JPS6050017B2 - 帯域動作型温度スイツチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、反転式バイメタル、即ちジヤンピングプレー
トを２枚用い、ある任意の区間でのみ接点が閉又は開状
態を保つ帯域動作を行なう温度スイッチに係り、特に自
動車冷却水温を感知するに好適な帯域作動型温度スイッ
チに関する。

感熱素子として相異なる２枚のジヤンピングデイスクを
用いた帯域動作型温度スイッチは、例えば実開昭４７−
２４５６５にて示されていて公知である。

また、この公知例の類似のものとして、手動復帰型ジヤ
ンピングデイスク１枚と、自動復帰型ジヤンピングデイ
スク１枚とを組合わせ、ある温度以下でスイッチの開、
閉をくりかえし、ある温度以上に一度達すると、スイッ
チは開又は閉の状Ｊ態を持続するというタイプの温度ス
イッチが、実開昭４８−２２１６６および実開昭４９−
３３８５５にて公開されている。これらの方式では、い
ずれもケースに設けられたジヤンピングデイスク設置部
の中央部分が凹面丁となつているため、ジヤンピングデ
イスク反転時の微小変位を利用して帯域動作を行なわせ
るには、２枚のジヤンピングデイスクのうち、設定温度
がより高いものをその低膨張側金属がケース底面と相対
するように設置し、かつ設定温度がより低いジヤンピン
グデイスクをその高膨張側金属が前記設定温度のより高
いジヤンピングデイスクの高膨張側金属と相対するよう
に設置する必要がある。

このようにジヤンピングデイスクが設置された帯域動作
型温度スイッチでは、２枚のジヤンピングデイスクのう
ち、設定温度のより低い方のものが反転する場合、可動
板から伝達ピンを介してジヤンピングデイスクに伝えら
れる圧力が常にかかつているため、ジヤンピングデイス
ク単品の反転温度より低い温度で反転し、かつ、可動板
から伝達される圧力は、ベース基準面からジヤンピング
デイスクまでの距離、ベース基準面から可動板中央まで
の距離および伝達ピンの長さなどの部品精度により、大
きくばらつくため、この低温での動作温度が大きくばら
つき、特に低温側の動作温度公差がきびしく規制される
自動車用帯域動作型温度スイッチには不向きであるとい
う欠点があつた。

本発明の目的は、低温側動作温度の温度公差が小さく、
熱応答性にすぐれた帯域動作型温度スイッチを提供する
にある。

この目的を達成するため、本発明は感熱素子として高温
で反転作動する高温側ジヤンピングプレートと低温で反
転作動する低温側ジヤンピングプレートを用い、これら
のジヤンピングプレートを、これらがほとんどガタなく
入る内周面形状を有するケースのジヤンピングプレート
設置中空部内に収納した帯域作動型温度スイッチにおい
て、前記両ジヤンピングプレートを設置するケース底部
のほぼ中央部分に凸起部を設け、前記高温側ジヤンピン
グプレートを、その低膨張金属側がケースの底面側を向
く状態で前記凸起部上に載置し、かつ前記低温側ジヤン
ピングプレートを、その低！膨張金属側がケースの底面
側を向く状態で前記高温側ジヤンピングプレートの上に
重ね合せて、温度の充分に低い状態で両ジヤンピングプ
レートの凸面がいずれもケース底面側を向くようするこ
とにより、低温側ジヤンピングプレートの反転作動く時
初期状態で可動板のバネ圧力を受けないようにし、かつ
ケースからジヤンピングプレートへの熱伝達を良好にし
たことを特徴とする。

以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すもので、その特性は、
第２図に示す如く、温度上昇時においては、低温側動作
温度Ｔｌｌと高温側動作温度Ｔｌ２の間でのみ接点は閉
じ、その他の温度状態では接点が開いている。

また、温度降下時は、一般の温度スイッチと同様、各動
作温度と対応してヒステリシスをもち、復帰温度Ｔ２ｌ
，Ｔ２２が存在し、その間でのみ接点は閉じる。ノ こ
のような温度特性をもつ帯域動作型温度スイッチは、第
１図に示す如く、感熱素子である温度特性の相異なる２
枚のジヤンピングデイスク１，２、金属製でエンジンサ
ーモスタットハウジングに取付ける好適なネジ部３Ａを
有するケース３、．熱硬化性樹脂で成形されたベース４
の中に一体で埋設された２本の端子５，６の下端面に設
けられた接点機構部７、および接点の開閉信号と外部に
取出すため前記端子５，６の先端部５Ａ，６Ａに半田付
されたリード線８より構成される。

ここで、前記ベース４およびその下面に構成される前記
接点機構部７は、ケース３の段付部３Ｂをストッパーと
し、Ｏリング９を介して前記ケース３のカシメ部３Ｃに
よりカシメられ、ケース３にシール性良く固定されてい
る。

また前述の端子５，６とリード線８の接続部は、絶縁材
にてなるチューブ１０で周囲を囲まれ、かつシール性を
高めるため、接着材１１が前記チューブ１０内部および
前記ベース４の上面部４Ａに充填されている。次に、帯
域型温度スイッチの心臓部に当る前記ジヤンピングデイ
スク１，２、ケース３、および接点機構部７の構成につ
いて詳細に述べる。

第３図は、ジヤンピングデイスク１，２、ケース３、接
点機構部７の詳細図である。前記ケース３の内部は、前
記ベース４に一体で埋設された端子５，６のローレット
部５Ｂ，６Ｂと前記ケース３が電気的に導通するのを防
ぐため、より大きな径をもつ中空部１２およびその下に
前記ジヤンピングデイスク１，２がほとんどガタなく入
る径を有するジヤンピングデイスク設置中空部１３が設
けられており、前記ジヤンピングデイスク設置中空部１
３の底部中央には、ほぼジヤンピングデイスクの初期変
位置程度の高さを有する凸起部１４、および前記凸起部
中央には浅い凹部１５が設けられている。

このように構成されるケース３に、充分周囲の温度が低
い状態で２枚のジヤンピングデイスク１，２のうち、よ
り高温で反転動作を行なうジヤンピングデイスク１が、
凸面状になつた低膨張金．属側が前記凸起部１４に相対
しかつ前記凹部１５の周縁部１５Ａで接触し支持される
ように設置され、さらにより低温で反転動作を行なうジ
ヤンピングデイスク２が、その低膨張金属側が前記ジヤ
ンピングデイスク１の凸面と同一方向を向くように、そ
の上に設置されている。

このように配置されたジヤンピングデイスクの上に、前
記接点機構部７が配置される。

接点機構部７は、前記ベース４に一体で埋設された端子
５の下端面に固着された固定接点１６、他の端子６の下
端面に固着され、導電性に優れた材質よりなる可動板１
７、この可動板１７の先端に前記固定接点１６と相対す
るように固定された可動接点１８、および前記可動板１
７の中央部小孔１７Ａに挿入固定され前記ジヤンピング
デイスクの変位を可動板１７を介して前記可動接点１８
に伝達するボタン１９により構成される。

さらに、前記接点機構部７は、前記ベース４と一体て下
方へ円筒状に突出し、切欠部２０を有する隔壁２１によ
りかこまれており、前記隔壁２１は、前記ケース３のジ
ヤンピングデイスク設置中空部１３の内面に、ガタなく
嵌め合わされるような外径となつている。

第４図に前記ベース４、前記接点機構部７、および前記
隔壁２１の下方斜視図を示す。

上記の如く構成される帯域動作型温度スイッチは、エン
ジン冷却水温の変化により、以下に示すような動作を行
なう。

第５図ないし第７図は、エンジン冷却水温の変化による
ジヤンピングデイスク１，２および接点機構部７の状態
を示すもので、第５図は冷却水温が充分低い状態、第６
図は冷却水温が低温側動作温度Ｔｌｌ以上でかつ高温側
動作温度Ｔｌ．以下の状態、第７図は冷却水温が高温側
動作温度Ｔｌ。

以上にある場合の状態をそれぞれ示している。このよう
に、冷却水温が充分低い状態では、２枚のジヤンピング
デイスク１，２の凸面が同一の方向となり重なり合つて
いるため、前記低温側ジヤンピングデイスク２と前記ボ
タン１９は接触しておらず、接点１６，１８は開いた状
態となつている。

しかし、エンジン冷却水温が上昇し、低温側動作温度Ｔ
ｌｌに達すると、前記ジヤンピングデイスク２は急激に
反転し、その下に設置された前記ジヤンピングデイスク
１の周縁部で支持された状態で前記ボタン１９に衝接し
、瞬間的に前記可動板１７を持ち上げ、同時に接点１６
，１８を閉じさせる。さらに、エンジン冷却水温が上昇
し、高温側動作温度Ｔｌ２付近に達すると、前記高温側
ジヤンピングデイスク１は急速に反転動作をおこし、そ
の周縁部が前記凸起部１４の上面より低いケース底面に
位置することとなり、それにともない、前記周縁部によ
り支持されていた前記低温側ジヤンピングデイスク２は
、前記ボタン１９を介して可動接点１８を押上げ接点を
閉じさせるのをやめ、前記ボタン１９より離れ、接点１
６，１８は再び開の状態となる。

冷却水温が降下する場合も全く同様にして、帯域動作を
行なうことは明らかであろう。

上述の如く、前記ベース４のジヤンピングディスクの設
置中空部１３の底部に前記凸起部１４を設け、その上に
、ジヤンピングデイスク１，２を設置することにより、
第８図にその詳細を示す如く、高温側ジヤンピングデイ
スク１は、常に低膨張金属側中央部にて支持されている
ため、前記ジヤンピングデイスク２を支持する周縁部１
Ａの変位δが大きく取れ、この変位δは低温側ジヤンピ
ングデイスク２の反転後で前記ジヤンピングデイスク１
の反転時に、前記ジヤンピングデイスク２の凸面中央部
２Ａ点が変位する量と等しくなるため、接点を閉から開
状態にする際、確実な動作を行なわせることができると
いう大きな利点があり、さらに前記凸起部１４上に充分
低温の状態で５ジヤンピングデイスク１，２の凸面が同
一の方向を向き重ね合わされるように設置することによ
り、低温側ジヤンピングデイスク２の反転動作時初期状
態で前記可動板１７のバネ圧力をうけないため、前記ジ
ヤンピングデイスク２の反転温度０Ｔ１″とスイッチの
動作温度Ｔｌｌは一致し、ジヤンピングデイスク２の反
転温度Ｔ１″のみ温度公差管理を行なうことにより、低
温側動作温度Ｔｌｌの公差は、各構成部品の公差に関係
なくせまい範囲に抑えることができ、自動車帯域動作型
温度スイッチとして好適な特性を得られるという利点が
ある。

一方、すでに第６図で示した如く、高温動作側ジヤンピ
ングデイスク１は、低温側ジヤンピングデイスク２が反
転している状態では、前記ボタン１９を介して可動板圧
力を常にうけている。第９図にジヤンピングデイスク中
央部に圧力ｆをかけた場合の温度特性の変化の一例を示
し、また第１０図Ａ，ｂに帯域動作型温度スイッチの動
作法と、中に組込むジヤンピングデイスクの温度特性の
模式図を示す。このように、常時圧力をジヤンピングデ
イスクが受けた場合、ジヤンピングデイスクの反転温度
はその圧力の大きさにより変化し、しかも必ずジヤンピ
ングデイスク単品の反転温度より低い温度で反転するよ
うになる。

このため、温度スイッチに組込んだ場合、第１０図に示
される如く、温度スイッチの高温側動作温度Ｔｌ２は、
前記高温側ジヤンピングデイスクの反転温度Ｔェ“より
低下し、また、この可動板１７の圧力は、前記端子５，
６の長さ、前記ボタン１９の長さ、および前記ベース４
とジヤンピングデイスクまでの距離等各構成部品の寸法
精度によりばらつくため、この高温側動作温度公差は、
低温側温度公差に比較して大きな値をとらざるを得ない
。なお、第１０図ａの斜線を施こした部分は部品公差に
よるバラツキ範囲を示す。しかし、第１１図に示す如く
、前記凸起部１４の中心に浅い凹部１５を設け、前記ジ
ヤンピングデイスク１が前記可動板１７の圧力ｆを受け
ている状態で、前記凹部１５の周辺部１５Ａで支持さ一
れるようにしたことにより、ジヤンピングデイスク１に
かかるより低温で反転をおこそうとするモーメントＭｒ
を小さくすることができるため、全体として前記ジヤン
ピングデイスク１の反転温度Ｔ１″と温度スイッチの高
温側動作温度Ｔｌ．とのず！れを小さくすることができ
、さらに部品精度による温度のばらつきを小さくするこ
とができるというすぐれた効果がある。

これについての実験結果は第１２図の曲線Ａに示す通り
であり、曲線Ｂに示す凹部１５が設けら・れていないも
のと比べあきらかな差が見受けられる。

また、ジヤンピングデイスクが線上で支持されるため、
振動に対しても有利である。

さらに、前記高温側ジヤンピングデイスク１を前記ケー
ス３に接触するように設置することにより、熱応答性を
高めることができる。

その理由を次に述べる。すなわち、エンジン冷却水温は
前記凸起部１４および前記ケース３側面部よりケース内
部を加熱するが、熱容量および熱伝達率の関係より、ケ
ース内部に封入された空気は加熱されにくく、実験によ
れば、時間の経過にともない、エンジン冷却フ水温、前
記ケース３の凸起部１４、およびケース内部の空気層の
温度は、それぞれ第１３図の曲線Ｃ，Ｄ，Ｅに示す如く
変化する。

この図に示されるように、比較的エンジン冷却水温が低
温の場合、外部との温度差が小さいため、冷却水温と内
・部空気層温度はほとんど差はないが、高温になるに従
がい外部への放熱が大きくなるため、その差が生じてく
ることがわかる。このため、高温側ジヤンピングデイス
ク１を、冷却水温との温度差が小さい前記凸起部１４に
接”触させて設置し、低温側ジヤンピングデイスク２は
その上に重ねて設置することにより、全体としての熱応
答性を良くすることができるという利点がある。

また、前記ベース４より下方につき出た円筒状の前記隔
壁２１を設け、２枚のジヤンピングデイスクのうち、低
温側ジヤンピングデイスク２だけが反転した時、この周
縁が前記隔壁２１の端部２１Ａとほぼ同じ位置にくるよ
うにしたことにより、加振時、ジヤンピングデイスクが
踊り、ボタン１９に当つて、接点のチヤタリングが発生
することを防止できるという効果が得られる。

さらに、本構造の帯域動作型温度スイッチは、従来の帯
域動作型でない温度スイッチのわずか一部の部品形状を
変更し、新たにジヤンピングデイスク１枚を追加するだ
けで特性が得られるという大きな利点があり、価格的に
非常に有利である。

第１４図は本発明の他の実施例を示す。この実施例では
、前記端子５に、その先端に固定接点２２が固着されて
いる固定板２３を固着し、前記端子６に、その先端に前
記固定接点２２と対し初期状態において接点圧Ｆ。

により接触するように固着された可動接点２４を有しか
つ段付部を持つ可動板２５を固着することにより、エン
ジン冷却水温上昇時、低温側動作温度Ｔｌｌおよび高温
側動作温度Ｔｌ。の間でのみ接点が開くようになつてい
る。この動作法は第１５図に示す如くなる。なお、前記
実施例では、ジヤンピングプレートとして円形のもの、
つまりジヤンピングデイスクを用いているが、このよう
な形状のものに限らず、例えば長方形のジヤンピングプ
レートを用いることもできる。また、ケース底部に設け
る凸起部も、底面全体を凸状弧面や山形に形成し、その
中高となつた中央部分でジヤンピングプレートを支持す
ることもできる。以上説明したように、本発明によれば
、ケース底部のほぼ中央部分に凸起部を設け、高温側ジ
ヤンピングプレートを、その低膨張金属側がケースの底
面側を向く状態で凸起部上に載置し、かつ低温側ジヤン
ピングプレートを、その低膨張金属側がケースの底面側
を向く状態で高温側ジヤンピングプレートの上に重ね合
わせて、温度の充分に低い状態で両ジヤンピングプレー
トの凸面がいずれもケース底面側を向くようにしたので
、低温側ジヤンピングプレートの反転作動時初期状態で
可動板のバネ圧力を受けることがなく、またケースから
ジヤンピングプレートへの熱伝達が良好になつて、低温
側動作温度のバラツキの少ない、熱応答性にすれた帯域
作動型温度スイッチが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る帯域動作型温度スイッ
チの断面図、第２図はその動作説明図、第３図はジヤン
ピングデイスク、ケース、スイッチ機構部の詳細断面図
、第４図は接点機構部および隔壁の下方斜視図、第５図
ないし第７図はエンジン冷却水温に対応するジヤンピン
グデイスクおよび接点機構部の状態図、第８図はジヤン
ピングデイスクを凸起部に設置した時の詳細断面図、第
９図はジヤンピングデイスク中央部に圧力をかけた場合
の反転温度特性の変化を示す特性図、第１０図Ａ，ｂは
帯域動作型温度スイッチの動作特性と中に組込んだジヤ
ンピングデイスクの特性の差を示す動作説明図、第１１
図は凸起部により支持されるジヤンピングデイスクの状
態を示す詳細断面図、第１２図は本実施例の効果を示す
特性図、第１３図は時間に対する帯域動作型温度スイッ
チ各部の温度変化を示す特性図、第１４図は本発明・の
他の実施例に係る帯域動作型温度スイッチの断面図、第
１５図はその動作説明図である。 １・・・・・・高温側ジヤンピングデイスク、２・・・
・・・低温側ジヤンピングデイスク、３・・・・・・ケ
ース、１４・・・・・凸起部、１５・・・・・・凹部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 感熱素子として高温で反転作動する高温側ジヤンピ
   ングプレートと低温で反転作動する低温側ジヤンピング
   プレートを用い、これらのジヤンピングプレートを、こ
   れらがほとんどガタなく入る内周面形状を有するケース
   のジヤンピングプレート設置中空部内に収納した帯域作
   動型温度スイッチにおいて、前記両ジヤンピングプレー
   トを設置するケース底部のほぼ中央部分に凸起部を設け
   、前記高温側ジヤンピングプレートを、その低膨張金属
   側がケースの底面側を向く状態で前記凸起部上に載置し
   、かつ前記底温側ジヤンピングプレートを、この低膨張
   金属側がケースの底面側を向く状態で前記高温側ジヤン
   ピングプレートの上に重ねた合わせたことを特徴とする
   帯域動作型温度スイッチ。 ２ 感熱素子として高温で反転動作する高温側ジヤンピ
   ングプレートと低温で反転作動する低温側ジヤンピング
   プレートを用い、これらのジヤンピングプレートを、こ
   れらがほとんどガタなく入る内周面形状を有するケース
   のジヤンピングプレート設置中空部内に収納した帯域作
   動型温度スイッチにおいて、前記両ジヤンピングプレー
   トを設置するケース底部のほぼ中央部分に凸起部を設け
   ると共にこの凸起部の中心付近に凹部を設け、前記高温
   側ジヤンピングプレートを、その低膨張金属側がケース
   の底面側を向く状態で前記凸起部上に載置して前記凹部
   で前記高温側ジヤンピングプレートの凸面中央部を支承
   し、かつ前記低温側ジヤンピングプレートを、この低膨
   張金属側がケースの底面側を向く状態で前記高温側ジヤ
   ンピングプレートの上に重ね合わせたことを特徴とする
   帯域動作型温度スイッチ。