JPS5860228A - 温度感知カプセル - 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】 本発明は温度感知カプセルに関し、そして制約的にでは
ないが特に、スイッチに加わる温度が成る所定レベルに
達する、ｌたは超えると応答するような温度感知電気ス
イッチの温度応答要素として用いられるカプセルに関す
る。

英国％峰明Ｍ曹第１５０９７７２号（Ｔ、Ｍ、ジャクノ
ン−Ｒ，Ｊ　、ホラジス５ｌ−２５）及び第１５７１７
５４号（Ｔ、Ｍ、ジクソンーＲ，Ｊ、ホッジス５Ｂ−６
４）はそのようなスイッチを記載して（・る。これらの
スイッチはカプセルを備え、このカシセルは１つの端部
が反転性を有するに一ム形または湾曲形ディスクで閉じ
られ、そして成る童の適当な気体または液体を収容し、
この気体またはｔｆＬ体は温匹が上昇すると膨張して該
ディスク？変形させ、これによって１組の電気接点な操
作する。

そのようなカプセルを使用するそれら周知の基本的なス
イッチまたはその他の同様なスイッチの機能または特性
ン改良するため、現在そのカプセルには様々な零化形が
提示されている。

本発明の１つの特徴によれば、温度応答要素として用い
られるカプセルにおいて、液体または気体を収容する密
閉囲いを備え、この囲いの１つの壁は湾曲したディスク
であり、該カプセルに加わる温度が成る所定値を越える
と該囲い内の蒸気圧力が変化して該湾曲ディスクな凹状
態から凸状態へ、またはこれの逆に変え、該ディスクは
析出硬化ステンレス鋼または析出硬化ベリリウム鋼から
作られる如きカプセルが提供される。

本発明の他の特徴によれば、温度応答、要素として用い
られるカプセルにおいて、液体を収容する密閉囲いな備
え、この囲いの１つの壁は湾曲したディスクであり、該
カプセルに加わる温度が成る所定値を越えると該囲い内
の蒸気圧力が変化して該湾曲ディスクを凹状態から凸状
態へ、またはこれの逆に変え、該カシセルは最少量の液
体を充填され、これによって該カシセルは通常、飽和蒸
気の限界まで対数様式で操作するが、超過温度になると
該充填物が気体のように働いて気体法則に従うことによ
り、該カプセル内の温度に対する圧力増加４Ａヲ小さく
する如きカプセルが提供される。

本発明の更に他の特徴によれば、温度応答要素として用
いられるカプセルの操作温度を成る所定値にｖＩ４１１
ｔＪする方法において、該カプセルは液体または気体な
収容する密閉囲いを備え、該カプセルに加わる温度が成
る値、即ち該操作温度を越えると該囲い内の蒸気圧力が
変化して、該囲いの１つの１４を形成する湾曲ディスク
な凹状態から凸状態へ変える如きカプセルであり、該方
法は、該囲いが該所定値に加熱されると該湾曲ディスク
が状態を変える体積値まで、該囲いの他の壁を永久変形
することにより該囲いの内部体積を縮小することより成
る方法が提供される。

本発明のまた更に他の特徴によれば、温度応答要素とし
て用いられるカプセルの解放温度を成る所定値に調節す
る方法において、該カシセルは液体または気体な収容す
る密閉囲いを備え、該カプセルに加わる温度が成る値、
即ち該解放温度を越えると該問い内の蒸気圧力が変化し
て、該囲いの１つの壁な形成する湾曲ディスクな凸状態
から凹状態へ変え、該ディスクは、１つの端部が閉じら
れ、そして該囲いの残りの壁な形成する円筒形カン部材
の該１つの端部の反対側の端部に、緻初その円筒の細心
に対し半径方向外方向の第１方向に延在するフランジに
よって結合される如きカプセルであり、該方法は、該フ
ランジが該第１方向に対し成る角度で延在するように永
久に曲げられ、これによって、該カプセルが該所定解放
温度値に加熱されるとき、該ディスクが凸状態と凹状態
との間で変化するように偏ぎされることより成る方法が
提供される。

次に添付図面を参照に本発明の詳細な説明する。

第１図に示される周知のスイッチは円筒形カプセル１を
偏光、このカッセルは、ＦＲＥＯＮ　（ｆ録画品名）と
して販売されているジクロロ−ジフルオロメタン（ＣＣ
Ｉ□Ｆ２）のような揮発性液体を収容している。カプセ
ルの下側部は、内側へ湾曲された薄い金属ディスク２で
構成される。カッセル１は適当な電気絶縁材料部材３上
に装架される。ディスク２はこれの外面に柱４を備え、
この柱はスロット付き金属ディスク５の中心部分を駆動
する。

ディスク５は図示のようにスイッチの構造体に固定され
る。

ディスク５の下側に、これとは接触せず、更に他の、ベ
ルビルワッシャのような金属ディスク６が備えられ、こ
のディスクのリムがスイッチ構造体に同定される。電気
ユニットに接続するためのピン７と８を有する２つの電
気接点がある。その第１の接点は、部分９によってピン
８と電気接続されるディスク５によって構成され、そし
て第２の接点はビン７と電気接続されるディスク６によ
って構成される。

スイッチに設定されたレベルに温度が達すると、カプセ
ル内の蒸気圧力が湾曲ディスク２を凹状態から凸状態へ
反転させ、これによって柱４がスロット付きディスク５
．の中心部分をディスク６に係合せしめる。こうして電
気回路が作られる。

第２図に示されるスイッチは第１図のものと多くの点で
類似して（・るが、ブレーク接点を備えるものである。

カプセル１により駆動されるスロット付きディスク１０
は金属支持部材１２によって間接的に端子ピン８に接続
される。しかしその中心部分は、７ａの個所でビン７に
−・ンダ付けされた部材１１と接触している。従ってス
イッチの接点は通常開じている。

スイッチが操作するレベルに温度が達すると、ディスク
２がディスク１０を駆動して部剃１０と１１の間の接続
を切る。

上記のスイッチは両方共、温度が予設定レベル以下に下
がると蒸気が凝縮して湾曲ディスク２を図示の状態に戻
す。

カシセル１を用いるようなその他の様々なスイッチまた
は装置が可能である。第１図と第２図の型式を効果的に
組合せて、チェンジオーバースイッチにすることもでき
よう。またカプセル内にヒーターを組込んでスイッチを
調節自在にすることもできる。スイッチの応答温度の限
定を助けるため、カプセル内にばねを備えてもよい。

カプセルの基本的な構造体は一緒に済接される。

先にカシセル充填物としてＣＣｌ２Ｆ２を挙げたが、こ
れは、カプセル充填物に選ばれる多くのフッ化ハロカー
ボン、その他の液体または気体の中の１つに過ぎない。

充填物を適当に選択することにより、スイッチの操作ｍ
度は例えば＋６０℃から＋２００℃のような広い温度範
囲のどこかに選ぶことができる。しかし入手可能なフッ
化物によって規定される理論的限界は約−２００℃から
＋２００℃である。操作は温度と蒸気圧力に関する曲栂
に従う特性をもって行われるが、それら曲線は気体法則
のとは異なり、対数曲線になる。

前記のような温度感知カプセルを備えるスイッチその他
の装置は、これの機能を改良すべく、様様な変化形が提
示されている。

加えられる圧力が成る値になると反転するように設計さ
れる湾曲ディスク２は、高い弾性と、そして所要の形状
に成形できる充分な延展性を有する材料で作られる。普
通に用いられてきた材料は、ベリリウム銅、リン青銅、
そして圧延ステンレス鋼の６柚類である。これら６種類
の材料の内、圧延ステンレス鋼は鋼ペース材料に比較し
て安いため好適とされていた。しかし不都合なことに、
圧延ステンレス鋼で作られたディスクは高温に曝された
とき応力弛緩ができ、このため最終スイッチに温度変動
が生じる。

この問題を解決するには、ディスク２を、Ａｒｍｃｏ　
ｌ　７−７　ＰＨのような析出硬化ステンレス鋼で製作
すると好適であることが知られた。それらディスクは、
焼鈍状態の、従って応力が無い状態のその材料な成形し
て作られる。成形後、それらディスクな熱処理により硬
化して所要のばね特性を与える。典型的にこの熱処理は
下記のような諸段階を含む。

（ａ）　７６０℃±１４°０（１４００’Ｆ±２５’ｌ
？）まで加熱し、・この温度に９０分間保持する。

（ｂ）１時間以内に１５．５℃＋０℃（または−５，５
℃）（６０′Ｆ＋０’ＦＣまたは−１０’Ｆ））まで冷
却し、１時間保持する。

（ｃ）　５６５．５″Ｃ±５．５°０（１０５０″Ｆ±
１０’Ｆ）まで加熱し、９０分間保持する。そして、ｆ
ｄＪ室温まで空気冷却する。（供給者推薦方法）このよ
うにして作られたディスクは、約２００′Ｃまで良好な
安定性な有する。実験の示したところによる′と、ファ
ンヒーターで使われる普通の熱スィッチは４８時間１０
０℃（２０°Ｃの超過温度に当たる）に置くと操作温度
と解放温度に著しい変動がでてくるが、析出硬化ステン
レス鋼ディスク乞有するカプセルな用いたスイッチでは
、そのような変動が殆んど無く、その材料が高い温度安
定性な作ることが知られた。変化形として、それらディ
スクに析出硬化ベリリウム鋼を用いてもよ（゛。

蒸気圧力によって操作されるスイッチその他の装置は超
過温度に対し保睦するのが望ましい。このような保護は
単純に最少量の液体をカゾセタ内に充填することによっ
て行える。このようにすればカプセルは通常、飽和蒸気
の限界までは対数様式で操作するが、超過温度の場合に
は操作は飽和蒸気限界な超えて行われ、充填物は気体の
ように拗き、気体法則に従う。そこでカプセル内の温度
に対する圧力増大率は小さくなるのでカプセルは保−さ
れる。典型的には、高さ７ｍｂのＴ０６トラ、ンジスタ
カンをペースとするカプセルは３０　Ｉｔ　ＩＪットル
だけの液体な充填され、そして５０℃の超過温度に耐え
ることができよう。

温度感知電気スイッチその他の装置の成る用途では、そ
のスイッチまたは装置の操作源１ｆ許容誤差を、標準的
な製作による許容誤差の±６℃より小さくすることが望
まれる。そこでカプセル製作中に操作温度をそのように
調節できることが望まれるのである。この調節は、カプ
セルのカンを変形することによりカプセルの内部体積を
小さくすることによって行うことができる。このように
して操作温度の調節を完全に自動的に行うことができる
。

体積を減小する１つの方法が第６図に示される。

この方法は単純に、カプセル１のカン部分１４の端面に
ポール１３を押付ゆることによって構成される。カプセ
ル１は、１５で概略示されるジグ内に保持され、所要の
操作温度に維持される。ぞれからボール１３がカン１４
の痛面に対して下方向（Ａ方向）に緩つくり動かされ、
カプセルがちょうど操作するまで、即ちディスク２が反
転するまで、そのカン端面を変形していく。この方法は
、カッセルの操作温度の自動詞節に利用するのに特に通
している。この自動調節装置は基本的に、加熱されるジ
グ、複数個の未調節カプセルを１つずつ逐次に該ジグ上
に位置決めする装置、ディスクが凹状態から凸状態へ反
転するまでカンに対して緩つくり押付けられるカン変形
装置（その反転動作ケ利用してスイッチな慟らかすこと
により、カンに向かう変形装置のそれ以上の動きを防止
することができよう）、及び調節済みカプセルを該ジグ
から取外す装置な備えるものになろう。このようなカン
押潰し調節によって、操作温度を１°Ｃ以内に調節する
ことができる。典型的なＴＯ３Ｑベースにするカシセル
における最大調節範囲は９１Ｅのオーダーである。

ｍ［感知電気スイッチその他の装置のまた別の用途では
、稍そに制御された開放温度が要求される。操作温度に
識別できる程の影響を与えることなく開放温度を調節で
きることが知られた。この調節は、湾曲ディスクの反転
動作を、カプセル１のカン１４に対し内方向または外方
向のいずれかの方へ偏倚するように、カプセル１０７ラ
ンジ１６（第６図）を故意に曲げることにより行われる
。＠５ａ図と第５ｂ図に示されるように、負または正の
曲げ角度θな使うことができる。正角度θを使えば、カ
プセルのヒステリシスを小さくできる。典型的にはθは
１０度のオーダーであるが、一般的にいって５ｏから２
０°以内の角度が用いられよう。

カプセル７ランジを調節するための１つのジグが第４図
に示される。このジグは単に２つの中空体部１７と１８
で構成され、これら体部の間にカプセルが設置される。

それら体部１７と１８は、水平に対して適当な角度θを
もった２つの対向する平行な面１９と２０を備え、そこ
で体部１７と１８が相互に接近する方向に力Ｆを徐々に
加えれば、これに応じて７ランジ１６は徐々に最大信置
ｖｆで永久変形される。ジグ内にカプセルを逆さくこ設
置ｆれば、或いはまた体部１８ｔ一体部１７０上（こ置
いて体部１８に力Ｆを加えれば、カプセルの７ランゾを
負方向に変形することができる。

カプセルの操作温度の調節の場合と同様に、カッセルの
解放温度の調節は、カプセルを所要解放温度に加熱して
おいて、ディスクが凸状態から凹状態に反転するまでフ
ランジ１６を徐々に変形して（・くことにより行うこと
ができよう。こうしてフランジ調節も自動的に行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、１つの周知の温度感知スイッチの概略断面図
、 第２図は、第２の周知の温１ｆ感知スイツチの同様な断
面図、 第３図は、本発明の１つの特徴によるカプセル押潰しな
示す概略図、 第４図は、本発明の他の特徴によるカプセルフランジ調
節を示す概略図、 第５ａ図と第５ｂ図は、２つの可能なカプセル７ランジ
調節を示す概略図である。 １・・・カプセル、２・・・湾曲ディスク、３・・・絶
縁部材、４・・・柱、５．６．１０・・・接点ディスク
、７゜８・・・接点ピン、９，１１．１２・・・接続金
属部材、１３・・・ボール、１４・・・カン部分、１５
・・・カプセル体積調節ジグ、１６・・・カプセル７ラ
ンジ、１７゜１８・・・カプセルフランジ調節ジグ、１
９．２０・・・同面。 代理人　　浅　村　　皓 外４名

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　温度応答要素として用いられるカプセルにお
   いて、液体または気体を収容する密閉囲いを備え、この
   囲いの１つの壁は湾曲したディスクであり、該カプセル
   に加わる温度が成る所定値を越えると該囲い内の蒸気圧
   力が変化して該湾酊ディスクを凹状態から凸状態へ、ま
   たはこれの逆に変え、該ディスクは析出・硬化ステンレ
   スｗ４または析出硬化ベリリウム鋼から作られる如きカ
   プセル（２、特許請求の範囲第１項のカプセルにおいて
   、該析出硬化ステンレス鋼がＡｐｍｃｏ　１７−７　Ｐ
   Ｒテある、カプセル。 （３）特許請求の範囲第１項または第２項のカプセルに
   おいて、該ディスクが焼鈍状態の析出硬化ステンレス鋼
   から作られ、この作られたディスクが欠いで熱処理によ
   り硬化される、カプセル。 （４）　　温度応答要素として用いられるカプセルにお
   いて、液体を収容する密閉囲いを備え、この囲いの１つ
   の壁は湾曲したディスクであり、該カプセルに加わる温
   度が成る所定値を越えると該囲い内の蒸気圧力が変化し
   て該湾曲ディスクを凹状態から凸状態へ、またはこれの
   逆に変え、該カプセルは最少量の液体を充填され、これ
   によって該カプセルは通常、飽和蒸気の限界まで対数様
   式で操作するが、超過温度になる逅該充填物が気体のよ
   うに働いて気体法則に従うことにより、該カプセル内の
   温度に対する圧力増加率な小さくする如きカプセル。 （５）　　温度応答要素として用いられるカプセルの操
   作温度を成る所定値に調節する方法において、該カプセ
   ルは液体または気体を収容する密閉囲いを備え、該カプ
   セルに加わる温度が成る値、即ち該操作温度な越えると
   該囲い内の蒸気圧力が変化して、該囲いの１つの壁を形
   成する湾曲ディスクな凹状態から凸状態へ変える如きカ
   プセルであり、該方法は、該囲〜ミが該所定値に加熱さ
   れると該湾曲ディスクが状態す変える体積値まで、該囲
   いの他の壁を永久変形することにより該囲いの内部体積
   ｔｊＬ１１小することより成る方法。 （６）特許請求の範囲ｌ＠５項の方法において、該カッ
   セルを該所定操作温度値に加熱しておいて、該湾曲ディ
   スクが凹状態から凸状態に変わるまで、該地の壁を徐々
   に変形することにより、該内部体積が所々に縮小される
   、方法。 （７）　　特許請求の範囲第６項の方法において、該囲
   いの級湾曲ディスクの反対側の壁にボールな徐々に押込
   んでいくことによって、核体々の変形が行わｎる、方法
   。 ｔ８１　６度応答要素として用いられるカプセルの解放
   温度を成る所定値に調舶する方法において、該カッセル
   は液体または気体を収容する密閉囲いｔ備え、該カプセ
   ルに加わる温度が成る値、即ち該解放温度を越えると該
   囲い内の蒸気圧力が変化して、該囲いの１つの壁を形成
   する湾曲ディスクな凸状態から凹状態へ変え、該ディス
   クは円筒形カン部材に、最初この円筒の軸心に対し半径
   方向外方向の第１方向に延在する７ランジによって結合
   サレル如きカプセルであり、該方法は、該フランジな永
   久に曲げることより成る方法。 （９）特許請求の範囲第８項の方法において、核カン部
   材はこれの１つの端部が閉じられ、そして該囲いの残り
   の壁を形成し、該ディスクは該カン部材の該１つの端部
   の反対側の端部に結合され、該フランジは該第１方向に
   対し成る角度で延在するように永久に曲げられ、これに
   よって、該カプセルが該所定解放温度値に加熱されると
   き、該ディスクが凸状態と凹状態との間で変化するよう
   に偏倚される、方法。 Ｑｌ　　特許請求の範囲第８項または第９項の方法にお
   いて、該カプセルを咳所定解放温度値に加熱しておいて
   、該湾曲ディスクが凸状態から凹状態へ変わるまで該７
   ランジが徐々に永久に曲げられていく、方法。 ａυ　特許請求の範囲第８項から第１０項までの任意１
   項の方法において、該７ランゾが該カンの該１つの方向
   に曲げられる、方法。