JPH0244676A - 温度スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は放射源を含む放射加熱体を備えるためでしか
も少くとも１つのスイッチ接点と温度測定器を備えるた
めの温度スイッチに関する。

従来の技術 ヨーロッパ特許第１１６８６１号は、次のような種類の
温度スイッチを開示している。つまり、放射加熱エレメ
ントの絶縁材料から作られたウェブは、放射しゃへい体
であり、−時的に応答をおくらせる。このことは、加熱
もしくはぶつとうを始める段階の間に、放射加熱部材を
より高い温度レベルにすることができることを意味して
いる。

さらに作動中では放射加熱部材は、不変状態にする。こ
の不変状態にすることにより、連続作動中にガラスセラ
ミックプレートに対してダメージを与えることを確実に
さけるのである。

結果的にスイッチング振幅とヒステリシスが増大するの
で、スイッチング周波数は常に許容値まで減らすことが
できる。

発明の目的 この発明の目的は簡単で効果的な構成の温度スイッチを
提供することにある。

好ましくはチューブが少くとも一部に放射吸収材料を有
し、あるいは少くとも一部がそのような材料で作られて
いると、放射吸収材料は主に放射加熱抵抗の放射を吸収
する。初めは放射は膨張ロッドにはとどかない。しかし
、チューブは、遅れたとしても膨張ロッドに対するチュ
ーブ自体の放射と対流により、加熱されてきてそして熱
を発散する。チューブの材料は膨張係数が小さいが、膨
張ロッドに比べて完全に無視してよいほどの膨張係数で
はないのだから、チューブは膨張ロッドに比べて初期加
熱が大きく、一定の相応の補償を生じる。遅延効果がい
くらかさらに増すのである。

作動中、スイッチの高応答感度基本特性による非常に小
さいスイッチング振幅が、望みどおりに増加される。そ
のためスイッチング周波数が減る。

遅延特性は、全部もしくは一部を放射吸収材料とするチ
ューブにより要求する値にすることができる。チューブ
はたとえば、コーティングしてもよいがしかし、好まし
くはチューブ自体は放射吸収材料で作られている。

好ましい実施例では、膨張ロッドは少くとも一部分がク
ロム−鉄−アルミニウム合金で作られている。この合金
は８００℃（約１１００Ｋ）以上の温度で、好ましくは
１１００℃（約１４００Ｋ）の温度で熱処理されている
。この熱処理は膨張口ラド用の通常のクロム−ニッケル
材料と比較して驚くほど十分なものである。スイッチン
グ振幅は実質的にたとえば±２に〜±５．５Ｋまで増加
する。

クロム−鉄−アルミニウム合金は好ましくは約２２％の
クロムと約５％のアルミニウムを好ましくは含んでいる
。このクロム−鉄−アルミニウム合金は、スウェーデン
のカンタル（Ｋａｎｌａｌ）ΔＢの名称が“カンタル（
Ｋａｎｆａｌ）Ａ、　Ａ　Ｉ、　　ＡＦ”として手に入
れることができ、電気抵抗材料として用いられている。

熱処理とともに、クロム−鉄−アルミニウム合金は上述
の熱的遅延の値を得てしかもスイッチング振幅を大きく
する。

この発明の有利な点と特徴は図面に関連するサブクレー
ムと次の説明により明らかにする。

これらの特徴は、この発明の有利な実施例およびサブコ
ンビネーションとして他の分野においても用いることが
できる。

実施例の概要 温度スイッチは、特にガラスセラミックプレート１２を
加熱するための放射加熱エレメント１１用の温度リミッ
タとして用いられる。放射加熱エレメント１１は、放射
加熱体１３．１４を有している。ロッド状の温度測定器
２０は膨張ロッド２４を有する。膨張ロッド２４はチュ
ーブ２５に配設されている。チューブ２５は比較基準と
して作用する。膨張ロッド２４はクロム−鉄−アルミニ
ウム合金製であり、１１００℃以上で熱処理されている
。チューブ２５は放射吸収材料で作るか、あるいはその
種の材料でコートされている。この材料はたとえばコー
ジライト、不透過ガラスセラミックスあるいは石英材料
である。両方の段取りをとることにより、温度スイッチ
のスイッチング振幅を太きくシ、シたがってスイッチン
グ周波数が下がるのである。

実施例の詳細な説明 この発明は図面に基いて説明する。

図面は放射加熱エレメント１１を模式的に示している。

この放射加熱エレメント１１は、このエレメントが加熱
するガラスセラミックプレート１２の下に設けられてい
る。絶縁体４２はサポートシェル３３内に配置されてい
る。放射加熱体である加熱抵抗１３または１４は加熱コ
イル状に設けられ、加熱抵抗１３の一部は絶縁体４２に
埋められている。放射加熱体である加熱抵抗１４は高温
放射加熱エレメントである。たとえばハロゲンランプの
タングステン製あるいは類似材料で作られた加熱コイル
１５は、石英ランプホルダ１６内に設けられ、しかも１
５００に以上の温度であるので実質的に可視域の放射ス
ペクトラムを有している。

絶縁体１２のエツジ１７を通り絶縁体ともいうガラスセ
ラミックプレート１２からはなれて延長している部分は
、温度スイッチ２１の温度測定器２０である。温度測定
器２０は、放射加熱エレメントの上でしかもガラスセラ
ミックプレート１２と加熱抵抗ともいう加熱エレメント
１３．１４の間を横切って延びている。

温度スイッチ２１は常に調整されている。しかしスナッ
プスイッチ２２として示された調整可能な温度リミッタ
のスイッチ機構は、加熱エレメント１３および／または
１４をスイッチオフするか、あるいは加熱エレメント１
３および／または１４が制限温度に達したときに、他の
やり方により加熱エレメント１３および／または１４の
出力を下げるのである。温度スイッチ２１は第２スイッ
チ機構をもつこともできる。この第２スイッチ機構は、
異なる温度に調整されている。第２スイッチ機構はたと
えばガラスセラミックプレートの高温状態を表示するの
に使用することができる。

スイッチ機構２２と、必要に応じて別のスイッチ機構が
、膨張ロッド２４により作動される。膨張ロッド２４は
チューブ２５に配設されている。

チューブ２５は、膨張ロッド２４に比べて実質的に熱膨
張係数が小さくなっている。

膨張ロッド２４はスプリング２６によりスナップスイッ
チの方向に負荷がかかっている。スプリング２６は、膨
張ロッド２４の肉厚のヘッド３０とかみ合っている。ス
プリング２６は温度スイッチ２１のヘッド２７にあり、
放射加熱体の加熱域の外側にある。この調整ナツト２９
は、ねじ部２８の自由端に配置され、膨張ロッド２４は
、チューブ２５の端部に対して調整ナツト２９を引いて
いる。したがって膨張ロッド２４はスイッチヘッドに対
してチューブを引いている。このようないわば締付ロッ
ドの形式であるので、締付ロッドは熱に対して活動的な
部材である。温度測定器はスプリング自体で非積極的に
支えて保持されており、たとえ設定がかなり融通がきく
としても正確な調整をしないので、組立が比較的簡単で
ある。

膨張ロッド２４はクロム−鉄−アルミニウム合金製であ
る。この合金は好ましくは約２２％のクロムと５％のア
ルミニウムを含み、スウェーデンのカンタルＡＢ　（Ｋ
ａｎｔｈａｌ　　ＡＢ）によりカンタルＡまたはＡＩま
たはＡＦという名称で伝熱合金として作られている。こ
の材料から作ったロッドにはスプリング２６のかみ合せ
のためのヘッド３０とねじ部２８が設けられる。ロッド
は８００’Ｃ以上、好ましくは約１２００℃の温度で通
常の雰囲気で前エージングが行われる。このことから、
機械的に形を直すことより生じたストレスを除去し、結
果的にスイッチング振幅が約±３にだけ驚くほど大きく
なる。

チューブ２５の熱膨張係数は膨張ロッド２４の材料の熱
膨張係数より小さい。チューブ２５は膨張ロッド２４の
比較基準として用いられている。

チューブ２５は主に放射吸収材料により作られるのが有
利である。このことは、実際にチューブが放射をしない
が、他方では最大限放射を吸収ししかも放射を反射しな
いことを意味しているのである。

セラミック材料特にコージライト　ＫＥＲ４１０を使う
のが有効である。コージライトは、マグネシウム、アル
ミニウムおよびシリコン（２ＭｇＯＸ２Δ１２０３×５
ＳｉＯ２）の酸化物の混合結晶物である。セラミック　
ＫＥＲ４１０は、１４００℃付近の温度で粘土物質−酸
マグネシウムシリケートを含む物体を焼成したものであ
る。

セラミック　ＫＥＲ４１０は主要素として鉱物コージラ
イトを有する。セラミック　ＫＥＲ４１０は、溶融相と
次の晶出処理により作ることもできる（デイ−、エム、
ムエラー“焼結コージライト　ガラス−セラミック体”
、コーニング　ニューヨーク、アメリカ合衆国特許明細
書３９２６６４８号参照）。コージライトは主に放射吸
収する焼結材料である。

チューブ２５に適する他の材料としては、ガラスセラミ
ックス、たとえばタイプセラン（ｔｙｐｅ　Ｃｅｒａｎ
）８５５７３であった。この材料は低透過性の高放射吸
収性のガラスセラミックスである。この低透過性と高放
射吸収性は金属酸化物を混合することにより得られる。

さらに、不透過の石英材料のチューブ２５は十分にテス
トされた。たとえばチューブ２５はへラエオイス　カン
パニ（Ｈｅｒａｅｕｓ　　Ｃｏｍｐａｎｙ）の“ロトリ
ル（Ｒｏｔｏｓｉｌ）″により作られた。この場合も、
金属酸化物を混合することにより放射に対する非透過性
および吸収性が得られた。

すべての場合において、要求に応じて熱的遅延およびス
イッチング振幅を変えることができた。

特に遅延はより大きかった。このことから高温度放射加
熱エレメント１４を使ったときに、実際の要求に合い、
それにより前もって冷たい状態の温度測定器と最初に応
答する時は、次の連続作動中の場合に比べて遅れてスイ
ッチオフとなる。さらに、スイッチングヒステリシスと
スイッチング振幅は、応答感度にどのような悪影響も与
えることなく増加した。スイッチング振幅は、毎分５ス
イツチングより少ないスイッチング周波数にするために
約４〜１０Ｋ（好ましくは５〜７Ｋ）の大きさのオーダ
にすべきである。また、個々の局部的限定部分における
毎分の最大スイッチング数は、主電源障害および放射障
害により超過してもよい。

このような接続では、チューブ２５の放射吸収構造では
、熱容量が大きくなったときに有利である。

この熱容量の増大は、この種のチューブを前もって通例
の壁厚にすることにより行うことができる。

すなわち壁厚は実質的に１　ｍｍを越え、好ましくは３
ｍｍの厚さを選ぶ。チューブに他の熱貯蔵手段を設ける
こともできる。表面のコーティングに放射吸収特性を付
与し、チューブが熱貯蔵特性をもっようにすることが考
えられる。低熱伝導性のチューブ材料を使うことにより
、チューブは膨張ロッドに対する熱の発散をさけること
ができ、熱の発散の防止は差入れた絶縁手段によりいく
らか行うようにしてもよい。

チューブに使われた放射吸収材料は、好ましくは、放射
加熱用に重要な波長領域にわたり放射吸収し、特に放射
源から直接生じている波長領域で放射吸収する。そのた
め、応答挙動は主に加熱源により決定され、第２の放射
体たとえばガラスセラミックプレートによって定まるの
ではない。この特性は、上述した材料により得られるが
、他の材料を使うことによっても得られる。

【図面の簡単な説明】

添付図面はこの発明の温度スイッチの実施例を模式的に
示す縦断面図である。 １１・・・・・・・・・・・・放射加熱エレメント１２
・・・・・・・・・・・・ガラスセラミックプレート１
３．１４・・・加熱抵抗（放射加熱体）１５・・・・・
・・・・・・・加熱コイル１６・・・・・・・・・・・
・石英ランプホルダ１７・・・・・・・・・・・・エツ
ジ ２０・・・・・・・・・・・・温度測定器２１・・・・
・・・・・・・・温度スイッチ２２・・・・・・・・・
・・・スナップスイッチ２４・・・・・・・・・・・・
膨張ロッド２５・・・・・・・・・・・・チューブ２６
・・・・・・・・・・・・スプリング２７・・・・・・
・・・・・・ヘッド ２８・・・・・・・・・・・・ねじ部 ２９・・・・・・・・・・・・調整ナツト３０・・・・
・・・・・・・・ヘッド ３３・・・・・・・・・・・・サポートシェル４２・・
・・・・・・・・・・絶縁体

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、放射源を含む放射加熱体を備えるためでしかも少く
   とも１つのスイッチ接点と温度測定器を備えるための温
   度スイッチにおいて、 膨張ロッドは、比較的大きい熱膨張係数を有する材料で
   作られ、チューブは膨張ロッドを囲み、チューブは膨張
   ロッドに比べて小さい熱膨張係数を有する材料で作られ
   、 チューブは、特に放射状態下で温度スイッチの応答を一
   時的に遅らせるための手段を有し、チューブは少くとも
   部分的に放射吸収材料を有し、この材料は主に放射源か
   らとどく放射を吸収する構成となる温度スイッチ。 ２、チューブは放射吸収材料で作られている請求項１の
   温度スイッチ。 ３、チューブは増加熱的慣性を有する請求項１または２
   に記載の温度スイッチ。 ４、チューブは低熱伝導性である請求項１〜３のいずれ
   か１つに記載の温度スイッチ。 ５、チューブはコージライトのような焼結セラミック材
   料で作られている請求項１〜４のいずれか１つに記載の
   温度スイッチ。 ６、チューブは、ガラスセラミックス、特に低伝導特性
   のガラスセラミックスで作られている請求項１〜３のい
   ずれか１つに記載の温度スイッチ。 ７、チューブは放射吸収の不透過性石英材料で作られて
   いる請求項１〜３のいずれか１つに記載の温度スイッチ
   。 ８、チューブは金属酸化物の混合物を含んでいる請求項
   １〜７のいずれか１つに記載の温度スイッチ。 ９、放射吸収材料は少くとも放射源から直接生じている
   波長全領域をカバーする吸収領域を有することを特徴と
   する請求項１〜８のいずれか１つに記載の温度スイッチ
   。 １０、放射源を含む放射加熱体を備えるためでしかも少
   くとも１つのスイッチ接点と温度測定器を備えるための
   温度スイッチにおいて、 膨張ロッドは、比較的大きい熱膨張係数を有する材料で
   作られ、チューブは膨張ロッドを囲み、チューブは膨張
   ロッドに比べて小さい熱膨張係数を有する材料で作られ
   、 チューブは、特に放射状態下で温度スイッチの応答を一
   時的に遅らせるための手段を有し、膨張ロッドは少くと
   も部分的にクロム−鉄−アルミニウム合金で作られ、ク
   ロム−鉄−アルミニウム合金は８００℃（約１１００Ｋ
   ）以上、好ましくは１１００℃（約１４００Ｋ）以上で
   熱処理されている構成となる温度スイッチ。 １１、加熱処理温度は１１００℃（約１４００Ｋ）以上
   である請求項１０に記載の温度スイッチ。 １２、クロム−鉄−アルミニウム合金は約２２％のクロ
   ムと約５％のアルミニウムを含む請求項１０または１１
   に記載の温度スイッチ。 １３、膨張ロッドは引張力を弾性的に受け、しかも膨張
   ロッドのスイッチ接点から離れたロッド端が接続部を介
   してチューブに接続されている請求項１〜１２のいずれ
   か１つに記載の温度スイッチ。 １４、温度スイッチは限定温度に常に調整され、第２信
   号接点が調理プレート用の高温表示を動かすのに設けら
   れている請求項１〜１３のいずれか１つに記載の温度ス
   イッチ。 １５、温度スイッチは、放射加熱エレメントに設けられ
   、放射加熱エレメントは、少くとも１つの高温放射加熱
   エレメントと、ランプホルダにより囲まれた加熱抵抗と
   を有していることを特徴とする請求項１〜１４のいずれ
   か１つに記載の温度スイッチ。