JPH03236129A - 感熱スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、例えば自動車等の冷媒を熱交換システム系統
に循環させるコンプレッサーとかエンジン・トランスミ
ッション等の機器の異常時に過熱する部分の温度を検出
し、カークーラーのコンブるなどの用途に、又エンジン
とかトランスミッション等の異状温度上昇に対しては警
報装置を作動させて注意を促すなどの用途に適する感熱
スイッチに関する。

（従来の技術） 従来、例えば自動車の冷房用のコンプレッサーはエンジ
ンの出力を電磁クラッチを介して駆動されている。そし
て周囲温度の影響や冷媒の不足状態による潤滑効果の減
少などの原因によりコンプレッサーの過熱状態が惹起さ
れる場合に異常温度を感知して一時的に機器の運転を停
止させたシ又は警報を出して注意を促す為にバイメタル
等の変形を利用して電気回路の開閉を行なう感熱スイッ
チが用いられている。

（発明が解決しようとする課題） 従来この種感熱スイッチとして、特公昭４Ｏ−２７８９
８ｕ　　特公開昭６２−１４３３３皓突用新案公開陽１
−３６４８号などの公報に記載されている様に急跳反転
する皿状のバイメタル等の材料で作られた熱応動板を収
容するケースの底面上に置いただけのものとか或いは熱
応動板の周辺部を反転を妨けない程度のギャップを容器
に設けたものなどがあるが、熱伝導にバフツキが生ずる
事と感応速度が遅いためその作動温度の安定性等に問題
があり、又高い部品精度を必要とするなど製作上にも問
題があり組立上の手間がかかるという事も満足出来ない
ものである。

本発明は上述の事情に鑑みてなされたもので熱応動板を
収容する容器との間の熱伝導・熱交換の向上及び作動温
度の安定性を向上せしめ、部品精度も余裕をもたせて較
正工程圧より簡単に品質を安定せしめ得る感熱スイッチ
を提供しようとするものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明の感熱スイッチは熱応動板とほぼ平行的に配設し
た保持板を可動接触部材に設けた受圧片により密閉容器
の底面部に熱応動板を常に同じような熱交換状態に位置
させるとともに密閉容器中に水素ガスとかヘリウムガス
或いは大気圧より高い状態で封入し九気体による容器と
熱応動板の熱伝導を向上させるなどの手段さらに熱応動
板の急跳反転運動領域に於けるスイッチの開閉が確実に
行なわれるような較正手段が適用可能な構成等にその特
徴を有するものである。

（作　用） 以上のように構成すると、熱応動板はそれを収容してい
る容器との間に熱交換及び熱伝導が安定かつ飛躍的に向
上し、スイッチの動作がチャタリング等の不具合のない
秀れた特性が得られる。

（実　施　例） 以下、本発明の実施例につき図面を参照しながら説明す
る。第１図にはコンプレッサーとかミッション等のハウ
ジング１の一部に設けられｌｆＲ付凹部２の近傍を示し
、その凹部２の中に本発明に係る感熱スイッチ１０がリ
ングスプリングの如き止め金具６により浮きあがらない
ように取付けられている。感熱スイッチ１０の導電ピン
１２Ａ・１２Ｊ３に電気的に接続されたリード線３及び
４はゴム製の防水栓体５を貫通して図示されてない過熱
を防止すべき機器へ接続される。

第２図は第１図に示した感熱スイッチ１０の詳細を説明
するため拡大して示す縦断面図であや、比較的厚みのあ
る鉄板を円形に打抜いて作られた蓋板１１にして、貫通
孔１１Ａ及び１１Ｂが穿たれている。

孔１１ム・ＩＩＢには鉄ニツケル合金製の導電ピン１２
Ａ及び１２Ｂがガラ、ス等の電気絶縁性の充填材１３Ａ
・１３Ｂによって熱膨張係数を考慮してハーメチックシ
ールにより固着されている。導電ピン１２人の下端近傍
にはコ字形をした厚みのあ盪省銅板等で作られ九固定接
触部材１５がその図示上側の端面１５ムを導電ピン１２
ムの側面に突合わせスポット溶接の如き方法で固着され
電気接触部分は１５Ｅで開閉容量の大きい時は別の固定
接点をこの部分に固着する必要があるが本実施例は弱電
制御用の為にこの接点部分１５Ｂに銀メツキを施しであ
る。この事柄は可動接触部材１４の接触部１４０にも同
じように適用される。導電ピン１２Ｂの下端近傍には可
動接触部材１４がその固着部１４Ａを導電ピン１２Ｂの
側面にスポット溶接の如き方法で固定されている。可動
接触部材１４はリン青銅又はベリラム鋼のようなバネ材
料で作られ、その平面形状は第３図に示す。

可動接触部材１４は導電ピン１２１３とほぼ直角に位置
する可動部１４Ｂと導電ピン１２Ｂに固定される固着部
１４Ａ及び固着部１４Ａの近傍第２図示右方に下方に向
かって曲げられた制止部１４Ｄが設けられている。さら
に可動部１４Ｂのほぼ中央には孔１４Ｂが穿たれこの孔
に受圧片１７が固定されている。受圧片１７は例えば耐
熱性のある合成樹脂とか或いはセラミック製でその図示
上方の細い部分１７Ａを可動接触部材１４の孔１４Ｆｉ
に挿入固定するものであシ孔１４Ｅの形状は例えば第３
図に示しであるような四角形として受圧片１７がセラミ
ックのような硬い材質の場合にはその細い部分１７Ａを
円柱形として孔１４Ｂの対辺寸法より少し太めにして圧
入する方法とか又は、受圧片を熱可塑性の合成樹脂製と
した場合には孔１４１は円形であって受圧片１７の細い
部分を孔より若干細くシておいて孔の中に挿入し受圧片
の細い部分をその合成樹脂の耐熱温度よシ高い温度の鏝
のような治具により軟化変形させて絞める方法でもよい
。可動接触部材１４の固着部１４Ａは剛性を高める為に
円弧状に成形されている。

容器１６は第４図に溶接する直前の開口端１６ムの一部
分を拡大して示すように、リングプロジェクション溶接
に適するような鋭角の端面が形成されている。これはプ
レス加工によって端面の全円周を均一にする事が極めて
容易であシ安価な加工手段である。容器１６は開口端１
０汲び円筒部１６Ｂ及び底面１６０から構成されてお夛
圧延鉄板をプレスの絞り加工で容易に同一形状のものを
多量に作る半が出来る。この容器１６の底面１６０上に
パイメタμとかトリメタルのような材料を円形に打抜い
て浅い皿状に成形した熱応動板１８が置かれその上に第
５図に示すような平面形状のリン青銅板とかその他バネ
材で作られた保持板１９が置かれ蓋板１１と容器１６と
はリング状の気密溶接がなされている。

保持板１９は受圧片１７と接する中央部分から四方向に
展延部１９ム・１９Ｂ・１９０及び１９１）を有し薄い
バネ材で作られ展延部の先端は熱応動板１８の周辺を後
述する如き弱い力で押すように配設され委ている。ただ
し展延部の数についてはこれに限定するものではない。

以上の構成になる実施例の動作について述べれば常温の
状態では熱応動板摺は第２図で上面が高膨張金属側であ
り、下面が低膨張金属側であって実線で示す如く中央部
分が下方に膨らんだ湾曲状態をとり、温度の上昇に伴な
って所定の温度例えば１６甑なると急激に反転しその湾
曲方向は点線で示す如く中央が上方に膨らんだ形状とな
るため、その中央部分が前記の保持板１９を介して受圧
片１７を押し上げる事になり可動接触部材１４の可動部
１４Ｂは同様に押上けられて第２図に示す左端近傍の接
触部１４０が固定接触部材１５の接触部１５Ｂから開離
し、機器の過熱を防止する事が出来る。機器の温度が下
降して例えば１３０℃になると熱応動板１８は急跳反転
復帰してその中央部が下向きの湾曲状態に戻るため受圧
片１７を押し上げていた力が急激に除かれ可動接触部組
４の可動１ｔｓ１４’４に付与されている偏倚力により
その接触部１４０が再び固定液触部材１５の接触部１５
Ｉ［に接触する事により再び機器は運転状態になる。本
実施例は常時閉路形で異常時に開路するものであるが、
この逆に常時開路形で異常時に閉路するスイッチの接点
形式に変える事は極めて容易に推考出来るので省略する
。

次に実施例の実測データ等をもとにして本発明の詳細な
説明する。熱応動板１８はその湾曲常数がＮＫ＝ＩＸ１
０’で直径１２　ミリメートルの円形で厚みが０．１８
ミリメートル、重量は約０．２グラムのものを用いて前
述の第一の温度として１６０℃、第二の温度として１３
０℃で反転作動するように皿状に成形した場合の央測値
を示すと＠６図の如くとなる。

第６図に於て横軸は温度を示し縦軸は熱応動板１８の中
心の位置を外周の位置に対して変位する寸法が示されて
いる。従って縦軸のＰｏの位置は熱応動板の外周の位置
を示しこれを基準にとる。温度Ｔ１＝２５℃における熱
応動板の中心部の外周に対する位置はＰｌにある。その
後温度が上昇すると温度Ｔ２＝１６０℃の寸前の温度で
の中心の位置はＰｌとなる。

即ちこの温度Ｔ１からＴ霊の直前迄は熱応動板１８は除
徐に平板に近くなる事を示している。温度がＴ２に至る
と急跳的に反転運動を起こしてその位置はＰｚｓとなる
。その後温度を降下させるとｌ１ｌ＝１３０℃直前迄は
徐々に位置が父化し平板に近くなって縦軸に示す位置Ｐ
Ｉに至る。ここで温度がＴｓに達すると急跳反転復帰し
てその位置はＰｓｓとなる。さらに温度が下って常温に
戻ればその位置はｐｌになるという矢印に示したような
ヒステリシスを呈する。

ここで熱応動板１８の急跳運動として接点の開閉に有効
な変位量はＰｌからＰｇＯ間の領域であり、従って可動
接触部材１４に固着された受圧片１７の下端面の位置の
最も好ましい点は保持板１９の厚みを考慮して保持板１
９の下面の位置がｐａｌである事は容易に理解されると
辷るである。

具体的に前記の寸法（単位はすべてミリメート／Ｌ／）
は、ｐｌ＝−９，２５、）’２＝−０，０５、）’　ｚ
　Ｉ：０，２５、ＰＩ：０．１２、Ｐｓｘコ０．１６、
であった。Ｐ２とＢとの中間であるに’ｏ　＊＝０．０
３５となる。従って、受圧片に保持板１９が密着した下
面の位置として急跳的にスイッチが開閉する領域は、Ｐ
Ｏｊ＝０．０３５±０．０８５　ト＆　多ｊ　Ｏ範囲に
位置づける必要がある。この範囲以外のＰｌより低い点
又はＰｌより高い点に保持板１９の下面の位置があると
きには、可動接触部材１４の接触部１４０は固定接触部
材１５の接触部１５Ｂと離れる時にチャタリング又は閉
じる時にチャタリングを生じる。

従って容器１６の底面部１６０に沿った位置に熱応動板
１８を置いた時の容器の開口端１６Ａからの位置を予め
測定しておいて、その値に保持板１９の厚みを考慮して
蓋板１１の下面から受圧片１７の下面の位置がＰｏｓと
なるように容器の深さを設計する。しかし実際には蓋板
１１の下面に容器１６の開口端１６人をリング溶接する
と亀に容器１６の開口端が溶けて容器１６の深さが若干
浅くなるのでこの溶接による減少分を加えておく事が必
要である。

熱応動板の反転した後の出力即ち熱応動板の周辺を基準
にして膨出している中央部に６０グラムの荷重を印加し
てもその位置の変化は計測出来ない位置さいという強度
が得られた。従って可動接触部材１４に固層した受圧片
１７の先端位置で６０グラムの荷重を受けるようにする
と接触部１４０は３０グラム程度の接点圧で接点ギャッ
プは第６図から求められるＰ２とＰ３との間隔の約２倍
の０．３４ミリメートル得られる。保持板１９が熱応動
板の周囲近傍を２０グラム程度の力で常時押していても
ほとんど急跳反転動作温度には影替しない事も確かめら
れた。

従って熱応動板１８の重量が０２グラムであることから
この２０グラムの押圧力は熱応動板１８に印加される加
速度が１００Ｇ（Ｇは重力の単位）以下ならば熱応動板
１８は所定の位置に定置されている。故にこの感熱スイ
ッチはこの程度以下の振動体に取付けられても正確な動
作を行う。

以上第２図に示した実施例とは一部異なる実施例につい
て説明する。これは第２図を参照して説明すれば可動接
触部材１４に設けられた受圧片１７の図示下端側に第５
図に示したような保持板１９を予め固層し虎魚に特徴が
おる。こうする事によりこの感熱スイッチが振動体に取
付けられた時に、保持板が可成り薄い金属板で作られて
いる為に受圧片１７の下面と保持板の中央部が衝突した
シこす９合ったりして損耗する恐れがないからである。

また多量生産をすると各部品の公差が総合されて最悪の
場合に保持板１９と熱応動板１８との間に僅かな間隙が
生じて熱応動板に保持板の最適な作用力が印加されなく
ても動作上及び耐久性に支障がなくなるという利点があ
る。

この感熱スイッチの取扱い中に落下される事があるとそ
の時の衝撃加速度は１００Ｇ程度ではなくその数倍から
数１０倍の値が予想されるので、その時は熱応動板が固
定接触部材１５と可動接触部材１４の制止部１４Ｄとで
受は止められるように考慮されている。

さらに第２図に示した実施例とは別に次のような実施例
がある。即ち第２図の導電ピン１２Ａ又は１２Ｂのどち
らか１本を省略する事が出来るのである。導電ピン１２
人を省略した場合には蓋板１１に孔１１ムを穿たないで
この位置の蓋板１１の内面に固定接触部材１５のコ字形
の高さ方向の寸法を長くして溶接のような方法で固着し
、蓋板１１の外面と導電ピン１２Ｂにリード線を結線す
るか又はボテ°イーアースとしてリード線は導電ピン１
２Ｂのみに接続するようにして保論ずべき機器等へ配線
すればよい。

さらに導電ピン１２ムは第３図の如く設けた蓋板の導電
ピン１２Ｂの方を省略する事が出来る。この場合には蓋
板の孔１１Ｂは穿たないでほぼその位置の蓋板１１の内
面に可動接触部材１４の固定部１４Ａを少し長くしかつ
先端を直角に曲げた部分をヌボット溶接の如き方法で固
着する。この場合リード線は導電ピン１２人と蓋板１１
の外面又は蓋板の方はポデーアースとして接続すればよ
い。さらにこの場合には可動接触部＠１４のほぼ中央に
設けられた受圧片１７が可動接触部材１４の一部分を切
起して突起を作るか又は可動接触部材１４の中央部分が
下方に少し出張るようにくの字形に曲がった形状であれ
ば受圧片１７の意味は可動接触部材の中央部分そのもの
を指す事となり同一部品で済むという利点がある。

さらに他の実施例について述べる。それは今迄に述べた
実施例において完全に気密にされ次容器とすれば内部の
空間に封入する気体を大気より熱伝導番参丼褐の大きな
ものとする事によって密閉容器と熱応動板との間の熱伝
達を増大して感度のよい感熱スイッチとする事が出来る
。即ち空気の２０℃における熱伝導率は約６ｘｌＯ’（
ｏａ＊・−一１・ｓｅＯ・ｄｅｇ　　）であるのに対し
てヘリウムは約３０ＸＩＯ−’　（ａａ　Ｉ−ａｍ−’
　−５ｅａ−’　−ｄｅｇ−”　）であり、水素ガスは
約３７ｘｌＯ−’（ｃａｔ−ａｍ−”　・ａｒｅａ−”
　・ａｅｇ　”　）　テあッテ顕著な差がある。また空
気でも大気圧よシ高い圧力で封入すれば容器と熱応動板
との間の熱伝達に秀れた効果が認められた。これらの実
施例においては容器が完全に気密であるという半の確認
が必要なので、ヘリウムガスを上述のいづれの実施例に
も１％程度混合する事が望ましい。その理由はヘリウム
リークデテクタと呼ばれる一棚のヘリウムガス質量分析
計を用いる事が出来るからである。

このヘリウムリークデテクタはヘリウムが数十年間に僅
かｌｅｅ弱の洩れがある事を１分以内に検査出来、同時
に数１０個のスイッチを検査可能とするからである。

さらに他の実施例について述べれば、第２図に示す実施
例では蓋板に２個の導電ピンを充填材で固着するにあた
って２個の貫通孔を蓋板に穿っていルカこれはコンプレ
ッション形のハーメチックシールと呼ばれる方式の場合
であり、この他に知られているハーメチックシーｙの方
式にマツチングタイプと呼ばれる方式がある。この後者
の方式を採用すれば２個の導電ピンをその間隔に応じた
直径の１個の孔の中へ封着出来る。即ち蓋板の材料とし
て鉄−コバルト−ニッケルの合金で通称コバールと呼ば
れている膨張係数の比較的小さい材料を用い、ガラス及
び導電ピンもほぼ膨張係数がマツチングした値の材料を
用いる。

更に又、本発明に係る感熱スイッチの製造方法について
述べる。即ち熱応動板が急跳運動する領。

域内に受圧片の先端を位置させるためには蓋板の下面か
ら受圧片の下端面迄の寸法と保持板と熱応動板の厚みを
考慮して容器の深さを決めるという事が必要な事は前述
の通シであるが、ここで容器の深さに少し余裕をもたせ
て深くしておき、蓋板と容器とを気密に固着した後、容
器の外側から力を加えて容器の実質的４寸法を熱応動板
の急跳運動する領域内に較正する工程を含む事を特徴と
するものである。具体的に説明すれば第７図に示す如く
第２図に示す容器１６より０．３　ミ！Ｊメー）／に程
度深い容器２６を用いて底面部２６０の円筒部２６Ｂに
近い部分を先端に丸味をつけた治Ｊ４３０Ａ・３０Ｂ・
３００・３０Ｄ（これ叱示されない）で第７図に示す如
く内面が凸になるようにしその凸部の上に熱応動板１８
の周辺が接しているのでスイッチの動作状況を接点の開
閉信号で検出し乍ら第６図のヒステリンヌ特性の急跳反
転・急跳復帰する点の中心に可動接触部材１４に固着さ
れた受圧片１７の位置を容器の底面部に与える変形量で
較正するのである。

〔発明の効果〕

本発明の感熱スイッチは、以上述べたように従来のもの
に比べて作′＠温度の精良が向上し、熱応動板と容器と
の間の熱伝導が良いので感熱性に秀れ、さらにスイッチ
を構成する部品精度に余裕を与えても正確な作動特性を
新規な較正工程により得られるという優れた効果を賽す
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のスイッチの取付けられる状況を説明す
る一部縦断面図である。第２図は本発明の実施例を示す
縦断面図である。第３図及び第５図は第２図に示された
実施例に使用されている部品の平面図を示す。第４図は
第２図に示す実施例の一部分の加工工程中における説明
の為の部分図である。第６図は熱応動板の動作を説明す
るグラフである。第７図は本発明の他の実施例を示す一
部を縦断面図で表した図である。 図面中、１１は蓋板、ＩＩＡ・１１Ｂは貫通孔、１２Ａ
・１２Ｂは導電ピン、１３Ａ・１３Ｂは充填材、１４は
可動接触部材、１５は固定接触部材、１６・２６は容器
、１６ムは関口端、１６Ｉ３・２６Ｂは円筒部、１６０
・２６０は底面部、１７は受圧片、１８は熱応動板、１
社保持板、１９Ａ・１９Ｂ・１９０・１９Ｄ　は展延部
を示す。 第１図 第２図 第６図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、円板状の金属製の蓋板、その蓋板に少なくとも１個
   の貫通孔を穿ちその孔の内部に気密にガラスの如き電気
   絶縁性の充填材により導電ピンを保持し、前記蓋板の外
   周近傍にほぼ均一に密着する開口端を有する円筒部と底
   面部からなる金属製の容器、この容器の内部底面に沿つ
   てバイメタル又はトリメタル板などの材料を用いて所定
   の第一温度で急跳反転動作し第二温度で急跳反転復帰す
   るように浅い皿状に成形された円板状の熱応動板を収納
   し、その熱応動板に平行的に弾性を有する保持板を配設
   し、前記蓋板とそれに対して電気的に絶縁された導電ピ
   ンのいづれかに固定接触部材と可動接触部材とをそれぞ
   れスポット溶接の如き方法で固着し、該可動接触部材に
   は前記熱応動板のほぼ中心に対峙する受圧片が設けられ
   ており、前記蓋板に容器の開口端がリング状に溶接され
   て１個の密閉容器として構成された時、前記受圧片の先
   端は保持板のほぼ中心を押圧するようにされている事に
   より保持板の展延部が熱応動板の周辺近傍を軽く容器の
   底面部へ押し付けて所定の位置からずれないように配設
   した事を特徴とする感熱スイッチ。 ２、円板上の金属製の蓋板、その蓋板に少なくとも１個
   の貫通孔を穿ちその孔の内部に気密にガラスの如き電気
   絶縁性の充填材により導電ピンを保持し、前記蓋板の外
   周近傍にほぼ均一に密着する開口端を有する円筒部と底
   面部からなる金属製の容器、この容器の内部底面に沿つ
   てバイメタル又はトリメタル板などの材料を用いて所定
   の第一温度で急跳反転動作し第二温度で急跳反転復帰す
   るように浅い皿状に成形された円板状の熱応動板を収納
   し、前記蓋板とそれに対して電気的に絶縁された導電ピ
   ンのいづれかに固定接触部材と可動接触部材とをそれぞ
   れスポット溶接の如き方法で固着し、該可動接触部材に
   は前記熱応動板のほぼ中心に対峙する受圧片が設けられ
   ており、その受圧片には保持板が固着されており、前記
   蓋板に容器の開口端がリング状に溶接されて１個の密閉
   容器として構成された時、前記受圧片に固着された保持
   板の展延部が熱応動板の周囲近傍に僅かな間隙を持つて
   接近状態にあるか又は軽く容器の底面部へ熱応動板の周
   囲近傍を押し付けて所定の位置からずれないように配設
   した事を特徴とする感熱スイッチ。 ３、請求項１、又は２、記載の感熱スイッチにおいて、
   蓋板に２個の導電ピンが電気絶縁性の充填材により気密
   に保持され、その第一の導電ピンに固定接触部材が、第
   二の導電ピンに可動接触部材がそれぞれ基板と電気的に
   絶縁された状態で配置されかつ可動接触部材には電気絶
   縁物製の受圧片が設けられている事を特徴とする感熱ス
   イッチ。 ４、請求項１、又は２、又は３、記載の感熱スイッチに
   おいて、密閉容器内に大気に比べ熱伝 導率の大なる気体を封入した事を特徴とする感熱スイッ
   チ。 ５、請求項１、又は２、又は３、又は４、記載の感熱ス
   イッチにおいて、熱応動板の第一の温度から第二の温度
   へ向かう過程でその湾曲方向が急跳反転する位置と第二
   の温度から第一の温度へ向かう過程で急跳反転する位置
   の中間の位置に可動接触部材に設けられた受圧片の先端
   を保持板の厚みを考慮して位置づけるため容器の深さに
   予め余裕をもたせて製作し、密閉容器を構成した後に容
   器底面と熱応動板の接する面を底上げする較正工程を含
   む事を特徴とする感熱スイッチの製造方法。