JPH03192628A - バイメタル温度スイッチ - 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） 本発明は、バイメタル温度スイッチに関するものである
。

（従来の技術） リアクター　容器、エンジン等を様々な用途で使用する
際に、それらの温度が所定の設定点を越えたかどうかを
知ることは非常に重要なことである。もし、そのような
状態になったときには、警報を鳴らすか、又は何らかの
措置が取られなければならない。この種の機能を果たす
ために、単純ではあるが効果的な方法として、サーモス
タット帯状バイメタル（ｔｈｅｒｍｏｓｔａｔｉｃ　ｂ
ｉｍｅｔａｌ　５ｔｒｉｐ）が使用されている。

帯状バイメタルとは、互いに強固に張り合わされた２種
又はそれ以上の帯状の金属からなる複合材料のことであ
る。この複合材料は、帯状の各構成部分の異なる膨脹率
によって、温度変化が起こったときに曲り具合が変化す
るものである。

そこで、帯の一端を固定しておけば、温度変化によって
他端が撓むのである。この帯状のバイメタルは、ある程
度まで撓むと、リード線に接触して回路を接続するよう
に配置されている。回路がつながれる位置は、所定の温
度によって帯状のバイメタルが撓む所定の量に対応して
いる。この回路は、警報ランプ、警報器、又はその他の
温度が超過したことを示す装置に接続されている。

（発明が解決しようとする課題） 上記原理を応用した装置は良く知られているが、周知の
装置には以下の問題点がある。通常、帯状のバイメタル
エレメントは、銅製温度筒内に挿入され、その筒を部分
的に潰して固定される。この設計上、バイメタルエレメ
ントは、使用前に″ズレ”を生じることになる。帯状の
バイメタルエレメントのズレは、装置が測定する高温又
は低温信号を変化させることになり、その結果、読み取
りが不正確になる。叉、銅製温度筒は、バイメタルの設
置に先立つ取扱いによって、若干変形する可能性があり
、これによりズレの生じることがある。

このため、帯状バイメタルの位置がズレるのである。又
、周知の装置のその他の問題としては、銅製温度筒を取
り付けるために、独立した孔を容器又はエンジンに設け
る必要があるということである。本発明は、これらの問
題点を独自の経済的な方法で解決するものである。

本発明の目的は、６００°Ｆ以上の温度設定点を可能と
する経済的な温度スイッチを提供することにある。

本発明の別の目的は、極端に高い又は低い温度に繰り返
しさらされた後でも正確に作用する温度スイッチを提供
することにある。

本発明のさらに別の目的は、既知の温度スイッチよりも
改良された構造を有する温度スイッチを提供することに
ある。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記課題を解決するためになされたものであ
って、請求項１に記載の発明は、一端にネジが螺刻され
他端に凹所を有するプルーブであって、その凹所はその
内部にネジが螺刻されると共に平坦な底面を有するもの
であるプルーブと、 平坦面とその平坦面から突出する延長部を有するバイメ
タルエレメントであって、その平坦面が前記凹所の底面
と嵌まり合うように前記凹所に挿入されるバイメタルエ
レメントと、 前記プルーブの凹所内に締め付けられて前記バイメタル
エレメントを前記凹所内に固定する嵌め合いシェルであ
って、前記プルーブの凹所と前記嵌め合いシェルとによ
って形成された空間に突出すると共に前記嵌め合いシェ
ルから電気的に絶縁されているスイッチ接触部を有する
嵌め合いシェルとからなる温度スイッチ構造であって、
前記バイメタルエレメントは、その温度が所定の値に達
すると、変形して前記スイッチ接触部と接触するもので
あることを特徴とする温度スイッチ構造である。

又、請求項５に記載の発明は、 内部に凹所を有するホルダー本体と、 平坦面と、その平坦面から突出して前記凹所内に挿入可
能な延長部とを有するバイメタルエレメントと、 前記バイメタルエレメントを前記凹所内に固定すると共
にスイッチ接触部を有するスイッチ固定手段であって、
前記スイッチ接触部は前記バイメタルエレメントが変形
した際にバイメタルエレメントに接触するように配置す
るスイッチ固定手段と からなることを特徴とする温度スイッチ構造である。

本発明のこれらの特徴及び別の特徴は、以下の詳細な説
明及び図面からより明らかに理解されるであろう。

（作用） 本発明の温度スイッチ構造の金属プルーブは、容器又は
エンジン等に既存のネジの切られたボア内に締め付けら
れている。嵌め合いシェルは、ホルダー本体のネジに締
め付けられてバイメタルエレメントを固定している。バ
イメタルエレメントの基部−ヒの突部は、容器又はエン
ジン等内の温度変化による膨脹・収縮効果を補償する働
きをする。

これらの突部は、帯状バイメタルがズレるのを防止し、
その結果、温度スイッチは測定可能な状態を維持するこ
とになる。高温プラスチックは、嵌め合いシェル内の絶
縁体として用いられる。バイメタルエレメントは、金属
プルーブと緊密に接触し、正確な温度反応を実現してい
る。本体、及びプルーブは、敏感なバイメタルエレメン
トと比較して、強固であり、バイメタルエレメントによ
る測定を確実にしている。

（実施例） 第１図には、従来の温度スイッチが示されている。通常
銅からなる温度筒（２０）が温度を監視すべき容器又は
エンジン（図示せず）に挿入される。

温度筒（２０）は容器に締め付けられたネジ切りポル）
（１５）によって所定位置に配置されている。接触エレ
メント（１６）は、絶縁材料（１７）によって、ポル）
　（１５）に固定されており、この絶縁材料（１７）は
接触エレメント（１６）をネジ切りボルト（１５）から
電気的に絶謙している。電気リード線（１８）は接触ニ
レメン）　（１６）と電気的に絶縁されている。前記温
度筒（２０）は、バイメタル温度ニレメン）　（１０）
を保持している。バイメタル温度エレメント（ｌＯ）は
、温度筒（２０）の端（２１）を潰すことにより温度筒
（２０）に固定されている。

第１図の温度スイッチは、以下の要領で作動する。筒（
２０）は容器又はエンジン内へ挿入され、ネジ切りボル
ト（１５）内に強固に締め付けられることによって、固
定される。容器又はエンジンの内部の温度が上昇するに
つれ、バイメタルエレメント（１０）は、その帯状金属
の異なる膨脹率によって、前方に曲る。一定温度になる
と、バイメタルエレメント（１０）は接触エレメント（
１６）と接触して回路をつなぐ。この回路は、容器があ
る一定温度に達したこと、あるいはその温度を越えたこ
とを知らせる装置に接続されている。

第１図の装置の欠点は、以下の通りである。筒（２０）
を潰してバイメタル（１０）を設置するのに先立ち、温
度筒（２０）の端（２１）を変形させる作業がうまくで
きない可能性があるため、バイメタルエレメントを適当
な位置に設置することができないことがある。この結果
、温度スイッチの測定値が正しい値を示さないことがあ
る。この装置の他の欠点は、鋼製温度筒（２０）とネジ
切りボル）（１５）との間に液密処理が必要な点である
。このため、温度スイッチのコストが増大する。

本発明はこれらの問題点を便利で経済的な方法で解決し
ている。第５図は、本発明の温度スイッチ構造の横断面
図である。この構造は３個の要素から成り立っている。

即ち、容器又はエンジン等の既存のボアー孔に締め付け
られるネジ切りプルーブ　（ｔｈｒｅａｄｅｄ　ｐｒｏ
ｂｅ）　（６０）と、プルーブ（６０）に挿入されたバ
イメタル（５０）と、及びバイメタルニレメン）　（５
０）をプルーブに固定する嵌め合いシェル（ｍａｔｉｎ
ｇ　５ｈｅｌｌ）　（ＴＯ）である、第１の構成要素で
ある帯状バイメタル（５０）が第２図及び第３図に示さ
れている。第２図は帯状バイメタル（５０）の斜視図で
ある。バイメタルエレメントは、高膨脹側（５４）と低
膨脹側（５５）を有している。突部（５１）が平坦面と
しての底面の上部に形成されている。これらの突部は、
帯（５０）が常にスイッチ構造内で適当な配置となるよ
うに、温度変化による膨脹・収縮効果を補償する。第３
図は突部（５１）を備えた帯状バイメタルの底部を示し
ている。この構成要素はスイッチ構造内の温度プルーブ
（６０）内に収納されている。

第４図は、容器又はエンジンブロックに締め込まれる温
度プルーブ（６０）を示している。プルーブ（６０）は
、端部（６１）に沿った図示しないネジが容器又はエン
ジン内の既存のネジ切りボアーに対応するようになって
おり、追加の孔を設ける必要がないように形成されてい
る。プルーブ（６０）の頭部には、凹所（６２）が形成
されている。バイメタルニレメン）　（５０）はこの凹
所内に挿入され、凹所（６２）の底部にバイメタルニレ
メン）　（５０）の底部が位置するようになっている。

又、第４図には、凹所（６２）のネジに締め付けられて
バイメタルエレメント（５０）を所定の位置に保持する
嵌め合いシェル（７０）が示されている。

第５図は本発明の温度スイッチ構造の縦断面図を示す。

帯状バイメタル（５０）は、プルーブ（６０）の凹所（
６２）内に固定される。嵌め合いシェル（７ｏ）はプル
ーブ（６０）の凹所（６２）内に締め付けられて、バイ
メタルエレメント（５０）の底面を凹所（６２）の底面
に固定する。この二つの底面の緊密な接触によって、バ
イメタルエレメント（５０）の温度はプルーブの温度と
等しくなる。嵌め合いシェルは、嵌め合いシェルと凹所
（６２）によフて形成された空間内に突出したスイッチ
接触部（７３）を備えている。スイッチ接触部（７３）
は、絶縁体（７２）によって嵌め合いシェル（７０）の
残りの部分から電気的に絶縁されている。スイッチ接触
部（７３）は、図示しない監視装置に電気的に接続され
ている。

本発明に係る温度スイッチ構造は、容器又はエンジン等
の既存のボアー孔又は温度筒孔に締め付けられる。容器
又はエンジン等被監視部の温度が。

上昇すると、バイメタルエレメントの温度も上昇する。

その結果、高膨脹側（５４）が低膨脹側（５５）よりも
大きく膨脹するため、エレメント（５０）はスイツチ接
触部（７３）側へ撓む。エレメント（５０）がスイッチ
接触部（７３）と接触すると、回路が接続されて警報装
置が起動する。このような動作は、バイメタルエレメン
トの構造によって、所望のいかなる温度でも起こすこと
が可能である。好適な実施例では、バイメタルエレメン
トは銀メツキされたインパール（商標）（不変鋼）・鉄
合金である。

インパール・鉄合金とは、強固に接合された２本の帯状
金属のことを意味する。インパール合金とは、３６〜３
９パーセントのニッケルと、６１〜６４パーセントの鉄
からなる金属である。鉄合金とは１８〜２２パーセント
のニッケルと２〜１１パーセントのクロム、そして残り
が鉄の合金である。好適な実施例では、バイメタル温度
エレメントは３６パーセントのニッケルと６４パーセン
トの鉄からなる低膨張金属と、１９〜２２パーセントの
ニッケルと２〜３パーセントのクロム及び残りが鉄から
なる高膨脹金属とから構成されている。このバイメタル
では、有効な撓み温度範囲は、−１００”Ｆから７００
’　Ｆであり、感度が最大である範囲は、Ｏ”Ｆから１
００’Ｆである。

バイメタルエレメントの特性を測るのに有益な方法は柔
軟性を測ることである。柔軟性とは単位厚さにおける単
位温度変化あたりのバイメタルの湾曲の変化量として定
義される。これは以下の式７式％ ただし、 Ｆは、 柔軟性、 Ｒは、帯状エレメントの長さ方向の中心線の最終曲り半
径、 Ｒは、帯状エレメントの長さ方向の中心線の初期的り半
径、 は、 インチによる帯状エレメントの厚さ、 Ｔ　は、華氏による最終温度、 Ｔ　は、華氏による初期温度である。

本発明の帯状バイメタルでは、初期標本に明らかな曲り
の不規則性は見られない。バイメタルエレメントの幅は
厚さの約５〜１０倍である。バイメタルの柔軟性はその
組成によって変わり、上記の材料では約ｌθ〜２Ｏｘ　
Ｉ　Ｏ±４％である。

本発明はその好適な実施例によって説明されてきたが、
種々の改良・変更は当業者によってすぐに思い起こされ
るであろう。例えば、スイッチの接触を所望の温度で起
こすために、異なる材料によってバイメタルエレメント
を形成しても良い。

これらの、又はその他の実施例は上記請求項の範囲内に
入ると見なされる。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明においては、６００’Ｆ以
上の温度設定点を可能とする経済的な温度スイッチを提
供することができる。

又、極端に高い又は低い温度に繰り返しさらされた後で
も正確に作用する温度スイッチを提供することができる
。

さらに、既知の温度スイッチよりも改良された構造を有
する温度スイッチを提供することができるという優れた
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はバイメタルエレメントを用いた従来の温度スイ
ッチを示す断面図、第２図は本発明のバイメタル温度エ
レメントを示す斜視図、第３図は本発明のバイメタル温
度エレメントを示す底面図、第４図は本発明の嵌め合い
シェルと温度プルーブを示す正面図、第５図は本発明の
温度スイッチの要部縦断面図である。 符号の説明 １０・・・バイメタル温度エレメント、１５・・・ネジ
切りボルト、１６・・・接触エレメント、１７・・・絶
縁材料、　　　　２０・・・鋼製温度筒、５０・・・バ
イメタルエレメント、 ５１・・・突部、　　　　　　５４・・・高膨脹側、５
５・・・低膨脹側、　　　　６０・−・プルーブ、６２
・・・凹所、　　　　　　７０・・・嵌め合いシェル、
７３・・・スイッチ接触部。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）一端にネジが螺刻され他端に凹所を有するプルー
   ブであって、その凹所はその内部にネジが螺刻されると
   共に平坦な底面を有するものであるプルーブと、 平坦面とその平坦面から突出する延長部を有するバイメ
   タルエレメントであつて、その平坦面が前記凹所の底面
   と嵌まり合うように前記凹所に挿入されるバイメタルエ
   レメントと、 前記プルーブの凹所内に締め付けられて前記バイメタル
   エレメントを前記凹所内に固定する嵌め合いシェルであ
   って、前記プルーブの凹所と前記嵌め合いシェルとによ
   って形成された空間に突出すると共に前記嵌め合いシェ
   ルから電気的に絶縁されているスイッチ接触部を有する
   嵌め合いシェルとからなる温度スイッチ構造であって、 前記バイメタルエレメントは、その温度が所定の値に達
   すると、変形して前記スイッチ接触部と接触するもので
   あることを特徴とする温度スイッチ構造。
2. （２）前記プルーブの一端に螺刻されたネジは、容器又
   はエンジン等の既存のネジ切りボアーに螺入されるもの
   である請求項１記載の温度スイッチ構造。
3. （３）前記バイメタルエレメントは、前記凹所の底面に
   対向する突部を有するものである請求項１記載の温度ス
   イッチ構造。
4. （４）前記スイッチ接触部は、前記バイメタルエレメン
   トがスイッチ接触部に接触した際に起動される警報装置
   と電気的に接続されているものである請求項１記載の温
   度スイッチ構造。
5. （５）内部に凹所を有するホルダー本体と、平坦面と、
   その平坦面から突出して前記凹所内に挿入可能な延長部
   とを有するバイメタルエレメントと、 前記バイメタルエレメントを前記凹所内に 固定すると共にスイッチ接触部を有するスイッチ固定手
   段であって、前記スイッチ接触部は前記バイメタルエレ
   メントが変形した際にバイメタルエレメントに接触する
   ように配置されるスイッチ固定手段と からなることを特徴とする温度スイッチ構造。
6. （６）前記バイメタルエレメントは、前記凹所の底面と
   対向する突部を有するものである請求項５記載の温度ス
   イッチ構造。
7. （７）前記スイッチ接触部と電気的に接続された警報装
   置を備えたことを特徴とする請求項５記載の温度スイッ
   チ構造。
8. （８）対象物に本構造を固定する手段を備えたことを特
   徴とする請求項５記載の温度スイッチ構造。