JP6062815B2 - 温度スイッチ及び流体加熱装置 - Google Patents
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Description
本発明は、温度スイッチ、及びそれが用いられる流体加熱装置に関する。
従来から、ヒータの温度を検出して、ヒータが設定温度に達した場合に切り換わる温度
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。
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。
特許文献１には、配管の温度を検出する感温部材を配管に取り付ける際の取付構造が開
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。
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。
しかしながら、特許文献１の取付構造では、感温部材と配管との間の接触圧を確保する
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。
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。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ヒータとの間の接触圧を容易に
確保可能な温度スイッチを提供することを目的とする。
確保可能な温度スイッチを提供することを目的とする。
本発明のある態様によれば、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
る接触部を有する温度スイッチが提供される。
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。
本発明では、バイメタルが熱伝導可能に収容される収容部材は、突出して形成される接
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。
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。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る温度スイッチとしてのバイメタルス
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。
ヒータ装置１００は、ＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ：ハ
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。
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。
まず、図１を参照して、ヒータ装置１００が適用される電気回路１について説明する。
ヒータ装置１００は、電源としての直流電源２から供給される電流によって作動するヒ
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
。
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
。
電気回路１は、ヒータ３に電源を供給する直流電源２と、ヒータ３の温度が設定温度に
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
。
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
。
直流電源２は、ＨＥＶやＥＶなどに搭載されて駆動用モータ（図示省略）にも電源を供
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。
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。
短絡ライン６は、供給ライン５の電流の流れ方向において、電力ヒューズ７の下流かつ
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。
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。
短絡ライン６は、ヒータ３の温度が設定温度に達したときに通電状態に切り換えられる
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。
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。
電力ヒューズ７は、短絡ライン６が短絡したときに瞬間的に流れる大電流によって切断
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。
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。
以上のように、電気回路１には、ヒータ３の温度が許容温度範囲を超えて上昇した場合
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。
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。
次に、図２から図７を参照して、ヒータ装置１００の構成について説明する。
図２に示すように、ヒータ装置１００は、ヒータ３と、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。
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。
ヒータ３は、通電することによって発熱するシーズヒータ又はＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖ
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。
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。
図３に示すように、ヒータ３は、複数の平行な発熱部３ａと、両端に形成されて電源が
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。
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。
発熱部３ａは、断面が環状となるように形成される。ここでは、発熱部３ａの断面は円
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。
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。
図２に示すように、タンク４は、冷媒が供給される供給通路４ａと、ヒータ３によって
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。
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。
図２の断面図に示すように、バイメタルスイッチ１０は、保持部材２０との間でヒータ
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。
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。
図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、バイメタルスイッチ１０は、臨界温度に達す
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。
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。
バイメタル１２は、ヒータ３の温度が設定温度に達したときに臨界温度に達するように
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。
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。
スイッチ機構１６は、ケーシング１１内に固定される固定接点１４と、固定接点１４に
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）。
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）。
図４（ｂ）に示すように、バイメタル１２が臨界温度に達して下に凸の状態に変形する
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。
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。
バイメタル１２が下に凸の状態に変形する臨界温度は、例えば１３０℃に設定される。
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。
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。
ケーシング１１は、バイメタル１２と対峙する底面１８と、底面１８から外部へ向けて
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。
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が変形する前の状態では、図５（ａ）に示すように、底面１８において
、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。
、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。
接触部１９は、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は
、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。
、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。
接触部１９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、隣り合う
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。
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。
接触部１９は、図５（ｂ）に示すように、ヒータ３の直線部３ｃに沿って延設される。
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。
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。
接触部１９に一対の平面１９ａを形成する構成に代えて、ヒータ３の直線部３ｃに面接
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。
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。
以上のように、バイメタル１２が熱伝導可能に収容されるケーシング１１は、突出して
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。
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。
また、接触部１９を先端に向かって細くなるように形成することで、バイメタルスイッ
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。
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。
図２に示すように、保持部材２０は、タンク４の内面にボルト締結によって固定される
。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。
。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。
保持部２１は、ヒータ３がタンク４の内面から所定の距離だけ離間して位置するように
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。
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。
また、保持部２１は、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１
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。
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。
よって、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
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。
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。
図６に示すように、バイメタルスイッチ１０は、直線部３ｃに沿った方向において、保
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。
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。
また、このときバイメタルスイッチ１０に作用する最大反力Ｗ’は、バイメタルスイッ
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。
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。
距離Ｘは、保持部材２０の端部からヒータ３の直線部３ｃの端部までの長さをＸｓとし
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。
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。
このように設定することで、ヒータ３のばね性を利用してバイメタルスイッチ１０の接
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。
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。
なお、上述した実施の形態では、直線部３ｃを有するヒータ３を用いる場合について説
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。
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。
以上の実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。
バイメタル１２が熱伝導可能に収容されるケーシング１１は、突出して形成されてヒー
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。
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。
また、接触部１９を先端に向かって細くなるように形成することで、バイメタルスイッ
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。
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。
次に、図８を参照して、本発明の実施の形態の変形例に係るバイメタルスイッチ１１０
について説明する。
について説明する。
上述した実施の形態におけるバイメタルスイッチ１０では、ケーシング１１には単一の
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。
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。
一対の接触部１１９は、互いに所定の距離だけ離間して設けられる。一対の接触部１１
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。
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。
具体的には、一方の接触部１１９は、第一の直線部３ｃと第二の直線部３ｃとの間に挿
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。
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。
したがって、この場合にも、上述した実施の形態と同様に、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。
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。
また、バイメタルスイッチ１１０では、上述した実施の形態におけるバイメタルスイッ
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。
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。
なお、バイメタルスイッチ１１０では、接触部１１９は一対形成されているが、これに
限らず、接触部１１９を三個以上形成してもよい。
限らず、接触部１１９を三個以上形成してもよい。
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の
変更がなしうることは明白である。
変更がなしうることは明白である。
例えば、上述した実施の形態では、バイメタルスイッチ１０の接触部１９は、先端に向
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。
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。
この場合、接触部１９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
、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。
、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。
次に、図９〜図１２に示す本発明の他の実施の形態（以下第２実施形態と称する）につ
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。
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。
第２実施形態におけるバイメタルスイッチ１０は、接触部１９１の構成が第１実施形態
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。
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。
また、第２実施形態における保持部材２０ａは、図１０及び図１１に示すように、隣り
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。
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。
第２実施形態では、図１０及び図１１に示すように、一対の直線部３ｃの間にバイメタ
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。
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。
次に、図１３〜図１５に示す本発明の他の実施の形態（以下第３実施形態と称する）に
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。
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。
第３実施形態における保持部材２０ｂは、図１３に示すように、係止孔２１ｂが形成さ
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。
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。
第３実施形態におけるバイメタルスイッチ１０は、接触部１９２の構成が第２「施形態
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。
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。
この第３実施形態では、先端部１９２ａと係止孔２１ｂによって、保持部材２０がヒー
タ３から外れてしまうことを抑制している。
タ３から外れてしまうことを抑制している。
次に、図１６に示す本発明の他の実施の形態（以下第４実施形態と称する）について説
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。
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。
第４実施形態におけるバイメタルスイッチ１０は、接触部１９３が、ヒータ３の直線部
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。
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。
また、本実施形態における保持部材２０ｃは、ヒータ３の接触面が、ヒータ３の断面形
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。
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。
第４実施形態では、このような構成によって、ヒータ３とバイメタルスイッチ１０との
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。
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。
１００ ヒータ装置（流体加熱装置）
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
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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| US14/420,193 US9514906B2 (en) | 2012-08-09 | 2013-07-24 | Temperature switch and fluid heating device |
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|---|---|---|---|
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| JP2012177474 | 2012-08-09 | ||
| JP2013138869A JP6062815B2 (ja) | 2012-08-09 | 2013-07-02 | 温度スイッチ及び流体加熱装置 |
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|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2013138869A Expired - Fee Related JP6062815B2 (ja) | 2012-08-09 | 2013-07-02 | 温度スイッチ及び流体加熱装置 |
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| EP (1) | EP2884519B1 (ja) |
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| CN (1) | CN104520955B (ja) |
| WO (1) | WO2014024684A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPH0240771B2 (ja) | 1985-09-13 | 1990-09-13 | Nitsushin Boseki Kk | Seibokiniokeruseisosochi |
| JPS6262935U (ja) * | 1985-10-11 | 1987-04-18 | ||
| FR2611980B1 (fr) * | 1987-02-27 | 1995-06-09 | Cambien Claude | Element d'actionnement presentant une piece mince deformable dans le sens de son epaisseur |
| GB2215169A (en) * | 1988-02-09 | 1989-09-13 | Sheathed Heating Elements Ltd | Electric liquid-heating assembly |
| JPH0259541U (ja) | 1988-10-25 | 1990-05-01 | ||
| JPH0297739U (ja) * | 1989-01-19 | 1990-08-03 | ||
| CN2106412U (zh) * | 1991-11-25 | 1992-06-03 | 哈尔滨市首饰厂 | 电热开水器温控开关 |
| JP2587752B2 (ja) * | 1992-05-07 | 1997-03-05 | 日本精研株式会社 | 温度スイッチ |
| US5404421A (en) * | 1993-01-27 | 1995-04-04 | Emerson Electric Co. | Fuel heating element mounting plug housing a thermostat |
| US6417758B1 (en) * | 1999-01-08 | 2002-07-09 | Therm-O-Disc, Incorporated | Thermostat with spring clip for accommodating out-of-round tubing |
| US6597274B1 (en) * | 2000-05-30 | 2003-07-22 | Therm-O-Disc, Incorporated | Bimetal snap disc thermostat with heaters |
| US7358740B2 (en) * | 2005-03-18 | 2008-04-15 | Honeywell International Inc. | Thermal switch with self-test feature |
| DE202007017796U1 (de) * | 2007-12-20 | 2008-04-17 | BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH | Sicherungsvorrichtung für einen Durchlauferhitzer |
| JP2011075980A (ja) * | 2009-10-01 | 2011-04-14 | Canon Inc | サーモスイッチ及び像加熱装置 |
| CN102446658A (zh) * | 2010-10-15 | 2012-05-09 | 罗兆阳 | 一次成型突跳式温度控制器 |
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2013
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