JPH0714482A - サーモスタットスイッチおよびそのためのバイメタルディスク構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 バイメタルディスクで作動するサーモスタッ
トスイッチの応答時間を改善したバイメタルディスク構
造体を提供すること。 【構成】 ディスク保持器２２、ディスク保持器上の組
み立て位置に受け止められるバイメタルディスク２４、
およびディスク保持器上の組み立て位置にディスクを保
持しかつ構造体をサーモスタットスイッチのボディ部分
に固定するための金属製の保持器キャップ２６を含み、
ディスク保持器２２はディスク保持器とキャップ２６と
の間の接触面積を最少にすることによって金属製のキャ
ップ２６からディスク保持器２２への熱の流れを最少に
する。金属製のキャップ２６はディスク保持器２２上に
受け止められ、かつキャップ２６と保持器２２との間の
接触面積を効果的に減少させてキャップ２６からディス
ク保持器２２への熱の流れを最少にする突起または隆起
４０の上にすわり、キャップ２６から保持器２３への熱
の移動を減少させることによって、熱は金属製のキャッ
プ２６からバイメタルディスク２４へ一層容易に移動す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明はバイメタルディスクによって作動
するサーモスタットスイッチに関するものであり、さら
に詳細にはスイッチの応答時間を最少にするために適用
されるバイメタルディスク構造体に関するものである。

【０００２】多くの家庭用、事務用および工業用の機械
および装置が現在では熱的な過負荷状態下では破壊され
ることがある高感度の電気的な構成部分を含んでいるこ
とは良く知られている。この点に関して、サーモスタッ
トスイッチはこのような高感度の電気的構成部分を有す
る機械または装置の熱的な過負荷による破壊を防止する
ための過負荷制限装置として知られて来た。この点に関
して、サーモスタットスイッチは熱的な過負荷条件に反
応する機械または装置の主要な熱発生構成部分の電気的
接続を妨げるものとして作用する。しかし、熱的な過負
荷状態は非常に急激に発展することがあるので、それら
の装置に使用されるサーモスタットスイッチにとって機
械構成部分の破壊を避けるために迅速な応答時間を具備
することが不可欠である。

【０００３】この装置に関する主題の発明に対してもっ
とも密接な従来技術を代表する、クレイグ（Craig ）イ
リノイ（Ill ）の米国特許第４７５４２５２号、および
チュルプカーラ（Chrupcala ）の第４９５２９０１号は
サーモスタットスイッチの応答時間を最少にすることに
特に関係している。クレイグの特許はバイメタルディス
クの表面を通過する空気流を増加させるように共同作用
するディスク保持器とキャップ構造体に関係している。
キャップはそれを通過して延びる複数の空気循環通気孔
を有し、ディスク支持体または保持器は外部の包囲空気
が空気循環開口を通過し、かつバイメタルディスクの下
側を横切ることができるように設計されている。クレイ
グの装置は応答時間を短縮させるのに効果がある一方
で、それはまた組み立てを困難にするいくつかの設計上
の問題を提供する。特にラジアルディスク支持体はディ
スク支持体が通気孔を通過する空気流を妨害しないよう
に通気孔の間の領域で放射状に整列させられなければな
らない。この回転方向に関する整列は一方ではまたキャ
ップをスイッチボディ上に置いてしかるべき場所へと曲
げなければならないので保持するのに非常に困難である
ことは理解されるであろう。

【０００４】チュルプカーラに対する特許はバイメタル
ディスクからディスク保持器への熱の伝導を最少にする
ように改造されたディスク保持器とアルミニウムキャッ
プとを公開している。ディスク保持器は中央ハブ部分、
ハブ部分から外へ向って放射状に延びる複数の指、指の
上の複数のディスク保持器の突起、およびディスク保持
器の突起に隣接した指の上の複数のディスク支持肩とを
含んでいる。指はそれらの間にバイメタルディスクから
サーモスタットスイッチのボディ部分へと熱を伝導しか
ねないディスク保持器の断面積を減少させるための開放
された刻み目を有する。アルミニウムキャップは拡大さ
れた開口を有する端壁部分および、バイメタルディスク
からスイッチのボディ部分へ熱を伝導させるスカートの
横断面の面積を減少させる複数の開口またはスロットを
有するスカート部分とを含んでいる。チュルプカーラの
装置はまたいくつかの問題を提起する。さらに詳細には
ディスク保持器が形成される材料は、容易に成型できて
製造および取扱いの期間中の破壊に抵抗する熱硬化性の
プラスチック材料に制限される。ここに存在する問題は
熱硬化性材料がスイッチの使用範囲を３７５から４００
°Ｆの温度を越えない応用に制限する比較的低い融点を
有することである。加えて孔を明けられたアルミニウム
のキャップを曲げることが困難であることが知られてお
り、さらにキャップを曲げることはキャップを歪ませた
りまたは湾曲させる傾向を有し、それはディスクに圧力
を加え、これによってその弾撥作用に影響が与えられる
ことが知られている。これらのタイプのディスク保持器
は指が非常にもろいので製造工程の間で非常に折れやす
くセラミック材料から成型することができないことが指
摘される。

【０００５】本発明はバイメタルディスクとして作用す
るサーモスタットスイッチのための改良されたバイメタ
ルディスク構造体を準備する。これに関して、ディスク
構造体は一体成型されたセラミックディスク保持器、デ
ィスク保持器に受け止められるバイメタルディスク、お
よびディスク保持器上に受け止められる金属製のキャッ
プを含んでいる。ディスク保持器はディスク保持器とキ
ャップとの間の接触面積を最少にすることによって金属
製のキャップからディスク保持器への熱の流れを最少に
するように適用されている。本発明のディスク保持器の
セラミック構造は従来技術のプラスチック製ディスク保
持器よりも広い温度範囲で使用できる。特に本発明のデ
ィスク保持器はそれを通過して延びる軸方向穴を有する
中央ハブ、中央ハブから放射状に外向きに延びる円形フ
ランジ、フランジから上向きに延びる円形支持肩、およ
び支持肩から上向きに延びる周辺リムを備えている。周
辺リムはそれから上向きに延びる複数の円周方向に間隔
を置いた突起または隆起を有する。金属製のキャップは
それが周辺リム上の突起または隆起の頂面上にすわるよ
うにディスク保持器上に受け止められる。隆起はキャッ
プとディスク保持器との間の接触面積を効果的に最少に
し、キャップからディスク保持器への熱の移動を減少さ
せる。キャップからディスク保持器への熱の移動を減少
させることによって、熱はキャップからバイメタルディ
スクへより迅速に移動し応答時間は改善される。

【０００６】したがって、広い周囲温度状態の範囲内に
おいて迅速に変化する応答時間を有するサーモスタット
スイッチを準備することが本発明の目的である。

【０００７】その他の目的はセラミックによって製造さ
れ、かつ周囲温度状態において変化に対する応答時間を
上昇させるように適合されたサーモスタットスイッチの
ためのディスク保持器を準備することである。

【０００８】さらに他の目的はキャップとディスク保持
器との間の接触面積を最少にするディスク保持器を準備
することである。

【０００９】さらに他の目的は広い温度範囲において使
用することができるサーモスタットスイッチを準備する
ことである。

【００１０】本発明の他の目的、特徴および有利点は添
付された略図的な図面を参照して行われる下記の説明に
よって明らかにされるであろう。

【００１１】本発明を実行するために必然的にもくろま
れた最良のモードを図示する図において；

【００１２】図１は本発明のサーモスタットスイッチの
斜視図である。

【００１３】図２はこのスイッチの構成部分を示す分解
斜視図である。

【００１４】図３は部分的に断面図であり、かつ図解の
目的のために一部分を取り去り、キャップを除去したス
イッチの側面図である。

【００１５】図４はディスク保持器上にキャップを取り
付けた類似の図である。

【００１６】図を参照して説明すれば、本発明のバイメ
タルディスク構造体を含むバイメタルディスク作動サー
モスタットスイッチは、図１から図４において図示され
ており、かつ一般に１０で示されている。サーモスタッ
トスイッチ１０は一般に１２で示されるバイメタルディ
スク構造体、第１および第２の外部電気端子１６および
１８を含み一般に１４で示されるスイッチ構造体、およ
び一般に２０で示されるスイッチボディを含んでいる。
ディスク構造体は、一般に２２で示されるディスク保持
器、バイメタルディスク２４、および一般に２６で示さ
れる金属製のキャップを含んでいる。ディスク保持器２
２およびスイッチ構造体１４はあらかじめ定められた温
度条件に応じて電気端子１６および１８の間の電気的接
続を選択的につないだり切ったりするスイッチ構造体１
４を作動させるためにバイメタルディスク２４が作用す
るようにスイッチボディ２０に組み付けられている。

【００１７】ディスク保持器２２は適当なセラミック材
料から成型され、かつそれを通って延びる軸方向穴３０
を有する中央ハブ部分２８、ハブ部分２８から放射状に
外向きに延びる円形のフランジ部分３２、フランジ部分
３２の周辺の縁から上向きに延びる円形の肩部分３４、
および肩部分３４から上向きに延びる周辺のリム部分３
６を含むことが好ましい。周辺のリム部分３６は水平縁
３８および水平縁３８上の複数の突起または隆起４０を
含んでいる。本発明のディスク保持器２２のセラミック
構造は従来技術のプラスチックディスク保持器にくらべ
てはっきりした有利点を有しており、つまりそれは熱硬
化性プラスチックディスク保持器を使用した時に考慮し
なければならない温度的な配慮に制限されない。ディス
ク保持器２２のセラミック構造は非情な低温から６００
°Ｆ以上までの広い温度範囲で使用することができる本
発明のサーモスタットスイッチ１０を可能にする。

【００１８】バイメタルディスク２４はそれを形成して
いる金属の熱膨張性質の差の結果として、あらかじめ定
められている温度条件に対して曲って応答する、従来の
バイメタルディスクから成ることが好ましい。ディスク
２４は周辺の縁４２がディスク保持器２２の肩部分３４
上に受け止められ支持されるような寸法に作られてい
る。

【００１９】保持器のキャップ２６は適当な金属板から
作られ、かつその内に拡大された中央開口４６を有する
実質的に平らな端壁部分４４および端壁部分４４から下
がるスカートまたは側壁部分４８を含むことが好まし
い。キャップ２６はバイメタルディスク２４をディスク
保持器２２上の組み立て位置にバイメタルディスク２４
を保持するためにディスク保持器２２上に受け止められ
るような寸法に作られる。さらに詳細には、キャップ２
６はディスク保持器２２の水平縁部分３８上に、それが
突起または隆起４０の上に頂面上にすわるように受け止
められる。金属製のキャップ２６は直接に周囲の空気に
露出されている大きな表面積を有し、それ故それは周囲
の空気から熱を蓄積するのに極めて効果的である。ディ
スク保持器２２上の隆起４０は金属製のキャップ２６と
セラミック保持器２２との間の接触面積を効果的に最少
にし、キャップ２６からディスク２２への熱の移動を最
少にする。キャップ２６からディスク保持器２２への熱
の移動を減少させることによってキャップ２６に蓄積さ
れた熱は一層容易にキャップ２６からバイメタルディス
ク２４へと移動し応答時間は改善される。

【００２０】スイッチ１０のボディ部分２０は一般に従
来的な構造をしており、一般にサーモスタット制御に使
用されているフェノール樹脂またはセラミックのような
適当な高温絶縁材料から製造されることが好ましい。ス
イッチボディ２０は底壁部分５０、直立側壁部分５２、
および側壁部分５２の末端縁上の拡大された上方唇５４
を含んでいる。開口５８を有する内部肩５６はボディ部
分２０の内部に形成されており、凹所６０は底面壁５０
の外部側面上に形成されている。

【００２１】スイッチ構造体１４はボディ部分２０内に
受け止められ、かつ組み立てられ、固定された接触片６
２内の開口６５を通るリベット６４によって内部肩５６
に固定されている固定接触片６２を含んでいる。リベッ
ト６４は順番に開口５８に受け止められているアイレッ
ト６６内に受け止められる。第１の端子１６は底面壁５
０の外部側面上の凹所６０内に受け止められかつリベッ
ト６４は第１端子１６をボディ部分２０に固定するため
に第１端子１６内の開口１７を通って延びるので、それ
はアイレット６６とリベット６４を通って固定接触片６
２に電気的に接続される。スイッチ構造体１４はさらに
一般に６８で示されその上に可動接触要素７２を有する
弾性接触腕７０、リベット７４およびアイレット７６と
を含む可動接触構造体から成る。リベット７４は可動接
触構造体６８の基礎部分内の開口７５を通って延び、そ
れは順番にボディ部分２０の底面壁５０内の開口（図示
されていない）内に受け止められるアイレット７６内に
受け止められる。第２の端子１８は底面壁５０内の凹所
６０内に、第１の端子１６から間隔を置きかつリベット
７４がそれをボディ部分２０へ固定するために第２の端
子１８内の開口１９を通るように組み立てられる。第２
の端子１８と可動接触片構造体６８がこのような手法で
ボディ部分２０に固定されると、リベット７４およびア
イレット７６は可動接触片構造体６８と第２の端子１８
との間に電気的な連絡を効果的に確立させる。このよう
な手法で可動接触片構造体６８がボディ部分２０内に組
み付けられると、腕６０は接触要素７２と固定接触片６
２が契合して通常は第１および第２の端子１６および１
８間の電気的な連続を確立するように配置される。弾性
腕７０は第１および第２の端子１６および１８の間の電
気的な連続を妨害するために可動接触要素７２が固定接
触要素６２から分離するように下向きに曲ることができ
る。詳細には、移動ピン７８は開口３０を通ってディス
ク２４と契合するように延び、後者の屈曲はあらかじめ
定められた温度条件に応答して移動ピンを動かして可動
接触腕７０を下向きに進めさせて電気的な連続を断つ。

【００２２】ディスク構造体１２においてはディスク保
持器２２のフランジ部分３２の周辺縁が唇５４の上方縁
上にすわり、かつキャップ２６のスカート部分４８の下
部縁部分が唇５４の下部縁の周囲でディスク構造体１２
をボディ部分２０に永久に固定するように内向きに曲げ
られてボディ部分２０に組み付けられる。前に述べたよ
うに、ディスク構造体１２において移動ピン７８がディ
スク保持器２２の軸方向穴３０の内に受け入れられるよ
うにボディ部分２０に組み付けられ、したがって移動ピ
ン７８はバイメタルディスク２４と弾性接触腕７０との
間に延びる。さらに、移動ピン７８はバイメタルディス
ク２４が「上向き」に曲った配置にある時には、腕７０
が「静止」位置にあって可動接触要素７２は固定接触片
６２に契合するような寸法に作られる。しかしディスク
２４が「下向き」に曲った位置へとあらかじめ定められ
た温度条件に応答して弾撥するかまたは曲ると、移動ピ
ン７８は腕７０を下向き運動させて、可動接触要素７２
を固定接触片６２から間隔を置いた非契合位置へと運動
させる。したがって第１および第２の端子１６および１
８間の電気的な連続はあらかじめ定められた温度条件に
応じて従来的な手法で確立させられたり遮断させられた
りする。

【００２３】この結果として本発明のバイメタルディス
クによって作動するサーモスタットスイッチの効果的な
バイメタルディスク構造体が準備されることが理解され
たであろう。ディスク保持器は金属製のキャップとディ
スク保持器との間の接触面積を最少にする複数の隆起ま
たは突起を備え、それによってキャップからディスク保
持器への熱の移動を減少させる。キャップからディスク
保持器への熱の移動を減少させることによってキャップ
内に蓄積された周囲の熱は一層容易にキャップからバイ
メタルディスクへと流れ、それによってディスクを周囲
の温度の変化に対して一層反応しやすくし、かつ応答時
間を改善する。加えてディスク保持器の構造はセラミッ
クによって製造されると壊れる危険がある部分品が全く
ないこと、およびセラミックが高温度の応用において効
果的に使用できることから目的に適うこととなり、これ
は決定的な有利点である。これらの理由から本発明によ
るバイメタル構造体およびディスク保持器は実質的な商
業上の価値を有する技術分野において明らかな進歩を代
表するものと考えられる。

【００２４】ここでは本発明を具体的に表わすある特殊
な構造について示しかつ説明したが、種々の改善および
部品の再配列は基礎となる発明の概念の精神および範囲
とに反することなくなされ得ること、および同様のこと
は添付の請求項の範囲によって表示された限度以外には
ここに示しかつ説明された特殊な形態に制限されないこ
とはこの技術分野に熟練した者に明らかに理解されるで
あろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従ったサーモスタットスイッチの斜視
図である。

【図２】このスイッチの構成部分を示す分解斜視図であ
る。

【図３】部分的に断面図でありかつ図解の目的のために
一部分を取り去りキャップを除去したスイッチの側面図
である。

【図４】ディスク保持器上にキャップを取り付けた類似
の図である。

【符号の説明】

２２ ディスク保持器 ２４ バイメタルディスク ３０ 軸方向穴 ３２ フランジ ３４ 円形肩部分 ３６ リム部分 ３８ 縁 ４０ 突起

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バイメタルディスクにより作動されるタ
   イプのサーモスタット用ディスク保持器において；円形
   フランジ部分を具備し、この円形フランジ部分はこれを
   通って延びた軸方向の穴を有し；前記フランジ部分の第
   １側から上方に延びた円形肩部分を具備し、この肩部分
   は前記バイメタルディスクの周辺の縁部分と係合して前
   記フランジの前記第１側上に前記ディスクを支持し；お
   よび前記肩部分から上方に延びた周辺のリム部分を具備
   し、この周辺リム部分は末端縁を有しかつこの末端縁か
   ら上方に延びた複数の円周方向に間隔を置いた突起を有
   することを特徴とするディスク保持器。
2. 【請求項２】 前記請求項１のディスク保持器におい
   て、前記の周辺リム部分は円周方向に間隔を置いた８個
   の突起を有することを特徴とするディスク保持器。
3. 【請求項３】 一体に成型されていることを特徴とする
   請求項１のディスク保持器。
4. 【請求項４】 バイメタルスイッチによって作動される
   サーモスタットスイッチのバイメタルディスク構造体に
   おいて；ディスク保持器は円形フランジ部分を具備し、
   この円形フランジ部分はこれを通って延びた軸方向穴を
   有し、前記フランジ部分の第１側から上方に延びた円形
   肩部分を具備し、かつ前記肩部分から上方に延びた周辺
   のリム部分を具備し、この周辺のリム部分は末端縁を有
   し、かつこの末端縁から上方に延びた複数の円周方向に
   間隔を置いた突起を有し；前記ディスク保持器上の組み
   立て位置に受け止められ、そこで前記ディスクの周辺縁
   は前記肩部分上に支持されるバイメタルディスクを有
   し；かつ前記ディスクを組み立て位置に保持するディス
   ク保持器上に受け止められかつ前記ディスク構造体を前
   記サーモスタットスイッチのボディ部分へ固定するため
   の金属製キャップ、その内に拡大された中央開口を有す
   る端壁部分および前記端壁部分から下がって前記ディス
   ク保持器を取り囲むスカート部分を含む前記保持器キャ
   ップ、前記突起上にすわりかつ前記ディスクを組み立て
   位置に保持する前記端壁、前記構造体をそれに固定する
   ための前記ボディ部分上に受け止められ得る前記スカー
   ト部分とを具備するバイメタルディスク構造体。
5. 【請求項５】 前記ディスク保持器はセラミック材料か
   ら一体成型されていることを特徴とする請求項４のバイ
   メタルディスク構造体。
6. 【請求項６】 請求項４のバイメタルディスク構造体に
   おいて、前記周辺のリム部分は典型的に８個の円周方向
   に間隔を置いた突起を有することを特徴とするバイメタ
   ルディスク構造体。