(57)【要約】【課題】  カバーの変形を防止し、樹脂モールドが可能な熱応動スイッチを提供する。【解決手段】  上面が開口された収納部１ａを有する合成樹脂製のケース１と、収納部１ａ内に一部が表出して配設された第１及び第２の固定端子２、３と、収納部１ａ内に収納され、第１の固定端子２に一端側が接続されて他端側に第２の固定端子３に設けられた固定接点３ａと接離する可動接点７が固着された反転可能なバイメタル片６と、収納部１ａを覆うようにケース１上に重合される合成樹脂製のカバー８とを備え、カバー８に、ケース１とカバー８とが樹脂モールドされる際の樹脂流動圧に耐え得る金属製の変形防止部９を形成した。【選択図】        図１
2006031955.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面が開口された収納部を有する合成樹脂製のケースと、前記収納部内に一部が表出して配設された第１及び第２の固定端子と、前記収納部内に収納され、前記第１の固定端子に一端側が接続されて他端側に前記第２の固定端子に設けられた固定接点と接離する可動接点が固着された反転可能なバイメタル片と、前記収納部を覆うように前記ケース上に重合される合成樹脂製のカバーとを備え、前記カバーに、前記ケースと前記カバーとが樹脂モールドされる際の樹脂流動圧に耐え得る金属製の変形防止部を形成したことを特徴とする熱応動スイッチ。
【請求項２】
前記変形防止部を金属製の芯材で形成し、この芯材を前記カバーに一体に埋設して形成したことを特徴とする請求項１記載の熱応動スイッチ。
【請求項３】
前記芯材を金属板材で形成し、その一部を、前記カバーの下面側に露出させて表出部を形成し、前記バイメタル片の反転時には、前記可動接点が固着された端部と前記表出部とが当接可能に形成したことを特徴とする請求項２記載の熱応動スイッチ。
【請求項４】
前記ケースの収納部の周縁部と、前記カバーの重合部とを全周に渡って超音波溶着によって固着したことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の熱応動スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱応動スイッチに係り、特にバイメタル片の熱応動によって可動接点を反転させて電気接点を開閉させる熱応動スイッチの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の熱応動スイッチの構造としては、熱膨張係数の異なる金属を複数枚張り合わせた熱応動素子（バイメタル）を可動片として、バイメタル片に設けられた可動接点と、この可動接点と共に、常時閉接点回路を構成する固定接点とからなる構造のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、従来の熱応動スイッチの構造を図に基づいて説明する。
図６は従来の熱応動スイッチを示す斜視図、図７は従来の熱応動スイッチを示す断面図である。
【０００４】
図において、絶縁ケース３１は、合成樹脂等の絶縁材で上面が開口された箱状に形成されている。この絶縁ケース３１の内底部には、各端子が配設されており、この各端子の一端部は絶縁ケース３１の両側面側から外方へ導出されたものとなっている。
【０００５】
第１の端子３２は、導電性の金属材で形成され一端側には、固定接点３３が固着される取付孔３２ａが設けられており、この第１の端子３２の他端側には、絶縁ケース３１の側面部から外方へ導出される接続端子部３２ｂが設けられている。また、第１の端子３２には、傾斜部３２ｄが設けられており、この傾斜部３２ｄが絶縁ケース３１の内底部に埋設されて取付けられるものとなっている。
【０００６】
第２の端子３４は、導電性の金属材で形成され一端側には、バイメタル片の一端部が溶着される突出部３４ａが形成されている。また、この第２の端子３４の他端側には、絶縁ケース３１の側面部から外方へ導出される接続端子部３４ｂが設けられている。また、第２の端子３４には、傾斜部３４ｄが設けられており、この傾斜部３４ｄが絶縁ケース３１の内底部に埋設されて取付けられるものとなっている。
【０００７】
バイメタル片３５は、例えば、電気抵抗の高い材料からなる高膨張材と、電気抵抗の低い材料からなる低膨張材との、熱膨張率の異なる２種類の金属材料を平板状に積層接合して形成されている。このバイメタル片３５の一端側には、固定接点３３と接離する、可動接点３６が固着されており、他端側は、第２の端子３４に設けられた突出部３４ａに溶着されたものとなっている。また、バイメタル片３５の中央には、反転作用を助長するための膨出したドーム状の反転部３５ａが形成されている。
【０００８】
カバー３７は、合成樹脂などの絶縁材から略板状に形成されており、絶縁ケース３１の開口部上に取り付けられ、絶縁ケース３１の内部に配設された第１ 、第２の端子３２、３４、バイメタル片３５、及び可動接点３６、固定接点３３等への塵埃やガスなどの影響を防止している。
【０００９】
次に、動作について説明すると、常温及び通常の使用温度においては、互いに対向されて配置されている可動接点３６と固定接点３３が接触してオン状態となっている。この状態から何らかの原因で温度が上昇すると、バイメタル片３５が温度の上昇に応じて反転動作を行う。この時、バイメタル片３５に固着されている可動接点３６は、固定接点３３から離間することとなり接点がオフ状態となる。
【００１０】
更に、この状態から温度が下降して元の常温に戻ると、バイメタル片３５は温度の下降に応じて反転復帰し、可動接点３６が固定接点３３に接触して接点がオン状態となり、初期の状態に復帰するものとなる。
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−５２５８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
昨今では、電気機器の落下衝撃への強度を向上させるため、電子部品が実装された回路基板を金型内で樹脂モールド（ホットメルト）する要望がある。しかしながら、上述した従来の熱応動スイッチにおいては、カバーを薄肉の樹脂板で形成していたため、樹脂モールド時の圧力によってカバーが変形する可能性があるという問題があった。
【００１３】
したがって、本発明では上述した問題点を解決し、カバーの変形を防止し、樹脂モールドが可能な熱応動スイッチを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために本発明では第１の解決手段として、上面が開口された収納部を有する合成樹脂製のケースと、前記収納部内に一部が表出して配設された第１及び第２の固定端子と、前記収納部内に収納され、前記第１の固定端子に一端側が接続されて他端側に前記第２の固定端子に設けられた固定接点と接離する可動接点が固着された反転可能なバイメタル片と、前記収納部を覆うように前記ケース上に重合される合成樹脂製のカバーとを備え、前記カバーに、前記ケースと前記カバーとが樹脂モールドされる際の樹脂流動圧に耐え得る金属製の変形防止部を形成した構成とした。
【００１５】
また、第２の解決手段として、前記変形防止部を金属製の芯材で形成し、この芯材を前記カバーに一体に埋設して形成した構成とした。
また、第３の解決手段として、前記芯材を金属板材で形成し、その一部を、前記カバーの下面側に露出させて表出部を形成し、前記バイメタル片の反転時には、前記可動接点が固着された端部と前記表出部とが当接可能に形成した構成とした。
また、第４の解決手段として、前記ケースの収納部の周縁部と、前記カバーの重合部とを全周に渡って超音波溶着によって固着した構成とした。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明の熱応動スイッチは、上面が開口された収納部を有する合成樹脂製のケースと、収納部内に一部が表出して配設された第１及び第２の固定端子と、収納部内に収納され、第１の固定端子に一端側が接続されて他端側に第２の固定端子に設けられた固定接点と接離する可動接点が固着された反転可能なバイメタル片と、収納部を覆うようにケース上に重合される合成樹脂製のカバーとを備え、カバーに、ケースとカバーとが樹脂モールドされる際の樹脂流動圧に耐え得る金属製の変形防止部を形成したことから、合成樹脂製のカバーの変形を防止し、ケースの収納部内の可動接点部の可動領域を確実に確保できるので、樹脂モールドが可能な熱応動スイッチを提供できる。
【００１７】
また、変形防止部を金属製の芯材で形成し、芯材をカバーに一体に埋設して形成したことから、インサート成形により簡単に合成樹脂製のカバーに金属製の変形防止部を形成できる。
また、芯材を金属板材で形成し、その一部を、カバーの下面側に露出させて表出部を形成し、バイメタル片の反転時には、可動接点が固着された端部と表出部とが当接可能に形成したことから、樹脂モールド時の熱によりバイメタル片が反転して可動接点部がカバーに当接したとしても、可動接点部がカバーにめり込んだり、カバーが削れたりするのを防止できる。
また、ケースの収納部の周縁部と、カバーの重合部とを全周に渡って超音波溶着によって固着したことから、カバーとケースとの重合部の全周を超音波溶着によって密着させることができ、樹脂モールド時の収納部内の密閉性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の熱応動スイッチの実施形態を図１乃至図５に示す。図１は本発明の熱応動スイッチの断面図、図２は熱応動スイッチのカバーを外した状態を示す平面図、図３は熱応動スイッチのカバーの断面図、図４は熱応動スイッチのカバーの底面図、図５はバイメタル片の反転動作時の動作説明図である。
【００１９】
図において、ケース１は、合成樹脂製の絶縁材で上面が開口された箱状に形成されており、収納部１ａが設けられている。このケース１の収納部１ａの内底部には、後述する各固定端子が一体的に埋設されて、その一端側の一部が表出して配設されており、この各固定端子の他端側はケース１の両側面側からそれぞれ外方へ導出されたものとなっている。また、ケース１の内底部中央には、円形状の凹溝１ｂが設けられている。また、ケース１の開口の一方の２角部には、上方へ突出するボス１ｃが設けられており、このボス１ｃと後述するカバー８の係合凹部８ａとが係止されてカバー８がケース１に位置決めされるものとなっている。
【００２０】
第１の固定端子２は、黄銅等の導電性の金属材で平板状に形成されている。この第１の固定端子２の一端側は、前記ケース１の内部で底面側に屈曲されて、前記ケース１の収納部１ａの中央に延出して配設されており、この延出された先端が前記凹溝１ｂの内底面に表出されて接触片２ａが設けられている。また、収納部１ａの一端側で、前記接触片２ａと導通する根元付近には、プレスなどで上方へ偏肉させた突出部２ｂが形成されており、この突出部２ｂは後述するバイメタル片６の一端部に固着される溶着部となっている。
【００２１】
また、第１の固定端子２の他端側は、前記ケース１の内部で底面側に屈曲されており、この屈曲された先端側が、前記ケース１の側面部から外方へ導出されて、他の電子機器などに接続される接続端子部２ｃが設けられている。
【００２２】
第２の固定端子３は、同じく黄銅等の導電性の金属材で平板状に形成されている。この第２の固定端子３の一端側は、前記ケース１の収納部１ａの他端側に表出されており、その中央には後述する可動接点７と当接する固定接点３ａが設けられている。
【００２３】
また、第２の固定端子３の他端側は、前記第１の固定端子２と同じように、前記ケース１の内部で底面側に屈曲されており、この屈曲された先端側が、前記ケース１の側面部から外方へ導出されて、他の電子機器などに接続される接続端子部３ｃが設けられている。
【００２４】
また、前記凹溝１ｂには、正特性サーミスタ４が保持されている。この正特性サーミスタ４は、通電により発熱する電子素子（ＰＴＣ素子）で、円板状をして、上下に電極を有しており、この正特性サーミスタ４の上下の電極が、前記凹溝１ｂの内底面に表出された前記第１の固定端子２の接触片２ａと、前記第２の固定端子３の一端側に固着される後述する板ばね片５のばね部５ａとの間に挟持され、電気的に接続した状態で保持されるものとなっている。
【００２５】
この正特性サーミスタ４は、後述するバイメタル片６が温度変化により反転した場合に、発熱してバイメタル片６の反転状態を保持する自己保持動作を行なわせるようになっている。
【００２６】
板ばね片５は、ばね性を有する導電性の金属板で形成され、略平板状のばね部５ａと、このばね部５ａの両端から開口部５ｂを挟んでコ字状に延びる一対の取付部５ｃとを有している。この板ばね片５は、ばね部５ａが前記凹溝１ｂの内底面に表出された前記第１の固定端子２の接触片２ａと対向した状態で、取付部５ｃが前記第２の固定端子３の一端側に抵抗溶接などの方法で固着されるものとなっている。
【００２７】
この時、前記板ばね片５は、取付部５ｃの開口部５ｂから、前記第２の固定端子３の一端側の中央に設けられた固定接点３ａが露出した状態で取り付けられるものとなっており、この開口部５ａを介して後述するバイメタル片６に設けられた可動接点７と前記固定接点３ａとを接離させるようにしている。
【００２８】
前記板ばね片５は、前記ケース１の内底部中央に設けられた凹溝１ｂに保持された正特性サーミスタ４の上側に配設されて、この正特性サーミスタ４の上側の電極の一端とばね部５ａが接続され、この板ばね片５の有する弾性によって正特性サーミスタ４の下側の電極の他端を前記凹溝１ｂの内底面に表出された接触片２ａに圧接して保持している。このように、板ばね片５のばね性によって正特性サーミスタ４を弾性保持できるので、破損を防止して確実に保持できると共に、第１の固定端子２と第２の固定端子３との電気的な接続を確実なものとすることができる。
【００２９】
バイメタル片６は、例えば、熱膨張率の高い材料からなる高膨張材と、熱膨張率の低い材料からなる低膨張材との、熱膨張率の異なる少なくとも２種類の金属材料を平板状に積層接合して形成されている。このバイメタル片６の一端側は、前記第１の固定端子２に設けられた前記突出部２ｂにレーザー溶接等の方法で固着されたものとなっている。一方、このバイメタル片６の自由端となる他端側には、前記固定接点３ａと接離する、銀酸化錫等からなる可動接点７がレーザー溶接等の方法で固着されている。
【００３０】
この場合、前記第１の固定端子２と前記バイメタル片６の一端側との結合箇所は、第１の固定端子２に一部突出して形成した前記突出部２ｂとの部分的結合となるようにしてあるので、前記バイメタル片６が反転動作する場合に反転し易く、動作特性を阻害しないようになっている。
また、前記バイメタル片６の中央部には、反転作用を助長するための膨出したドーム状の反転部６ａが形成されており、この反転部６ａを形成することで、前記バイメタル片６の、温度特性、すなわち、温度に応じた反転動作を確実に行えるようにしている。
【００３１】
カバー８は、合成樹脂製の絶縁材から下面が開口した箱状に形成されている。また、カバー８の開口の一方の２角部には、窪み状の係合凹部８ａが設けられており、この係合凹部８ａと前記ケース１のボス１ｃとが係止されてケース１とカバー８が位置決めされて重合されるものとなっている。この場合、前記ケース１の収納部１ａの周縁部とカバー８の下面の開口の周縁部が密着して重合されるものとなる。
【００３２】
また、前記カバー８の上板部８ｂには、平板状の金属板からなる芯材９がインサート成形などの方法で一体に埋設されている。この芯材９は、カバー８の上板部８ｂの平板状となる面のほぼ全体に渡って埋設されている。また、前記カバー８の上板部８ｂの下面側には、前記平板状の芯材９の一部を露出させて、表出部９ａが形成されており、この表出部９ａと、前記バイメタル片６の可動接点７が固着された一端側とが対向して配設されている。そして、前記バイメタル片６の反転時には、前記可動接点７が固着された端部と前記表出部９ａとが当接可能に形成されている。
【００３３】
また、カバー８の肉厚は、バイメタル片６の固定側は厚く、自由端側（可動接点７側）は薄くなるように傾斜部８ｃが形成されており、芯材９を埋設させて保持可能にすると共に、バイメタル片６との干渉を避けながら、高さ方向の薄型化を可能としている。（図３参照）
また、芯材９は、フープ材に連結部９ｂを介して接続されて一体成形され、カバー８の側壁に設けた凹部８ｄ内で連結部９ｂを切断することで大量生産可能となっている。尚、この連結部９ｂの切断部の端面が凹部８ｄより外側に突出しないので、外形を小さくでき、取り扱い作業を安全に行なうことができる。（図４参照）
【００３４】
上記構成の熱応動スイッチを組立てるには、第１及び第２の固定端子２、３が配設されたケース１の収納部１ａの凹溝１ｂに、正特性サーミスタ４を収納し、正特性サーミスタ４の上側の電極に、板ばね片５のばね部５ａを接続した状態で、板ばね片５の取付部５ｃを第２の固定端子３の一端側に抵抗溶接などの方法で固着することで、板ばね片５で、正特性サーミスタ４の下側の電極を第１の固定接点２の接触片２ａに圧接して保持する。この時、板ばね片５は、取付部５ｃの開口部５ｂから、第２の固定端子３の一端側の中央に設けられた固定接点３ａが露出した状態で取り付けられる。
【００３５】
次に、ケース１の収納部１ａに、固定接点３ａと可動接点７を対向させてバイメタル片６を挿入して、バイメタル片６の一端側を第１の固定端子２の突出部２ｂにレーザー溶接などの方法で固着する。この時、固定接点３ａと可動接点７は電気的に接続した状態となっている。この状態で、スイッチブロックが形成される。
【００３６】
次に、スイッチブロックの上側から、カバー８を被せ、ケース１の収納部１ａの２角部に設けられたボス１ｃと、カバー８の開口の２角部に設けられた係合凹部８ａとを係止して位置決めし重ね合わせる。そして、ケース１とカバー８との重合面を超音波溶着などの方法で溶着して、スイッチブロックとカバー８とを一体化させて組立てが完了する。
【００３７】
この状態では、第１及び第２の固定端子２、３間がバイメタル片６を介して電気的に導通状態となっており、また、正特性サーミスタ４が第１及び第２の固定端子２、３間に並列に接続されたものとなっている。
【００３８】
尚、この場合、板ばね片５のばね部５ａを、正特性サーミスタ４に弾接した状態で、ケース１とカバー８とを、超音波溶着によって一体的に密着させるようにしているため、正特性サーミスタ４は板ばね片５によって弾性をもって保持されており、超音波溶着時の振動を加えても割れや損傷の虞がないので、ケース１とカバー８の密閉性を高めることができ、外部からの液体やガスの侵入を防止できるものとなっている。また、ケース１とカバー８との重合部の全周を超音波溶着によって密着させることができ、樹脂モールド時の収納部内の密閉性を高めることができる。
【００３９】
また、前記カバー８の上板部８ｂには、平板状の金属板からなる前記芯材９を、インサート成形等の方法により一体に埋設して、熱応動スイッチなどの電子部品が実装された回路基板が、金型内で樹脂モールド（ホットメルト）される際の変形防止部を形成するようにしたので、インサート成形することにより簡単に合成樹脂製の前記カバー８に金属製の変形防止部を形成できるものとなっている。
【００４０】
尚、この金属製の変形防止部は、インサート成形によってカバー８と一体化するものの他に、カバー８を外側から覆うように金属枠体を被せて形成しても良い。また、インサート成形によるものでは、平板状の金属板の他に、線状材を用いることも可能である。何れの場合であっても、バイメタル片６の反転領域、すなわちケース１の収納部１ａの高さ方向へのカバー８の変形を防止することが可能である。
【００４１】
次に、上記構成の熱応動スイッチの動作について説明する。
図１に示すように、常温及び通常の使用温度においては、お互いに対向されて配置されている可動接点７と固定接点３ａは、お互いに接触して接点がオン状態となっている。この時、第１及び第２の固定端子２、３間には、バイメタル片６と、正特性サーミスタ４が並列に接続されているが、正特性サーミスタ４の有する内部抵抗値に対してバイメタル片６の抵抗値の方が極端に小さいため、正特性サーミスタ４には電流が流れず、第１及び第２の固定端子２、３間に印加された電流はバイメタル片ン６を流れるものとなる。
したがって、正特性サーミスタ４側には実質的な電流が流れず、正特性サーミスタ４はほとんど発熱しない。
【００４２】
この状態から何らかの原因で温度が上昇すると、図５に示すように、可動接点７が固着されているバイメタル片６に設けられた反転部６ａが、温度の上昇に応じて反転動作を行う。この時、バイメタル片６に固着されている可動接点７は、バイメタル片６と共に駆動され、固定接点３ａから離間することとなり、接点がオフ状態となる。この場合、反転したバイメタル片６の反転部６ａは、その膨出部が反転し、正特性サーミスタ４の方向、即ち、ケース１の内底面の方向へ突出する。
【００４３】
また、この時、バイメタル片６の可動接点７が固着された一端側が、反転部６ａが反転することによって、カバー８の上板部８ｂの下面側に露出された金属板からなる芯材９の表出部９ａに当接した状態となる。このように、バイメタル片６の反転時には、可動接点７が固着された端部と表出部９ａとが当接可能に形成したことから、樹脂モールド時の熱によりバイメタル片６が反転して、可動接点７が固着された端部がカバー８の上板部８ｂに当接したとしても、バイメタル片６がカバー８にめり込んだり、カバー８が削れたりするのを防止できるものとなっている。また、バイメタル片６が変形したり、設定温度がずれることがない。
【００４４】
このようにして接点がオフ状態になると、第１及び第２の固定端子２、３間の電圧が正特性サーミスタ４に印加され、正特性サーミスタ４が動作、つまり通電して発熱するものとなる。このような正特性サーミスタ４の発熱によって、バイメタル片６は、図５に示す反転位置に保持され、可動接点７と固定接点３ａはオフしたままの状態を維持するものとなる。すなわち、自己保持状態となる。
この時、正特性サーミスタ４の発熱は、バイメタル片６のドーム状の反転部６ａを、正特性サーミスタ４に対向させて近接して配置したことから、効率良くバイメタル片６に伝達されるものとなる。
【００４５】
この自己保持された接点のオフ状態を解除するには、第１及び第２の固定端子２、３間の印加電圧を切ればよい。このようにして、この状態から温度が下降して元の常温に戻ると、バイメタル片６の反転部６ａは温度の下降に応じて反転復帰し、正特性サーミスタ４の方向とは反対の方向へ突出することから、可動接点７が固定接点３にａ接触して接点がオン状態となり、初期の状態に復帰するものとなる。
【００４６】
上述した、本発明の熱応動スイッチの構造によれば、上面が開口された収納部１ａを有する合成樹脂製の前記ケース１と、収納部１ａ内に一部が表出して配設された前記第１及び第２の固定端子２、３と、収納部１ａ内に収納され、前記第１の固定端子２に一端側が接続されて他端側に前記第２の固定端子３に設けられた固定接点３ａと接離する可動接点７が固着された反転可能な前記バイメタル片６と、収納部１ａを覆うように前記ケース１上に重合される合成樹脂製の前記カバー８とを備え、前記カバー８の上板部８ｂに、金属製の芯材９を保持することにより変形防止部を形成し、前記ケース１と前記カバー８とが樹脂モールドされる際には、この変形防止部により前記カバー８の上板部８ｂが樹脂流動圧に耐え得るようにしたことから、金属製の前記芯材９を設けることにより合成樹脂製の前記カバー８の変形を防止し、前記ケース１の収納部１ａ内の可動接点部の可動領域を確実に確保できるので、樹脂モールドが可能な熱応動スイッチを提供できるものとなっている。
尚、上記実施例では、自己保持用の正特性サーミスタを内蔵したもので説明したが、本発明は自己保持機能を設けない熱応動スイッチにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の熱応動スイッチを示す断面図である。
【図２】本発明の熱応動スイッチのカバーを外した状態を示す平面図である。
【図３】本発明の熱応動スイッチのカバーを示す断面図である。
【図４】本発明の熱応動スイッチのカバーを示す底面図である。
【図５】本発明のバイメタル片の反転動作時を示す動作説明図である。
【図６】従来の熱応動スイッチを示す斜視図である。
【図７】従来の熱応動スイッチを示す断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１：ケース
１ａ：収納部
１ｂ：凹溝
１ｃ：ボス
２：第１の固定端子
２ａ：接触片
２ｂ：突出部
２ｃ：接続端子部
３：第２の固定端子
３ａ：固定接点
３ｃ：接続端子部
４：正特性サーミスタ
５：板ばね片
５ａばね部
５ｂ：開口部
５ｃ：取付部
６：バイメタル片
６ａ：反転部
７：可動接点
８：カバー
８ａ：係合凹部
８ｂ：上板部
８ｃ：傾斜部
８ｄ：凹部
９：芯材（変形防止部）
９ａ：表出部
９ｂ：連結部
【図１】
2006031955.tif 000003
【図２】
2006031955.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006031955.tif 000009