JP2013186977A - スイッチ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成により、自動的にオンからオフへの切り換えが可能なスイッチ構造を提供する。
【解決手段】電流が流れることで発熱する駆動部（電球２）に対する電流のオン／オフを切り替えるためのスイッチ構造１であって、駆動部の発熱により膨張する第１膨張部材３と、第１膨張部材よりは駆動部の発熱の影響を受けにくい位置に配置される第２膨張部材４と、第１スイッチ５と、を備え、第１膨張部材と第２膨張部材との熱膨張率は同じ又は近似しており、第１膨張部材と第２膨張部材とは、互いに係合可能とされ、第１スイッチがオンされた状態では、第１膨張部材と第２膨張部材とは係合状態とされ、周囲の環境温度が変化したときでも係合状態は維持され、第１膨張部材が駆動部の発熱により膨張して係合状態が解除されたときに、第１膨張部材又は第２膨張部材の第１スイッチに対する作用が変化して、第１スイッチがオフされる。
【選択図】図２

Description

本発明は、スイッチ構造に関する。更に詳しくは、簡易な構成により、自動的にオンからオフへの切り換えが可能なスイッチ構造に関する。

従来より、自動的にオン／オフの切り換えが可能なスイッチ構造が知られている。このようなスイッチ構造は、例えば、乗用車等の車両において、切り忘れたときのバッテリ上がりを防止する目的で、ルームランプ、マップランプ等の車室内照明に設けられている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−１４３２０３号

上記特許文献１では、オン／オフの切り換えを行うために、バッテリ電圧を測定し、この測定したバッテリ電圧に応じてスイッチング回路を制御するようにしている。すなわち、特許文献１の自動消灯機能は、電圧を測定するセンサや制御回路などを用いている。このため、構成が複雑であるとともに、制御回路の部品としてＣＰＵ等の高価な部品が必要となり、コスト高となってしまう。

本発明は、上記のような実情に鑑み、簡易な構成により、自動的にオンからオフへの切り換えが可能なスイッチ構造を提供することを目的とする。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、電流が流れることで発熱する駆動部に対する前記電流のオン／オフを切り替えるためのスイッチ構造であって、前記駆動部の発熱により膨張する第１膨張部材と、前記第１膨張部材よりは前記駆動部の発熱の影響を受けにくい位置に配置される第２膨張部材と、第１スイッチと、を備え、前記第１膨張部材と前記第２膨張部材との熱膨張率は同じ又は近似しており、前記第１膨張部材と前記第２膨張部材とは、互いに係合可能とされ、前記第１スイッチがオンされた状態では、前記第１膨張部材と前記第２膨張部材とは係合状態とされ、周囲の環境温度が変化したときでも、前記係合状態は維持され、前記第１膨張部材が前記駆動部の発熱により膨張して前記係合状態が解除されたときに、前記第１膨張部材又は前記第２膨張部材の前記第１スイッチに対する作用が変化して、前記第１スイッチがオフされることを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記駆動部及び前記第１スイッチと直列に接続された第２スイッチを更に備えることを要旨とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、押圧操作することにより、前記第２スイッチのオン／オフを切替え可能であるとともに、前記第１膨張部材と前記第２膨張部材とを前記係合状態にすることができる操作部材を更に備えることを要旨とする。

本発明のスイッチ構造によると、駆動部の発熱により膨張する第１膨張部材と、第１膨張部材より駆動部の発熱の影響を受けにくい位置に配置される第２膨張部材と、第１スイッチと、を備えている。第１膨張部材と第２膨張部材との熱膨張率は同じ又は近似しており、第１膨張部材と第２膨張部材とは、互いに係合可能とされている。また、第１スイッチがオンされた状態では、第１膨張部材と第２膨張部材とは係合状態とされるが、周囲の環境温度が変化したときでも、係合状態は維持される。そして、第１膨張部材が駆動部の発熱により膨張して第２膨張部材との係合状態が解除されたときに、第１膨張部材又は第２膨張部材の第１スイッチに対する作用が変化して、第１スイッチがオフされるようになっている。このように、本発明のスイッチ構造では、簡易な構成により、自動的にオンからオフへの切り換えを行うことができる。
また、本発明のスイッチ構造では、第１膨張部材の熱による膨張を利用して第１スイッチをオフする構成となっている。しかしながら、第１スイッチがオフされるのは、駆動部の発熱により第１膨張部材が膨張したときであり、気温の上昇など、周囲の環境温度が変化したときにはオフされないようになっている。これにより、確実な自動オン／オフ切替えを実現することができる。

また、駆動部及び第１スイッチと直列に接続された第２スイッチを更に備える場合は、自動的にオン／オフを切り換えることができることに加えて、手動で切り替えることもできる。

更に、押圧操作することにより、第２スイッチのオン／オフを切替え可能であるとともに、第１膨張部材と第２膨張部材とを係合状態にすることができる操作部材を更に備える場合は、１回の操作で２つのスイッチを操作することができるので、操作の容易なスイッチ構造とすることができる。

本発明について、本発明による典型的な実施形態の非限定的な例を挙げ、言及された複数の図面を参照しつつ以下の詳細な記述によって更に説明するが、同様の参照符号は図面のいくつかの図を通して同様の部品を示す。
スイッチ構造の設置例を示す斜視図である。 実施例に係るスイッチ構造の構成を模式的に示す図である。 実施例に係るスイッチ構造の模式回路図である。 実施例に係るスイッチ構造の作用を説明するための図である。 実施例に係る第１膨張部材と第２膨張部材を説明するための図である。 実施例に係るスイッチ構造の作用を説明するための図である。 実施例に係るスイッチ構造の作用を説明するための図である。 実施例に係るスイッチ構造の作用を説明するための図である。

ここで示される事項は例示的なもの及び本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。

本実施形態に係るスイッチ構造（１）は、電流が流れることで発熱する駆動部に対する電流のオン／オフを切り替えるためのスイッチ構造である。スイッチ構造は、例えば、ルームランプ、マップランプ等の車両用室内灯（例えば、図１等参照）等に適用することができる。

本実施形態に係るスイッチ構造は、駆動部（２）の発熱により膨張する第１膨張部材（３）と、第１膨張部材よりは駆動部の発熱の影響を受けにくい位置に配置される第２膨張部材（４）と、第１スイッチ（５）と、を備えている（例えば、図２、図３等参照）。
第１膨張部材と第２膨張部材との熱膨張率は同じ又は近似している。すなわち、これらの部材は、熱膨張率が同じ又は近似した材質からなる。
また、第１膨張部材と第２膨張部材とは、互いに係合可能とされている。第１スイッチがオンされた状態では、第１膨張部材と第２膨張部材とは係合状態とされており、この係合状態は、周囲の環境温度が変化したときでも維持される。そして、第１膨張部材が駆動部の発熱により膨張して係合状態が解除されたときに、第１膨張部材又は第２膨張部材の第１スイッチに対する作用が変化して、第１スイッチがオフされる。
上記「駆動部」は、電流が流れることで発熱する限り、その構成、形態等は特に問わない。この駆動部としては、例えば、電球等であることができる。

上記「第１膨張部材」及び上記「第２膨張部材」の形状、大きさ等は特に問わない。第１膨張部材及び第２膨張部材の材質としては、例えば、塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ＡＢＳ樹脂（ＡＢＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の樹脂や、金属、合金等であることができる。第１膨張部材と第２膨張部材は、同じ材質であってもよいし、熱膨張率が近似した異なる材質であってもよい。

第２膨張部材が、第１膨張部材よりは駆動部の発熱の影響を受けにくい位置に配置される形態としては、例えば、駆動部に対して、第１膨張部材よりも離れた位置に配置される形態や、第１膨張部材が駆動部と同じ空間に設けられている場合に、基板等の壁状の部材（１０）により仕切られた複数の空間のうち、駆動部が設けられる空間とは別の空間に配置されている形態（例えば、図２等参照）等を挙げることができる。

第１膨張部材と第２膨張部材の係合形態は特に問わない。例えば、第１膨張部材と第２膨張部材の形成形態として、第１膨張部材が断面略Ｊ字状に形成されており、第２膨張部材が断面略直線状に形成されている形態が挙げられる。この場合の係合形態としては、例えば、第２膨張部材が第１膨張部材の断面略Ｊ字の形状の開口側から進入するような形態で、第１膨張部材の一方の端部と、第２膨張部材の一方の端部と、が係合する形態であることができる（例えば、図２等参照）。またこの場合、例えば、第１膨張部材と第２膨張部材の係合部位となる各端部の先端（３Ａ、４Ａ）がテーパ状に形成されていることができる（例えば、図２等参照）。

周囲の環境温度が変化したときでも、第１膨張部材と第２膨張部材との係合状態が維持される形態としては、例えば、２つの部材が、係合状態における膨張による伸長の方向が同じ方向となるように設けられており、環境温度が変化した場合には、第１膨張部材と第２膨張部材の各係合部の相対的な位置関係が変化しない形態（例えば、図７等参照）等であることができる。

上記「第１スイッチ」の構成、形状等は特に問わない。第１スイッチは、例えば、プッシュスイッチ、スライドスイッチ、ロータリースイッチ、タッチスイッチ等であることができる。また、第１スイッチは、例えば、操作されている間だけ動作状態を維持するモーメンタリ動作方式のスイッチであることができる。

本実施形態に係るスイッチ構造は、例えば、上記駆動部及び上記第１スイッチと直列に接続された第２スイッチ（６）を更に備えることができる（例えば、図２、図３等参照）。この第２スイッチの構成、形状等は特に問わない。第２スイッチは、例えば、プッシュスイッチ、スライドスイッチ、ロータリースイッチ、タッチスイッチ等であることができる。また、第２スイッチは、例えば、１回の操作でオン（又はオフ）になり、もう１回の操作でオフ（又はオン）となり、これらを繰り返すオルタネイト動作方式のスイッチであることができる。

本実施形態に係るスイッチ構造は、例えば、押圧操作することにより、上記第２スイッチのオン／オフを切替え可能であるとともに、この押圧操作により、上記第１膨張部材と上記第２膨張部材とを係合状態にすることができる操作部材（７）を更に備えることができる（例えば、図２等参照）。この操作部材の形状、大きさ等は特に問わない。

以下、図面を用いて実施例により本発明を具体的に説明する。なお、本実施例では、車両室内の天井に設置されるルームランプに設けられるスイッチ構造を例示する。
（１）スイッチ構造の構成
本実施例に係るスイッチ構造１は、図１に示すように、ルームランプ１００に設けられており、駆動部としての電球２に対する電流のオン／オフを切り替えるためのスイッチ構造である。スイッチ構造１は、図２に示すように、電球２が発熱することにより膨張する第１膨張部材３と、第１膨張部材３よりも電球２の発熱の影響を受けにくい位置に配置される第２膨張部材４と、電球２と電気的に接続され、電球２に対する電流のオン／オフを切替え可能な第１スイッチ５と、を備えている。また、本実施例に係るスイッチ構造１は、電球２及び第１スイッチ５と直列に接続された第２スイッチ６と、押圧することにより、第２スイッチ６のオン／オフを切替え可能であるとともに、第１膨張部材３と第２膨張部材４を係合状態にすることができる操作部材７を更に備えている。これらのうち、第１膨張部材３、第２膨張部材４、第１スイッチ５及び第２スイッチ６は、電球２とともに基板１０に取り付けられている。

本実施例において、第１スイッチ５は、操作部５Ａが押圧操作されている間だけオンの状態を維持するモーメンタリ動作方式のプッシュスイッチとしている。また、第２スイッチ６は、操作部６Ａの１回の押圧操作毎にオン／オフの状態が切り替わるオルタネイト動作方式のプッシュスイッチとしている。これらスイッチは、図３に示すように電球２に直列に接続されている。
操作部材７は、基板１０の電球２が設けられている面を覆うように設けられている。この操作部材７は透明な樹脂からなり、電球２から発せられる照明光を透過可能となっている。

第１膨張部材３と第２膨張部材４とは、互いに係合可能とされている。図２に示すように、第１膨張部材３は断面略Ｊ字形状に形成されており、基板１０の電球２が設けられている面と同じ面側に配置されている。また、第１膨張部材３は、その一端側が支持部材１１により回動可能に支持されている。第１膨張部材３は、第２膨張部材４と係合状態にある場合に熱膨張したときに、支持部材１１に支持された部分を基点として基板面と略平行な方向（図２の矢印Ａの方向）に伸長するようになっている。また、支持部材１１にはばね１１Ａが設けられている。第１膨張部材３と第２膨張部材４との係合が解除されたときには、このばね１１Ａにより、係合状態から解放された第１膨張部材３は、第１膨張部材３と第２膨張部材４とが離隔する方向（図２の矢印Ｂの方向）に回動するように付勢される。

また、図２に示すように、第２膨張部材４は断面略直線状に形成されており、基板１０の電球２が設けられている面とは反対側の面側に配置されている。第２膨張部材４は、一端側が基板面に固定されているとともに、他端側は自由端とされている。これにより、第２膨張部材４が熱膨張した場合、固定端を基点として、基板面と略平行な方向であって、第１膨張部材３の伸長方向と略同方向に伸長するようになっている。

なお、本実施例では、図２に示すように、第１膨張部材３と第２膨張部材４の係合部位となる端部の先端３Ａ，４Ａは、容易に係合できるようにテーパ状に形成されている。また、第１膨張部材３と第２膨張部材４の材質は、ともに塩化ビニル（ＰＶＣ）とされている。

図２は、第１膨張部材３と第２膨張部材４とが係合した状態を示しており、図４は、係合状態が解除された状態を示している。図２に示すように、第１膨張部材３の他端側は、基板１０に形成された開口１０Ａを貫通して第２膨張部材４と係合するようになっている。
第１膨張部材３と第２膨張部材４とが係合状態にあるときには、第１スイッチ５がオンされた状態となる。図２の場合、第１膨張部材３と第２膨張部材４とが係合状態となることで第１膨張部材３が第１スイッチ５の操作部５Ａを押圧しており、第１スイッチ５がオンされた状態となっている。

また、第１膨張部材３と第２膨張部材４との係合状態が解除されているときには、第１スイッチ５がオフされた状態となる。図４の場合、第１膨張部材３と第２膨張部材４との係合状態が解除されていることで、第１膨張部材３による操作部５Ａの押圧も解除されており、第１スイッチ５がオフされた状態となっている。これは、支持部材１１のばね１１Ａの作用により、係合状態から解放された第１膨張部材３が係合方向とは反対の方向に回動するように付勢され、第１スイッチ５の操作部５Ａが押圧状態から解放されるようになっているためである。

（２）スイッチ構造の作用
次に、上記構成のスイッチ構造１の作用について説明する。
なお、本実施例では、図５に示す第１膨張部材３の長さＬ１と、第２膨張部材４の長さＬ２は、ともに約１００ｍｍとしている。また、第１膨張部材３と第２膨張部材４に電球２の発熱の影響による温度差が生じていないときの係合部の長さＬ３は約０．７ｍｍとしている。

最初に、ルームランプ１００が消灯している状態で操作部材７を押圧操作して点灯状態にする。このとき、図２に示すように、第１膨張部材３と第２膨張部材４とが係合状態となって第１スイッチ５がオンされるとともに、第２スイッチ６もオンされた状態となり、電球２に電流が流れる。

電球２は、電流が流れることにより点灯するとともに発熱する。すると、図６に示すように、第１膨張部材３は電球２の発熱の影響を受けて次第に膨張し、矢印Ａの方向に伸長してゆく。このとき、第２膨張部材４は、第１膨張部材３が電球２と同じ基板面に設けられているのに対して基板の反対面、すなわち、第１膨張部材３よりも電球２の発熱の影響を受けにくい位置に配置されているので、第１膨張部材３よりも熱膨張による伸長量が小さくなる。このように、電球２の発熱の影響を受けて第１膨張部材３が膨張することにより、第１膨張部材３と第２膨張部材４との係合状態が解除される。具体的には、第１膨張部材３と第２膨張部材４の伸長量の差がＬ３以上となった場合に、係合状態が解除される。
係合状態が解除されると、図４に示すように、支持部材１１に設けられたばね１１Ａの力により第１膨張部材３が回動する。すると、第１スイッチ５の操作部５Ａに作用していた押圧力が取り除かれて第１スイッチ５がオフされ、電球２は消灯状態となる。

一方、周囲の環境温度の変化により第１膨張部材３が膨張した場合には、図７に示すように、第２膨張部材４も同様に膨張して伸長するので、係合状態が解除されることはない。

上述のようにして自動消灯機能が働いたのち、第１膨張部材３と第２膨張部材４を再び係合状態にするには、操作部材７を押圧操作する。この押圧操作は、図８に示すように、時間経過により第１膨張部材３が膨張状態から復帰した状態で行う。具体的には、第１膨張部材３と第２膨張部材４の伸長量の差がＬ３以下となった状態で行う。この押圧操作により、第１膨張部材３と第２膨張部材４が再び係合状態となり、第１スイッチ５が再びオンされた状態となる。また、この押圧操作により、オンされた状態の第２スイッチ６も押圧操作され、オフされた状態となる。したがって、このときの電球２は消灯状態である。
そして、この状態でもう一度操作部材７を押圧操作すると、第２スイッチ６がオンされ、電球２が点灯する。
なお、自動消灯後の操作部材７の押圧操作は、図８に示すように、十分な時間が経過して第１膨張部材３が冷えた状態で行う。

（３）実施例の効果
以上より、本実施例のスイッチ構造１によると、駆動部としての電球２の発熱により膨張する第１膨張部材３と、第１膨張部材３より電球２の発熱の影響を受けにくい位置に配置される第２膨張部材４と、第１スイッチ５と、を備えている。第１膨張部材３と第２膨張部材４は同じ材質であるＰＶＣからなることから熱膨張率が同じであり、第１膨張部材３と第２膨張部材４とは、互いに係合可能とされている。また、第１スイッチ５がオンされた状態では、第１膨張部材３と第２膨張部材４とは係合状態とされるが、周囲の環境温度が変化したときでも、係合状態は維持される。そして、第１膨張部材３が電球２の発熱により膨張して第２膨張部材４との係合状態が解除されたときに、第１膨張部材３の第１スイッチ５に対する作用が変化して、第１スイッチ５がオフされるようになっている。このように、本実施例のスイッチ構造１では、簡易な構成により、自動的にオンからオフへの切り換えを行うことができる。これにより、バッテリーの上がりや電球の劣化、その他の部品の熱劣化を抑えることができる。

また、本実施例のスイッチ構造１は、第１膨張部材３の熱による膨張を利用して第１スイッチ５をオフする構成となっている。しかしながら、第１スイッチ５がオフされるのは、電球２の発熱により第１膨張部材３が膨張したときであり、気温の上昇など、周囲の環境温度が変化したときにはオフされないようになっている。これにより、確実な自動オフ切替えを実現することができる。

また、上記実施例では、電球２及び第１スイッチ５と直列に接続された第２スイッチ６を更に備えているので、自動的にオフ状態に切り替えることができることに加えて、手動で切り替えることもできる。

更に、上記実施例では、押圧操作することにより、第２スイッチ６のオン／オフを切替え可能であるとともに、第１膨張部材３と第２膨張部材４とを係合状態にすることができる操作部材７を更に備えているので、１回の操作で２つのスイッチを操作することができる。その結果、操作の容易なスイッチ構造とすることができる。

なお、本発明においては、上記実施例に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。すなわち、上記実施例では、第１膨張部材３及び第２膨張部材４の材質をいずれもＰＶＣとしたが、これに限定されず、例えば、熱膨張する他の樹脂材料であってもよいし、金属材料であってもよい。また、第１膨張部材３と第２膨張部材４をそれぞれ異なる材質としてもよい。

前述の例は単に説明を目的とするものでしかなく、本発明を限定するものと解釈されるものではない。本発明を典型的な実施形態の例を挙げて説明したが、本発明の記述および図示において使用された文言は、限定的な文言ではなく説明的および例示的なものであると理解される。ここで詳述したように、その形態において本発明の範囲または精神から逸脱することなく、添付の特許請求の範囲内で変更が可能である。ここでは、本発明の詳述に特定の構造、材料および実施例を参照したが、本発明をここにおける開示事項に限定することを意図するものではなく、むしろ、本発明は添付の特許請求の範囲内における、機能的に同等の構造、方法、使用の全てに及ぶものとする。

本発明は上記で詳述した実施形態に限定されず、本発明の請求項に示した範囲で様々な変形または変更が可能である。

自動的にオンからオフへの切り換えを行う技術として好適に利用される。

１；スイッチ構造、２；電球、３；第１膨張部材、４；第２膨張部材、５；第１スイッチ、５Ａ；操作部、６；第２スイッチ、７；操作部材、１０；基板、１１；支持部材、１１Ａ；ばね、１００；ルームランプ。

Claims (3)

1. 電流が流れることで発熱する駆動部に対する前記電流のオン／オフを切り替えるためのスイッチ構造であって、
   前記駆動部の発熱により膨張する第１膨張部材と、
   前記第１膨張部材よりは前記駆動部の発熱の影響を受けにくい位置に配置される第２膨張部材と、
   第１スイッチと、を備え、
   前記第１膨張部材と前記第２膨張部材との熱膨張率は同じ又は近似しており、
   前記第１膨張部材と前記第２膨張部材とは、互いに係合可能とされ、
   前記第１スイッチがオンされた状態では、前記第１膨張部材と前記第２膨張部材とは係合状態とされ、
   周囲の環境温度が変化したときでも、前記係合状態は維持され、
   前記第１膨張部材が前記駆動部の発熱により膨張して前記係合状態が解除されたときに、前記第１膨張部材又は前記第２膨張部材の前記第１スイッチに対する作用が変化して、前記第１スイッチがオフされることを特徴とするスイッチ構造。
2. 前記駆動部及び前記第１スイッチと直列に接続された第２スイッチを更に備える請求項１記載のスイッチ構造。
3. 押圧操作することにより、前記第２スイッチのオン／オフを切替え可能であるとともに、前記第１膨張部材と前記第２膨張部材とを前記係合状態にすることができる操作部材を更に備える請求項２記載のスイッチ構造。

Images