WO2016027497A1 - スイッチ - Google Patents

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WO2016027497A1
WO2016027497A1 PCT/JP2015/060310 JP2015060310W WO2016027497A1 WO 2016027497 A1 WO2016027497 A1 WO 2016027497A1 JP 2015060310 W JP2015060310 W JP 2015060310W WO 2016027497 A1 WO2016027497 A1 WO 2016027497A1
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WO
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bimetal
contact
switch
latch
movable body
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PCT/JP2015/060310
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English (en)
French (fr)
Inventor
謙一 小谷
Original Assignee
株式会社 村田製作所
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Application filed by 株式会社 村田製作所 filed Critical 株式会社 村田製作所
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H37/00—Thermally-actuated switches
    • H01H37/02—Details
    • H01H37/32—Thermally-sensitive members
    • H01H37/52—Thermally-sensitive members actuated due to deflection of bimetallic element
    • H01H37/54—Thermally-sensitive members actuated due to deflection of bimetallic element wherein the bimetallic element is inherently snap acting

Definitions

  • the present invention relates to a switch, and more particularly to a switch that switches a contact by a bimetal reversal operation.
  • switches such as thermo relays using bimetal are known.
  • the switch is arranged so that bimetal is bridged over two contacts, and when the temperature exceeds a predetermined set temperature, the bimetal is inverted to operate the movable contact and switch the contact (for example, patent) Reference 1).
  • Bimetal generally has a large volume resistivity. Therefore, in the technique of Patent Document 1 and the like in which bimetal is used as an energization path between contacts, there is a problem that power loss and heat generation are likely to occur.
  • the present invention solves the above problems, and an object of the present invention is to provide a switch capable of reducing the conduction resistance between switch terminals despite being operated using a bimetal.
  • the switch of the present invention is a switch including a fixed contact and a movable contact, and the movable contact is provided on a movable body, and further includes a bimetal for contact operation and an operation transmission.
  • the operation transmitting unit transmits the operation of the contact operating bimetal to the movable body, and the movable body is displaced by the operation transmitted by the operation transmitting unit, and the fixed contact and the movable unit are moved.
  • the connection state with the contact changes.
  • the operation transmitting unit amplifies a displacement caused by the operation of the contact operating bimetal and transmits the amplified displacement to the movable body.
  • the switch of the present invention further includes a latch and a latch release bimetal, and the latch is configured so that the movable body maintains a connection state between the fixed contact and the movable contact after the displacement.
  • the latch releasing bimetal preferably releases the holding of the movable body of the latch by its operation.
  • the latch releases the holding of the movable body by rotating.
  • the latch has a structure in which a displacement due to the operation of the latch releasing bimetal is amplified and transmitted to a holding portion of the latch.
  • the bimetal (the contact operation bimetal and / or the latch release bimetal) has a first main surface convex when not heated, a second main surface concave, and the first main surface when heated. It is a curved plate in which the concave surface and the second main surface are convex surfaces, and it is preferable that the convex surface and the concave surface are reversed by a snap operation between non-heating and heating.
  • a heating element is provided on the bimetal.
  • the power supply terminal of the heating element is provided so as to contact the bimetal, and the power supply terminal is configured to perform the radial operation of the bimetal while preventing the bimetal from rotating in the rotational direction. It is preferable that a positioning hole that does not interfere is provided, and the support member is provided with a positioning pin that is inserted into the positioning hole of the power supply terminal.
  • a position adjusting member is provided on the second main surface of the bimetal.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a switch 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining the operation of the switch 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • 2A is a switch when energized (contact is closed)
  • FIG. 2B is a switch when the contact is open from the closed state
  • FIG. 2C is a switch when the contact is closed (contact is open).
  • FIG. 2D shows a switch in a state where the contact is changed from open to closed.
  • FIG. 3 is an external view of a switch 200 according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an exploded view of the switch 200 according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an external view of a switch 200 according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which the top plate is removed in the switch 200 according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for explaining the operation of the switch 200 according to the second embodiment of the present invention, and shows when energized.
  • 6A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 5
  • FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 5
  • FIG. 6C is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view for explaining the operation of the switch 200 according to the second embodiment of the present invention, and shows when the switch is shut off.
  • 7A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
  • FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 5
  • FIG. 7C is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view for explaining the operation of the switch 200 according to the second embodiment of the present invention, and shows when the latch is released.
  • 8A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 5
  • FIG. 8B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 5
  • FIG. 8C is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG.
  • FIG. 9 is an external view of a bimetal according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view for explaining the operation of the switch 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • 2A to 2D are schematic cross-sectional views for explaining the operation of the switch 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • 2A is a switch when energized (contact is closed)
  • FIG. 2B is a switch when the contact is open from the closed state
  • FIG. 2C is a switch when the contact is closed (contact is open).
  • FIG. 2D shows a switch in a state where the contact is changed from open to closed.
  • the switch 100 includes a fixed contact 1 and a movable contact 2.
  • the movable contact 2 is provided on the movable body 3.
  • the switch 100 includes a contact operation bimetal 10 ⁇ / b> A and an operation transmission unit 4.
  • the contact operation bimetal 10A is a curved plate in which the first main surface is convex and the second main surface is concave when not heated, the first main surface is concave and the second main surface is convex when heated.
  • it is a so-called snap action type bimetal in which the convex surface and the concave surface are inverted by a snap action when not heated and when heated. In this embodiment, it arrange
  • the operation transmitting unit 4 uses a pin in the present embodiment, and is disposed so as to abut on the movable body 3 and the vicinity of the center portion (the portion with large displacement) of the second main surface side of the contact operation bimetal 10A. ing.
  • the switch 100 includes a latch 5 and a latch release bimetal 10B.
  • the latch 5 is pressed by a latch bias spring (not shown) so as to be in the position shown in FIG. 2A by a counterclockwise force in the figure, and the end of the movable body 3 pushed down as described later is held. Can be held.
  • the latch release bimetal 10B is a snap action type bimetal similar to the above-described contact operation bimetal 10A.
  • the latch 5 is rotated by the operation of the latch releasing bimetal 10B, and the holding of the movable body 3 can be released.
  • an operation transmission unit 6 to the latch that transmits the operation of the latch release bimetal 10B to the latch 5 is provided so as to contact the latch release bimetal 10B and the latch 5.
  • FIG. 2A shows a state where the switch 100 is energized, and the fixed contact 1 and the movable contact 2 are closed. At this time, the contact operation bimetal 10A is in an unheated state, and the first main surface (upper surface in the drawing) is a convex surface, and the second main surface (lower surface in the drawing) is a concave surface.
  • the contact operation bimetal 10A When the contact operation bimetal 10A is heated from the state of FIG. 2A, the state of FIG. 2B is obtained.
  • “H” indicates a heated state.
  • the unevenness is inverted by the snap operation between the non-heating time and the heating time, and the first main surface becomes a concave surface and the second main surface becomes a convex surface.
  • the movable body 3 is pushed down via the operation transmitting unit 4 by reversing the unevenness of the contact operation bimetal 10A.
  • the movable body 3 When the movable body 3 is pushed down, the movable contact 2 provided on the movable body 3 is separated from the fixed contact 1 (contact opening), and the current is interrupted.
  • the state of FIG. 2 (d) is obtained.
  • “H” indicates a heated state.
  • the first metal surface upper surface in the drawing
  • the second main surface lower surface in the drawing
  • the unevenness is reversed by the snap operation by heating, and the first main surface becomes a concave surface and the second main surface becomes a convex surface.
  • the movable body 3 of the latch 5 When the holding of the movable body 3 of the latch 5 is released, the movable body 3 returns to the original position only by its own spring force, so that the bounce when the contact is closed can be reduced.
  • the switch 100 of the present embodiment is operated using bimetal, but unlike the conventional one, the bimetal is not used as an energization path between the contacts. Since bimetal generally has a large volume resistivity, when it is used as an energization path between contacts, power loss and heat generation are likely to occur. However, in the switch 100 of this embodiment, a conductor can be used for the switch terminal. Therefore, since the conduction resistance of the switch can be reduced, the above problem is solved.
  • the switch 100 includes the latch 5 so that the latch 5 can hook the movable body 3 even when the heating to the contact operation bimetal 10A is stopped and returns to the original state. Therefore, the connection state between the fixed contact 1 and the movable contact 2 is maintained.
  • the response time for operating the passed bimetal tends to be long.
  • the response time can be shortened.
  • the contact operation bimetal 10 ⁇ / b> A and the latch release bimetal 10 ⁇ / b> B are disposed on the support member 15.
  • the support member 15 is provided with recesses 15 ⁇ / b> A and 15 ⁇ / b> B at the arrangement positions of the bimetals.
  • the recesses 15A and 15B have a shape that does not hinder the snap action of each bimetal.
  • the support member 15 of the present embodiment has a concave shape so that the vicinity of the central portion of the bimetal arrangement position becomes deep so that the inversion of the unevenness of each bimetal is not hindered.
  • the contact operation bimetal 10A and the latch release bimetal 10B can be operated by heating from the outside, but can also be heated by providing a heating element on the bimetal.
  • a heating element on the bimetal a resistance layer may be provided on the bimetal via an insulating layer, and the resistance layer may be heated by supplying power to the resistance layer in an insulated state from the bimetal.
  • the bimetal since the bimetal can be heated efficiently, the temperature rise of the bimetal can be accelerated. Therefore, the electric power required for bimetal heating can be reduced. Moreover, the response speed of the switch can be further increased.
  • the switch 100 of the present embodiment is such that the connection state of the switch changes from the energized state to the cut-off state by heating the contact operation bimetal 10A, but the present invention is not limited to this.
  • the state in which the contact operation bimetal 10A is not heated is the switch cut-off state, and the contact operation bimetal 10A can be heated to bring the switch into a connected state.
  • the switch of the present invention using a bimetal can be made thinner and lighter than a switch using a solenoid, for example. There is also an advantage that no magnetic field is generated.
  • FIG. 3 is an external view of a switch 200 according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an exploded view of the switch 200.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which the top plate 16 is removed from the switch 200.
  • members having substantially the same functions as those of the first embodiment are referred to by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • the switch 200 of this embodiment includes two contact operation bimetals 20A and one latch release bimetal 20B. Further, the switch 200 includes a card that amplifies the displacement caused by the operation of the contact operating bimetal 20A as the operation transmitting unit 4.
  • the movable contact 2, the movable body 3, and the operation transmission unit 4 each include two sets corresponding to the contact operation bimetal 20 ⁇ / b> A.
  • a heating element 21 that generates heat upon application of voltage is provided on the surfaces of the contact operation bimetal 20A and the latch release bimetal 20B.
  • the contact operation power supply terminal 23 and the GND terminal 25 are connected to the heating element 21 of the contact operation bimetal 20A, and the latch operation power supply terminal 24 is connected to the heating element 21 of the latch release bimetal 20B.
  • GND terminal 25 are connected to each other.
  • Each of the contact operation power supply terminal 23, the latch operation power supply terminal 24, and the GND terminal 25 is provided so as to be in contact with the heating element 21 on the bimetal.
  • Each of the power supply terminals is provided with a spring portion 29 and a positioning hole 28.
  • the support member 15 is provided with positioning pins 27A for the power supply terminals.
  • the heating element 21 is provided with a positioning hole 22 that does not hinder radial movement during bimetal operation.
  • the support member 15 is provided with positioning pins 27B for the heating element 21.
  • FIG. 6C is schematic cross-sectional views for explaining the operation of the switch 200.
  • (a) in each figure is a cross-sectional view along AA in FIG. 5, and (b) in each figure is B in FIG. -B sectional view, (c) of each figure is a CC sectional view in FIG. 6 shows the energized state, FIG. 7 shows the shut-off state, and FIG. 8 shows the unlatched state.
  • FIG. 6C When energized, the fixed contact 1 and the movable contact 2 are in contact (FIG. 6C).
  • the card (operation transmitting unit 4) pushes up and displaces the movable body 3 (FIG. 6 (b) ⁇ FIG. 7 (b)) by reversing the contact operation bimetal 20A, and the movable contact 2 is fixed. Separated from 1 (contact open), the current is cut off (FIG. 7C).
  • the latch 5 holds the position of the movable body 3 by holding the position of the card (operation transmission unit 4), and maintains the connection state (here, the contact open state) between the movable contact 2 and the fixed contact 1. Since the latch 5 is pressed against the card (the operation transmitting unit 4) by the latch bias spring 26, the card can be reliably hooked by the latch 5.
  • the card (motion transmitting portion 4) has a force point that is a contact portion with the contact operation bimetal 20A, a fulcrum is a contact portion with the bottom plate 17, and an action point is a card end portion on the latch side.
  • a seesaw structure in which the movement of the force point and the movement of the action point are opposite directions.
  • the distance between the fulcrum and the force point is shorter than the distance between the fulcrum and the action point. Therefore, the displacement of the power point, that is, the displacement due to the operation of the contact operating bimetal 20A can be amplified at the point of action.
  • the contact separation speed may be increased.
  • the operation transmitting unit 4 since the operation transmitting unit 4 includes a card that amplifies the displacement caused by the operation of the contact operating bimetal 20A, the contact detachment speed can be increased. Therefore, deterioration of the contact can be reduced.
  • the latch 5 is provided with a fulcrum at the upper part of both ends, a force point is a contact part with the latch release bimetal 20B (a central upper part of the latch 5), and an action point is a part that holds the card end part.
  • the latch 5 has a different diameter structure in which the distance between the fulcrum and the force point is shorter than the distance between the fulcrum and the action point. Therefore, the displacement of the force point, that is, the displacement due to the operation of the latch release bimetal 20B can be amplified at the action point, and the small displacement of the latch release bimetal 20B can be used effectively.
  • the latch 5 is rotated counterclockwise by the reversal operation of the latch release bimetal 20B with the force point being pushed down (FIG. 7 (a) ⁇ FIG. 8 (a)).
  • the latch 5 rotates to the right, and the held end of the card returns to its original position (FIG. 8 (b)). Accordingly, the movable body 3 also returns to the original position, and the fixed contact 1 and the movable contact 2 come into contact (FIG. 8C).
  • FIG. 9 is an external view of a bimetal 30 that is preferably used in the switch according to the third embodiment of the present invention.
  • a position adjusting member 31 is provided on the second main surface (a surface that is concave when not heated).
  • the position adjusting member 31 By providing the position adjusting member 31, the positional relationship (distance) between the bimetal 30, the motion transmitting unit 4 and the latch 5 can be easily adjusted. Since the reverse displacement of the bimetal 30 is small, the displacement cannot be sufficiently transmitted unless the positional relationship is appropriate.
  • a resin foil, a metal foil, or the like can be used as the position adjusting member 31, a resin foil, a metal foil, or the like can be used.
  • the metal foil an aluminum foil, a tape made of stainless steel (SUS304 or the like), or the like can be used.
  • the thickness of the position adjusting member 31 is about 200 ⁇ m or less. Since the position adjusting member 31 is applied with a strong force of, for example, about 20N to 30N, it is preferable to use a material that does not have a hole.
  • the position adjustment member 31 can be provided by being attached with an adhesive or fastened with a tape.
  • the bimetal 30 of this embodiment can also be used as the contact operation bimetal 10A and the latch release bimetal 10B in the first embodiment, and the contact operation bimetal 20A and the latch release bimetal 20B in the second embodiment.

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Abstract

バイメタルを用いて動作させるにもかかわらず、スイッチ端子間の導通抵抗を小さくすることのできるスイッチを提供する。本発明のスイッチ（１００）は、固定接点（１）と可動接点（２）とを備えるスイッチであって、可動接点（２）は、可動体（３）上に設けられており、さらに、接点動作用バイメタル（１０Ａ）および動作伝達部（４）を備え、動作伝達部（４）は、接点動作用バイメタル（１０Ａ）の動作を可動体（３）に伝達するものであり、動作伝達部（４）が伝達する動作によって可動体（３）が変位し、固定接点（１）と可動接点（２）との接続状態が変化する。

Description

スイッチ
　この発明は、スイッチに関し、詳しくは、バイメタルの反転動作により接点を切り替えるスイッチに関する。
　従来、バイメタルを用いたサーモリレー等のスイッチが知られている。前記スイッチは、２個の接点にバイメタルを掛け渡すように配置し、所定の設定温度以上になると、バイメタルが反転して可動接点を動作させ、接点を切り替えるように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平０９－３２６２２５号公報
　バイメタルは一般的に体積抵抗率が大きい。そのため、バイメタルが接点間の通電経路として使用されている特許文献１等の技術においては、電力ロスや発熱が生じやすいという問題があった。
　本発明は上記問題点を解決するものであり、バイメタルを用いて動作させるにもかかわらず、スイッチ端子間の導通抵抗を小さくすることのできるスイッチを提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明のスイッチは、固定接点と可動接点とを備えるスイッチであって、前記可動接点は、可動体上に設けられており、さらに、接点動作用バイメタルおよび動作伝達部を備え、前記動作伝達部は、前記接点動作用バイメタルの動作を前記可動体に伝達するものであり、前記動作伝達部が伝達する動作によって前記可動体が変位し、前記固定接点と前記可動接点との接続状態が変化することを特徴とする。
　本発明のスイッチにおいて、前記動作伝達部は、前記接点動作用バイメタルの動作による変位を増幅して前記可動体に伝達することが好ましい。
　また、本発明のスイッチは、さらに、ラッチおよびラッチ解除用バイメタルを備え、前記ラッチは、前記可動体が変位後の前記固定接点と前記可動接点との接続状態を維持するように、前記可動体を保持可能であり、前記ラッチ解除用バイメタルは、その動作によって前記ラッチの前記可動体の保持を解除することが好ましい。
　本発明のスイッチにおいて、前記ラッチは、回動することで前記可動体の保持を解除することが好ましい。
　また、前記ラッチは、前記ラッチ解除用バイメタルの動作による変位を増幅して前記ラッチの保持部分に伝達する構造であることが好ましい。
　本発明のスイッチにおいて、前記バイメタル（前記接点動作用バイメタルおよび／または前記ラッチ解除用バイメタル）は非加熱時に第１主面が凸面、第２主面が凹面であり、加熱時に第１主面が凹面、第２主面が凸面となる曲板であって、非加熱時と加熱時とで前記凸面と凹面とがスナップ動作で反転することが好ましい。
　本発明のスイッチにおいて、前記バイメタル上に発熱体が設けられていることが好ましい。
　本発明のスイッチにおいて、前記発熱体の給電端子が前記バイメタルに接するように設けられており、前記給電端子には、前記バイメタルの回転方向の動作を阻止しつつ、前記バイメタルの径方向の動作を妨げない位置決め穴が設けられており、前記支持部材には、前記給電端子の位置決め穴に挿入される位置決めピンが設けられていることが好ましい。
　本発明のスイッチにおいて、前記バイメタルの前記第２主面に、位置調整部材が設けられていることが好ましい。
　本発明によれば、バイメタルを用いて動作させるにもかかわらず、スイッチ端子間の導通抵抗を小さくすることのできるスイッチを提供することができる。
　この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るスイッチ１００の概略断面図である。 図２は、本発明の第１の実施形態に係るスイッチ１００の動作を説明する概略断面図である。図２（ａ）は通電時（接点閉）の状態のスイッチ、図２（ｂ）は接点が閉から開となる状態のスイッチ、図２（ｃ）は遮断時（接点開）の状態のスイッチ、図２（ｄ）は接点が開から閉となる状態のスイッチである。 図３は、本発明の第２の実施形態に係るスイッチ２００の外観図である。 図４は、本発明の第２の実施形態に係るスイッチ２００の分解図である。 図５は、本発明の第２の実施形態に係るスイッチ２００において、天板を外した状態を示す図である。 図６は、本発明の第２の実施形態に係るスイッチ２００の動作を説明する概略断面図であり、通電時を示す。図６（ａ）は図５におけるＡ－Ａ断面図、図６（ｂ）は図５におけるＢ－Ｂ断面図、図６（ｃ）は図５におけるＣ－Ｃ断面図である。 図７は、本発明の第２の実施形態に係るスイッチ２００の動作を説明する概略断面図であり、遮断時を示す。図７（ａ）は図５におけるＡ－Ａ断面図、図７（ｂ）は図５におけるＢ－Ｂ断面図、図７（ｃ）は図５におけるＣ－Ｃ断面図である。 図８は、本発明の第２の実施形態に係るスイッチ２００の動作を説明する概略断面図であり、ラッチ解除時を示す。図８（ａ）は図５におけるＡ－Ａ断面図、図８（ｂ）は図５におけるＢ－Ｂ断面図、図８（ｃ）は図５におけるＣ－Ｃ断面図である。 図９は、本発明の第３の実施形態におけるバイメタルの外観図である。
　以下、この発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。ただし、本発明は、以下の例に限定および制限されない。
（第１の実施形態）
　図１は、本発明の第１の実施形態に係るスイッチ１００の動作を説明する概略断面図である。図２（ａ）～（ｄ）は、本発明の第１の実施形態に係るスイッチ１００の動作を説明する概略断面図である。図２（ａ）は通電時（接点閉）の状態のスイッチ、図２（ｂ）は接点が閉から開となる状態のスイッチ、図２（ｃ）は遮断時（接点開）の状態のスイッチ、図２（ｄ）は接点が開から閉となる状態のスイッチである。
　図１において、スイッチ１００は、固定接点１と可動接点２とを備えている。可動接点２は、可動体３上に設けられている。スイッチ１００は、接点動作用バイメタル１０Ａおよび動作伝達部４を備えている。本実施形態において、接点動作用バイメタル１０Ａは、非加熱時に第１主面が凸面、第２主面が凹面であり、加熱時に第１主面が凹面、第２主面が凸面となる曲板であって、非加熱時と加熱時とで前記凸面と凹面とがスナップ動作で反転する、いわゆるスナップアクション型バイメタルである。本実施形態においては、第１主面が図１において上方となるように配置されている。動作伝達部４は、本実施形態ではピンを用いており、接点動作用バイメタル１０Ａの第２主面側の中央部付近（変位が大きい部分）と、可動体３とに当接するように配置されている。
　さらに、スイッチ１００は、ラッチ５およびラッチ解除用バイメタル１０Ｂを備えている。ラッチ５は、図示しないラッチ用バイアスバネによって、図中反時計方向の力で図２（ａ）の位置となるように押さえられており、後述のように押し下げられた可動体３の端部を保持することができる。本実施形態において、ラッチ解除用バイメタル１０Ｂは、上述の接点動作用バイメタル１０Ａと同様のスナップアクション型バイメタルである。ラッチ解除用バイメタル１０Ｂの動作によって、ラッチ５は回動して、可動体３の保持を解除することができる。本実施形態においては、ラッチ解除用バイメタル１０Ｂとラッチ５とに当接するように、ラッチ解除用バイメタル１０Ｂの動作をラッチ５に伝達するラッチへの動作伝達部６が設けられている。
　図２（ａ）は、スイッチ１００において通電時の状態を示しており、固定接点１と可動接点２とが閉じられた状態である。このとき、接点動作用バイメタル１０Ａは、非加熱状態であり、第１主面（図の上方側の面）が凸面、第２主面（図の下方側の面）が凹面となっている。
　図２（ａ）の状態から、接点動作用バイメタル１０Ａが加熱されると、図２（ｂ）の状態となる。図中において、「Ｈ」は加熱状態であることを示す。接点動作用バイメタル１０Ａは、非加熱時と加熱時とで凹凸がスナップ動作で反転し、第１主面が凹面、第２主面が凸面となる。接点動作用バイメタル１０Ａの凹凸が反転することで、動作伝達部４を介して可動体３が押し下げられる。可動体３が押し下げられることによって、可動体３上に設けられた可動接点２が、固定接点１から離れ（接点開）、電流が遮断される。
　この状態で、接点動作用バイメタル１０Ａの加熱を停止すると、図２（ｃ）に示すように、接点動作用バイメタル１０Ａは、第１主面が凸面、第２主面が凹面に復帰する。しかし、可動体３は、ラッチ５で保持されるので、可動接点２が固定接点１から離れた状態は保持され、電流の遮断状態は継続する。
　図２（ｃ）の状態から、ラッチ解除用バイメタル１０Ｂが加熱されると、図２（ｄ）の状態となる。図中において、「Ｈ」は加熱状態であることを示す。ラッチ解除用バイメタル１０Ｂは、図２（ｃ）の状態（非加熱時）では、第１主面（図の上方側の面）が凸面、第２主面（図の下方側の面）が凹面であるが、加熱によって凹凸がスナップ動作で反転し、第１主面が凹面、第２主面が凸面となる。ラッチ解除用バイメタル１０Ｂの凹凸が反転することで、ラッチへの動作伝達部６を介してラッチ５が図中の時計方向に回動して、可動体３の保持を解除する。保持が解除された可動体３は、元の位置（図２（ａ）の位置）に復帰して、固定接点１と可動接点２とが閉じられた状態となる。この動作により通電が再開する。
　ラッチ５の可動体３の保持を解除すると、可動体３は自身のバネ力だけで元の位置に復帰するので、接点閉時のバウンスを小さくすることができる。
　本実施形態のスイッチ１００は、バイメタルを用いて動作させているが、従来の物とは異なり、バイメタルを接点間の通電経路として用いているものではない。バイメタルは一般的に体積抵抗率が大きいため、接点間の通電経路として用いると、電力ロスや発熱が生じやすかった。しかし、本実施形態のスイッチ１００においては、スイッチ端子に導体を使用可能である。したがって、スイッチの導通抵抗を小さくするできるため、前記の問題は解消される。
　また、例えば、特許文献１に開示されるような、バイメタルを接点間の通電経路として用いたスイッチでは、バイメタルの温度が上昇して接点が切り替わった後、温度が低下するとバイメタルは再び反転して、接点が元の状態に戻ってしまう。そこで、一旦接点が動作した後に、その状態を保持するために、バイメタルを所定温度以上に保つ必要があった。これに対して、本実施形態のスイッチ１００では、ラッチ５を具備することで、接点動作用バイメタル１０Ａへの加熱が停止されて元の状態に戻っても、ラッチ５が可動体３を引っ掛けているので、固定接点１と可動接点２との接続状態は維持される。したがって、一旦生じた接続状態の維持のために、接点動作用バイメタル１０Ａの加熱状態を維持する必要はなく、前記加熱に要する電力等を節約することができる。さらに、バイメタルを接点間の通電経路として用いる場合には、掛け渡されたバイメタルを動作させる応答時間が長くなりやすかった。これに対して、本実施形態のスイッチ１００では、応答時間を短くすることができる。
　本実施形態において、接点動作用バイメタル１０Ａおよびラッチ解除用バイメタル１０Ｂは、支持部材１５上に配置されている。支持部材１５には、各バイメタルの配置位置に凹部１５Ａ、１５Ｂが設けられている。凹部１５Ａ、１５Ｂは、各バイメタルのスナップ動作を妨げない形状である。本実施形態の支持部材１５は、各バイメタルの凹凸の反転が妨げられないよう、バイメタルの配置位置の中央部付近が深くなるような凹部形状となっている。
　なお、支持部材１５の凹部１５Ａ、１５Ｂに、接点動作用バイメタル１０Ａおよびラッチ解除用バイメタル１０Ｂを載置し、その上から各バイメタルの端部を挟み込むことができるような天板１６を設けると、各バイメタルの端部を支点として、効果的にスナップ動作を行わせることができる。
　接点動作用バイメタル１０Ａおよびラッチ解除用バイメタル１０Ｂは、外部からの加熱により動作させることもできるが、バイメタル上に発熱体を設けて加熱することもできる。バイメタル上に発熱体を設ける態様としては、バイメタル上に絶縁層を介して抵抗層を設け、バイメタルとは絶縁状態で前記抵抗層に給電して前記抵抗層を発熱させればよい。この態様では、バイメタルを効率的に加熱できるので、バイメタルの昇温を速くすることができる。したがって、バイメタル加熱のために必要な電力を少なくすることができる。また、スイッチの応答速度をより速くすることができる。
　本実施形態のスイッチ１００は、接点動作用バイメタル１０Ａの加熱によって、スイッチが通電状態から遮断状態へと接続状態が変化するものであるが、本発明はこれに限定されない。例えば、接点動作用バイメタル１０Ａが非加熱の状態がスイッチの遮断状態であり、接点動作用バイメタル１０Ａを加熱することでスイッチを接続状態とする態様とすることもできる。
　なお、バイメタルを用いた本発明のスイッチは、例えばソレノイドを用いたスイッチに比べて、薄型軽量化が可能である。また、磁界が発生しないという利点もある。
（第２の実施形態）
　図３、図４および図５に、本発明の第２の実施形態に係るスイッチ２００を示す。図３は、本発明の第２の実施形態に係るスイッチ２００の外観図である。図４は、スイッチ２００の分解図である。図５は、スイッチ２００において、天板１６を外した状態を示す図である。以下の説明において、上記第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。
　本実施形態のスイッチ２００においては、２個の接点動作用バイメタル２０Ａ、１個のラッチ解除用バイメタル２０Ｂを具備している。また、スイッチ２００は、動作伝達部４として、接点動作用バイメタル２０Ａの動作による変位を増幅するカードを具備している。可動接点２、可動体３および動作伝達部４は、接点動作用バイメタル２０Ａに対応して、それぞれ２組を具備している。
　本実施形態において、接点動作用バイメタル２０Ａおよびラッチ解除用バイメタル２０Ｂの表面には、電圧の印加により発熱する発熱体２１が設けられている。接点動作用バイメタル２０Ａの発熱体２１には、接点動作用給電端子２３とＧＮＤ端子２５とが接続されるように配置され、ラッチ解除用バイメタル２０Ｂの発熱体２１には、ラッチ動作用給電端子２４とＧＮＤ端子２５とが接続されるように配置される。接点動作用給電端子２３、ラッチ動作用給電端子２４およびＧＮＤ端子２５の各給電端子は、バイメタル上の発熱体２１に接するように設けられている。
　前記各給電端子には、バネ部２９および位置決め穴２８が設けられている。そして、支持部材１５には、前記各給電端子の位置決めピン２７Ａが設けられている。発熱体２１には、バイメタル動作時の径方向の動きを妨げない位置決め穴２２が設けられている。そして支持部材１５には、発熱体２１の位置決めピン２７Ｂが設けられている。位置決めピン２７Ｂおよび位置決め穴２２を設けることで、発熱体２１（バイメタル２０Ａおよび２０Ｂ）の、回転方向（支持部材１５上の凹部１５Ａおよび１５Ｂ内でバイメタルが面方向に動く方向）への動きを規制している。したがって、各端子と発熱体間の位置がずれず、安定な給電を確保することができる。一方、給電端子はバネ部２９が発熱体２１に接しているだけであるので径方向に摺動することができ、バイメタル２０Ａおよび２０Ｂの反転動作を妨げない。
　図６、図７および図８は、スイッチ２００の動作を説明する概略断面図であり、各図の（ａ）は図５におけるＡ－Ａ断面図、各図の（ｂ）は図５におけるＢ－Ｂ断面図、各図の（ｃ）は図５におけるＣ－Ｃ断面図である。図６は通電時、図７は遮断時、図８はラッチ解除時を示している。通電時は、固定接点１と可動接点２とが接触している（図６（ｃ））。
　スイッチ２００では、接点動作用バイメタル２０Ａの反転動作により、カード（動作伝達部４）が可動体３を押し上げて変位させ（図６（ｂ）→図７（ｂ））、可動接点２を固定接点１から離して（接点開）、電流を遮断する（図７（ｃ））。ラッチ５はカード（動作伝達部４）の位置を保持することで可動体３の位置を保持し、可動接点２と固定接点１との接続状態（ここでは接点開の状態）を維持する。ラッチ５は、ラッチ用バイアスバネ２６によって、カード（動作伝達部４）に押しつけられているので、カードをラッチ５で確実に引っ掛けることができる。
　本実施形態において、カード（動作伝達部４）は、力点が接点動作用バイメタル２０Ａとの当接部、支点が底板１７との当接部、作用点がラッチ側のカード端部であり、支点に対して力点の動きと作用点の動きが反対方向となるシーソー構造を有している。そして、前記において、支点と力点との距離が支点と作用点との距離に比べて短くなっている。したがって、力点の変位すなわち接点動作用バイメタル２０Ａの動作による変位は、作用点において増幅することができる。
　スイッチにかかる電圧・電流が大きい場合には、接点を閉から開の状態とする際に、接点が離れたときからアーク放電が発生し、接点の金属の消耗、溶着等が激しくなり、接点の障害や寿命低下の原因となる。また、飛散する接点金属粉も多くなり、接点近傍の絶縁物に付着、堆積することで絶縁劣化を起こし、寿命低下の原因となる。アーク放電の継続時間を短くするには、接点の乖離速度を速くすればよい。本実施形態においては、動作伝達部４として、接点動作用バイメタル２０Ａの動作による変位を増幅するカードを具備しているので、接点の乖離速度を速くすることができる。したがって、接点の劣化を軽減することができる。
　また、ラッチ５は、支点が両端部上部に設けられ、力点はラッチ解除用バイメタル２０Ｂとの当接部（ラッチ５の中央上部）、作用点がカード端部を保持する部分である。そして、ラッチ５は、支点と力点との距離が支点と作用点との距離に比べて短い異径構造となっている。したがって、力点の変位すなわちラッチ解除用バイメタル２０Ｂの動作による変位は、作用点において増幅することができ、ラッチ解除用バイメタル２０Ｂの小さな変位を有効に使用することができる。
　ラッチ５は、ラッチ解除用バイメタル２０Ｂの反転動作により、前記力点が押し下げられて反時計回りに回動する（図７（ａ）→図８（ａ））。カード（動作伝達部４）端部を保持する部分において、ラッチ５は右に回動し、保持されていたカード端部は元の位置に戻る（図８（ｂ））。それにともない可動体３も元の位置に戻り、固定接点１と可動接点２とが接触する（図８（ｃ））。
（第３の実施形態）
　図９は、本発明の第３の実施形態におけるスイッチに好適に用いられるバイメタル３０の外観図である。本実施形態のバイメタル３０は、前記第２主面（非加熱時に凹面である面）に、位置調整部材３１が設けられている。位置調整部材３１を設けることで、バイメタル３０と動作伝達部４およびラッチ５との位置関係（距離）を容易に調整できる。バイメタル３０の反転変位は小さいので、前記位置関係が適当でないと変位が十分に伝達されない。位置調整部材３１としては、樹脂箔、金属箔等を用いることができる。金属箔としては、アルミニウム箔、ステンレス材料（ＳＵＳ３０４等）のテープ等を用いることができる。位置調整部材３１の厚みは、２００μｍ以下程度である。位置調整用部材３１には、例えば、２０Ｎ～３０Ｎ程度の強い力がかかるので、穴があかないような材料であることが好ましい。位置調整部材３１は、接着剤で貼り付けたり、テープで留めたりして設けることができる。
　本実施形態のバイメタル３０は、第１の実施形態における接点動作用バイメタル１０Ａおよびラッチ解除用バイメタル１０Ｂ、第２の実施形態における接点動作用バイメタル２０Ａおよびラッチ解除用バイメタル２０Ｂとして使用することもできる。
１００、２００　　スイッチ
１　固定接点
２　可動接点
３　可動体
４　動作伝達部
５　ラッチ
６　（ラッチへの）動作伝達部
７　固定接点側端子
８　可動接点側端子
１０Ａ　接点動作用バイメタル
１０Ｂ　ラッチ解除用バイメタル
１５　支持部材
１５Ａ、１５Ｂ　凹部
１６　天板
１７　底板
２０Ａ　接点動作用バイメタル
２０Ｂ　ラッチ解除用バイメタル
２１　発熱体
２２　位置決め穴
２３　接点動作用給電端子
２４　ラッチ動作用給電端子
２５　ＧＮＤ
２６　ラッチ用バイアスバネ
２７Ａ、２７Ｂ　位置決めピン
２８　位置決め穴
２９　バネ部
３０　バイメタル
３１　位置調整部材

Claims (10)

  1. 固定接点と可動接点とを備えるスイッチであって、
    前記可動接点は、可動体上に設けられており、
    さらに、接点動作用バイメタルおよび動作伝達部を備え、
    前記動作伝達部は、前記接点動作用バイメタルの動作を前記可動体に伝達するものであり、
    前記動作伝達部が伝達する動作によって前記可動体が変位し、前記固定接点と前記可動接点との接続状態が変化することを特徴とするスイッチ。
  2. 前記動作伝達部は、前記接点動作用バイメタルの動作による変位を増幅して前記可動体に伝達する、請求項１記載のスイッチ。
  3. さらに、ラッチおよびラッチ解除用バイメタルを備え、
    前記ラッチは、前記可動体が変位後の前記固定接点と前記可動接点との接続状態を維持するように、前記可動体を保持可能であり、
    前記ラッチ解除用バイメタルは、その動作によって前記ラッチの前記可動体の保持を解除する、請求項１または２記載のスイッチ。
  4. 前記ラッチは、回動することで前記可動体の保持を解除する、請求項３記載のスイッチ。
  5. 前記ラッチは、前記ラッチ解除用バイメタルの動作による変位を増幅して前記ラッチの保持部分に伝達する構造である、請求項３または４記載のスイッチ。
  6. 前記接点動作用バイメタルは非加熱時に第１主面が凸面、第２主面が凹面であり、加熱時に第１主面が凹面、第２主面が凸面となる曲板であって、非加熱時と加熱時とで前記凸面と凹面とがスナップ動作で反転する、請求項１または２記載のスイッチ。
  7. 前記接点動作用バイメタルおよび／または前記ラッチ解除用バイメタルは非加熱時に第１主面が凸面、第２主面が凹面であり、加熱時に第１主面が凹面、第２主面が凸面となる曲板であって、非加熱時と加熱時とで前記凸面と凹面とがスナップ動作で反転する、請求項３から５のいずれか一項に記載のスイッチ。
  8. 前記バイメタル上に発熱体が設けられている、請求項６または７記載のスイッチ。
  9. 前記発熱体の給電端子が前記バイメタルに接するように設けられており、
    前記給電端子には、前記バイメタルの回転方向の動作を阻止しつつ、前記バイメタルの径方向の動作を妨げない位置決め穴が設けられており、
    前記支持部材には、前記給電端子の位置決め穴に挿入される位置決めピンが設けられている、請求項８記載のスイッチ。
  10. 　前記バイメタルの前記第２主面に、位置調整部材が設けられている、請求項６から９のいずれか一項に記載のスイッチ。
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