JP3942423B2

JP3942423B2 - 熱応動スイッチ

Info

Publication number: JP3942423B2
Application number: JP2001387467A
Authority: JP
Inventors: 功三上; 秀一桑原
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2001-12-20
Filing date: 2001-12-20
Publication date: 2007-07-11
Anticipated expiration: 2021-12-20
Also published as: KR20030052978A; KR100503102B1; CN1222002C; CN1428805A; JP2003187682A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱応動スイッチに関し、特にバイメタル片の熱応動によって可動接点を反転させて電気接点を開閉させるスイッチの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱応動スイッチは、熱膨張係数の異なる金属を複数枚張り合わせた熱応動素子（バイメタル）を可動片とする可動電極と、この可動電極と共に常時閉接点形の回路を構成する固定電極とが設けられており、電気機器の回路に接続されてその電気機器を保護している。
【０００３】
すなわち、電気機器の回路に接続された熱応動スイッチは、その電気機器に過大な電流が流れたり、周囲温度が異常に高くなった時には、バイメタルの湾曲反転作用でスイッチ接点を開く構造になっているため、電気機器への給電が遮断されるようになっている。そして、電気機器への給電が遮断されることにより周囲温度が低下することで、バイメタルが自動復帰し、スイッチ接点は再び閉じ給電を再開することから、危険防止に役立つと共に電気機器を常に所定の温度範囲で動作させることが可能となっている。
【０００４】
この従来の熱応動スイッチの構造を図８及び図９に示す。図８はカバーを外した状態の平面図、図９はバイメタル片の平面図である。
【０００５】
この従来の熱応動スイッチの構造としては、合成樹脂などの絶縁材で有底の箱状に形成されたハウジング２１の内底面に、導電性の金属からなる一対の固定端子２２、２３が一定の間隔をおいて対向して配設されている。この一方の固定端子２２には固定接点２４が形成されており、また他方の固定端子２３には一端側に可動接点２５が固着されたバイメタル片２６が片持ち状に固着されたものとなっている。
【０００６】
また、前記可動接点２５は、前記固定接点２４と接離可能なように一定の間隔を開けて対向して配設されており、また、前記バイメタル片２６には、中央にドーム状の反転部２６ａが形成されており、この反転部２６ａが温度の変化に応じて反転可能なように形成されている。なお、通常の状態では前記可動接点２５は前記固定接点２４と接触されており、スイッチ回路はオンの状態となっている。
【０００７】
また、前記バイメタル片２６は、前記固定端子２３上にレーザ溶接などの方法で固着されており、このレーザ溶接する位置としては、前記反転部を介して前記可動接点２５とは対向する他端側に形成されるものとなっている。また、図示はしないが、前記バイメタル片２６が収納されたハウジング２１の開口部を覆うように板状のカバーが取り付けられている。
【０００８】
かかる前記バイメタル片２６を、前記固定端子２３上に固着する場合には、前記可動接点２５が固着された前記バイメタル片２６を、バイメタル吸引治具などを使用して前記ハウジング２１の所定位置に位置決めして前記固定端子２３上に重ね合わせて組み込み、次の工程において、ハウジング２１の上面側からレーザ照射装置によってレーザ溶接を行い組み立てていた。
【０００９】
この場合、前記ハウジング２１に設けられた位置規制用溝部２１ａと、前記バイメタル片２６に設けられた位置規制用突起部２６ｂとにより、前記バイメタル片２６が前記反転部２６ａの反転方向と交差する方向に回転移動するのを規制するようにしていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
熱応動スイッチを電気機器に取り付ける場合や、熱応動スイッチを実装した電気機器へ他の部品を取り付ける場合に、超音波溶着を使用する場合がある。この場合、上述した従来の熱応動スイッチは、前記バイメタル片２６の固着をレーザー溶接で行っており、構造上溶接ポイントが小さいことから、超音波の振動により、前記バイメタル片２６が回転してしまい、樹脂製の前記ハウジング２１の内壁と当接して振動エネルギーで当接個所が溶けたり、前記可動接点２５が剥離してしまうという問題があった。また、振動で回転しないように溶接個所を増やすと、組み立てが煩雑になるという問題があった。
【００１１】
したがって、本発明では上述した問題点を解決し、超音波溶着を行う際のバイメタル片の回転を防止することができると共に、組み立てが容易な熱応動スイッチの構造を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明では第１の手段として、有底状のハウジングと、このハウジングの内底面に配設された固定接点と、温度に応じて反転可能な反転部を有し前記固定接点と接離する可動接点が一端側に固着されたバイメタル片と、このバイメタル片の他端側が重ね合わされて片持ち状に固着されると共に前記ハウジングの内底面に配設された固定端子と、前記バイメタル片の外縁部と当接するように前記ハウジングに形成されることで、前記バイメタル片が前記反転部の反転方向と交差する方向に回転移動するのを規制する金属材からなる規制部とを備え、前記規制部は、前記バイメタル片の一端側に固着された前記可動接点とは反対側の前記固定端子に片持ち状に固着された他端側の固着部近傍に、前記固定端子と一体的に形成され、また、前記固定端子には窓孔部が設けられ、その窓孔部の一端側には一部が切り欠かれた開口部が設けられると共に、前記固定端子には、前記窓孔部の前記開口部側が、対面に位置する他端側よりも上段となるように傾斜部が設けられ、前記バイメタル片には、下方へ折り曲げられた突片を形成すると共に、前記開口部に前記突片を係合することにより前記バイメタル片が回転移動するのを規制するようにしたことを特徴とする。
【００１６】
また、第２の手段として、前記固定端子の開口部に、対向する一対の腕部を形成し、この腕部を前記バイメタル片の突片方向へ変形させ、前記腕部で前記突片を挟み込むようにしたことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図１乃至図７に示す。図１は熱応動スイッチのカバーを外した状態の平面図、図２は図１の２−２線における断面図、図３は図１の３−３線における断面図、図４は可動接点を固着した状態のバイメタル片の平面図、図５は同じく正面図、図６は固定端子の平面図、図７は同じく平面図である。
【００１８】
図において、ハウジング１は、合成樹脂等の絶縁材で上面が開口された箱状に形成されている。このハウジング１の内底部には、後述する各端子が配設されており、この各端子の一端部は前記ハウジング１の両側面側から外方へ導出されたものとなっている。また、前記ハウジング１の内底面の中央には、この内底面から半球状に突出した支持突起部１ａが設けられている。
【００１９】
また、前記ハウジング１の一端側には、長方形状の溝部１ｂが形成されており、この溝部１ｂに、後述するバイメタル片５の支持片部５ｂが係合され案内されるものとなっている。
【００２０】
また、前記ハウジングの底部には、外底面側から、後述する各端子の裏面に達するガイド穴１ｃ、１ｄが設けられている。このガイド穴１ｃ、１ｄは、各端子を前記ハウジング１内にインサート成形する場合に、各端子の位置決めを行うための成形金型に設けられたガイドピンのピン跡である。
【００２１】
第１の端子２は、黄銅等の導電性の金属材で平板状に形成されている。この第１の端子２の一端側には、前記ハウジング１の内底面に表出する小円形の平面からなる固定接点３が設けられており、この第１の端子２の他端側には、前記ハウジング１の側面部から外方へ導出されて他の電気機器の回路等に接続される接続端子部２ｂが設けられている。
【００２２】
また、前記第１の端子２には、前記固定接点３と前記接続端子部２ｂとの間で、前記固定接点３の近傍に幅広状の窓孔部２ｃが設けられている。この窓孔部２ｃは、前記第１の端子２の長手方向の、前記固定接点３を通る中心線上に形成されており、かつ、前記第１の端子２の幅方向に、前記窓孔部２ｃの幅が前記固定接点３の外周幅よりも大きくなるように形成されている。また、前記窓孔部２ｃは、前記固定接点３の外周に合わせて周回するように切り込み形成されたものとなっている。
【００２３】
また、前記第１の端子２には、前記窓孔部２ｃを含む部分に傾斜部（図示せず）が設けられており、この傾斜部を介して前記固定接点３と、前記接続端子部２ｂとが接続された構成となっている。前記第１の端子２が前記ハウジング１に取付けられる場合には、前記傾斜部部分が前記ハウジング１の内底部に埋設されて取付けられるものとなっている。
【００２４】
第２の端子４は、同じく黄銅等の導電性の金属材で平板状に形成されている。この第２の端子４の一端側には、プレスなどで偏肉させて突出部４ａが形成されており、この突出部４ａは後述するバイメタル片５の一端部を固着する溶着部となっている。また、この第２の端子４の他端側には、前記ハウジング１の側面部から外方へ導出されて他の電気機器の回路等に接続される接続端子部４ｂが設けられている。
【００２５】
また、前記第２の端子４には、後述するバイメタル片５を固着する前記突出部４ａと前記接続端子部４ｂとの間で、前記突出部４ａの近傍に幅広状の窓孔部４ｃが設けられている。この窓孔部４ｃは、前記第２の端子４の長手方向の、前記突出部４ａを通る中心線上に形成されており、かつ、前記第２の端子４の幅方向に、前記窓孔部４ｃの幅が前記突出部４ａの幅よりも大きくなるように形成されている。また、前記窓孔部４ｃは、前記突出部４ａの外周に合わせてほぼ周回するように切り欠き形成されたものとなっている。
【００２６】
また、前記窓孔部４ｃには、前記突出部４ａの外周部から前記窓孔部４ｃ内に向かって延出された一対の腕部４ｄ、４ｄが形成されており、この一対の腕部４ｄ、４ｄの間には、方形状に切り欠いた開口部４ｅが設けられている。すなわち、前記窓孔部４ｃ内に前記開口部４ｅを挟んで対向して前記一対の腕部４ｄ、４ｄが形成されたものとなっている。前記開口部４ｅに、後述するバイメタル片５の突片５ｃが挿入されて前記一対の腕部４ｄ、４ｄと係合されるものとなっている。
【００２７】
また、前記第２の端子４には、前記窓孔部４ｃを含む部分に傾斜部４ｆが設けられており、この傾斜部４ｆを介して後述するバイメタル片５が固着される突出部４ａと、前記接続端子部４ｂとが接続された構成となっている。前記第２の端子４が前記ハウジング１に取付けられる場合には、前記傾斜部４ｆ部分が前記ハウジング１の内底部に埋設されて取付けられるものとなっている。
【００２８】
バイメタル片５は、例えば、電気抵抗の高い材料からなる高膨張材と、電気抵抗の低い材料からなる低膨張材との、熱膨張率の異なる２種類の金属材料を平板状に積層接合して形成されている。このバイメタル片５の自由端となる一端側には、前記固定接点３と接離する、銀酸化錫等からなる可動接点６が電気溶接等の方法で固着されており、一方、他端側は、前記第２の端子４に設けられた前記突出部４ａにレーザー溶接等の方法で固着されたものとなっている。この場合、前記第２の端子４と前記バイメタル片５の他端側との結合箇所は、面全体ではなく、前記突出部４ａのみとの部分的結合となることから、前記バイメタル片５が反転動作する場合に動作特性を阻害しないようになっている。
【００２９】
また、前記バイメタル片５の中央部には、反転作用を助長するための膨出したドーム状の反転部５ａが形成されており、この反転部５ａを形成することで、前記バイメタル片５の、温度特性、すなわち、温度に応じた反転動作を確実に行えるようにしている。
【００３０】
また、前記バイメタル片５の他端側で、前記第２の端子４との固着位置より外方には、前記反転部５ａの形成位置とは反対側に延出する支持片部５ｂが形成されている。この支持片部５ｂは、前記可動接点６と前記第２の端子４との固着部とを結ぶ中心線に対して直交する方向で、且つ平面方向へそれぞれ対向して一対延出した状態で形成されている。
【００３１】
また、前記支持片部５ｂの中央には、下方に略直角に折り曲げられた突片５ｃが形成されており、この突片５ｃが前記ハウジング１の前記溝部１ｂに表出された前記第２の端子４の窓孔部４ｃに設けられた前記開口部４ｅに挿入されて一対の前記腕部４ｄ、４ｄと係合されることにより、前記バイメタル片５が前記ハウジング１に位置決めされるものとなっている。
【００３２】
また、前記バイメタル片５の反転部５ａと前記支持片部５ｂとの間には、前記第２の端子４との結合個所としての平坦部５ｄが形成されており、この平坦部５ｄと前記第２の端子４の突出部４ａとが溶接されて固着されるものとなっている。
【００３３】
この場合、前記支持片部５ｂは、前記第２の端子４との固着部を介して、前記反転部５ａの形成位置とは反対側に延設されていることから、前記バイメタル片５を前記ハウジング１に組込む際に、前記バイメタル片５の反転部５ａの変形を防止することができ、組立を容易に行うことが可能となっている。
【００３４】
また、前記支持片部５ｂの中央には、下方に略直角に折り曲げられた突片５ｃが形成されており、この突片５ｃが前記第２の端子４の窓孔部４ｃに設けられた前記開口部４ｅに挿入されて一対の前記腕部４ｄ、４ｄと係合されることから、前記バイメタル片５の回転方向の動きを効果的に抑制することが可能となり、位置決め精度が向上されるものとなる。
【００３５】
また、前記突片５ｃと、これが係合する前記開口部４ｅ及び一対の腕部４ｄ、４ｄは、前記バイメタル片５の一端側に固着された前記可動接点６とは反対側の片持ち状に固着された固着部近傍に形成されているので、前記バイメタル片５の前記可動接点６側が反転移動する場合においてもお互いが擦れて動作不良になることがなく、確実に位置規制することができるものとなっている。
【００３６】
また、前記バイメタル片５の回転方向の位置規制を行う規制部は、固定端子である前記第２の端子４に一体的に形成されているので、新たに規制部材を設ける必要がなく、部品点数を増やすことなく位置規制ができるため、廉価対応が図れるものとなっている。
【００３７】
尚、図示はしないが、合成樹脂などの絶縁材から略板状に形成されたカバーが、前記ハウジング１の開口部上に取り付けられ、前記ハウジング１の内部に配設された前記第１、第２の端子２、４、前記バイメタル片５、及び前記可動接点６、前記固定接点３等への塵埃やガスなどの影響を防止するものとなっている。
【００３８】
次に、上述した本発明の熱応動スイッチの組立について説明する。
まず、所定間隔で送り孔を形成した帯状の金属板をプレス成形して形成した前記第１、第２の端子２、４を前記ハウジング１の内底部にインサート成形などの方法で一体的に埋設し、多数のハウジング１が帯状に連続形成されたフープ材を形成する。
【００３９】
次に、バイメタル組込み治具で前記バイメタル片５の平坦部５ｄを吸着保持して、前記ハウジング１に、前記固定接点３と可動接点６とが対向し、かつ前記第２の端子４の突出部４ａと一端部が重なり合った状態で前記バイメタル片５を組み込む。この時、前記バイメタル片５には、前記可動接点６の固着方向とは反対側で、かつ長手方向とは直交する方向に延出する支持片部５ｂが形成されており、この支持片部５ｂが前記ハウジング１の前記溝部１ｂに係合されることにより、前記バイメタル片５が前記ハウジング１に案内されるものとなる。
【００４０】
この時、前記バイメタル片５に設けられた前記突片５ｃが、前記第２の端子４の窓孔部４ｃに設けられた前記開口部４ｅに挿入されて一対の前記腕部４ｄ、４ｄと係合されることから、前記バイメタル片５の回転方向の動きを効果的に抑制することが可能となり、位置決め精度が向上されるものとなる。また、構成が簡易なため、組み立ての作業性も向上されるものとなる。
【００４１】
尚、この時、必要に応じて一対の前記腕部４ｄ、４ｄを前記バイメタル片５の前記突片５ｃの方向にプレスなどの方法で変形させてやることで、前記腕部４ｄ、４ｄで前記突片５ｃを挟み込むようにすることにより、お互いの隙間を小さくでき、更に強固に前記バイメタル片５ｃの回転を規制することができるものとなる。
【００４２】
次に、前記ハウジング１の上面開口側から前記バイメタル片５の一端部の上面に、溶接時のバイメタル片５の固定及び吸熱を行う当て板を当接させた状態で、前記ハウジング１の底面に形成された前記ガイド穴１ｃから前記固定端子４の底面にレーザ照射装置により溶接用のレーザ光を照射して、前記バイメタル片５を前記固定端子４の突出部４ａに接合させる。
【００４３】
次に、前記ハウジング１の開口部上面側に、カバーを取り付け、フープ材から個々の熱応動スイッチに切断して分離することで組立が完了する。
【００４４】
次に、上述した本発明の熱応動スイッチの動作について説明する。
常温及び通常の使用温度においては、お互いに対向されて配置されている前記可動接点６と前記固定接点３は、お互いに接触して接点がオン状態となっている。この状態から何らかの原因で温度が上昇すると、前記可動接点６が固着されている前記バイメタル片５に設けられた前記反転部５ａが、温度の上昇に応じて反転動作を行う。この時、前記バイメタル片５に固着されている前記可動接点６は、前記バイメタル片５と共に駆動され、前記固定接点３から離間することとなり、接点がオフ状態となる。この場合、反転した前記バイメタル片５の前記反転部５ａは、その膨出部が反転し、前記固定接点３の方向、即ち、前記ハウジング１の内底面の方向へ突出する。
【００４５】
更に、この状態から温度が下降して元の常温に戻ると、前記バイメタル片５の前記反転部５ａは温度の下降に応じて反転復帰し、前記固定接点３の方向とは反対の方向へ突出することから、前記可動接点６が前記固定接点３に接触して接点がオン状態となり、初期の状態に復帰するものとなる。
【００４６】
上述した、本発明の熱応動スイッチの構造においては、前記バイメタル片５の中央部に、温度に応じて反転する際の、反転作用を助長するための膨出したドーム状の反転部５ａが形成されていることから、反転動作が確実に行われるものとなる。
【００４７】
尚、前記ハウジング１の内底面には前記支持突起部１ａを設けている。そのため、温度の下降時に、万が一、前記反転部５ａが徐々に温度が変化した（徐冷された）ことにより反転されずに復帰した場合には、前記反転部５ａがこの支持突起部１ａに当接することから、前記可動接点６と前記固定接点３との接触が離間状態に保たれ、温度上昇時に再度反転する場合の可動接点６と固定接点３との接点のチャタリングの発生防止が図れるものとなっている。
【００４８】
上記した実施例の構成によれば、前記ハウジング１に配設される固定端子である前記第２の端子４の一部に、前記バイメタル片５の一部を切り曲げて形成した前記突片５ｃと当接して、前記バイメタル片５が反転部５ａの反転方向と交差する方向に回転移動するのを規制するための前記一対の腕部４ｄ、４ｄと開口部４ｅを設けるようにしてあるので、金属製の前記第２の端子４と前記バイメタル片５との組み合わせによって、前記バイメタル片５の回転移動を規制する係合部の当接個所が金属同士となるように形成されている。
【００４９】
従って、熱応動スイッチを電気機器に取り付ける場合や、熱応動スイッチを実装した電気機器へ他の部品を取り付ける場合に、超音波溶着を使用する場合においても、超音波の振動により、前記バイメタル片５が回転してしまい、樹脂製の前記ハウジング１の内壁と当接して振動エネルギーで当接個所が溶けたり、前記可動接点６が剥離してしまうということがなくなり、また、振動で回転しないように、固定端子である前記第２の端子４との溶接個所を増やす必要がなく、組み立てを容易に行えるものとなっている。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の熱応動スイッチは、有底状のハウジングと、このハウジングの内底面に配設された固定接点と、温度に応じて反転可能な反転部を有し固定接点と接離する可動接点が一端側に固着されたバイメタル片と、このバイメタル片の他端側が重ね合わされて片持ち状に固着されると共にハウジングの内底面に配設された固定端子とを備え、ハウジングには、バイメタル片の外縁部と当接してバイメタル片が反転部の反転方向と交差する方向に回転移動するのを規制する金属材からなる規制部材を形成したことから、金属製の規制部材とバイメタル片との組み合わせによって、当接個所が金属同士となるため、超音波溶着の際の振動エネルギーで当接個所が溶けることがなく、固定端子との溶接個所を中心としたバイメタル片の回転移動を阻止することができる。また、溶接個所を増やす必要がないため、組み立てを容易に行うことができる。
【００５１】
また、規制部材は、バイメタル片の一端側に固着された可動接点とは反対側の固定端子に片持ち状に固着された他端側の固着部近傍に形成したことから、バイメタル片の可動接点側が反転移動する場合においても擦れて動作不良になることがなく、確実に位置規制することができる。
【００５２】
また、規制部材を、固定端子に一体的に形成したことから、部品点数を増やすことなく位置規制ができ、廉価対応が図れる。
【００５３】
また、バイメタル片に、下方へ折り曲げられた突片を形成すると共に、固定端子に、一部が切り欠かれた開口部を形成し、開口部に突片を係合することによりバイメタル片が回転移動するのを規制するようにしたことから、構成が簡易となり、組み立て作業性の向上が図れる。
【００５４】
また、固定端子の開口部に、対向する一対の腕部を形成し、この腕部をバイメタル片の突片方向へ変形させ、腕部で突片を挟み込むようにしたことから、お互いの隙間を小さくでき、更に強固にバイメタル片の回転を規制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である熱応動スイッチのカバーを外した状態を示す平面図である。
【図２】本発明の図１の２−２線における断面図である。
【図３】本発明の図１の３−３線における断面図である。
【図４】本発明の可動接点を固着した状態のバイメタル片を示す平面図である。
【図５】本発明の可動接点を固着した状態のバイメタル片を示す正面図である。
【図６】本発明の固定端子を示す平面図である。
【図７】本発明の固定端子を示す正面図である。
【図８】従来の熱応動スイッチのカバーを外した状態を示す平面図である。
【図９】従来の可動接点を固着した状態のバイメタル片を示す平面図である。
【符号の説明】
１ハウジング
１ａ支持突起部
１ｂ溝部
１ｃ，１ｄガイド穴
２第１の端子
２ｂ接続端子部
２ｃ窓孔部
３固定接点
４第２の端子（固定端子）
４ａ突出部
４ｂ接続端子部
４ｃ窓孔部
４ｄ腕部（規制部）
４ｅ開口部
４ｆ傾斜部
５バイメタル片
５ａ反転部
５ｂ支持片部
５ｃ突片
５ｄ平坦部
６可動接点

Claims

有底状のハウジングと、このハウジングの内底面に配設された固定接点と、温度に応じて反転可能な反転部を有し前記固定接点と接離する可動接点が一端側に固着されたバイメタル片と、このバイメタル片の他端側が重ね合わされて片持ち状に固着されると共に前記ハウジングの内底面に配設された固定端子と、前記バイメタル片の外縁部と当接するように前記ハウジングに形成されることで、前記バイメタル片が前記反転部の反転方向と交差する方向に回転移動するのを規制する金属材からなる規制部とを備え、前記規制部は、前記バイメタル片の一端側に固着された前記可動接点とは反対側の前記固定端子に片持ち状に固着された他端側の固着部近傍に、前記固定端子と一体的に形成され、また、前記固定端子には窓孔部が設けられ、その窓孔部の一端側には一部が切り欠かれた開口部が設けられると共に、前記固定端子には、前記窓孔部の前記開口部側が、対面に位置する他端側よりも上段となるように傾斜部が設けられ、前記バイメタル片には、下方へ折り曲げられた突片を形成すると共に、前記開口部に前記突片を係合することにより前記バイメタル片が回転移動するのを規制するようにしたことを特徴とする熱応動スイッチ。
前記固定端子の開口部に、対向する一対の腕部を形成し、この腕部を前記バイメタル片の突片方向へ変形させ、前記腕部で前記突片を挟み込むようにしたことを特徴とする請求項１記載の熱応動スイッチ。