Double safety thermostat

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は二重安全サーモスタットに関する。

【０００２】

【従来の技術】外部回路と接続される２つの端子と、一方の端子に接続され固定接点が設けられている固定板と、他方の端子に接続され可動接点が設けられている弾性板と、温度により一時的に変形し、その変形により弾性板を変形させ、固定接点と可動接点を開閉する例えばバイメタルから成る熱応動素子を備えるサーモスタットが知られている。

【０００３】このような応動素子を用いるサーモスタットは温度が上昇しあるいは下降するとそれに応じて回路を断続するので、温度調節等のために使用することができる。

【０００４】しかしサーモスタットは機械的接点を有するので、接点が融着することがある。

【０００５】このような場合に回路の安全を保証するために、温度ヒューズをサーモスタットと直列に設けることが行なわれている。

【０００６】サーモスタットと温度フューズを直列に結合したものを電気装置に組込むことは、部品点数の上昇を招き、製造コストを上昇させる一因となる。

【０００７】さらにこれらが組込まれるものがヘアドライヤー等の小さな電気装置であるときには、自由な空間の体積が小さいので、組込むことが困難な場合がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、サーモスタットの接点が融着しても回路を保護する保護回路を内蔵する二重安全サーモスタットを提案することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題は、一端に外部回路と接続される第１の端子を有し他端に第１の固定接点を有する第１の固定板と、一端に外部回路と接続される第２の端子を有し他端に第２の固定接点を有する第２
の固定板と、一端に第１の可動接点を有し他端に第２の可動接点を有する弾性板と、弾性板の中央部で弾性板を支持する中央支持部材と、予め定められた第１の設定温度を超えるとその形状の曲率が変化する熱応動体と、熱応動体を弾性板に噛合させる複数の爪を備え、第１の固定板と弾性板と第２の固定板が電気的に直列に配置され、上記弾性板の第１の可動接点側のばねの強さが、第２の可動接点側のばねの強さより小さく、上記第１の設定温度より低温では第１の固定接点と第２の可動接点および第２固定接点と第２の可動接点がそれぞれ互いに接触し、上記第１の設定温度を超えると第１の固定接点と第１の可動接点が互いから離れ、第１の固定接点と第１
の可動接点が融着したときには第１の設定温度を超えると第２の固定接点と第２の可動接点が互いから離れることを特徴とする二重安全サーモスタットにより解決される。

【００１０】本発明の好ましい実施形態は請求項２以下に記載されている。

【００１１】

【作 用】第１の設定温度を超えて上昇すると、熱応動体の曲率半径が変化して弾性板を変形させ、第１の固定接点から第１の可動接点が離れる。 温度が降下すると再びこれらの接点は閉じる。

【００１２】第１の固定接点と第１の可動接点が互いに融着した場合は、温度が上昇すると第２の固定接点から第２の可動接点が離れる。

【００１３】正常時では第１の可動接点が開閉するように、弾性板の第１の接点の側の部分の弾性を弱めておく。 これはこの部分に長穴を設けること、あるいは幅を狭くすること等により実現できる。

【００１４】第２の固定接点と第２の可動接点が一度離れるとこれをクランプするクランプ手段を設けることが好ましい。

【００１５】クランプ手段として、第２の固定接点と第２の可動接点が閉じているときは弾性板の長手方向に弾性板を押圧しながら弾性板を貫通し、両接点が互いに離れると弾性板を貫通することができなくなる寸法を有するクランプバネを用いることができる。

【００１６】第２の固定接点から第２の可動接点が離れると、クランプバネは弾性板を貫通しなくなり、クランプバネの先端は可動板の長手方向に移動する。 この結果、温度が下降しても可動板はクランプバネに邪魔されて元の形の形状に戻ることができず、第２の固定接点と第２の可動接点が開いたままの状態が維持される。

【００１７】クランプ手段として第２の固定接点と第２
の可動接点に並列に結合された抵抗加熱素子を用いることができる。

【００１８】第１の可動接点と第２の可動接点が閉じているときは抵抗加熱素子にはほとんど電流が流れない。
しかし第２の可動接点が開くと抵抗加熱素子に電流が流れてバイメタル板が加熱される。 この結果、電気器具の電源が切られるまで接点が開いている状態が維持される。

【００１９】クランプ手段として、縮められた状態のスプリングが易溶金属の中に埋込まれたヒューズスプリングを上記第２の可動接点の上記第２の固定板の近傍に配置したものを用いることができる。

【００２０】第１の固定接点と第１の可動接点が融着した場合、温度が易溶金属の融点を超えると易溶金属が融解し、スプリングが伸びて弾性板を変形させ、第２の固定接点と第２の可動接点の間を開いた状態に固定する。
温度が融点以下に下がってもスプリングは縮まらないので、両接点が開いたままの状態が維持される。

【００２１】第２の固定接点と第２の可動接点の間が開く温度は、熱応動体のばねの強さと、弾性板のばねの強さによって定まるので、確実な値に定めることが困難である。 第２の熱応動体を、この熱応動体が形状の曲率を変えたときに第２の固定接点と第２の可動接点が開くように、上記弾性板の上記第１または第２の固定板の側に配置することにより、この温度を確定することができる。

【００２２】この場合も、熱応動体を一枚しか使わないときと同じクランプ手段を設けることができる。

【００２３】熱応動体および第２の熱応動体としては、
所定温度以上になると形状の曲率が変化するバイメタル板を使用することができる。

【００２４】熱応動体および第２の熱応動体としては、
形状記憶合金を用い、所定温度以上になると形状の曲率が変化するものを用いることができる。

【００２５】

【実施例】図１〜７は本発明の好ましい実施例を示す。

【００２６】図７に示すように、第１の固定板１の一端には外部回路と接続される第１の端子１ａが設けられ、
他端には第１の固定接点１ｂが設けられている。 同様に第２の固定板２の一端には外部回路と接続される第２の端子２ａが設けられ、他端には第２の固定接点２ｂが設けられている。

【００２７】第１の固定板１と第２の固定板２は互いに電気的に絶縁されて、合成樹脂等から成る基板３に埋込まれて互いに固定されている。

【００２８】第１の固定板１と第２の固定板２の上部に弾性板４が配置され、弾性板４は中央支持部材５によって中央部で支持されている。 中央支持部材５も基板３に埋込まれて基板３に固定されている。

【００２９】弾性板４の両端部に第１の可動接点６と第２の可動接点７が設けられ、第１の可動接点６は第１の固定接点１ｂと対応する位置に、第２の可動接点７は第２の固定接点２ｂに対応する位置に配置されている。

【００３０】弾性板４の上にバイメタル板８からなる熱応動素子が配置されている。 バイメタル板８は、弾性板４をＣ字形に切りそれを折り曲げて形成した爪４ａに噛合している。 従ってバイメタル８の形状の曲率の符号が反転すると弾性板４の形状はそれに対応して変化する。

【００３１】バイメタル８が爪４ａから外れないように側部に垂直方向案内部材１３が配置されている。 垂直方向案内部材９は、図示されていないハウジングの一部である。

【００３２】図５に示すように、弾性板４の爪４ａを設けた部分には貫通孔が形成されている。 第２の可動接点７に近い方の貫通孔４ｂをクランプバネ９からなるクランプ手段が貫通している。

【００３３】クランプバネ９は基板３に固定され、常に弾性板４をそれの長手方向に押圧している。

【００３４】弾性板４は第１の可動接点６の側のばねの強さが第２の可動接点７の側のばねの強さより小さくなるように形成されている。

【００３５】この実施例では、第１の可動接点６の側に一対の長穴４ｃが設けられている。 この結果、弾性板４
の長穴４ｃ側のばねの強さが小さくなる。 なお、弾性板４は中央孔４ｄおよび角孔４ｇ，４ｈにおいて中央支持部材５に固定される。 バイメタル８の形状の曲率が反転したときにその変形に容易に追随できるように、弾性板４には図６に示すように切込み４ｅ，４ｆが形成されている。 ばねの強さを調節することは、これ以外に弾性板４の幅を実質的に小さくすることによっても、弾性板４
の厚さを調整することによっても、また弾性板の一部分にリブもしくはリムを設けることによっても可能である。

【００３６】温度Ｔが低いとき、第１の固定接点１ｂと第１の可動接点６は互いに接触し、第２の固定接点２ｂ
と第２の可動接点７は互いに接触している。 したがって、電流は第１の端子１ａ、第１の固定板１、第１の固定端子１ｂ、第１の可動接点６、弾性板４、第２の可動接点７、第２の固定接点２ｂ、第２の固定板２、第２の端子２ａの順にあるいはこの逆に流れる。

【００３７】温度Ｔが第１の設定温度Ｔ ₁より高くなると、バイメタル板８の形状の曲率の符号が反転する。 弾性板４のばねの強さは第１の可動接点６の側が弱いので、第３図に示すように弾性板４が変形する。 この結果、第１の固定接点１ｂから第１の可動接点６が離れる。 これにより回路が開く。

【００３８】温度Ｔが第１の設定温度Ｔ ₁より低くなると、再びバイメタル板８の形状の曲率が反転し、それに応じて弾性板が変形し、第１の可動接点６と第１の固定接点１ｂが接触し、回路が閉じる。 これは可逆的である。

【００３９】何らかの原因により第１の固定接点１ｂと第１の可動接点６が融着した場合は、第４図に示すように、高温では第２の固定接点２ｂから第２の可動接点７
が離れる。 すなわち、第２の固定端子２ｂと第２の可動接点７は保護回路として機能する。

【００４０】例えばクランプバネ９等のクランプ手段を備えないときは、温度が低下すると、バイメタル板８の形状の曲率が再び反転し、弾性板４がそれに対応して変形し、第２の固定接点２ｂと第２の可動接点７が互いに接触し、回路は閉じる。 すなわち、第１の固定接点と第２の可動接点が融着した後もサーモスタットとして可逆的に機能する。

【００４１】図１の実施例では、クランプバネ９から成るクランプ手段を備える。 このクランプバネ９は、第２
の固定接点２ｂと第２の可動接点７が接触しているときは、貫通孔を貫通しているが、互いに離れると貫通しなくなる寸法を有している。 この結果、第２の可動接点２
ｂと第２の固定接点が離れるとクランプバネ９の先端は移動し、図４に示すように、弾性板４の下面に当接することになる。

【００４２】このとき、温度が再び下ってバイメタル板８の形状の曲率の符号が変わっても、弾性板４はクランプバネ９によって邪魔されて変形出来ない。 従って、回路が開いたままの状態が維持される。

【００４３】図８は、本発明の他の好ましい実施例を概念的に示す。 この実施例では第１の固定板１と第２の固定板２が電気抵抗体１０からなる発熱体で互いに接続されている。 電気抵抗体１０としては、絶縁性フィルムで導電性フィルムを挿んだものを採用することができる。

【００４４】第１の可動接点６と第２の可動接点７が閉じているときは電気抵抗体１０には電流はほとんど流れないが、しかし第１の固定接点１ｂと第１の可動接点６
が融着した場合に、第２の固定接点２ｂと第２の可動接点７が互いに離れると、電気抵抗体１０に電流が流れ、
発熱する。 この結果、バイメタル板の温度が下がらず、
回路が開いている状態が維持される。 すなわち、電気抵抗体１０はクランプ手段として機能する。

【００４５】図９〜１１は、本発明のさらに他の好ましい実施例を示す。 クランプ手段は、図９に示すように縮められた状態でスプリング１１ａが、フューズ合金、半田合金等の易溶金属１１ｂの中に埋込まれたヒューズスプリング１１からなる。 易溶金属としては少なくとも２
つの材料からなる共晶合金であることが好ましい。

【００４６】易溶金属の融点以上の温度になると易溶金属１１ｂは融解する。 この結果、図１０に示すようにスプリング１１ａが伸びる。 再び温度が下がってもスプリング１１ａは縮まない。

【００４７】図１の実施例と図１１の実施例では、クランプバネ９に代えてヒューズスプリング１１を使用する点のみが異なるので、共通の部材には同一の参照番号を付して説明を省略する。

【００４８】図９のヒューズスプリング１１を弾性板４
の第２の可動接点７側の第２の固定板２の側に配置する。 第１の設定温度Ｔ ₁より易溶金属の融解点を高く設定する必要がある。 第１の固定接点１ｂと第１の可動接点が正常に動作しているときは、ヒューズスプリングの温度が易溶金属の融解点にならないように設計する。

【００４９】第１の固定接点１ｂと第１の可動接点６の融着した場合、ヒューズスプリング１１の温度が易溶金属の融解点以上になると、易溶金属は溶融し、スプリング１１ａが図１０のように伸びる。 この結果、図１１に示すように第２の固定接点２ｂと第２の可動接点７が離れ、回路が開く。 温度が再び低下しても、弾性板４は下からスプリング１１ａによって押圧されているので、回路が閉じることはない。

【００５０】図１２は本発明のさらに他の好ましい実施例である。 図１と共通の部材については、同一の参照番号を付し、説明を省略する。

【００５１】この実施例では、第２のバイメタル板１２
からなる第２の熱応動体を使用している。

【００５２】第２のバイメタル板１２は、図１２に示すように弾性板４の第２の固定板２の側に配置され、中央支持部材５が貫通している。 第２のバイメタル板１２は低温では点線で示す形状を有し、高温では実線で示すように、一端が基板３の突起３ａに係止され、他端が弾性板４を下から押圧するように配置されている。

【００５３】第２のバイメタル板１２は、第２の設定温度Ｔ ₂を正確に定めるためにも使用することができる。
このためには、例えば第２の固定接点２ｂと第２の可動接点７は、バイメタル板８と第２のバイメタル板１２が共にそれらの形状の曲率の符号を変えたときに始めて離れるように設計する。

【００５４】第２のバイメタル板１２を使用する場合にも、１枚のバイメタル板４のみを使用する実施例と同様にクランプバネ９、電気抵抗１０あるいはヒューズスプリング１１を使用することができる。

【００５５】第２のバイメタル板１２は弾性板４の第１
の可動接点６の第１の固定板１の側に配置することもできる。 融着している接点も軽い衝撃によって切り離すことができることが普通であり、第２のバイメタル板１２
の反転の衝撃力で切り離すことができる。 すなわち接点が回復する。

【００５６】図１３の実施例では、図１２の第２のバイメタル板１２と図１１のヒューズスプリング１１とが併せて使用されている。 図１、図１１、図１２と共通の部材については、同一の参照番号を付し、説明を省略する。

【００５７】上記弾性板の材質（例えば、ベリリューム銅合金、チタン銅合金、洋白合金、ステンレス合金）を選択し、電気抵抗により自己加熱させ上記バイメタル板８を熱的に接触させることによりサーモスタットを流れる電流に対しても応答させることもできる。 このときは電流ブレーカーとして使用できる。 さらにバイメタル板１２からなる第２の熱応動体を弾性体に接触させないように配置することにより、第２の熱応動体は温度に応答し、バイメタル板８は電流に応答するようにすることもできる。

【００５８】以上、熱応動体としてバイメタル板を使用する場合について詳述したが、バイメタル板に限られるものではない。 一方または両方の熱応動体を例えば形状記憶合金等を用いて実現することもできる。

【００５９】

【発明の効果】

１）サーモスタットの接点が融着するという事故が発生しても、回路を確実に制御することができる。 ２）設計の自由度が高い。 ３）部品点数を少なくすることができる。 したがって占有体積が小さい。 ４）電気製品の製造コストを少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る二重安全サーモスタットの好ましい実施例の断面図である。

【図２】図１の上面図である。

【図３】図１の実施例の動作を説明するための断面図である。

【図４】図１の実施例の動作を説明するための断面図である。

【図５】図５は弾性板の上面図。

【図６】図６は弾性板とクランプバネの関係を示す斜視図である。

【図７】図７は固定板１の斜視図。

【図８】図８は本発明の他の好ましい実施例の概念的断面図。

【図９】図９はヒューズスプリングの断面図。

【図１０】図９はヒューズスプリングの断面図。

【図１１】図１１は本発明のさらに他の好ましい実施例の断面図。

【図１２】図１２は本発明のさらに他の好ましい実施例の断面図。

【図１３】図１３は本発明のさらに他の好ましい実施例の断面図。

【符号の説明】

１ 第１の固定板 １ａ 第１の端子 １ｂ 第１の固定接点 ２ 第２の固定板 ２ａ 第２の端子 ２ｂ 第２の固定接点 ３ 基板 ４ 弾性板 ４ａ 爪 ４ｂ 貫通孔 ４ｃ 長穴 ４ｄ 中央孔 ４ｅ 切込み ４ｆ 切込み ４ｇ 角孔 ５ 中央支持部材 ５ａ 突起 ６ 第１の可動接点 ７ 第２の可動接点 ８ バイメタル板 ９ クランプバネ １０ 電気抵抗体 １１ ヒューズスプリング １１ａ スプリング １１ｂ 易溶金属 １２ 第２のバイメタル板 １３ 垂直方向案内部材

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−49285（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−105436（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−149333（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−244528（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−31051（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−26174（ＪＰ，Ａ) 実開 昭52−26173（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭52−26175（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−55037（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭８−8029（ＪＰ，Ｙ１) 米国特許4470033（ＵＳ，Ａ) 米国特許4862132（ＵＳ，Ａ) 欧州特許出願公開58372（ＥＰ，Ａ) 西独国特許出願公開2508807（ＤＥ, Ａ１) 西独国特許出願公開2640181（ＤＥ, Ａ１) 西独国特許出願公開2821457（ＤＥ, Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl. ⁶ ，ＤＢ名) H01H 37/00 - 37/56 ＰＣＩ（ＤＩＡＬＯＧ) ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)