JPH0247046B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は磁気によつて開閉するリードスイツチ
を用いた感温スイツチに関するものである。

［従来の技術］ 一般に、感温スイツチに用いられる封止接点の
リードスイツチの典型的なものは、接点を有した
一対の磁性リードをガラス容器に封入して成る。
両方のリードは各々の自由端部で空隙をおいて、
互いに重なり合つた片持ちバネの形でガラス容器
に封じ込まれている。磁場源から磁場が与えられ
ると、両リードは接触して電気通路となり、磁場
が除去されると電気通路を遮断するように跳ね戻
る。

第１図に示すように、従来の感温スイツチに用
いられる封止接点のリードスイツチは、一対の磁
性リード２，２′が自由端部で適当な空隙を有し
た接点を持つ。ガラス容器３の内部には不活性ガ
ス４が封入されている。外部の磁場源により磁場
を与えると磁性リード２，２′の接点部に相反し
た磁極が発生し、接点は開閉する。この時、リー
ド２，２′が第２図に示すような電源５を盛つた
外部回路に接続されていると、磁性リード２，
２′に電流が流れる。磁性リード２，２′に電流が
流れると、通電電流によつて磁性リード２，２′
の円周方向に磁場が発生し、外部からの磁場によ
つてリード２，２′の長さ方向に向いているスピ
ン磁気モーメントは円周方向の磁場によつてリー
ド２，２′を軸に螺旋方向に向く。結果として、
磁性リード２，２′の長さ方向の磁束密度が下が
る。通電電流によつて磁性リード２，２′の長さ
方向の磁束密度が下がると、リードスイツチとし
て、次のような減少が生じる。

(1) リードスイツチの接点が会りするアンペアタ
ーン値即ち開放値が通電電流の大きさに比例し
て上がる。

(2) 通電電流がある大きさ以上になると、リード
スイツチの接点の開離時に通電電流が零になる
とリード２，２′の磁束密度が上がり磁気吸引
力が再び大きくなり、接点が閉成する。この繰
り返しによつて電磁的なチヤタリングが発生す
る。

なお、(1)，(2)についての詳細は、電気学会磁気
応用研究会資料番号AM―79―63「サーマルリー
ドスイツチの接点開閉に関する一考察」（1979年
12月21日）を参照されたい。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述の(1)の現象から、リードス
イツチ接点にとつて、磁気吸引力による押圧が、
通電電流が大きくなるに吊れて、小さくなる。押
圧が小さくなると接点の接触抵抗が大きくなり、
接点部の発熱が大きくなる。温度が上昇すると開
離時に起き損傷が激しくなる。また、通電電流が
交流時のとき、リードスイツチを開閉させるため
の外部からの磁場の変化が交流の周波数に比べ当
て遅い場合は、通電電流が最大になつたとき、接
点が開離する。即ち、接点にとつて、交流電流の
一番厳しいときに開離する。

次に、(2)の現象から、接点の開離時に長い電磁
的チヤタリングが発生すると、接点にスポツトエ
ロージヨンが発生し、接点を損傷する。

よつて、従来のリードスイツチはリードに流れ
る電流によつて発生する磁場の影響が接点劣化を
早めるように働き、結果としてあるレバル以上の
大きな負荷を開閉できないという欠点があつた。

そこで、本発明の技術的課題は、上記欠点に鑑
み、リードに流れる電流によつて発生する磁場の
影響や静電吸引力を逆に利用し、接点劣化を少な
くし、大きな負荷を開閉できるリードスイツチ
と、感温磁性体と、永久磁石との組合わせからな
る大きな接点容量を持つ小型化可能な感温スイツ
チを提供することである。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、絶縁容器内に片持バネ型に封
止され、かつ自由端に第１の接点を有する磁性体
よりなり、容器外部の第１の引出し線と接続した
第１のリードと５、第１のリード５が封止された
箇所の近傍で該容器に片持支持され、かつ自由端
に上記第１の接点と通常接触した第２の接点を有
し、容器外部の第２の引出し線と接続した第２の
リード６と、該容器内に自由端が上記第１のリー
ドの自由端と該第２の接点とは反対側の面で空隙
を持て対向するように片持支持状態に配置された
磁性体よりなる第３のリード７とを有し、これに
より磁場印加のないとき導通状態にあること、お
よび外部磁界の存在によつて上記第１のリードの
自由端が上記第３のリードの自由端に接触した状
態で該第１のリードから該第３のリードを通つて
上記第２の引出し線へ至る電気通路の形成を遮断
するために該通路の途中に電気的絶縁物１０を介
在させたリードスイツチ１５と、該リードスイツ
チ１５の外周に設けられた永久磁石１４および感
温磁性体１３との組合わせからなることを特徴と
する感温スイツチが得られる。

すなわち、本発明の構成は、まず、接点を有し
た略平行の一対のリードをガラス容器に封入して
成る。片側のリードは主磁性リード５であり、他
のリードは機能的に非磁性のリード６である。
各々の自由端部は接触した片持ち支持の形で接点
をもち、適当な押圧で接触している状態でガラス
容器に封じ込まれている。主磁性リードはバネ性
を有し、そのステイフネスは磁気吸引力によつて
たわみが出る大きさである。さらに、主磁性リー
ドの自由端部の非磁性リードの接点とは反対の面
と空隙を介して対向する自由端部を持つように補
助の磁性リードがガラス容器又は非磁性リードに
固定されている。補助の磁性リードのステイフネ
ス弾き吸引力によるたわみがほとんどない程度に
大きく、主磁性リードの自由端部と補助の磁性リ
ードの自由端部の空隙は磁場を与える磁気吸引力
が発生する大きさである。

よつて、本発明の感温スイツチに用いられるリ
ードスイツチは、磁場源から磁場が発生していな
いと接点は閉成しており、主磁性リードと非磁性
リードが電気通路となる。磁場が発生すると主磁
性リードと補助の磁性リードが吸引し、接点は開
離し、電気通路は遮断する。

なお、本発明は、磁性体内に電流通路を設ける
ことができることから、電流によつて発生する磁
束φは、磁性体内を通り、反磁界の発生は全く生
じない。しかも、磁性体内の電流による磁界の強
さも、電流による磁界の強さも、電流からの距離
が近いので強くなる。

［実施例］ 次に、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。

第３図〜第６図に本実施例の感温スイツチに用
いられるリードスイツチを示す。代表として、第
３図の実施例について動作原理を説明する。接点
９，９′をそれぞれ有した主磁性リード５と非磁
性リード６がガラス容器８に封入してある。両リ
ード５，６は外部回路と接続できるように容器外
部に引き出されている。この時、接点９，９′は
適当な押圧で接触している。磁性リード５は、ば
ね性を有し、そのステイフネスは磁気吸引力によ
つてたわみが出る大きさとする。非磁性リード６
とは反対側に主磁性リード５の自由端部とは空隙
を持つた補助磁性リード７がガラス容器８に固定
されている。空隙は磁場を与えると両磁性リード
５，７が吸引できる大きさである。補助磁性リー
ド７のステイフネスは、磁気吸引力でたわみがほ
とんどでない大きさが好ましい。磁場が与えられ
ていない状態で接点９，９′は閉成しており、磁
場が与えられると磁性リード５が磁性リード７に
吸引され接点９，９′は開離する（以後、閉成す
るときの磁場の大きさを閉成値と呼ぶ。）。

次に、このリードスイツチを第２図のリードス
イツチ１と置き換えて、外部回路に接続すると、
外部磁場が閉成値以下のとき、接点９，９′は閉
成しており、リード５，６には電流が流れる。こ
の時、主磁性リード５の長さ方向の時速密度は通
電電流によつて小さくなる。これは、第１図に示
す従来のリードスイツチ１と同じである。しか
し、本発明のリードスイツチの場合、接点の押圧
は、磁性リード５のばね力（従来のリードスイツ
チは磁気吸引力である。）そして、接点を開離す
る力は磁性リード７との磁気吸引力である（従来
のリードスイツチはじせいりーど１，１′のばね
力である。）。

このため、通電電流によつて磁性リードの長さ
方向の磁束密度が下がるとリードスイツチの接点
について次のことが言える。

(イ) 通電電流に比例して接点９，９′の押圧が大
きくなる。

(ロ) 通電電流が交流のときは、外部磁場の変化が
交流の周波数と比べて遅いときは通電電流が最
小となつたときに接点が開離する。

(ハ) 接点９，９′が開離して通電電流が零になる
と、磁気吸引力が増し、開離力が強くなるた
め、電磁的チヤタリングは起きない。

以上のように、本発明の感温スイツチに用いら
れるリードスイツチは、従来のリードスイツチの
欠点が逆に長所となり、磁性を使用しないタイプ
のスイツチ、例えば、バイメタル等の機械的スイ
ツチに比べ、通電電流が零近傍で切れるため、大
きな電流を開離する場合、接点劣化の点から見る
と有利となることが分かる。

第４図から第６図のものは変形例で、基本的に
は第３図のものと同様である。

第４図ａに示すリードスイツチは、補助磁性リ
ード７を絶縁物１０を介してリード６に支持させ
たものであり、ｂに示すリードスイツチは、絶縁
物１０をガラス１１で固定したものである。第５
図のリードスイツチは、非磁性リード６に補助磁
性リード７に固定し、ガラス容器内の補助リード
先端部の主磁性リード５に対向する側に絶縁膜１
２を取り付けたものである。図では絶縁膜１２を
補助磁性リード７側に取り付けたが、主磁性リー
ド５側に取り付けても良い。

第６図のリードスイツチはリード６を一部磁性
体とし、接点９′の近傍の部分６′のみを非磁性と
し、機能的には主磁性リード５と補助磁性リード
７の磁気吸引力を妨げないようにしたもので、主
に磁性リード５とリード６を容器８の封止上の箇
所で同一の条件とすることを目的としている。同
様の目的で第３，４図の磁性リード５の容器８の
封止部近傍の材質をリード６と同様に非磁性とし
ても良い。

また、本実施例に置けるリードスイツチを交流
電源を持つ外部回路と接続した際、接点が開離時
に主磁性リード５と補助磁性リード７との間に交
流の電圧によつて起きる静電吸引力を発生させれ
ば静電吸引力が小さい時、即ち電圧が小さいとき
に接点が閉成する。このことは、閉成時の接点の
損傷を小さくする。第５図のリードスイツチの絶
縁幕１２を薄くするか、絶縁幕１２と第４図のリ
ードスイツチの絶縁体１０，１１を誘電体にすれ
ば実現できる。もちろん、誘電体の抵抗値は絶縁
物に近い抵抗値でなければならない。なお、リー
ドスイツチに使用している容器は、ガラス以外の
絶縁性を持つ材料ならば同様に仕様できることは
いうまでもない。

以上のごとく、本実施例のリードスイツチは比
較的高電流の負荷を開閉する際、従来のリードス
イツチがもつ欠点を除去しただけでなく、他の磁
性を使用しないタイプのスイツチに比べて、接点
と特性において優れたリードスイツチであると言
える。

これにより、本来リードスイツチが持つている
耐環境性が良く、高信頼性のスイツチである長所
と合わさつて優れたスイツチを提供することがで
き、産業上有益な発明である。また、引き出し線
５，６がリードスイツチの両側ではなく、片側に
あるため、引き出し線に接続するワイヤを引き回
すことをしなくと済み、取り扱いやすいリードス
イツチである。

第７図に、本発明の実施例に関わる上述のリー
ドスイツチ１５を使用し、感温磁性体１３および
永久磁石１４を組み合わせた感温スイツチの実施
例を示す。

第８図ａ，ｂに、特にセンターギヤツプタイプ
の感温スイツチの構造を示した。第８図ａは感温
磁性体１３がセツト温度以下の場合であり、リー
ドスイツチが開離することが分かる。第８図ｂは
感温磁性体１３がセツト温度以上の場合であり、
リードスイツチが平成することが分かる。

なお、これ以外の磁気回路を持つ感温スイツチ
を構成しても、同様に接点特性の良い感温スイツ
チが得られるのは言うまでもない。この本実施例
のリードスイツチを組込んだ感温スイツチは、こ
のリードスイツチの長所が最も生かされる用途で
ある。それは、感温スイツチでは、温度変化が比
較的緩やかなため、リードスイツチに与えられる
磁場の変化が小さく、大きな負荷を制御する感温
スイツチの接点特性は、りようこうなものがひつ
ようだからだある。したがつて、本実施例に関わ
るリードスイツチを使用した感温スイツチは、接
点要領が大きく、信頼性が高く、しかも接点開閉
時のノイズの小さい感温スイツチとなり、家庭電
気、自動車、事務機器等用の感温スイツチとして
有用である。

［発明の効果］ 以上に説明から分かるように、本発明によれ
ば、リードに流れる電流によつて発生する磁場の
影響や静電吸引力を逆に利用し、接点劣化を少な
くし、大きな負荷を開閉できるリードスイツチ
と、感温磁性体と、永久磁石との組合わせからな
る大きな接点容量を持つ小型化可能な感温スイツ
チを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のリードスイツチを示す側断面
図、第２図はリードスイツチの一使用状態を示す
回路図、第３図〜第６図は本発明に係わるリード
スイツチの種々の実施例を示す側断面図、第７図
ａ〜ｃは第３図〜第６図のリードスイツチを用い
た本発明の感温スイツチの側断面図、第８図ａ，
ｂは、本発明の実施例に係わるセンターギヤツプ
タイプの感温スイツチの構造を示す概念図であ
る。 １…従来のリードスイツチ、２，２′…磁性リ
ード、３…ガラス容器、４…封入ガス、５…主磁
性リード、６…リード、７…補助磁性リード、８
…ガラス容器、９，９′…接点、１０…絶縁物、
１１…ガラス、１２…絶縁膜、１３，１３′…感
温磁性体、１４…永久磁石、１５…本発明に係わ
るリードスイツチ、１６…磁気ギヤツプ、１７…
電源、１８…負荷。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 絶縁容器内に片持バネ型に封止され、かつ自
   由端に第１の接点を有する磁性体よりなり、容器
   外部の第１の引出し線と接続した第１のリードと
   ５、第１のリード５が封止された箇所の近傍で該
   容器に片持支持され、かつ自由端に上記第１の接
   点と通常接触した第２の接点を有し、容器外部の
   第２の引出し線と接続した第２のリード６と、該
   容器内に自由端が上記第１のリードの自由端と該
   第２の接点とは反対側の面で空隙を持つて対向す
   るように片持支持状態に配置された磁性体よりな
   る第３のリード７とを有し、これにより磁場印加
   のないとき導通状態にあること、および外部磁界
   の存在によつて上記第１のリードの自由端が上記
   第３のリードの自由端に接触した状態で該第１の
   リードから該第３のリードを通つて上記第２の引
   出し線へ至る電気通路の形成を遮断するために該
   通路の途中に電気的絶縁物１０を介在させたリー
   ドスイツチ１５と、該リードスイツチ１５の外周
   に設けられた永久磁石１４および感温磁性体１３
   との組合わせからなることを特徴とする感温スイ
   ツチ。