JPH01276526A - 感温スイッチ - 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】 産業上の利用分野 本発明は、所定の温度を境にして開閉動作をず感温スイ
ッチに関するものである。

従来の技術 従来の所定の温度を境にして開閉する感温スイッチは、
第４図のような構造になっていた。

すなわち第４図において１は電気接点、２は電気接点ｌ
を支持するＮ１５２％残鉄の材料よりなる板片、３は板
片２を固定するガラス製の密閉容器、４はトロイダルの
永久磁石Ａ、５はもう一方の永久磁石Ｂ、６は永久磁石
Ａ４と永久磁石Ｂ５との間に設けられた感温フェライト
である。なお、第４図（ａ）は感温スイッチが閉した状
態、第４図（１））は開いた状態を示すものである。

以上のように構成された従来の感温スイッチについて、
以下その動作について説明する。従来の感温スイッチは
感温フェライト６のキュリー温度以下では、感温フェラ
イト６が強磁性体であるので磁束が第４図（ａ）の矢印
のように流れ、板片２が互いに引き寄せられて電気接点
１が接触し閉路状態となるが、キュリー温度以上になる
と、感温フェライト６は常磁性体となって磁束が流れに
くくなり、第４図（ａ）の矢印のように磁束が流れて、
板片２の弾性によって電気接点ｌが離れ、開路状態とな
る。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、このような構成においては、（灰汁２の
動作が永久磁石Ａ４と永久磁石Ｂ５と感温フェライト６
との間の微妙な磁気的バランスに基づいて行われるので
、永久磁石Ａ４及び永久磁石Ｂ５の磁力のばらつき、感
温フェライト６のキュリー温度のばらつき、永久磁石Ａ
４及び永久磁石Ｂ５と感温フェライト６の寸法のばらつ
き、永久磁石Ａ４、永久磁石Ｂ５及び感温フェライト６
と電気接点１との相対的な接着位置のばらつき等によっ
て動作温度が変化するという問題点を有していた。また
、複数個の永久磁石で構成しているので、部品点数が多
くなり、小型化できずコスト上も組み立て工数上も不利
であるという問題点も有していた。

そこで、本発明は簡単な構成で、部品点数が少なく小型
で底コストの信鎖性の高い感温スイッチを提供するもの
である。

課題を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の感温スイッチは、
磁束発生手段と板片とを含んで構成する磁路の横断面を
覆う超伝導体を備えたものである。

作用 本発明による作用は次のようになる。すなわち、磁束発
生手段と、電気接点を支持する磁性と導電性を持つ板片
とを含む、前記電気接点を接触状態にするために構成す
る磁路の横断面を覆う超伝導体の超伝導ロー界温度以上
では、超伝導体は超伝導状態ではないので、超伝導体を
横切って磁束が流れることができ、前記磁路に磁束発生
手段より発生した磁束が流れ電気接点は接触するが、超
伝導臨界温度以下の超伝導状態ではマイスナー効果によ
り超伝導体を横切って磁束が流れず、超伝導体は磁束発
生手段より発生した磁束が前記磁路に流れるのを妨げ、
電気接点は非接触状態となる。このように本発明では、
超伝導体の超伝導状態での磁気シールド効果を利用して
磁束発生手段より発生した磁束の流れを変化させて感温
スイッチを開閉させているのだが、超伝導体の超伝導臨
界温度はばらつきがなく、また超伝導臨界温度を境にし
て超伝導状態から非超伝導状態に、あるいは非超伝導状
態から超伝導状態に急激に変化するので、超伝導臨界温
度を境にして、磁束発生手段より発生した磁束の流れを
急激に変化させることができ、使用する磁束発生手段の
微妙な寸法のばらつきや、その磁束発生手段の電気接点
に対する接着位置の微妙なばらつき等による微妙な磁気
的バランスによる影響をうけにくい一定の動作温度を持
つ信顧性の高い感温スイッチとなる。また、１つの磁束
発生手段によっても、所定の開閉動作を実現できるので
、部品点数の少ない小型の感温スイッチを提供すること
ができる。

実施例 以下本発明の第１の一実施例の感温スイッチについて図
面を参照しながら説明する。第１図は、本発明の第１の
実施例の断面図である。第１図において、ｌは電気接点
、２は電気接点ｌを支持するＮｉ５２％残鉄の材料より
なる板片、３は板片２を固定するガラス製密閉容器、７
はガラス製密閉容器３の外周に取り付けられたトロイダ
ルの永久６■石、８は板片２の表面に接着されたニオブ
・チタン系合金よりなる超伝導体である。なお、第１図
（ａ）は感温スイッチが閉した状態、第１図（ｔ））は
開いた状態を示すものである。

以上のように構成された感温スイッチについて、以下そ
の動作を説明する。まず、超伝導体８の超伝導臨界温度
以上の場合は、超伝導体８は超伝導状態ではないので超
伝導体８を横切る磁束が流れることができ、永久も１１
石７より発生ずる磁束は、第１図（ａ）の矢印で示す磁
路を流れ、これによって板片２は互いに引き寄せられ電
気接点ｌが閉じる。

次に超伝導体８の超伝導臨界温度以下の場合は、超伝導
体８は超伝導状態となり、マイスナー効果により超伝導
体８を横切って磁束が流れることができず、永久磁石７
より発生する磁束は、第１図（ｂ）の矢印のように流れ
てしまい板片２を互いに引きつける引力は発生せず、板
片２は自らの弾性復元力によって元の形状に戻り、電気
接点ｌが開く。

ここで、超伝導体は、超伝導臨界温度を境にして超伝導
状態から非超伝導状態に、あるいは非超伝導状態から超
伝導状態に急激に変化するという特徴がある。したがっ
て、本実施例の感温スイッチは、永久磁石７より発生す
る磁束の流れが超伝導臨界温度を境にして急激に変化す
るので、永久磁石７の寸法や磁力の微妙なばらつきに左
右されない動作温度を持つことになる。

また、従来の感温スイッチと異なり１個の永久磁石で所
定の開閉動作を行うことが可能であり、さらに永久磁石
７は２枚の板片との間に接点近傍で閉磁路を構成するの
に十分な大きさであればよいので、小型で、部品点数が
少なく、したがって組立て工数が少ない底コストの感温
スイッチを構成することができる。

さらに、本実施例の感温スイッチは板片２の表面に超伝
導体８を接着しているので、閉路状態で永久磁石７によ
って板片２が磁化されて残留磁気が残っても、超伝導体
８が超伝導状態ならば、残留磁気を帯びた板片２からは
磁束がもれず、２枚の板片２の間に引力が（妨かないの
で、互いにくっついて離れないということがない。つま
り、従来の感温スイッチでは、所定の開閉動作を行うに
は残留磁気を帯びない材料で作られた板片２を用いなけ
ればならないが、本実施例の感温スイッチでは板片２は
残￥１磁気を帯びない材料で作らなくともよいので、よ
り低価格の＋４１４で作ることができる。

以上のような本実施例によれば、所定の超伝導臨界温度
を持つ超伝導体を電気接点を支持する磁性と導電性を持
つ２本の板片の表面に接着して設けることにより、安価
な材料で構成でき、信頼性が高く、小型で、ｉＪＩ立て
工数が少ない底コストの感温スイッチを作ることができ
る。

以下本発明の第２の一実施例について図面を参照しなが
ら説明する。

第２図は本発明の第２の実施例の断面図である。

第２図において、ｌは電気接点、２は電気接点１を支持
するＮｉ５２％残鉄よりなる板片、８は板片２の表面に
接着されたニオブ・チタン系合金よりなる超伝導体、９
は電気接点ｌを支持する永久磁化されたアルミニウムと
マンガンと鉄の合金よりなる板片である。なお、第２図
は感温スイッチが開いた状態を示すものである。

以上のように構成された感温スイッチについて、以下そ
の動作を説明する。まず、超伝導体８の超伝導臨界温度
以上の場合は、超伝導体８は超伝導状態でないので超伝
導体８を横切って磁束が流れ、板片９より発生する磁束
は、板片２と板片９とで閉じたけ路を流れることができ
板片２と板片９は互いに引き寄せられ電気接点１が閉じ
る。次に超伝導体８の超伝導臨界温度以下の場合は、超
伝導体８は超伝導状態となり、マイスナー効果により超
伝導体８を横切る磁束が流れず、板片２と板片９とで構
成する閉磁路を流れず、板片２と板片９との間で引力が
作用せず、板片２と板片９の各々の弾性復元力によって
電気接点１が開く。

以上のように本実施例によれば、従来、電気接点を支持
する板片とは別に配置構成されていた永久磁石の機能を
永久磁化された板片にもたせることにより、より小型で
安価な感温スイッチを提供することになる。

第３図は本発明の第３の一実施例の断面図である。第３
図において、■は電気接点、２は電気接点ｌを支持する
Ｎｉ５２％残鉄よりなる板片、８は板片２の電気接点ｌ
側の表面に接着されたニオブ・チタン系合金よりなる超
伝導体、９は電気接点１を支持する永久磁化されたアル
ミニウムとマンガンと鉄の合金よりなる板片、１０は板
片２の電気接点ｌと反対側の表面に接着されたニオブ・
ゲルマニウム系合金よりなる超伝導体である。なお、第
３図は感温スイッチが開いた状態を示すものである。

以上のように構成された感温スイッチは第２の実施例と
同様に、板片９より発生する磁束の流れを、ニオブ・チ
タン系合金よりなる超伝導体８の超伝導状態でのマイス
ナー効果を利用して変化させることで開閉動作を行うの
だが、本実施例では、超伝導体１０の超伝導状態でのマ
イスナー効果を利用して超伝導体ｌＯを横断する磁束を
遮断して、第３図の矢印で示される電気接点ｌを閉じる
のに寄与する磁束を増加させるので、板片９より発生す
る磁束をより効率的にスイッチの開閉動作に利用するこ
とができる。

上記の電気接点ｌを閉じるのに寄与する磁束を増加させ
る過程は、次のようになる。ニオブ・ゲルマニウム系合
金とニオブ・チタン系合金は共に超伝導合金であるが、
ニオブ・ゲルマニウム系合金の方が超伝導臨界温度が高
いので、ニオブ・ゲルマニウム系合金の超伝導臨界温度
と、ニオブ・チタン系合金の超伝導臨界温度の間の温度
においては、ニオブ・ゲルマニウム系合金よりなる超伝
導体ｌＯは超伝導状態であるが、ニオブ・チタン系合金
より成る超伝導体８は超伝導状態ではない。

したがって、超伝導体８にはそれを横断して磁束は流れ
るので、板片９より発生する磁束は、超伝導体８との接
合面から流れだすことができる。しかし、超伝導体ｌＯ
にはそれを横断して磁束は流れないので、超伝導体ｌＯ
との接合面から磁束は流れないが、その分が超伝導体８
との接合面から流れだすこととなり、第３図の矢印で示
される電気接点ｌを閉じるのに寄与する磁束が増加する
ことになるのである。

以上のように本実施例によれば、電気接点を支持する導
電性を持つ永久磁化された板片の電気接点側の表面に接
着した超伝導体の超伝導臨界温度より高い超伝導臨界温
度を持つ超伝導体を電気接点を支持する導電性を持つ永
久ｃイｌ化された板片の電気接点の反対側表面に接着す
ることにより、板片より発生ずるより多くの磁束を電気
接点の開閉に利用できるので、効率的な感温スイッチと
なる。

なお、第１の実施例の様に板片が磁束発生手段として機
能しない場合において、永久磁石７を磁束発生手段とし
て用いているが、？Ｉ！ｌｆｉ石を用いてもよい。そし
て、超伝導体８を板片２の表面に接着しているが、２枚
の板片で超伝導体をはさむサンドインチ構造としても同
様に動作する。さらに、板片２の材料としてＮｉ５２％
残鉄を用いているが、それに限定されるものではなく超
伝導体８を板片２の表面に接着する場合には、磁性と導
電性を持つ他の材料を用いてもよいし、板片が前述のサ
ンドインチ構造の場合には、残留磁気が残りにくい磁性
と導電性を持つ他の材料を用いてもよい。

しているが、少なくともどちらか１本に取り付けられて
いればよい。

また、第２あるいは第３の実施例のように板片が磁束発
生手段として機能する場合において、板片２の材料とし
てＮｉ５２％残鉄を用いているが、磁性と導電性を持つ
材料であれば、残留磁気が小さい材料に限定されるもの
ではない、そして、板片９の材料としてアルミニウムと
マンガンと鉄の合金を用いているが、保磁力を持つ他の
材料を用いてもよい、さらに、超伝導体８を板片９に接
着しているが、これは超伝導体８を板片２の電気接点ｌ
側の表面に接着しても同様に働く。

また、第１．第２あるいは第３の実施例において密封容
器３はガラス製としたが、他の絶縁性材料でできていて
もかまわない。

なお、第１あるいは第２の実施例において超伝導体８の
材料としてニオブ・チタン系合金を用いているが、他の
金属系、セラミックス系、有機系の超伝導体を用いても
よいし、いわゆる常温超伝導体を用いてもよい。

常温超伝導体の一例としてストロンチウム（Ｓ「）、バ
リウム（Ｂａ）、インドリウム（Ｙ）及び銅（Ｃｕ）を
夫夫１：１：Ｉ：３の比率で含有するセラミック酸化物
がある。その製造方法の一例としては、出発原料として
Ｓ　ｒ　ＣＯ３，［３ａ　Ｃｏ３゜Ｙ、０１．ＣｕＯの
夫人の！５）体を所定量混合し、粉砕し、空気中におい
て９２０°Ｃで５時間焼成する。この焼成・粉砕を３回
繰り返し、均質性を高める。このようにして処理した混
合粉体を冷間圧縮成型した後、空気中において１０００
°Ｃで５時間焼成し、徐冷することにより製造する。

なお、第３の実施例において超伝導体８の材料としてニ
オブ・チタン系合金を超伝導体ｌＯの材料としてニオブ
・ゲルマニウム系合金を用いているが、超伝導臨界温度
の異なる２種類の他の金属系の超伝導体、または超伝導
臨界温度の異なる金属系の超伝導体とセラミックス系の
超伝導体、あるいは超伝導臨界温度の異なる２種類のセ
ラミックス系の超伝導体を用いてもよい。

発明の効果 以上のように本発明によれば、電気接点を支持する板片
と磁束発生手段とを含んで構成する磁路の横断面を覆う
超伝導体を設けることにより、安価な材料で構成でき、
信頼性の高い、部品点数の少ない小型で安価な、しかも
効率のよい感温スイッチが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の一実施例の怒温スイ。 チの断面図、第２図は本発明の第２の一実施例の感温ス
イッチの断面図、第３図は本発明の第３の一実施例の感
温スイッチの断面図、第４図は従来の感温スイッチの断
面図である。 ｌ・・・・・・電気接点、２・・・・・・板片、７・・
・・・・永久磁石、８・・・・・・超伝導体、９・・・
・・・板片、１０・・・・・・超伝導体。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名７−永久磁
石 第　　１　　図　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　８−一−ズＳイ云Δ唾右収Ｍ２図　　　　　　
９−液温 第３図 Ｉθ−ｍ−５訃？ｒイ云虜）、本 δ　　／　　２ ／

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）電気接点と、前記電気接点を支持する磁性と導電
   性を持つ板片と、磁束発生手段と、前記電気接点を接触
   状態にするために前記磁束発生手段と前記板片とを含ん
   で構成する磁路と、前記磁路の横断面を覆う超伝導体と
   を備え、前記超伝導体が超伝導臨界温度以上の非超伝導
   状態では前記磁路に前記磁束発生手段より発生した磁束
   が流れて前記電気接点を接触状態にし超伝導臨界温度以
   下の超伝導状態では前記磁路に前記磁束発生手段より発
   生した磁束を流さないことで前記電気接点を非接触状態
   にすることを特徴とする感温スイッチ。
2. （２）磁束発生手段は永久磁石を用いた請求項（１）記
   載の感温スイッチ。
3. （３）電気接点が一対の構成を有し、その各々、異なる
   ２本の板片で支持される請求項（１）または請求項（２
   ）のいずれかに記載の感温スイッチ。
4. （４）磁束発生手段は、電気接点を支持する永久磁化し
   た板片を用いた請求項（１）または請求項（３）のいず
   れかに記載の感温スイッチ。
5. （５）超伝導体が板片に固着された請求項（１）、請求
   項（２）、請求項（３）または請求項（４）のいずれか
   に記載の感温スイッチ。
6. （６）電気接点を接触させるのに寄与する磁路の横断面
   を覆う超伝導体の超伝導臨界温度より高い超伝導臨界温
   度を持つ超伝導体で、電気接点を接触させるのに寄与し
   ない磁路の横断面を覆う請求項（１）、請求項（２）、
   請求項（３）、請求項（４）または請求項（５）のいず
   れかに記載の感温スイッチ。