JPH0421975B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、一方の端部をフレームに固定し、他
方の端部には、フレームに取付けてある固定接点
と係合するようになつている電気接点が取付けて
あつて、所定の温度で反応するバイメタルを備え
るサーモスタツトに関する。

上述したようなサーモスタツトは、一般に既知
のものである。

通常、サーモスタツトには、バイメタルスイツ
チ素子が温度検出部材として使用される。このス
イツチ素子は、周囲温度に従つて、連続的緩慢な
動作か又は瞬間的動作によつて動作できる。バイ
メタル自体は電気回路に電流を導くことができ
る。そのような電流によるスイツチ素子の自己加
熱によつてサーモスタツトはまた電流に応答でき
る。前記の電流感度は、サーモスタツトに、追加
加熱装置を使用することによつて増加できる。切
替時間は、サーモスタツトの熱量と熱伝導とに大
きく影響され、又、もちろん、サーモスタツトが
組込まれている電流回路をスイツチ素子が開放又
は閉鎖する温度によつても著しく影響をうける。

固定したサーモスタツト機能と電流検出機能の
両方の機能のために、サーモスタツトに質量を加
えることは、質量を取除くよりも容易であるの
で、一般には軽い質量が望ましい。しかしなが
ら、そうすると、サーモスタツトの製造、調整及
び使用中における永久変形の危険は増加する。

サーモスタツトの製造時に、しばしば、材料及
び寸法の相異から不正確な回路特性が生じるが、
そのような不正確さは、補正することが困難であ
る。サーモスタツトの部品の数が多くなればなる
程、前記の補正は困難になる。

この種のサーモスタツトに対しては、通常、多
数の型式のものが必要である。そのような型式の
相異は、所望のスイツチ動作温度について、また
バイメタル及び全体のサーモスタツトの温度と電
流の種々の感度についてのみならず、電気回路に
おける接続端子の機械的相異について生じるもの
である。

このため、正確な構造をさらに困難にする。

発明の要約 本発明は、上述したようなサーモスタツトを含
むもので、上述した問題に対し適切な解決を与え
ることによつて、高い周囲温度においても、高い
確度が得られ、また単純で融通性をもつ大量生産
を可能とする。

本発明の特徴は、基本装置を形成する２個の相
互に平行な薄板状金属接点担体をフレームに備え
て、接点担体を通して２個の平行セラミツクピン
を延ばして両方の接点担体の接続を絶縁し、これ
らのピンに締めばねになつている接点担体は、相
対的に前後に摺動可能であり取付けてある間は、
長く互に平行に維持されるものであり、また前記
各接点担体は、ほとんど全部のバイメタル素子を
横方向に露出するための開孔をもつことが好まし
い。ここで「締めばめ」とは、接点担体の穴の直
径よりもピンの軸径を僅かに大きくし、この両者
の寸法差を締めしろとしてピンを穴に圧入するこ
とをいう。特に両者の締めしろがさらに大きく、
プレスを用いて圧入する場合を「プレスばめ」と
いう。

スイツチ素子は、唯一の可動部分であつて、調
整後は、正しい温度検出を果さねばならないの
で、このスイツチ素子は２つの金属接点担体間に
配置して、バイメタル環境を良好に保護する機械
的しやへいを確実にしている。基本装置にはプラ
スチツクを使用しないので、高い周囲温度が許容
される。サーモスタツトを電気回路に接続する端
子は、サーモスタツトの動作にほとんど機械的影
響を及ぼさないように配置されるので、これら端
子、例えば、迅速接続端子、溶接端子、ねじ込み
端子、リベツト端子又は成形接続端子のような形
状、又はプリント回路のついた薄板への挿入ピン
などの形状については自由に選択することができ
る。

サーモスタツトは、バイメタル材料を選択し、
及び一方又は両方の接点担体を選択した抵抗材料
を用いて製造することによつて、さらに電流に応
答しやすくできる。接点担体の抵抗感度は、材料
自体の抵抗率、材料厚さの選択、及び接点担体の
電流通路の断面積と長さによつて変化できる。サ
ーモスタツトには別の加熱装置を必要としないの
で、接点担体からスイツチ素子まで直接熱伝導が
行われるが、サーモスタツトの質量が小さいの
で、短時間内に接及び断の切替が行われる。

サーモスタツトは、追加加熱装置を使用するこ
とによつて、電流による感度を上げることもでき
る。この加熱装置は、サーモスタツトに対向して
配置されて、セラミツクピン端部から間隔をおい
て支持される。

このようにして、加熱装置とサーモスタツト間
には良好な電気的絶縁が得られ、また加熱装置と
スイツチ素子間には一定の距離が確保される。例
えばハウジング内の電流巻線をもつセラミツク
棒、又はＵ型溝内に電流巻線をもつような熱吸収
体を、別に取付けることによつて、スイツチ動作
をさらに変えることができる。加熱装置によつて
励起される熱の一部は、前記熱吸収体に著えられ
る。サーモスタツトが断に切替えられた後に、こ
の熱が解放されて、接点を長時間解放状態に維持
する。加熱装置はその全長に亘つて支持されるの
で、この装置は垂下したり、ふくらんだりする危
険がなく最大電流負荷をとることができる。加熱
装置に極めて薄い材料を使用することによつて、
高い電流応答性をもつサーモスタツトがつくられ
る。加熱装置における熱吸収体の冷却効果によつ
て、加熱装置は、迅速には燃えにくいのでサーモ
スタツトが尖頭負荷に耐えることをさらに可能と
する。

また、サーモスタツトにはバイメタルスイツチ
素子が取付けてあるので、周囲温度が所定の値に
戻るときは、手動によつてのみ、正規の位置にリ
セツトすることができる。

バイメタルスイツチ素子の皿部凸側を押すこと
によりリセツトを行うための、押しボタンを備え
ておくことが望ましく、それにより適当な寸法の
部品を使用して常時安全な開放接点状態をつく
り、またリセツトボタンを再度解除することによ
つてのみ、スイツチ素子の所望切替動作が回復さ
れる。このようにして、サーモスタツトの安全機
能は、リセツトボタンを連続動作させてもそこな
われることはない。

本発明によるサーモスタツトは、高温度で動作
可能であり、切替えの接と断における温度許容値
が極めて狭く、また極めて広いタイミング幅をも
つ。また、セラミツクピンに加わる力は、極めて
均一に分割されるので、破壊の危険を最小に減ら
してある。

サーモスタツトは、サーモスタツトの基本装置
を変形しないで、接点担体における接続端子及び
調整ボタン、加熱装置、ケース及びハウジングの
使用には多くの構成が可能であるという融通性を
もつ。

本発明による熱応答装置は、ヘアドライヤ、自
動車の窓拭きワイパー用電動機、冷凍機コンプレ
ツサ用電動機、プリント回路つきパネル、照明始
動機、フアンヒータ、玩具変圧器等におけるサー
モスタツトすなわち保護装置として使用すること
ができる。

この装置の取付け調整においては、接点の相互
の薄板及び相互位置が正しく維持されることが製
作時に確実となつているのでスイツチ動作（機械
的磨耗、スパークその他の形成）についての最適
形状が所期の大量生産において実現できる。

最後に接続端子の実施例及び位置については、
多くの変形が可能であり、また、例えば、セラミ
ツク材料のような直接熱容量装置、被覆又は取付
け金属を接点担体に配置することによつて、所定
のタイミングが得られる。また正温度係数特性を
もつことが好ましい加熱素子を接続端子の間に配
置することができる。この加熱素子は、スイツチ
素子に電気的に並列に接続されて、接点開放時に
動作状態となつて、発生した熱による接点の開放
を維持する。主電流を断に切替えることによつて
のみ、サーモスタツトをリセツトに戻される。も
ちろん、上述した装置の組合せが可能である。

発明の実施態様 第１図に示した基本装置１は、鋼又は類似の金
属で製作した２個の互に平行な薄板状接点担体２
及び３を備えており、これらの接点担体は、締め
ばめによつて２個の平行で寸法が安定なセラミツ
クピン４及び５に固定され、電気的には接点担体
相互が絶縁されている。これらのピンは、接点担
体に深く引抜かれた２個の穴を通して延びてい
る。接点担体は、セラミツクピンにプレスばめに
なつていて、前後に摺動できて、サーモスタツト
装置の組立及び調整中、選択した相対位置配置さ
れて、互に平行に維持される。すなわち、各接点
担体は、２個の穴をもつているが、穴は担体材料
から深く引抜かれた一体構造のフランジ４・１，
５・１で周囲を囲まれていて、セラミツクピンが
これらの穴にプレスばめになつていて、深く引抜
かれたフランジと摩擦係合して、接点担体がピン
に沿つて所定の相対的間隔で移動するとき互に平
行な関係に保持される。接点担体は、また、接続
端子６，６を備えているが、これら接点は、基本
装置１内で、基本装置の反対側に取付けてあつ
て、基本装置から反対縦方向に延びる方向の同一
線上に配置してある（第１図）。

１つの接点担体３の内側に、サーモスタツト金
属素子７が関連接点担体上の位置８に、例えば溶
接によつて取付けられる。接点担体には、例えば
８・１に突起片が設けてあり、またサーモスタツ
ト金属素子の一端には、一方の側に溶接された小
片をもつものが好ましい。サーモスタツト金属素
子のその端部には、担体、突起片８・１が溶接さ
れる。スイツチ素子は、彎曲部すなわち皿形部９
をもつバイメタルを備えることが好ましく、その
彎曲部はバイメタルが所定の温度に加熱されると
き、瞬間的に動作して、彎曲部が元の逆皿形形状
に移動する。スイツチ素子７のある実施例ではス
イツチ素子がリセツト温度に冷却するとき瞬間的
動作で彎曲部９が元の形状に戻るものがあり、ま
たある実施例では、リセツト温度が非常に低く選
んであつて、周囲温度が通常の室内温度のような
所定値をもつときは、手によつてスイツチ素子を
正規の位置にリセツトすることが必要である。皿
形部分９は、図示した実施例では円形である。し
かしながら、これを他の形にすることもできる。

スイツチ素子は、その可動端部に接点１０を備
えて、他の接点担体の内側に取付けてある固定接
点１１と係合するようになつている。接点１０
は、スイツチ素子彎曲部９が第１図に示したよう
な形状であるときは、サーモスタツト金属素子７
によつて固定接点１１と係合する閉回路位置に弾
性的にバイアスされているが、彎曲部が反対形状
に変るときは、接点１１から非係合となる開回路
位置に変る（第７図参照）。各接点担体には、ほ
とんど全体のバイメタル・スイツチ素子７を横方
向に露出するための開孔１２（第１図）を設けて
おき、周囲温度の変化に、迅速な応答性をもたせ
ることが望ましい。また、各接点担体を抵抗材料
によつて製造することによつて、サーモスタツト
の電流感度を増加できる。接点担体は、同一の材
料、又は２つの異なる材料から製造できる。接点
は、例えばニツケル−銅−銀（Cdo）の３層から
構成できる。スイツチ素子に彎曲部を設けない
で、緩慢な動作で運動させることも可能である。

各接点担体はまた、一方の端部を多数の穴２２
（第５図参照）をもつものとするか又は縮少断面
積の蛇行ジグザグ形電流通路２１（第６図）をも
つものとすることができる。これらの装置は、接
点担体の抵抗及び熱発生容量ならびに熱保持容量
を変えて、サーモスタツトの切替時間を変化させ
るために使用する。

これらの装置では、接点担体２，３がセラミツ
クピン４，５に沿つて相対的に摺動できる。この
ような摺動期間中、ピンは相互に平行を保つてお
りまた接点担体もピンに沿つて移動するとき、相
互の平行が維持される。これらの装置によつて、
サーモスタツト素子７は、固定接点１１に相対的
な位置に調整されるので所定の特性の素子７を使
用して、サーモスタツト１は、素子７が精密に定
めた温度において開放位置と閉鎖位置との間を移
動するように校正される。セラミツクピン４，５
は前記接点担体の孔にプレスばめになつており、
またピンのセラミツク表面と接点担体のフランジ
部分４・１，５・１との間には実質的な摩擦係合
が存在すので、接点担体は、所望の間隔をもつ相
対関係に固定される。

接続端子は多くの形と位置をとることができ
る。例えば、第１Ａ図の装置１ａの接続端子６ａ
は接点担体の外側に取付けて、反対方向に延ばす
ことができる。

第１Ｂ図では、接続端子６ａは基本装置１ｂの
両端末に取付けて、基本装置の縦方向とは直角の
同一方向に延ばしてある。

第１Ｃ図では、接続端子６ｃは基本装置１ｃの
一端から基本装置の縦方向に延ばしてあり、また
前記端子は平行で、同一方向に延びている。

第１Ｄ図では、接続端子６ｄが基本装置１ｄの
縦方向に直角に延びる。これら端子は、基本装置
の一端部に取付けてあり、一線に並べて反対方向
に向けてある。

第１Ｅ図では、第１Ａ図の基本装置１ａに電気
絶縁固定装置２２を追加した組立装置を使用して
いる。

第２図及び第３図では、基本装置に通常の方法
で付加した加熱装置を備えている。この加熱装置
は、絶縁ハウジング１８中に設けたセラミツク熱
吸収棒１５のまわりの巻線１４として実施でき
る。棒１５は、セラミツクピン４，５の相当する
端部によつて係合又は支持されて、加熱装置を素
子７から間隔をもたせておき、また、接点担体
２，３から加熱装置の所望電気的間隔を確保して
いる。巻線１４の端部は、接続端子６とヒータ端
子１４・１とに、ハンダづけ又は所望の方法で固
定される。ハウジング１８は基本装置１に固定し
端子６はハウジング中のスロツト１８・１の中に
取付けるか又は他の方法で取付ける。第３図及び
第４図では、変形加熱装置１３を利用する。それ
は第４図に図示したようなセラミツク溝１７の中
に設けた電流巻線１６だけから構成するものであ
る。溝は、通常の方法（図示してない）で基本装
置１に取付けてある。

第７図及び第８図には、スイツチ素子を正規の
位置まで手動でリセツトするための押しボタン構
造の実施例を示した。この実施例では、サーモス
タツト金属素子の選択してある動作温度で、彎曲
部９が元の皿形形状から逆皿形形状に瞬間的動作
で変つて、サーモスタツト金属素子は、接点１０
を第７図に示した開放接点制御位置に迅速に移動
させるが、リセツト温度は、室内温度又は類似温
度より低く定めてあるので、彎曲部９は、素子７
が一旦動作して装置の回路を開放した後は、通
常、元の皿形形状には戻らない。そこで押しボタ
ン１９を設けることが好ましく、これを押すと凸
形彎曲部の側で押しボタンが彎曲部に係合する。
押しボタンは、接点担体２に固定したハウジング
２０内に取付ける。このハウジングは、接点担体
の開孔１２内に押込んで固定するのが好ましい。
彎曲部９の凸形側に押しボタンを手動動作させる
と彎曲部を元の皿形形状に瞬間的に戻し、押しボ
タンがその後解放されるとき、素子７を瞬間的に
移動させて閉回路位置に戻す。第７図に示すよう
に、ハウジング２０に形成された孔内に挿入され
た押しボタン１９には、素子７の湾曲部９を押下
するための押下部と、それよりも軸径の大きい部
分１９・１とが形成されている。また、素子７の
近接した位置には溶接片８・２が設けられてお
り、押しボタン１９が下方に向かつて移動する
と、その移動は部分１９・１が溶接片８・２に係
止することにより制限され、これと同時に押下部
が素子７の湾曲部９を押下することにより、湾曲
部は逆皿形形状から皿形形状へ戻る。ただし、こ
の押しボタン１９を押下した状態、すなわち部分
１９・１が溶接片８・２に係止している状態で
は、素子７は元の状態に反転しているものの、押
しボタン１９の押下部によつて押下されているた
め、素子７は完全に上方に向かつて移動すること
はできず、素子７の接点１０は固定接点１１と係
合しない。これによつて押しボタンの押下による
素子の運動は、押しボタンを手動押下しつづけて
も、接点１０を開放接点位置に安全に保持する。

素子７は上述したように押しボタンを手動解放
したときに限つて閉回路位置に戻すことができ
る。もちろん、押しボタンを解放したとき、素子
が動作温度以下に冷却していないときは、素子は
急速に移動して開放接点位置を維持する。押しボ
タン１９は、第７図に示したような比例寸法で配
置されることが好ましく、押しボタンの一部１
９・１が溶接片８・２の一部の停止体と係合する
ようになつている。このようにして、押しボタン
を手で押してサーモスタツトをリセツトさせる。
押しボタンの一部の係合が押しボタンの動作を制
限し、また素子７を、素子の熱応答特性を害する
ことのある過剰な押しボタンの力から保護する。

必要あれば、正の温度係数（PTC）の抵抗率
材料からなるセラミツク加熱素子を第７図の２３
に示したように接続端子６の間に、素子７と電気
的に並列に接続する。このような装置では、接点
１０及び１１が分離するときヒータは付勢され
て、サーモスタツトが前記電気回路から切断され
るまで、サーモスタツト１のリセツトを防止する
ために素子７の加熱を分担する。前記ヒータの
PTC特性は、ヒータの自己調節を行わせて、安
全温度に安定化させる。

本発明には、特許請求の範囲内で、上述開示し
た本発明実施例の変形が含まれることを理解され
たい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による基本装置の斜視図、第
１Ａ図から第１Ｅ図は第１図の基本装置の接続端
子の実施例の変形例を示した図、第２図は本発明
による基本装置の平面図でこれに取付けた加熱装
置実施例の一部を断面図で示したもの、第３図は
本発明による基本装置の平面図とこの基本装置の
ための別型式の加熱装置の一部断面図を示したも
ので基本装置と共に加熱装置の使用を図示したも
の、第４図は第３図の加熱装置の端面図、第５図
は接点担体の端末部に穴を設けてある１個の接点
担体実施例の部分平面図、第６図は接点担体の端
末部にジグザグ状の電流通路を端末間に設けてあ
る１個の接点担体実施例の部分平面図、第７図は
スイツチ素子を正規位置にリセツトするための押
しボタン構造をもつ本発明の一実施例の図、及び
第８図は第７図の線８−８に沿つた部分断面図で
ある。 １……基本装置、２，３……接点担体、４，５
……セラミツクピン、４・１，５・１……フラン
ジ、６，６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ……接続端子、
７……サーモスタツト金属スイツチ素子、９……
彎曲部、１０……接点、１１……固定接点、１２
……開孔、１３……加熱装置、１５……熱吸収
体、１６……電流巻線、１７……セラミツク溝、
１９……押しボタン、２１……蛇行ジグザグ電流
通路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱応動素子と、熱応動素子の一端部を固定し
   た第１の薄板状の金属接点担体と、熱応動素子の
   他端部と係合または非係合する固定接点を備えた
   第２の薄板状の金属接点担体とを有するサーモス
   タツトにおいて、 前記第１及び第２の両金属接点担体の対応する
   位置にそれぞれ一対の孔が形成され、前記孔の径
   よりもやや大きな径を有する１対の絶縁ピンを前
   記第１及び第２の金属接点担体の対応する孔にそ
   れぞれ挿入することにより、前記第１及び第２の
   金属接点担体を互いに平行関係を維持した状態
   に、かつ、第１及び第２の金属接点担体を前記絶
   縁ピンと摩耗係合した締めばめ状態に保持するこ
   とを特徴とするサーモスタツト。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記各孔の
   周囲にフランジ部を構成する金属接点担体の深い
   引抜き部分を備えて、前記金属接点担体を相互に
   平行の関係に保持することを確実にしていること
   を特徴とするサーモスタツト。 ３ 特許請求の範囲第１項において、前記熱応動
   素子はバイメタルスイツチ素子から構成され、相
   互に対面関係にある前記金属接点担体の一方の内
   側に固定されていることを特徴とするサーモスタ
   ツト。 ４ 特許請求の範囲第１項において、前記絶縁ピ
   ンは寸法が安定なセラミツク材料で構成されるこ
   とを特徴とするサーモスタツト。 ５ 熱応動素子と、熱応動素子の一端部を固定し
   た第１の薄板状の金属接点担体と、熱応動素子の
   他端部と係合または非係合する固定接点を備えた
   第２の薄板状の金属接点担体とを有するサーモス
   タツトにおいて、 前記第１及び第２の金属接点担体の中央部には
   前記熱応動素子を露出するための開孔が形成さ
   れ、かつ、両金属接点担体の対応する位置にそれ
   ぞれ一対の孔が形成され、前記孔の径よりもやや
   大きな径を有する１対の絶縁ピンを前記第１及び
   第２の金属接点担体の対応する孔にそれぞれ挿入
   することにより、前記第１及び第２の金属接点担
   体を互いに平行関係を維持した状態に、かつ、第
   １及び第２の金属接点担体を前記絶縁ピンと摩擦
   係合した締めばめ状態に保持することを特徴とす
   るサーモスタツト。 ６ 特許請求の範囲第５項において、前記各金属
   接点担体の一端部は前記担体を電気回路に接続す
   るための端子として役立つようになつており、ま
   た前記端部は選択した縮少断面積のもので、前記
   担体端部の熱発生容量を調節することを特徴とす
   るサーモスタツト。 ７ 特許請請求の範囲第６項において、前記縮少
   断面積を、前記担体の端部に設けた孔により形成
   することを特徴とするサーモスタツト。 ８ 特許請求の範囲第６項において、前記縮少断
   面積は蛇行形構成であることを特徴とするサーモ
   スタツト。 ９ 熱応動素子と、熱応動素子の一端部を固定し
   た第１の薄板状の金属接点担体と、熱応動素子の
   他端部と係合または非係合する固定接点を備えた
   第２の薄板状の金属接点担体とを有するサーモス
   タツトにおいて、 前記第１及び第２の金属接点担体の中央部には
   前記熱応動素子を露出するための開孔が形成さ
   れ、かつ、両金属接点担体の対応する位置にそれ
   ぞれ一対の孔が形成され、前記孔の径よりもやや
   大きな径を有する１対の絶縁ピンを前記第１及び
   第２の金属接点担体の対応する孔にそれぞれ挿入
   することにより、前記第１及び第２の金属接点担
   体を互いに平行関係を維持した状態に、かつ、第
   １及び第２の金属接点担体を前記絶縁ピンと摩耗
   係合した締めばめ状態に保持し、 さらに前記熱応動素子の熱応答特性を調整する
   ために前記第１または第２の金属接点担体を介し
   た位置に加熱装置を設けたことを特徴とするサー
   モスタツト。 １０ 特許請求の範囲第９項において、前記加熱
   装置は、セラミツク熱吸収部材の上に巻いた加熱
   線コイルを備えることを特徴とするサーモスタツ
   ト。 １１ 特許請求の範囲第９項において、前記加熱
   装置は、セラミツクの溝形熱吸収部材中に支持さ
   れた加熱線コイルを含むことを特徴とするサーモ
   スタツト。 １２ 皿形形状または逆皿形の凸形形状に変形可
   能な熱応動素子と、熱応動素子の一端部を固定し
   た第１の薄板状の金属接点担体と、熱応動素子の
   他端部と係合または非係合する固定接点を備えた
   第２の薄板状の金属接点担体とを備えたサーモス
   タツトにおいて、 前記熱応動素子の皿形形状または凸形形状の変
   形方向に移動可能であつて、前記熱応動素子が前
   記固定接点と非係合状態にあるとき、前記熱応動
   素子の凸形形状の部分を押下する押しボタンと、 前記熱応動素子に近接して配置され、前記押し
   ボタンが押下されたときに前記押しボタンと係止
   することにより前記押しボタンを所定位置に停止
   させる係止部とを設け、 前記熱応動素子は前記押しボタンが前記係止部
   から解除されるまでは前記固定接点と非係合状態
   に保持されることを特徴とするサーモスタツト。 １３ 特許請求の範囲第１２項において、前記熱
   応動素子は、所定動作温度で皿形形状から凸形形
   状に変形し、また前記所定温度よりも著しく低い
   リセツト温度においてのみ元の皿形形状に戻り、
   前記熱応動素子をリセツトさせるためには通常前
   記押しボタンの運動が必要であることを特徴とす
   るサーモスタツト。