JP3970951B2

JP3970951B2 - 開閉スイッチ用接点

Info

Publication number: JP3970951B2
Application number: JP32119595A
Authority: JP
Inventors: 孝之寺田
Original assignee: Wako Electronics Co Ltd
Current assignee: Wako Electronics Co Ltd
Priority date: 1995-11-14
Filing date: 1995-11-14
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2015-11-14
Also published as: JPH09139164A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サーモスタットなどの開閉スイッチの接点構造に関し、特に、丘状球面に形成された接点本体の中央に小突起を形成してなる開閉スイッチ用接点に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来のサーモスタットの断面形状を図示したものであり、バイメタル・ディスク２１と、バイメタル・ディスク２１の変位を接点バネ２３に伝えるガイドピン２２と、接点バネ２３の先端部に設けられた可動接点２４と、可動接点に対面する固定接点２５とが示されている。
図５は、温度変化に対するバイメタル・ディスク２１の変位量を図示したものである。図示の通り、温度が上昇するにつれてバイメタル・ディスク２１は、Ｇ→Ａのように少しずつ徐動し、その後、臨界点Ｂを越えると一気にＢ→Ｃのスナップ動作を行う。温度が降下する場合も同様であって、Ｃ→Ｅのように少しずつ徐動し、その後、臨界点Ｆを越えると一気にＦ→Ｇのスナップ動作を行う。
サーモスタットでは、Ｂ→Ｃのスナップ動作やＦ→Ｇのスナップ動作に同期して、開閉接点を一気に開閉させる必要があるので、開閉接点２４，２５がＯＮ状態のときにガイドピン２２上端が有効スナップ範囲内（図５のＢＦ間）に位置するよう、ガイドピン２２の長さや接点バネ２３の位置を設定している。そして、Ｇ→Ａ→ＢやＣ→Ｅ→Ｆの徐動範囲では、開閉接点２４，２５をＯＮ状態かＯＦＦ状態かに維持させ、バイメタル・ディスクのスナップ動作に同期してＯＮ／ＯＦＦ状態を遷移させることによってチャタリングの発生を防止している。
【０００３】
ところで、開閉接点２４，２５では接点開閉時にアーク放電が発生し、そのときの発熱によって接点材質が飛散するので、この欠損量を考慮して、固定接点２５を平面状に形成する一方、可動接点２４を曲率半径の大きい丘状球面に形成している。すなわち、可動接点２４は丘状球面に形成されているので、曲率半径の小さい半球面などに形成した場合より、同じ欠損量に対して可動接点２４の高さの減少が少なく、長期間にわたって、ガイドピン２３の上端を有効スナップ範囲内に位置させることができる。なお、図６（ａ）（ｂ）は、丘状球面に形成した可動接点２４ａと、曲率半径が小さい半球状の可動接点２４ｂとの対比図であり、同じ欠損量（斜線部）に対して、高さの減少は、可動接点２４ａの方が少ないことを示している（ｂ＞ａ）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の開閉接点は、平面状の固定接点と球面状の可動接点とからなり、可動接点の曲率半径を十分大きくすることによって、アーク放電に伴う接点高さの減少を抑え、長期間にわたる安定な動作を実現している。
しかしながら、従来の開閉接点は、可動接点の曲率半径が大きいために、接触箇所の近傍は相当に近接した状態となり、結果として、異物を挟み込み易いという問題があった。その為、最終検査までは正常であったサーモスタットでも、その後、何らかの事情で接点間に異物を挟み込んでしまうと、接触状態の不安定さから接触抵抗が大きくなったり導通不良になるなどのトラブルが生じた。この問題は、サーモスタットに限ったものではなく、感圧ディスクのスナップ動作に応答して接点が開閉される圧力スイッチについても同様であった。
この発明は、この問題点に着目してなされたものであって、異物が挟まる可能性を極力低減すると共に、長期間にわたって安定に動作する開閉スイッチ用接点を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明者は、先ず、サーモスタットなどの接触不良が、主として製品の初期段階に生じる点に着目した。製品の初期段階には、接触不良のトラブルが生じるが、その後は殆ど生じない点について種々検討するに、その理由は次のように考えられる。すなわち、サーモスタットなどに当初から異物が混入していた場合、初期段階において、たまたま、この異物が接点間に挟み込まれると上記のトラブルを生じるが、初期段階を問題なく経過すれば、開閉接点の動作時に生じるアーク放電によって、異物も消失してしまうものと推定される。
そこで、本発明では、平面状の外表面を備える第１の接点と、曲率半径の大きい丘状球面の外表面を備える第２の接点とからなる開閉スイッチ用接点において、銀製または銀合金製の前記丘状球面の中央部にのみ銀製または銀合金製の小突起が設けられており、この小突起を開閉スイッチの所定回数の動作によって消失させるようにしている。
この開閉スイッチ用接点は、サーモスタットや圧力スイッチの接点として用いるのが特に好適である。また、小突起の形状としては、略円柱状、略半球状、略円錐状など各種の形状が考えられ、特に限定されるものではないが、接触荷重を集中させ、異物が挟まることを防止する上では、比較的鋭いものが好ましい。小突起の高さは、開閉スイッチの動作条件などを考慮して適宜に決定されるが、通常は、０．１ｍｍ以下の高さであることが好ましい。
【０００６】
本発明をサーモスタットに適用した場合を想定すると、製品の初期段階では、小突起を介して接点が接触するので、接点間に異物が挟まる確率が格段に小さくなり、しかも、接触荷重が小突起に集中するので接触抵抗も安定化する。その後、何回か接点を開閉動作させると、例え、当初から異物が混入していたとしても、開閉動作時のアーク放電によって、異物を消失させることができる。この異物の消失に合わせて、小突起もアーク放電によって消失してゆくが、小突起が消失した後は、曲率半径の大きい丘状球面の接点本体を介して接点が接触するので、接点消耗による高さの変化は少なく、長期間にわたって安定して動作させることができる。つまり、アーク放電による高さの減少分が少ないので、長期間にわたって、バイメタル・ディスクの有効スナップ範囲において開閉接点が開閉されることになり、チャタリングの発生しない長寿命のサーモスタットとなる。
【０００７】
【発明の実施の態様】
以下、実施例に基づいて、この発明を更に詳細に説明する。
図１は、本発明に係る開閉スイッチ用接点を用いたサーモスタット１を図示したものである。このサーモスタット１は、バイメタル・ディスク２と、バイメタル・ディスク２の変位を接点バネ４に伝えるガイドピン３と、接点バネ４の先端部に設けられた可動接点５と、可動接点５に対面する位置に設けられた固定接点６とを中心的に備えている。
図示の通り、ガイドピン３は、上端部３ａがバイメタル・ディスク２の中央部に当接し、下端部３ｂが接点バネ４の当接部４ａに当接するように位置決めされている。また、バイメタル・ディスク２は、温度変化に対応して図５に示す変位をするので、Ｇ→Ａ→ＢやＣ→Ｅ→Ｆの徐動範囲では、開閉接点５，６がＯＮ状態かＯＦＦ状態かを維持するよう、ガイドピン３の長さや接点バネ４の位置が設定されている。つまり、開閉接点５，６は、有効スナップ範囲内（図５のＢＦ間）において、ＯＮ状態からＯＦＦ状態、又は、ＯＦＦ状態からＯＮ状態に一気に遷移するようになっている。
【０００８】
図２（ａ）は、可動接点５の断面形状を図示したものであり、図２（ｂ）は、小突起８ｂの断面形状を図示したものである。可動接点５は、接点バネ４に固着される銅製の連結部７と、連結部７に載置された銀製（ＡｇまたはＡｇ合金）の接点部８とが一体化されて構成されている。ここで、連結部７は、直径Ｄ１と高さＨ１が１．２ｍｍと０．８ｍｍである円柱部７ａと、直径Ｄ２と厚さＨ２が２．３ｍｍと０．３ｍｍである円板部７ｂとからなり、円柱部７ａと円板部７ｂの中心を共通にして一体化されている。
一方、接点部８は、曲率半径６ｍｍの球表面を有する丘状の本体８ａと、本体８ａの中心に設けられた高さが０．０５ｍｍの小突起８ｂとから構成されている。そして、本体８ａの最大厚さＨ３は、０．３ｍｍに形成されている。なお、連結部７の円板部７ｂの側面には、角度９°のテーパが形成される一方、接点部８の本体８ａの外周部には、曲率半径０．３ｍｍの球面が形成されることによって、全体が滑らかな連続面となっている。
【０００９】
図２（ｂ）に示すように、小突起８ｂは、その底部の直径Ｄ４が０．２ｍｍであり、最上部が曲率半径０．０５ｍｍの球表面になっている。また、小突起８ｂの高さＨ４は、０．０５ｍｍであり、直径Ｄ４の底部円板から最上部の球表面に向けて滑らかな連続面が形成されている。なお、図３は、可動接点５の平面図であり、接点部８の本体８ａ及び小突起８ｂが示されている。
以上、図２、図３に示す可動接点５について、各部の寸法を具体的に説明したが、あくまでも一例を挙げたに過ぎず、適宜に設計変更できるのは勿論である。同様に、各部の形状も適宜に変更可能であるが、小突起８ｂは、初期段階にアーク放電によって消失させるものであるから、比較的鋭く突出させて小体積に形成するのが好ましい。但し、余り鋭く突出させると、アーク放電に伴う高さの減少が大きくなり、有効スナップ範囲内でのＯＮ／ＯＦＦ動作が実現できなくなるので、電圧や電流などの動作条件を考慮して適宜な高さＨ４に設定すべきであり、通常は、０．１ｍｍ以下に設定するのが好適である。
【００１０】
続いて、以上の構成からなるサーモスタット１について開閉接点５，６の経時的な変化を説明する。
初期段階では、開閉接点５，６は、可動接点５の小突起８ｂを介して接触するので、接触荷重が小突起８ｂに集中することになり、接触状態は安定化しており接触抵抗も低い。また、可動接点５と固定接点６の非接触部は、小突起８ｂの高さＨ４を隔てて互いにほぼ平行状態にあるので、異物を挟み込む可能性が殆どなく、接触不良のトラブルが生じない。
その後、サーモスタット１を何回か動作させると、アーク放電に伴う高熱によって小突起８ｂは消耗してゆくが、同時に、異物は、例え混入していたとしてもアーク放電によって消失してゆく。そして、小突起８ｂが完全に消失したときには異物も消失しており、その後は、接点部８の本体８ａが固定接点６に接触することになり、アーク放電に伴う接触部の消耗があっても、接点本体８ａの高さの減少は僅かである。つまり、接点バネ４の当接部４ａの位置は、経時的に大きく変化しないので、長期間にわたって、有効スナップ範囲内において開閉スイッチ５，６の開閉動作を実現することができチャタリングなどの問題が生じない。
以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は、発明の要旨に反しない範囲で適宜に変更することができる。例えば、図１の実施例では、可動接点の中央部に小突起を設けたが、小突起の位置を変更できるのは勿論であり、当然、固定接点の側に設けても良い。また、図１に示すサーモスタットは、何ら、本発明を限定するものではなく、他の構成からなるサーモスタット、或いは、サーモスタット以外の圧力スイッチなどの開閉スイッチにも本発明を適用することができる。
【００１１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、平面状の外表面を備える第１の接点と、曲率半径の大きい丘状球面の外表面を備える第２の接点とからなる開閉スイッチ用接点において、前記丘状球面の一部に小突起が設け、この小突起を開閉スイッチの所定回数の動作によって消失させるようにしている。
従って、小突起を介して接点が接触する製品の初期段階では、接点間に異物が挟まる確率が格段に小さくなり、しかも、接触荷重が小突起に集中するので接触抵抗も安定化する。その後、何回か接点を開閉動作させると、アーク放電によって、異物を消失させることができ小突起も消失するので、その後は、アーク放電による接点高さの変化は少なく、長期間にわたって安定して動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る開閉接点を用いたサーモスタットを図示したものである。
【図２】可動接点の断面形状を図示したものである。
【図３】可動接点の平面図を図示したものである。
【図４】従来の開閉接点を用いたサーモスタットを図示したものである。
【図５】バイメタル・ディスクの動作を説明する図面である。
【図６】異なる形状の可動接点について、接点形状の経時的な変化を図示したものである。
【符号の説明】
６固定接点（第１の接点）
５可動接点（第２の接点）
８ａ接点部本体（丘状球面）
８ｂ小突起

Claims

平面状の外表面を備える第１の接点と、
曲率半径の大きい丘状球面の外表面を備える第２の接点とからなり、
前記第２の接点は、前記丘状球面の外表面を有する本体と、この本体の中央部にのみ設けられる小突起とから構成される銀製または銀合金製の接点部を備え、
前記小突起は、開閉スイッチの所定回数の動作によって消失するようになっており、
前記第１と第２の接点は、バイメタルのスナップ動作に対応して開閉動作するサーモスタット用の接点であるか、感圧ディスクのスナップ動作に対応して開閉動作する圧力スイッチ用の接点であることを特徴とする開閉スイッチ用接点。
前記小突起は、その高さが０．１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の開閉スイッチ用接点。