JP3942423B2 - 熱応動スイッチ - Google Patents
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Description
【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】
この従来の熱応動スイッチの構造を図8及び図9に示す。図8はカバーを外した状態の平面図、図9はバイメタル片の平面図である。
【0005】
この従来の熱応動スイッチの構造としては、合成樹脂などの絶縁材で有底の箱状に形成されたハウジング21の内底面に、導電性の金属からなる一対の固定端子22、23が一定の間隔をおいて対向して配設されている。この一方の固定端子22には固定接点24が形成されており、また他方の固定端子23には一端側に可動接点25が固着されたバイメタル片26が片持ち状に固着されたものとなっている。
【0006】
また、前記可動接点25は、前記固定接点24と接離可能なように一定の間隔を開けて対向して配設されており、また、前記バイメタル片26には、中央にドーム状の反転部26aが形成されており、この反転部26aが温度の変化に応じて反転可能なように形成されている。なお、通常の状態では前記可動接点25は前記固定接点24と接触されており、スイッチ回路はオンの状態となっている。
【0007】
また、前記バイメタル片26は、前記固定端子23上にレーザ溶接などの方法で固着されており、このレーザ溶接する位置としては、前記反転部を介して前記可動接点25とは対向する他端側に形成されるものとなっている。また、図示はしないが、前記バイメタル片26が収納されたハウジング21の開口部を覆うように板状のカバーが取り付けられている。
【0008】
かかる前記バイメタル片26を、前記固定端子23上に固着する場合には、前記可動接点25が固着された前記バイメタル片26を、バイメタル吸引治具などを使用して前記ハウジング21の所定位置に位置決めして前記固定端子23上に重ね合わせて組み込み、次の工程において、ハウジング21の上面側からレーザ照射装置によってレーザ溶接を行い組み立てていた。
【0009】
この場合、前記ハウジング21に設けられた位置規制用溝部21aと、前記バイメタル片26に設けられた位置規制用突起部26bとにより、前記バイメタル片26が前記反転部26aの反転方向と交差する方向に回転移動するのを規制するようにしていた。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
熱応動スイッチを電気機器に取り付ける場合や、熱応動スイッチを実装した電気機器へ他の部品を取り付ける場合に、超音波溶着を使用する場合がある。この場合、上述した従来の熱応動スイッチは、前記バイメタル片26の固着をレーザー溶接で行っており、構造上溶接ポイントが小さいことから、超音波の振動により、前記バイメタル片26が回転してしまい、樹脂製の前記ハウジング21の内壁と当接して振動エネルギーで当接個所が溶けたり、前記可動接点25が剥離してしまうという問題があった。また、振動で回転しないように溶接個所を増やすと、組み立てが煩雑にな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、超音波溶着を行う際のバイメタル片の回転を防止することができると共に、組み立てが容易な熱応動スイッチの構造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、有底状のハウジングと、このハウジングの内底面に配設された固定接点と、温度に応じて反転可能な反転部を有し前記固定接点と接離する可動接点が一端側に固着されたバイメタル片と、このバイメタル片の他端側が重ね合わされて片持ち状に固着されると共に前記ハウジングの内底面に配設された固定端子と、前記バイメタル片の外縁部と当接するように前記ハウジングに形成されることで、前記バイメタル片が前記反転部の反転方向と交差する方向に回転移動するのを規制する金属材からなる規制部とを備え、前記規制部は、前記バイメタル片の一端側に固着された前記可動接点とは反対側の前記固定端子に片持ち状に固着された他端側の固着部近傍に、前記固定端子と一体的に形成され、また、前記固定端子には窓孔部が設けられ、その窓孔部の一端側には一部が切り欠かれた開口部が設けられると共に、前記固定端子には、前記窓孔部の前記開口部側が、対面に位置する他端側よりも上段となるように傾斜部が設けられ、前記バイメタル片には、下方へ折り曲げられた突片を形成すると共に、前記開口部に前記突片を係合することにより前記バイメタル片が回転移動するのを規制するようにしたことを特徴とする。
【0016】
また、第2の手段として、前記固定端子の開口部に、対向する一対の腕部を形成し、この腕部を前記バイメタル片の突片方向へ変形させ、前記腕部で前記突片を挟み込むようにしたことを特徴とする。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図1乃至図7に示す。図1は熱応動スイッチのカバーを外した状態の平面図、図2は図1の2−2線における断面図、図3は図1の3−3線における断面図、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は固定端子の平面図、図7は同じく平面図である。
【0018】
図において、ハウジング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。このハウジング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ハウジング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、前記ハウジング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】
また、前記ハウジング1の一端側には、長方形状の溝部1bが形成されており、この溝部1bに、後述するバイメタル片5の支持片部5bが係合され案内されるものとなっている。
【0020】
また、前記ハウジングの底部には、外底面側から、後述する各端子の裏面に達するガイド穴1c、1dが設けられている。このガイド穴1c、1dは、各端子を前記ハウジング1内にインサート成形する場合に、各端子の位置決めを行うための成形金型に設けられたガイドピンのピン跡である。
【0021】
第1の端子2は、黄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、前記ハウジング1の内底面に表出する小円形の平面からなる固定接点3が設けられており、この第1の端子2の他端側には、前記ハウジング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。
【0022】
また、前記第1の端子2には、前記固定接点3と前記接続端子部2bとの間で、前記固定接点3の近傍に幅広状の窓孔部2cが設けられている。この窓孔部2cは、前記第1の端子2の長手方向の、前記固定接点3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、前記窓孔部2cの幅が前記固定接点3の外周幅よりも大きくなるように形成されている。また、前記窓孔部2cは、前記固定接点3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。
【0023】
また、前記第1の端子2には、前記窓孔部2cを含む部分に傾斜部(図示せず)が設けられており、この傾斜部を介して前記固定接点3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が前記ハウジング1に取付けられる場合には、前記傾斜部部分が前記ハウジング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。
【0024】
第2の端子4は、同じく黄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5の一端部を固着する溶着部となっている。また、この第2の端子4の他端側には、前記ハウジング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。
【0025】
また、前記第2の端子4には、後述するバイメタル片5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の近傍に幅広状の窓孔部4cが設けられている。この窓孔部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、前記窓孔部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、前記窓孔部4cは、前記突出部4aの外周に合わせてほぼ周回するように切り欠き形成されたものとなっている。
【0026】
また、前記窓孔部4cには、前記突出部4aの外周部から前記窓孔部4c内に向かって延出された一対の腕部4d、4dが形成されており、この一対の腕部4d、4dの間には、方形状に切り欠いた開口部4eが設けられている。すなわち、前記窓孔部4c内に前記開口部4eを挟んで対向して前記一対の腕部4d、4dが形成されたものとなっている。前記開口部4eに、後述するバイメタル片5の突片5cが挿入されて前記一対の腕部4d、4dと係合されるものとなっている。
【0027】
また、前記第2の端子4には、前記窓孔部4cを含む部分に傾斜部4fが設けられており、この傾斜部4fを介して後述するバイメタル片5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が前記ハウジング1に取付けられる場合には、前記傾斜部4f部分が前記ハウジング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。
【0028】
バイメタル片5は、例えば、電気抵抗の高い材料からなる高膨張材と、電気抵抗の低い材料からなる低膨張材との、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。このバイメタル片5の自由端となる一端側には、前記固定接点3と接離する、銀酸化錫等からなる可動接点6が電気溶接等の方法で固着されており、一方、他端側は、前記第2の端子4に設けられた前記突出部4aにレーザー溶接等の方法で固着されたものとなっている。この場合、前記第2の端子4と前記バイメタル片5の他端側との結合箇所は、面全体ではなく、前記突出部4aのみとの部分的結合となることから、前記バイメタル片5が反転動作する場合に動作特性を阻害しないようになっている。
【0029】
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5aが形成されており、この反転部5a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。
【0030】
また、前記バイメタル片5の他端側で、前記第2の端子4との固着位置より外方には、前記反転部5aの形成位置とは反対側に延出する支持片部5bが形成されている。この支持片部5bは、前記可動接点6と前記第2の端子4との固着部とを結ぶ中心線に対して直交する方向で、且つ平面方向へそれぞれ対向して一対延出した状態で形成されている。
【0031】
また、前記支持片部5bの中央には、下方に略直角に折り曲げられた突片5cが形成されており、この突片5cが前記ハウジング1の前記溝部1bに表出された前記第2の端子4の窓孔部4cに設けられた前記開口部4eに挿入されて一対の前記腕部4d、4dと係合されることにより、前記バイメタル片5が前記ハウジング1に位置決めされるものとなっている。
【0032】
また、前記バイメタル片5の反転部5aと前記支持片部5bとの間には、前記第2の端子4との結合個所としての平坦部5dが形成されており、この平坦部5dと前記第2の端子4の突出部4aとが溶接されて固着されるものとなっている。
【0033】
この場合、前記支持片部5bは、前記第2の端子4との固着部を介して、前記反転部5aの形成位置とは反対側に延設されていることから、前記バイメタル片5を前記ハウジング1に組込む際に、前記バイメタル片5の反転部5aの変形を防止することができ、組立を容易に行うことが可能となっている。
【0034】
また、前記支持片部5bの中央には、下方に略直角に折り曲げられた突片5cが形成されており、この突片5cが前記第2の端子4の窓孔部4cに設けられた前記開口部4eに挿入されて一対の前記腕部4d、4dと係合されることから、前記バイメタル片5の回転方向の動きを効果的に抑制することが可能となり、位置決め精度が向上されるものとなる。
【0035】
また、前記突片5cと、これが係合する前記開口部4e及び一対の腕部4d、4dは、前記バイメタル片5の一端側に固着された前記可動接点6とは反対側の片持ち状に固着された固着部近傍に形成されているので、前記バイメタル片5の前記可動接点6側が反転移動する場合においてもお互いが擦れて動作不良になることがなく、確実に位置規制することができるものとなっている。
【0036】
また、前記バイメタル片5の回転方向の位置規制を行う規制部は、固定端子である前記第2の端子4に一体的に形成されているので、新たに規制部材を設ける必要がなく、部品点数を増やすことなく位置規制ができるため、廉価対応が図れるものとなっている。
【0037】
尚、図示はしないが、合成樹脂などの絶縁材から略板状に形成されたカバーが、前記ハウジング1の開口部上に取り付けられ、前記ハウジング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するものとなっている。
【0038】
次に、上述した本発明の熱応動スイッチの組立について説明する。
まず、所定間隔で送り孔を形成した帯状の金属板をプレス成形して形成した前記第1、第2の端子2、4を前記ハウジング1の内底部にインサート成形などの方法で一体的に埋設し、多数のハウジング1が帯状に連続形成されたフープ材を形成する。
【0039】
次に、バイメタル組込み治具で前記バイメタル片5の平坦部5dを吸着保持して、前記ハウジング1に、前記固定接点3と可動接点6とが対向し、かつ前記第2の端子4の突出部4aと一端部が重なり合った状態で前記バイメタル片5を組み込む。この時、前記バイメタル片5には、前記可動接点6の固着方向とは反対側で、かつ長手方向とは直交する方向に延出する支持片部5bが形成されており、この支持片部5bが前記ハウジング1の前記溝部1bに係合されることにより、前記バイメタル片5が前記ハウジング1に案内されるものとなる。
【0040】
この時、前記バイメタル片5に設けられた前記突片5cが、前記第2の端子4の窓孔部4cに設けられた前記開口部4eに挿入されて一対の前記腕部4d、4dと係合されることから、前記バイメタル片5の回転方向の動きを効果的に抑制することが可能となり、位置決め精度が向上されるものとなる。また、構成が簡易なため、組み立ての作業性も向上されるものとなる。
【0041】
尚、この時、必要に応じて一対の前記腕部4d、4dを前記バイメタル片5の前記突片5cの方向にプレスなどの方法で変形させてやることで、前記腕部4d、4dで前記突片5cを挟み込むようにすることにより、お互いの隙間を小さくでき、更に強固に前記バイメタル片5cの回転を規制することができるものとなる。
【0042】
次に、前記ハウジング1の上面開口側から前記バイメタル片5の一端部の上面に、溶接時のバイメタル片5の固定及び吸熱を行う当て板を当接させた状態で、前記ハウジング1の底面に形成された前記ガイド穴1cから前記固定端子4の底面にレーザ照射装置により溶接用のレーザ光を照射して、前記バイメタル片5を前記固定端子4の突出部4aに接合させる。
【0043】
次に、前記ハウジング1の開口部上面側に、カバーを取り付け、フープ材から個々の熱応動スイッチに切断して分離することで組立が完了する。
【0044】
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、前記ハウジング1の内底面の方向へ突出する。
【0045】
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。
【0046】
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となる。
【0047】
尚、前記ハウジング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。
【0048】
上記した実施例の構成によれば、前記ハウジング1に配設される固定端子である前記第2の端子4の一部に、前記バイメタル片5の一部を切り曲げて形成した前記突片5cと当接して、前記バイメタル片5が反転部5aの反転方向と交差する方向に回転移動するのを規制するための前記一対の腕部4d、4dと開口部4eを設けるようにしてあるので、金属製の前記第2の端子4と前記バイメタル片5との組み合わせによって、前記バイメタル片5の回転移動を規制する係合部の当接個所が金属同士となるように形成されている。
【0049】
従って、熱応動スイッチを電気機器に取り付ける場合や、熱応動スイッチを実装した電気機器へ他の部品を取り付ける場合に、超音波溶着を使用する場合においても、超音波の振動により、前記バイメタル片5が回転してしまい、樹脂製の前記ハウジング1の内壁と当接して振動エネルギーで当接個所が溶けたり、前記可動接点6が剥離してしまうということがなくなり、また、振動で回転しないように、固定端子である前記第2の端子4との溶接個所を増やす必要がなく、組み立てを容易に行えるものとなっている。
【0050】
【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、有底状のハウジングと、このハウジングの内底面に配設された固定接点と、温度に応じて反転可能な反転部を有し固定接点と接離する可動接点が一端側に固着されたバイメタル片と、このバイメタル片の他端側が重ね合わされて片持ち状に固着されると共にハウジングの内底面に配設された固定端子とを備え、ハウジングには、バイメタル片の外縁部と当接してバイメタル片が反転部の反転方向と交差する方向に回転移動するのを規制する金属材からなる規制部材を形成したことから、金属製の規制部材とバイメタル片との組み合わせによって、当接個所が金属同士となるため、超音波溶着の際の振動エネルギーで当接個所が溶けることがなく、固定端子との溶接個所を中心としたバイメタル片の回転移動を阻止することができる。また、溶接個所を増やす必要がないため、組み立てを容易に行うことができる。
【0051】
また、規制部材は、バイメタル片の一端側に固着された可動接点とは反対側の固定端子に片持ち状に固着された他端側の固着部近傍に形成したことから、バイメタル片の可動接点側が反転移動する場合においても擦れて動作不良になることがなく、確実に位置規制することができる。
【0052】
また、規制部材を、固定端子に一体的に形成したことから、部品点数を増やすことなく位置規制ができ、廉価対応が図れる。
【0053】
また、バイメタル片に、下方へ折り曲げられた突片を形成すると共に、固定端子に、一部が切り欠かれた開口部を形成し、開口部に突片を係合することによりバイメタル片が回転移動するのを規制するようにしたことから、構成が簡易となり、組み立て作業性の向上が図れる。
【0054】
また、固定端子の開口部に、対向する一対の腕部を形成し、この腕部をバイメタル片の突片方向へ変形させ、腕部で突片を挟み込むようにしたことから、お互いの隙間を小さくでき、更に強固にバイメタル片の回転を規制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である熱応動スイッチのカバーを外した状態を示す平面図である。
【図2】本発明の図1の2−2線における断面図である。
【図3】本発明の図1の3−3線における断面図である。
【図4】本発明の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】本発明の固定端子を示す平面図である。
【図7】本発明の固定端子を示す正面図である。
【図8】従来の熱応動スイッチのカバーを外した状態を示す平面図である。
【図9】従来の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。
【符号の説明】
1 ハウジング
1a 支持突起部
1b 溝部
1c,1d ガイド穴
2 第1の端子
2b 接続端子部
2c 窓孔部
3 固定接点
4 第2の端子(固定端子)
4a 突出部
4b 接続端子部
4c 窓孔部
4d 腕部(規制部)
4e 開口部
4f 傾斜部
5 バイメタル片
5a 反転部
5b 支持片部
5c 突片
5d 平坦部
6 可動接点
Claims (2)
- 有底状のハウジングと、このハウジングの内底面に配設された固定接点と、温度に応じて反転可能な反転部を有し前記固定接点と接離する可動接点が一端側に固着されたバイメタル片と、このバイメタル片の他端側が重ね合わされて片持ち状に固着されると共に前記ハウジングの内底面に配設された固定端子と、前記バイメタル片の外縁部と当接するように前記ハウジングに形成されることで、前記バイメタル片が前記反転部の反転方向と交差する方向に回転移動するのを規制する金属材からなる規制部とを備え、前記規制部は、前記バイメタル片の一端側に固着された前記可動接点とは反対側の前記固定端子に片持ち状に固着された他端側の固着部近傍に、前記固定端子と一体的に形成され、また、前記固定端子には窓孔部が設けられ、その窓孔部の一端側には一部が切り欠かれた開口部が設けられると共に、前記固定端子には、前記窓孔部の前記開口部側が、対面に位置する他端側よりも上段となるように傾斜部が設けられ、前記バイメタル片には、下方へ折り曲げられた突片を形成すると共に、前記開口部に前記突片を係合することにより前記バイメタル片が回転移動するのを規制するようにしたことを特徴とする熱応動スイッチ。
- 前記固定端子の開口部に、対向する一対の腕部を形成し、この腕部を前記バイメタル片の突片方向へ変形させ、前記腕部で前記突片を挟み込むようにしたことを特徴とする請求項1記載の熱応動スイッチ。
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