JP2014053288A - 温度スイッチ及び流体加熱装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、ヒータ3の温度に応じて切り換わるバイメタルスイッチ10であ
って、ヒータ3の温度が設定温度に達すると変形するバイメタル12と、バイメタル12
の変形によって開閉されるスイッチ機構16と、バイメタル12とスイッチ機構16とを
収容するとともに、バイメタル12と熱伝導可能なケーシング11と、を備え、ヒータ3
は、隣り合う一対の発熱部3aを有し、ケーシング11は、突出して形成されて一対の発
熱部3aの間に挿入される接触部19を有する。
【選択図】図4
Description
スイッチが用いられている。温度スイッチを用いる場合には、ヒータからの伝熱を効率よ
く行うために、ヒータとの間の接触圧を適正に保つ必要がある。
示されている。この取付構造では、感温部材は、クリップ状の取付金具によって配管に取
り付けられる。
ためには、クリップの剛性を上げる必要がある。クリップの剛性を上げると、クリップの
組み付け性が低下したり、組み付けの際にクリップや感温部材が変形したりするおそれが
ある。
確保可能な温度スイッチを提供することを目的とする。
前記ヒータの温度が設定温度に達すると変形するバイメタルと、前記バイメタルの変形に
よって開閉されるスイッチ機構と、前記バイメタルと前記スイッチ機構とを収容するとと
もに、前記バイメタルと熱伝導可能な収容部材と、を備え、前記ヒータは、隣り合う一対
の発熱部を有し、前記収容部材は、突出して形成されて前記一対の発熱部の間に挿入され
る接触部を有する温度スイッチが提供される。
触部を有する。この接触部は、ヒータの隣り合う一対の発熱部の間に挿入される。よって
、一対の発熱部の間に接触部を挿入するだけで、接触部と発熱部との間に接触圧が発生す
る。したがって、温度スイッチとヒータとの間の接触圧を容易に確保することができる。
イッチ10、及びバイメタルスイッチ10が用いられる流体加熱装置としてのヒータ装置
100について説明する。
イブリッド車両)やEV(Electric Vehicle:電動車両)などに搭載さ
れる車両用空調装置(暖房装置)に用いられるものである。
ータ3と、ヒータ3によって加熱される流体としての冷媒が流通するタンク4とを備える
。
達したときに供給ライン5におけるヒータ3の上流と下流とを短絡する短絡ライン6と、
直流電源2と短絡ライン6との間の供給ライン5に設けられる電力ヒューズ7とを備える
。
給する強電バッテリである。直流電源2の出力電圧は、30V以上の強電であり、ここで
は350Vである。直流電源2からの電流は、供給ライン5を通じてヒータ3に供給され
る。直流電源2に代えて、交流電源を電源として用いてもよい。
ヒータ3の上流に一端6aが接続され、ヒータ3の下流かつ直流電源2の上流に他端6b
が接続される。短絡ライン6は、供給ライン5に接続される一端6aと他端6bとの間を
接続する極めて抵抗の小さな導体である。
バイメタルスイッチ10を有する。短絡ライン6は、ヒータ3の温度が設定温度未満の状
態では短絡されていない。短絡ライン6は、ヒータ3の温度が設定温度に達してバイメタ
ルスイッチ10が通電状態に切り換えられることによって短絡状態となる。
される。短絡ライン6の抵抗は極めて小さいため、短絡ライン6が短絡すると、電力ヒュ
ーズ7には、ヒータ3に流れる電流と比較して極めて大きな大電流が流れる。電力ヒュー
ズ7は、直流電源2から供給される電流によって、当該電流を供給するためのハーネス(
図示省略)の発熱が許容温度を超える前に切断される。この許容温度は、ハーネスを構成
する部品が損傷しない程度の温度に設定される。
に直流電源2からヒータ3に供給される電流を遮断する安全装置が設けられている。
わるバイメタルスイッチ10と、ヒータ3を収容し、内部に供給された流体がヒータ3に
よって温められて通過するタンク4と、タンク4の内部にヒータ3を保持する保持部材2
0とを備える。
e Temperature Coefficient)ヒータである。ヒータ3は、コ
スト的には、シーズヒータであることが望ましい。ヒータ3は、タンク4内に収装され、
車両の暖房装置に用いられる冷媒を加熱する。
供給される端子部3bとを有する。ヒータ3は、発熱部3aが順に隣り合うように巻回さ
れる巻線形状に形成される。ヒータ3は、隣り合う発熱部3aを有していれば、必ずしも
巻線形状でなくてもよい。
形である。発熱部3aは、直線状に形成される直線部3cと、直線部3cの端部を隣り合
う他の直線部3cに連結する連結部としての曲線部3dとを有する。
加熱された冷媒を排出する排出通路4bとを備える。タンク4を流通する冷媒は、例えば
不凍液などの冷却水である。
3の発熱部3aを挟み込むようにタンク4に取り付けられる。バイメタルスイッチ10は
、タンク4の外部から内部に挿入され、タンク4の外部にボルト締結される。バイメタル
スイッチ10は、ボルトの締結力によって、ヒータ3に対して押圧される。バイメタルス
イッチ10は、ヒータ3の温度に応じて切り換わるものである。
ると変形するディスク型のバイメタル12と、バイメタル12の変形によって軸方向に移
動するピン13と、バイメタル12の変形によって開閉されるスイッチ機構16と、バイ
メタル12とスイッチ機構16とを収容する収容部材としてのケーシング11とを備える
。バイメタルスイッチ10は、バイメタル12の変形によって、電流の流れを遮断する開
放状態と、電流の流れを許容する通電状態とに切り換えられる。なお、図4(a)及び図
4(b)では、ケーシング11の一部のみを示し、スイッチ機構16を覆うカバー部を省
略している。
設定される。バイメタル12は、臨界温度よりも低い温度のときには、図4(a)に示す
ように上に凸の状態であり、臨界温度に達すると、図4(b)に示すように下に凸の状態
に変形する。
向けて付勢される可動接点15とを備える。固定接点14と可動接点15とは、それぞれ
端子17に接続される。バイメタルスイッチ10は、この一対の端子17を介して短絡ラ
イン6に介装される(図1参照)。
と、可動接点15が固定接点14に接触して通電可能な状態となる。これにより、バイメ
タルスイッチ10が通電状態に切り換えられ、短絡ライン6が短絡状態となる。
一方、バイメタル12が下に凸の状態から上に凸の状態に再び変形する温度は、例えば−
40℃に設定される。このように、バイメタル12は、下に凸の状態に変形した後、通常
使用される環境の温度範囲では容易に上に凸の状態に戻らないように、そのディファレン
シャルが設定される。
突出して形成される接触部19とを備える。ケーシング11の内部には、バイメタル12
が熱伝導可能に収容される。本実施形態では、バイメタル12が変形する前の状態におい
て、バイメタル12の縁と、ケーシング11が直接的に接している。なお、バイメタル1
2とケーシング11の間に、例えばシリコーンからなる熱伝導シート等の熱伝達部材を介
在させてもよい。
、バイメタル12と直接的に接触している部分(上記のように、熱伝達部材が介挿されて
いる場合には、熱伝達部材とバイメタルが接触している部分の近傍)は、バイメタルスイ
ッチ10がタンク4に取り付けられた状態で、ヒータ3の直線部3cとは離間している。
これにより、ヒータ3との当接によって底面18が変形して、その変形の影響がケーシン
グ11内部に収容されるバイメタル12にまで及ぶことが防止される。
、ヒータ3の直線部3cに接触する。接触部19は、先端に向かって細くなるように突出
する。接触部19は、ヒータ3に対して垂直な中心軸から接触角θだけ傾斜するように形
成される。
一対の直線部3cの間に位置する部分が、隣り合う一対の直線部3cの間の距離と比較し
て大きくなるように形成される。これにより、接触部19がヒータ3に挿入される際には
、隣り合う一対の直線部3cが、接触部19によって押し拡げられることとなる。したが
って、バイメタルスイッチ10がタンク4に取り付けられると、ヒータ3のばね力によっ
て、接触部19と直線部3cとの間に接触圧が発生する。
これにより、接触部19は、ヒータ3の直線部3cに外接可能な一対の平面19aが形成
される。そのため、接触部19は、直線部3cに直線的に当接することが可能である。
触可能な一対の曲面を形成してもよい。曲面を形成した場合には、ヒータ3とバイメタル
スイッチ10との接触面積が大きくなるため、伝熱効率が更に向上する。
形成されてヒータ3の隣り合う一対の直線部3cの間に挿入される接触部19を有する。
よって、一対の直線部3cの間に接触部19を挿入するだけで、ヒータ3のばね力によっ
て接触部19と直線部3cとの間に接触圧が発生する。したがって、バイメタルスイッチ
10とヒータ3との間の接触圧を容易に確保することができる。
チ10,ヒータ3,及びタンク4等の製造公差や組立公差を吸収することができる。よっ
て、各部品の寸法公差を厳しく管理する必要がなくなり、コストの削減が可能である。
。保持部材20は、巻回されたヒータ3の内周を保持する保持部21と、保持部21の両
端をタンク4の内面に支持する支持部22とを備える。
直線部3cを保持する。そのため、バイメタルスイッチ10がタンク4に取り付けられて
接触部19が挿入されても、ヒータ3がバイメタルスイッチ10から離間する方向に逃げ
ることはない。
9が挿入された場合に、ヒータ3の両端の直線部3cが外側へ移動しないように保持する
突起部23を有する。このとき、ヒータ3の両端の直線部3cを、ろう付けなどによって
保持部21に固定してもよい。これにより、保持部材20は、バイメタルスイッチ10の
接触部19が挿入される隣り合う一対の発熱部3aの一方を固定するとともに、他方を一
方の発熱部3aから離間可能に保持することができる。
た場合には、保持部材20に固定された一方の発熱部3aから他方の発熱部3aが離間す
る。これにより、発熱部3aのばね力が接触部19を挟み込むように作用するため、接触
部19と発熱部3aとの間に接触圧が発生することとなる。
持部材20と距離Xだけ離間して配設される。この距離Xは、バイメタルスイッチ10の
ヒータ3に対する押し付け力をW、ヒータ3の縦弾性係数をE、ヒータ3の断面二次モー
メントをIZ、バイメタルスイッチ10の接触部19が予めヒータ3に挿入される変位量
をzP、接触部19の接触角(図5(a)参照)をθとした場合、(1)式によって求め
られる。
チ10の接触部19がヒータ3に挿入される最大変位量をzmaxとした場合、(2)式
によって求められる。
た場合に、Xsと比較して小さくなるように設定される。また、接触角θは、バイメタル
スイッチ10のタンク4への取り付け強度が、W’と比較して大きくなるように設定され
る。
触部19とヒータ3の直線部3cとの接触圧を適正に保つことができる。また、ヒータ3
からバイメタルスイッチ10に作用する反力の大きさを設計値の範囲内とすることができ
る。したがって、バイメタルスイッチ10の伝熱応答性が向上するとともに、過大な反力
がバイメタルスイッチ10に作用することを防止できる。
明したが、これに限らず、図7に示すような曲線部103dのみで形成されて直線部を有
さないヒータ103を用いてもよい。
タ3の隣り合う一対の直線部3cの間に挿入される接触部19を有する。よって、一対の
直線部3cの間に接触部19を挿入するだけで、ヒータ3のばね力によって接触部19と
直線部3cとの間に接触圧が発生する。したがって、バイメタルスイッチ10とヒータ3
との間の接触圧を容易に確保することができる。
チ10,ヒータ3,及びタンク4等の製造公差や組立公差を吸収することができる。よっ
て、各部品の寸法公差を厳しく管理する必要がなくなり、コストの削減が可能である。
について説明する。
接触部19が形成されていたが、このバイメタルスイッチ110では、ケーシング111
に一対の接触部119が形成される。バイメタルスイッチ110の内部構造はバイメタル
スイッチ10と同様であるため、ここでは説明を省略する。
9は、ともに直線部3cに沿うように平行に延設される。一対の接触部119は、順に隣
り合う第一から第四の直線部3cに接触する。
入され、他方の接触部119は、第三の直線部3cと第四の直線部3cとの間に挿入され
る。このとき、保持部材(図示省略)によって、接触部119が接触する一対の直線部3
cのうちいずれか一方が固定されるとともに、他方が一方の直線部3cから離間可能に保
持される。
触部19を挿入するだけで、ヒータ3のばね力によって接触部19と直線部3cとの間に
接触圧が発生する。したがって、バイメタルスイッチ10とヒータ3との間の接触圧を容
易に確保することができる。
チ10と比較すると、ヒータ3との接触面積が二倍である。よって、バイメタルスイッチ
110の伝熱応答性が更に向上することとなる。
限らず、接触部119を三個以上形成してもよい。
変更がなしうることは明白である。
かって細くなるように突出して形成される。これに代えて、接触部19を、底面18から
垂直に突出するように形成してもよい。
、平行に形成される一対の平面19a間の幅が、ヒータ3における隣り合う一対の直線部
3cの間の距離と比較して大きくなるように形成される。これにより、接触部19がヒー
タ3に挿入される際には、隣り合う一対の直線部3cが、接触部19によって押し拡げら
れることとなる。したがって、接触部19を、底面18から垂直に突出するように形成し
た場合にも、ヒータ3のばね力によって、接触部19と直線部3cとの間に接触圧が発生
する。
いて説明する。以下に説明する第2実施形態については、上述した実施の形態(以下、第
1実施形態と称する)と相違する点を中心に説明し、第1実施形態と同一の構成について
は、同一の符号を付して説明を省略する。
と相違すること以外は、第1実施形態のバイメタルスイッチ10と同一の構成である。第
2実施形態におけるバイメタルスイッチ10の接触部191は、図9に示すように、小さ
な勾配(ヒータ3と接触した時の接触角θ)で形成されている。例えば、接触部191を
プレス成型で形成する場合には、離型するのに必要な勾配と同等の大きさとされる。
合う一対の直線部3cを挟み込むように形成された板状部材(クリップ状部材)である。
ルスイッチ10の接触部191を挿入した状態で、保持部材20aが一対の直線部3cを
挟み込んでいる。これにより、接触部191と直線部3cとの間に接触圧が生じる。なお
、図11では、ヒータ3の頂点と、バイメタルスイッチ10の底面18が非接触の状態で
描かれているが、図12に示すように、両者を接触させてもよい。
ついて説明する。以下に説明する第3実施形態については、上述した実施の形態(第1及
び第2実施形態)と相違する点を中心に説明し、第1及び第2実施形態と同一の構成につ
いては、同一の符号を付して説明を省略する。
れていること以外は、第2実施形態における保持部材20aと同様の構成となっている。
この係止孔21bは、図14及び図15に示すように、後述するバイメタルスイッチ10
の先端部192を係止させるものである。なお、本実施形態では。先端部192を係止孔
21bに挿入しやすくするために、切り込み22bを形成している。
と相違すること以外は、第2実施形態のバイメタルスイッチ10と同一の構成である。第
3実施形態におけるバイメタルスイッチ10では、図14に示すように、ヒータ3とは接
触しない先端部192aの幅L2が、ヒータ3の一対の直線部3c間の距離L1よりも広
くなっている。そして、この先端部192aが上述した係止孔21bを貫通した状態で保
持されている。
なお、第3実施形態におけるバイメタルスイッチ10において、ヒータ3との接触箇所
については、第2実施形態と同様に、小さな勾配(ヒータ3と接触した時の接触角θ)で
形成されている。
タ3から外れてしまうことを抑制している。
明する。以下に説明する第4実施形態については、上述した第1実施の形態と同一の構成
については、同一の符号を付して説明を省略する。
3cに面接触可能な一対の曲面に形成されており、その一面がヒータ3と接触しているだ
けでなく、バイメタルスイッチ10の底面18もヒータ3と接触している。さらに、第4
実施形態では、ヒータ3と接触部193がロウ付けで固定されている。
状に沿った曲面に形成されていること以外は、第1実施形態の保持部材20と同一の構成
となっている。
接触面積を増やしている。また、ロウ材によって、両者の間の微小な隙間も塞がれるので
、さらに、熱伝達性を向上させることができる。特に、第4実施形態では、一対の直線部
3cの間に接触部193を挿入して、両者の間に接触圧を生じさせた状態で、ロウ付けを
するので、上記効果が顕著になる。
1 電気回路
3 ヒータ
3a 発熱部
3c 直線部
3d 曲線部(連結部)
4 タンク
10 バイメタルスイッチ(温度スイッチ)
11 ケーシング(収容部材)
12 バイメタル
16 スイッチ機構
18 底面
19 接触部
19a 平面
20 保持部材
110 バイメタルスイッチ(温度スイッチ)
111 ケーシング(収容部材)
119 接触部
Claims (11)
- ヒータの温度に応じて切り換わる温度スイッチであって、
前記ヒータの温度が設定温度に達すると変形するバイメタルと、
前記バイメタルの変形によって開閉されるスイッチ機構と、
前記バイメタルと前記スイッチ機構とを収容するとともに、前記バイメタルと熱伝導可
能な収容部材と、を備え、
前記ヒータは、隣り合う一対の発熱部を有し、
前記収容部材は、突出して形成されて前記一対の発熱部の間に挿入される接触部を有す
ることを特徴とする温度スイッチ。 - 前記接触部は、前記バイメタルと対峙する前記収容部材の底面から突出することを特徴
とする請求項1に記載の温度スイッチ。 - 前記一対の発熱部は、互いに平行に延設され、
前記接触部は、前記発熱部に沿って延設されることを特徴とする請求項1又は2に記載
の温度スイッチ。 - 前記発熱部は、断面が環状となるように形成され、
前記接触部は、前記発熱部に外接可能な平面、又は前記発熱部に面接触可能な曲面を有
することを特徴とする請求項1から3のいずれか一つに記載の温度スイッチ。 - 前記収容部材の底面において、前記バイメタルと直接的に接触する部分、又は、前記バ
イメタルと熱伝達部材を介して熱的に接触している部分は、前記ヒータから離間している
ことを特徴とする請求項2に記載の温度スイッチ。 - 前記接触部は、先端に向かって細くなるように突出することを特徴とする請求項1から
5のいずれか一つに記載の温度スイッチ。 - 請求項1から6のいずれか一つに記載の温度スイッチと、
前記ヒータと、
前記ヒータを収容し、内部に供給された流体が前記ヒータによって温められて通過する
タンクと、
前記タンクの内部に前記ヒータを保持する保持部材と、を備え、
前記温度スイッチは、前記保持部材との間で前記ヒータの前記発熱部を挟み込むように
前記タンクに取り付けられることを特徴とする流体加熱装置。 - 前記温度スイッチは、前記発熱部に沿った方向において、前記保持部材と離間して配設
されることを特徴とする請求項7に記載の流体加熱装置。 - 前記ヒータは、前記発熱部が隣り合うように巻回される巻線形状に形成され、
前記保持部材は、巻回された前記ヒータの内周を保持することを特徴とする請求項7又
は8に記載の流体加熱装置。 - 前記保持部材は、前記接触部が間に挿入される隣り合う前記一対の発熱部の一方を固定
するとともに、他方を一方の前記発熱部から離間可能に保持することを特徴とする請求項
7から9のいずれか一つに記載の流体加熱装置。 - 前記発熱部は、直線状に形成される直線部と、前記直線部の端部を隣り合う他の前記直
線部に連結する連結部と、を有し、
前記接触部は、前記直線部に接触し、
前記保持部材は、前記直線部を保持することを特徴とする請求項7から10のいずれか
一つに記載の流体加熱装置。
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