JPH11339614A - 密封ケ―ス入りの開路型サ―モスタット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 開放型のサーモスタットは、周囲条件の影響
を受けるので効率的な作動が期待しにくい。従って、サ
ーモスタットを密封することにより周囲条件から遮断す
ることにより、その効率的な動作を確保することが望ま
しい。このような見地から、本発明は、密封ケース入り
の開路型サーモスタットを提供することをその課題とす
る。 【解決手段】 上記課題を解決するため、本発明による
サーモスタットは、密封内部と外部とを有するケースを
含むようにした。先ず、密封内部から外部まで延在する
接点を設け、これがケースに対して固定され、内端部を
有するようにした。次に、密封内部から外部まで延在
し、内端部を有する第一のブレードを設け、その内端部
は、第一のブレードの内端部が接点の内部接触位置と当
接する第一の位置と、第一のブレードの内端部が接点の
接触位置から離隔した第二の位置との間を移動するよう
にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明は、電気回路用のバ
イメタル・サーモスタットに関するものである。より詳
しくは、密封ケース入りのサーモスタットであって、こ
れが開位置に入った後は、装置の電源スイッチが切られ
るか又は電源が除去されるまで開位置に留まるようなサ
ーモスタットに係わるものである。

【０００２】

【従来の技術】 サーモスタットには、基本的に、異な
った膨張係数を有する二枚の金属薄片を貼り合わせたバ
イメタル・ブレードが使用される。周囲温度が上昇する
と、ブレードは、高い方の膨張係数を有する材料側か
ら、低い方の膨張係数を有する材料側に湾曲する。いわ
ゆる「スナップアクション式の」（スイッチがカチッと
入ったり切れたりする）ブレードの場合には、ブレード
は中央部分と一体成形されているので、温度の上昇に応
じて発生する湾曲は、徐々に起こるのではなく、温度が
閾値に達するや否や突如として起こるのである。こうし
て、ブレードはその「湾曲」位置に「カチッと」入る。

【０００３】そこで、これらのバイメタル・ブレード
は、ケースに組み込まれ、且つ／又は別の接点に隣接し
て置かれ、電気的接続が形成されるか、又はこれらのバ
イメタル・ブレードが湾曲して接続が断たれるようにさ
れる。この種のサーモスタットは多くの用途に供される
が、最近は電子工業界に広く応用されるようになった。
それは、主として、電子工業がこれらのサーモスタット
を比較的コンパクトに作る能力を有するからである。

【０００４】最近は、モータ、変圧器、家電品等につい
て新しい基準が検討されつつある。その基準とは、装置
が過熱する場合、装置内に組み込まれたサーモスタット
が、過熱条件に達するや否やカチッと開位置、つまりオ
フ位置に入るように規定し、その後、電源が装置から除
去されるか、又はスイッチを用いて装置の電源が切られ
るまで開位置に留まるように規定したものである。

【０００５】米国特許第４，７０３，２９８号は、抵抗
性の材料から作られたセラミック組立てピンを含むサー
モスタットを開示している。このサーモスタットは開放
型の装置であるため、あらゆる周囲条件の影響を受け
る。二つの金属接点キャリアが、並列ピンに固定されて
いる。キャリアは、ピンに沿って相対的に、選択的に移
動できるので、サーモスタットは、特定の開路形成温度
になるように調整できる。従って、キャリアがピンに対
して動くことができるようにするため、サーモスタット
は開路状態にある必要がある。

【０００６】使用中、バイメタルが開位置に移動する
と、短時間の間、ピンの中にかなりの電流が生じ、セラ
ミックＰＴＣピン材料を、その高抵抗温度まで急速に加
熱し、キャリアの間の回路をまったく完全に開く。バイ
メタルが開位置に移動した後、高抵抗ピン内では小さい
電流が流れ続けて、ピンの安定化温度で熱を発生する。
たとえサーモスタットにより監視されている周囲温度が
最初の、つまり通常のレベルに戻ったにしても、バイメ
タルをそのリセット温度よりも高く保つには、この小さ
い電流で十分である。こうして、ピンがその最初の室温
抵抗まで冷却できるように、サーモスタットを手動でリ
セットして回路から切り離すまで、サーモスタットは開
路状態に留まる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】 多くの用途の場合、
サーモスタットは、効率的な作動を確保するために、密
封によって局所的な周囲条件から遮断されることが望ま
しい。密封サーモスタットは、当業界では周知のよう
に、ケースを所定の位置で歪ませることによって、特定
の開路形成温度になるように調整することができる（例
えば、米国特許３，４４３，２５９号及び３，２２３，
８０８号を参照のこと。これらの開示は、本発明によ
り、参照して具現されている）。このような事情に鑑
み、本発明は、密封ケース入りの開路型サーモスタット
を提供することをその目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】 上記目的を達成するた
めに、本発明の現在の望ましい実施例では、サーモスタ
ットは、密封内部と外部とを有するケースを含むように
した。第一のブレードが密封内部から外部まで延在す
る。この第一のブレードは、ケースに対して固定され、
内端部を有する。又、第二のブレードが密封内部から外
部まで延在し、内端部を有する。この第二のブレードの
内端部は、第二のブレードの内端部が第一のブレードの
内端部と接触する第一の位置と、第二のブレードの内端
部が第一のブレードの内端部から離隔した第二の位置と
の間を移動するようにした。ケース内部では、第一のブ
レードと第二のブレードとの間にセパレータを配設し
た。このセパレータは、絶縁材で出来ており、第一のブ
レードに面する第一の面と第二のブレードに面する第二
の面とを有する。セパレータの第一の面には、第一の導
電性接点パッドを配設し、セパレータの第二の面には、
第二の導電性接点パッドを配設した。第一の導電性接点
パッドと第二の導電性接点パッドとの間には抵抗器を電
気的に連結した。この抵抗器は十分な抵抗値を有するの
で、第二のブレードの内端部が第一の位置から第二の位
置に移動すると、十分な熱量がこの抵抗器によって生成
され、第一及び第二のブレードに加えられている負荷電
流が除去されるまで、第二のブレードの内端部を第二の
位置に保つ。

【０００９】本発明の上記その他の目的、特徴、利点
は、本発明の特定の実施例についての以下の詳細な説明
を検討すれば、特に添付図面と併せて吟味すれば明瞭に
なるであろう。なお、種々の図面において類似部分は同
一の参照番号で示してある。

【００１０】

【発明の実施の形態】 図１を参照すると、本発明の望
ましい実施例によるサーモスタット１０の断面図が示さ
れている。サーモスタット１０は、外部ケース１２を含
み、その中に、あとの部品が挿入されている。第一のサ
ーモスタット・ブレード１４がケース１２に挿入されて
いる。このブレード１４は、ケース１２から外方に延在
する外端部に第一の端子先端１６を有し、又、ケース１
２の内部に配設された、ブレード１４の接点端部となる
内端部１８とを有する。更に、第二のバイメタル・ブレ
ード２０もケース１２に挿入されているが、このブレー
ド２０は、ケース１２から外方に延在する、ブレード２
０の外端部に端子先端２２を有し、又、ケース１２の内
部に配設された、ブレード２０の内端部２４を有する。

【００１１】第一のブレード１４は、ケース１２に対し
て固定されている。第二のブレード２０は、ケース１２
に対して動く。第二のブレード２０の内端部２４は、第
一の位置と第二の位置との間を移動する。第一の位置に
おいて、第二のブレード２０の内端部２４は、第一のブ
レード１４の内端部１８と接触し、それにより、端子先
端１６と端子先端２２との間の回路を完成する（図１参
照）。サーモスタット内部が所定の開路形成温度に達す
るに際して、第二のブレード２０の内端部２４は、図１
において矢印Ａで示される方向の第二の位置の方に動
き、第一のブレード１４の内端部１８から離隔する。

【００１２】ケース１２の内壁２６と第一のブレード１
４との間に配置されているのは、ブレード１４をケース
１２から電気的に絶縁する絶縁シート２８である。二枚
のブレード１４，２０の中央部分付近に配置されている
のは、Ｕ字形チャンネル絶縁部材３０である。図２を参
照すると、Ｕ字形チャンネル絶縁部材３０は、第一のブ
レード１４及び第二のブレード２０の、それぞれ幅が狭
くなった部分３２及び３４の付近に収容されることが望
ましい。幅が狭くなった部分３２，３４の間に配置され
ているのは、ブレード１４をブレード２０から電気的に
絶縁する絶縁セパレータ３６である。セパレータ３６は
絶縁材、好ましくはセラミックで作られ、第一のブレー
ド１４に面する第一の面３８と第二のブレード２０に面
する第二の面４０とを有する。現在の望ましい実施例に
おいては、セパレータ３６は、一種のガラス・セラミッ
ク材であるカルシウム硼珪酸塩ガラスで作られている。
二枚のブレード１４，２０とセパレータ３６とは全て、
Ｕ字形チャンネル絶縁部材３０のＵ字形チャンネル（溝
部）４２の内部に位置を占め、これに支えられている。
そこで、組立体全部（すなわちシート２８、チャンネル
３０、ブレード１４、セパレータ３６、ブレード２０）
をケース１２に挿入し、第一のブレード１４及び第二の
ブレード２０の、それぞれの端子先端１６及び２２をケ
ース１２の外部に配置する。ケース１２は、組立体全部
を挿入した後、エポキシ４４を用いて密封し、外部から
遮断することが好ましい。

【００１３】次に図３，４，５を参照すると、セパレー
タ３６の、それぞれ平面図、側面図、底面図が示されて
いる。セパレータ３６の第一の面３８には、第一の導電
性接点パッド４４が装着されている。セパレータ３６の
第二の面４０には、第二の導電性接点パッド４６が装着
されている。セパレータ３６の内部には抵抗器４８が配
設されている。図３〜５に示されるように、抵抗器４８
は長方形の平面形状であることが好ましい。抵抗器４８
は、第一の通路５０と第二の通路５２とによって、それ
ぞれ第一の接点パッド４４と第二の接点パッド４６との
間に電気的に連結されている。各通路５０，５２は、導
電性材料を詰め込まれて、抵抗器４８を接点パッド４
４，４６に電気的に連結している。現在の望ましい実施
例では、接点パッドは、約８０重量％が溶融銀粉で、残
りがカルシウム硼珪酸塩ガラスで出来ている。通路５
０，５２は、９０重量％を溶融銀粉とし、残りをカルシ
ウム硼珪酸塩ガラスとして詰め込むのが望ましい。抵抗
器４８は、約９０重量％をカルシウム硼珪酸塩ガラスと
し、残りを１０重量％未満の二酸化ルテニウム粉と１重
量％未満の二酸化マンガンとして作るのが好ましい。

【００１４】作動について説明すると、ブレードの端子
先端１６，２２は、周囲回路に接続されている。例え
ば、サーモスタットは、ストーブの上方に取り付けられ
るオーバヘッド換気装置等の装置に装着することがで
き、周囲温度が所定の閾値温度を超えた場合、換気装置
への負荷電流を遮断するのに用いることができる。すな
わち、サーモスタットを取り巻く周囲温度が上昇して、
所定の閾値温度に達すると、バイメタル・ブレード２０
が湾曲し、固定された接点ブレード１４から離れ、その
結果、第二のブレード２０の内端部２４は第一のブレー
ド１４の内端部１８から離隔し、二つの端子先端１６，
２２の間に形成されている回路が開く。通常、いったん
周囲温度が閾値温度よりも低くなると、バイメタル板２
０は曲げを戻して接点ブレード１４の方に向かい、それ
によって再び回路を閉じ、換気装置を作動可能にする。

【００１５】しかし，本発明によれば、換気装置、従っ
て二つの端子先端１６，２２、に加えられている電流
は、第一の接点パッド４４、導電性通路５０、抵抗器４
８、導電性通路５２、第二の接点パッド４６によって作
られた電路を経由して、第一のブレード１４と第二のブ
レード２０との間を移動する。抵抗器４８は、十分な抵
抗値を有するので、第二のブレードが開位置に移動する
と、十分な熱量（例えば１乃至５ワット、好ましくは４
乃至５ワット）を発生し、ケース１２内の温度を閾値温
度以上に保つ。こうして、第二のブレードは、換気装置
のスイッチを切るか、或いは電源コードを取り外す（す
なわち装置の電源プラグをコンセントから抜く）ことに
より換気装置に加えられていた負荷電流を除去するま
で、第二の開位置に保たれる。その後、サーモスタット
は最終的に冷却し、周囲温度が閾値レベルより低くなる
と、ひとりでにリセットする。そこで、換気装置用スイ
ッチをオンに戻すか、又は電源プラグを再びコンセント
に差し込んで、換気装置を再作動させることができる。

【００１６】次に図６を参照すると、本発明の代替実施
例により、ケース１２が導電性材料で作られている。つ
まり、ケース１２は通電している。従って、このケース
は、周囲開路への接続用として、ブレード２０の対向接
点を成している。すなわち、ブレード１４は除去して、
ケース内壁に置き換えることができるのである。ケース
内壁は、その導電性を増すために、銀又は金の組成物で
被覆する必要がある場合もある。次いで、ブレード２０
とケース１２との間にセパレータ３６が配置されて、こ
れら二つの要素が電気的に絶縁されるはずである。図６
に示される実施例の、その他の作動は、セパレータ３６
内に配設されている抵抗器をはじめとして、図１〜５に
示される実施例の作動に類似している。

【００１７】本発明による密封ケース入りの開路型サー
モスタットの典型的な望ましい実施例について説明した
が、以上の説明からして、当業者には、これら以外の修
正、変更、改造が実施可能であることが示唆されるであ
ろう。従って、そのような修正、変更、改造は全て、特
許請求の範囲によって限定される本発明の範囲に含まれ
るものと理解すべきである。

【００１８】

【発明の効果】 開放型のサーモスタットは周囲条件の
影響を受けるが、本発明は、サーモスタットを上述した
ような密封型の構成とすることにより周囲条件から遮断
したので、従来の開放型サーモスタットよりも効率的な
動作を有するサーモスタットが得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるサーモスタットの断面図であ
る。

【図２】 本発明によるサーモスタットの組立分解図で
ある。

【図３】 本発明によるセパレータと抵抗器との平面図
である。

【図４】 本発明によるセパレータと抵抗器との側面図
である。

【図５】 本発明によるセパレータと抵抗器との底面図
である。

【図６】 本発明の第二の実施例によるサーモスタット
の断面図である。

【符号の説明】

１０ サーモスタット １２ ケース １４ 第一のブレード １６ 第一のブレードの端子先端 １８ 第一のブレードの内端部 ２０ 第二のブレード ２２ 第二のブレードの端子先端 ２４ 第二のブレードの内端部 ３６ セパレータ ３８ セパレータの第一の面 ４０ セパレータの第二の面 ４４ 第一の導電性接点パッド ４６ 第二の導電性接点パッド ４８ 抵抗器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェームス・エム・ペトロ アメリカ合衆国 オハイオ州、エヌ・ダブ リュー マシロン、ノーブル・ルーン・ス トリート 4352

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 サーモスタットにおいて、 密封内部と、外部とを有するケースと；前記密封内部か
   ら前記外部に延在する接点であって、前記ケースに対し
   て固定され、内部接触位置を有する接点と;前記密封内
   部から前記外部に延在し、内端部を有する第一のブレー
   ドであって、該第一のブレードの該内端部は、前記第一
   のブレードの前記内端部が前記接点の前記内部接触位置
   と当接する第一の位置と、前記第一のブレードの前記内
   端部が前記接点の前記内部接触位置から離隔した第二の
   位置との間を移動するようにした第一のブレードと；前
   記ケースの前記内部において、前記接点と前記第一のブ
   レードとの間に配設されたセパレータであって、絶縁材
   で作られ、前記接点に面する第一の面と前記第一のブレ
   ードに面する第二の面とを有するセパレータと；前記セ
   パレータの前記第一の面に配設された第一の導電性接点
   パッドと；前記セパレータの前記第二の面に配設された
   第二の導電性接点パッドと；前記セパレータ内に配置さ
   れ、前記第一の導電性接点パッドと前記第二の導電性接
   点パッドとの間に電気的に連結された抵抗器であって、
   十分な抵抗値を有するため、前記第一のブレードの前記
   内端部が前記第一の位置から前記第二の位置に移動する
   と、十分な熱量が前記抵抗器によって生成され、前記接
   点と前記第一のブレードとに加えられている負荷電流が
   除去されるまで、前記第一のブレードの前記内端部を前
   記第二の位置に保つ抵抗器と；を含むことを特徴とする
   サーモスタット。
2. 【請求項２】 前記抵抗器が、セラミック材で作られて
   いることを特徴とする、請求項１に記載のサーモスタッ
   ト。
3. 【請求項３】 前記抵抗器が、平面形状をなすことを特
   徴とする、請求項１に記載のサーモスタット。
4. 【請求項４】 前記抵抗器が、平面形状をなすことを特
   徴とする、請求項２に記載のサーモスタット。
5. 【請求項５】 前記第一のブレードの前記内端部が前記
   第二の位置にあるとき、前記抵抗器が１乃至５ワットを
   発生することを特徴とする、請求項１に記載のサーモス
   タット。
6. 【請求項６】 前記抵抗器によって生成される前記熱量
   が、４ワットと５ワットとの間にあることを特徴とす
   る、請求項５に記載のサーモスタット。
7. 【請求項７】 前記接点が、第二のブレードであること
   を特徴とする、請求項１に記載のサーモスタット。
8. 【請求項８】 前記接点が、前記ケースの一部分である
   ことを特徴とする、請求項１に記載のサーモスタット。
9. 【請求項９】 前記第一の位置では前記抵抗を通じて電
   流が本質的に流れず、前記第二の位置では前記抵抗を通
   じて電流が流れることを特徴とする、請求項１に記載の
   サーモスタット。