JPH10321103A

JPH10321103A - 感温スイッチ

Info

Publication number: JPH10321103A
Application number: JP10137643A
Authority: JP
Inventors: James B Kalapodis; ビーカラポディスジェイムズ; William F Quinn; エフクインウイリアム
Original assignee: Emerson Electric Co
Current assignee: Emerson Electric Co
Priority date: 1997-05-02
Filing date: 1998-05-01
Publication date: 1998-12-04
Also published as: CA2233390A1; EP0875913A3; EP0875913A2; US6191679B1

Abstract

(57)【要約】【課題】非常に低い電気抵抗を有する形状記憶金属製
の導電アクチュエータを有する感温スイッチを提供す
る。【解決手段】形状記憶金属製の導電接点アームアクチ
ュエータ１８を備えた接点部材Ｂを有する感温スイッ
チ。感温スイッチは２０ mΩ未満の電気抵抗を有する。
アクチュエータは約８％未満の歪量に変形され、非常に
硬い高強度の電気絶縁材料がスペーサ１４として使用さ
れる。接点部材Ｂの周縁部１２及びスペーサ１４は一対
のアウタ部材Ｃ及びＤの間にサンドイッチ状に挟まれ、
温度が高温度になるとアクチュエータ１８はその先端の
端子端部３２が一方のアウタ部材Ｃの内面２２より離脱
することにより導電経路を遮断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、感温スイッチに係
り、更に詳細には回路を開閉するための感温形状記憶合
金製の接点部材を使用する感温スイッチに係る。本発明
の感温スイッチは特にバッテリに適用可能なものであ
り、これについて説明するが、本発明はより広い局面を
有し、他の用途にも使用可能である。

【０００２】

【従来の技術】形状記憶合金は感温スイッチに於いてバ
イメタルの代わりに使用可能である。スイッチ接点アー
ムが形状記憶合金にて形成され、スイッチ接点アームは
常温に於いて変形された形状を有し、高温度に於いて復
元された形状に変化する。形状記憶合金製の接点アーム
のかかる形状の変化により、電気回路を開閉するために
使用可能な互いに異なる接点アーム位置が与えられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】形状記憶合金製の電気
スイッチ要素は、バッテリが過熱状態になるとバッテリ
の回路を開くべくバッテリに従来より組み込まれてい
る。しかし信頼性に優れた動作を確保すると共にバッテ
リの腐食環境より形状記憶合金を保護する態様にてバッ
テリ構造体に形状記憶合金製のスイッチ要素を組み込む
ことは困難である。従ってバッテリや他の装置に適宜に
且つ信頼性よく使用可能な自蔵型の一体的なシールされ
た感温スイッチ組立体を形成することが望ましい。

【０００４】バッテリに於ける過剰な温度上昇を防止す
るために使用される感温スイッチは、バッテリの通常の
充電及び放電中にエネルギが過剰に浪費されないよう非
常に低い電気抵抗を有していなければならない。形状記
憶合金製の導電アクチュエータの電気抵抗を低くするこ
とは困難である。またバッテリを過剰な温度上昇より保
護するためには、保護スイッチがそれが一旦開かれると
再度閉じることがないワンショットヒューズとして機能
することが望ましい。

【０００５】

【発明の概要】自蔵型のシールされた感温スイッチ組立
体は導電金属製の一対のアウタ部材の間にサンドイッチ
状に挟まれた形状記憶合金製の接点部材を含んでいる。
接点部材は常温に於ける変形された形状と高温度に於け
る復元された形状との間にて形状を変化することによ
り、前記一対のアウタ部材の間の導電経路を開閉する接
点アームを有している。

【０００６】本発明の一つの重要な局面によれば、過電
流条件又は過剰温度条件に応答する形状記憶金属製の導
電アクチュエータを備えたスイッチは２０ mΩ未満、好
ましくは１２ mΩ未満、より好ましくは約５〜７ mΩ未
満の電気抵抗を有する。

【０００７】本発明の他の一つの局面によれば、形状記
憶金属製の導電アクチュエータを有するスイッチは、高
温度に於いてはスイッチの開位置へ変形移動し、温度が
常温に低下しても開位置を維持するよう構成することに
よってワンショットヒューズとして機能する。

【０００８】本発明の他の一つの構成によれば、形状記
憶金属製の導電アクチュエータを有するスイッチは、一
対の金属プレートの間にアクチュエータの取り付け部と
共にサンドイッチ状に挟まれた改良された電気絶縁スペ
ーサを含んでいる。スペーサは高い引張り強さ、低い吸
水率、高い熱変形温度を有する非常に硬い電気絶縁材料
にて形成される。

【０００９】ワンショットヒューズに適した一つの好ま
しい構成に於いては、形状記憶金属製の導電アクチュエ
ータは、８％未満、好ましくは約４％以下の歪量になる
よう変形される。

【００１０】低い電気抵抗は一部には上下面と側周面と
を含むスイッチの全ての導電金属部品を貴金属にて被覆
することにより確保される。

【００１１】一つの構成に於いては、形状記憶合金製の
接点部材は平面図で見て実質的にＥ形をなし、細長い接
点アームはＥ形の中央脚部により郭定される。

【００１２】一つの好ましい構成によれば、接点部材の
周縁部はその周方向の延在範囲が実質的に３６０°未満
であるが、少なくとも２７０°であるよう周方向に間断
される。

【００１３】電気絶縁材が接点部材の周縁部とアウタ部
材の一方との間に配置される。接点部材はそれが常温に
於いて変形された形状の状態にあるときには一方のアウ
タ部材に係合し、高温に於いて復元された形状の状態に
あるときには一方のアウタ部材との係合状態より離脱す
る。

【００１４】一つの構成に於いては、一対のアウタ部材
はそれらの間にキャビティを郭定し、該キャビティ内に
細長い接点アームが配置され、一方のアウタ部材はキャ
ビティに面する窪みを有する。

【００１５】一対のアウタ部材は外方へ突出し周方向に
延在するフランジを有し、これらのフランジは電気絶縁
材製のシールリングにより囲繞される。金属製のクラン
プリングがシールリングを囲繞し、アウタ部材のフラン
ジ上にかしめられ、これによりシールリングをフランジ
に対し強固に圧縮してキャビティをシールする状態にて
互いに保持される。

【００１６】一つの構成に於いては、一対のアウタ部材
はキャップアウタ部材及びベースアウタ部材である。ベ
ースアウタ部材はアルミニウムにて形成され、キャップ
アウタ部材は貴金属にてめっきされた冷間圧延鋼材にて
形成される。

【００１７】本発明の一つの主要な目的は、非常に低い
電気抵抗を有する形状記憶金属製の導電アクチュエータ
を有するスイッチを提供することである。

【００１８】本発明の他の一つの目的は、ワンショット
ヒューズとして機能するよう一旦開くと再度閉じること
のないスイッチを提供することである。

【００１９】本発明の更に他の一つの目的は、非常に硬
く高い引張り強さ、低い吸水率、高い熱変形温度を有す
る電気絶縁スペーサを備えた上述の如き型式のスイッチ
を提供することである。

【００２０】本発明の更に他の一つの目的は、形状記憶
合金製の接点部材を有する自蔵型のシールされた感温ス
イッチ組立体を提供することである。

【００２１】本発明の更に他の一つの目的は、バッテリ
及び他の装置に取り付け可能な一体的な感温スイッチ組
立体を提供することである。

【００２２】本発明の更に他の一つの目的は、作動の信
頼性に優れ、比較的容易に製造し組み立てることのでき
る上述の如き型式の感温スイッチ組立体を提供すること
である。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下に添付の図を参照しつつ、本
発明を好ましい実施形態について詳細に説明する。

【００２４】添付の図に於いて、図１は本発明に従って
構成された自蔵型のシールされた感温スイッチ組立体Ａ
を示している。

【００２５】形状記憶合金製の導電アクチュエータ及び
接点部材Ｂは、一対の導電金属製のアウタ部材Ｃ及びＤ
の間にサンドイッチ状に挟まれた周縁部１２を有し、ア
ウタ部材Ｃ及びＤはそれぞれキャップアウタ部材及びベ
ースアウタ部材とも呼ばれる。電気絶縁リング、即ちス
ペーサ１４がキャップアウタ部材Ｃと接点部材Ｂの周縁
部１２との間に配置されている。スペーサ１４は液晶ポ
リマーの如き比較的硬い材料にて形成されることが好ま
しいが、他の材料が使用されてもよい。

【００２６】電気絶縁スペーサ１４は高い引張り強さ、
低い吸水率、高い熱変形温度を有する比較的硬い材料に
て形成されていることが好ましい。この材料は少なくと
も１５０００psi （１０．５kg／mm²）、より好ましく
は少なくとも２００００psi（１４．１kg／mm²）の引
張り強さを有していることが好ましい。２６４psi （１
８．６kg／cm²）に於ける熱変形温度は少なくとも５０
０°Ｆ（２６０℃）であることが好ましい。３７°Ｆ
（２２．７℃）にて２４時間経過後の吸水率は実質的に
０．０２％以下であることが好ましい。電気絶縁スペー
サ１４はこれらの好ましい特性を有する多くの種々の材
料にて形成されていてよく、かかる材料の一例はガラス
粒子が分散充填された硫化ポリフェニレンである。一つ
の好適な材料がSupec G410T なる商品名にてゼネラル・
エレクトリック・カンパニーより販売されている。他の
一つの好適な材料がRTP1300P-1シリーズなる商品名にて
ＲＴＰＣｏ．より販売されている。ゼネラル・エレク
トリック・カンパニーより販売されている他の一つの材
料はValox EF4530 PBTP 樹脂である。これらの材料は全
てガラスにて強化されており、これらの好ましい特性を
有する他の材料も入手可能である。

【００２７】アウタ部材Ｃ及びＤの間の中央キャビティ
１６には、接点部材Ｂの周縁部１２より内方へ延在する
細長い接点アーム１８が受け入れられている。接点アー
ム１８は形状記憶合金製の導電アクチュエータとしても
機能し、従って「接点アームアクチュエータ」又は「導
電スイッチブレードアクチュエータ」とも呼ばれる。ベ
ースアウタ部材Ｄはキャビティ１６に面する実質的に平
坦な内面２０を有している。またキャップアウタ部材Ｃ
はキャビティ１６に面する実質的に平坦な内面２２を有
している。内面２２はキャップアウタ部材Ｃに設けられ
た窪み３０の底面を郭定しており、窪み３０はキャビテ
ィ１６の上下方向の範囲を拡大している。接点アーム１
８はキャップアウタ部材Ｃの内面２２に係合してアウタ
部材Ｃ及びＤの間に導電経路を与える端子端部３２を有
している。

【００２８】アウタ部材Ｃ及びＤはそれぞれ外方へ突出
し周方向に延在するフランジであって、クランプリング
Ｆと共働するクランプ面を与えるフランジ３４及び３６
を有し、電気絶縁材にて形成されたシールリングＥによ
り囲繞されている。シールリングＥは良好なシールを達
成するよう荷重を受けると流動変形する比較的柔軟な材
料にて形成されていることが好ましい。使用可能な材料
の一例はポリプロピレンであるが、他の多くの材料が使
用されてもよい。シールリングＥは内方へ突出し周方向
に延在する上側突起４０及び下側突起４２を有し、これ
らの突起はそれぞれフランジ３４及び３６に重なって延
在している。下側突起４２は内方且つ下方へ延在して先
端に円筒部４４を郭定している。

【００２９】金属製のクランプリングＦはシールリング
Ｅを囲繞しており、内方へ突出し周方向に延在する延長
部５０及び５２を有し、延長部５０は上側突起４０及び
フランジ３４の外面にオーバラップして延在し、延長部
５２は下側突起４２及びフランジ３６の外面にオーバー
ラップして延在している。また延長部５２は内方且つ下
方へ延在し、その先端に円筒部５４を郭定している。

【００３０】クランプリングＦは符号６０及び６２にて
全体的に示された面の間に良好なシールを達成するよ
う、延長部５０及び５２に沿ってかしめられ、突起４０
及び４２をそれぞれフランジ３４及び３６に対し圧縮す
る。電気絶縁スペーサ１４及び接点部材Ｂの周縁部１２
はクランプリングＦにより圧縮された状態に保持され
る。電気絶縁スペーサ１４は接点部材Ｂの外周縁及びフ
ランジ３４及び３６の外周縁よりも大きい直径を有して
いる。スペーサ１４の外周縁はシールリングＥに係合す
ることによってスペーサ１４が接点部材Ｂに対し相対的
に摺動することを防止し、これによりスペーサ１４が接
点アーム１８の変形移動に干渉することを防止する。

【００３１】アウタ部材Ｃ及びＤはそれぞれ実質的に平
坦な円形の外端面６４及び６６を有し、これらの外端面
はクランプリングＦより軸線方向外側に位置している。
アウタ部材Ｃ及びＤは円筒形の外端部７０及び７２を有
し、ベースアウタ部材Ｄの外端部７２はキャップアウタ
部材Ｃの外端部７０よりも僅かに小さい直径を有してい
る。例えばベースアウタ部材Ｄの外端部７２の直径はキ
ャップアウタ部材Ｃの外端部７０の直径よりも約１５〜
２５％小さくてよい。

【００３２】接点部材Ｂはニッケル−チタンの形状記憶
合金にて形成されることが好ましいが、銅−亜鉛−アル
ミニウム合金や銅−ニッケル−アルミニウム合金を含む
銅ベースの三元合金の如き他の形状記憶合金が使用され
てもよい。合金がその変形された形状より復元された形
状に変化する形状変化温度は、形状記憶合金の組成を適
宜に選定したり熱処理プロセスを変更したりすることに
より変更可能である。接点部材Ｂはスタンプ加工及び打
ち抜き加工により図２に示された平坦なＥ形の形状に形
成され、次いでオーステナイト変態温度に加熱される。
次いで接点部材は合金のマルテンサイト状態に冷却さ
れ、導電接点アームアクチュエータ１８が所望の形態及
び位置を有する変形された形状に湾曲変形される。この
変形された形状は図１に示された形状であり、接点アー
ムアクチュエータ１８はそれが応力を受けていない変形
された形状の状態にあるときには内面２２を越えて延在
する。従って接点アームアクチュエータ１８はアウタ部
材Ｃ及びＤが互いにクランプされると曲げ応力を受けた
状態にて配置され、従って接点アームアクチュエータ１
８の端子端部３２は内面２２と強固に係合する。換言す
れば、接点アームアクチュエータ１８はそれが応力を受
けていない変形された形状の状態にあるときには内面２
０と２２との間の距離よりも大きい上下方向の延在範囲
を有する。

【００３３】感温スイッチ組立体がマルテンサイトがオ
ーステナイトに変化する高温の変態温度に曝されると、
接点アームアクチュエータ１８は図１に於いて仮想線に
て全体的に示された復元された形状に復帰する。ツーウ
ェイの接点部材の場合には、接点アームアクチュエータ
１８は温度が低下すると実線にて示された変形された形
状に復帰し、これによりアウタ部材ＣとＤの間の電気回
路を再度確立する。これに対し本発明によるワンウェイ
の接点部材の場合には、接点アームアクチュエータは温
度が低下しても復元された形状に留まり、これによりワ
ンショットヒューズとして機能する。

【００３４】形状記憶合金は広い範囲の変態温度、即ち
形状変化温度を有するよう選択されてよい。選択されて
よい合金はバッテリ等が保護されるべき過剰温度とほぼ
等しい形状変化温度を有する合金である。バッテリの用
途について試験された合金の変態温度の例は±５℃の公
差で６２℃、７３℃、８２℃である。これらの合金は約
５７〜６７℃、５８〜７８℃、７７〜８７℃の変態温度
範囲を有する。感温スイッチ組立体の用途に応じて広範
囲の種々の合金や変態温度が選定されてよい。感温スイ
ッチ組立体は約６０〜１２５℃の範囲の比較的高い温度
にて開くよう形成されてよい。好ましい温度範囲は約６
５〜７５℃である。

【００３５】バッテリの用途に於いては、感温スイッチ
組立体は通常時には閉じた状態にあり、高温度、即ち変
態温度に於いて開く。火災報知機等の用途に於いては、
感温スイッチ組立体が高温の変態温度に曝されると回路
が閉じられるよう感温スイッチ組立体が構成されてよ
い。その場合には接点部材はそれが変形された形状の状
態にあるときには回路を開き、それが復元された形状の
状態にあるときには回路を閉じる。

【００３６】図２は平面図で見て実質的にＥ形をなす接
点部材Ｂを示している。細長い接点アームアクチュエー
タ１８はＥ形の中央の脚部であり、両側の脚部よりも短
い。接点部材Ｂの周縁部１２には接点アームアクチュエ
ータ１８の端子端部３２の両側に周方向の間断部が形成
されている。この周方向の間断部が符号８０にて全体的
に示されており、約６０°の円弧範囲に亘り延在してい
る。周方向の間断部８０は周縁部１２が実質的に３６０
°未満の範囲であって少なくとも２７０°の範囲に亘り
延在するよう３０〜９０°の範囲であってよい。かかる
物理的構造により接点部材Ｂのスタンプ加工や成形を容
易に行うことができ、組立て後に信頼性の高い作動を確
保することができる。

【００３７】図１に於いて、接点アームアクチュエータ
１８は感温スイッチ組立体Ａの中央長手方向軸線８２を
横切って実質的に半径方向に延在している。接点アーム
アクチュエータ１８は軸線８２と交差しこれを横切って
延在している。即ち接点アームアクチュエータ１８は軸
線８２より端子端部３２へ向けて一方の半径方向へ延在
し、また軸線８２より周縁部１２との接続部へ向けて反
対の半径方向に延在している。接点アームアクチュエー
タ１８の軸線８２より端子端部３２まで延在する部分
は、軸線８２より周縁部１２との接続部まで延在する部
分よりも長い。

【００３８】接点アームアクチュエータ１８が変形され
た形状や復元された形状を有すると言われる場合には、
そのことが必ずしも接点アームアクチュエータが図１に
示されている如く変形されることを意味するものではな
い。例えば接点アームアクチュエータ１８は接点部材Ｂ
がオーステナイト変態温度に加熱される前に上方へ湾曲
変形され、冷却後に周縁部１２の平面に戻るよう湾曲変
形されてもよい。かかる構成の場合には、接点アームア
クチュエータ１８が図１に示された上方へ湾曲した形状
は復元された形状であり、周縁部１２の平面に沿って実
質的に平坦な状態にあるときの形状は変形された形状で
ある。変形された形状は形状記憶合金がそのマルテンサ
イト状態にあるときの形状であり、復元された形状は形
状記憶合金がそのオーステナイト状態にあるときの形状
である。

【００３９】図４はアルミニウム製のケース９０及びこ
れに溶接されたアルミニウム製の蓋９２を有するバッテ
リＧを示している。蓋９２には円筒形の孔９４が形成さ
れており、孔９４はクランプリングＦの円筒部５４の外
径と実質的に同一の直径を有している。蓋９２及び感温
スイッチ組立体Ａはクランプリングの円筒部５４の端面
が図４に示された位置にある蓋９２の外面と実質的に同
一の平面をなす状態で固定装置により保持される。次い
で符号９６にて示されたレーザ溶接部がクランプリング
の円筒部５４の全周に亘り形成され、これにより円筒部
が蓋９２に溶接される。また導線１０２がベースアウタ
部材Ｄの端面６６に溶接される。次いでかくして組み立
てられた蓋及び感温スイッチ組立体が図４に示されてい
る如くバッテリのケース９０上に配置される。次いで導
線１０２がバッテリの電極を構成する包装された複数層
組立体Ｈ内に突出する状態にて蓋９２がケース９０に対
し全周に亘りレーザ溶接される。

【００４０】本発明の感温スイッチ組立体は特にリチウ
ムイオン式の電気化学的電池に使用されるのに適してい
る。かかる電池の一例が米国特許第３，９３９，０１１
号公報に記載されている。本発明の改良点は他の型式の
リチウムイオン式バッテリやリチウムイオン式以外の他
のバッテリにも採用可能である。バッテリは長期間に亘
り非常に急激な充電や放電に曝されると、また充電し直
す際に極性を間違えると、過熱状態になり爆発の危険が
生じる。本発明の改良された感温スイッチ組立体は過電
流条件に応答して、或いはバッテリの温度が高温になる
と、充電や放電を中断させ、これにより爆発の虞れを低
減する。

【００４１】クランプリングＦはニッケルめっきされた
鋼にて形成されることが好ましい。ベースアウタ部材Ｄ
はバッテリ内部の腐食環境に良好に耐えることができる
ようアルミニウムにて形成される。上下面及び外周面を
含む接点部材Ｂの表面は銀や金の如き貴金属にてめっき
されることが好ましい。キャップアウタ部材Ｃは冷間圧
延鋼材にて形成され、その全面、特に外端面６４及び内
面２２が銀や金の如き貴金属にてめっきされる。また電
気抵抗を低減すべく、ベースアウタ部材Ｄの全面が貴金
属にて被覆される。勿論感温スイッチ組立体の用途に応
じて他の金属や他のめっき金属が使用されてもよい。比
較的高い電気抵抗が許容される用途に於いては、めっき
が省略されてもよい。

【００４２】形状記憶金属製の接点部材Ｂは平坦な形状
にスタンプ加工され打ち抜き加工され、次いでオーステ
ナイト変態温度に加熱され、しかる後マルテンサイト変
態温度に冷却される。次いで接点アームアクチュエータ
１８が図３及び図５に示されている如く周縁部１２に対
し永久変形された位置へ湾曲される。接点アームアクチ
ュエータ１８は図５に示されている如く変形されると、
下記の式１により計算される歪ｅが約４％になる。尚下
記の式１に於いて、Ｒは図５に示されている如く接点ア
ームアクチュエータ１８の曲率半径であり、ｔは接点ア
ームアクチュエータ１８の厚さである。曲げ歪の量は約
８％未満、特に約４％未満であることが好ましい。この
値は接点アームアクチュエータ１８に発生する歪量の近
似値である。

【００４３】ｅ＝１／［（２Ｒ／ｔ）＋１］ ……（１）接点アームアクチュエータ１８の歪限界は、接点アーム
アクチュエータが一旦開くと再度閉じることがないよう
な値であることが好ましい。接点アームアクチュエータ
は温度が低下すると閉位置へ復帰するよう熱処理され変
形されてもよいが、本発明によれば接点アームアクチュ
エータは温度が低下しても開位置に留まることが好まし
い。従って接点アームアクチュエータが高温度条件に応
答して閉位置より開位置へ移動すると、その高温度条件
がもはや存在しなくなっても開位置を維持する。接点ア
ームアクチュエータが上述の歪量を越えて変形される
と、それを構成する金属の弾性限を越えて永久的な降伏
が発生し、これにより接点アームアクチュエータは温度
が低下するとその閉位置へ復帰する。従ってもし必要な
らば接点アームアクチュエータを最初に約８％以上の歪
量まで湾曲変形させることにより、温度が低下すると再
度閉じる感温スイッチが得られる。

【００４４】接点アームアクチュエータ１８がその変形
しマルテンサイト状態にあるときに於ける接点アームア
クチュエータの上下方向の高さが図５に於いて符号１１
２にて示されている。この上下方向の高さは接点アーム
アクチュエータがアウタ部材Ｃ及びＤの間にサンドイッ
チ状に挟まれると低減される。アウタ部材Ｃの内面２２
と接点アームアクチュエータ１８の端子端部３２との間
に良好な接触状態を確保すべく、上下方向の高さ１１２
は少なくとも１５％、好ましくは少なくとも２０％、よ
り好ましくは２５％低減される。

【００４５】この上下方向の高さをそれ以上低減するこ
とも可能であるが、その低減量の最大値は約４０％、換
言すれば接点アームアクチュエータを構成する金属の降
伏を惹起す歪量を越えないことが好ましい。図６は内面
２０と２２との間にて曲げ応力を受け上下方向の高さが
１１２ａに低減された状態にある接点アームアクチュエ
ータ１８を示している。例えば上下方向高さ１１２が約
４５〜５５×１０^-3inch（１．１〜１．４mm）である場
合には、低減された上下方向高さ１１２ａは高さ１１２
よりも約８〜１２×１０^-3inch（０．２０〜０．３０m
m）小さい。

【００４６】図７は接点アームアクチュエータの上面と
アクチュエータとの端部との交点に比較的鋭敏なエッジ
を有する接点アームアクチュエータ１８の端子端部３２
を示している。このエッジはスイッチの閉位置に於いて
アウタ部材Ｃの内面２２と実質的に線接触する。図８は
アウタ部材Ｃの内面２２と実質的に線接触する丸い端子
端部３２ａを示している。端子端部の形状は他の形状で
あってもよいが、それらの端子端部もアウタ部材の内面
と線接触する。かかる線接触は接点アームアクチュエー
タ及びアウタ部材の内面の両方に施された貴金属の被覆
の間に於いて行われる。

【００４７】スイッチを開く熱は抵抗発熱、バッテリの
ケースより端子への熱伝導、スイッチが組み込まれた環
境よりの対流、これらの組合せによる熱であってよい。
感温スイッチはこれらの熱源の一つ又はそれ以上に応答
する種々のスイッチを含む概念である。

【００４８】本発明に於いては、接点アームアクチュエ
ータ１８により郭定される形状記憶金属製の導電アクチ
ュエータ及び接点はスイッチの閉位置に於いてはマルテ
ンサイトの変形された形状の状態にある。高温度に於い
ては、接点アームアクチュエータはオーステナイトの復
元された形状の状態になり、スイッチの開位置へ移動す
る。温度が低下しても接点アームアクチュエータはその
閉位置へ戻らず、従って感温スイッチ組立体はワンウェ
イヒューズとして機能する。このことは主として変形さ
れた形状の状態にあるときの接点アームアクチュエータ
の歪量を制御することによって達成される。温度が低下
するとスイッチが再度閉じるよう形状記憶金属を処理す
ることが可能であり、また本発明はかかる構成をカバー
するものではあるが、最も好ましい構成は温度が低下し
てもアクチュエータがその復元された形状よりその変形
された形状へ完全には復帰しない構成である。

【００４９】良好な導電性が確保されるよう、感温スイ
ッチ組立体の導電金属部品の全てが銀、金、プラチナ、
パラジウムの如き貴金属にてめっきされることが好まし
い。めっきはアウタ金属部材Ｃ、Ｄ、接点部材Ｂの上下
面及び側周面の両方に施される。貴金属の被覆は真空蒸
着やスパッタリングの如き電気めっき以外の方法にて適
用されてもよい。導電金属部品の全ての外面を貴金属に
て被覆することが好ましいが、用途によっては狭い領域
のみが局部的に被覆されてもよい。

【００５０】最適の導電性及び低い電気抵抗を確保すべ
く、アウタ部材Ｃ及びＤは貴金属の被覆に切目や傷がつ
けられたり被覆が損傷したりした場合にも腐食が最小限
に抑えられるよう黄銅や銅にて形成されてよい。

【００５１】本発明の原理が採用された一つのプロトタ
イプの感温スイッチ組立体は約５ mΩ未満の電気抵抗を
有していた。本発明によれば、感温スイッチ組立体は２
０ mΩ未満、好ましくは約１２ mΩ未満、より好ましく
は約５〜６ mΩ以下の電気抵抗を有することが好まし
い。かくして非常に低い電気抵抗は、導電金属部品の全
ての表面を貴金属にて被覆すること、接点部材の可動部
とアウタ部材の内面との間に良好な係合状態を確保する
に十分な圧縮荷重が作用する状態にスイッチを組み立て
ること、接点アームアクチュエータの外端とアウタ部材
の内面との間に良好な接触状態を確保するに十分な剛性
を接点アームアクチュエータに付与し、接点アームアク
チュエータをそれが十分な曲げ応力を受けた状態にて配
置することを含む種々の特徴の組合せにより達成され
る。

【００５２】以上に於いては感温スイッチ組立体を常閉
型の構成のものについて詳細に説明したが、本発明の特
徴を採用して常開型の感温スイッチ組立体が構成されて
もよい。本発明の感温スイッチ組立体は電気回路を開閉
して警報装置を作動させる他の温度監視の用途に使用さ
れてもよい。例えば常開型の感温スイッチ組立体が火災
報知機に使用されてよく、その場合には高温度に応答し
てスイッチは閉位置へ移動し、これにより可聴信号を発
生する。

【００５３】本発明の改良された感温スイッチ組立体は
小型化を可能にし、例示の目的で以下に寸法の例を提示
する。接点部材Ｂは約０．１８３inch（４．６mm）の直
径及び約０．０１inch（０．２５mm）の厚さを有する。
接点アームアクチュエータ１８は約０．０９２inch
（２．３mm）の長さを有する。本発明による接点アーム
アクチュエータは約０．２０inch（５．１mm）未満、好
ましくは約０．１５inch（３．８mm）未満、より好まし
くは約０．１０inch（２．５mm）以下の長さを有する。
また接点アームアクチュエータは約０．０２inch（０．
５１mm）未満、好ましくは約０．０１５inch（０．３８
mm）未満、より好ましくは０．０１０inch（０．２５m
m）以下の厚さを有する。本発明の原理は他の目的で上
述の範囲以外の寸法にて採用されてもよい。

【００５４】本発明の改良された自蔵型の感温スイッチ
組立体は非腐食環境に於いてはシールされなくてもよ
い。また本発明の感温スイッチ組立体は他の要領にて保
持されてもよい。本発明の重要な特徴は、形状記憶金属
製の接点アームアクチュエータの取り付け部及び電気絶
縁スペーサが一対のアウタ部材の間に圧縮された状態に
てサンドイッチ状に挟まれるということである。接点ア
ームアクチュエータの取り付け部がアウタ金属の内面と
最適な電気的接触を行うよう圧縮されることが好まし
い。低い電気抵抗を確保すべく、側周面を含むスイッチ
の導電部品の全ての面が貴金属にて被覆される。形状記
憶金属製の接点アームアクチュエータはそれが変形され
た形状の状態にあるときには図５及び図６に於いて符号
１１２にて示されている如く、その両側のアウタ部材の
内面の間の距離よりも実質的に大きい高さを有する。こ
のことによりスイッチ組立体が組み立てられると接点ア
ームアクチュエータは十分な曲げ応力を受けた状態にも
たらされ、これによりその先端の端子端部が一方のアウ
タ部材と良好に電気的接触を行う。本明細書に於ける
「約」や数値との関連で使用される「実質的に」なる用
語は、特に断らない限り、或いはそれらが使用されてい
る文より明らかである場合を除き、±１０％を意味す
る。

【００５５】以上に於いては本発明を特定の実施形態に
ついて詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限
定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の
実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであ
ろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従って構成された自蔵型のシールされ
た感温スイッチ組立体の縦断面図である。

【図２】図１の感温スイッチ組立体に使用される接点部
材の平面図である。

【図３】図２の接点部材の側面図である。

【図４】感温スイッチ組立体が取り付けられたバッテリ
を図示の明瞭化の目的で一部破断し一部断面にて示す側
面図である。

【図５】接点アームの側面図である。

【図６】一対の金属部材の間にて曲げ応力を受けた状態
の接点アームを示す側面図である。

【図７】接点アームの端部を示す拡大部分側面図であ
る。

【図８】接点アームの修正された端部を示す拡大部分側
面図である。

【符号の説明】

Ａ…感温スイッチ組立体Ｂ…導電アクチュエータ及び接点部材Ｃ…キャップアウタ部材Ｄ…ベースアウタ部材Ｅ…シールリングＦ…クランプリングＧ…バッテリ１２…周縁部１４…電気絶縁スペーサ１８…接点アーム（アクチュエータ）３２…端子端部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】形状記憶金属製の導電接点アームアクチュ
エータを有する感温スイッチであって、前記スイッチは
２０ mΩ未満の電気抵抗を有することを特徴とする感温
スイッチ。
【請求項２】前記電気抵抗は１２ mΩ未満であることを
特徴とする請求項１に記載の感温スイッチ。
【請求項３】前記電気抵抗は実質的に７ mΩ未満である
ことを特徴とする請求項１に記載の感温スイッチ。
【請求項４】前記接点アームアクチュエータは上下面と
側周面とを有し、全ての前記面は貴金属にて被覆されて
いることを特徴とする請求項１に記載の感温スイッチ。
【請求項５】前記接点アームアクチュエータは開位置と
閉位置とを有し、高温度に応答して前記二つの位置の一
方より他方へ自動的に変形移動することを特徴とする請
求項１に記載の感温スイッチ。
【請求項６】前記接点アームアクチュエータは常閉位置
を有し、高温度に応答して開位置へ変形移動し、前記接
点アームアクチュエータは温度が前記高温度より低下し
ても前記開位置に留まることによりワンショットヒュー
ズとして機能することを特徴とする請求項１に記載の感
温スイッチ。
【請求項７】前記接点アームアクチュエータは変形され
た形状の状態を有し、該状態に於いては歪量が実質的に
８％未満であることを特徴とする請求項１に記載の感温
スイッチ。
【請求項８】前記接点アームアクチュエータは変形され
た形状の状態を有し、該状態に於いては歪量が実質的に
５％未満であることを特徴とする請求項１に記載の感温
スイッチ。
【請求項９】前記接点アームアクチュエータは実質的に
０．０２inch（０．５１mm）以下の厚さを有することを
特徴とする請求項１に記載の感温スイッチ。
【請求項１０】前記接点アームアクチュエータは固定さ
れた取り付け部と可動部とを有し、前記可動部は実質的
に０．３０inch（７．６２mm）以下の長さを有すること
を特徴とする請求項１に記載の感温スイッチ。
【請求項１１】変形された形状の状態を有する形状記憶
金属製の導電接点アームアクチュエータを有し、前記状
態に於いては歪量が実質的に８％未満であることを特徴
とする感温スイッチ。
【請求項１２】前記歪量は実質的に５％未満であること
を特徴とする請求項１１に記載の感温スイッチ。
【請求項１３】前記接点アームアクチュエータは常閉位
置を有し、高温度に応答して開位置へ変形移動すること
を特徴とする請求項１１に記載の感温スイッチ。
【請求項１４】前記接点アームアクチュエータは温度が
前記高温度より低下しても前記開位置に留まることによ
りワンショットヒューズとして機能することを特徴とす
る請求項１３に記載の感温スイッチ。
【請求項１５】前記接点アームアクチュエータは上下面
と側周面とを有し、全ての前記面は貴金属にて被覆され
ていることを特徴とする請求項１１に記載の感温スイッ
チ。
【請求項１６】前記接点アームアクチュエータは実質的
に０．０２inch（０．５１mm）以下の厚さを有すること
を特徴とする請求項１１に記載の感温スイッチ。
【請求項１７】前記接点アームアクチュエータは固定さ
れた取り付け部と可動部とを有し、前記可動部は実質的
に０．３０inch（７．６２mm）以下の長さを有すること
を特徴とする請求項１１に記載の感温スイッチ。
【請求項１８】電気絶縁スペーサと、一対の金属部材の
間に圧縮状態にてサンドイッチ状に挟まれた形状記憶金
属製の導電アクチュエータとを有し、前記スペーサは少
なくとも１５０００psi （１０．５kg／mm²）の引張り
強さを有することを特徴とする感温スイッチ。
【請求項１９】前記スペーサは２６４psi （１８．６／
cm²）に於いて少なくとも５００゜Ｆ（２６０゜Ｃ）の
熱変形温度を有することを特徴とする請求項１８に記載
の感温スイッチ。
【請求項２０】前記スペーサは７３゜Ｆ（２２．７゜
Ｃ）にて２４時間経過後に実質的に０．０２％以下の吸
水率を有することを特徴とする請求項１８に記載の感温
スイッチ。