JP2008047343A - サーモスタット - Google Patents

Abstract

【課題】 熱源に非接触で、熱応答性に優れたサーモスタットを提供する。
【解決手段】 中蓋８の上面には、浅い円形穴３１が形成されている。この円形穴３１には、略矩形のバイメタル７が、その四隅のみを保持される。キャップ９には、円形の開口部３７が形成され、その開口部３７からバイメタル７が露出する。バイメタル７の長辺部には、切欠き３８，３８が形成されており、キャップ９の前記開口部３７から中蓋８を積極的に露出させた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、バイメタルが温度変化に応じてスナップ変形することにより、接続端子間の開閉を切り替えるサーモスタットに関するものである。特に、熱応答性に優れたサーモスタットに関するものである。

サーモスタットは、たとえば、複写機やレーザプリンタにおいて、トナーを溶かしてプリント用紙に定着させるためのヒートローラ（定着ローラ）と共に使用される。ヒートローラは、通常、サーミスタにより温度調整されているが、何らかの原因で前記ヒートローラが異常に高温となった場合には、サーモスタットが最終の安全装置として機能し、ヒートローラへの通電を遮断する。

近年、複写機やレーザプリンタは、電源投入からの起動時間、または待機状態からの復帰時間が、より一層短縮化の傾向にある。そのため、ヒートローラは、高速で温められることになる。それに伴い、サーモスタットには、一層優れた熱応答性が要求される。しかも、サーモスタットは、ヒートローラを傷めないように、非接触で温度検知する必要がある。

このような用途に適したサーモスタットとして、下記特許文献１に開示されるものが提案されている。このサーモスタット（ＴＨ）は、バイメタル（３）をカバーしていたキャップ（７）に開口部（７ａ）が設けられ、中蓋（２）に保持されたバイメタル（３）の感熱面が外部へ露出されることで、熱源に非接触であっても熱応答性の向上が図られている。なお、括弧書きの符号は、特許文献１中における参照符号である。
特開２００２−１５０９０５号公報

しかしながら、従来のサーモスタットは、キャップに形成された開口部が、中蓋の上面に形成された円形穴や、その円形穴に収容される円形バイメタルと、同一直径か若干小径に形成されていた。従って、キャップの開口部において、バイメタルの周囲に中蓋を積極的に露出させるものではなかった。そのため、中蓋は、熱源から直接に温められることはなく、バイメタルの熱を奪う結果となり、バイメタルの熱応答性に悪影響を及ぼすものであった。

また、従来のサーモスタットは、キャップが、下方へ開口した円筒形状とされ、中蓋を介してベースの上部に被せられて、下端部を縮径するようかしめられていた。従って、キャップは、金属部品とならざるを得ず、熱伝導率が比較的高かった。そのため、キャップは、バイメタルの熱を奪う結果となり、バイメタルの熱応答性に悪影響を及ぼすものであった。しかも、キャップは、中蓋を完全に覆うよう設けられるので、前述したように、この点からもバイメタルの熱応答性に悪影響を及ぼすものであった。

ところで、バイメタルは、円形だけでなく四角形としたい場合があるが、そのために、中蓋やキャップに四角形の穴を形成するのでは、これら各部品の組付け時に、その方向を考慮する必要が出てくる。しかも、このような組立作業の煩雑性に加えて、円形のバイメタルの場合とは異なる中蓋やキャップを用意する必要もある。

本発明が解決しようとする課題は、熱源に非接触で、熱応答性に優れたサーモスタットを提供することにある。特に、前記特許文献１に開示されるものと同等以上の熱応答性を有するサーモスタットを提供することにある。しかも、好ましくは、バイメタルが円形であっても四角形であっても、部品の共通化を図れるサーモスタットを提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明のサーモスタットは、基本構成として、上方へ開口して浅い円形穴が形成され、開閉接点を収容するようベースの上部に保持される中蓋と、前記円形穴に収容される円形または略矩形に形成され、設定温度に達するとスナップ変形して前記開閉接点の開閉を切り替えるバイメタルと、前記中蓋との間に前記バイメタルを保持して前記中蓋を前記ベースに固定すると共に、前記バイメタルの保持を損なわない開口部を有するキャップとを備え、前記開口部への前記中蓋の露出面積を増すように、前記バイメタルまたは前記キャップに切欠きを形成するか、あるいは前記キャップの表面積を減じるように、前記キャップに切欠きを形成したことを特徴とする。

この基本構成によれば、キャップの開口部への中蓋の露出面積を増すように、バイメタルまたはキャップに切欠きを形成することで、中蓋も熱源から直接に加熱される。これにより、バイメタルから中蓋へ逃げる熱量が減少するので、バイメタルの熱応答性を高めることができる。また、キャップの表面積を減じるように、キャップに切欠きを形成することで、バイメタルからキャップへ逃げる熱量が減少するので、バイメタルの熱応答性を高めることができる。しかも、この際、中蓋の露出面積を増加させることで、中蓋も熱源から直接に加熱され、前述したのと同様に、バイメタルの熱応答性を高めることができる。さらに、中蓋に形成した浅い円形穴に、円形や略矩形のバイメタルを保持することで、中蓋の共通化を図ることもできる。しかも、略矩形のバイメタルを使用する場合でも、その方向を気にせずに中蓋へ組み付けることができる。

そして、好ましくは前記基本構成に加えて、前記バイメタルは、前記円形穴の直径を対角線寸法とする略矩形に形成され、対向する側辺部に前記切欠きが形成されており、前記開口部は、前記円形穴より小径の円形に形成されると共に、前記円形穴と同心に配置されて、その周縁部で前記バイメタルの四隅のみを保持することを特徴とするサーモスタットである。

この構成によれば、略矩形のバイメタルの対向する側辺部に切欠きを形成することで、キャップの開口部への中蓋の露出面積を確保することができる。また、略矩形のバイメタルは、その四隅のみがキャップに保持されることで、バイメタルからキャップへ逃げる熱量を減少させ、バイメタルの熱応答性を高めることができる。

そして、好ましくは前記基本構成に加えて、前記バイメタルは、前記円形穴と対応した直径寸法の円形に形成され、前記開口部は、前記円形穴より大径の円形に形成されるように、径方向内側への複数の延出部を残して前記切欠きが形成されて、これら延出部のみで前記バイメタルが保持されることを特徴とするサーモスタットである。

この構成によれば、キャップの開口部をバイメタルよりも大径とし、径方向内側への延出部のみでバイメタルが保持される。これにより、キャップの開口部への中蓋の露出面積を確保すると共に、バイメタルとキャップとの接触面積を減少させて、バイメタルの熱応答性を高めることができる。

そして、好ましくは前記いずれかの構成に加えて、前記キャップは、その外周部が前記中蓋を介して前記ベースにかしめ付けられ、このかしめ付け部には、周方向複数箇所に切欠きが形成されていることを特徴とするサーモスタットである。

この構成によれば、キャップは、ベースへのかしめ付け部に、切欠きが形成される。これにより、キャップは、熱容量が減り温まり易くなると共に、表面積が減り放熱が減少する。従って、バイメタルからキャップへ逃げる熱量を減少させ、バイメタルの熱応答性を高めることができる。

また、本発明のサーモスタットは、上方へ開口した有底筒状のベースと、このベースに固定される固定接点と、この固定接点に当接するよう板バネにより付勢される可動接点と、前記ベースの上部に保持される中蓋と、この中蓋の上面に配置され、設定温度に達すると下へ凸の状態に反転動作する略矩形のバイメタルと、前記中蓋を貫通して上下動可能に配置され、前記バイメタルの反転動作に基づき、前記板バネの付勢力に対抗して前記固定接点から前記可動接点を離隔させるガイドピンと、前記中蓋の上部に設けられ、前記バイメタルの保持を損なわない開口部を有し、この開口部の周縁部で前記中蓋との間に前記バイメタルの四隅を保持するキャップとを備え、前記バイメタルの対向する長辺部に切欠きが形成されたことを特徴とする。

この構成によれば、略矩形のバイメタルの対向する長辺部に切欠きを形成することで、キャップの開口部へ中蓋が露出される。これにより、中蓋も熱源から直接に加熱され、バイメタルから中蓋へ逃げる熱量が減少するので、バイメタルの熱応答性を高めることができる。また、略矩形のバイメタルは、その四隅のみがキャップに保持されることで、バイメタルからキャップへ逃げる熱量を減少させ、バイメタルの熱応答性を高めることができる。

そして、好ましくは前記構成に加えて、前記中蓋の上面に形成された浅い円形穴に、球面状に湾曲された略矩形板状の前記バイメタルが保持されており、このバイメタルは、対向する長辺部に略円弧状の前記切欠きが形成されており、前記キャップに形成された前記開口部は、前記円形穴よりも小径穴に形成されると共に、前記円形穴と同心円状に配置されることを特徴とするサーモスタットである。

この構成によれば、簡易な構成で、熱応答性の高いサーモスタットを実現することできる。しかも、中蓋に形成した円形穴に、略矩形のバイメタルを組み付けるので、略矩形のバイメタルであっても、その方向を気にせずに組み付けることができる。

また、本発明のサーモスタットは、上方へ開口した有底筒状のベースと、このベースに固定される固定接点と、この固定接点に当接するよう板バネにより付勢される可動接点と、前記ベースの上部に保持される中蓋と、この中蓋の上面に配置され、設定温度に達すると下へ凸の状態に反転動作するバイメタルと、前記中蓋を貫通して上下動可能に配置され、前記バイメタルの反転動作に基づき、前記板バネの付勢力に対抗して前記固定接点から前記可動接点を離隔させるガイドピンと、前記中蓋の上部に設けられ、前記バイメタルの保持を損なわない開口部を有し、前記中蓋との間に前記バイメタルを保持するキャップとを備え、前記キャップの前記開口部は、その周縁部から内方への延出部を複数残して、前記バイメタルよりも大きく形成され、前記延出部にて前記バイメタルが保持されることを特徴とする。

この構成によれば、キャップの開口部をバイメタルよりも大きく形成することで、キャップの開口部へ中蓋が露出される。これにより、中蓋も熱源から直接に加熱され、バイメタルから中蓋へ逃げる熱量が減少するので、バイメタルの熱応答性を高めることができる。また、バイメタルは、キャップの開口部において、その周縁部から内方への延出部のみで保持される。これにより、バイメタルからキャップへ逃げる熱量を減少させ、バイメタルの熱応答性を高めることができる。

そして、好ましくは前記構成に加えて、前記中蓋の上面に形成された浅い円形穴に、球面状に湾曲された円板状の前記バイメタルが保持されており、前記キャップに形成された前記開口部は、周方向複数箇所から径方向内側への前記延出部を残して、前記円形穴よりも大径穴に形成されると共に、前記円形穴と同心円状に配置されることを特徴とするサーモスタットである。

この構成によれば、キャップの開口部をバイメタルよりも大径とし、径方向内側への延出部のみでバイメタルが保持される。これにより、キャップの開口部への中蓋の露出面積を確保すると共に、バイメタルとキャップとの接触面積を減少させて、バイメタルの熱応答性を高めることができる。

そして、好ましくは前記各構成に加えて、前記キャップは、その周方向複数箇所に形成された脚部にて、前記中蓋を介して前記ベースを掴むよう取り付けられることを特徴とするサーモスタットである。

この構成によれば、キャップは、ベースへのかしめ付け部が、周方向全域ではなく、周方向に離隔して設けた複数の脚部とされる。これにより、キャップは、熱容量が減り温まり易くなると共に、表面積が減り放熱が減少する。従って、バイメタルからキャップへ逃げる熱量を減少させ、バイメタルの熱応答性を高めることができる。

また、本発明のサーモスタットは、上方へ開口した有底筒状のベースと、このベースに固定される固定接点と、この固定接点に当接するよう板バネにより付勢される可動接点と、前記ベースの上部に保持される中蓋と、この中蓋の上面に配置され、設定温度に達すると下へ凸の状態に反転動作するバイメタルと、前記中蓋を貫通して上下動可能に配置され、前記バイメタルの反転動作に基づき、前記板バネの付勢力に対抗して前記固定接点から前記可動接点を離隔させるガイドピンと、前記中蓋の上部に設けられ、前記バイメタルの保持を損なわない開口部を有し、前記中蓋との間に前記バイメタルを保持するキャップとを備え、前記キャップは、その外周部が前記中蓋を介して前記ベースにかしめ付けられ、このかしめ付け部には、一または複数の切欠きが形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、キャップは、ベースへのかしめ付け部に、切欠きが形成される。これにより、キャップは、熱容量が減り温まり易くなると共に、表面積が減り放熱が減少する。従って、バイメタルからキャップへ逃げる熱量を減少させ、バイメタルの熱応答性を高めることができる。

そして、好ましくは前記構成に加えて、前記キャップには、周方向等間隔に、外周縁へ開口して前記切欠きが形成され、この切欠き間に形成された複数の脚部が、前記かしめ付け部として、前記中蓋を介して前記ベースを掴むよう取り付けられることを特徴とするサーモスタットである。

この構成によれば、キャップは、ベースへのかしめ付け部が、周方向全域ではなく、周方向に離隔して設けた複数の脚部とされる。これにより、簡易な構成で、サーモスタットの熱応答性の向上を図ることができる。

そして、好ましくは前記いずれかの構成に加えて、前記バイメタルは、その上面に赤外線吸収処理が施されていることを特徴とするサーモスタットである。

この構成によれば、バイメタルへの伝熱を一層効果的に行うことができ、サーモスタットの熱応答性の一層の改善を図ることができる。

本発明によれば、熱源に非接触で、熱応答性に優れたサーモスタットを提供することができる。また、中蓋に形成した浅い円形穴に、円形や略矩形のバイメタルを保持することで、中蓋の共通化を図ることができる。

以下、本発明のサーモスタットについて、図面に基づき、さらに詳細に説明する。
まず、図１（図３，図５）および図２（図４，図７）に基づき、後述する各実施例に共通の構成について、まとめて説明する。図示例のサーモスタット１は、ベース２に固定される固定接点３、この固定接点３に対し当接または離隔する可動接点４、この可動接点４を固定接点３へ付勢する板バネ５、設定上限温度にて反転動作することでガイドピン６を下方へ移動させ、板バネ５の付勢力に対抗して固定接点３から可動接点４を離隔させるバイメタル７、このバイメタル７を中蓋８との間で保持するキャップ９、を主要部として備える。

図示例のベース２は、上方へ開口した有底円筒状のハウジングである。ベース２の底壁１０には、図２において右側に、略矩形状の第一差込穴１１が形成されている。この第一差込穴１１は、前後方向に細長く形成され、ベース２の底壁１０を上下に貫通して形成されている。

また、ベース２の底壁１０の左側上面には、上方への立上り部１２が形成されている。この立上り部１２は、平面視において、ベース２の左周側壁から右側へ延出する略半円形状とされている。そして、この立上り部１２の上面には、縁部を残して窪み１３が形成されており、この窪み１３の底面に略矩形状の第二差込穴１４が形成されている。この第二差込穴１４は、前後方向に細長く形成され、ベース２の底壁１０を上下に貫通して形成されている。

前記第一差込穴１１には、第一接続材１５が設けられる。この第一接続材１５は、略Ｌ字形状に屈曲された金属板からなり、水平に配置される水平片１６と、その右側端部から垂直下方へ延出する垂直片１７とからなる。水平片１６の下面には、固定接点３が設けられる。

ベース２の底壁１０下面には、ベース２の直径方向に沿った左右二箇所に、第一端子１８と第二端子１９とが設けられる。第一端子１８および第二端子１９は、それぞれ略矩形状の金属板から形成され、ベース２の底面に重ね合わされて設けられる。その際、第一端子１８は、第一差込穴１１と対応した側に設けられ、第二端子１９は、第二差込穴１４と対応した側に設けられる。第一端子１８および第二端子１９は、ベース２への取付状態において、ベース２から径方向外側へ延出する。

固定接点３が設けられた第一接続材１５は、第一差込穴１１に垂直片１７を差し込まれる。そして、第一接続材１５の下端部は、第一端子１８に形成された穴を貫通され、かしめられて、はんだ付け２０がなされる。さらに、第一接続材１５と第一端子１８との接続部を覆うように、エポキシ樹脂２１が充填されることで、両者１５，１８のベース２に対するガタ付きが防止される。

一方、ベース２の第二差込穴１４には、第二接続材２２が設けられる。この第二接続材２２は、略Ｌ字形状に屈曲された金属板からなり、水平に配置される水平片２３と、その左側端部から垂直下方へ延出する垂直片２４とからなる。水平片２３の下面には、板バネ５の基端部が固定される。そして、その板バネ５の先端部には、可動接点４が上方へ向けて固定される。

板バネ５を介して可動接点４が設けられた第二接続材２２は、第二差込穴１４に垂直片２４を差し込まれる。そして、第二接続材２２の下端部は、第二端子１９に形成された穴を貫通され、かしめられて、はんだ付け２５がなされる。さらに、第二接続材２２と第二端子１９との接続部を覆うように、エポキシ樹脂２６が充填されることで、両者２２，１９のベース２に対するガタ付きが防止される。この状態では、板バネ５は、基端部がベース２の立上り部１２の上部に支持される。また、板バネ５の先端部に固定された可動接点４は、固定接点３と対面して配置される。しかも、可動接点４は、固定接点３に当接するよう板バネ５により常時上方へ付勢される。

ベース２の上部開口には、中蓋８が装着された後、キャップ９がなされる。中蓋８は、段付き円柱形状であり、下方の小径部２７の外径は、ベース２の内径に適合している。また、上方の大径部２８の外径は、ベース２上部のフランジ２９の外径に適合している。従って、中蓋８は、その小径部２７をベース２の上部開口にはめ込まれ、大径部２８の下面がベース２の上面に当接されて保持される。

中蓋８の下面中央部には、下方へ突出して円錐台形状の突部３０が形成されている。また、中蓋８の上面には、下方へ凹んで段付きの浅い円形穴３１，３２が形成されている。さらに、中蓋８の中央部には、上下方向に貫通してピン挿通穴３３が形成されている。このピン挿通穴３３には、丸棒状のガイドピン６が上下動可能に差し込まれる。ガイドピン６の下端部は、板バネ５の上面に当接されて保持される。板バネ５の中途部には、球面状の膨出部３４が上方へ突出形成されており、この膨出部３４にガイドピン６の下端面が当接される。その状態では、ガイドピン６の上端部は、前記円形穴３２内に配置される。

前記円形穴の大径部３１（以下、大径穴ということがある）には、バイメタル７が保持される。このバイメタル７は、円板状でもよいし、略矩形板状でもよい。後者の場合、典型的には長方形であるが、場合により正方形としてもよい。また、略矩形のバイメタル７の場合、その対角線寸法が、中蓋８の大径穴３１の直径と対応した寸法とされる。従って、図１に示すように、略矩形のバイメタル７は、その四隅のみを中蓋８の大径穴３１の底面に保持される。なお、略矩形のバイメタル７の四隅は、適宜、面取りしておいてもよいのは言うまでもない。一方、円状のバイメタル７の場合、その直径は、前記大径穴３１の直径と対応した寸法とされる。

ところで、略矩形状のバイメタル７であっても、中蓋８に形成した浅い円形穴３１に保持することで、バイメタル７の方向を気にせずに、中蓋８へ組み付けることができる。また、円形のバイメタル７と、略矩形のバイメタル７とで、中蓋８などの他の部品を共通化することもできる。

バイメタル７は、球面状に湾曲されて形成されている。また、バイメタル７は、感熱面となる上面に赤外線吸収処理が施されるのが好ましい。赤外線吸収処理により熱応答性を一層高めることができる。赤外線吸収処理としては、赤外線吸収塗料を塗布すればよい。また、バイメタルの感熱面を単に、塗装などにより黒色に形成してもよい。そして、初期状態のバイメタル７は、図２に示すように、上へ凸の緩やかな円弧状に湾曲されており、設定上限温度になると、下へ凸の状態に反転動作する。

バイメタル７を介して、中蓋８の上部には、キャップ９が装着される。キャップ９は、下方へ開口する円筒形状である。本実施例のキャップ９は、ステンレスにより形成される。このキャップ９は、中蓋８を介してベース２の上部に装着され、周側壁３５（以下、かしめ付け部ということがある）の下端部３６が、ベース２のフランジ２９下方位置にて、外周部を縮径されるようかしめられて、ベース２に固定される。これにより、中蓋８は、ベース２上端部とキャップ９上壁外周部との間に挟み込まれて固定される。キャップ９の上壁には、適宜の形状（典型的には略円形状）の開口部３７が貫通形成される。この開口部３７は、バイメタル７の保持を損なうものではなく、バイメタル７は前記開口部３７から脱落不能である。

ところで、固定接点３、可動接点４、板バネ５、第一接続材１５、第二接続材２２、第一端子１８、第二端子１９は、金属などの導電性材料から形成される。一方、ベース２、ガイドピン６、中蓋８は、合成樹脂またはセラミックなどの絶縁性材料から形成される。

以上の構成のサーモスタット１は、図２に示される状態で使用される。その状態では、バイメタル７は上へ凸の状態で、固定接点３と可動接点４とが接触しており、第一端子１８と第二端子１９とが導通する。そして、設定上限温度を超えると、サーモスタット１が動作する。すなわち、バイメタル７が下へ凸に反転し、それによりガイドピン６が下方へ押し込まれる。ガイドピン６は、板バネ５およびそれに固定の可動接点４を下方へ押し下げ、可動接点４が固定接点３から離れる。これにより、第一端子１８と第二端子１９との導通が遮断される。導通を遮断したことにより、時間の経過と共に機器の温度は下がり、設定下限温度に達すると、バイメタル７は再び上へ凸の状態に反転し、図２の初期状態へ自動復帰する。

但し、バイメタル７の復帰温度（設定下限温度）を常温以下に設定しておくこともできる。この場合、バイメタル７が一旦反転動作すると、常温まで温度が低下しても、バイメタル７は反転状態を維持する。つまり、サーモスタット１は、使用機器（たとえば複写機のヒートローラ）に異常があり高温になると、バイメタル７を反転動作することで、前記機器への通電を遮断して前記機器を停止させ、その状態を常温でも維持し、前記機器の故障に対する最終の安全装置として機能する。

また、前記機器の異常の原因を取り除いた後、図２の初期状態へバイメタル７を手動で復帰させる手動復帰型サーモスタットもある。この場合、ベース２の底壁１０の中央部に、その底壁１０を上下方向に貫通して軸挿通穴（不図示）が形成され、この軸挿通穴にリセット軸（不図示）が上下動可能に保持される。そして、そのリセット軸の下端部は、ベース２の底壁１０から下方へ突出して保持されるので、所望時にその突出部を上方へ押し込むことで、バイメタル７を初期状態に強制復帰させることができる。つまり、リセット軸を上方へ押し込むと、板バネ５およびガイドピン６を介して、バイメタル７が上方へ押されるので、バイメタル７を上へ凸の状態へ戻すことができる。

図１および図２は、本発明のサーモスタット１の実施例１を示す図であり、図１は平面図、図２は開閉接点３，４が閉鎖した初期状態の縦端面図である。

本実施例１では、バイメタル７は、略矩形状とされ、その対向する長辺部は、それぞれ円弧状に切り欠かれている。すなわち、各長辺部の中央には、略半円形状の切欠き３８が、図１において前後および左右に対称形状で形成されている。

本実施例１では、略矩形状のバイメタル７は、その対角線寸法が、中蓋８の上面に形成した大径穴３１の直径寸法に対応している。一方、キャップ９には、前記大径穴３１よりも若干小径の円形の開口部３７が形成されている。この開口部３７は、前記大径穴３１およびバイメタル７と、同心に配置される。これにより、バイメタル７は、中蓋８の大径穴３１の底面と、キャップ９の開口部３７の周縁部との間で、その四隅のみが保持される。

本実施例１では、バイメタル７に切欠き３８を形成したので、キャップ９に形成された開口部３７内において、中蓋８を積極的に露出させることができる。これにより、後述する試験結果からも明らかなとおり、サーモスタット１に優れた熱応答性を付与することができる。

図３および図４は、本発明のサーモスタット１の実施例２を示す図であり、図３は平面図、図４は開閉接点が閉鎖した初期状態の縦端面図である。

本実施例２では、中蓋８に形成される大径穴３１は、前記実施例１におけるものよりも小径に形成される。そして、この大径穴３１には、円板状のバイメタル７が保持される。このバイメタル７は、その直径寸法が、中蓋８の上面に形成した大径穴３１の直径寸法に対応している。一方、キャップ９には、円形の開口部３７が形成されており、この直径は前記大径穴３１よりも十分大径とされる。この開口部３７は、前記大径穴３１およびバイメタル７と、同心に配置される。

本実施例２では、キャップ９の開口部３７の周縁部には、周方向複数箇所に、径方向内側への延出部３９が設けられている。図示例では、周方向等間隔に三つの延出部３９が設けられている。このことは、キャップ９の円形開口部３７の周囲に、前記延出部３９を残して、複数の切欠き４０を形成した構成に相当する。これにより、本実施例２では、バイメタル７は、中蓋８の大径穴３１の底面と、キャップ９の延出部３９との間でのみ保持される。

本実施例２では、キャップ９に切欠き４０を形成したので、キャップ９に形成された開口部３７内において、中蓋８を積極的に露出させることができる。これにより、後述する試験結果からも明らかなとおり、サーモスタット１に優れた熱応答性を付与することができる。

図５から図７は、本発明のサーモスタット１の実施例３を示す図であり、図５は平面図、図６は右側面図、図７は開閉接点が閉鎖した初期状態の縦端面図である。

本実施例３では、中蓋８に形成される大径穴３１には、円板状のバイメタル７が保持される。このバイメタル７は、その直径寸法が、中蓋８の大径穴３１の直径寸法に対応している。一方、キャップ９には、円形の開口部３７が形成されており、この直径は前記大径穴３１よりも一回り小径とされる。この開口部３７は、前記大径穴３１およびバイメタル７と、同心に配置される。これにより、本実施例３では、バイメタル７は、中蓋８の大径穴３１の底面と、キャップ９の開口部３７の周縁部との間でのみ保持される。

前記各実施例では、キャップ９は、下方へ開口した略円筒形状とされ、その周側壁（かしめ付け部）３５が、中蓋８やベース２の外周面にはめ込まれて、ベース２を掴むように下端部３６がかしめられていた。本実施例３では、前記かしめ付け部３５に、複数の切欠き４１が形成される。この切欠き４１は、中蓋８の周側面を露出するように、前記かしめ付け部３５に円形などの貫通穴を、周方向複数箇所に形成して構成することができる。但し、図示例のように、周方向等間隔に、キャップ９の上面から下端縁へ開口して、略矩形の切欠き４１を形成するのがよい。これにより、キャップ９には、周方向等間隔に、複数の脚部４２が形成される。そして、各脚部４２がかしめ付け部として、その下端部３６がかしめられて、中蓋８をベース２に保持する。キャップ９の取付状態では、図６に示すように、脚部４２，４２間の切欠き４１から、中蓋８の周側面が露出する。

本実施例３では、キャップ９の外周部に切欠き４１を形成したので、キャップ９の外周部において、中蓋８を積極的に露出させることができる。これにより、後述する試験結果からも明らかなとおり、サーモスタット１に優れた熱応答性を付与することができる。

図８および図９は、本発明のサーモスタット１の実施例４を示す図であり、図８は平面図、図９は右側面図である。

本実施例４は、前記実施例１の構成要件に、前記実施例３の構成要件を付加したものに相当する。すなわち、実施例１のキャップ９の周側壁（かしめ付け部）３５に、実施例３のような切欠き４１を形成した構成に相当する。

図１０および図１１は、本発明のサーモスタット１の実施例５を示す図であり、図１０は平面図、図１１は右側面図である。

本実施例５は、前記実施例２の構成要件に、前記実施例３の構成要件を付加したものに相当する。すなわち、実施例２のキャップ９の周側壁（かしめ付け部）３５に、実施例３のような切欠き４１を形成した構成に相当する。このように、前記実施例１から前記実施例３の各構成要件は、適宜組み合わせることができる。

以下、本発明のサーモスタット１が熱応答性に優れる点について検証した熱応答性試験について説明する。

図１２は、熱応答性試験の試験装置を示す概略図である。この図に示すように、プリンタ内の定着機のヒートローラ４３に対する熱応答性を試験した。ヒートローラ４３は、金属製の円筒であり、内部にハロゲンヒータ４４が内蔵されている。そして、そのヒータ４４とサーモスタット１とを直列に接続し、これを変圧器４５に接続した。この変圧器４５には、スイッチ４６を介して交流電源４７を接続した。

このような構成であるから、スイッチ４６をＯＮにすると、ヒータ４４に電流が流れ、ヒータ４４が発熱し、ヒートローラ４３の温度が上昇する。これに伴い、サーモスタット１は、ヒートローラ４３からの熱を受け、設定上限温度（ＯＦＦ動作温度）に達すると、反転動作する。これにより、ヒータ４４への通電が停止され、ヒートローラ４３の温度は低下する。

このような一連の動作において、図１３に示すように、ヒートローラ４３の最高到達温度ＴＵを測定した。この際、ヒートローラ４３の温度は、ヒートローラ４３の表面に取り付けた熱電対４８にて測定した。また、ヒートローラ４３の温度上昇勾配ΔＴは、変圧器４５により電圧を変えて調整した。なお、図１３においては、時間ｔ１にてスイッチをＯＮし、時間ｔ２にてサーモスタット１がＯＦＦとなった状態を示しており、単位時間当たりの上昇温度が温度上昇勾配ΔＴとして定義される。そして、最高到達温度は、ＴＵとして定義される。

ところで、図１４に示すように、サーモスタット１は、ヒートローラ４３の表面から所定のギャップＧを空けて配置される。この際、サーモスタット１は、バイメタル７の表面がヒートローラ４３へ向けて配置されるのは、言うまでもない。また、図１５に示すように、サーモスタット１は、ヒートローラ４３に対し、所定の取付角度に設けられる。この取付角度は、ヒートローラ４３の中心を通る水平面を０°として定義した。

試験は、図１６から図２１までに示した各試料（サーモスタット）１（Ａ〜Ｆ）について行った。図１６の試料Ａは、バイメタル７が直径１３ｍｍの円形で、キャップ９の開口部３７が直径１２ｍｍの円形とされる。図１７の試料Ｂは、バイメタル７が直径１３ｍｍの円形で、キャップ９の開口部３７が直径１３ｍｍの円形とされるが、その周縁部には三箇所に短い延出部４９が形成されている。図１８の試料Ｃは、バイメタル７が長さ１１ｍｍ×幅９ｍｍの略矩形（四隅を面取り後の対角線寸法１３ｍｍ）で、キャップ９の開口部３７が直径１２ｍｍの円形とされる。

また、図１９の試料Ｄは、バイメタル７が長さ１１ｍｍ×幅９ｍｍの略矩形（四隅を面取り後の対角線寸法１３ｍｍ）で、キャップ９の開口部３７が直径１２ｍｍの円形とされるが、バイメタル７の長辺部には円弧状の切欠き３８が形成されている。図２０の試料Ｅは、バイメタル７が直径１０ｍｍの円形で、キャップ９の開口部３７が直径１３ｍｍの円形とされるが、その周縁部には三箇所に延出部３９が形成されている。図２１の試料Ｆは、バイメタル７が直径１３ｍｍの円形で、キャップ９の開口部３７が直径１２ｍｍの円形とされるが、キャップ９の周側壁３５には三箇所に切欠き４１が形成されている。具体的には、キャップ９の周側壁３５を六等分し、一つおきに壁を取り除いたものである。以上から明らかなとおり、図１９の試料Ｄは前記実施例１に対応し、図２０の試料Ｅは前記実施例２に対応し、図２１の試料Ｆは前記実施例３に対応する。

表１の試験条件に基づき試験した結果、表２の試験結果を得た。これから、試料Ｂ，Ｃ，Ｄは、いずれも試料Ａよりも熱応答性がよいことが分かる。

また、表３の試験条件に基づき試験した結果、表４の試験結果を得た。これから、試料Ｅは、試料Ｃと同等の熱応答性であることが分かる。

さらに、表５の試験条件に基づき試験した結果、表６の試験結果を得た。これから、試料Ｆは、試料Ａよりも熱応答性がよいことが分かる。

試料Ａは、従来公知の構成であるが、ヒートローラ４３の温度を非接触で検知するために、本来穴の開いていなかったキャップ９に開口部３７を開け、バイメタル７を露出させたものである。これにより、バイメタル７に直接にヒートローラ４３の熱を伝えることで、熱応答性の向上を図ったものである。しかしながら、このタイプでは熱応答性がまだ不十分であった。

試料Ｂも、従来公知の構成であるが、キャップ９の開口部３７を大きくし、バイメタル７の露出面積を大きくすると共に、バイメタル７のキャップ９との接触部を、キャップ９の開口部３７に設けた三つの延出部４９のみとしたものである。この場合、バイメタル７からキャップ９へ逃げる熱量を減少させることで、熱応答性の改善が図られるが、一層優れた熱応答性が要望された。

試料Ｃでは、バイメタル７を略矩形として、バイメタル７とキャップ９との接触部を、バイメタル７の四つの角部のみとした。これにより、熱を吸収したバイメタル７からキャップ９へ逃げる熱量を減少させることで、熱応答性の改善が図られる。

試料Ｄおよび試料Ｅは、試料Ｃと同等またはこれよりも優れた熱応答性となっている。その理由は、中蓋８を積極的に露出させたためと考えられる。中蓋８の露出面積を大きくしたことで、中蓋８がヒータ４４の熱を受けて温かくなった分だけ、バイメタル７から中蓋８へ逃げる熱量が減り、バイメタル７が熱を受けて温度上昇する速度が速くなったものと考えられる。

試料Ｆは、キャップ９の一部を切り欠くことにより、キャップ９の熱容量を減らして温まり易くすると共に、キャップ９の表面積を減らして放熱を減らした。これにより、ヒータ４４からの熱を受けてキャップ９が温まり易くなった分だけ、バイメタル７からキャップ９へ逃げる熱量が減り、バイメタル７が熱を受けて温度上昇する速度が速くなったと考えられる。

本発明のサーモスタット１は、前記各実施例の構成に限らず、適宜変更可能である。特に、中蓋８を積極的に露出させるかキャップ９の表面積を減じる構成であれば、キャップ９またはバイメタル７に形成する切欠きの形成箇所や形状は、適宜に変更できる。また、本発明のサーモスタット１は、その用途を特に問わず、ヒートローラ４３への使用は単なる例示に過ぎない。

本発明のサーモスタットの実施例１を示す平面図である。 実施例１の概略縦断面図であり、開閉接点が閉鎖した初期状態を示している。 本発明のサーモスタットの実施例２を示す平面図である。 実施例２の概略縦断面図であり、開閉接点が閉鎖した初期状態を示している。 本発明のサーモスタットの実施例３を示す平面図である。 実施例３の右側面図である。 実施例３の概略縦断面図であり、開閉接点が閉鎖した初期状態を示している。 本発明のサーモスタットの実施例４を示す平面図である。 実施例４の右側面図である。 本発明のサーモスタットの実施例５を示す平面図である。 実施例５の右側面図である。 本発明のサーモスタットの熱応答性を試験するための装置を示す概略図である。 ヒートローラの温度上昇勾配と最高到達温度とを示す図である。 ヒートローラとサーモスタットとのギャップを示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図である。 ヒートローラに対するサーモスタットの取付角度を示す図である。 試料Ａの平面図である。 試料Ｂの平面図である。 試料Ｃの平面図である。 試料Ｄの平面図である。 試料Ｅの平面図である。 試料Ｆを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はその右側面図である。

符号の説明

１ サーモスタット
２ ベース
３ 固定接点
４ 可動接点
３，４ 開閉接点
５ 板バネ
６ ガイドピン
７ バイメタル
８ 中蓋
９ キャップ
３１ 円形穴
３５ 周側壁（かしめ付け部）
３７ 開口部
３８ 切欠き
３９ 延出部
４０ 切欠き
４１ 切欠き
４２ 脚部

Claims (12)

1. 上方へ開口して浅い円形穴が形成され、開閉接点を収容するようベースの上部に保持される中蓋と、
   前記円形穴に収容される円形または略矩形に形成され、設定温度に達するとスナップ変形して前記開閉接点の開閉を切り替えるバイメタルと、
   前記中蓋との間に前記バイメタルを保持して前記中蓋を前記ベースに固定すると共に、前記バイメタルの保持を損なわない開口部を有するキャップとを備え、
   前記開口部への前記中蓋の露出面積を増すように、前記バイメタルまたは前記キャップに切欠きを形成するか、あるいは前記キャップの表面積を減じるように、前記キャップに切欠きを形成した
   ことを特徴とするサーモスタット。
2. 前記バイメタルは、前記円形穴の直径を対角線寸法とする略矩形に形成され、対向する側辺部に前記切欠きが形成されており、
   前記開口部は、前記円形穴より小径の円形に形成されると共に、前記円形穴と同心に配置されて、その周縁部で前記バイメタルの四隅のみを保持する
   ことを特徴とする請求項１に記載のサーモスタット。
3. 前記バイメタルは、前記円形穴と対応した直径寸法の円形に形成され、
   前記開口部は、前記円形穴より大径の円形に形成されるように、径方向内側への複数の延出部を残して前記切欠きが形成されて、これら延出部のみで前記バイメタルが保持される
   ことを特徴とする請求項１に記載のサーモスタット。
4. 前記キャップは、その外周部が前記中蓋を介して前記ベースにかしめ付けられ、
   このかしめ付け部には、周方向複数箇所に切欠きが形成されている
   ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載のサーモスタット。
5. 上方へ開口した有底筒状のベースと、
   このベースに固定される固定接点と、
   この固定接点に当接するよう板バネにより付勢される可動接点と、
   前記ベースの上部に保持される中蓋と、
   この中蓋の上面に配置され、設定温度に達すると下へ凸の状態に反転動作する略矩形のバイメタルと、
   前記中蓋を貫通して上下動可能に配置され、前記バイメタルの反転動作に基づき、前記板バネの付勢力に対抗して前記固定接点から前記可動接点を離隔させるガイドピンと、
   前記中蓋の上部に設けられ、前記バイメタルの保持を損なわない開口部を有し、この開口部の周縁部で前記中蓋との間に前記バイメタルの四隅を保持するキャップとを備え、
   前記バイメタルの対向する長辺部に切欠きが形成された
   ことを特徴とするサーモスタット。
6. 前記中蓋の上面に形成された浅い円形穴に、球面状に湾曲された略矩形板状の前記バイメタルが保持されており、
   このバイメタルは、対向する長辺部に略円弧状の前記切欠きが形成されており、
   前記キャップに形成された前記開口部は、前記円形穴よりも小径穴に形成されると共に、前記円形穴と同心円状に配置される
   ことを特徴とする請求項５に記載のサーモスタット。
7. 上方へ開口した有底筒状のベースと、
   このベースに固定される固定接点と、
   この固定接点に当接するよう板バネにより付勢される可動接点と、
   前記ベースの上部に保持される中蓋と、
   この中蓋の上面に配置され、設定温度に達すると下へ凸の状態に反転動作するバイメタルと、
   前記中蓋を貫通して上下動可能に配置され、前記バイメタルの反転動作に基づき、前記板バネの付勢力に対抗して前記固定接点から前記可動接点を離隔させるガイドピンと、
   前記中蓋の上部に設けられ、前記バイメタルの保持を損なわない開口部を有し、前記中蓋との間に前記バイメタルを保持するキャップとを備え、
   前記キャップの前記開口部は、その周縁部から内方への延出部を複数残して、前記バイメタルよりも大きく形成され、前記延出部にて前記バイメタルが保持される
   ことを特徴とするサーモスタット。
8. 前記中蓋の上面に形成された浅い円形穴に、球面状に湾曲された円板状の前記バイメタルが保持されており、
   前記キャップに形成された前記開口部は、周方向複数箇所から径方向内側への前記延出部を残して、前記円形穴よりも大径穴に形成されると共に、前記円形穴と同心円状に配置される
   ことを特徴とする請求項７に記載のサーモスタット。
9. 前記キャップは、その周方向複数箇所に形成された脚部にて、前記中蓋を介して前記ベースを掴むよう取り付けられる
   ことを特徴とする請求項５から請求項８までのいずれかに記載のサーモスタット。
10. 上方へ開口した有底筒状のベースと、
    このベースに固定される固定接点と、
    この固定接点に当接するよう板バネにより付勢される可動接点と、
    前記ベースの上部に保持される中蓋と、
    この中蓋の上面に配置され、設定温度に達すると下へ凸の状態に反転動作するバイメタルと、
    前記中蓋を貫通して上下動可能に配置され、前記バイメタルの反転動作に基づき、前記板バネの付勢力に対抗して前記固定接点から前記可動接点を離隔させるガイドピンと、
    前記中蓋の上部に設けられ、前記バイメタルの保持を損なわない開口部を有し、前記中蓋との間に前記バイメタルを保持するキャップとを備え、
    前記キャップは、その外周部が前記中蓋を介して前記ベースにかしめ付けられ、
    このかしめ付け部には、一または複数の切欠きが形成されている
    ことを特徴とするサーモスタット。
11. 前記キャップには、周方向等間隔に、外周縁へ開口して前記切欠きが形成され、
    この切欠き間に形成された複数の脚部が、前記かしめ付け部として、前記中蓋を介して前記ベースを掴むよう取り付けられる
    ことを特徴とする請求項１０に記載のサーモスタット。
12. 前記バイメタルは、その上面に赤外線吸収処理が施されている
    ことを特徴とする請求項１から請求項１１までのいずれかに記載のサーモスタット。
    

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