JPH0731968B2 - 熱応動スナップリレ− - Google Patents

熱応動スナップリレ−

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JPH0731968B2
JPH0731968B2 JP57178628A JP17862882A JPH0731968B2 JP H0731968 B2 JPH0731968 B2 JP H0731968B2 JP 57178628 A JP57178628 A JP 57178628A JP 17862882 A JP17862882 A JP 17862882A JP H0731968 B2 JPH0731968 B2 JP H0731968B2
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進 生方
靖和 水谷
庄造 伊予田
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生方 眞哉
生方 礼子
生方 眞之介
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H37/00Thermally-actuated switches
    • H01H37/02Details
    • H01H37/12Means for adjustment of "on" or "off" operating temperature
    • H01H37/20Means for adjustment of "on" or "off" operating temperature by varying the position of the thermal element in relation to switch base or casing

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  • Thermally Actuated Switches (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、バイメタルやトリメタルなどの温度に応じて
変形作動する金属板を接点の開閉に利用したリレーに係
り、特にこのような熱作動板を浅い皿状に絞り成形して
異なる温度に於てスナップ的に反転動作を行なわせる熱
応動スナップリレーにおいて、どの熱応動板の温度変位
特性もほぼ同じような特性にしなければならないという
製作上での制約が要求されずに、接点間ギャップの確保
などリレーとしての性能の向上及び製作上の歩留り向上
を目的とするものである。
従来、この種の熱応動スナップリレーに用いられる熱作
動板は第1図に斜視図で示す記号1なる例えば平面形状
がほぼ長方形で浅い皿状に絞り成形されたバイメタル板
であり、その一端に比較的厚みのある鉄板などで作られ
た接続金具2が×印点で溶接などの方法により固着さ
れ、他端には銀系合金などで作られた可動接点3を備え
ている。この熱作動板1は、図示実線の状態を常温とす
るならば、温度を上昇させて例えば125℃にすると、急
跳反転してその彎曲方向を変え点線で示す如くとなり、
温度を下降させて例えば80℃にすると彎曲方向が実線で
示す元の状態にスナップ的運動で戻るものである。
この動作をグラフで詳細に説明すると第2図の如くであ
る。即ち第1図に示した接続金具2を適宜の手段で固定
して可動接点3の下面の或る点(以下C点と呼ぶ)の移
動を温度に対して表わしたものである。グラフは横軸に
温度をとり縦軸にC点の移動距離をとったものである。
常温T0におけるC点の位置D0を基準にすると温度の上昇
に伴なってバイメタル即ち熱作動板1は、湾曲方向がそ
のまま変らないで徐々に動き(以後この事をクリープと
呼ぶ)C点は曲線Aに沿って移動し、温度T3例えば125
℃において急激に彎曲方向を変えてD2の位置からD6の位
置へとスナップ的に移動する。温度T3からさらに温度が
上昇する範囲では熱作動板1の動きはクリープとなるか
らC点の位置は徐々に増大するが、この範囲はリレーと
しての作動に関係がないからこれ以上言及しない。温度
T3以上に到達した熱作動板1の温度を下降させると曲線
Bに従ってC点は徐々に下降しD4の位置に向かう。即ち
熱作動板1は温度T1例えば80℃の直前迄クリープ運動す
るが、温度T1に到達すると急激に彎曲方向を元に転じて
C点の位置はD4から曲線A上のD1に移る。さらに温度が
下がればC点は曲線A上を下降して常温T0になると基準
点D0に戻る。
皿状に絞られた形状の熱作動板の温度に対する変形は以
上述べた如くであるが、さらに付言すれば曲線Aの温度
T3の点と曲線Bの温度T1の点とを結ぶ点線で示した曲線
Nの如き負特性がこの温度T1とT3の範囲に不安定領域と
して存在する。このような熱作動板の動きを接点の開閉
に利用する場合、所定の温度例えば120℃で可動接点を
固定接点からクリープ運動を全くさせないでスナップ的
に引離すには常温において可動接点を持ち上げる方向に
固定接点を位置させて両接点間に接触圧力がかかるよう
に配設する。つまり第3図に示すように頑丈な基体4の
右端に第1図に示した熱応動板1の固定端となる接続金
具2を固定し、基体4に電気絶縁物5を介して固着され
た支持体6aに固定接点6が固定されている。これは周知
の如く片持梁支持方式である。つまり可動接点のC点は
常温に於て既に第2図のグラフにおけるD3の位置に持ち
上げられている事により熱作動板の温度が常温から上昇
してT2に到達すると急跳反転してC点がD3の位置からD5
の位置にスナップ的に変化する。つまり可動接点は固定
接点との接触を常温T0から動作反転温度T2迄は完全に保
ったままでチャタリングなどの不具合なくスナップ運動
により開離するのである。
接点開離後に於ては、熱作動板1の温度が降下すると曲
線Bに沿って温度T1の直前迄はクリープ運動するが、温
度T1で急激に元の彎曲方向へと復帰してC点はD4の位置
からD3の位置まで即ち固定接点と接触する位置に戻る。
ここで重要な事は、熱作動板1が温度上昇して動作反転
した後に曲線Bに沿って温度が降下してくる過程で、温
度T1に於て再び復帰反転する時のスナップ運動の距離即
ち復帰直前の接点ギャップが熱作動板1のみの単体の時
にはD4からD1迄あつても、実際にリレーとして組立てら
れた時には固定接点により可動接点が持ち上げられるか
ら第2図でC点の位置が既にD3にあるため、復帰時スナ
ップ運動直前の接点ギャップはD4とD3との差の分に縮少
されるという事である。
さらに、製品を構成する部品のバラツキは一定の範囲許
容されるという工業製品を作る上の一般論から云えば、
熱作動板単体の温度特性が第2図の曲線A、N及びBよ
りも高い方に移行した例えば曲線Ah、Nh及びBhで示され
るようなものを使用したいという要求が生ずる。従って
曲線Ah、Nh及びBhで示されるような特性を有する熱作動
板を使用して温度T2で動作反転するように熱応動リレー
としての動作温度を較正する場合には曲線Nhの温度T2
おける点から求められるように可動接点のC点位置はD3
hに定められている。この場合、常温から上昇して温度
T2においてスナップ作動した熱作動板の温度が下降する
過程で曲線Bhに沿って温度T1h迄下がった時にC点の位
置はD4hまで徐々にクリープした後スナップ動作で復帰
するが、この時の復帰直前の接点ギャップはD4hとD3
との差となり極めて小さくなってしまう。
第2図に示した可動接点の各位置を示す寸法は判り易く
するために拡大して画かれているが、例えば熱作動板の
大きさとして巾が7mm、長さが12mm程度のものでは復帰
直前の接点ギャップは位置D4とD3の差で0.3mm程度であ
り、不利な方の位置D4hとD3hの差では0.1mmより小さ
い。従って接点間の耐圧が低いために復帰時にチャタリ
ングを生じてリレーとして使用出来なくなる事もあり、
それを避けるには熱作動板単体の温度特性が曲線A、N
及びBで示されるものに極めて近い接点ギャップが大き
くとれるもののみを部品として採用するという非常に歩
留りの悪い状態で製品を作らなければならなくなる。
本発明は、以上種々述べた知見をもとに従来の片持梁に
おける欠点を除去せんとするものであり、その実施例を
第4図に示す。同図において11はバイメタル板などをほ
ぼ長方形に打抜いて浅い皿状に成形した熱作動板であ
り、その一端即ち図で右側の端は堅固な基体14に溶接の
ような方法で固着されている。熱作動板11の左側の端は
自由端でここに可動接点13が固着されている。固定接点
16はその支持体16aにより電気絶縁性の充填材15を介し
て基体14に固着されている。12は較正片でこの実施例で
は基体14の一部に穿たれた雌ねじに螺合する雄ねじを示
すが、これは微少寸法の調節に非常に便利であるという
理由であって、較正片としてはこの形状に限定されるも
のでなく熱作動板11の後述する如き領域を所定の位置迄
押圧しておくような突起物であればよい。この第4図に
示す実施例の熱作動板11は巾に対する長さの割合が第1
図又は第3図に示す熱作動板1よりも大きい。
従来の熱作動板1では接点圧を印加する為に固定端近傍
に曲げ応力がかかり座屈を生じ易いので極力長さを制限
し巾に対して必要最少限に選定されるのが普通である。
つまり従来のものは、長さが可動接点及び接続金具との
固着部分を含め巾の1.6乃至1.7倍位が適当である。
第4図に示す本発明の実施例では熱作動板11はその自由
端側に設けられた可動接点のC点が固定接点により押し
上げられた位置として第2図に於けるD1の位置に少くと
もあればよい。そして較正片12によって熱作動板11を押
し下げる事により可動接点13と固定接点16との必要な接
触圧を付与するとともに動作温度をT2に較正する。換言
するならば従来の片持梁のものが固定接点の位置を第2
図に於てD3(又はD3h)に押上げて動作温度の較正を行
なったのに対して本発明実施例の場合は固定接点の位置
は第2図に於てD1(又はD1h)の位置とし動作反転温度
の較正に必要な与圧は較正片12によって熱作動板11の皿
状部分を自由状態の深さを浅くする方向に変形するとと
もに熱作動板11の固定端近傍を従来の片持梁で曲がる方
向と逆の方向に曲げる態様で行なうものである。
熱作動板の単体の反転温度以下の領域で動作反転温度を
較正する場合に、本発明を適用した熱作動板11の如く一
端を固定しさらに較正片12により皿状部分を押圧する事
により固定端近傍を従来の片持梁の曲がる方向と反対方
向に曲げる事について従来は熱作動板の特性を変化させ
るものとして行なわれていなかった。その理由を種々調
べてみると次のような事が判った。
熱作動板の動作反転温度及び復帰反転温度はバイメタル
の板厚に対して平面の大きさ及び皿状成形の絞り深さを
選ぶ事によって種々選択出来るが、本発明を主旨とする
熱応動スナップリレーの熱作動板の復帰反転温度を大き
く変動させない条件を求める為の実験はバイメタル板厚
が0.1mm乃至0.25mmの範囲で種々行なった。その結果熱
作動板の平面形状について、第5図に示す如くその巾W
と長さLの関係及び皿状絞りの中心点Qは熱作動板平面
のほぼ中央として較正片が押圧する点をどの領域に選定
するかという事が大きな影響力を持つ事が判った。
巾Wと長さLとの関係については、L/Wの値が1.7乃至1.
9の試料グループとL/Wの値が2.1乃至2.7の試料グループ
とに分けて種々の板厚及び反転温度のものについて調べ
たところ、較正片が押圧する位置を中心点Qに設定した
場合では前のグループが復帰反転温度の単体の時との差
において+7%乃至+15%変動したのに対して後のグル
ープは僅かに0%乃至+2%変動したに過ぎなかった。
次に較正片が押圧する位置を皿状絞り中心点Qから可動
接点寄りに巾Wの10%の寸法移動させて設定したもので
は、前のグループでは復帰反転温度が−10%乃至+20%
の変動に拡大し、後のグルーフでも−2%乃至+6%の
変動が認められた。さらに較正片の押圧する位置につい
ては絞りの中心点Qから可動接点と反対の固定端寄り方
向に巾Wの10%に相当する寸法移動させた点で設定した
ものについて調べたところ前のグループでは+7%乃至
+12%と若干変動が減少し、後のグループでは0%乃至
+1.5%であった。さらに固定端寄りの方向に較正片の
位置を広い範囲ずらして設定した場合の調査の結果、1/
3Wに相当する位置迄は中心Qを押す場合に比較して同程
度以下の変動である事が判った。これを第5図中に示せ
ば、熱作動板11の絞り中心Qから右方へ斜線で示したZ
なる記号の領域である。尚第5図で熱作動板11の可動接
点の固着されてある近傍の形状が記号11Aで示す部分の
角を切欠いてあるのは熱作動板の反転動作にほとんど影
響がない為でありこの程度の変形を含めて熱作動板の形
状はほぼ長方形であると呼ぶ事にしたい。
このように熱作動板の巾Wと長さLの比率を選定し、第
2図に示すように固定接点16による可動接点13のC点を
復帰反転温度における位置に設定するとともに較正片12
の押圧する位置を第5図の斜線で示す領域Z内に選定す
れば、復帰反転直前の接点ギャップは熱作動板の温度特
性がA、N及びBのものはD4とD1との差であり、温度特
性がAh、Nh及びBhのものでもD4hとD1hとの差が得られ
る事となり従来の片持梁支持方式に比較して非常に優れ
ている事が認められる。さらに熱作動板の単体特性が高
い方へずれているものでも復帰温度について使用上問題
ないと判断されれば充分熱応動スナップリレーの部品と
して利用出来るから製品の歩留りはさらに向上するとい
う工業的価値の大なるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の熱応動スナップリレーに使用される部品
の斜視図、第2図は温度変化に対する熱作動板の動作を
説明するグラフ、第3図は従来の熱応動スナップリレー
の一実施例を示す側面図、第4図は本発明の熱応動スナ
ップリレーの一実施例の側面図、第5図は第4図中に示
された部品の平面図をそれぞれ示すものである。 11……熱作動板、12……較正片、13……可動接点、14…
…基体、15……電気絶縁材、16……固定接点。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水谷 靖和 愛知県名古屋市緑区六田一丁目61番地 (72)発明者 伊予田 庄造 愛知県名古屋市瑞穂区弥富町字円山10−2 (56)参考文献 特開 昭47−7475(JP,A) 実公 昭13−1619(JP,Y1)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一端を基体に固定し他端に可動接点を備え
    たほぼ長方形の熱作動板と、前記可動接点と接離するよ
    うに前記基体に電気的に絶縁して配設された固定接点及
    び前記基体から突出せる較正片から成り、 前記熱作動板はその幅に対する長さの比が2倍以上に選
    定され且つ異なる温度で急跳反転及び急跳復帰運動する
    ように中央近傍を中心とするほぼ円形の浅い皿状に絞り
    成形されると共に、 その常温において凸となる側の前記皿状絞りの中心乃至
    中心から該熱作動板の巾寸法の3分の1相当だけ固定端
    寄りの領域内に定められた部分を較正片によって押圧す
    ることにより、 前記熱作動板の固定端近傍を固定接点側に近付くように
    偏倚させ、 熱作動板の温度下降による急跳復帰時に必ず可動接点が
    接触する位置に固定接点を固定することにより両接点の
    接触時には必要な接触圧が付与され、片持梁支持方式に
    よるクリープ運動によって固定接点と可動接点の距離が
    縮まることを防止し、且つ復帰温度の変化を防止して、
    動作温度の較正を可能ならしめた事を特徴とする熱応動
    スナップリレー。
JP57178628A 1982-10-12 1982-10-12 熱応動スナップリレ− Expired - Lifetime JPH0731968B2 (ja)

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US06/536,999 US4510481A (en) 1982-10-12 1983-09-29 Snap action type thermally responsive switching structure

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