JP2019220252A

JP2019220252A - ２段式熱スイッチ

Info

Publication number: JP2019220252A
Application number: JP2018114252A
Authority: JP
Inventors: 真也上野; Shinya Ueno
Original assignee: IHI Aerospace Co Ltd
Current assignee: IHI Aerospace Co Ltd
Priority date: 2018-06-15
Filing date: 2018-06-15
Publication date: 2019-12-26
Anticipated expiration: 2038-06-15
Also published as: JP7027263B2

Abstract

【課題】飛翔体搭載機器の電気回路を、２回目の空力加熱ピーク時にクローズさせる２段式熱スイッチを提供する。【解決手段】２段式熱スイッチは、協働して電気回路の接点を構成する第１コンタクト(30)及び第２コンタクト(40)と、第１コンタクトのうち第２コンタクトと対向する面に固定され、作動温度領域に融点を有する熱検知素子(50)を備え、初期状態において、第２コンタクトと熱検知素子は、それらの間に間隔が存在する状態で配置されており、１回目の熱の流入後に、第２コンタクトと熱検知素子が互いに接触し、２回目の熱の流入時に、熱検知素子が融解して流失することにより、第１コンタクトと第２コンタクトが互いに接触し、電気回路がクローズする。【選択図】図１

Description

本発明は、高速飛翔体に搭載された機器の電気回路を、空力加熱を利用することにより所定のタイミングでクローズさせるための熱スイッチに関する。

例えばミサイル、観測用ロケット等の高速飛翔体においては、そのミッションに関わる電気機器（例えば、電気的に作動する信管、観測機器等）を所定のタイミングで作動可能な状態とするために、これらの機器の電気回路を所定のタイミングでクローズさせるためのスイッチが用いられている。

このようなスイッチの一つとして、高速飛翔体が大気中を飛行する際に受ける空力加熱を利用した熱スイッチが知られている。

この熱スイッチは、第１コンタクトと、スプリングによって第１コンタクトに向けて押し付けられた第２コンタクトと、両コンタクトの間に介在する熱検知素子とを備えており、第１コンタクトが空力加熱によって高温になると熱検知素子が融解して両コンタクトの間から流失し、その結果、両コンタクトが接触して、これらを接点とする電気回路がクローズするように構成されている（例えば、非特許文献１参照）。

弾道学研究会、「火器弾薬技術ハンドブック」、防衛技術協会、２０１２年４月、２０１２年改訂版、ｐ．５８２（3.3.3(2)項、図2.4.3-16）

ところで、高速飛翔体には、ある地点から発射された後、大気中（及び、場合によっては宇宙空間内）を弾道飛行して、発射地点から遠く離れた目標地点に落下するように設計されるものがある。

図３は、このような長射程の高速飛翔体が受ける空力加熱の時間変化を示すグラフである。同図に示されるように、空力加熱による加熱率は２つのピークを有している。

このうち、ピークＡは、高速飛翔体が発射地点から大気中を上昇する際に受ける空力加熱の加熱率が極大となるタイミングに対応し、ピークＢは、高速飛翔体が目標地点に向けて大気中を下降する際に受ける空力加熱の加熱率が極大となるタイミングに対応している。

このように、ミッション中に２回にわたって空力加熱の加熱率が極大となるような高速飛翔体に、上述したような熱スイッチを採用した場合、２回目の空力加熱（図３におけるピークＢ）をトリガーとして電気回路をクローズさせることが求められる場合であっても、１回目の空力加熱（図３におけるピークＡ）がトリガーとなって意図しないタイミングで電気回路がクローズしてしまう虞がある。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、ミッション中に２回にわたって空力加熱が極大となるような高速飛翔体に搭載された機器の電気回路を、空力加熱が２回目に極大となるタイミングでクローズさせることができる２段式熱スイッチを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様の２段式熱スイッチは、協働して電気回路の接点を構成する第１コンタクト及び第２コンタクトと、前記第１コンタクトのうち前記第２コンタクトと対向する面に固定され、作動温度領域に融点を有する熱検知素子と、を備え、初期状態において、前記第２コンタクトと前記熱検知素子は、それらの間に間隔が存在する状態で配置されており、１回目の熱の流入後に、前記第２コンタクトと前記熱検知素子が互いに接触し、２回目の熱の流入時に、前記熱検知素子が融解して流失することにより、前記第１コンタクトと前記第２コンタクトが互いに接触し、前記電気回路がクローズする。

上記課題を解決するために、本発明の第２の態様の２段式熱スイッチは、中空円筒状のハウジングと、前記ハウジング内に収容され、前端への熱の流入により軸方向長さが増加し、当該前端からの熱の流出により軸方向長さが減少する伸縮ユニットと、前記第２コンタクトの前記ハウジング内における軸方向位置を変更する位置変更ユニットと、をさらに備え、前記第１コンタクト及び第２コンタクトは、前記ハウジング内に軸方向に並んで収容され、前記第１コンタクトは、前記ハウジング内に軸方向に移動可能に収容されたキャリアによって支持されており、前記キャリアは、スプリングによって前記第２コンタクトに向かう方向に押し付けられ、初期状態において、前記熱検知素子と前記第２コンタクトとの間に間隔が存在する位置に配置されており、前記伸縮ユニットの前記前端に熱が流入して当該伸縮ユニットの長さが増加した後、当該前端から熱が流出して前記伸縮ユニットの長さが減少すると、前記位置変更ユニットによって、前記第２コンタクトの前記ハウジング内における軸方向位置が、初期状態における位置から前記熱検知素子と接触する位置へ変更される。

本発明の第３の態様の２段式熱スイッチにおいて、前記伸縮ユニットは、前記ハウジング内に固定された中空円筒状のシリンダと、前端が軸方向に移動可能に前記シリンダに挿入された非導電性の材料から成る円柱状のシャフトと、を備え、前記シリンダ内には作動油が貯留されており、前記シャフトの前記前端は当該作動油と接しており、前記シリンダの前端への熱の流入に伴い、前記作動油が膨張して前記シャフトを後方へ変位させることにより、前記伸縮ユニットはその長さが増加し、前記シリンダの前記前端からの熱の流出に伴い、前記作動油が収縮して前記シャフトを前方へ変位させることにより、前記伸縮ユニットはその長さが減少する。

本発明の第４の態様の２段式熱スイッチにおいて、前記位置変更ユニットは、前記ハウジングの内面から径方向内方へピンが突出し得るように取り付けられ、初期状態において前記第２コンタクトの軸方向の移動を規制するように構成された第１プランジャと、前記第２コンタクトの内面から径方向内方へピンが突出し得るように取り付けられた第２プランジャと、前記シャフトの外面における前記第２プランジャと周方向に同位相となる位置に設けられ、軸方向に延びるキー溝と、から成り、前記第２プランジャの前記ピンの先端は、初期状態において前記シャフトの外面と接触しており、前記伸縮ユニットの長さが増加すると、前記第２プランジャの前記ピンの先端は前記キー溝に嵌り込み、その後、前記伸縮ユニットの長さが減少すると、前記第２プランジャの前記ピンの先端が前記キー溝の後端面と係合することにより、前記第２コンタクトの軸方向位置が変更され、同時に、前記第１プランジャの前記ピンの先端が前記第２コンタクトの後方において径方向内方へ落ち込んだ状態となることにより、前記第２コンタクトの軸方向の移動が規制される。

本発明によれば、ミッション中に２回にわたって空力加熱が極大となるような高速飛翔体に搭載された機器の電気回路を、空力加熱が２回目に極大となるタイミングでクローズさせることが求められる場合に、空力加熱が１回目に極大となるタイミングでは電気回路をクローズさせず、空力加熱が２回目に極大となるタイミングで確実に電気回路をクローズさせることができるという優れた効果を得ることができる。

本発明の２段式熱スイッチの概略構造を示す断面図である。本発明の２段式熱スイッチの作動態様を示す説明図であり、（Ａ）は空力加熱が１回目に極大となるタイミングにおける状況を、（Ｂ）は空力加熱が１回目に極大となった後、２回目に極大となるタイミングまでの状況を、（Ｃ）は空力加熱が２回目に極大となるタイミングにおける初期状況を、（Ｄ）は（Ｃ）の状況に続いて２つのコンタクトが接触した状況を、それぞれ示している。長射程の高速飛翔体が受ける空力加熱の時間変化を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の２段式熱スイッチの概略構造を示す断面図である。なお、同図は、２段式熱スイッチが組み立てられた直後の状態（以下、初期状態という。）を示している。

２段式熱スイッチ１は、主要な構成要素として、ハウジング１０、シリンダ２０、第１コンタクト３０、第２コンタクト４０、熱検知素子５０及びシャフト６０を備えている。

ハウジング１０は、高断熱性かつ非導電性の材料から成る中空円筒状の部材である。中空部分は、前方内壁１０Ｆによって囲まれた大径部と、後方内壁１０Ｒによって囲まれた小径部とから成り、前方内壁１０Ｆと後方内壁１０Ｒとは、軸方向に垂直な中間内壁１０Ｍによって接続されている。

シリンダ２０は、同軸上に配置された直径の異なる２つの円筒状の部分から成り軸方向の後端が開放された部材であって、大径の貯油部２２と、小径のシャフトガイド部２４とから成っている。

貯油部２２は、前壁２２Ｆ、周壁２２Ｃ及び後壁２２Ｒから成る中空円筒状の部分であり、後壁２２Ｒの中心部には円形の開口２２Ａが形成されている。

周壁２２Ｃは、その外径がハウジング１０の前方内壁１０Ｆの内径より僅かに大きく形成されており、当該ハウジング１０の前方内壁１０Ｆに締まり嵌めされている。このとき、前壁２２Ｆの前面は、ハウジング１０の前面と面一になることが好ましいが、ハウジング１０の前面より前方へ突出、あるいは、後方へ陥入していてもよい。

前壁２２Ｆ、周壁２２Ｃ及び後壁２２Ｒによって囲まれた空洞２２Ｈは、作動油で満たされている。この作動油は、後壁２２Ｒの中心部に形成された開口２２Ａを通じて、後述するシャフトガイド部２４の内部と空洞２２Ｈとの間を流動できるようになっている。

シャフトガイド部２４は、軸方向の両端が開放された中空円筒状の部分であり、貯油部２２の後壁２２Ｒに形成された円形の開口２２Ａの直径と等しい内径を有している。シャフトガイド部２４は、後述するシャフト６０の前後方向の移動を案内する機能を有している。シャフトガイド部２４の内壁には、軸方向の１または複数箇所に全周にわたる溝（図示省略）が形成されており、当該溝にはシールリング（図示省略）が嵌め込まれている。これにより、後述するようにシャフト６０が前後方向に移動する際にも、貯油部２２の空洞２２Ｈから作動油が漏出することが防止される。

第１コンタクト３０は、後述する第２コンタクト４０と共に、高速飛翔体に搭載される機器の電気回路ＥＣの接点を構成する部材である。第１コンタクト３０は、導電性の材料から成る環状の部材であり、キャリア３２によって支持されている。

キャリア３２は、高断熱性の材料から成る環状の部材であって、その後面には環状の溝３２Ｇが形成されており、当該溝３２Ｇに第１コンタクト３０が嵌め込まれている。

また、キャリア３２の前面と、シリンダ２０の貯油部２２の後壁２２Ｒとの間には、スプリング３３が介装されている。これにより、キャリア３２には、スプリング３３の後ろ向きの弾性力が作用し、初期状態においては、キャリア３２の後面がハウジング１０の中間内壁１０Ｍに押し付けられている。

さらに、キャリア３２の外周には、導電性の材料から成るインナースリーブ３４が締まり嵌めされており、当該インナースリーブ３４と第１コンタクト３０は、キャリア３２の内部に埋め込まれた導電路Ｗ１ａを介して接続されている。

ハウジング１０の前方内壁１０Ｆのうち、インナースリーブ３４と対向する部位には、全周にわたる溝１０Ｇが形成されており、当該溝１０Ｇには導電性の材料から成るアウタースリーブ１２が嵌め込まれている。アウタースリーブ１２は、ハウジング１０に埋め込まれた導電路Ｗ１ｂを介して、上述した電気回路ＥＣに接続されている。

アウタースリーブ１２の内面は、前方内壁１０Ｆの内面と面一とされており、また、インナースリーブ３４は、前方内壁１０Ｆの内径と等しい外径を有するものとして形成されている。これにより、後述するようにキャリア３２が前後方向に移動する際、インナースリーブ３４とアウタースリーブ１２の接触状態が維持される。その結果、第１コンタクト３０は、キャリア３２の内部に埋め込まれた導電路Ｗ１ａ、インナースリーブ３４、アウタースリーブ１２及びハウジング１０に埋め込まれた導電路Ｗ１ｂを介して、上述した電気回路ＥＣとの導通を維持することができる。

第２コンタクト４０は、第１コンタクト３０と軸方向に並んで設けられ、第１コンタクト３０と共に、高速飛翔体に搭載される機器の電気回路ＥＣの接点を構成する部材である。第２コンタクト４０は、導電性の材料から成る環状の部材であり、導電路Ｗ２を介して、上述した電気回路ＥＣに接続されている。

第２コンタクト４０は、ハウジング１０の後方内壁１０Ｒの内径より僅かに小さい外径を有するものとして形成されている。また、第２コンタクト４０の外面には窪み４０Ｄが形成されている。

ハウジング１０の後方内壁１０Ｒのうち、初期状態において、第２コンタクト４０の外面に形成されたくぼみ４０Ｄと対向する部位には、径方向に延びる止まり穴１０Ｈが形成されており、当該止まり穴１０Ｈには第１プランジャ１４が嵌め込まれている。

第１プランジャ１４は、ハウジング１４Ｈとスプリング１４Ｓとピン１４Ｐから成り、ピン１４Ｐにはスプリング１４Ｓの径方向内向きの弾性力が作用している。初期状態においては、ピン１４Ｐの先端が第２コンタクト４０の外面に形成されたくぼみ４０Ｄに嵌り込んでいる。これにより、第２コンタクト４０の軸方向移動が規制されている。

ただし、くぼみ４０Ｄは比較的浅く形成されており、そこに嵌り込んだ第１プランジャ１４のピン１４Ｐによる軸方向の拘束力は比較的小さい。したがって、第２コンタクト４０に軸方向の大きな荷重が作用した場合には、ピン１４Ｐがくぼみ４０Ｄの内面から受ける荷重の径方向成分によって第１プランジャ１４のスプリング１４Ｓが押し縮められ、ピン１４Ｐがくぼみ４０Ｄから逸脱する。その結果、第２コンタクト４０は、軸方向に移動することが可能となる。

また、第２コンタクト４０の内面には、径方向に延びる止まり穴４０Ｈが形成されており、当該止まり穴４０Ｈには第２プランジャ４２が嵌め込まれている。

第２プランジャ４２は、ハウジング４２Ｈとスプリング４２Ｓとピン４２Ｐから成り、ピン４２Ｐにはスプリング４２Ｓの径方向内向きの弾性力が作用している。初期状態において、ピン４２Ｐの先端は後述するシャフト６０の外面と接触しているが、当該接触は、シャフト６０の軸方向移動を規制するものではない。

熱検知素子５０は、例えば樹脂などの非導電性材料から成る環状の部材であって、第１コンタクト３０の後面に適宜の方法により固定されている。熱検知素子５０を構成する材料としては、後述するように２段式熱スイッチ１が空力加熱を受けた際に達する温度領域、すなわち２段式熱スイッチ１の作動温度領域に融点を有するものが選択される。

シャフト６０は、非導電性材料から成る円柱状の部材であって、その前方部分はシリンダ２０のシャフトガイド部２４の内部に嵌め込まれている。このとき、シャフト６０の前面は、シリンダ２０の貯油部２２の空洞２２Ｈ内に貯留された作動油と接している。換言すれば、シリンダ２０の内部空間のうちシャフト６０の前方に位置する部位は、作動油によって満たされており、空隙は存在しない。

シャフト６０は、第１コンタクト３０及び第２コンタクト４０を貫通して軸方向に延びているが、シャフト６０の外面と第１コンタクト３０の内面との間には、環状の通路Ｐが形成されている。また、第２コンタクト４０の内面は、シャフト６０の外径よりも僅かに大きな内径を有するものとして形成されており、シャフト６０の外面との間に実質的に摩擦力は作用しない。さらに、シャフト６０の外面のうち、周方向において、第２コンタクト４０の内面に形成された止まり穴４０Ｈに嵌め込まれた第２プランジャ４２と同位相となる部位には、軸方向に延びるキー溝６０Ｇが形成されている。

以上のように構成された２段式熱スイッチ１は、高速飛翔体が空力加熱を受ける際に、その熱がシリンダ２０の貯油部２２の前壁２２Ｆに効率的に伝達されるような位置、例えば高速飛翔体の頭部（先端部）の近傍に配置される。

これによって、２段式熱スイッチ１は、高速飛翔体に搭載された機器の電気回路ＥＣを、空力加熱が１回目に極大となるタイミング（高速飛翔体が発射地点から大気中を上昇する際に受ける空力加熱の加熱率が極大となるタイミング）ではクローズさせず、空力加熱が２回目に極大となるタイミング（高速飛翔体が目標地点に向けて大気中を下降する際に受ける空力加熱の加熱率が極大となるタイミング）でクローズさせるように作動するが、当該作動の態様を、図２を参照して以下で説明する。

図２は、２段式熱スイッチ１の作動態様を示す説明図であり、（Ａ）は空力加熱が１回目に極大となるタイミングにおける状況を、（Ｂ）は空力加熱が１回目に極大となった後、２回目に極大となるタイミングまでの状況を、（Ｃ）は空力加熱が２回目に極大となるタイミングにおける初期状況を、（Ｄ）は（Ｃ）の状況に続いて２つのコンタクトが接触した状況を、それぞれ示している。

空力加熱が１回目に極大となるタイミングにおいて、その熱がシリンダ２０の貯油部２２の前壁２２Ｆに伝達されると（図２（Ａ）中の矢印ＡＨ参照）、貯油部２２の空洞２２Ｈ内に貯留された作動油も加熱され、膨張する。その結果、シャフト６０の前面には軸方向後向きの荷重が作用し、シャフト６０は後方へ移動する（図中の白抜き矢印参照）。

このとき、シャフト６０との間に間隔（通路Ｐ）を有するキャリア３２によって支持された第１コンタクト３０、及び、第１プランジャ１４によって軸方向移動が規制された第２コンタクト４０は、初期状態と同じ状態を維持するが、第２コンタクト４０の第２プランジャ４２のピン４２Ｐは、シャフト６０のキー溝６０Ｇに嵌り込んだ状態となる。

空力加熱が１回目に極大となるタイミングが過ぎると、シリンダ２０の貯油部２２の前壁２２Ｆは放熱し（図２（Ｂ）中の矢印ＨＤ参照）、これに伴って貯油部２２の空洞２２Ｈ内に貯留された作動油は収縮する。その結果、シャフト６０には軸方向前向きの荷重が作用し、シャフト６０は前方へ移動する（図中の白抜き矢印参照）。

このとき、シャフト６０のキー溝６０Ｇに嵌り込んだ第２プランジャ４２のピン４２Ｐは、当該キー溝６０Ｇの後端面から軸方向前向きの荷重を受ける。この荷重は、上述したように、作動油の容積の減少に起因する大きなものであるため、第２コンタクト４０は、第１プランジャ１４のピン１４Ｐによる軸方向の拘束力に打ち勝って前方へ移動する。その結果、第２コンタクト４０の前面は、熱検知素子５０の後面に接触し、さらに、スプリング３３の弾性力に抗して熱検知素子５０と共に第１コンタクト３０及びキャリア３２を前方へ移動させる。また、これと同時に、第１プランジャ１４のピン１４Ｐは、第２コンタクト４０の後方において径方向内方へ落ち込んだ状態となる。これにより、第２コンタクト４０は、第１プランジャ１４のピン１４Ｐによって軸方向後方への移動が規制された状態となる。

続いて、空力加熱が２回目に極大となるタイミングにおいて、その熱がシリンダ２０の貯油部２２の前壁２２Ｆに伝達されると（図２（Ｃ）中の矢印ＡＨ１参照）、空力加熱が１回目に極大となるタイミングと同様に、貯油部２２の空洞２２Ｈ内に貯留された作動油も加熱されて膨張し、その結果、シャフト６０は後方へ移動する（図中の白抜き矢印参照）。

しかしながら、シャフト６０のキー溝６０Ｇの軸方向長さは、このときのシャフト６０の後方への移動量より大きなものとされているので、当該キー溝６０Ｇに嵌り込んだ状態となっている第２コンタクト４０の第２プランジャ４２のピン４２Ｐが、キー溝６０Ｇの前面と接触して軸方向後向きの荷重を受けることはない。また、第２コンタクト４０の軸方向後方への移動は、第１プランジャ１４のピン１４Ｐによって規制された状態にある。したがって、空力加熱が２回目に極大となるタイミングにおいては、第２コンタクト４０の軸方向位置に変化は生じない。

一方、上述した熱はさらに、図２（Ｃ）中の矢印ＡＨ２で示すように、シリンダ２０の貯油部２２の前壁２２Ｆから周壁２２Ｃ及び後壁２２Ｒ、シャフト６０、並びに、第２コンタクト４０を介して熱検知素子５０に伝達される。このように、シャフト６０及び第２コンタクト４０は、熱検知素子５０に熱を伝達する機能を有する部材であるので、熱伝導率の高い材料（例えば銅など）で形成されることが好ましい。

このように熱検知素子５０への熱の伝達が続くと、当該熱検知素子５０は遂には融解し始める。このとき、融解した液状の熱検知素子５０の一部はキャリア３２の後面とハウジング１０の中間内壁１０Ｍの間に形成された空間Ｓへ、残部は通路Ｐを経てキャリア３２の前方の空間（スプリング３３が収容されている空間）へ、それぞれ流出する。そして、融解の進行に伴って熱検知素子５０の軸方向の厚さが減少すると、スプリング３３の後ろ向きの弾性力によって、第１コンタクト３０を支持するキャリア３２が軸方向後方へ徐々に移動する。

最終的に、熱検知素子５０が全て融解してキャリア３２の前方の空間へ流出すると、図２（Ｄ）に示すように、第１コンタクト３０の後面と第２コンタクト４０の前面とが接触するに至り、電気回路ＥＣがクローズすることになる。

以上で説明したように、シリンダ２０及びシャフト６０は、前端（貯油部２２の前壁２２Ｆ）への熱の流入によって長さが増加し、当該前端からの熱の流出によって長さが減少する伸縮ユニットとして作用すると共に、前端から流入した熱を第２コンタクト４０に伝達する作用をも有している。

また、第１プランジャ１４及び第２プランジャ４２、並びに、シャフト６０に形成されたキー溝６０Ｇは、上述した伸縮ユニットの（１回目の）伸縮の際に、第２コンタクト４０を、初期状態における位置、すなわち第１コンタクト３０の表面に固定された熱検知素子５０との間に間隔が存在する状態の位置から、当該熱検知素子５０と接触する位置まで移動させると共に、その位置に固定する位置変更ユニットとして作用する。

これにより、１回目の加熱（空力加熱が１回目に極大となるタイミングに対応）及びその後の放熱によって伸縮ユニットが伸縮すると、位置変更ユニットの作用によって第２コンタクト４０が移動して熱検知素子５０を介して第１コンタクト３０と対向する状態となり、２回目の加熱（空力加熱が２回目に極大となるタイミングに対応）によって伸縮ユニット及び第２コンタクト４０を通じて伝達される熱により熱検知素子５０が融解し流失すると、スプリング３３によって第２コンタクト４０に向かって押し付けられている第１コンタクト３０が最終的に第２コンタクト４０に接触して、電気回路がクローズすることになる。

以上のように、本発明の２段式熱スイッチ１によれば、ミッション中に２回にわたって空力加熱が極大となるような高速飛翔体に搭載された機器の電気回路ＥＣを、空力加熱が２回目に極大となるタイミングでクローズさせることが求められる場合に、空力加熱が１回目に極大となるタイミングでは電気回路ＥＣをクローズさせず、空力加熱が２回目に極大となるタイミングで確実に電気回路ＥＣをクローズさせることができるという優れた効果を得ることができる。

なお、熱検知素子５０は、空力加熱が２回目に極大となる際の入熱量によって完全に融解するような大きさを有するものとして形成されていればよく、その形状は、上述したように環状でなくてもよい。例えば、角柱状または円柱状のブロックとして形成した複数の熱検知素子を、第１コンタクト３０の後面上の周方向に互いに離れた箇所に固定してもよい。

１２段式熱スイッチ
１０ハウジング
１４第１プランジャ（位置変更ユニット）
１４Ｐピン
２０シリンダ（伸縮ユニット）
３０第１コンタクト
３２キャリア
３３スプリング
４０第２コンタクト
４２第２プランジャ（位置変更ユニット）
４２Ｐピン
５０熱検知素子
６０シャフト（伸縮ユニット）
６０Ｇキー溝（位置変更ユニット）

Claims

協働して電気回路の接点を構成する第１コンタクト及び第２コンタクトと、
前記第１コンタクトのうち前記第２コンタクトと対向する面に固定され、作動温度領域に融点を有する熱検知素子と、を備え、
初期状態において、前記第２コンタクトと前記熱検知素子は、それらの間に間隔が存在する状態で配置されており、
１回目の熱の流入後に、前記第２コンタクトと前記熱検知素子が互いに接触し、
２回目の熱の流入時に、前記熱検知素子が融解して流失することにより、前記第１コンタクトと前記第２コンタクトが互いに接触し、前記電気回路がクローズすることを特徴とする２段式熱スイッチ。
中空円筒状のハウジングと、
前記ハウジング内に収容され、前端への熱の流入により軸方向長さが増加し、当該前端からの熱の流出により軸方向長さが減少する伸縮ユニットと、
前記第２コンタクトの前記ハウジング内における軸方向位置を変更する位置変更ユニットと、をさらに備え、
前記第１コンタクト及び第２コンタクトは、前記ハウジング内に軸方向に並んで収容され、前記第１コンタクトは、前記ハウジング内に軸方向に移動可能に収容されたキャリアによって支持されており、
前記キャリアは、スプリングによって前記第２コンタクトに向かう方向に押し付けられ、初期状態において、前記熱検知素子と前記第２コンタクトとの間に間隔が存在する位置に配置されており、
前記伸縮ユニットの前記前端に熱が流入して当該伸縮ユニットの長さが増加した後、当該前端から熱が流出して前記伸縮ユニットの長さが減少すると、前記位置変更ユニットによって、前記第２コンタクトの前記ハウジング内における軸方向位置が、初期状態における位置から前記熱検知素子と接触する位置へ変更されることを特徴とする請求項１に記載の２段式熱スイッチ。
前記伸縮ユニットは、
前記ハウジング内に固定された中空円筒状のシリンダと、
前端が軸方向に移動可能に前記シリンダに挿入された非導電性の材料から成る円柱状のシャフトと、を備え、
前記シリンダ内には作動油が貯留されており、前記シャフトの前記前端は当該作動油と接しており、
前記シリンダの前端への熱の流入に伴い、前記作動油が膨張して前記シャフトを後方へ変位させることにより、前記伸縮ユニットはその長さが増加し、
前記シリンダの前記前端からの熱の流出に伴い、前記作動油が収縮して前記シャフトを前方へ変位させることにより、前記伸縮ユニットはその長さが減少する、ことを特徴とする請求項２に記載の２段式熱スイッチ。
前記位置変更ユニットは、
前記ハウジングの内面から径方向内方へピンが突出し得るように取り付けられ、初期状態において前記第２コンタクトの軸方向の移動を規制するように構成された第１プランジャと、
前記第２コンタクトの内面から径方向内方へピンが突出し得るように取り付けられた第２プランジャと、
前記シャフトの外面における前記第２プランジャと周方向に同位相となる位置に設けられ、軸方向に延びるキー溝と、から成り、
前記第２プランジャの前記ピンの先端は、初期状態において前記シャフトの外面と接触しており、
前記伸縮ユニットの長さが増加すると、前記第２プランジャの前記ピンの先端は前記キー溝に嵌り込み、
その後、前記伸縮ユニットの長さが減少すると、前記第２プランジャの前記ピンの先端が前記キー溝の後端面と係合することにより、前記第２コンタクトの軸方向位置が変更され、同時に、前記第１プランジャの前記ピンの先端が前記第２コンタクトの後方において径方向内方へ落ち込んだ状態となることにより、前記第２コンタクトの軸方向の移動が規制される、ことを特徴とする請求項３に記載の２段式熱スイッチ。