(57)【要約】【課題】地震などの外部振動に反応して自動的にスイッチが入り、光などを一定時間発した後に自動的にスイッチが切れる振動反応型スイッチを提供する。【解決手段】地震などの振幅の大きい外部振動で局所的に低いポテンシャルの初期静止位置２６にあった球２５を離脱させ、低いポテンシャル方向に傾斜した傾斜部２７に設けた２つの独立した電極端子２３、２４の間を導通状態にし、球２５が低いポテンシャルの初期低位置２６の近傍にある間スイッチが入った状態を維持する。スイッチが入ると抵抗発熱体２２が発熱してバイメタル１９の温度を上昇させ、バイメタル１９の変形により傾斜部２７の傾斜が逆転して球２５が転がり元の初期静止位置２６に戻り、戻る過程で２つの独立した電極端子２３、２４の間が非導通状態になりスイッチが切れる。スイッチが入り自動的にスイッチが切れる一定時間のみスイッチを入れ、光源を接続することで一定時間光を発して所在を示すことができる。【選択図】        図１
2004172078.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイメタルに近接する初期静止位置に置かれた球が外部振動により該初期静止位置を飛び出して離脱し、該初期離脱位置の近傍から始まる傾斜部を転がり、低いポテンシャルの該バイメタルに近接する初期低位置に移動することで該傾斜部から該初期低位置の近傍までに設けられた２つの独立した電極端子の間を導通状態にしてスイッチを入れ、２つの独立した該電極端子に接続された電源からの電流が抵抗発熱体に流れることによる温度上昇で該バイメタルが変形し、該初期低位置が該初期静止位置より高いポテンシャルになり該傾斜部の傾きが逆転し、該球が該初期低位置の近傍から離脱して転がり該初期静止位置に戻ることで２つの独立した該電極端子の間が非導通状態になりスイッチを切る構成にすることを特徴とする振動反応型スイッチ。
【請求項２】
２つの独立した前記電極端子を上下に面を対向させて配置し、前記球が前記傾斜部に形成した上側の前記電極端子の上を転がり、転がる過程と前記初期低位置の近傍において前記球の重さで上側の前記電極端子を変形させ下側の前記電極端子に接触させることにより２つの独立した前記電極端子の間を導通状態にしてスイッチを入れ、温度上昇による前記バイメタルの変形で前記初期低位置の近傍から前記球が離脱して前記初期静止位置の方向に転がる過程で上側の前記電極端子が変形を戻して下側の前記電極端子と非接触になることで２つの独立した前記電極端子の間が非導通状態になりスイッチを切る構成にすることを特徴とする請求項１記載の振動反応型スイッチ。
【請求項３】
同一平面に配置された２つの独立した前記電極端子の対向する側端部をレール形状にして前記傾斜部を形成し、導体球で形成した前記球が前記初期静止位置を離脱して２つの独立した前記電極端子のレール形状の該側端部の上を転がり、転がる過程と前記初期低位置の近傍において該導体球が２つの独立した前記電極端子の間を導通状態にしてスイッチを入れ、温度上昇による前記バイメタルの変形で前記初期低位置の近傍から該導体球が離脱して前記初期静止位置の方向に転がる過程で該導体球がレール形状の該側端部を離れることで２つの独立した前記電極端子の間が非導通状態になりスイッチを切る構成にすることを特徴とする請求項１記載の振動反応型スイッチ。
【請求項４】
Ｕ字形状の断面形状を有する前記バイメタルを横置きにしてＵ字形状の片方の端部を固定し、Ｕ字形状の他の端部を自由端にしてＵ字形状の前記バイメタルの側面の上に対向する２つの独立した前記電極端子を設け、該自由端の近傍とＵ字形状の前記バイメタルの底部の近傍に前記初期静止位置と前記初期低位置のいずれかをそれぞれに配置する構成にすることを特徴とする請求項１、２および３記載の振動反応型スイッチ。
【請求項５】
前記抵抗発熱体をフレキシブル基板上に設けた導体パターンで形成し、該フレキシブル基板を前記バイメタルに密着して配置する構成にすることを特徴とする請求項１から４記載の振動反応型スイッチ。
【請求項６】
２つの独立した前記電極端子の対向するレール形状の前記側端部がなす曲面の断面での曲率を前記導体球の曲率に近似した構成にすることを特徴とする請求項３記載の振動反応型スイッチ。
【請求項７】
前記傾斜部の連続した面に対して下側になる凹部で前記初期静止位置を形成し、該凹部を変形前の前記バイメタルに近接して形成された前記傾斜部の低いポテンシャル側の端部の近傍に一体化する構成にすることを特徴とする請求項１から４および６記載の振動反応型スイッチ。
【請求項８】
前記静止位置の前記傾斜部の方向と反対側の周りを凹面で囲む構成にすることを特徴とする請求項１から４および６、７記載の振動反応型スイッチ。
【請求項９】
前記バイメタルの固定端を、追加した異なるバイメタルの自由端の近傍に固定して、前記抵抗発熱体以外による周囲温度変化での前記バイメタルの側面の傾きの変化が小さい構成にすることを特徴とする請求項１から８記載の振動反応型スイッチ。
【請求項１０】
２つの独立した前記電極端子と前記抵抗発熱体と前記電源である複数の電池、および光源を直列に接続する１の通電経路と、並列に接続した該複数の電池あるいは該複数の電池より電圧の低い他の電池と該光源を直列に接続する２の通電経路を設け、該１の通電経路と該２の通電経路を切り換える手動スイッチを加える構成にすることを特徴とする請求項１から９記載の振動反応型スイッチ。
【請求項１１】
前記バイメタルおよび前記電源である平行に同一面上に並べた複数の電池を長方体形状の筐体の幅方向に収納し、該筐体の上部に光源を配置する構成にすることを特徴とする請求項１から１０記載の振動反応型スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地震などの揺れに反応して非常用の懐中電灯などに自動的に通電するスイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より地震の揺れに反応して懐中電灯を自動的に点灯するスイッチとして、実開昭５７−１４３５３６や特開平８−３１５７００があった。実開昭５７−１４３５３６で示された従来例の図６では、地震の揺れによって強磁性体の振り子１が振れて永久磁石２に近接することによる吸引力で導電性部３に接触した状態になる。振り子１は導電性を有し、振り子１を吊るす鎖紐４から振り子１、導電性部３、および連結板５を介して導線６と導線７の間が導通してスイッチがオンの状態になる。一度振り子１が導電性部３と永久磁石２の吸引力で接触した状態になるとその状態を保ち、導線６と導線７に接続された白熱電球が点灯したままになる。振り子１と導電性部３の接触を解除してスイッチをオフにするには、人の手でケース体８か支柱９を上下方向に移動させて制御筒１０で振り子１を押さえ込んで鉛直方向に戻して吊る必要があった。
【０００３】
特開平８−３１５７００で示された従来例の図７は、永久磁石１１と導電性の金属１２を表面に設けて一体として作られた振り子１３をスプリング１４で吊り下げることで地震の揺れによって振れるようにした。振り子１３の振れがある程度以上大きくなると、永久磁石１１と円筒状の導電性の磁性体金属１５との吸引力で振り子１３の導電性の金属１２と導電性の磁性体金属１５が接触した導通状態になり、リード線１６を介してスイッチがオンする。人の手で強制的に接触を開放してスイッチをオフにしない限り通電状態を保ち、白熱電球を点灯し続けることになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
地震などの外部振動により磁性体の振り子が揺れて磁石の吸引力で振り子の導電性の表面と固定した導電性部分とが接触した状態になり、自動的にスイッチがオンして非常用の白熱電球が点灯されるが、一度互いに接触した状態になると磁石の吸引力から逃れられずスイッチがオンの状態を続ける。スイッチをオフにするためには、人の手で振り子を強制的に離す必要があった。また、地震以外の衝撃で振り子が大きく振れてスイッチがオンして気付かない場合には、電池は消耗して非常時に使用できなくなる可能性があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の振動反応型スイッチは以下の構成をとる。請求項１で示したように、バイメタルに近接した位置に球を静止させる初期静止位置を設ける。この初期静止位置は、地震などのある程度以上大きい外部振動によって球が飛び出す程度に球の移動を妨げ、あるいは落ち込む溝や穴などの局所的に低いポテンシャルを有する構成にする。初期静止位置を離脱した球が転がり初期静止位置から離れて行く傾斜を有し、初期静止位置の近傍から始まる連続した傾斜部を設ける。球が傾斜部を転がり止まる部分を初期低位置とするが、必ずしも特定の位置に限定されない。また、初期低位置には溝や穴などのポテンシャルが急に変化する構成にする必要はない。
【０００６】
傾斜部から初期低位置の近傍まで２つの独立した電極端子を設け、球が傾斜部を転がる過程や停止して止まっている時に２つの独立した電極端子の間が導通状態になり、スイッチが入るようにする。スイッチが入ることにより、２つの独立した電極端子に接続された電源からの電流を抵抗発熱体に流すことでバイメタルの温度を上昇させる。抵抗発熱体は２つの独立した電極端子と電源に直列に接続される構成にし、バイメタルに密着して配置するのがよい。場合により、バイメタル自体を抵抗発熱体に用いてもよい。
【０００７】
バイメタルの側面を水平方向に近似した方向に配置して、バイメタルの温度が上昇することでバイメタルの自由端が固定端に対してバイメタルの構成により下か上の方向に変位し、バイメタルの側面と一体となった初期の傾斜部の傾き方向が逆転して、バイメタル変形前に傾斜部の低いポテンシャル方向にあった初期低位置が高いポテンシャルになることで球が初期低位置から離脱して転がり、再び初期静止位置に戻る。球が初期低位置の所から初期静止位置に戻る過程で２つの独立した電極端子の間が非導通状態になりスイッチが切れるようにする。
【０００８】
請求項２で示すように、２つの独立した電極端子を上下に面を対向させて少なくとも傾斜部の一部を形成する。外部振動で初期静止位置を離脱した密度の大きい球が上側の電極端子の上を傾斜部に沿って低いポテンシャルの初期低位置の方向に転がることにより、薄い金属板で形成された上側の電極端子を球の重さで変形し下の電極端子の面に接触させ導通状態にしてスイッチを入れる。また一定時間後、抵抗発熱体の発熱による温度上昇でバイメタルが変形し、傾斜部の傾斜方向が逆転する。球がポテンシャルの高くなった初期低位置の近傍から初期静止位置に転がり戻ることで、上側の電極端子の変形がなくなり下の電極端子から離れて２つの独立した電極端子間を非導通状態にしてスイッチを切る。
【０００９】
あるいは請求項３で示すように、同一平面に配置した２つの独立した電極端子の対向する２つの側端部をレール形状にして傾斜部を形成する。初期静止位置を外部振動で離脱した導体球の球をレール形状の側端部の傾斜部に沿って低いポテンシャルの初期低位置の方向に転がすことにより、導体球を介して２つの独立した電極端子の間を導通状態にしてスイッチを入れる。また一定時間後、抵抗発熱体の発熱による温度上昇でバイメタルの変形し、傾斜部の傾斜方向が逆転する。球がポテンシャルが高くなった初期低位置の近傍から初期静止位置に転がり戻ることで、導体球が２つの独立した電極導体の間を離れて電極導体間を非導通状態にしてスイッチを切る。
【００１０】
請求項４で示すように、Ｕ字形状の断面形状を有するバイメタルを横置きにして、Ｕ字形状の片方の端部を固定して、Ｕ字形状の他の端部の自由端がバイメタルの変形に追従して上下に変位する。Ｕ字形状のバイメタルにすることで全体形状の幅をあまり大きくせずに自由端が上下方向に大きく変位し、バイメタルの側面に設けた２つの独立した電極端子を有する傾斜部の傾斜が大きく変化する。Ｕ字形状のバイメタルの自由端の近傍と底部の近傍に初期静止位置と初期低位置のいずれかを配置する。抵抗発熱体の発熱によるバイメタル変形前に傾斜部の自由端側のポテンシャルが高ければ、自由端の近傍に初期静止位置を配置し、温度上昇で傾斜部の自由端の近傍のポテンシャルが低くなる変形をするようにＵ字形状のバイメタルを構成する。逆に傾斜部のＵ字形状もバイメタルの自由端側のポテンシャルが低ければＵ字形状の底部の近傍に初期静止位置を配置し、Ｕ字形状の自由端の近傍に初期低位置を配置する。
【００１１】
請求項５で示すように、フレキシブル基板上に設けた導体パターンで抵抗発熱体を形成し、このフレキシブル基板をバイメタルの側面に密着して配置する。導体パターンをバイメタルの側面の近傍に一様に分布させることでバイメタル全体に均一に熱を加え、また発熱による熱をバイメタルに効率よく伝える。薄い銅をエッチングした導体パターンを有する通常のフレキシブル基板を用いる。
【００１２】
請求項６で示すように、傾斜面を構成する同一平面に配置した２つの独立した電極端子の対向するレール形状の２つの側端部がなす曲面の傾斜方向と直交する断面での曲率を、傾斜面を転がる導体球の球の曲率と近似したものにする。導体球とレール面の接触を線接触に近くすることで、導体球を間に介した２つの独立した電極端子の導通状態を安定させ、スイッチの信頼性を向上する。
【００１３】
請求項７で示すように、バイメタルの側面に形成した傾斜部の連続した面に対して下側になる凹部で球を保持する初期静止位置を形成し、この凹部を加熱変形前のバイメタルの傾斜部の低いポテンシャル側の端部の近傍に傾斜部と一体化する。凹部は成形したもので構成してもよいし、溝や穴で形成してもよい。ある程度以上の振幅の外部振動が加わるまで球を保持し、バイメタルの変形で傾斜部の傾斜が変化して球が転がり戻ってきた時に落ち込み安定する局所的に低いポテンシャルになる構成にする。
【００１４】
請求項８で示すように、バイメタルの側面に形成した傾斜部の端部に設けた初期静止位置の、傾斜部の方向と反対側の周りを凹面で衝立状に囲む。初期静止位置の球が外部振動で跳ね上がるランダムな方向に対応して、傾斜部と反対側の方向に飛び出そうとした場合には、球は凹面状の衝立の面で跳ね返り傾斜部に飛び出して傾斜面を低いポテンシャルの方向に転がる。
【００１５】
請求項９で示すように、２つの独立した電極端子を側面に設けたバイメタルの固定端を追加した別のバイメタルの自由端に固定し、２つのバイメタルの個々の自由端が同じ周囲温度の変化で上下逆方向に変位する組み合わにして、抵抗発熱体以外による周囲温度の変化での球が転がる傾斜部の傾斜の変化を小さくする。初期静止位置から飛び出した球が傾斜部を初期低位置の方向に転がり、抵抗発熱体によるバイメタルの変形により初期静止位置に転がり戻る動作を必ず行うようにする。固定端を自由端に固定するとは、非バイメタルの絶縁体の板を間に介して固定してもよい。
【００１６】
請求項１０で示すように、スイッチング動作をさせる２つの独立した給電端子と、電源である複数の電池、白熱電球などの光源を直列に接続する１の通電経路と、並列に接続した同じ複数の電池、あるいは複数の電池より電圧の低い他の電池と同じ光源を直列に接続する２の通電経路を手動スイッチで切り換える構成にする。１の通電経路は、地震などの大きい外部振動を検知して自動的に光源を点灯し、一定の時間点灯し続けた後に光源が消灯するスイッチング動作と光での位置明示の役割をする。手動スイッチで切り換える２の通電経路は通常の懐中電灯などの役割をする。１の通電経路の電源の電圧を、１の通電経路の電源の電圧より高くすることで、１の通電経路の抵抗発熱体に電流を流しても手動スイッチで切り換えた光源の明るさと同程度にする。
【００１７】
請求項１１で示すように、Ｕ字形状のバイメタルの幅方向は１０数ｍｍ程度であり、単三電池は１４ｍｍ径で複数を同一平面に平行に並べ、１４ｍｍ径のソケットの白熱電球の光源を長方体形状の筐体の幅方向に収納することで、筐体全体を厚さが２０ｍｍ程度の薄いコンパクトな形状にする。
【００１８】
【作  用】
上記のように構成された振動反応型スイッチに地震などの大きい外部振動が加わると、静止していた球が凹部の安定した位置を離脱して低いポテンシャルの方向に傾斜部を転がり、低いポテンシャルの位置の近傍の２つの独立した電極端子を球自身の導体が接触することで、あるいは重さによる変形接触で２つの電極端子の間を導通させる。２つの電極端子が導通状態になると、抵抗発熱体が発熱して近接配置されたバイメタルの温度を上昇させ、バイメタルが変形して傾斜部の傾斜方向が逆転する。
【００１９】
傾斜方向が反転すると、球が逆方向に再び転がり、２つの独立した電極端子の間を非導通状態にして元の凹部の位置に戻り静止する。２つの独立した電極端子が導通状態になってから非導通状態になるまでの時間は数分程で、この時間非常用懐中電灯の白熱電球を光らすなどに応用できる。一度導通になった状態を、再度非導通の状態に戻すことで、電池などの消耗を少なくして非常時に対応することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を実施例にもとづき図面を参照して説明する。
図１は、本発明の振動反応型スイッチの実施例を側面から観た断面図を示すものである。図１（ａ）、図１（ｂ）、および図１（ｃ）はスイッチが入り、切れるまでの過程を示す。図１（ａ）は大きい振幅の外部振動が加わる前の状態を示す。膨張率の異なる２つの金属の板１７、１８を固着して形成されるＵ字形状のバイメタル１９は、固定端２０を筐体２１などに固定される。抵抗発熱体２２がバイメタル１９に近接して配置される。Ｕ字形状のバイメタル１９の側面に近接して上下に面で対向する２つの独立した電極端子２３、２４がほぼ平行に配置され、上側の電極端子２３は球２５の重さで容易に変形するように薄い金属板で構成される。
【００２１】
球２５は振幅の大きい外部振動が加わるまでは初期静止位置２６に止まる。初期静止位置２６は、溝や穴など局所的に低いポテンシャルになるように形成される。大きい外部振動が加わると、図１（ｂ）で示すように球２５が初期静止位置２６を飛び出して傾斜部２７を転がり、球２５の重さで薄い金属端子２３を変形させながら低いポテンシャルの初期低位置２８の近傍で停止する。球２５が傾斜部２７転がる過程と初期低位置２８に停止している間、球２５の重さによる上側の電極端子２３が下側の電極端子２４と接触し、上と下の２つの独立した電極端子２３と２４の間が導通状態になりスイッチが入る。２つの独立した電極端子２３、２４には抵抗発熱体２２と図示されていない電源が直列に接続されている。スイッチが入ると抵抗発熱体２２に電流が流れて、ジュール熱による発熱で近接したＵ字形状のバイメタル１９の温度が上昇して変形する。
【００２２】
Ｕ字形状のバイメタル１９は内側の金属の板１７が膨張率の小さい金属、外側の金属の板１８が膨張率の大きい金属形成されていると、Ｕ字形状のバイメタル１９の温度の上昇にともない自由端２９は固定端２０に近づく方向である下の方向に変位する。図１（ｃ）で示すように、傾斜部２７の傾斜が逆転して初期低位置２８が高いポテンシャルになり、球２５は傾斜部２７の上側の電極端子２３の上を転がり低いポテンシャルになった初期静止位置２６である凹部に落ち込み静止する。球２５が上側の電極端子２３の上から離脱すると、上と下の２つの独立した電極端子２３、２４の間は非導通状態になりスイッチが切れる。スイッチが切れることで抵抗発熱体２２の発熱が止まり、Ｕ字形状のバイメタル１９の上昇していた温度が次第に低下して、Ｕ字形状のバイメタル１９の自由端２９は固定端２０から遠ざかり上の方向に変位して図１（ａ）で示した元の状態に戻る。
【００２３】
初期静止位置２６の傾斜部２７の方向と反対側の周りをついたて状の凹面３０で囲む構成にして、一定以上の振幅のランダムな振動方向の外部振動が加わった時に球２５が初期静止位置２６である凹部から飛び出すのを確実にする。初期静止位置２６の凹部は傾斜部２７の連続した面より下側に局所的にポテンシャルが低く形成される。図１で示した本発明の実施例においてスイッチが入ってからスイッチが切れるまでの時間は、Ｕ字形状のバイメタル１９の特性、形状や熱容量、傾斜部２４の初期傾斜の他、抵抗発熱体２２のインピーダンスや配線、配置の仕方、更には周囲温度などによって変わる。スイッチが入ってから切れるまでの時間を数分程度に設定することが可能であり、本発明の振動反応型スイッチを地震などに対応した非常用の懐中電灯に用いると有効である。
【００２４】
図１で示した本発明の実施例では、Ｕ字形状のバイメタル１９が温度上昇にともない自由端２９が固定端２０に近づく下の方向に変位する構成にしてあるが、Ｕ字形状のバイメタル１９を外側が膨張率の小さい金属板で、内側が膨張率の大きい金属板で構成すると、温度上昇時には自由端２９は固定端２０から離れる上の方向に変位する。外部振動が加わる前に球を保持する初期静止位置をＵ字形状の底部３１の近傍に、初期低位置をＵ字形状の自由端２９の近傍に配置することになる。
【００２５】
また、図１で示した本発明の実施例では、上下に面で対向する２つの独立した電極端子２３、２４の上側の電極端子２３は初期低位置２８の近傍で固定され、初期静止位置２６の側の端部が自由に変位するように構成されているが、初期静止位置２６の近傍で上側の電極端子を固定して初期低位置２８の側の端部が自由に変位する構成にしてもよい。Ｕ字形状のバイメタル１９の内側に配置した抵抗発熱体２２を密着させて熱を効率的にバイメタル１９に伝え、バイメタル１９全体を均一に加熱するため、抵抗発熱体２２にシート形状にした抵抗発熱体を用いるとよい。
【００２６】
図２は本発明の振動反応型スイッチに用いるフレキシブル基板を用いた抵抗発熱体を示すものである。図２（ａ）ではフレキシブル基板３２にエッチング加工などで長い方向に平行に電気的に連続した導体パターン３３を形成して抵抗発熱体に用いる。図２（ｂ）ではフレキシブル基板３４に幅方向に平行に電気的に連続した導体パターン３５を形成している。図２（ａ）、図２（ｂ）のいずれも片側に端子を形成している。導体パターン３３、３５には厚さ３０ミクロンメートルほどの銅箔を用いるとよい。また、導体パターン３３、３５をバイメタルの端に密着させる場合には絶縁層を形成する。いずれの場合でもバイメタルの曲面や平面に密着させて配置することが容易になる。幅１０数ミリメートル、長さ８０ミリメートル程のフレキシブル基板に抵抗値が７オーム程度の導体パターン３３、３５を設けてバイメタルに密着し、数ボルトの電圧を印加することでバイメタルをゆっくり変形させることができる。
【００２７】
図３は本発明の振動反応型スイッチの他の実施例の上から観た平面図を図３（ａ）に、断面図を図３（ｂ）に示す。図３（ａ）の同一平面に２つの独立した電極端子３６、３７を設け、電極端子３６、３７の対向する２つの側端部３８、３９をレール形状にする。初期静止位置４０に保持された導体の球４１は、外部振動によって初期静止位置を飛び出し離脱するとポテンシャルが低くなる初期低位置４２の方向へレール形状の側端部３８、３９に沿って傾斜部を転がり、初期低位置４２の近傍で停止する。導体の球４１がレール形状の２つの側端部３８、３９に接しながら転がる際、途中からあるいは初期低位置４２の近傍で初めて接することもあり得る。
【００２８】
２つの独立した電極端子３６、３７の対向するレール形状の２つの側端部３８、３９に導体の球４１が位置する場合、２つの独立した電極端子３６、３７の間は導通状態になりスイッチが入る。レール形状の２つの側端部３８、３９には、導体の球４１が暴れていない限り初期静止位置４０の近傍以外では導体の球４１が対向する２つの側端部３８、３９に落ち込む構成にする。初期低位置４２の近傍に停止していた導体の球４１は、図示されていないバイメタルの変形により初期低位置４２が高いポテンシャルになることで初期静止位置４０の方向に転がり、初期静止位置４０の局所的にポテンシャルが低くなった凹部に落ち込む過程で２つの側端部３８、３９を離れることで非導通状態になりスイッチが切れる。
【００２９】
図３（ｂ）は図１（ａ）の断面図を示し、導体の球４１が同一平面に設けられた２つの独立した電極端子３６、３７の２つの側端部３８、３９と接している状態を示す。２つの側端部３８、３９が形成する曲面は円弧に近似した形状にされ、その曲率を導体の球４１の曲率に近いものにすることで安定した導通状態を得ることができる。当然ながら、２つの独立の電極端子３６、３７はバイメタル４３の側面の上に設けられる。
【００３０】
図４は本発明の振動反応型スイッチの他の実施例を断面図で示す。図４（ａ）は設定した温度と周囲温度の差がなく、Ｕ字形状のバイメタルの変形がない振動反応型スイッチの状態を示す。図１の実施例で示した振動反応型スイッチと基本動作は同じである。バイメタル４４は、抵抗発熱体４５の発熱による変形以外に周囲温度の変化によっても当然ながら変形する。周囲温度は、バイメタル４４の上側の傾斜を決めた設定温度より高い場合も低い場合もあり、周囲温度が高くなればＵ字形状のバイメタル４４の自由端４６は固定端４７に近づく下の方向に変位し、周囲温度が低くなれば自由端４６は固定端４７から遠ざかる上の方向に変位する。
【００３１】
Ｕ字形状のバイメタル４３の側面に設けられた対向する２つの独立した電極端子４８、４９からなる傾斜部５０は、周囲温度がより高くなれば高いポテンシャルにあるべき初期静止位置５１が次第に低いポテンシャルの方向に移動することで傾きが小さくなり、周囲温度が高くなりすぎると傾きが逆転することも生じる。球５２が初期静止位置５１から外部振動により飛び出しても傾斜部５０を初期低位置５３の方向に転がらず、球５２の重さで上下に対向した２つの独立した電極端子４８と４９が接触する導通状態にならず、スイッチが入らないことにもなる。
【００３２】
また、周囲温度が低くなりすぎると傾斜部５０の傾斜が大きくなりすぎる結果、初期静止位置５１を離脱した球５２が初期低位置５３の近傍で上側の電極端子４９を変形させ下側の電極端子４８と導通状態にして始まる抵抗発熱体４５の発熱でＵ字形状のバイメタル４４の傾斜部５０の傾きが逆転して球５２が初期静止位置５１に戻ってスイッチが切れるまでの時間が長くなり過ぎたり、傾斜部５０の傾斜が逆転せずスイッチが入ったまま発熱を続けて電源に用いる電池を消耗させてしまうことも生じうる。
【００３３】
周囲温度の高低でのＵ字形状のバイメタル４４の形状変化による傾斜部５０の傾きの変化を小さくするために、Ｕ字形状のバイメタル４４と異なる別のバイメタル５４を追加してスイッチング動作に寄与するＵ字形状のバイメタル４４の固定端４７を補正用の別のバイメタル５４の自由端５５に固定して連結する。図４（ｂ）は、周囲温度が設定温度より低くなった状態を示す。周囲温度が非常に低くなり、Ｕ字形状のバイメタル４４の自由端４６がＵ字形状の固定端４７に対して遠ざかる上の方向に変位する場合、別のバイメタル５４の自由端５５は固定端５５に対して下側の方向に変位してＵ字形状のバイメタル４３の自由端４５の変位を補正して小さくし、Ｕ字形状のバイメタル４４の傾斜部５０の傾きの変化を小さくする。
【００３４】
傾斜部５０の周囲温度による傾きの変化を小さくすることでスイッチング動作を安定させ、スイッチが入り、切れるまでの時間間隔のバラツキを小さくすることができる。追加した補正用のバイメタル５４をスイッチング動作させるＵ字形状のバイメタル４４と同じＵ字形状にしてもよいが、追加したバイメタル５４が周囲温度の変化による傾斜部５０の傾きの変化を実用的範囲で補正して小さくする効果があれば形状にとらわれない。追加のバイメタル５４は自由端５５と固定端５６の間の長さを許す限り長くしている。補正用のバイメタルは水平方向でなく、垂直方向に配置してもよい。また補正用のバイメタルにＵ字形状のものを用いる場合、２つの独立した電極端子を有するＵ字形状のバイメタルの内側に配置してもよい。いずれも全体の形状を大きくしないことを目的とする。
【００３５】
図５は、本発明の振動反応型スイッチを非常用の懐中電灯に用いた場合の接続回路の模式図を示す。非常用とは、地震による大きい外部振動が加わった場合に対応することであり、地震直後に本発明の振動反応型スイッチのスイッチが入り、光で懐中電灯の位置を示し、数分間程度の時間の後にスイッチが切れて光が消える。スイッチのオン・オフ動作をする２つの独立した電極端子５７、５８にバイメタル５９に近接する抵抗発熱体６０、複数の電池６１、および光源である白熱電球６２が直列に接続された１の通電経路と、複数の電池６１の一部と白熱電球６２が直列に接続された２の通電経路を手動スイッチ６３で切り換える構成にする。
【００３６】
手動スイッチ６３を接点６４に接続して１の通電経路に複数の電池６１からなる電源から電流を流すと、バイメタル５９の７オーム程度の抵抗値と白熱電球６２の抵抗値の和に対応した電流が流れる。白熱電球６２には規定レベルの光量で点灯する電流を流すこともあり、通常に白熱電球６２を単独で使う場合に較べて複数の電池６１の電圧を大きくする必要がある。白熱電球６２の抵抗値は非点灯時で２オーム程度、点灯時では非常に高い温度になることにより７オーム程に上昇する。
【００３７】
外部振動が加わって球６５が転がり、球６５の重さで上の電極端子５８が変形して下の電極端子５７と導通状態になり白熱電球６２が点灯したあと、手動スイッチ６３を接点６６に切り換えると２の通電経路には複数の電池６１の一部の電圧と白熱電球６２の抵抗値で決まる電流が流れ、電圧を規定の値に近いものにすると白熱電球６２は光量を少なくすることなく点灯を続ける。本発明の振動反応型スイッチをバイメタル５９、近接配置する抵抗発熱体６０、２つの独立した電極端子５７と５８、および球６５で形成することは図１で示した実施例とスイッチ動作は同じである。
【００３８】
図６は、本発明の振動反応型スイッチを非常用の懐中電灯に用いた内部の状態を示す。白熱電球の反射鏡のみを断面で示したもので、図５の接続回路の模式図を具体的な形状の例として示したものである。振動反応型スイッチ６７を構成するバイメタル６８の側面に形成された２つの独立した電極端子６９、７０に直列に接続された複数の電池７１、光源である白熱電球７２、手動スイッチ７３に直列に接続され、手動スイッチ７３で切り換えると複数の電池７１の一部と白熱電球７２を接続することができる。
【００３９】
振動反応型スイッチと複数の電池７１、および白熱電球７２を長方体形状の筐体７４の幅方向に収納することにより全体の形状をコンパクトにすることができ、非常用の懐中電灯として設置するのに有利である。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の振動反応型スイッチは、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００４１】
地震などで生じる振動に反応して自動的に非常用の懐中電灯を点灯し、あるいは他の警報装置を動作させると同時に、ある時間の後、自動的に点灯や動作が切れるスイッチを提供できる。このことは他の原因でスイッチが入っても、自動的に切れることで電池の消耗を小さくでき、非常時に対応する能力を維持する。
【００４２】
さらに、振動に反応して自動的にスイッチが入ってからスイッチが切れるまでの時間を数分間確保でき、時間を均一に制御、選択ができる。
【００４３】
スイッチが入った場合に、白熱電球などの光源の明るさを落とすことなくスイッチの動作時間を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の振動反応型スイッチの実施例の断面図を示す。
【図２】本発明の振動反応型スイッチに用いるフレキシブル基板の抵抗発熱体を示す。
【図３】本発明の振動反応型スイッチのレール形状の電極端子の端部を示す。
【図４】本発明の振動反応型スイッチの傾斜補正構成の断面図を示す。
【図５】本発明の振動反応型スイッチの通電経路の模式図を示す。
【図６】本発明の振動型スイッチを非常用の懐中電灯に用いた実施例を示す。
【図７】振動反応型スイッチの従来例を示す。
【図８】振動反応型スイッチの他の従来例を示す。
【符号の説明】
１９、４３  Ｕ字形状のバイメタル
２０、４７  固定端
２２、４５、６０  抵抗発熱体
２３、２４、３６、３７、４８、４９、５７、５８  電極端子
２５、４１、５２、６５  球
２６、４０  初期静止位置
２７、５０  傾斜部
２８、４２、５３  初期低位置
２９、４６  Ｕ字形状の自由端
３３、３５  導体パターンの抵抗発熱体
５４  補正用のバイメタル
６１、７１  電池
６２、７２  白熱電球
６３、７３  手動スイッチ
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図８】
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