JPS60232630A - バイメタル保護スイツチ - 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） 本発明は特許請求の範囲第１項の上位概念に記載された
形式を持つバイメタル保護スイッチに関する。

（従来技術） 上記のような保護スイッチは西ドイツ国特許第３２３１
１３６号明細書に記載されている。この公知のバイメタ
ル保護スイッチでは電気絶縁法の扁平な支持体中に２つ
の電気的な接続片が埋込まれていて、その一方が支持体
の上面に固定された静止のスイッチ接触部材と、かつ他
方が接触ばねの支特休の上面に固定された端部と導電的
に結合されている。接触はねは可動な端部でもって固定
のスイッチ接触部材と協働するようになっている。接触
ばねの前後のつめと接触ばねの側方の継ぎ板との間には
バイメタルスナップ板が接触ばねの上面にルーズに保持
されている。

支持体の下面には厚膜抵抗が配置されており、これは２
つの接続片と導電的に結合されている。

バイメタル保護スイッチの絶縁性支持体は下から上へ貫
通する切欠きを有しておシ、との切欠きを通って抵抗内
に生じたオーム熱が接触ばねとスナップ板に達すること
ができる。この公知のスイッチは超過温度スイッチとし
て用いられる。すなわち囲繞温度の上昇によってバイメ
タルスナップ板がそのスイッチ温度を越える温度に加熱
されると、スナップ板は著しくその曲率を変化させ、こ
うしてスイッチを開く、その後電流は抵抗を介して流れ
るにすぎず、抵抗は加熱されて、バイメタル素子に対し
て、電流が抵抗を流れている限りはこのバイメタル素子
がスイッチ温度を上回る温度にととまるような量の熱を
放出する。発明が解決しようとする問題点 本発明の課題は、上記形式のバイメタル保護スイッチを
超過温度スイッチとしてのみならず、同時に過電流スイ
ッチとしても使用できるように改善することである。

接触ばねが同時に保護スイッチのバイメタル素子である
場合にはそのような二重の使用は西ドイツ国特許出願公
開第３２３１１３６号明細書から知られている。しかし
接触ばねが必要とする閉鎖力を行使する（そのためには
接触ばねは一定のばね特性を持たなければならない）の
みならず、同時に電気抵抗の所定の値と十分な開放挙動
を持たなければならない場合には最適で、何よりも確実
なスイッチ挙動を保証することは困難である。

問題を解決するだめの手段 上記の課題は本発明によって特許請求の範囲第１項に記
載の特徴によって解決される。

しだがって本発明ではバイメタル保護スイッチの開放、
開放維持および閉鎖の機能が互いに分離されるように配
慮されている。西ドイツ国特許出願公開第３２３１１３
６号明細書から告知のバイメタル保護スイッチの場合の
ように、接触ばねはスイッチを閉じ、かつ閉じられたス
イッチで電流を流す役割のみを持っている、ただし電流
を制限する必要はない。所定の囲繞温度が越えられたと
き、ないしは所定の値の電流強度が越えられたときのス
イッチの開放は接触はねとは別個のバイメタル素子、特
にバイメタルスナップ板によって行なわれる、それとい
うのもバイメタルスナップ板は特に明確に決め佼れるス
イッチ温度を持ち、かつ接触部材分離のときに接触部材
の特に大きな持上けを行なうからであり、このことはス
イッチの確実性に関しても保護スイッチの開放維持の信
頼性に関しても有利に作用する。

周囲ないしは本発明によって設けられる前抵抗から電流
制限までの熱の移動は伝熱と放熱によって行なわれる。

バイメタル保護スイッチがバイメタル素子によって開か
られた後、電流はスイッチをブリッジする抵抗を介して
のみ流れるにすぎず、電流は抵抗を加熱し、かつバイメ
タル素子を加熱して、その結果保護スイッチは開かれた
状態にとどまる。

バイメタル保護スイッチをブリッジし、かつ該スイッチ
を故障発生後開放に保持する抵抗の抵抗値は保護スイッ
チのその都度のスイッチ課題、監視課題に適合させて、
閉じられた保護スイッチでは（監視されている機器が故
障なく作動しているトキ）バイメタル保護スイッチを流
れる電流のきわめて大きな部分は接触はねと閉じられた
スイッチ接触部材を経る通路を取り、かつ比較的僅かな
部分の電流のみがスイッチ接触部材に並列された抵抗を
通って流れるにすぎず、したがって抵抗内に発生するオ
ーム熱が、保護スイッチのバイメタル素子をスイッチ温
度に加熱する程には十分でないように選択される。

他方では抵抗値は、開かれたスイッチで抵抗を比較的高
い電流が通過する結果発生するオーム熱が、バイメタル
素子をスイッチ温度を上回る温度に保ち、かつスイッチ
を開放に維持するのに十分であるように選択されなけれ
ばならない。

そのために必要な加熱電力は典型的には数ワットのオー
ダにある。給電電圧２２０ｖでは抵抗の適切な抵抗値は
ＩＯＫΩのオーダ、例えば５にΩ〜２５にΩにある。

バイメタル保護スイッチの復旧はこのスイッチを開放に
保持している抵抗への電流供給を切断させることによっ
て行なわれる。これはきわめて簡単な場合には電源プラ
グを引抜くか、またはいずれにしろ電源スィッチを開く
ことによって行なうことができる。しかしそのだめには
別個の切断スイッチを設けてもよい。かかるスイッチは
原則的には機器の任意の箇所へ設けることができ、その
ために復旧可能なバイメタル保護スイッチのだめの特別
な内蔵問題は生じない。バイメタル保護スイッチは中で
も電気小形機器、内蔵サーモスタット、小形モータ、小
形トランス、調理および家政機器等で保護スイッチとし
て好適である。

バイメタル保護スイッチを開放保持するだめの加熱抵抗
として有利には厚膜抵抗が使用される。

厚膜抵抗はプレート状の構成のために熱を大きな面積を
通して分配して放出することができるので、スイッチを
変形させたり、あるいは破損したシする（特に絶縁性支
持体もしくは絶縁性のケーシングがプラスチック製であ
る場合に）、局所的な過熱は厚膜抵抗を使用したときに
は起るおそれはない。

厚膜抵抗の他の利点は、レーザ放射でトリミングするこ
とによって抵抗をきわめて正確に抵抗の公称値に調節す
ることができることである。したがって１系列の抵抗の
公称値からの偏向は小さく、公知の熱スィッチの場合と
異なシ、安全性のだめの１加熱電力予備′を設計に入れ
る必要はない。

厚膜抵抗の他の利点は、抵抗の基準面積をスイッチの幾
何的な所与の条件に適合させることが可能なことであり
、そのために各スイッチで厚膜抵抗からバイメタル素子
への最適な熱移動が得られる。

本発明によるバイメタル保護スイッチでは、静止のスイ
ッチ接触部材と、可動な接触部材を有する接触ばねとが
電気絶縁性の支持体の片側に位置しており、かつオーム
の抵抗は支持体の反対側に配置されており、しかも抵抗
と、支持体の反対側のバイメタル素子もしくは接触ばね
との間で切欠きが支持体に設けられている、そのために
抵抗からバイメタル素子への良好な熱移動が、両者の間
に電気絶縁性の支持体が位置しているにもかかわらず達
成される。

本発明により設けられた前抵抗とバイメタル素子との間
でもできる限シ妨害されない熱移動を可能にするために
は、前抵抗が絶縁性の支持体の切欠き内に配置する。切
欠きは保護スイッチに並列された、スイッチを開放保持
するだめの抵抗と接触ばねとの間での良好な熱移動を可
能にする。もちろんバイメタル素子が接触はねの下に配
置されており、そのためにバイメタル素子が接触はねに
よって２つの電気抵抗に対して遮へいされていないと、
熱移動は特に有利である。更に前抵抗として抵抗線材を
使用すると有利でら９、その線材からループ状の部分が
絶縁性支持体の切欠き内に位置している。かかる抵抗線
材によっていずれの場合には家庭機器で典型的であるよ
うな、太きすぎない電流強度できわめて簡単で安価な形
式で電流制限を行なうことができ、かつ抵抗線材の、支
持体の切欠き内に存在するループ状部分はバイメタル素
子への望ましい熱移動に関してきわめて良好に位置決め
されているのみならず、ループ状部分が支持体の下面に
配置された、スイッチを開放保持するだめの抵抗からバ
イメタル素子への熱移動を阻止することは認めることが
できない。

許容し得ない高い電流強度が生じたときに、本発明のス
イッチでもってきわめて迅速な応答と応答後のスイッチ
の信頼でき開放保持が得られる。

この２つの特性は保護スイッチできわめて望ましい。

本発明によって前抵抗を絶縁性の切欠き内に配置したこ
とにより、前抵抗が切欠き内に保護されるように配置さ
れ、しかも付加的な場所を必要としない利点が得られる
。

（実施例） 図示された保護スイッチはオーブンスイッチである（も
ちろん本発明はカプセル化されたスイッチに対して適用
できる）。

電気的に絶縁性の、扁平な支持体１の下面６には互いに
反対方向を向いた２つの電気的な接触片２．３がはんだ
付は用の穴４，５を有して取付けられている。

接触はね１０が１端部でもってリベットによって保持体
１の上面９に固定されていて、同時に接触片３と導電的
に結合されている。リベットは絶縁性の支持体１を貫通
している（頭部８だけが図示されている）。接触はね１
０は可動な端部にスイッチ接触部材１１を保持しており
、スイッチ接触部材１１は静止のスイッチ接触部材１２
と協働するようＫなっており、接続片２とリベット止め
されている。接触ばね１０内のスイッチ接触部材１１の
近くには開口１４が設けられており、この開口１４を、
支持体１内に固定され、かつ支持体１の上面９から垂直
に突出したセンタリングビン１５が貫通している。

接触ばね１０と支持体１の上面９との間には・（イメタ
ルスナップ板１６がルーズに、しかし分離しないように
配置されている。バイメタルスナップ板１６は１端部に
凹部を有していて、この凹部がセンタリングビンな部分
的に包囲しておシ、他方で反対側の端部は支持体１の側
板１３間に形成された、支持体１の上面の切欠き１７に
係合しているために、分離不可能になっている。

支持体１の下面には厚膜抵抗１８が配置されている。厚
膜抵抗１８は通常塗布された、扁平なセラミックプレー
トの形状を有している。

厚膜抵抗１８０２つの剛性的な接続片２０　、２１が厚
膜抵抗１８から互いに反対の方向に案内されていて、保
護スイッチの接続片２ないしは３とはんだ付けされてい
る。

支持体１は貫通する切欠き１９を有してお９、この切欠
き１９を通って厚膜抵抗１８内に発生した抵抗熱が接触
はね１０およびバイメタルスナップ板１６へ伝わるよう
になっている。

更に１片の抵抗線材から構成された電気的な前抵抗３０
が設けられている。前抵抗のループ状部分が支持体１の
切欠き１９内に位置しており、かつ前抵抗の１端部３２
Ｆｉ保護スイッチの接続片３に固定されており、かつ他
方の端部は支持体１と厚膜抵抗１８との間の間隙から側
方に案内されていて、はんだ付は用の穴３１と結合され
ている。

内蔵された、閉じられたスイッチでは電流は穴３１から
前抵抗３０を通って接続片３に流れ、かつここから一方
は接触はね１０を通り、かつ他方は（きわめて僅かにす
ぎないが）厚膜抵抗１８を通って接続片２に達する。た
だしスイッチは予め選択された囲繞温度が越えられたと
き、あるいは予め選択された電流強度が越えられたとき
には応答して開く、すなわちバイメタルスナップ板１６
が著しくその曲率を変えて接触ばね１０の凹所１０ａを
持上げる、そのためにスイッチ接触部材１１と１２が互
いに分離し、したがって電流は厚膜抵抗１８を経て流れ
るだけになる。厚膜抵抗１８は加熱され、かつバイメタ
ルスナップ板１６が厚膜抵抗１８からの電流が切断され
ない限り、スイッチ温度を上回る温度にとどまるだけの
熱を厚膜抵抗１８はバイメタルスナップ板１６に放出す
る。

厚膜抵抗１８を切欠き１９の工匠配置したこと、並びに
前抵抗３０を支持体１の切欠き１９内に配置したことに
よって、これら２つの抵抗内に発生した熱がバイメタル
スナップ板１６への良好な通路を持つことが保証され、
そのために故障時の保護スイッチの迅速な応答および故
障後のスイッチの確実な開放状態保持が保証される。

この新規なスイッチはきわめて簡単な構成を特徴とし、
したがって大量生産品に重要であるのだが、きわめて安
価に製作することができる。このスイッチはまた多面的
に使用することができ、種々のスイッチの課題に容易に
適合可能である。

次に図示された保護スイッチに関する計測例を記載する
。

通常電流強度２アンペアで動作され、かつ電流強度が６
アンペアに達したときに切られるようになっている機器
の安全保護のために保護スイッチを使用する場合には、
前抵抗として１００ｍΩを越えない抵抗値を持つ抵抗線
材、かつ抵抗値１０〜２０にΩの厚膜抵抗並びにスイッ
チ温度約８０℃を持つバイメタルスナップ板を使用する
。電気機器が設定電流強度約２アンペアを受けている限
りは前抵抗は僅かに加熱されるにすぎない。しかし故障
が起きた場合、例えば電気モータが動かなくなったシ、
あるいは暖房装置で加熱渦巻き線でショートが生じたり
した場合には電流強度が急激に上昇する。

その結果的抵抗もきわめて急激に温度上昇し、バイメタ
ルスナップ板を加熱し、かつ数秒間で保護スイッチが開
くように作用し、かつその後は厚膜抵抗だけを電流が流
れ、この電流がスイッチを開放状態に維持する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のバイメタル保護スイッチの１実施例の
平面図、第２図は第１図のバイメタル保護スイッチを部
分的に断面して示した側面図である。 １・・・支持体、２．３・・・接続片、４．５・・・穴
、６・・・下面、８・・頭部、９・・上面、１ｏ・・接
触ばね、１０ａ・・凹所、１１．１２・・スイッチ接触
部材、１３・側板、１４・・・開口、１５・・・センタ
リングピン、１６．・バイメタルスナップ板、１７・・
・切欠き、１８・・・厚膜抵抗、１９・・切欠き、２０
　、２１・・接続片、３ｏ・・・前抵抗、３１・・・穴
、３２・端部。 ほか１名

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　バイメタル保護スイッチであって、予め選択さ
   れた温度が越えられたときにバイメタル素子によって開
   放され、かつスイッチをブリッジするオーム抵抗、特に
   厚膜抵抗によって開放状態に保持されるようになってお
   り、上記バイメタル素子が同時に接触ばねを構成してい
   す、接触ばねがバイメタル保護スイッチの可動なスイッ
   チ接触部材と静止のスイッチ接触部材とを備え、かつ電
   気的に絶縁性の支持体の片側に配置されておシ、かつ抵
   抗が上記支持体の反対側に配置されており、支持体が抵
   抗と接触ばねとの間に切欠きを有している形式のものに
   おいて、前抵抗（３０）が設けられており、しかも絶縁
   性の支持体（１）の切欠き（１９）内に配置されている
   ことを特徴とする、バイメタル保護スイッチ。
2. （２）　前抵抗（３０）が抵抗線材によって構成されて
   おり、抵抗線材のループ状部分が支持体（１）の切欠き
   （１９）内に位置している、特許請求の範囲第１項記載
   のバイメタル保護スイッチ。
3. （３）　バイメタル素子（１６）、有利にはバイメタル
   スナップ板が接触ばね（１０）と絶縁性の支持体（１）
   との間に配置されている、特許請求の範囲第１項または
   第２項記載のバイメタル保護スイッチ。