JPH06506793A - 電気スイッチに関する改良 - 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】 この発明は、電気スイッチに関する改良に関連し、より特定的には熱アクチュエ ータのようなバイメタルの素子を用いる熱反応性の電気スイッチに関連する。

発明の背景 バイメタルのアクチュエータを用いるさまざまな種類の電気スイッチか既知であ り、同様にノ＼イメタルのスイ・ソチアクチュエータの多くの異なる形状か既知 である。初期のバイメタルスイッチは単に、温度変化に応答して比較的ゆっくり と動く単純なバイメタルブレードを用い、スイ・ソチにアークの問題を起こした のて、対向して湾曲した外形の間をスナップ動作で動くことのできる窪んだ（ｄ ｉｓｈｅｄ）　／＜イメタル素子として構成される、スナップ動作する７＜イメ タルアクチュエータの開発によって、当該分野は大きく前進した。たとえばＧＢ ６０００５５、ＧＢ６５７４３４、ＧＢ１０６４６４３、ＧＢ１５４２２５２、 およびＧＢ２１２４４２９に開示されているような、スナップ動作するバイメタ ルアクチュエータの種々の形が既知であり、このようなバイメタルアクチュエー タを用いる電気スイ・ソチの種々の形もまた同様に既知である。たとえば上述の ＧＢ２１２４４２９は、電流感度のよいスイッチにおける梨型でスナップ動作す るバイメタルアクチュエータの利用を開示し、そこを流れる電流によってバイメ タルが加熱されると、電流の過負荷状態においてスイッチかはずれる（ｔｒｉｐ ）ように設計されている。

発明の目的および概要 この発明の目的は、バイメタルスイッチアクチュエータを組込み、非常に小さな 貫通電流に応答することのできる、安価で構造か複雑でない、熱反応性のスイッ チを提供することである。

この発明に従えば、このようなスイッチは、そこに第１および第２の端子導体を 捕らえる成形されたプラスチックの本体部分と、前記導体の一方に固定されて、 スイッチの可動接触子を構成する接触子を有する、スナップ動作するバイメタル アクチュエータとを含み、このような接触子は、スイッチング動作において２つ の導体の他方と協働するように配置される。

スイッチのバイメタルアクチュエータは、有利には補助的な熱源を与える必要な く、２ａｍｐ以下という低い貫通電流にも応答することができるような薄さであ り、たとえばバイメタル素子は０．０７６ｍｍ（０，００３インチ）のオーダの 厚さであり、スイッチの本体部分は、好ましくはスイッチング動作の間バイメタ ル素子に物理的なサポートを与える。

以下に詳細に説明する例示的な実施例において、バイメタルアクチュエータは、 間隔をあけられた脚部の間で古都を規定する一般的にＵ字型のカットアウトを有 する類のものてあり、脚部は舌部の自由端近傍でブリッジされている。

端子導体は単純なワイヤとして形成され、バイメタルの舌部は、たとえば溶接に よって、端子導体の一方に固定され、ブリッジ部分は他方の導体と協働する接触 子を有する。他方の導体には別個の接触子は与えられないが、これはたとえばＰ ＣＴ／ＧＢ　９２１００１８５に説明されるような銀アンチモンの被覆等の、銀 または銀の合金の被覆を含む。

スイッチの成形されたプラスチックの本体部分は、バイメタルアクチュエータの エンクロージャを規定し、以下に説明するようにバイメタルに構造的なサポート を与える部分を組入れる。結果としてできるスイッチは単純で簡単に製造できる 構造であり、小型にできるので非常に低い過負荷電流にも感度を増すことができ る。

スイッチの電流感度を高めるために、スイッチが閉した状態にあるときにバイメ タルアクチュエータに熱を送り込むように直列に接続された加熱素子が設けられ てもよく、特に好都合な構成では、加熱素子は抵抗加熱素子として形成されるス イッチの２つの端子導体の一方または他方または両方の一部によって構成されて もよい。このような構成によって、電流の過負荷状態に対して加熱素子か設けら れない時に得られるてあろうよりも速いスイッチの反応を得ることができるであ ろう。それに代わる構成では、高抵抗の加熱素子かスイッチの導体に並列に、た とえばスイッチの本体部分にプリントされる導電性インクの形で設けられてもよ く、このような構成の効果は、スイッチへのおよびそれを介する電源がオフにさ れ、それによりバイメタルアクチュエータが冷まされてスイッチをリセットする ようなときまではスイッチのリセットを抑制するというものである。

この発明の上述のおよびさらなる特徴は、添付の請求の範囲において特定的に述 べられ、添付の図面を参照して与えられる例示的な実施例の以下の詳細な説明を 考慮することによって、最もよく解されるであろう。

図面の簡単な説明 図１は、図２の線工・・・Ｉに沿った主題のスイッチの側面断面図であり、 図２はトップカバーを外した図１のスイッチを示す平面図であり、 図３は図１のスイッチに用いられ得る、スイッチ内にヒータを設ける代替的な導 体の構成を示す。

実施例の詳細な説明 図面の図はスイッチの拡大図であり、示される寸法はスイッチの実際の寸法をミ リメートルで表している。スイッチの成形されたプラスチックの本体部分はした がって、ＩＯ，５ｍｍＸ６．０ｍｍＸ２．７ｍｍの寸法の概ね方形であり、端子 導体２．３はさらに７．０ｍｍだけ外に突出している。スイッチのトップカバー の厚さは０．５ｍｍである。したがって、スイッチ全体は小型なので、自動部品 挿入装置によって使用するのに適当な小型容器（ｂａｎｄｏｌｉｅｒ）内に入れ て供給するのか好都合であろう。

スイッチの本体部分１内に、８．０ｍｍＸ５．０ｍｍＸ１．７ｍｍのオーダの寸 法のチャンバ４が規定され、アップスタンド５かこのチャンバの一部を占める。

単純な銅線の導体２は断面か四角形または方形であって、その−万端で本体部分 １に成形され、その前部はアップスタンド５の上表面の凹所て受けられ、単純な 銅線の導体３は断面か円形であるが、これも四角形または方形の断面を有しても よく、チャンバ４内の７で露出するように本体部分ｌの対向端に成形される。バ イメタルアクチュエータ６は導体２の前部に溶接される。導体３の部分７は主題 のスイッチのスイッチング接触子を構成し、したがって導体３は、好ましくは銀 めっきされた銅線、またはより好ましくは発明者らの国際特許出願番号ＰＣＴ／ ＧＢ　９２１０　Ｏｌ　８５の教示に従う銀−アンチモンめっきされた鋼線て形 成される。導体２も同様に形成されてもよいが、必須ではない。

上述の国際特許出願番号ＰＣＴ／ＧＢ　９２１００１８５の教示に従って、優れ た磨耗特性とともに卓越した電気的特性を与える導線の好ましい形は、銅線、ま たは少なくとも銅の９０％の熱伝導性、より好ましくは純度９９．９５％の銅の ９５％ないし９９％の熱伝導性を有する鋼の合金から形成され、銀およびアンチ モンの厚いめっき層を設けたワイヤを含み、上述の導線３は有利にこの構成を存 してもよい。純度の高い銀（純度９９．９％）およびごく少量、典型的には約１ ％で特定的には０．３％ないし０．７％のアンチモンを含む厚いめっき（たとえ ば、少なくとも３０ミクロン、好ましくは４０ミクロンの厚さ）を、銅または熱 伝導性の高い銅の合金で形成される導体上に用いることによって、スイッチング 動作の間の銀の粉末の形成が抑制され、約７０．０００のスイッチングサイクル の寿命が得られるかもしれない。

バイメタルアクチュエータ６はオフター・コントロールズ（ｏｔｔｅｒ　ｃｏｎ ｔｒｏｌｓ）型であり、ブリッジ部分１１によってブリッジされる脚部ｌＯの間 の舌部９を規定する、概ねＵ字型のカットアウト８を有するバイメタル材料の窪 んだブレードを含む。スイッチの可動接触子は、図１に最もよく示されるように ブリッジ部分１１の下側に溶接される銀の接触子１２によって構成される。アク チュエータ６は、そこに溶接される舌部９によって端子導体２に固定される。

バイメタルブレードの形状は、脚部１０およびブレードの接触子を育する前部に おける電流密度を増すことによって通過電流に対する応答性を高めるようなもの である。

アップスタンド５は導体２の前部にサポートを与え、次にこれがバイメタルアク チュエータ６の舌部９にサポートを与え、一方バイメタル６の脚部１０およびブ リッジ部分１１はチャンバ４内を自由に動ける。この構成によって、スイッチン グ動作は実質的にもっばら導体２上のそのサポ−トによって舌部９について確立 される安定した位置のまわりに脚部１０が屈曲する二とによってのみ行なわれる ので、スイッチの温度反応特性を予めよりよく定めることができる。さらに、舌 部９をこのようにサポートすることによって、舌部の付は根の応力割れのリスク が減じられ、バイメタルの作動応力はその長手の脚部１０に向けて集中する。

上述したようなスイッチの動作において、スイッチの環境から来る熱伝導の結果 、またはそこを流れる電流によるバイメタルの加熱の結果、またはこれら２つの 効果の組合せで、バイメタル６の温度が予め定められたあるレベルに達すると必 ず、接触子１２はスナップ動作で導体３の部分７から離れるように動く。バイメ タルが十分に冷めると、スイッチが再び形成される。

クロージャ１５は、好都合にはスイッチ本体の一体の部分として成形されてもよ く、それに蝶番状に結合され、バイメタル６をチャンバ４に組立てて舌部９を導 体２の前部にスポット溶接した後、超音波で溶接されて閉じられる。

クロージャ１５は、チャンバ４をスイッチの環境から分離するように形成されて もよく、またその代わりに図示されるように１以上の開口１６を設けられてもよ い。

アクチュエータ６のバイメタル材料の厚さは、わずか００７６ｍｍ（０，００３ インチ）であり、発明者らの知る限り、オフター・コントロールズ型のスナップ 動作する窪んだバイメタルアクチュエータを組入れるこれまでのバイメタルスイ ッチでこのように薄いバイメタル材料を用いるものはない。実際に、上述のスイ ッチに用いられる材料は、発明者らのために特別に製造されなくてはならなかっ た。スイッチ本体がバイメタルにサポートを与えるスイッチの構成においてこの ように薄いバイメタル材料を使うことによって、発明者らは２ａｍｐを下まわる 低い電流のスイッチングで反復可能なスイッチ動作を得ることができた。

これまでに既知のバイメタルスイッチのバイメタルの厚さでは、２ａｍｐという 低い貫通電流でそれらを動作させるにはバイメタルの過熱か不十分というもので あり、このような従来のスイッチでは別個のヒータを、時として厚膜抵抗器の形 で与えて、バイメタルに熱を送り、切換えさせることが必要であった。このよう な設備は、コストおよび電力消費を考えると一般に不利益であり、不所望の低い 開路抵抗を与えるかもしれず、装置が不良であれば望ましくない結果となり得る 。上述のスイッチは、これらの問題すべてを克服する。

上述のようにスイッチにヒータを設けることに関する潜在的な難しさはあるが、 あるスイッチのアプリケーションではヒータを設けることが望ましいかもしれず 、上述のスイッチはヒータを組入れるように簡単に変形され得る。図３は、図１ および図２のスイッチにおいて導体２の代わりに用いられ得る導体の代替的な形 状を示す。図３に示されるように、導体２０は抵抗加熱材料で形成され、スイッ チ本体のチャンバ４内で受けられるように適合される前部２１を有し、一般に螺 旋状に形成されて、バイメタルアクチュエータ６の舌部９かそこにスポット溶接 されるバット２２て終わる。図３に示される寸法はミリメートルであり、図３は コンダクタの拡大図である。

上述のスイッチは、自動製造および設置によく適しており、最小の部品を含み、 比較的安価であり、電流感度を高めるために小型化することもてきる。しかしな がら、このスイッチはこの発明によって達成可能なものの一例にすぎず、この発 明の範囲および精神を逸脱することなく変形および変更が可能である。たとえば 、バイメタルは、電流感度を高めるために上述のＣ，Ｂ２１２４４２９に説明さ れるような梨型てあってもよく、またはそれに代わる種々の形状もとり得る。

補正音の写しく翻訳力提出書（特許法第１８４条の８）平成　５年１０月１８日

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．熱反応性のスイッチであって、そこに第１および第２の端子導体をとらえる 成形されたプラスチックの本体部分と、前記導体の一方に固定され、スイッチの 可動接触子を構成しかつスイッチング動作において２つの導体の他方と協働する ように構成される接触子を有するスナップ動作するバイメタルアクチュエータと を含む、熱反応性のスイッチ。
2. ２．第１および第２の端子導体が単純な導電性のワイヤの導体を含む、請求項１ に記載のスイッチ。
3. ３．２つの導体の少なくとも前記他方が、アンチモンを含む銀でめっきされた銅 を含む、請求項１または２に記載のスイッチ。
4. ４．前記接触子が銀を含む、請求項３に記載のスイッチ。
5. ５．第１および第２の導体が成形されたプラスチックの本体の間隔をあけられた 対向端で捕えられる、先行の請求項のいずれかに記載のスイッチ。
6. ６．バイメタルがそれに固定される導体の一方が、四角形または方形の断面を有 し、バイメタルか導体の平坦な表面に溶接される、先行請求項のいずれかに記載 のスイッチ。
7. ７．バイメタルアクチュエータが、１対の外部の脚部に延び中央の舌部を規定す る概ねＵ字型のカットアウトを有する窪んだバイメタルブレードを含み、バイメ タルの舌部が導体の前記一方に固定される、先行請求項のいずれかに記載のスイ ッチ。
8. ８．バイメタルブレードの厚さが０．０７６ｍｍである、請求項７に記載のスイ ッチ。
9. ９．前記導体の一方および／または他方が、バイメタルアクチュエータに熱を送 り込むように適合される抵抗加熱部分を含む、先行請求項のいずれかに記載のス イッチ。
10. １０．抵抗加熱素子がスイッチの導体と並列に設けられる、請求項１ないし８の いずれかに記載のスイッチ。