶合金受け用膜電極端部６１（６２）とリード導体先端部４１（４２）との間が成形フラックス５１（５２）により絶縁され、かつリード導体先端４１０（４２０）と可溶合金片端６１（６２）との間が非接触とされているから、オフ状態にある。
外部温度が上昇されると、まず成形フラックス５１，５１及び塗布フラックス５０が溶融され、次で可溶合金片６が溶融される。この溶融合金が溶融フラックスの酸化膜溶解作業や酸化防止作用を受けつつリード導体先端部４１０（４２０）と可溶合金受け用膜電極端部２１（２２）との間のギャップに毛細管現象により引き込まれ、リード導体先端部４１０（４２０）と可溶合金受け用膜電極端部２１（２２）との間が電気的に導通されてオン動作される。

図１に示すアキシャルタイプ感温スイッチを製作するには、先端側４１０（４２０）をギャップ厚みの段差で曲げたリード導体４１（４２）をリード導体固定用補助膜電極３１（３２）にはんだ付けや溶接により固定し、リード導体先端部４１０（４２０）と可溶合金受け用膜電極端部２１（２２）との間のギャップにシート状乃至はブロック状の成形フラックス５１（５２）を挿入し、可溶合金受け用膜電極２上の中間に可溶合金片６をその可溶合金片各端６１（６２）と各リード導体先端４１０（４２０）との間を充分に接近させて配置し、可溶合金片６を覆ってフラックス５０を塗布し、而るのち、樹脂被覆層７を設けることができる。

この製作に対し、成形フラックス５１，５２の使用を省略し、可溶合金片上６にフラックス５０を塗布する際に（常温で固体のフラックスを加熱溶融して塗布する）、可溶合金受け用膜電極端部２１（２２）とリード導体先端部４１０（４２０）との間のギャップにその塗布フラックス５０を充填・固化させることもできる。

図２の（イ）は本発明に係るラジアルタイプ感温スイッチを示す上面説明図、図２の（ロ）は図２の（イ）におけるロ−ロ断面図、図２の（ハ）は図２の（イ）におけるハ−ハ断面図、図２の（ニ）は図２の（イ）におけるニ−ニ断面図である。
図２において、１は耐熱性及び熱伝導性に優れた絶縁基板、例えばセラミックス基板やガラス基板である。２は絶縁基板片面の前方側に設けた可溶合金受け用膜電極、３１，３２は可溶合金受け用膜電極両端側の手前に設けたリード導体固定用補助膜電極であり、これらの電極２，３１，３２は銀ペーストや銅ペースト等の導電ペーストの印刷・焼き付けにより形成できる。４１，４２は一対のリード導体であり、各リード導体先端側４１０（４２０）を所定の段差Δで曲げてあり、各リード導体先端部４１０（４２０）と可溶合金受け用膜電極各端部２１（２２）との間に前記段差厚みのギャップｇを設けるようにリード導体４１（４２）を各リード導体固定用補助膜電極３１（３２）にはんだ付けや溶接により固定してある。リード導体４１，４２には、丸線や扁平線も使用できる。
５１（５２）は各リード導体先端部４１０（４２０）と可溶合金受け用膜電極各端部２１（２２）との間のギャップに挿入したシート状若しくはブロック状の成形フラックスである。６は可溶合金受け用膜電極２の中間に配置した可溶合金片であり、可溶合金片６の両側のそれぞれ６１（６２）を各リード導体先端部４１０（４２０）に非接触とし、可溶合金片両側の各側面６１（６２）を各ギャップｇ（ｇ）に可及的に接近させてある。
５０は可溶合金片６に塗布したフラックスであり、その融点は前記成形フラックス５１，５２の融点とほぼ等しいかやや低くしてある。前記成形フラックス５１（５２）を介在させたギャップに隙間が残っても、その残存隙間を塗布フラックス５０で充填するようにギャップ直上も塗布フラックス５０で覆ってある。
７は絶縁基板１の片面上に設けた樹脂被覆層であり、エポキシ樹脂液の滴下塗布・硬化によって設けることができる。
この樹脂被覆層に代え、成形カバーまたはキャップの装着で封止することもできる。

図２に示す感温スイッチでは、常時は可溶合金受け用膜電極端部２１（２２）とリード導体先端部４１０（４２０）との間が成形フラックス５１（５２）により絶縁され、かつリード導体先端４１０（４２０）と可溶合金片両側面６１（６２）との間が非接触とされているから、オフ状態にある。
外部温度が上昇されると、まず成形フラックス５１，５２及び塗布フラックス５０が溶融され、次で可溶合金片６が溶融される。この溶融合金が溶融フラックスの酸化膜溶解作業や酸化防止作用を受けつつリード導体先端部４１０（４２０）と可溶合金受け用膜電極端部２１（２２）との間のギャップに毛細管現象により引き込まれ、リード導体先端部４１０（４２０）と可溶合金受け用膜電極端部２１（２２）との間が電気的に導通されてオン動作される。

図２に示す実施例において、成形フラックス５１（５２）の使用を省略し、可溶合金片６上にフラックス５０を塗布する際に（常温で固体のフラックスを加熱溶融して塗布する）、可溶合金受け用膜電極端部２１（２２）とリード導体先端部４１０（４２０）との間のギャップにその塗布フラックス５０を充填・固化させることもできる。

図３の（イ）は本発明に係るアキシャルタイプ感温スイッチの別実施例を示す上面説明図、図３の（ロ）は図３の（イ）におけるロ−ロ断面図である。
図３において、１は耐熱性及び熱伝導性に優れた絶縁基板である。２は絶縁基板１の片面に設けた可溶合金受け用膜電極である。３はリード導体固定用補助膜電極であり、前記可溶合金受け用膜電極２の一端側に所定の絶縁距離を隔てて設けてある。４１は一方のリード導体であり、リード導体固定用補助膜電極３にはんだ付けや溶接により固定してあり、このリード導体先端部４１０と可溶合金受け用膜電極一端部２１との間にギャップｇを形成するように該リード導体４１をギャップ厚みの段差Δで曲げてある。
４２は他方のリード導体であり、リード導体先端部４２０と可溶合金受け用膜電極他端部２２との間にギャップｇを形成するようにギャップ厚みの段差Δで曲げてあり、可溶合金受け用膜電極２の最他端２２０にはんだ付けや溶接により固定してある。
前記のリード導体４１，４２には、丸線や扁平線を使用することができる。
５１，５２はギャップｇ，ｇに挿入したシート状乃至はブロック状の成形フラックスであり、融点を後述の可溶合金片６の融点に等くするか、若しくは低くしてある。
６は可溶合金受け用膜電極２上の中間に配置した可溶合金片であり、可溶合金受け用膜電極２の巾を食み出る寸法とすることができ、可溶合金片６の一端６１と一方のリード導体先端４１０とは非接触とし、可溶合金片両端の各端面６１，６２を各ギャップｇ，ｇに可及的に接近させてある。可溶合金片６の他端６２と他方のリード導体先端４２０とは非接触、接触の何れであってもよい。
５０は可溶合金片６に塗布したフラックスであり、その融点は前記成形フラックス５１，５２の融点とほぼ等しいかやや低くしてある。前記成形フラックス５１，５２を介在させたギャップｇ，ｇに隙間が残っても、その残存隙間を塗布フラックス５０で充填するようにギャップｇ，ｇの直上も塗布フラックス５０で覆ってある。
７は絶縁基板１の片面上に設けた樹脂被覆層であり、エポキシ樹脂液の滴下塗布・硬化によって設けることができる。

上記の成形フラックス５１，５２の使用を省略し、可溶合金片６上にフラックス５０を塗布する際に（常温で固体のフラックスを加熱溶融して塗布する）、可溶合金受け用膜電極端部２１（２２）とリード導体先端部４１０（４２０）との間のギャップにその塗布フラックス５０を充填・固化させることもできる。
上記の樹脂被覆層７に代え、成形カバーまたはキャップの装着で封止することもできる。

図３に示す感温スイッチでは、常時は可溶合金受け用膜電極２の一端部２１と一方のリード導体４１の先端部４１０との間が成形フラックス５１により絶縁され、かつリード導体先端４１０と可溶合金片端６１との間が非接触とされているから、オフ状態にある。
外部温度が上昇されると、まず成形フラックス５１，５２及び塗布フラックス５０が溶融され、次で可溶合金片６が溶融される。この溶融合金が溶融フラックスの酸化膜溶解作業や酸化防止作用を受けつつリード導体先端部４１０（４２０）と可溶合金受け用膜電極端部２１（２２）との間のギャップに毛細管現象により引き込まれる。このとき、一方のリード導体４１の先端部４１０と可溶合金受け用膜電極２の一端部２１との間が電気的に導通されてオン動作される。

図４の（イ）は本発明に係るラジアルタイプ感温スイッチの別実施例を示す上面説明図、図４の（ロ）は図４の（イ）におけるロ−ロ断面図、図４の（ハ）は図４の（イ）におけるハ−ハ断面図、図４の（ニ）は図４の（イ）におけるニ−ニ断面図であり、一方のリード導体４１に対しては図３に示す実施例と同様、リード導体固定用補助膜電極３を設けこれにリード導体４１をてはんだ付けや溶接により固定し、他方のリード導体４２は可溶合金受け用膜電極２の他端部２２の最手前箇所２２０にはんだ付けや溶接により固定してあり、他の構成は図２に示す実施例に実質的に同一としてある。
図４において、図２と同一の符号は同一の構成部分を示している。

図５の（イ）は本発明に係るアキシャルタイプ感温スイッチの上記とは別の実施例を示す上面説明図、図５の（ロ）は図５の（イ）におけるロ−ロ断面図である。
図５において、１は耐熱性及び熱伝導性に優れた絶縁基板である。２は絶縁基板１の片面に設けた可溶合金受け用膜電極である。３はリード導体固定用補助膜電極であり、前記可溶合金受け用膜電極２の一端側に所定の絶縁距離を隔てて設けてある。４１は一方のリード導体であり、リード導体固定用補助膜電極３にはんだ付けや溶接により固定してあり、このリード導体先端部４１０と可溶合金受け用膜電極一端部２１との間にギャップｇを形成するように該リード導体４１をギャップ厚みの段差Δで曲げてある。
６は可溶合金受け用膜電極２上の中間に配置した可溶合金片であり、可溶合金受け用膜電極２の巾を食み出る寸法とすることができ、可溶合金片６の一端６１と一方のリード導体先端４１０とは非接触とし、可溶合金片の一端面６１をギャップｇに可及的に接近させてある。
５１はギャップｇに挿入したシート状乃至はブロック状の成形フラックスであり、融点を可溶合金片６の融点に等くするか、若しくは低くしてある。リード導体４１には、扁平導体を使用することができる。
４２は他方のリード導体であり、可溶合金受け用膜電極２の他端部２２にはんだ付けや溶接により固定してある。リード導体４２にも扁平導体を使用することができる。
５０は可溶合金片６に塗布したフラックスであり、その融点は前記成形フラックス５１の融点とほぼ等しいかやや低くしてある。前記成形フラックス５１を介在させたギャップｇに隙間が残っても、その残存隙間を塗布フラックス５０で充填するようにギャップｇの直上にも塗布フラックス５０を存在させてある。
６は絶縁基板１の片面上に設けた樹脂被覆層であり、エポキシ樹脂液の滴下塗布・硬化によって設けることができる。

図５に示す実施例において、成形フラックス５１の使用を省略し、可溶合金片６上にフラックス５０を塗布する際に（常温で固体のフラックスを加熱溶融して塗布する）、可溶合金受け用膜電極端部２１とリード導体先端部４１０との間のギャップｇにその塗布フラックス５０を充填・固化させることもできる。
上記の樹脂被覆層６に代え、成形カバーまたはキャップの装着で封止することもできる。

図５に示す感温スイッチでは、常時は可溶合金受け用膜電極２の一端部２１と一方のリード導体４１の先端部４１０との間が成形フラックス５１により絶縁され、かつリード導体先端４１０と可溶合金片端６１との間が非接触とされているから、オフ状態にある。
外部温度が上昇されると、まず成形フラックス５１及び塗布フラックス５０が溶融され、次で可溶合金片６が溶融される。この溶融合金が溶融フラックスの酸化膜溶解作業や酸化防止作用を受けつつ一方のリード導体４１の先端部４１０と可溶合金受け用膜電極端部２１との間のギャップｇに毛細管現象により引き込まれ、一方のリード導体４１の先端部４１０と可溶合金受け用膜電極２の一端部２１との間が電気的に導通されてオン動作される。

図６の（イ）は本発明に係るラジアルタイプ感温スイッチの前記とは別の実施例を示す上面説明図、図６の（ロ）は図６の（イ）におけるロ−ロ断面図、図６の（ハ）は図６の（イ）におけるハ−ハ断面図、図６の（ニ）は図６の（イ）におけるニ−ニ断面図であり、一方のリード導体４１に対しては図５に示す実施例と同様、リード導体固定用補助膜電極３を設け、これにリード導体４１をてはんだ付けや溶接により固定し、他方のリード導体４２は可溶合金受け用膜電極２の他端部２２に対してギャップｇを設けることなく可溶合金受け用膜電極２の他端部２２にはんだ付けや溶接により固定してあり、他の構成は図２に示す実施例に実質的に同一としてある。
図６において、図２と同一符号は同一構成部分を示している。

本発明に係る感温スイッチは、オン作動により警報を発信させたり、オン作動により継電器を動作させ電流の供給を遮断する等の形態で使用できる。

本発明に係るアキシャルタイプ感温スイッチを示す図面である。 本発明に係るラジアルタイプ感温スイッチを示す図面である。 本発明に係るアキシャルタイプ感温スイッチの別実施例を示す図面である。 本発明に係るラジアルタイプ感温スイッチの別実施例を示す図面である。 本発明に係るアキシャルタイプ感温スイッチの上記とは別の実施例を示す図面である。 本発明に係るラジアルタイプ感温スイッチの上記とは別の実施例を示す図面である。 従来の感温スイッチを示す図面である。 従来の前記とは別の感温スイッチを示す図面である。

符号の説明

１ 絶縁基板
２ 可溶合金受け用電極
２１ 可溶合金受け用電極一端部
２２ 可溶合金受け用電極他端部
３ リード導体固定用電極
３１ リード導体固定用電極
３２ リード導体固定用電極
４１ リード導体
４２ リード導体
４１０ リード導体先端部
４２０ リード導体先端部
５０ 塗布フラックス
５１ 成形フラックス
５２ 成形フラックス
６ 可溶合金片
７ 樹脂被覆層
ｇ ギャップ

Claims (6)

1. 絶縁基板の片面上に可溶合金受け用電極を設け、この電極の中間に可溶合金片を配し、前記電極の両端部に対し各リード導体を、各リード導体先端部と該電極端部との間にギャップを形成し、かつこの各ギャップに前記可溶合金片両側のそれぞれを臨ませるようにして設け、各ギャップに融点が前記可溶合金片の融点に等しいか若しくは低いフラックス介在させたことを特徴とする感温スイッチ。
2. 可溶合金受け用電極の一方の端部と一方のリード導体とを電気的に接続したことを特徴とする請求項１記載の感温スイッチ。
3. 絶縁基板の片面上に可溶合金受け用電極を設け、この電極の中間に可溶合金片を配し、前記電極両端部の一方の端部に対し一方のリード導体を、そのリード導体先端部と前記電極の一方の端部との間にギャップを形成し、かつこのギャップに前記可溶合金片一端部側を臨ませるようにして設け、各ギャップに融点が前記可溶合金片の融点に等しいか若しくは低いフラックスを介在させ、前記電極両端部の他方の端部に対し他方のリード導体を接続したことを特徴とする感温スイッチ。
4. 可溶合金受け用電極に対して該電極の端部との間にギャップを形成するように設けたリード導体が扁平導体とされていることを特徴とする請求項１〜３何れか記載の感温スイッチ。
5. 可溶合金受け用電極に対して該電極の端部との間にギャップを形成するように設けたリード導体がリード導体固定用の補助電極に固着されていることを特徴とする請求項１〜４何れか記載の感温スイッチ。
6. 絶縁基板の片面が樹脂で被覆されていることを特徴とする請求項１〜５何れか記載の感温スイッチ。

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