JP2014086134A - サーモスタット用感熱板及びサーモスタット - Google Patents

Abstract

【課題】内部機器の過熱状態を速やかに検知して、この内部機器を搭載した装置の安全性を高めること。
【解決手段】板状のサーモスタット用感熱板１に、一方の面側から他方の面側に貫通する透孔３を形成する。このようにすると、内部機器からの輻射ｒが、透孔３を通してサーモスタット６の中蓋４及びガイドピン５に到達し、この輻射ｒによってサーモスタット用感熱板１とともに中蓋４及びガイドピン５が加熱され、サーモスタット用感熱板１よりも低温の中蓋４及びガイドピン５の側に熱が逃げて、このサーモスタット用感熱板１の温度上昇が遅延するのを極力防止することができる。このため、内部機器の過熱状態を速やかに検知して、この内部機器を搭載した装置の安全性を高めることができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、バイメタル等のように大きな熱変形量を生じる素材を用いたサーモスタット用感熱板であって、特に、その感熱板に透孔を形成したもの、及び、前記透孔を形成した感熱板を用いたサーモスタットに関する。

コピー機、プリンタ、ファクシミリ等の事務機器又は家電製品においては、電源投入時又は待機状態からの復帰時において、ヒートローラ等の内部機器をヒータ等の加熱手段で加熱して、これらの事務機器等を速やかに使用可能状態とするようにしたものが多い。この内部機器にはサーミスタ等の温度制御手段が併設され、この制御手段によって前記内部機器の温度が所定温度の範囲に保たれるように加熱手段の電流制御が行われる。ところが、この制御手段に不具合が生じると、前記電流制御が適切になされず、前記内部機器が過熱状態となる。そこで、内部機器の近傍にサーモスタットを設け、この内部機器の温度が所定の過熱温度を超えたら、速やかにその加熱手段への通電を停止し、その過熱状態に伴う発煙や発火を防止するようにしている。

例えば、特許文献１に開示されたサーモスタットは、所定温度以下で一方の面側に凸状であり、前記所定温度を超えるとスナップ動作によって他方の面側に凸状となるサーモスタット用感熱板と、このサーモスタット用感熱板が前記他方の面側に凸状となった状態で、前記サーモスタット用感熱板に押し込まれて、サーモスタットの可動接点と固定接点との間の接触及び非接触状態を切り替えるガイドピンと、前記サーモスタット用感熱板が前記他方の面側に凸状となった状態において、前記ガイドピンを前記他方の面側から前記一方の面側に付勢する付勢部材とを有している。

内部機器からの輻射が、前記サーモスタット用感熱板に当たってその温度が上昇し、所定温度（所定の過熱温度）を超えると、このサーモスタット用感熱板が、前記一方の面側から前記他方の面側に、スナップ動作によって凸状に変形する。この変形に伴って、前記ガイドピンが前記可動接点に設けられた付勢部材の付勢力に抗して押し込まれ、この可動接点と固定接点との間の接触及び非接触状態が切り替わる（同文献に示すサーモスタットの場合は、接触状態から非接触状態に切り替わる）ようになっている。

特開２００８−４７３４３号公報

特許文献１に係るサーモスタットに用いるサーモスタット用感熱板は、その表面側から前記輻射を受けて加熱される一方で、このサーモスタット用感熱板の陰となるガイドピンは、前記輻射によって加熱されない。このため、サーモスタット用感熱板と比較して、ガイドピンは低温となって、ガイドピンに対面又は接触するサーモスタット用感熱板の裏面側から、このガイドピン側への熱の逃げが生じやすい。この結果、内部機器の温度上昇と比較して、サーモスタット用感熱板の温度上昇が遅延することがある。すると、このサーモスタットが作動した際には、既に内部機器が大幅に過熱状態となっていて、この内部機器から発煙や発火が生じる問題が生じる。

同文献における構成においても、サーモスタット用感熱板の一部に円弧状の切り欠きを形成したり、四隅のみで保持したりすることによって、このサーモスタット用感熱板による輻射の遮蔽をできるだけ減らすように工夫しているが、ガイドピンはサーモスタットの中心軸付近に設けられていることが多く、そのような工夫のみでは、前記輻射によるガイドピンの加熱は困難であるのが現状である。

そこで、この発明は、内部機器の過熱状態を速やかに検知して、この内部機器を搭載した装置の安全性を高めることを課題とする。

上記課題を解決するため、この発明では、所定温度以下で一方の面側に凸状であり、前記所定温度を超えるとスナップ動作によって他方の面側に凸状となる板状部材であって、前記他方の面側に凸状となった状態で、ガイドピンをサーモスタットの可動接点に設けた付勢部材の付勢力に抗してその軸方向に押し込み、この押し込んだガイドピンによって前記可動接点と固定接点との間の接触及び非接触状態を切り替えるようにしたサーモスタット用感熱板において、前記一方の面側から前記他方の面側に貫通する透孔を形成し、内部機器からの輻射を前記透孔に通して、この透孔を通った輻射で前記ガイドピンを加熱し得るようにしてそのサーモスタット用感熱板を構成した。

このようにサーモスタット用感熱板に透孔を形成すると、この透孔を通して内部機器からの輻射がサーモスタット用感熱板の陰に位置するガイドピンに到達する。すると、このサーモスタット用感熱板とともにガイドピンも加熱されて、サーモスタット用感熱板からガイドピン側に熱が逃げて、このサーモスタット用感熱板の温度上昇が遅れる現象を軽減することができる。

この透孔の形成位置は、透孔を通った輻射がガイドピンを加熱し得るという、この透孔の機能を確保できる限りにおいて特に限定されず、ガイドピンの位置に相当する位置のみならず、その位置から多少離れた位置に形成することも許容される。多少離れた位置においては、輻射が直接ガイドピンに到達しないこともあり得るが、透孔付近での輻射の散乱等によって、この輻射がガイドピンに到達し得るからである。また、透孔の形成位置をガイドピンの位置に相当する位置とすることにより、このガイドピンとサーモスタット用感熱板との接触面積が減少し、仮にガイドピンの温度がサーモスタット用感熱板の温度より低い場合でも、サーモスタット用感熱板からガイドピンへの熱の逃げを極力防止できるという効果も期待できる。

上記のようにガイドピンの位置に相当する位置に透孔を形成する場合においては、透孔にガイドピンが嵌まり込むことがないように、両者の形状や大きさを決定する必要があることに留意する。その嵌まり込みが生じると、サーモスタット用感熱板の作動に対応して、ガイドピンの押し込みをスムーズに行うことができないためである。

この透孔の個数、大きさ、形状（円形又は三角形若しくは四角形等の多角形）、配置等は、透孔の前記機能を確保できる限りにおいて、適宜変更することができる。また、その外形について、長方形状のみならず、正方形状、円形状等とすることもできる。あるいは、その外縁において、一方の面側に起立する鍔部を設けることもできる。

前記構成においては、前記透孔を通った輻射によって、前記ガイドピンを前記スナップ動作の方向にスライド自在に保持する中蓋を直接加熱し得るようにすることができる。

ガイドピンが中蓋によってスライド自在に保持されている場合、たとえガイドピンのみ輻射で加熱したとしても、ガイドピンの熱が相対的に低温である中蓋に逃げてしまい、このガイドピンの加熱が不十分となることがある。その結果、サーモスタット用感熱板の作動が遅延する恐れがある。そこで、透孔を通った輻射によって、ガイドピンのみではなく中蓋も加熱するようにすれば、ガイドピンの温度低下を防止し得るとともに、この中蓋にサーモスタット用感熱板が直接接触した場合に、その熱が中蓋に逃げるのを防止することもできる。

また、前記各構成においては、前記板状部材を、熱膨張率の異なる複数の素材をその厚さ方向に積層した積層材とすることができる。

この積層材（例えばバイメタル等）は、積層する素材の熱膨張率の違いによって、温度変化に対して大きな変形量を得ることができる。このため、内部機器の過熱状態を速やかに検知して、この内部機器への通電を遅延なく遮断することができる。

所定温度以下で一方の面側に凸状であり、前記所定温度を超えるとスナップ動作によって他方の面側に凸状となるサーモスタット用感熱板と、このサーモスタット用感熱板が前記他方の面側に凸状となった状態で、前記サーモスタット用感熱板に押し込まれて、サーモスタットの可動接点と固定接点との間の接触及び非接触状態を切り替えるガイドピンと、前記サーモスタット用感熱板が前記他方の面側に凸状となった状態で、前記ガイドピンを前記他方の面側から前記一方の面側に付勢する付勢部材と、を有するサーモスタットにおいて、前記サーモスタット用感熱板として、上記のサーモスタット用感熱板を採用することができる。

このように構成したサーモスタットは、上記において説明したように、前記サーモスタット用感熱板と前記ガイドピンの両方が、あるいは、前記サーモスタット用感熱板と前記ガイドピン及び前記中蓋のいずれもが、内部機器からの輻射によって効率的に加熱される。このため、このサーモスタット用感熱板の熱がガイドピン等に逃げて、その温度上昇が遅延するのを極力防止することができる。

この発明では、サーモスタット用感熱板に透孔を形成して、内部機器からの輻射が、前記透孔を通ってサーモスタットのガイドピンに到達し得るようにした。このようにすることにより、サーモスタット用感熱板の陰となっているガイドピンを前記輻射で加熱することができ、サーモスタット用感熱板の熱がガイドピンに逃げることに起因して、その温度上昇が遅延するのを極力防止することができる。このため、内部機器の過熱状態を速やかに検知して、この内部機器を搭載した装置の安全性を高めることができる。

この発明に係るサーモスタット用感熱板を示す平面図であって、（ａ）は４個の円形透孔を形成したもの、（ｂ）は６個の円形透孔を形成したもの、（ｃ）は３個の円形透孔を形成したもの、（ｄ）は２辺に円弧状の切り欠きを形成するとともに４個の円形透孔を形成したもの この発明に係るサーモスタットの縦断面図であって、（ａ）は非作動状態、（ｂ）は作動状態 図２に示すサーモスタットの平面図 サーモスタット用感熱板に透孔を形成した場合と形成しなかった場合のヒートローラの最高到達温度の比較を示す図

この発明に係るサーモスタット用感熱板１の平面図を図１（ａ）〜（ｄ）に示す。このサーモスタット用感熱板１は、所定温度以下で一方の面側に凸状であり、前記所定温度を超えるとスナップ動作によって他方の面側に凸状となる略長方形状（図１（ａ）〜（ｃ））、あるいは、その略長方形状の対向する長辺に円弧状の切り欠き２（図１（ｄ））を形成した板状部材であって、熱膨張率の異なる二つの素材をその厚さ方向に積層した積層材（バイメタル材）である。このサーモスタット用感熱板１には、前記一方の面側から、前記他方の面側に貫通する透孔３が形成されている。この透孔３は少なくとも一つ形成されていればよく、その個数は適宜決めることができるが、図１（ａ）〜（ｄ）に示すように、透孔３を３〜６個程度形成するのが好ましい。この透孔３を通して、内部機器からの輻射ｒを後述する中蓋４及びガイドピン５に効率的に到達させることができるとともに、サーモスタット用感熱板１の変形動作に支障も来たさないためである。

同図（ｃ）に示すように、ガイドピン５の位置に相当する位置に透孔３を形成することにより、輻射ｒがこのガイドピン５に直接到達するため、このガイドピン５の加熱作用が一層高まる。このとき、透孔３の直径をガイドピン５の先端の直径よりも小さくする等すれば、透孔３にガイドピン５が嵌まり込んで、サーモスタット６の作動に不具合が生じることはない。

この発明に係るサーモスタット６の縦断面図を図２（ａ）及び（ｂ）に、平面図を図３にそれぞれ示す。このサーモスタット６は、上部が開口した有底筒状のベース７と、このベース７の開口を閉じる中蓋４と、この中蓋４をベース７に固定するキャップ８と、によってその外形が構成される。この中蓋４の素材は、サーモスタットの使用温度等の種々の条件を考慮した上で、セラミックス、樹脂材等から適宜選択することができる。

このベース７内には、第一接続金具９と第二接続金具１０が離間しつつ設けられ、第一接続金具９は第一端子１１と、第二接続金具１０は第二端子１２とそれぞれ接続されて、ベース７外との導通が図られている。第一接続金具９の先端には固定接点１３が設けられる一方で、第二接続金具１０の先端には付勢部材１４として板バネ１４が取り付けられ、さらに、その板バネ１４の先端には可動接点１５が設けられている。この可動接点１５は、板バネ１４の付勢力によって固定接点１３に押さえ付けられ、サーモスタット６の非作動時においては、両接点１３、１５間が接触して通電可能な状態となっている。

中蓋４の中心には貫通孔１６が形成され、この貫通孔１６にはガイドピン５が挿し込まれている。このガイドピン５は、サーモスタット用感熱板１が一方の面側に凸状となっている状態において、貫通孔１６内をサーモスタット用感熱板１のスナップ動作の方向に自在にスライドし得るようになっている。

透孔３を形成したサーモスタット用感熱板１は、中蓋４上に載置され、さらにキャップ８が被せられている。このキャップ８は、かしめによってベース７に固定されており、これにより、サーモスタット用感熱板１が中蓋４から脱落しないようにしている。このサーモスタット用感熱板１は、所定温度以下で一方の面側に凸状となっている一方で（図２（ａ）を参照）、前記所定温度を超えるとスナップ動作によって他方の面側に凸状となる（図２（ｂ）を参照）。このように他方の面側に凸状となると、サーモスタット用感熱板１の前記他方の面がガイドピン５に当接し、板バネ１４による付勢力に抗してこのガイドピン５を貫通孔１６内に押し込む。すると、この板バネ１４の先端に設けられた可動接点１５と固定接点１３とが離れ、両接点１３、１５間が通電不能状態（サーモスタット６が作動した状態）となる。

ここで、プリンタの定着機のヒートローラに、加熱源としてのハロゲンヒータを設け、このハロゲンヒータでこのヒートローラを加熱する場合において、図２に示す構成のサーモスタット６を用いてその加熱の制御を行った。図４にサーモスタット用感熱板１に透孔３を形成した場合と形成しなかった場合のヒートローラの最高到達温度の比較を示す。各測定においては、温度が１８０℃に到達した際にスナップ動作するバイメタル材からなる、形状の異なる２枚のサーモスタット用感熱板１をそれぞれ使用したサーモスタット６を用いた。一方のサーモスタット用感熱板１には４つの円形の透孔３が形成され、他方には透孔３は形成されていない。各サーモスタット６のサーモスタット用感熱板１をヒートローラの表面から１ｍｍ離間して設置し、温度測定を行った。ヒートローラの温度上昇勾配が２０℃／秒となるように、ハロゲンヒータの出力を調節した。

透孔３を形成していないサーモスタット用感熱板１を用いた場合には、ヒートローラの温度が約４０６℃に到達したときにサーモスタット６が作動したのに対し、透孔３を形成したサーモスタット用感熱板１を用いた場合には、ヒートローラの温度が約３４８℃に到達したときにサーモスタット６が作動した。すなわち、本願発明に係る透孔３を形成したサーモスタット用感熱板１を使用したサーモスタット６を用いることにより、温度測定対象物であるヒートローラの温度上昇を速やかに検知できる。そして、このヒートローラが過熱状態となる前にサーモスタット６が作動して、ハロゲンヒータへの通電を遮断することができる。このため、ヒートローラの過熱に起因して発煙や発火が生じるのを防止することができる。

上記のサーモスタット用感熱板１の実施形態（図１を参照）においては、透孔３の個数を３〜６個としたが、この透孔３の個数、大きさ、形状（円形又は三角形若しくは四角形等の多角形状）、配置等は、透孔３を通って中蓋４及びガイドピン５に輻射ｒを到達させることができるとともに、付勢部材１４（板バネ等）の付勢力に抗して変形できる程度の変形挙動を確保できる限りにおいて、適宜変更することができる。また、その外形について、長方形状のみならず、正方形状、円形状等とすることもできる。そして、その外縁において、一方の面側に起立する鍔部を設けることもできる。

また、サーモスタット用感熱板１の素材として、バイメタルの代わりに、熱膨張率の異なる三つの素材をその厚さ方向に積層した積層材（トリメタル材）や、温度変化に対して大きな熱変形量を生じるその他の素材を適用することもできる。

また、上記の実施形態においては、非作動時（温度が所定温度以下の時）に固定接点１３と可動接点１５間が接触して通電可能な状態としたタイプのサーモスタット６について説明したが、これとは逆に、非作動時に両接点１３、１５間が非接触の通電不能な状態としたタイプのサーモスタット６に対して、本願発明に係るサーモスタット用感熱板１を適用することもできる。

サーモスタット６には、１回作動すると（所定温度を超えると）交換しなければならないタイプのものと、作動後に復帰温度以下に冷却することで自動的にあるいは手動で復帰して再利用できるタイプのものがあるが、本願発明の構成は、いずれのタイプのものに用いるサーモスタット用感熱板１及びサーモスタット６に対しても適用できる。

上記の実施形態はあくまでも一例であって、内部機器の過熱状態を速やかに検知して、その通電を遮断し、内部機器を搭載した装置の安全性を高めるという本願発明の課題を解決し得る限りにおいて、サーモスタット用感熱板１及びサーモスタット６に使用される各部材の形状、材質等について適宜変更できることは言うまでもない。

１ サーモスタット用感熱板
２ 切り欠き
３ 透孔
４ 中蓋
５ ガイドピン
６ サーモスタット
７ ベース
８ キャップ
９ 第一接続金具
１０ 第二接続金具
１１ 第一端子
１２ 第二端子
１３ 固定接点
１４ 付勢部材（板バネ）
１５ 可動接点
１６ 貫通孔
ｒ 輻射

上記課題を解決するため、この発明では、所定温度以下で一方の面側に凸状であり、前記所定温度を超えるとスナップ動作によって他方の面側に凸状となる板状部材であって、前記他方の面側に凸状となった状態で、ガイドピンをサーモスタットの可動接点に設けた付勢部材の付勢力に抗してその軸方向に押し込み、この押し込んだガイドピンによって前記可動接点と固定接点との間の接触及び非接触状態を切り替えるようにしたサーモスタット用感熱板において、前記一方の面側から前記他方の面側に貫通する、前記板状部材の外縁に臨まない透孔を形成し、内部機器からの輻射を前記透孔に通して、この透孔を通った輻射で前記板状部材の中心裏面側に位置する前記ガイドピンを加熱し得るようにしてそのサーモスタット用感熱板を構成した。

Claims (4)

1. 所定温度以下で一方の面側に凸状であり、前記所定温度を超えるとスナップ動作によって他方の面側に凸状となる板状部材であって、前記他方の面側に凸状となった状態で、ガイドピン（５）をサーモスタット（６）の可動接点（１５）に設けた付勢部材（１４）の付勢力に抗してその軸方向に押し込み、この押し込んだガイドピン（５）によって前記可動接点（１５）と固定接点（１３）との間の接触及び非接触状態を切り替えるようにしたサーモスタット用感熱板において、
   前記一方の面側から前記他方の面側に貫通する透孔（３）を形成し、内部機器からの輻射（ｒ）を前記透孔（３）に通して、この透孔（３）を通った輻射（ｒ）で前記ガイドピン（５）を加熱し得るようにしたことを特徴とするサーモスタット用感熱板。
2. 前記透孔（３）を通った輻射（ｒ）によって、前記ガイドピン（５）を前記スナップ動作の方向にスライド自在に保持する中蓋（４）を直接加熱し得るようにしたことを特徴とする請求項１に記載のサーモスタット用感熱板。
3. 前記板状部材を、熱膨張率の異なる複数の素材をその厚さ方向に積層した積層材としたことを特徴とする請求項１又は２に記載のサーモスタット用感熱板。
4. 所定温度以下で一方の面側に凸状であり、前記所定温度を超えるとスナップ動作によって他方の面側に凸状となるサーモスタット用感熱板（１）と、このサーモスタット用感熱板（１）が前記他方の面側に凸状となった状態で、前記サーモスタット用感熱板（１）に押し込まれて、サーモスタットの可動接点（１５）と固定接点（１３）との間の接触及び非接触状態を切り替えるガイドピン（５）と、前記サーモスタット用感熱板（１）が前記他方の面側に凸状となった状態で、前記ガイドピン（５）を前記他方の面側から前記一方の面側に付勢する付勢部材（１４）と、を有するサーモスタットにおいて、
   前記サーモスタット用感熱板（１）として、請求項１から３のいずれか一つに記載のサーモスタット用感熱板（１）を採用したことを特徴とするサーモスタット。

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