JP6615697B2 - サーモスタット - Google Patents

Description

この発明は、電気機器の温度が過大となったとき、またはこれに流れる電流が過大となったとき、この電気機器を過熱または過電流から保護するために使用されるサーモスタットに関する。

このようなサーモスタットとしては、特許文献１に示されるようなサーモスタットが知られている。
この特許文献１の従来のサーモスタットは、図１０に示すように構成されている。
この従来のサーモスタットは、固定接点１０４の設けられた固定接触子板１０２と、可動接点１０６の設けられた可動接触子板１０５と、所定の温度より高くなると変形して固定接点１０４から可動接点１０６が離れるように可動接触子板１０６を駆動するバイメタル１０７を備える。

このようなサーモスタットは、このサーモスタットの取り付けられた電気機器の熱により過熱されたり、内部を流れる過大な電流により過熱されたりして、サーモスタットの温度が所定の温度より高くなったとき、電気回路を遮断して、電気機器を過熱や、過電流から保護する作用をする。

従来のサーモスタットは、図１０に示すように可動接触子板１０５とバイメタル１０７は、先端を相互に係合するとともに、基端を共締めして、樹脂ベース体１０１上に押え板１０８を介して固定用突起１０９によって締め付けることにより樹脂ベース体１０１により支持される。固定接点１０４を固着した固定接触子板１０２も、樹脂ベース体１０１に埋め込み固定され、これにより可動接触子板１０５から絶縁して支持される。固定接触子板１０２および可動接触子板１０５の基端部に形成された端子部１０２ａおよび１０５ａにそれぞれ外部へ引き出す接続線１１１および１１２を接続し、全体を保護ケース１１０内に収納する。そして、ケース１１０の接続線の引出部分に、封止樹脂１１３を充填して、ケース１１０内に外部から塵埃や湿気等が侵入するのを防いでいる。

このように構成すると、可動接触子板１０５とバイメタル１０７は、それぞれの先端部および基端部が相互に接触するため、相互の熱伝導が高くなりサーモスタットの応答性を高めることができる。

特開平０６−１１９８５９号公報

このように従来のサーモスタットは、可動接触子板１０５とバイメタル１０７の基端部が共に樹脂ベース体１０１の接続線引出側において樹脂ベース体１０１によって固定支持され、かつ、可動接触子板１０５と固定接触子板１０２との電気的絶縁が樹脂ベース体１０１によって維持されている。

このように樹脂ベース体１０１により可動接触子板１０５と固定接触子板１０２との電気的絶縁を維持するためには、可動接触子板１０５およびバイメタル１０７と樹脂ベース体１０１との固定部分にスペースの関係から金属製の固定具を使用することが制限される。このため、従来のサーモスタットにおいては、樹脂ベース体１０１上に固定用突起１０９を一体に形成し、この固定用突起１０９を加熱変形して押え板１０８を介して可動接触子板１０５およびバイメタル１０７を共通に締め付けて樹脂ベース体１０１上に固定するようにしている。

しかし、このように樹脂製の固定具（固定用突起１０９）によって可動接触子板１０５およびバイメタル１０７の固定を行うと、使用中にサーモスタットが過熱されたとき、樹脂の固定用突起１０９が軟化変形して固定部分の結合力が損なわれ、サーモスタットが性能低下を生じ、長期間の使用に耐えない問題がある。

この発明は、このような問題を解決し、過熱による性能低下がなく、長期間安定に使用することのできるサーモスタットを提供することを課題とする。

このような課題を解決するため、この発明に係るサーモスタットは、それぞれ一端に端子部を有する第１の端子板および第２の端子板と、これらの端子板を適宜の間隔をおいてほぼ平行に配置した状態で前記端子部は残して埋設保持する絶縁性の樹脂ベース体と、前記第１の端子板の中間部に表面を前記樹脂ベース体から露出して固着した固定接点と、前記第２の端子板の前記端子部と反対側の端部に前記樹脂ベース体から露出して形成した支持部と、先端部に前記固定接点と対向して固着した可動接点を有する可動接触子板と、熱により変形するバイメタル板とを備え、前記可動接触子板の上に前記バイメタル板を相互に先端部を係合して重ね合わせ、かつ、前記可動接触子板とバイメタル板との基端部を共通に、前記第２の端子板の支持部に結合固定することにより前記可動接触子板の先端の可動接点が前記第２の端子板に固着した固定接点と接離可能に対向配置されたことを特徴とするものである。当該サーモスタットは、さらに、前記第２の端子板の支持部上に重ねて載置した前記バイメタル板および可動接触子板の基端部上に金属製の押え板を重ね、共通に金属の結合ピンを挿通して結合することを特徴とする。

この発明においては、前記樹脂ベース体は、前記第１の端子板および第２の端子板を絶縁樹脂により一体モールドすることにより形成するのがよい。
また、この発明においては、前記可動接触子板の先端部に係合孔を設け、この係合孔に前記バイメタル板の先端部を挿通することにより、該バイメタル板の先端部を前記可動接触子板の先端部に係合することができる。

この発明によれば、樹脂ベース体により固定保持した一方の端子板から離間し他方の端子板の端部により重ね合わせた可動接触子板とバイメタル板の基端部を共通に固定支持するので、可動接触子板とバイメタル板の支持端の電気的絶縁を十分に確保しつつ、過熱状態となっても可動接触子板とバイメタル板の結合力の低下を防止できる。このため、サーモスタットの性能を長期間安定に保つことができる。

この発明の実施例のサーモスタットの構成を示すもので、（ａ）は立面断面図、（ｂ）は平面断面図である。 この発明の実施例のサーモスタットのオフ状態を示す図である。 この発明の実施例に使用する第１の端子板と第２の端子板の構成を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は立面図である。 この発明の実施例に使用する可動接触子板の構成を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は立面断面図である。 この発明の実施例に使用するバイメタル板の構成を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は立面断面図である。 この発明の実施例に使用する押え板の構成を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は立面断面図である。 この発明の実施例に使用する結合ピンの構成を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は立面断面図である。 この発明の実施例に使用する保護ケースの構成を示すもので、（ａ）は立面断面図、（ｂ）は平面断面図、（ｃ）は側面図である。 この発明の実施例のバイメタルの組み立て工程を示す図である。 従来のサーモスタットの構成を示す立面断面図である。

この発明の実施の形態を図に示す実施例を用いて説明する。

図１は、この発明のサーモスタットの実施例の構成を示すもので、（ａ）は、（ｂ）におけるａ−ａ線で切断した立面断面図、（ｂ）は、（ａ）のｂ−ｂ線で切断した平面断面図である。
図１において、１は、絶縁性樹脂をモールドして形成した樹脂ベース体である。この樹脂ベース体１には、それぞれ一端に外部へ引き出す接続線１１および１２を接続するための端子部２ａおよび３ａを備える第１の端子板２および第２の端子板３が埋め込まれ、この樹脂ベース体１によって固定支持される。
樹脂ベース体１に埋め込まれた第１および第２の端子板２および３は、導電性の金属平板をプレスにより打ち抜き加工して、図３に示すような形状に形成されている。

第１の端子板２の一端部には引出端子となる端子部２ａが形成され、その上面に外部の接続線１１の溶接に使用する突起２ｂが設けられている。
また、第１の端子板２の端子部２ａと反対側の端部には、ＰＴＣサーミスタを支持するための支持部２ｃが形成され、その上面にＰＴＣサーミスタを載置した際に、導電接続を助ける接触突起２ｄを複数形成している。第１の端子板２の中間部には、端子部２ａ寄りに固定接点４がカシメまたは溶接等によって固着され、電気的および機械的に結合される。

第２の端子板３の一端部には、第１の端子板２の端子部２ａと並んだ位置に端子部３ａおよび溶接用突起３ｂが形成され、これと反対側の他端部には後記する可動接触子板５およびバイメタル板７を固定支持するための支持部３ｃが形成される。この支持部３ｃには、可動接触子板５およびバイメタル板７を結合固定するための結合孔３ｄが貫通して設けられる(図３参照)。

この第１および第２の端子板２および３は、互いに所定の間隔離して並列に配置して、樹脂ベース体１を形成するとき、これと一体にモールドすることにより樹脂ベース体１の中に埋設され、この樹脂ベース体１により絶縁して固定支持される。このとき、第１の端子板２の端子部２ａ、固定接点４の上面、および第２の端子板３の端子部３ａ、支持部３ｃは、モールドしないで、樹脂ベース体１から露出されるようにする(図１参照)。

このように第１および第２の端子板２、３を埋設した樹脂ベース体１内に、図１に示すように、可動接触子板５と熱で変形するバイメタル板７を重ね合わせて挿入配置する。

可動接触子板５は、図４に示すような構成を有する。図４の（ａ）は可動接触子板５の平面図、（ｂ）は同立面断面図を示す。
可動接触子板５は、弾性を有する導電性金属平板からプレスにより図４に示すに所定の形状に打ち抜いて形成する。
可動接触子板５の第１の端子板２と対向する面の先端部には、固定接点４と対向して可動接点６が溶接またはカシメ加工により固着して設けられる。また、可動接触子板５の先端は上方へ折り曲げられ、この折り曲げ部分に図５に示すバイメタル板７の先端の係合突起７ａを挿入係合するための係合孔５ａが形成される。さらに、可動接触子板５の中間部には、バイメタル板７の反転動作を助けるために、樹脂ベース体１の底面に形成した支持突起１ａを逃がすための逃がし孔５ｂが設けられる。さらにまた、可動接触子板５の基端部には、バイメタル板７と結合するための貫通した結合孔５ｃが設けられるとともに、基端部の両側面に樹脂ベース体１に挿入するときに位置決めを行うための位置決め凹部５ｄが設けられる。

バイメタル板７は、図５に示すような構成を有する。図５の（ａ）は、バイメタル板の平面図、（ｂ）は同立面断面図を示す。
バイメタル板７も平板状のバイメタル原板から図５に示すような所定の形状に、プレスにより打ち抜いて形成され、所定温度以下では、図５（ｂ）に示すように上向きの凸に湾曲し、所定温度以上になると反転して下向きの凸に変形する。
バイメタル板７の先端には、可動接触子板５の先端部に設けられた係合孔５ａに嵌合して係合される係合突起７ａが形成され、基端部には、可動接触子板５と共通に結合するための貫通した結合孔７ｃが設けられる。また、基端部の両側面には、可動接触子板５と同様に位置決め凹部７ｄが設けられる。

このように構成された、可動接触子板５とバイメタル板７とは、樹脂ベース体１に組み込むときに、バイメタル板７を上にして重ね合わせられる。このとき、バイメタル板７の先端の係合突起７ａが可動接触子板５の先端の係合孔５ａに嵌合して係合され、それぞれの結合孔７ｃと５ｃの位置が合わせられる。

次に、このように構成されたこの発明の実施例のサーモスタットの組み立て手順の例を図９に示すので、これを参照してサーモスタットの組み立て手順について説明する。
まず、予め、可動接触子板５とバイメタル板７を、互いの先端部を互いに係合させて重ね合わせ、可動接触子板５とバイメタル板７の組体を構成する。この組体を、図９（ａ）に示すように、樹脂ベース体１内に挿入する。このとき、可動接触子板５とバイメタル板７は、基端部の側面の係合凹部５ｄ、７ｄを樹脂ベースに設けた係合突条１ｄに沿わせながら樹脂ベース体１内に挿入する。そして、可動接触子板５とバイメタル板７の基端部の結合孔５ｃ，７ｃを樹脂ベース体１内に埋設された第２の端子板３の樹脂ベース体１から露出した支持部３ｃの結合孔３ｄの位置に合わせて、この支持部３ｃ上に載置する。

樹脂ベース体１内に挿入した可動接触子板５とバイメタル板７の組体の基端部の上に、図６に示すような構成の金属製の押え板８を重ねる。押え板８にも結合孔８ａおよび位置決め凹部８ｂが設けられているので、この結合孔８ａの位置を可動接触子板５とバイメタル板７の組体の結合孔５ｃ、７ｃの位置に容易に合わせることができる。

このように第２の端子板３の支持部３ｃ上に、可動接触子板５とバイメタル板７の組体および押え板８を重ね合わせたところで、結合ピン９を結合孔８ａ、７ｃ、５ｃおよび３ｄに上から挿通する（図９（ｂ）参照）。
結合ピン９は、カシメ加工がしやすいように黄銅等の比較的柔らかい金属で形成されており、図７に示すように、胴体の基端に周囲に張り出した鍔部９ａと、胴体内に部分的なくり抜き穴９ｂを有する。

押え板８、可動接触子板５とバイメタル板７の組体および第２の端子板３の支持部３の結合孔に共通に挿通した結合ピン９の下端を適宜のカシメ器具により圧潰することにより、押え板８を介して可動接触子板５とバイメタル板７の組体の基端部を第２の端子板３の支持部３ｃに、図９（ｃ）に示すようにカシメ結合する。これにより、可動接触子板５とバイメタル板７の組体が、第２の端子板３の支持部３ｃに結合支持される。

次に、樹脂ベース体１から露出した第１の端子板２の端子部２ａおよび第２の端子板の露出した端子部３ａにそれぞれ、外部へ引き出すための接続線１１および１２を載置し（図９（ｃ）参照）、これを溶接等によりそれぞれ端子部２ａ、３ａに結合する。
これにより、図９（ｄ）に示すように、可動接触子板５とバイメタル板７の組体が、樹脂ベース体１により支持された第２の端子板３に結合され、可動接触子板５の先端に固着された可動接点６が、樹脂ベース体１により支持された第１の端子板２の中間部に固着された固定接点４と接離可能に対向し、かつ端子部に外部引出し接続線１１，１２が接続されたサーモスタット本体部が構成される。

このように構成されたサーモスタット本体部は、次に、図８に示すように一端に開口１０ａを有する箱体状の絶縁樹脂で形成された保護ケース１０内に挿入される(図９（ｄ）参照)。

保護ケース１０内にサーモスタット本体部を挿入した後、開口１０ａから、保護ケース１０内に絶縁樹脂封止剤を注入し、サーモスタット本体部の端子部分に樹脂封止部１３を形成することによりサーモスタットが完成する(図９（ｅ）参照)。樹脂封止部１３は、端子部と接続線との接続部を絶縁して保護するとともに、外部からサーモスタット内部へ塵埃や湿気が侵入するのを防ぐ働きをする。

この発明のサーモスタットは、予め設定した所定温度より低い通常の温度では、図１（ａ）に示すように、バイメタル板７が上向きの凸になるように湾曲して、可動接触子板５の先端を下方へ押し下げる。これにより、可動接触子板５の弾性力により可動接点６が第１の端子板２に固着した固定接点４に押圧接触され、接続線１１および１２に接続された外部の電気回路を閉路する。すなわち、接続線１１−第１の端子板２の端子部２ａ−固定接点４−可動接点６−可動接触子板５およびバイメタル板７−第２の端子板３（支持部３ｃ−端子部３ａ）−接続線１２の経路でサーモスタット内を通流する。

ここで、サーモスタット内を通流する電流による自己発熱によって可動接触子板５の温度の上昇、または周囲温度の上昇により、バイメタル板７の温度が所定温度を超えると、バイメタル板７が湾曲方向を反転し、下向きの凸に変形する。このようにバイメタル板７が湾曲方向を反転するとき、その中間部が、可動接触子板５の逃がし穴５ｂから突出した樹脂ベース体１の突起１ａに当たり、ここを支点とすることにより反転動作が助長されるため、バイメタル板７の反転動作が高速で行われる。

バイメタル板７が、湾曲方向を反転して下向きの凸になると、図２に示すように可動接触子板５の先端がバイメタル板７によって引き上げられ、可動接点６が固定接点４から開離し、電気回路を遮断し、外部の電気回路を過電流や過熱から保護する。

この発明のサーモスタットは、重ね合わせられた可動接触子板とバイメタル板の基端部を樹脂ベース体により埋設支持された一方の端子板から離間し他方の端子板の端部に結合固定しているので、可動接触子板とバイメタル板の結合端部と端子板との電気的絶縁を十分に確保することができる。したがって、この発明によれば、可動接触子板とバイメタル板の基端部と端子板との結合に金属の結合ピンを使用することができ、過熱状態となっても可動接触子板とバイメタル板との結合力の低下を防止可能となり、サーモスタットの性能を長期間安定に保つことができる。

１：樹脂ベース体
１ａ：突起
２：第１端子板
２ａ：端子部
３：第２端子板
３ａ：端子部
４：固定接点
５：可動接触子板
６：可動接点
７：バイメタル板
８：押え板
９：結合ピン
１０：保護ケース
１１，１２：外部引出接続線
１３：樹脂封止部

Claims (3)

1. それぞれ一端に端子部を有する第１の端子板および第２の端子板と、
   これら第１および第２の端子板を適宜の間隔をおいてほぼ平行に配置した状態で前記端子部は残して埋設保持する絶縁性の樹脂ベース体と、
   前記第１の端子板の中間部に表面を前記樹脂ベース体から露出して固着した固定接点と、
   前記第２の端子板の前記端子部と反対側の端部に前記樹脂ベース体から露出して形成した支持部と、
   先端部に前記固定接点と対向して固着した可動接点を有する可動接触子板と、
   熱により変形するバイメタル板とを備え、
   前記可動接触子板の上に前記バイメタル板を相互に先端部を係合して重ね合わせ、かつ、前記可動接触子板とバイメタル板との基端部を共通に、前記第２の端子板の支持部に結合固定することにより、前記可動接触子板の先端の可動接点が前記第２の端子板に固着した固定接点と接離可能に対向配置され、
   前記第２の端子板の支持部上に重ねて載置した前記バイメタル板および可動接触子板の基端部上に金属製の押え板を重ね、共通に金属の結合ピンを挿通してカシメ結合してあることを特徴とするサーモスタット。
2. 前記樹脂ベース体は、前記第１の端子板および第２の端子板を絶縁樹脂により一体モールドしたものであることを特徴とする請求項１に記載のサーモスタット。
3. 前記可動接触子板の先端部に係合孔を設け、この係合孔に前記バイメタル板の先端部を挿通することにより、該バイメタル板の先端部を前記可動接触子板の先端部に係合することを特徴とする請求項１または２に記載のサーモスタット。