JP2001057138A - 熱応動スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バイメタル片と可動接点、及びバイメタル片
と端子との、固着部における温度上昇を抑制することが
でき、反転動作を安定させると共に、温度特性の安定し
た小型、薄型の熱応動スイッチを提供する。 【解決手段】 絶縁ケース１と、この絶縁ケース１に埋
設された第１の端子２、及び第２の端子４と、この第１
の端子２の一端側に固着された固定接点３、及び前記第
２の端子４の一端側に固着された高膨張材５ａと低膨張
材５ｂからなるバイメタル片５と、このバイメタル片５
の他端側に固着され、温度に応じて反転し前記固定接点
３と接離可能な可動接点６とを備え、前記バイメタル片
５の前記他端側に貫通孔５ｃを形成し、この貫通孔５ｃ
内にて前記高膨張材５ａ側から前記低膨張材５ｂ側にか
けて前記可動接点６を連接させて固着するように形成し
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、熱応動スイッチに
関し、特にバイメタル片の熱応動によって可動接点を反
転させて電気接点を開閉させるスイッチの構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】熱応動スイッチは、熱膨張係数の異なる
金属を複数枚張り合わせた熱応動素子（バイメタル）を
可動片とする可動電極と、この可動電極と共に常時閉接
点形の回路を構成する固定電極とが設けられており、電
気機器の回路に接続されてその電気機器を保護してい
る。

【０００３】すなわち、電気機器の回路に接続された熱
応動スイッチは、その電気機器に過大な電流が流れた
り、周囲温度が異常に高くなった時には、バイメタルの
湾曲反転作用でスイッチ接点を開く構造になっているた
め、電気機器への給電が遮断されるようになっている。
そして、電気機器への給電が遮断されることにより周囲
温度が低下することで、バイメタルが自動復帰し、スイ
ッチ接点は再び閉じ給電を再開することから、危険防止
に役立つと共に電気機器を常に所定の温度範囲で動作さ
せることが可能となっている。

【０００４】従来の熱応動スイッチとしては、特開平９
−３０６３１６号がある。この従来の熱応動スイッチの
構造を図１１及び図１２に示す。図１１は熱応動スイッ
チの斜視図、図１２は同じく断面図である。

【０００５】図において、熱応動スイッチは、一端部に
固定接点１１を有する固定側端子１２と、熱によってこ
の固定側端子１２に対して接離する可動接点１３を先端
部に有するバイメタル片１４を一端部に支持した可動側
端子１５とを合成樹脂製のカバー１６及びケース１７内
に備えている。

【０００６】前記固定側端子１２の他端部及び前記可動
側端子１５の他端部は前記ケース１７外にそれぞれ導出
して接続端子部１８、１９を形成しており、この接続端
子部１８、１９の形状を面状部としている。これら接続
端子部１８、１９は前記ケース１７の両端の側面から導
出されている。また、前記固定側端子１２の接続端子部
１８及び前記可動側端子１５の接続端子部１９の端面は
互いに向かい合うように、これら接続端子部１８、１９
が前記ケース１７の底面に沿って折り曲げられている。
また、前記固定側端子１２及び前記可動側端子１５は前
記ケース１７の底部に埋設されて固定されている。

【０００７】これにより前記固定側端子１２と前記可動
側端子１５との位置精度が向上すると共に、前記固定接
点１１と前記可動接点１３との位置精度も著しく向上す
る。その結果、前記固定接点１１と前記可動接点１３と
の接圧が一定となり、温度が上昇したときに前記バイメ
タル片１４のスナップアクションが発生する温度、すな
わち動作温度のバラツキの発生を防止している。

【０００８】また、前記可動側端子１５の埋設部には、
前記ケース１７内で多段の折り曲げ部１５ａ、１５ａが
形成されており、この折り曲げ部１５ａ、１５ａを形成
することにより、実装時に、前記可動側端子１５に外力
が加わった場合の端子の曲がりの影響を抑制している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の熱応動
スイッチは、例えば、携帯電話機等のバッテリーの各電
極間に取付られ使用されるが、バッテリーとのレイアウ
トの関係で取付スペースが限られていることから、スイ
ッチの外形となる厚さが１．５ｍｍ以下と、極めて小
型、薄型化が要求されている。したがって、小型、薄型
に対応できて、かつ、温度特性の安定した熱応動素子
（バイメタル）を使用した熱応動スイッチの提供が急務
となっている。

【００１０】しかしながら、上述した従来の熱応動スイ
ッチの構造においては、前記バイメタル片１４と前記可
動側端子１５との固着部、または前記バイメタル片１４
と前記可動接点１３との固着部は、それぞれ、熱膨張係
数の異なる金属を複数枚張り合わせた、前記バイメタル
片１４の高膨張材側の表面部に、スポット溶接により固
着していたことから、高膨張材として使用されるＣｕ・
Ｎｉ・Ｍｎ合金や、Ｎｉ・Ｃｒ・Ｆｅ合金などは電気抵
抗が高く、接合部での抵抗が大きく、そのため過電流が
流れた時の接合部の温度上昇により、前記バイメタル片
１４の温度上昇がしにくくなり、安定した反転動作が得
られず、前記バイメタル片１４の温度特性に影響が出る
という問題があった。

【００１１】したがって、本発明では上述した問題点を
解決し、バイメタル片と可動接点、及びバイメタル片と
端子との、固着部における温度上昇を抑制することがで
き、反転動作を安定させると共に、温度特性の安定した
小型、薄型の熱応動スイッチを提供することを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明では第１の手段として、絶縁ケースと、この絶
縁ケースに埋設された第１の端子、及び第２の端子と、
この第１の端子の一端側に固着された固定接点、及び前
記第２の端子の一端側に固着された高膨張材と低膨張材
からなるバイメタル片と、このバイメタル片の他端側に
固着され、温度に応じて反転し前記固定接点と接離可能
な可動接点とを備え、前記バイメタル片の前記他端側に
貫通孔を形成し、この貫通孔内にて前記可動接点を前記
高膨張材側から前記低膨張材側にかけて連接させて固着
したことを特徴とする。

【００１３】また、第２の手段として、前記バイメタル
片の前記第２の端子に固着される前記一端側に固着孔を
形成し、この固着孔の前記高膨張材側から前記低膨張材
側にかけて前記第２の端子の固着部を連接させて固着し
たことを特徴とする。

【００１４】また、第３の手段として、前記バイメタル
片には、前記高膨張材と前記低膨張材との間に、前記高
膨張材と前記低膨張材よりも抵抗の低い中間材が介在さ
れていることを特徴とする。

【００１５】また、第４の手段として、前記貫通孔を打
ち抜き形成する方向を、前記低膨張材側から前記高膨張
材側に向かう方向としたことを特徴とする。

【００１６】また、第５の手段として、前記固着孔を打
ち抜き形成する方向を、前記低膨張材側から前記高膨張
材側に向かう方向としたことを特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の１実施例を図１乃
至図１０に示す。図１は熱応動スイッチの分解斜視図、
図２は同じく平面図、図３は同じく断面図、図４は可動
接点を固着した状態のバイメタル片の平面図、図５は同
じく正面図、図６は端子を埋設した状態の絶縁ケースの
平面図、図７は同じく断面図、図８はフープ状の端子の
平面図、図９は同じく正面図、図１０Ａ、１０Ｂはバイ
メタル片の貫通孔及び固着孔部分の断面図を示し、１０
Ａは熱膨張係数の異なる金属を２枚張り合わせた場合、
１０Ｂは同じく３枚張り合わせた場合を示す。

【００１８】図において、絶縁ケース１は、合成樹脂等
の絶縁材で上面が開口された箱状に形成されている。こ
の絶縁ケース１の内底部には、後述する各端子が配設さ
れており、この各端子の一端部は前記絶縁ケース１の両
側面側から外方へ導出されたものとなっている。また、
前記絶縁ケース１の内底面の中央には、この内底面から
半球状に突出した支持突起部１ａが設けられている。

【００１９】第１の端子２は、リン青銅等の導電性の金
属材で平板状に形成されている。この第１の端子２の一
端側には、銀酸化錫等からなる固定接点３が固着される
取付孔２ａが設けられており、この第１の端子２の他端
側には、前記絶縁ケース１の側面部から外方へ導出され
て他の電気機器の回路等に接続される接続端子部２ｂが
設けられている。

【００２０】また、前記第１の端子２には、前記固定接
点３が固着される前記取付孔２ａと前記接続端子部２ｂ
との間で、前記取付孔２ａの近傍に幅広状の開口部２ｃ
が設けられている。この開口部２ｃは、前記第１の端子
２の長手方向の、前記取付孔２ａを通る中心線上に形成
されており、かつ、前記第１の端子２の幅方向に、前記
開口部２ｃの幅が前記取付孔２ａの幅よりも大きくなる
ように形成されている。また、前記開口部２ｃは、前記
取付孔２ａの外周に合わせて周回するように切り込み形
成されたものとなっている。

【００２１】また、前記第１の端子２には、前記開口部
２ｃを含む部分に傾斜部２ｄが設けられており、この傾
斜部２ｄを介して前記固定接点３が固着される取付孔２
ａ部と、前記接続端子部２ｂとが接続された構成となっ
ている。前記第１の端子２が前記絶縁ケース１に取付け
られる場合には、前記傾斜部２ｄ部分が前記絶縁ケース
１の内底部に埋設されて取付けられるものとなってい
る。

【００２２】第２の端子４は、同じくリン青銅等の導電
性の金属材で平板状に形成されている。この第２の端子
４の一端側には、プレスなどで偏肉させて突出部４ａが
形成されており、この突出部４ａは後述するバイメタル
片が固着される溶着部の座面となっている。また、この
第２の端子４の他端側には、前記絶縁ケース１の側面部
から外方へ導出されて他の電気機器の回路等に接続され
る接続端子部４ｂが設けられている。

【００２３】また、前記第２の端子４には、後述するバ
イメタル片を固着する前記突出部４ａと前記接続端子部
４ｂとの間で、前記突出部４ａの近傍に幅広状の開口部
４ｃが設けられている。この開口部４ｃは、前記第２の
端子４の長手方向の、前記突出部４ａを通る中心線上に
形成されており、かつ、前記第２の端子４の幅方向に、
前記開口部４ｃの幅が前記突出部４ａの幅よりも大きく
なるように形成されている。また、前記開口部４ｃは、
前記突出部４ａの外周に合わせて周回するように切り込
み形成されたものとなっている。

【００２４】また、前記第２の端子４には、前記開口部
４ｃを含む部分に傾斜部４ｄが設けられており、この傾
斜部４ｄを介して後述するバイメタル片が固着される突
出部４ａと、前記接続端子部４ｂとが接続された構成と
なっている。前記第２の端子４が前記絶縁ケース１に取
付けられる場合には、前記傾斜部４ｄ部分が前記絶縁ケ
ース１の内底部に埋設されて取付けられるものとなって
いる。

【００２５】上述したように、前記第１及び第２の端子
２、４に、前記開口部２ｃ、４ｃを設けたことにより、
例え、輸送時や取付け時等に、前記接続端子部２ｂ、４
ｂに外力が加わり、この接続端子部２ｂ、４ｂに板厚方
向に曲げられる等の応力が加わったとしても、前記開口
部２ｃ、４ｃによってこの応力が遮断されることから、
後述するバイメタル片や可動接点、との固着部や、前記
固定接点３との固着部への外部応力の影響を緩和するこ
とができ、各接点部の位置変位への影響を少なくするこ
とができ、温度特性の安定した熱応動スイッチが得られ
るものとなる。

【００２６】また、前記開口部２ｃ、４ｃを含む部分に
傾斜部２ｄ、４ｄを設け、この傾斜部２ｄ、４ｄ部分を
前記絶縁ケース１の内底部に埋設して取付けたことか
ら、前記第１及び第２の端子２、４の埋設部分を長くと
ることができ、前記絶縁ケース１の外形を大きくするこ
となしに、強固に固定できるため、小型化の対応が可能
となる。また、半田付け時の、内部へのフラックスの侵
入を防止することができる。

【００２７】バイメタル片５は、例えば、Ｃｕ・Ｎｉ・
Ｍｎ合金やＮｉ・Ｃｒ・Ｆｅ合金など電気抵抗の高い材
料からなる高膨張材５ａと、Ｎｉ・Ｆｅ合金など電気抵
抗の低い材料からなる低膨張材５ｂとの、熱膨張率の異
なる２種類の金属材料を平板状に積層接合して形成され
ている。この場合、図３、図５において、図示下側、す
なわち前記第１及び第２の端子側が、高膨張材５ａで形
成され、一方、図示上側、すなわち後述するカバー側
が、低膨張材５ｂで形成されたものとなっている。

【００２８】また、このバイメタル片５の自由端となる
一端側には、プレスなどの方法で貫通孔５ｃが形成され
ている。この貫通孔５ｃには、前記固定接点３と接離す
る、銀酸化錫などの接点材からなる接点層６ａ、銀など
の良導電材からなる中間層６ｂ、Ｃｕ・Ｎｉなどからな
る溶接用の高抵抗層６ｃなどからなる可動接点６がスポ
ット溶接などの方法で固着されている。

【００２９】この固着は以下の様にして行われる。まず
最初に、前記可動接点６の溶接用の高抵抗層６ｃを、前
記バイメタル片５の貫通孔５ｃをふさぐように、前記高
膨張材５ａ側に位置決めする。しかる後、スポット溶接
（抵抗溶接）することにより、前記バイメタル片５の前
記高膨張材５ａと前記可動接点６の前記高抵抗層６ｃと
が前記貫通孔５ｃ内に溶け出して、前記可動接点６と前
記バイメタル片５との固着が行われる。このようにし
て、前記可動接点６は、前記貫通孔５ｃ内で、前記高膨
張材５ａと前記低膨張材５ｂとの両方に連接するように
固着されるものとなっている。

【００３０】すなわち、スポット溶接により前記高膨張
材５ａ及び前記高抵抗層６ｃが溶け出し、この溶け出し
た溶出層６ｄが、前記貫通孔５ｃ内で、前記可動接点６
と前記バイメタル片５の前記低膨張材５ｂとを電気的及
び機械的に連結するものである。

【００３１】一方、前記バイメタル片５の他端側には、
プレスなどの方法で固着孔５ｄが形成されている。この
固着孔５ｄを前記高膨張材５ａ側よりふさぐように、前
記第２の端子４に設けられた前記突出部４ａが当接して
位置決めされ、スポット溶接などの方法で固着されるも
のとなっている。この場合、前記突出部４ａは、前記固
着孔５ｄ内で、前記高膨張材５ａと低膨張材５ｂとの両
方に連接するように固着されるものとなっている。

【００３２】すなわち、スポット溶接により溶け出した
前記高膨張材５ａが、前記固着孔５ｄ内で、前記第２の
端子４と前記バイメタル片５の前記低膨張材５ｂとを電
気的及び機械的に連結するものである。

【００３３】上述したように、前記バイメタル片５の、
それぞれ熱膨張率の異なる高膨張材５ａ、及び低膨張材
５ｂと、前記可動接点６、前記第２の端子の突出部４ａ
とを連接させて固着できるので、固着部の電気抵抗を下
げることができ、固着部における温度上昇を抑制するこ
とができるので、前記バイメタル片５の反転動作の安定
した熱応動スイッチが得られるものとなる。

【００３４】また、前記バイメタル片５の中央部には、
反転作用を助長するための膨出したドーム状の反転部５
ｅが形成されており、この反転部５ｅを形成すること
で、前記バイメタル片５の、温度特性、すなわち、温度
に応じた反転動作を確実に行えるようにしている。

【００３５】図１０Ａ、Ｂは、前記バイメタル片５の前
記貫通孔５ｃ、及び固着孔５ｄ部分の断面図を示してい
る。図１０Ａは熱膨張係数の異なる金属板を２枚使用し
た場合を示し、図１０Ｂは同じく３枚使用した場合を示
しており、前記高膨張材５ａと低膨張剤５ｂとの間に、
前記高膨張材と前記低膨張材よりも抵抗の低いＣｕなど
からなる中間材５ｆが介在されている。また、前記貫通
孔５ｃ（固着孔５ｄ）は、前記高膨張材５ａと低膨張材
５ｂ、及び前記中間材５ｆを貫通して設けられており、
前記貫通孔５ｃ（固着孔５ｄ）を打ち抜き形成する方向
は、前記低膨張材５ｂ側から前記高膨張材５ａ側に向か
う方向にプレスなどで打ち抜いて形成されている。

【００３６】上述した構成とすることで、Ｃｕなどの抵
抗の低い前記中間材５ｆを前記貫通孔５ｃ（固着孔５
ｄ）内で連接させて溶着できることから、固着部（接合
部）の抵抗を下げることが可能となる。また、プレスな
どの打ち抜きにより、前記中間材５ｆが前記高膨張材５
ａ側の孔内壁に向かうことから、前記貫通孔５ｃ（固着
孔５ｄ）内での、低抵抗の前記中間材５ｆへの溶着領域
を多くとることができる。

【００３７】カバー７は、合成樹脂などの絶縁材から略
板状に形成されており、前記絶縁ケース１の開口部上に
取り付けられ、前記絶縁ケース１の内部に配設された前
記第１、第２の端子２、４、前記バイメタル片５、及び
前記可動接点６、前記固定接点３等への塵埃やガスなど
の影響を防止している。

【００３８】次に、上述した本発明の熱応動スイッチの
動作について説明する。常温及び通常の使用温度におい
ては、お互いに対向されて配置されている前記可動接点
６と前記固定接点３は、お互いに接触して接点がオン状
態となっている。この状態から何らかの原因で温度が上
昇すると、前記可動接点６が固着されている前記バイメ
タル片５に設けられた前記反転部５ａが、温度の上昇に
応じて反転動作を行う。この時、前記バイメタル片５に
固着されている前記可動接点６は、前記バイメタル片５
と共に駆動され、前記固定接点３から離間することとな
り、接点がオフ状態となる。この場合、反転した前記バ
イメタル片５の前記反転部５ａは、その膨出部が反転
し、前記固定接点３の方向、即ち、前記絶縁ケース１の
内底面の方向へ突出する。

【００３９】更に、この状態から温度が下降して元の常
温に戻ると、前記バイメタル片５の前記反転部５ａは温
度の下降に応じて反転復帰し、前記固定接点３の方向と
は反対の方向へ突出することから、前記可動接点６が前
記固定接点３に接触して接点がオン状態となり、初期の
状態に復帰するものとなる。

【００４０】上述した、本発明の熱応動スイッチの構造
においては、前記バイメタル片５の中央部に、温度に応
じて反転する際の、反転作用を助長するための膨出した
ドーム状の反転部５ａが形成されていることから、反転
動作が確実に行われるものである。尚、前記絶縁ケース
１の内底面には前記支持突起部１ａを設けている。その
ため、温度の下降時に、万が一、前記反転部５ａが徐々
に温度が変化した（徐冷された）ことにより反転されず
に復帰した場合には、前記反転部５ａがこの支持突起部
１ａに当接することから、前記可動接点６と前記固定接
点３との接触が離間状態に保たれ、温度上昇時に再度反
転する場合の可動接点６と固定接点３との接点のチャタ
リングの発生防止が図れるものとなっている。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の熱応動ス
イッチは、高膨張材と低膨張材からなるバイメタル片の
他端側に貫通孔を形成し、この貫通孔内にて高膨張材側
から低膨張材側にかけて可動接点を連接させて固着した
ことから、固着部の電気抵抗を下げることができ、固着
部における温度上昇を抑制することができるので、バイ
メタル片の反転動作の安定した熱応動スイッチが得られ
る。

【００４２】また、バイメタル片の第２の端子に固着さ
れる一端側に固着孔を形成し、この固着孔の高膨張材側
から低膨張材側にかけて第２の端子の固着部を連接させ
て固着したことから、同じく固着部の電気抵抗を下げる
ことができ、固着部における温度上昇を抑制することが
できるので、同様に、バイメタル片の反転動作の安定し
た熱応動スイッチが得られる。

【００４３】また、バイメタル片には、高膨張材と低膨
張材との間に、高膨張材と低膨張材よりも抵抗の低い中
間材が介在されていることから、Ｃｕなどの抵抗の低い
中間材を貫通孔、及び固着孔内で連接させて溶着できる
ことから、固着部（接合部）の抵抗を下げることが可能
となる。

【００４４】また、貫通孔を打ち抜き形成する方向を、
低膨張材側から高膨張材側に向かう方向としたことか
ら、貫通孔内での、低抵抗の中間材への溶着領域を多く
とることができる。

【００４５】また、固着孔を打ち抜き形成する方向を、
低膨張材側から高膨張材側に向かう方向としたことか
ら、同じく固着孔内での、低抵抗の中間材への溶着領域
を多くとることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例である熱応動スイッチを
示す分解斜視図である。

【図２】本発明の同じく熱応動スイッチを示す平面図で
ある。

【図３】本発明の同じく熱応動スイッチを示す断面図で
ある。

【図４】本発明の同じく可動接点を固着した状態のバイ
メタル片を示す平面図である。

【図５】本発明の同じく可動接点を固着した状態のバイ
メタル片を示す正面図である。

【図６】本発明の同じく端子を埋設した状態の絶縁ケー
スを示す平面図である。

【図７】本発明の同じく端子を埋設した状態の絶縁ケー
スを示す断面図である。

【図８】本発明の同じくフープ状の端子を示す平面図で
ある。

【図９】本発明の同じくフープ状の端子を示す正面図で
ある。

【図１０】本発明のバイメタル片の貫通孔、及び固着孔
部分を示し、図１０Ａは熱膨張係数の異なる金属板を２
枚使用した場合を示す部分断面図、図１０Ｂは同じく３
枚使用した場合を示す部分断面図である。

【図１１】従来の熱応動スイッチを示す斜視図である。

【図１２】従来の熱応動スイッチを示す断面図である。

【符号の説明】

１ 絶縁ケース １ａ 支持突起部 ２ 第１の端子 ２ａ 取付孔 ２ｂ 接続端子部 ２ｃ 開口部 ２ｄ 傾斜部 ３ 固定接点 ４ 第２の端子 ４ａ 突出部 ４ｂ 接続端子部 ４ｃ 開口部 ４ｄ 傾斜部 ５ バイメタル片 ５ａ 高膨張材 ５ｂ 低膨張材 ５ｃ 貫通孔 ５ｄ 固着孔 ５ｅ 反転部 ５ｆ 中間材 ６ 可動接点 ６ａ 接点層 ６ｂ 中間層 ６ｃ 高抵抗層 ６ｄ 溶出層 ７ カバー

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁ケースと、この絶縁ケースに埋設さ
   れた第１の端子、及び第２の端子と、この第１の端子の
   一端側に固着された固定接点、及び前記第２の端子の一
   端側に固着された高膨張材と低膨張材からなるバイメタ
   ル片と、このバイメタル片の他端側に固着され、温度に
   応じて反転し前記固定接点と接離可能な可動接点とを備
   え、前記バイメタル片の前記他端側に貫通孔を形成し、
   この貫通孔内にて前記可動接点を前記高膨張材側から前
   記低膨張材側にかけて連接させて固着したことを特徴と
   する熱応動スイッチ。
2. 【請求項２】 前記バイメタル片の前記第２の端子に固
   着される前記一端側に固着孔を形成し、この固着孔の前
   記高膨張材側から前記低膨張材側にかけて前記第２の端
   子の固着部を連接させて固着したことを特徴とする請求
   項１記載の熱応動スイッチ。
3. 【請求項３】 前記バイメタル片には、前記高膨張材と
   前記低膨張材との間に、前記高膨張材と前記低膨張材よ
   りも抵抗の低い中間材が介在されていることを特徴とす
   る請求項１、または２記載の熱応動スイッチ。
4. 【請求項４】 前記貫通孔を打ち抜き形成する方向を、
   前記低膨張材側から前記高膨張材側に向かう方向とした
   ことを特徴とする請求項３記載の熱応動スイッチ。
5. 【請求項５】 前記固着孔を打ち抜き形成する方向を、
   前記低膨張材側から前記高膨張材側に向かう方向とした
   ことを特徴とする請求項３記載の熱応動スイッチ。