JPWO2015129093A1

JPWO2015129093A1 - 温度スイッチ

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Publication number: JPWO2015129093A1
Application number: JP2016504993A
Authority: JP
Inventors: 武田　秀昭; 秀昭武田
Original assignee: Uchiya Thermostat Co Ltd
Current assignee: Uchiya Thermostat Co Ltd
Priority date: 2014-02-25
Filing date: 2014-10-09
Publication date: 2017-03-30
Anticipated expiration: 2034-10-09
Also published as: JP6334677B2; CN106030745A; DE112014006401B4; WO2015129093A1; CN106030745B; DE112014006401T5; US20170062161A1

Abstract

本発明は、電流の遮断性能が良く通電状態への復帰が容易であり接点寿命が長い構造の可動板を備えた温度スイッチを提供する。この温度スイッチは、内部上面に固定平面部(３)を有する筐体(２)、固定平面部(３)に対向する内部下面で第１の接続端子(６)の内端部に接続された固定接点(４)、所定温度以上で反り返りの方向を反転させるバイメタル素子(１５)、及び金属弾性板の本体板状体(８)にバイメタル素子(１５)を取り付けられ本体板状体(８)の一端を筐体(２)の支持部(９)に固定され第２の接続端子(１１)の内端部を接続され固定接点(４)との対向面(８ｂ)に可動接点(１２)を保持し対向面(８ｂ)の端部に連接する可動平面部(１４)を有する可動板(７)を有し、可動接点(１２)が固定接点(４)に圧接したときの第１の接続端子(６)と第２の接続端子(１１)との通電状態から、所定温度以上でバイメタル素子(１５)が反り方向を反転させて可動板(７)を跳ね上げると可動平面部(１４)の全面と固定平面部(３)との密着状態が跳ね返ることなく一回で実現し、離隔した可動接点(１２)と固定接点(４)のアークが１回の発生のみで消滅する。

Description

本発明は、温度スイッチに関わり、より詳しくは、電流の遮断性能が良く通電状態への復帰が容易であり接点寿命が長い構造の可動板を備えた温度スイッチに関する。

従来、固定接点に対向する位置に可動接点を設けられた金属弾性体の可動板に、熱応動素子としてのバイメタル素子を一体的に組み付け、周囲温度に対応したバイメタル素子の反転動作により可動板を、可動接点が固定接点に接触する位置又は離隔する位置に反転駆動して、電流を遮断又は接続させる温度スイッチが提案されている。（例えば、日本国、特開２００１−３５１４９０号公報参照。）
ところで、接点を設けられた可動板がバイメタル素子により反転駆動されるとき、可動板が板バネ性を持った板状部材であるため、電流遮断動作の後に、可動接点のある先端部に振動が残る。この振動のため、電流遮断に伴って発生するアークが断続的に生じる。

アークが一度の発生で消滅すればよいが、アークが断続して発生すると、アークはエネルギーが大きいため、小電流の遮断でも接点近傍の部材を溶融させて、溶着その他の不具合を起こす。

特に大電流を遮断したときに断続するアークが発生すると、その強大なエネルギーで温度スイッチの筐体を破壊するほどの不具合を引き起こすことがある。

このような不具合を解消するため、つまり可動接点のある可動板先端の振動を抑えるため、上記の特開２００１−３５１４９０号公報では、接触不安定又は過大電流により電流遮断後の接点が異常発熱した場合に、上に変位した可動板先端部をケースの上部内面に接着固定し、電流遮断を安全に行うようにしている。

しかしながら、特開２００１−３５１４９０号公報に記載の技術では、接点が異常発熱した場合に可動板先端部がケースの上部内面に接着固定されるため、その後の温度が下がっても接点が元の状態に復帰することができない。

したがって、接点が異常発熱した場合、温度スイッチが接続されている電気回路の異常を修復することだけでなく、温度スイッチを新品のものに付け替える必要が生じる。つまり、付け替えの手数が掛かるだけでなく、温度スイッチを再使用することなく廃棄することになるから不経済である。

本発明の目的は、上記従来の課題を解決するものであって、電流の遮断性能が良く通電状態への復帰が容易であり接点寿命が長い構造の可動板を備えた温度スイッチを提供することを目的とする。

本発明の温度スイッチは、内部上面の一端に固定平面部を形成された筐体と、該筐体の上記固定平面部に対向する内部下面に配置され、上記筐体の内部から外部に引き出された第１の接続端子の内端部に接続された固定接点と、所定温度より低い温度で一方向に反り返り、上記所定温度以上で上記反り返りの方向を反転させる熱応動素子と、金属弾性板からなる本体板状体に上記熱応動素子を取り付けられ、上記本体板状体の長手方向の一端を上記筐体の支持部に固定され、上記一端に上記筐体の内部から外部に引き出された第２の接続端子の内端部を接続され、上記長手方向の他端の上記固定接点との対向面に可動接点を保持し、上記対向面の端部に連接して形成された可動平面部を有する可動板と、を有し、該可動板は、上記所定温度より低い温度において上記可動接点を上記固定接点に圧接させて、上記第１の接続端子と上記第２の接続端子との間を通電させ、上記所定温度以上となった時点で、上記熱応動素子は、上記反り返りの方向を反転させて、上記可動板の上記対向面を上方へ移動するよう変位駆動し、上記対向面は、上方への移動により上記可動接点を上記固定接点から離隔させて上記第１の接続端子と上記第２の接続端子との間の通電を遮断し、上記可動平面部は、上記対向面の上方への移動に連動して上昇し、最初に先端部を上記固定平面部に当接させ、その後、上昇の慣性により自身の弾性抵抗に抗して上記可動平面部の全面が上記固定平面部に密着し、その後、自身の弾性抵抗による復元力により上記対向面の端部に連接する端部側から上記固定平面部との密着に間隙を生じ、その後、上記可動平面部の先端部を上記固定平面部との最終の接触部として位置形状を安定させるように構成される。

この温度スイッチにおいて、上記可動平面部は、例えば、上記対向面の端部に連接する部分から上記対向面の反対面側に折り返され、上記本体板状体の長手方向の上記一端方向に延在して形成されているように構成され、また、例えば、上記対向面の端部に連接する部分から山折りの角度を形成され、上記本体板状体の長手方向の延長部として形成されているように構成される。

また、この温度スイッチにおいて、上記可動板は、例えば、上記本体板状体の上記可動平面部と連接する近傍に１つ以上の切欠き部を有するように構成され、また、例えば、上記可動平面部に上記固定平面部に対し吸盤機能を有する１つ以上のくぼみを有するように構成される。

また、この温度スイッチにおいて、上記可動平面部と上記固定平面部は、例えば、いずれか一方が磁性を有し他方が強磁性体であるように構成され、また、例えば、いずれか一方又は両方に、ゴム弾性を有するエラストマーが塗布されているように構成される。

また、この温度スイッチにおいて、上記熱応動素子は、例えば、上記可動板の上記本体板状体の上面に取り付けられているように構成される。

また、この温度スイッチにおいて、上記可動板は、例えば、上記本体板状体の長手方向の一端を上記筐体の支持部に接着されて固定されているように構成され、また、例えば、上記本体板状体の長手方向の一端を上記筐体の上下の支持部に挟持されて位置固定されているように構成される。

以上のように本発明によれば、電流の遮断性能が良く通電状態への復帰が容易であり接点寿命が長い構造の可動板を備えた温度スイッチを提供することが可能となる。

実施例１に係る温度スイッチの側断面図である。図１Ａの一部拡大図である。図１Ａ、図１Ｂの可動板のみを取り出して示す斜視図である。図１Ａの内部構造を取り出して示す斜視図である。実施例１に係る温度スイッチの動作状態を説明する図（その１）である。実施例１に係る温度スイッチの動作状態を説明する図（その２）である。実施例１に係る温度スイッチの動作状態を説明する図（その３）である。実施例１に係る温度スイッチの動作状態を説明する図（その４）である。実施例１の変形例に係る温度スイッチの断面図である。実施例２に係る温度スイッチの構成を示す側断面図である。図４Ａの内部構成のみを取り出して示す斜視図である。図４Ｂのバイメタル素子と可動板のみを取り出して示す平面図である。実施例２に係る温度スイッチの動作状態を説明する図（その１）である。実施例２に係る温度スイッチの動作状態を説明する図（その２）である。実施例２に係る温度スイッチの動作状態を説明する図（その３）である。実施例２に係る温度スイッチの動作状態を説明する図（その４）である。実施例３に係る温度スイッチの構成において両接点が開いたときの状態を示す側断面図である。

１温度スイッチ
２筐体
３固定平面部
４固定接点
５導線
６第１の接続端子
７可動板
８本体板状体
８ａ長手方向の一端
８ｂ可動接点保持部
８ｃ折り返し部
８ｄ曲げ部
９支持部
１１第２の接続端子
１２可動接点
１３鉤爪状保持部
１４可動平面部
１４ａ作用点
１５バイメタル素子
１５ａ一方の端部
１５ｂ他方の端部
１６下支持部
１６ａ挟持部
１６ｂ凸状支点
１７上支持部
１８支柱
１９、２１、２２方形の孔
２４凹部
２５温度スイッチ
２６筐体
２７接続孔
２８第１の端子
２９接続孔
３１第２の端子
３２凸状支点
３３支持部
３４電導部
３４ａ内部端子
３５電導部
３５ａ内部端子
３６固定接点
３７可動板
３８本体板状体
３８ａ後端固定部
３８ｂ可動接点保持部
３９可動平面部
４１可動接点
４２バイメタル素子
４３、４４鉤爪状保持部
４５横規制爪
４６固定平面部
４７切欠き部
５０温度スイッチ
５１金属板平面部
５１ａ延長端部

実施例１
図１Ａは、実施例１に係る温度スイッチの側断面図であり、図１Ｂはその一部拡大図、図１Ｃは図１Ａ,図１Ｂの可動板のみを取り出して示す斜視図、図１Ｄは図１Ａの内部構造を取り出して示す斜視図である。なお、図１Ａは温度スイッチの平常時（通電時）の状態を示す図である。

図１Ａに示すように、本例の温度スイッチ１は、筐体２を備えている。筐体２には内部上面の一端に、他の面よりも平滑に形成された固定平面部３が形成されている。また、この固定平面部３に対向する内部下面には固定接点４が設けられている。

固定接点４には、導線５を介して、筐体２の内部から外部に引き出された第１の接続端子６の内端部が接続されている。

また、筐体２の内部中央には、長手方向（図の左右方向）の一方の端部から他方の端部に延在する可動板７が配置されている。可動板７は、金属弾性板からなる本体板状体８の長手方向の一端（図の左方の端部）８ａを筐体２の支持部９に固定されている。

上記の本体板状体８の一端８ａには、筐体２の内部から外部に引き出された第２の接続端子１１の内端部が接続されている。また、本体板状体８の他端（図の右方の端部）には固定接点４に対向する可動接点保持部８ｂの下面には可動接点１２が固着して保持されている。

また、本体板状体８には、固定接点４に対向して可動接点１２を保持している可動接点保持部８ｂの端部に連接して可動平面部１４が形成されている。可動平面部１４は、可動接点保持部８ｂの端部に連接する折り返し部８ｃから可動接点保持部８ｂの反対面側に折り返され、本体板状体８の一端８ａ方向に延在して形成されている。

また、可動板７の本体板状体８の上面には、熱応動素子としてのバイメタル素子１５が取り付けられている。バイメタル素子１５は、一方の端部１５ａを、可動板７の本体板状体８の一端８ａと重ね合わせて支持部９に保持され、他方の端部１５ｂが可動平面部１４の根元の曲げ部分８ｃの内側にもぐり込む形で両端が可動板７に係合している。

上記の支持部９は、下支持部１６と上支持部１７からなる。下支持部１６には、上支持部１７と共に、可動板７の本体板状体８の一端８ａとバイメタル素子１５の一方の端部１５ａとを重ねて挟持する挟持部１６ａに、支柱１８が設けられている。

支柱１８は、可動板７の一端８ａに形成されている方形の孔１９と、バイメタル素子１５の一方の端部１５ａに形成されている方形の孔２１と、上支持部１７に形成されている方形の孔２２を貫通して、可動板７とバイメタル素子１５を位置決めしている。

可動板７の本体板状体８は、図１Ｃに示すように、一端８ａに対して曲げ部８ｄにおいて下方に曲げられている。これにより、他端に保持する可動接点１２（図１Ｃ,図１Ｄでは可動接点保持部８ｂの陰になって見えない）を、図１Ａに示す通電時において、矢印ａで示す適宜の押圧力で、固定接点４に接触させることができる。

図２Ａ〜図２Ｄは、上記温度スイッチ１の動作状態を説明する図である。なお、図２Ａは図１Ａに示した初期状態の構成を再掲した図である。また、図２Ａ〜図２Ｄには説明に必要な部分にのみ図１Ａ〜図１Ｄと同一の番号を付与して示している。

先ず、図２Ａにおいて、温度スイッチ１の内部は所定の温度（平常な温度）より低い温度にある。この所定温度より低い温度において、バイメタル素子１５は可動板７には作用していない。

したがって、可動板７の本体板状体８は、図１Ｃで説明した一端８ａに対して曲げ部８ｄにおいて下方に曲げられている形状により、可動接点１２が固定接点４を押圧する状態で両接点が閉じられると、相対的に固定接点４から、下方への曲げを押し戻される力を受ける。

本体板状体８は、その弾性により、固定接点４からの押し戻しに抵抗するバネ性を発揮して、可動接点１２を固定接点４に強固に圧接させる。

この状態で、外部の端部をそれぞれ外部の電気経路に接続され、内部の端部をそれぞれ固定接点４と可動接点１２に接続されている第１の接続端子６と第２の接続端子１１との間に、外部の電気経路の電気を通電させる。

そして、筐体２の内部が所定温度以上となると、バイメタル素子１５が図２Ａの反り返りの方向を図２Ｂに示すように反転させ、支持部９に支持されている一方の端部１５ａ支点として、他方の端部１５ｂが上に跳ね上がる。

他方の端部１５ｂの跳ね上がりは、可動板７の可動平面部１４の根元の作用点１４ａ（図１Ｃ参照）に作用して、本体板状体８の可動接点保持部８ｂと可動平面部１４、及び可動接点１２を上方に跳ね上げるようにして持ち上げる。

これにより、可動接点保持部８ｂは、上方への移動により可動接点１２を固定接点４から離隔させて第１の接続端子６と第２の接続端子１１との間の通電を遮断する。このとき、上方へ跳ね上った可動板７の可動平面部１４は、その先端部を、図２Ｂに示すように、固定平面部３に当接させる。

もし可動板７の可動接点１２のある端部に可動平面部１４が設けられていない状態であれば、可動板７の跳ね上がった端部が弾性による反動を受けて上下に振動し、ときにより可動接点１２が固定接点４に再接触するなどして、アークが断続的に発生し、その高温エネルギーにより周囲の構成部材に溶融・溶着等の障害を引き起こす。

しかし、本例のように可動平面部１４があると、跳ね上がった可動板７の衝撃が、可動平面部１４がその先端部を固定平面部３に当接させてから、図２Ｃに示すように、全面を固定平面部３に密着させるまでの間に、可動平面部１４の弾性抵抗により、跳ね上がりの衝撃が可動平面部１４により吸収される。

この跳ね上がりの衝撃が吸収されることにより、跳ね上がりの衝撃の反動で生じる恐れのある固定接点４方向へ跳ね返る勢いが減殺され、図２Ｃに示す可動平面部１４の全面と固定平面部３との密着状態が跳ね返ることなく一回で実現すると共に可動接点１２が固定接点４から最大距離に離隔している時間が短時間の間維持される。

この短時間は、例えば０．１秒であっても、つまり、可動接点１２が固定接点４から最大距離に離隔している時間を最小でも０．１秒以上維持することができれば、接点間のアークを初回の発生のみでとどめるよう有効に機能し、断続して発生する可能性のあるアークを１回の発生のみで完全に遮断することができる。

上記の可動平面部１４と固定平面部３との密着状態はバイメタル素子１５と可動板７の跳ね上がりの慣性によって生じた一時的なものである。

したがって、その後、可動平面部１４の弾性抵抗による復元力、及びバイメタル素子１５が可動板７を持ち上げて静止する変位の均衡位置に戻る力とによって、図２Ｄに示すように、可動接点保持部８ｂの折り返し部８ｃが固定平面部３との密着から離れる。

そして、可動平面部１４の先端部が固定平面部３との最終の接触部となって、全体が均衡位置に安定する。換言すれば、可動板７の最終の静止位置は、可動板７の弾性力とバイメタル素子１５の反転力の釣り合う位置である。この静止位置が釣り合った時点では、電流遮断時に１回のみ発生したアークは既に消滅している。

このように本実施例によれば、電流を遮断する際、遮断時に発生するアークが切れるまでの短い時間、接点間を最大の離隔位置に静止させ且つ遮断時の反動で可動接点が振動することを防止でき、これにより、アークを１回の発生のみで完全に遮断することができるので、遮断性能が向上するとともに接点寿命が長くなる。

また、本実施例によれば、可動板７の先端部つまり本体板状体８の先端部に形成される、バイメタル素子１５の跳ね返りの衝撃を吸収する重要な役目を持つ平面部１４を、本体板状体８の先端でＵ字型に折り曲げて形成されているので、可動板７の従来の折り曲げの無い形状の全長を変えずに構成でき、温度スイッチ１を小型のままに維持して遮断性能を向上させることができるという利点を有する。

なお、本例の温度スイッチ１において、可動平面部１４と固定平面部３には、図１Ａ〜図１Ｄ及び図２Ａ〜図２Ｄでは定かに見えないが、いずれか一方又は両方に、ゴム弾性を有するエラストマーを塗布するようにしてもよい。

これにより、図２Ｃに示したように、可動平面部１４の全面が跳ね上がり慣性により自身の弾性抵抗に抗して固定平面部３に密着したとき、両面間に空気の入り込む間隙がほとんど無くなり密着がより強固となる。

密着がより強固となった分、端部側（折り返し部８ｃ）からの固定平面部３との密着離れが遅延し、可動接点１２が固定接点４から最大距離に離隔している時間を、より長く、例えば０．１秒以上維持させることができる。

また、塗布するエラストマーを、一方の固定平面部３のみに形成した場合、図１Ｃ〜図１Ｄに示したように、可動平面部１４の上面に複数の凹部２４を形成して、これらの凹部２４に、可動平面部１４の全面と固定平面部３との密着時に、吸盤機能を発揮させることができる。

この吸盤機能により、この場合も密着がより強固となり、折り返し部８ｃと固定平面部３との密着離れを遅延させることができる。また、形成する凹部２４の数や位置を任意に増減することにより、密着離れの遅延時間を所望の時間となるように設定することができる。

なお、凹部２４は、吸盤機能に限らず、その大きさと数を適宜に設定することにより、可動平面部１４の剛性を高めて、その弾性抵抗を調整することもできる。

また、可動平面部１４が、図２Ｃに示すように、固定平面部３に密着する際には、可動平面部１４と固定平面部３との間に介在する空気が介在空間から追い出される際の流体粘性が可動平面部１４に作用して、可動板７の跳ね上がりの衝撃を吸収する可動平面部１４の弾性抵抗が補強される。

逆に、可動平面部１４が、図２Ｄに示すように、固定平面部３との密着から一部が離隔する際には、周囲から可動平面部１４と固定平面部３との間に流入する空気の流体粘性が可動平面部１４に対し全面密着の解除を遅らせるよう作用する。
実施例１の変形例
図３は、実施例１の変形例に係る温度スイッチの断面図である。なお、図３には、図１Ａ〜図１Ｄ及び図２Ａ〜図２Ｄと同一の構成又は機能部分には図１Ａ〜図１Ｄ及び図２Ａ〜図２Ｄと同一の番号を付与して示している。

図３に示すように、可動接点１２は、可動板７の本体板状体８の可動接点保持部８ｂに、切り込みと、切り込み部引き起こしと、引き起こし部先端曲げとによって形成された対向する２個の鉤爪状保持部１３により、両側面に食い込まれる形状で保持されている。

また、図１Ａ,図１Ｂ,図１Ｄ及び図２Ａ〜図２Ｄには支柱１８のほかは平板状で示した下支持部１６の形状が変更されている。本例の下支持部１６は、挟持部１６ａより固定接点４方向側は段差をもって低く形成されており、固定接点４に近接する端部上面には、バイメタル素子１５の中央に対応する位置に凸状支点１６ｂが形成されている。

凸状支点１６ｂは、その先端を、図１Ｃに符号のみ付与して説明を省略した可動板７の本体板状体８に形成されている丸孔２０を貫通して常時丸孔２０より上に突き出して配置されている。

これにより、図３に示すように、所定温度より低い温度で一方向（下向き）に反り返っているバイメタル素子１５が、所定温度以上で、反り返りの方向を反転させたとき、バイメタル素子１５は、支持部９に支持されている一方の端部１５ａをシーソーの固定された端部とし、凸状支点１６ｂに下支えされた中央部をシーソーの支点として、他方の端部１５ｂが上に跳ね上がる。

この場合も、バイメタル素子１５の他方の端部１５ｂの跳ね上がりは、可動板７の可動平面部１４の根元の作用点１４ａに作用して、本体板状体８の固定接点４に対向する可動接点保持部８ｂ、可動接点１２及び可動平面部１４を上方に跳ね上げるように持ち上げる。その後の動作は、図２Ｂ〜図２Ｄで説明した動作と同様である。
実施例２
図４Ａは実施例２に係る温度スイッチの構成を示す側断面図、図４Ｂはその内部構成のみを取り出して示す斜視図、図４Ｃはそのバイメタル素子と可動板のみを取り出して示す平面図である。なお、図４Ｂには説明の便宜上、可動接点（図では可動板の陰になって見えない）が固定接点から開いたときの状態を示している。

図４Ａ〜図４Ｃに示すように、本例の温度スイッチ２５は、箱状の筐体２６を備えている。筐体２６の長手方向（図４の左右方向）の両端下部から、それぞれ外部の電気経路に接続するための接続孔２７を形成された第１の端子２８と、接続孔２９を形成された第２の端子３１が筐体２の内部から外部に引き出されている。

筐体２６の内部中央において、上部中央に凸状支点３２を形成された樹脂製の支持部３３が筐体２６の底部に固定されている。第１の端子２８及び第２の端子３１は、それぞれ筐体２６の内部に引き込まれている内端部を保持部３３に埋設された状態で溶着され保持されている。

また、保持部３３には、その長手方向の上部両端部からそれぞれ水平に延び出す電導部３４の内部端子３４ａと電導部３５の内部端子３５ａが保持されている。内部端子３４ａ及び３５ａは、水平部から保持部３３の内部に垂直に引き込まれて保持部３３に埋設された状態で固定されている。

電導部３４の上面には固定接点３６が固定して配置されている。電導部３４の内部端子３４ａには、第１の端子２８の内端部が保持部３３の内部で接続されている。また、電導部３５の内部端子３５ａには、第２の端子３１の内端部が保持部３３の内部で接続されている。

電導部３５の端部から電導部３４の端部より更に延び出す位置まで延在して可動板３７が配置されている。可動板３７は、金属弾性板からなる本体板状体３８で構成され、本体板状体３８の電導部３５に対面する後端固定部３８ａを電導部３５に接着して固定されている。

また、可動板３７の後端固定部３８ａの反対側の前端部には、可動接点保持部３８ｂと可動平面部３９が形成されている。可動平面部３９は、可動接点保持部３８ｂの端部に連接する境界部３８ｃで山折りの角度を形成され、本体板状体３８の長手方向の延長部として形成されている。

可動接点保持部３８ｂの下面には、可動接点４１が固着している。なお、図４Ｂでは、可動接点４１は可動接点保持部３８ｂの陰になって見えない。また、本例の固定接点３６及び可動接点４１は、実施例１のように円形ではなく、図４Ｂ,図４Ｃに示すように、長方形をなしている。

これらの接点の製法は、特には図示しないが、接点の長方形を、長手方向または短手方向に延ばした形状の長尺の接点材を、接点の大きさに裁断して形成したものである。この接点材は、接点としたとき接点面となる銀等の抗酸化性金属と、接点保持部に保持される基部となる銅等の金属とのクラッド材でできている。

上記の可動板３７の本体板状体３８の上面には、バイメタル素子４２が配置されている。バイメタル素子４２は、長手方向の両端部を、本体板状体３８の切り込みと、切り込み部引き起こしと、引き起こし部先端曲げによって形成された対向する２個の鉤爪状保持部４３と４４により押さえ込まれて保持されている。

また、バイメタル素子４２は、可動板３７の本体板状体３８の両側で立設して形成された横規制爪４５、４５により、横方向の移動を禁止されている。

可動平面部３９の上面に対向する位置の筐体２６の内部上面には、他の部分よりも平滑に形成された固定平面部４６が形成されている。

また、上記の本体板状体３８には、可動平面部３９と連接する近傍、つまり本体板状体３８と可動平面部３９の境界部３８ｃに近接する位置に、１つ以上の切欠き部４７が形成されている。

この切欠き部４７の数、大きさ、及び切り込みの深さを適宜に設定することにより、温度スイッチ２５の後述する接点開放動作において可動平面部３９の弾力性を調整することができる。

図５Ａ〜図５Ｄは、上記温度スイッチ２５の動作状態を説明する図である。なお、図５Ａは、動作説明のために、図４Ａの構成を再掲したものである。また、図５Ａ〜図５Ｄには説明に必要な部分にのみ、図４Ａ〜図４Ｃと同一の番号を付与して示している。

先ず、図５Ａにおいて、温度スイッチ２５の内部は所定の温度（平常な温度）より低い温度にある。この所定温度より低い温度において、バイメタル素子４２は可動板３７（本体板状体３８）には何も作用していない。

したがって、可動板３７の本体板状体３８は、電導部材３５の内部端子３５との接着部３８ａから固定接点３６との対向面すなわち電導部材３４の端部まで平面状をなして延びだしている。

しかし、内部端子３４との対向部においては、内部端子３４の面と本体板状体３８の対向面３８ｂとの間に、固定接点３６の高さと可動接点４１の高さを足した高さ分の距離が形成されている。

そして、その距離の分だけ、本体板状体３８の対向面３８ｂが上に持ち上げられるため弾性体である本体板状体３８の復元抵抗により、可動接点４１が固定接点３６に強固に圧接されている。

この状態で、外端部をそれぞれ外部の電気経路に接続され、内端部をそれぞれ固定接点３６と可動接点４１に接続されている第１の接続端子２８と第２の接続端子３１との間に、外部の電気経路の電気を通電させる。

そして、筐体２６の内部が所定温度以上となると、バイメタル素子４２が図５Ａの反り返りの方向を図５Ｂに示すように反転させる。これにより、バイメタル素子４２は、鉤爪状保持部４４を固定支点とし、凸状支点３２を中央部の作用支点として、鉤爪状保持部４３側の端部を上に跳ね上げる。

鉤爪状保持部４３側の端部の跳ね上がりは、鉤爪状保持部４３を介して、可動板３７の固定接点３６との対向面３８ｂを上に跳ね上げ、更に対向面３８ｂに連設する可動平面部３９を上に跳ね上げるように持ち上げる。

対向面３８ｂは、上方への跳ね上がり移動により可動接点４１を固定接点３６から離隔させて第１の接続端子２８と第２の接続端子３１との間の通電を遮断する。

一方、可動板３７の可動平面部３９は、上への跳ね持ち上がりにより、図５Ｂに示すように、先端部を筐体２６の内面上部の固定平面部４６に当接させる。

その後、もし可動板３７の可動接点４１のある端部延長部としての可動平面部３９が設けられていない状態であれば、可動板３７の跳ね上がった端部すなわち可動接点４１が、ときにより固定接点３６に再接触するなど上下に振動し、アークが断続的に発生し、その高温エネルギーにより周囲の構成部材に溶融等の障害を引き起こす。

しかし、本例の場合も実施例１と同様に設けられている可動平面部３９の弾性抵抗により、可動平面部３９がその先端部を固定平面部４６に当接させてから、図５Ｃに示す全面を固定平面部４６に密着させるまでの間に、跳ね上がった可動板３７の衝撃が可動平面部３９により吸収される。

この跳ね上がりの衝撃が吸収されることにより、跳ね上がりの衝撃の反動で生じる恐れのある固定接点３６方向へ跳ね返る勢いが減殺され、図５Ｃに示す可動平面部３９の全面と固定平面部４６との密着状態が跳ね返ることなく一回で実現すると共に、可動接点４１が固定接点３６から最大距離に離隔している時間が短時間の間維持される。

この場合も、図５Ｃのように可動接点４１が固定接点３６から最大距離に離隔している時間が例えば０．１秒という短時間であっても、接点間のアークを初回の発生のみで止み、断続して発生する可能性のあるアークを遮断することができる。

上記の可動平面部３９と固定平面部４６との密着状態はバイメタル素子４２と可動板３７の跳ね上がりの慣性によって生じた一時的なものであるから、上述したおよそ０．１秒が経過した後には、可動平面部３９の弾性復元力と、バイメタル素子４２と可動板３７との均衡力によって、図５Ｄに示すように、可動平面部３９が境界部３８ｃの近傍で固定平面部４６との密着から離れる。

そして、可動平面部３９の先端部が固定平面部４６との最終の接触部となって、全体が均衡位置に安定する。この均衡位置に安定した時点では、電流遮断時に１回のみ発生したアークは既に消滅している。

このように本実施例においても、電流を遮断する際、遮断時に発生するアークが切れるまでの短い時間、接点間を最大の離隔位置に静止させ且つ遮断時の反動で可動接点が振動することを防止できるので、遮断性能が向上するとともに接点寿命が長くなる。

また、本実施例によれば、可動板３７の先端部つまり本体板状体３８の先端部に形成される可動平面部３９を、本体板状体３８を長手方向に延長する形状で形成しているため、可動板３７全体が長くなって温度スイッチ２５がやや大きくなるが、実施例１のように折り返すよりも山形の角を形成するほうが加工しやすいという利点がある。

なお、本例の温度スイッチ２５においても、可動平面部と固定平面部のいずれか一方又は両方にエラストマーを塗布するようにしてもよい。
実施例３
図６は、実施例３に係る温度スイッチの構成を両接点が開いたときの状態で示す側断面図である。なお、図６に示す温度スイッチ５０は、実施例３に係る構成部分が実施例２と異なるのみで、他の部分は図４Ａ〜図４Ｃ及び図５Ａ〜図５Ｄに示す構成と同一であるので、説明に必要な構成部分以外の部分には番号の付与を省略している。

図６に示す実施例３の温度スイッチ５０において、図４Ａ〜図４Ｃ及び図５Ａ〜図５Ｄに示した実施例２の温度スイッチ２５と異なるところは、筐体２６の長手方向の内部上面の左端部に形成されていた固定平面部４６に代わって、金属板平面部５１を設けた点である。

なお、図６では、金属板平面部５１の延長端部５１ａが筐体２６の外部に突き出ているが、特に筐体２６の外部に出す必要はない。いずれにしても、金属の表面は筐体２６の材料である樹脂の表面よりも一般的に平滑である。

このように両平面の一方の面だけでも、金属板平面部５１のように、より平滑な面で構成されていると、可動平面部３９との密着性が向上し、その分、可動接点４４が固定接点３６から最大距離に離隔している時間がより長く維持されようになる。

また、金属板平面部５１の金属板材を磁化させた磁性材料で構成し、可動板３７、したがって可動平面部３８、つまり可動平面部３９も、例えばフェライト系ステンレスのような強磁性材料で構成すると、更に金属板平面部５１と可動平面部３９との密着性が向上し、その分、可動接点４１が固定接点３６から最大距離に離隔している時間が更により長く維持されようになる。

なお、上述したアークの発生を低減させる制御に関しては、上述した構造に組み合わせて接点間に並列に転流抵抗を組み込むことが効果的である。この転流抵抗としては正特性型サーミスタいわゆるＰＴＣ素子で且つ低抵抗であるもの、つまり低抵抗抵抗体ほど効果が顕著となる。

この場合、接点間に並列に接続された低抵抗抵抗体と負荷抵抗で分圧された電圧はそれぞれの接続部両端に現れる。閉じた接点部は並列に低抵抗抵抗体と接続されているが、接点が閉じているため接続部両端に電圧はほとんど発生しない。

しかし周囲温度の上昇や過度の電流によって接点が開放されると、並列に接続された抵抗抵抗接体の抵抗値に応じた電圧が発生する。抵抗値が小さいほど電圧降下が小さく、接点間に発生する電圧も低く抑えることが出来る。

電流と抵抗値の関係で電圧が決まるから、この電圧を、接点間の電圧が接点間にアークを発生させない低い電圧にまで制御できれば、どんなに大きな電流であってもアークを発生させずに遮断が出来る。

そして、遮断動作後は、並列抵抗のＰＴＣ素子は通電電流で発熟し高抵抗状態に移行して、ほとんど電流を通さなくなるので、電流遮断動作が完了する。

アークが発生する電圧は高い電圧であるから開放された接点間の距離が大きいほどアークが生じにくくなるため、接点と並列なＰＴＣ素子を用いた上記の大電流遮断で、アークを生じない時間だけ接点間の距離を大きく保つことが出来れば、アークを発生させずに電流遮断ができる。

以上のように本発明の温度スイッチは、電流の遮断性能が良く通電状態への復帰が容易であり接点寿命が長い構造の可動板を備えた温度スイッチを必要とする全ての業界において利用することが可能である。

Claims

内部上面の一端に固定平面部を形成された筐体と、
該筐体の前記固定平面部に対向する内部下面に配置され、前記筐体の内部から外部に引き出された第１の接続端子の内端部に接続された固定接点と、
所定温度より低い温度で一方向に反り返り、前記所定温度以上で前記反り返りの方向を反転させるバイメタル素子と、
金属弾性板からなる本体板状体に前記バイメタル素子を組み合わされ、前記本体板状体の長手方向の一端を前記筐体の支持部に固定され、前記一端に前記筐体の内部から外部に引き出された第２の接続端子の内端部を接続され、前記長手方向の他端の前記固定接点との対向面に可動接点を保持し、前記対向面の端部に連接して形成された可動平面部を有する可動板と、
を有し、
該可動板は、前記所定温度より低い温度において前記可動接点を前記固定接点に圧接させて、前記第１の接続端子と前記第２の接続端子との間を通電させ、
前記所定温度以上となった時点で、
前記バイメタル素子は、前記反り返りの方向を反転させて、前記可動板の前記対向面を上方へ移動するよう変位駆動し、
前記対向面は、上方への移動により前記可動接点を前記固定接点から離隔させて前記第１の接続端子と前記第２の接続端子との間の通電を遮断し、
前記可動平面部は、前記対向面の上方への移動に連動して上昇し、最初に先端部を前記固定平面部に当接させ、その後、上昇の慣性により自身の弾性抵抗に抗して前記可動平面部の全面が前記固定平面部に密着し、その後、自身の弾性抵抗による復元力により前記対向面の端部に連接する端部側から前記固定平面部との密着に間隙を生じ、その後、前記可動平面部の先端部を前記固定平面部との最終の接触部として位置形状を安定させる、
ことを特徴とする温度スイッチ。
前記可動平面部は、前記対向面の端部に連接する部分から前記対向面の反対面側に折り返され、前記本体板状体の長手方向の前記一端方向に延在して形成されている、
ことを特徴とする請求項１記載の温度スイッチ。
前記可動平面部は、前記対向面の端部に連接する部分から山折りの角度を形成され、前記本体板状体の長手方向の延長部として形成されている、
ことを特徴とする請求項１記載の温度スイッチ。
前記可動板は、前記本体板状体の前記可動平面部と連接する近傍に１つ以上の切欠き部を有する、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の温度スイッチ。
前記可動板は、前記可動平面部に前記固定平面部に対し吸盤機能を有する１つ以上のくぼみを有する、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の温度スイッチ。
前記可動平面部と前記固定平面部は、いずれか一方が磁性を有し、他方が強磁性体である、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の温度スイッチ。
前記可動平面部と前記固定平面部は、いずれか一方又は両方に、ゴム弾性を有するエラストマーが塗布されている、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の温度スイッチ。
前記バイメタル素子は、前記可動板の前記本体板状体の上面に取り付けられている、
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の温度スイッチ。
前記可動板は、前記本体板状体の長手方向の一端を前記筐体の支持部に接着されて固定されている、
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の温度スイッチ。
前記可動板は、前記本体板状体の長手方向の一端を前記筐体の上下の支持部に挟持されて位置固定されている、
ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の温度スイッチ。