JPS6367318B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、供給された電力に依存して加熱され
てスナツプスイツチに作用するバイメタル部材
と、制御機構部と、バイメタルの加熱部へ直列接
続されたダイオードとを有する、交流電力パルス
を負荷に対して制御可能に供給するための電力制
御装置に関するものである。

この種の電力制御装置においては、殊に電力の
下側範囲、すなわち弱電力範囲において、確実で
再現性の高い制御が困難である本質的な問題があ
る。例えば、2kWの電気調理器具においても、
100W、すなわち全電力の５％が確実に調整可能
であれば便利である。かかる調整を達成するため
には、短時間の電力供給を繰り返すことにより達
成する手段も考えられ、そのためには、バイメタ
ル加熱部を大熱容量にしなければならない。しか
し、現実には、かかる制御は不可能であつた。な
ぜなら、電力制御装置のバイメタル加熱部にも比
較的大電力が供給される結果、上側電力範囲、す
なわち強電力範囲においては、その温度が上昇し
すぎるため、もはや正確な動作特性が確保できな
くなるためである。

実公昭47−14674号公報によれば、弱電力範囲
において主電力回路と直列接続されたバイメタル
加熱部に対してダイオードが接続される電力制御
装置が開示されている。しかし、この構成では、
バイメタル加熱部は負荷に流れる全電流を負但す
ることになり、構造上高価なものとせざるを得な
い。さらに２段バイメタル加熱部を必要とする結
果、より高価なものとなる。

本発明の課題は、下側電力範囲においても確実
にかつ高い再現性をもつて制御可能である電力制
御装置を提供することである。

本発明にかかる電力制御装置によれば、容易に
制御可能な比較的大寸法（断面積）のバイメタル
加熱部を採用することができる。下側電力範囲で
は、このバイメタル加熱部に直接電圧が印加され
るため、バイメタルの迅速な加熱が達成され、し
たがつて全電力の迅速な遮断が行われる。この場
合、相対的に短い投入時間であることから、電力
制御装置の温度上昇は制限範囲内に保持される。
なぜなら、バイメタル加熱部の加熱も負荷の投入
期間のみに行われるからである。これに対して、
例えば20％から始めることができる相対投入期間
を有する、上側電力範囲においては、バイメタル
加熱部に対してダイオードを介して電圧が印加さ
れる。その結果バイメタル加熱部には交流電流の
半波のみが供給されることにより、したがつて供
給電力も半分となる。これに伴つて発熱も減少
し、上側電力範囲の強電力でも容易に制御可能と
なる。この領域では、バイメタル加熱部に対する
投入時間も長くなるため、熱発生は特に望ましく
ない。さらに、バイメタルの温度が低く保たれか
つ開閉装置総発熱量も低減され、したがつて周囲
温度の補償も有利に行われる。

殊に、電力制御装置の外部容器の操作側からみ
て遠い側に配設されたダイオードは、これを橋絡
するスイツチに直接配設すると有利である。この
ような実施形態は、ダイオードの配置および接続
用の経費を削減することができると同時に、ダイ
オードを外部雰囲気と通流する低い温度の部分に
置くことができるため特に有利である。このダイ
オードを必要に応じて橋絡するためのスイツチ
は、調整軸からのなんらの弾性力作用をも受ける
ことなしに単に操作カムにより作動するスイツチ
とすることができる。

以下、実施例を示す添付図を参照しつつ本発明
を開示する。

第１図〜第３図は、本発明にかかる電力制御装
置１１の実施例を図示したものである。これは、
内部容積２５のある容器本体部分１２を有する四
角、好ましくは正方形のブロツクを持つた合成樹
脂製の外部容器を有する。この内部容積２５は、
本体部分１２に形成された溝１６と嵌合する定位
用突起１７を備えた板状カバー１３によつて閉鎖
される。板状カバー１３には、第４図に示す調整
つまみ６０を取付けるための調整軸１５を貫通せ
しめるブツシユ１４が固定されている。この調整
軸１５は、絶縁材製で制御カム１９及び開閉カム
２０を担持する制御体１８の中央孔２３に突出し
ている。

制御体１８の操作側からみた後方端は、外部容
器本体１２の開口２４から突出し、そして容器本
体１２の背面で別の開閉カム２２を備えた支承ピ
ン２１を具備している。制御カム１９の先端の凹
部へばね２３により押圧された伝達レバーの形を
した補償バイメタル２６は、制御カム１９と協働
する。相対的に厚くそして硬い補償バイメタル２
６は、制御カム１９と当接しない側で旋回軸２８
により旋回可能に支承されている。この端部で補
償バイメタル２６は、スナツプスイツチ２７のス
イツチ担体２９と結合し、またスイツチ担体２９
に対して僅かな間隔で平行になつている。したが
つて、これらのスナツプスイツチおよび補償バイ
メタルのユニツト２６，２７は、軸２８の回りを
旋回可能であるように形成されている。

スイツチ担体２９には、通常の方法により折り
曲げられていて緊張下にある板ばねにより支承部
に支持されているスナツプばね３０が載置されて
いる。スナツプばね３０は、２叉状に形成され、
調整ねじ３３により一端が固定される。またその
他端の自由端には、対向固定接点３２と協動する
接点３１が設けられている。電気導体３５によつ
て負荷７０への入出力端子に接続される。

スナツプスイツチ２７は、Ｌ字型のバイメタル
部材３６によつて操作される。このＬ字型部材は
全体がバイメタル部材からなり、Ｌ字型の内角に
は軸３７が固定される。この軸３７は軸２８と同
様に外部容器を組み立てる際に容器本体１２およ
び板状カバー１３に形成された小孔に挿入して固
定し得るようにすると有利である。

バイメタル部材３６の長い方の加熱脚３８は、
２本の導線を介して電流の供給を受ける加熱巻線
３９を担持する。この長い方の加熱脚３８の自由
端のねじ孔には、調整ねじ４０が取りつけられて
いて、コイルばね４１によつて外部容器本体１２
内部の中間壁４２へ押圧されている。

バイメタル部材３６の短い方の脚４３の先端に
はスナツプばね３０の操作点を押圧する曲折部４
４が形成されている。

バイメタル部材３６の加熱脚３８は、中間壁４
２によつて部分的に閉じられ、かつ空気スリツト
４５により通気される室７１内に存在する。

スナツプスイツチと補償バイメタルのユニツト
２６，２７が一方側にありそしてバイメタル部材
３６が他方側にあるように配設し、これらの相互
間に制御体１８が配設される。これら部材が存在
する側と対向する側の角には、開閉カム２０によ
り操作される開閉スライダ５０を備えた機械的ス
イツチが配設されている。合成樹脂製のこの開閉
スライダ５０は、四角棒状であり、その一端は開
閉カム２０との接触のため丸まつており、他端は
押圧ばね５４が作用するように構成される。開閉
スライダ５０は、外部容器のほぼ対角状に運動す
るため最小スペースで最大長さになつている。

開閉スライダ５０は、その上下面に接点アーム
５２，５３を支承して上下動させるための突起部
５１を備えている。この開閉スライダ５０は、接
点アーム５２，５３を支承するため絶縁材製であ
ることが望ましく、またこの接点アーム５２，５
３は弾性部材からなることが望ましい。これら接
点アーム５２，５３の両端は、それぞれ接点を担
持している。

開閉スライダ５０は、外部容器本体１２の底部
から突出した金属製の案内部材５５により案内さ
れる。これらの案内部材５５は４個あつてそれぞ
れ対向した２個づつによつて開閉スライダ５０を
挟持案内する。これら案内部材５５の中央よりの
２個は固定接点５６を担持し、そして外部容器本
体１２の底部を貫通して裏側に接続端子を形成す
る。

第３図は、電力制御装置１１の背面を示すもの
である。開閉カム２２は、ダイオード６２の橋絡
を行う接点ばねの形をしたスイツチ６１と協働す
る。ここで、ダイオード６２は、その端子６３，
６４が直接接点ばねまたは接続ラグにはんだ付け
され、そして端子６４の短絡により容易に橋絡さ
れる。

本発明にかかる電力制御装置は以下のように作
動する。

第１図は遮断状態を示すものであり、開閉カム
２０は、開閉スライダ５０を押圧ばね５４の力に
抗して反対方向に圧接する。その結果信号接点ア
ーム５２及び第２の接点アーム５３を対応する固
定接点から離隔させる。図示の調整軸の位置にあ
る制御体１８では、補償バイメタル２６は制御カ
ム１９の先端凹部に嵌入し、したがつて伸長状態
となる。

電力制御装置の操作により制御体１８が時計方
向に回転せしめられると、制御カム２０は開閉ス
ライダ５０を解放し、したがつてばね５４の弾性
力によつて、少なくとも部分的に弾性部材で形成
された接点アーム５２，５３を、案内部材５５が
わに移動せしめ固定接点５６を橋絡する。その結
果、信号リード線６６，６７間が閉じられ、他方
では、例えば皿状電気調理器の加熱部のような負
荷７０の１極が閉じられる。

ばね３４の作用により補償バイメタルとスナツ
プスイツチのユニツト２６，２７が、制御カム１
９による対応位置に旋回する。接点３１および３
２は閉じ、バイメタル部材３６はその加熱部３９
により加熱される。スイツチ６１は、下側電力領
域、すなわち弱電力側で閉じられる。例えば、調
整軸１５の位置が全電力の５〜10％に相当する電
力置の場合には、ダイオード６２は橋絡され、バ
イメタル加熱部３９の全加熱容量が有効となる。

このため、バイメタル部材の長い方の脚部３８
は比較的速く湾曲し、短い方の脚部４３を介して
先端曲折部４４はスナツプスイツチを遮断方向に
押すことになるが、また比較的短時間で再び開路
される。

バイメタル部材が冷却されると、スナツプスイ
ツチ２７は再び投入され、上記作動行程が繰り返
される。上側電力領域、すなわち強電力領域で
は、補償バイメタルとスナツプスイツチのユニツ
ト２６，２７は反時計方向に強く旋回し、他方で
はスイツチ６１が開成される結果ダイオード６２
が有効となる。したがつて、バイメタル加熱部３
９は、交流電流の半波のみが供給されるため、半
分の加熱電力により作動することになる。バイメ
タル部材は、適当な長さに形成されているので、
負荷７０への供給電力を十分に遮断できるストロ
ークが得られる。またバイメタルが高温で作動す
ることから、その冷却も迅速に行われることにな
り、相対的に大きな投入期間が達成される。

本発明にかかる電力制御装置においては、以下
のような多数の利点を有する。すなわち、簡潔で
高信頼性であるにもかかわらず製造コストは低廉
でありそして大きなバイメタル寸法が採用される
ことから比較的大きな作動ストロークが得られ
る。例えば、作動バイメタルは長寸で補償バイメ
タルを短小に形成すると大きな作用力が得られ
る。またばね３４および４１によつて全システム
は、動作し得る点、すなわちスナツプばね３０と
作動バイメタル３６の曲折部４４の接触点が存在
するように平衡を保つことになる。

バイメタル部材３６を、Ｌ字状として形成して
いる結果、さらに他の利点が得られる。例えば、
通常の方法では作動バイメタルと補償バイメタル
とを組み合わせても、両者の作動範囲が異なるた
め完全な補償を行うことは困難である。これは、
単位温度あたりのバイメタルの曲がりは減少する
ため、その補償は所定範囲でのみ行われるように
設定されているからである。本発明にかかる電力
制御装置においては、バイメタル装置は、二種類
の加熱部を有する。一方は短い脚部４３であり、
これは比較的僅かな間隔でスナツプばね３０と平
行に配設される。このスナツプばね３０は比較的
薄い部材で形成され、電流供給部３５を介して電
流が供給される結果発熱する。この発熱は、短い
方のバイメタル脚部４３を、高電力範囲でのみ加
熱し、低電力範囲では、スナツプばねが室温以上
とはならないため影響を与えない。その結果、温
度範囲の変化に伴う不都合な現象が補償される。

本発明にかかる電力制御装置における補償バイ
メタルは、その他温度に対して可能な限り遮蔽さ
れている。この補償バイメタルは、作動バイメタ
ルと垂直をなしており、かつ両者間では熱伝導性
接触もない。また中間壁４２により高温空間とも
遮蔽されている。スナツプばねにより発生される
熱は、スナツプスイツチ担体２９により遮蔽され
る。ここに示す電力制御装置は、補償バイメタル
によつてこれを達成するように考慮され、幅広い
周囲温度範囲において補償を行い、本質的に高い
周囲温度においては作動しないように配慮してい
る。

作動バイメタルと補償バイメタル／スナツプス
イツチユニツトとは、外部容器の２側面に配設さ
れ、したがつてスイツチ類５０〜５６を配設する
部分は十分な余裕がある。したがつて、電力制御
装置の全体構造を小型に形成することができる。
さらに調整軸方向に奥行きは、例えば25mmに構成
することができ、平坦な電気調理器具にも容易に
取りつけることができる。

ダイオード６２を備えている結果、本電力制御
装置は極めて有利に応用することができる。中間
の電力範囲においては、従来も格別の困難性はな
い。実際上の困難性は上側電力範囲および下側電
力範囲において問題となる。今日の比較的大電力
の電気調理器具では、下側電力範囲における調整
が微妙になる。全電力の５％またはそれ以下の電
力、例えば、2kW器具では100W程度以下の場合
にも確実に制御されなければならない。しかし、
この場合バイメタルにきわめて頻繁な開閉動作が
要求されるので、バイメタルに高電力が供給され
る。この高電力は、上側電力範囲においては装置
の発熱および電力消費を高めるばかりでなく、バ
イメタルの温度を許容限度以上に過熱させること
になる。本発明にかかる電力制御装置では、上側
電力範囲においてのみバイメタル加熱部に対して
直列接続され、それ以外の電力範囲では橋絡され
る、発熱の無視し得るダイオードを採用している
結果、加熱電力が低減され、異常過熱を回避する
ことができる。この場合のバイメタル加熱部に対
する高電力の影響は、下側電力範囲においては、
その相対的投入時間が短いため、バイメタル加熱
部３９に対する電力制御装置の加熱も低減される
ので問題とならない。

これに対して上側電力範囲では、電力制御装置
への供給電力はダイオードによつて制限されるた
め、比較的長い投入時間であるにもかかわらず、
過熱は許容範囲内に止まる。その他の利点は、バ
イメタル加熱部の構造を簡潔にし得ることであ
る。従来装置においては、高い電源電圧において
は特に、断面積の小さな加熱線を使用する必要が
あつたため動作精度が低下していたが、本発明に
かかる電力制御装置によつて、かかる問題点も解
消される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる電力制御装置の実施
例において、板状閉鎖カバーを除き、操作側から
みた平面図、第２図は第１図の−線による断
面図、第３図は左からみた電力制御装置の背面
図、そして第４図は本実施例の概略回路図であ
る。図中の主な参照符号の対応は以下の通り。 １２，１３：外部容器、１５：調整軸、１８：
制御体、１９：制御カム、２１：支承ピン、２
２：開閉カム、３９：バイメタル加熱部、６１：
スイツチ、６２：ダイオード。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 供給された電力に依存して加熱されてスナツ
   プスイツチに作用するバイメタル部材と、制御カ
   ムと、バイメタルの加熱部へ直列接続されたダイ
   オードとを有する、交流電力パルスを負荷に対し
   て制御可能に供給するための電力制御装置におい
   て、 前記バイメタル加熱部３９とダイオード６２と
   の直列接続が負荷に対して並列に接続されてお
   り、該ダイオード６２には、電力の上側範囲にお
   いてのみ開成されそしてそれ以外の電力範囲にお
   いて閉成されるように調整軸１５によつて操作さ
   れるスイツチ６１が並列接続されていることを特
   徴とする電力制御装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の電力制御装置に
   おいて、 前記ダイオード６２が、電力制御装置の外部容
   器１２，１３の操作部からみて遠い側にあつてこ
   れを橋絡するためのスイツチ６１に直接取付けら
   れている電力制御装置。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の電力制御装置に
   おいて、 制御カム１９を担持する制御体１８が、電力制
   御装置の外部容器の操作部からみて遠い側の部分
   １２に形成された開口２４に案内されている支承
   ピン２１を具備しており、そして調整軸１５は前
   記制御機構の後方へ向かう中央孔２３へ貫通しそ
   して制御体１８用の第２の支持部を形成する電力
   制御装置。 ４ 特許請求の範囲第３項記載の電力制御装置に
   おいて、 前記制御体１８は、支承ピン２１においてダイ
   オード６２用の開閉カム２２を担持している電力
   制御装置。