(57)【要約】【課題】外エッジを具備しかつ開モードと閉モードの間でスナップ動作すべく適応されたバイメタル素子を有するバイメタル・スイッチを提供する。【解決手段】バイメタル・スイッチがバイメタル素子上に設けた可動接点と、これに接続された第１端子と、可動接点の近傍の固定接点とを有し、閉位置では接点同士が互いに係合し、開位置では両者の間に間隙が形成される。固定接点へ接続された第２端子と、バイメタル素子の外エッジに隣接する段部とを有し、バイメタル素子が閉モードのとき空隙が形成され、その空隙は、バイメタル素子の外エッジがそのスナップ開動作に先立ち変形するとき、バイメタル素子のスナップ開動作まではスイッチを閉状態とすべく外エッジの変形を孤立させる。【選択図】図４ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイメタル・スイッチにおいて、
外エッジを具備しかつ第１モードと第２モードの間でスナップ動作すべく適応されたバイメタル素子と、
前記バイメタル素子上に設けた可動接点と、
前記可動接点に対して導電的に接続される第１端子と、
前記可動接点の近傍に設けた固定接点とを有し、
前記スイッチが閉位置にあるとき、前記固定接点と前記可動接点が互いに係合し、そして前記スイッチが開位置にあるとき、前記固定接点と前記可動接点が互いの間に開接点間隙を形成し、かつ
前記固定接点へ導電的に接続される第２端子と、
前記バイメタル素子の外エッジの近傍に設けた段部とを有し、
前記バイメタル素子がその第１モードにあるとき前記外エッジと前記段部の間に空隙が形成され、該空隙は、該バイメタル素子の該外エッジがその第１モードからスナップ動作を行うに先立って変形するとき、該バイメタル素子のスナップ動作に至るまで該外エッジの変形を孤立させるべく位置及び寸法を設定される
バイメタル・スイッチ。
【請求項２】
前記バイメタル素子がバイメタル・ディスクである請求項１に記載のバイメタル・スイッチ。
【請求項３】
筐体を形成する内壁を具備するハウジングをさらに有し、
前記バイメタル素子、前記可動接点及び前記固定接点が前記筐体内に設置され、かつ
前記段部が前記ハウジングの前記内壁と一体的である
請求項１に記載のバイメタル・スイッチ。
【請求項４】
一端にて前記バイメタル素子を支持する片持ち梁である可動アームと、
前記片持ち梁である可動アームに隣接して設けかつ前記固定接点を支持する固定アームとをさらに有する
請求項１に記載のバイメタル・スイッチ。
【請求項５】
前記バイメタル素子が、そのスナップ動作方向が前記第１端子及び前記第２端子の少なくとも１つに入出する電流の方向に垂直であるように向いている請求項１に記載のバイメタル・スイッチ。
【請求項６】
前記第１端子及び前記第２端子が実質的に平坦であり、かつ前記バイメタル素子が、その外エッジを含む面が該第１端子及び該第２端子の面に対して直交するように向けられたバイメタル・ディスクである請求項５に記載のバイメタル・スイッチ。
【請求項７】
前記バイメタル素子の外エッジがそのスナップ動作の直前に変形したとき、前記段部の係合面上に該外エッジを実質的に空隙なしで載置させるように該段部が構成されている請求項１に記載のバイメタル・スイッチ。
【請求項８】
前記ハウジングが角型管形状であり、前記バイメタル・スイッチがさらに前記筐体を閉鎖する蓋を具備する請求項３に記載のバイメタル・スイッチ。
【請求項９】
前記段部が、前記バイメタル・ディスクの外エッジを含む面に対して実質的に平行な面内に延在するような大きさ及び形状とされ、該バイメタル・ディスクがその閉モードにあるとき該平行な面が該バイメタル・ディスクの半径の６５〜９５％の所定の範囲内の点にて該バイメタル・ディスクと交差する請求項２に記載のバイメタル・スイッチ。
【請求項１０】
前記バイメタル素子の前記第１モードが前記スイッチの閉位置に対応し、該バイメタル素子の前記第２モードが該スイッチの開位置に対応する請求項１に記載のバイメタル・スイッチ。
【請求項１１】
前記バイメタル素子が前記接点を開くスナップ動作に至るまで、前記空隙が前記外エッジの変形を孤立させる請求項１０に記載のバイメタル・スイッチ。
【請求項１２】
接点が閉じる間のクリープを孤立させるべく、前記可動接点が、最小の開接点間隙を保持すべく前記固定接点に対する位置を設定される請求項１０に記載のバイメタル・スイッチ。
【請求項１３】
前記バイメタル素子の前記第１モードが前記スイッチの開位置に対応し、かつ前記バイメタル素子の前記第２モードが前記スイッチの閉位置に対応する請求項１に記載のバイメタル・スイッチ。
【請求項１４】
前記空隙が約０．０１５〜０．０２０インチの範囲内である請求項１に記載のバイメタル・スイッチ。
【請求項１５】
前記空隙が約０．０２インチである請求項１３に記載のバイメタル・スイッチ。
【請求項１６】
前記固定接点及び前記可動接点が、ＮＥＭＡ供給の１５／１０アンペアにて１２０／２４０ボルトＡＣを搬送するための寸法及び形状とされる請求項１３に記載のバイメタル・スイッチ。
【請求項１７】
バイメタル・スイッチにおいて、
外エッジを具備しかつ開モードと閉モードの間でスナップ動作を行うべく適応されたバイメタル素子と、
前記バイメタル素子上に設けた可動接点と、
前記可動接点へ導電的に接続された第１端子と、
前記可動接点の近傍に設けた固定接点とを有し、
前記バイメタル素子が前記閉モードにあるとき、前記固定接点と前記可動接点が閉位置を形成すべく互いに係合し、そして該バイメタル素子が前記開モードにあるとき、該固定接点と該可動接点が開位置を形成し、かつ
前記固定接点へ導電的に接続された第２端子と、
前記バイメタル素子の前記外エッジの近傍に設けた段部とを有し、前記両接点が閉じているとき該外エッジと該段部との間に空隙が形成され、そして該バイメタル素子の該外エッジがその閉モードからスナップ動作を行うに先立って変形するとき、スナップ動作が該両接点を開くまで該空隙が該外エッジの変形を孤立させるべく該空隙の位置及び寸法が決定される
バイメタル・スイッチ。
【請求項１８】
バイメタル・スイッチを作製する方法において、
外エッジを具備しかつ第１位置と第２位置の間でスナップ動作を行うべく適応されたバイメタル素子を設けるステップと、
可動接点上に前記バイメタル素子を設置するステップと、
第１端子を前記可動接点へ導電的に接続するステップと、
前記可動接点の近傍に固定接点を設置するステップとを含み、
前記スイッチが閉位置にあるとき、前記固定接点及び前記可動接点が互いに係合し、そして該スイッチが開位置にあるとき、該固定接点と該可動接点がそれらの間に開接点間隙を形成し、かつ
第２端子を前記固定接点へ導電的に接続するステップと、
前記バイメタル素子の前記外エッジの近傍に段部を設置するステップとを含み、前記両接点が閉じているとき該外エッジと該段部の間に空隙が形成され、該空隙は、該バイメタル素子がその第１モードからスナップ動作を行うに先立って変形するとき、該バイメタル素子のスナップ動作に至るまで該外エッジの変形を孤立させるべく位置及び寸法が設定される
バイメタル・スイッチを作製する方法。
【請求項１９】
前記バイメタル素子がバイメタル・ディスクである請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
一端にて前記バイメタル素子を支持する片持ち梁である可動アームを設けるステップと、
前記片持ち梁であるアームに隣接して設置されかつその上に前記固定接点を支持する固定アームを設けるステップとを含む
請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】
本発明は、スイッチ素子としてバイメタル・ディスクを具備するバイメタル・スイッチに関する。
【０００２】
【発明の背景】
温度により制御されるバイメタル・スイッチが技術的に公知である。バイメタルは、スイッチの接点機構を開いたり閉じたりする力を供給する。これらのスイッチは、家庭電化製品、自動車部品、及びオフィスオートメーション機器等の大型及び小型の極めて多くの電気機器における過熱や過電流を防止するために用いられる。
【０００３】
様々な形状のバイメタル素子を入手することができ、例えば、ディスク型、片持ち梁片型等がある。板片素子の熱歪みは、通常、予測が比較的容易である。なぜなら、温度による歪みを予測する公式が既に容易されているからである。一方、スナップ動作するバイメタル・ディスクもまた有用である。これらは、温度変化に応答して凹形状から凸形状へ変化する傾向がある。
【０００４】
技術的に入手可能なバイメタル・スイッチの形式は、３つの分類される。それらは、自動リセット型、手動リセット型、及びワン・ショット型である。自動リセット型は、２つの明確な温度ポイントを有する。通常は閉じているスイッチが、２つの温度ポイントより高い熱に曝されたときに開く。スイッチが冷却されると、低い方の温度しきい値にて自動的に閉じる。これに対し、手動リセット型は通常閉じており、１つの開しきい値温度のみをもつ。手動リセット型は、一旦開いた後にそのバイメタル・ディスクをリセットするために外力（例えば押しボタン等）を必要とする。ワン・ショット型は、１回だけスナップ動作により開き、通常の状態ではリセットされない。ディスクが−１００℃以下の低温ポイントをもつように形成された場合を除いて、これらは実際に自動素子である。ワン・ショット型及び手動リセット型は、典型的にはプロセスを保護するために用いられるのに対し、自動リセット型はプロセスを制御するために用いられる。加えて、自動リセット型スイッチの複合版であって、パワーダウン・リセット型と称されるものがある。この素子は、温度上昇により接点が開くと活性化される熱源を具備する。この熱源は、バイメタルを低いリセット温度しきい値よりも高い温度に維持するために十分な熱を発生する。この素子をリセットするためには、スイッチの電源を切って素子がリセットする温度より十分低い温度に下げる。
【０００５】
バイメタル・ディスクは、温度上昇に曝されたとき上向き王冠すなわちドーム形状から下向き王冠すなわち皿形状へ状態を変化するとき「スナップ動作する」と言われる。ディスクがスナップ動作する時間は、他の条件の中でも特にディスクが曝される温度に関係する。
【０００６】
バイメタル・スイッチの使用に関する問題の１つは、クリープである。ディスクのスナップ動作の反転は、スナップ時間全体に亘って均等に起こるのではない。実際には、全体の動作時間と比較するとディスクが極めてゆっくり動く遷移状態がある。このゆっくりとした速度の動きを「クリープ」と称する。従って、組み込まれたスナップ動作するバイメタル素子がそのスナップ温度に近づいたとき（すなわち、スイッチを開いたり閉じたりするためにバイメタル素子がスナップ動作するしきい値温度）、わずかに歪みはじめる。この接点機構が如何に構成されているかによって、この小さな歪みすなわちクリープは、バイメタル素子のスナップ反転動作に先立って接点間隙を生じる可能性がある。ここで、円弧の大きさもまた、他の環境的要因と同様に電気的負荷及び電圧と関係することに注意すべきである。この結果、サーモスタットの中には、それらが切替えようとする負荷のために円弧でない場合もある。
【０００７】
クリープの問題を生じる可能性のある従来技術のバイメタル・スイッチの例は、米国特許Ｎｏ．４，８６２，１３３、４，５１７，５４１、４，４２４，５０６、３，５７７，１１１、３，０６７，３０６、２，７２４，７５３及び２、３４０、０５６に記載されている。
【０００８】
バイメタル・スイッチの種々の設計は、クリープの問題を解決するために提示されてきた。
【０００９】
日本特許Ｎｏ．６３−２９２５３９は、通常の作動中における不具合と振動を防止すべく設計されたバイメタル・スイッチを開示する。当該特許の図面に示されるように、バイメタル・ディスク４が、支持面６をもつ支持片７により支持され、これらの支持片はその作動温度以下にてディスク４の端部８の位置に沿うように形成されている。このディスクが、その作動温度の温度範囲内で変形したとしても、バイメタル４の中央部分５の凸側は、かなりの程度までベース１すなわち可動接点３を押さず、それから離れている。このようにして、クリープによる不具合、及び振動を回避することができる。
【００１０】
米国特許Ｎｏ．５，１２１，０９５は、クリープを除去するために接点アームから独立した精巧なスプリング部品を用いる。このスイッチ接点は、バイメタルを介してスピリング部品へ、絶縁ピンへ、そして接点アーム機構へと動作させられる。
【００１１】
他の現状の設計は、高価な計測と汎用部品を組合せたプロセスを通してクリープを除くもので、各サーモスタット組部品において極めて小さい許容誤差、例えば０．００１インチで計測されるピンを導入する。このような場合、製造者は、最終組部品の許容誤差の積み重ねを許すために極めて多くのピンの在庫を有していなければならない。
【００１２】
上記の装置、すなわちクリープの問題に対処した装置は、バイメタル・スイッチの設計を作製するための煩雑で困難なコストを払う必要がある。製造コストのために、作業コスト及び材料コストの双方において注意を払わなければならない。
【００１３】
従って、本発明の目的は、無クリープ接点システムを可能とする簡単かつコスト的に有利なバイメタル・スイッチを提供することを目的とする。さらに、占有スペースの小さいバイメタル・スイッチを提供することも目的とする。さらに、本発明は、ディスクを垂直に設置できることにより、相対的に大型のディスクを可能とすることを目的とする。
【００１４】
【発明の概要】
上記の目的及び他の目的は、後述する説明から明らかとされ、また、外エッジを有しかつ第１モードと第２モードの間でスナップ動作すべく適応されたバイメタル素子を有するバイメタル・スイッチを提供することにより、実現される。このバイメタル・スイッチは、バイメタル素子上に設けた可動接点と、この可動接点へ導電的に接続された第１端子と、可動接点の近傍に設けた固定接点とを有し、当該スイッチが閉位置にあるとき、固定接点及可動接点が互いに係合し、そして当該スイッチが開位置にあるとき、固定接点及び可動接点がそれらの間に開接点間隙を形成する。さらに固定接点へ導電的に接続される第２端子を有し、バイメタル素子の外エッジの近傍に設けた段部により、バイメタル素子がその第１モードにあるときそれらの間に空隙が形成され、その空隙は、バイメタル素子の外エッジがその第１メードからスナップ動作を行うに先立って変形するとき、バイメタル素子のスナップ動作に至るまでその空隙が外エッジの変形を孤立させる。好適には、バイメタル素子がバイメタル・ディスクである。
【００１５】
本発明の実施例によれば、本スイッチはさらに、筐体を形成する内壁を具備するハウジングを有する。バイメタル素子、可動接点及び固定接点がその筐体内に設けられ、段部がハウジングの内壁と一体化される。
【００１６】
別の実施例では、バイメタル・スイッチがさらに、片持ち梁である可動アームを有し、その可動アームがその一端にてバイメタル素子を支持し、そして、片持ち梁アームに隣接する固定アームを有し、その固定アーム上で固定接点を支持する。
【００１７】
任意であるが、バイメタル素子は、そのスナップ動作方向が、第１端子及び第２端子の少なくとも１つに入出する電流の方向に対して垂直であるように向いている。好適には、第１端子及び第２端子が実質的に平坦であり、そしてバイメタル素子は、その外エッジを含む面が第１端子及び第２端子の面に対して直交するように向いている。更なる実施例によれば、段部は、バイメタル素子の外エッジがそのスナップ動作の直前に変形したとき、段部の係合面上に外エッジを実質的に空隙なしで載置させる。
【００１８】
好適には、ハウジングが平行管状の形状であり、バイメタル・スイッチがさらにその筐体を閉じるためのカバーを具備する。
【００１９】
別の実施例によれば、バイメタル・スイッチがディスクの場合、段部が、バイメタル・ディスクの外エッジを含む面に対して実質的に平行な面内に延在するような大きさ及び形状とされ、その平行な面は、バイメタル・ディスクがその閉モードにあるとき該バイメタル・ディスク半径の６５〜９５％の所定の範囲内の点にてバイメタル・ディスクと交差する。
【００２０】
一実施例によれば、バイメタル素子の第１モードは当該スイッチの閉位置に対応し、バイメタル素子の第２モードは当該スイッチの開位置に対応する。この場合、可動接点は、固定接点との間に最小の開接点間隙を保持すべく固定接点に対する位置を設定されることにより、接点閉鎖中のクリープを孤立化させる。別の例として、第１モードは、スイッチの開位置に対応してもよく、そして第２モードはスイッチの閉位置に対応してもよい。
【００２１】
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明によるバイメタル・スイッチの実施例の展開斜視上面図である。
図２は、図１のバイメタル・スイッチの展開斜視底面図である。
図３ａは、スイッチ蓋を取り除き、図１のＳ方向に沿って見たスイッチの側面図であり、閉位置にあるスイッチを示す。
図３ｂは、図３ａの部分Ａの拡大図である。
図４ａは、図３ａに類似する図であり、開位置にあるスイッチを示す。
図４ｂは、図４ａの部分Ｂの拡大図である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は、本発明によるバイメタル・スイッチの実施例を示しており、例えばステアタイトやアルミニウム等の非導電材料から作製されたハウジング又はベース１を具備し、そのハウジング１の中に、リベット７を用いてハウジング１に固定された固定アーム３及び可動アーム５を格納する。リベット７はさらに、実質的に平坦な端子９をアーム３及び５に固定する。リベット７は好適には鋼から作製される。アーム３及び５並びに端子９はまた、当業者には自明であるが、導電性材料から作製される。固定アーム３はその上に固定接点１１を具備し、固定接点１１は、可動アーム５に取り付けたバイメタル・ディスク１５上に設けた可動の対接点１３と相互動作する。接点１１及び１３は、銅合金ベース上の銀合金から作製でき、バイメタル素子は温度により作動されるバイメタル材料から作製される。カバーすなわち蓋プレート１７は、例えば、鋼、アルミニウム又は真ちゅうから作製され、可動アーム、固定アーム及び接点をハウジング１内に格納すべく設けられる。カバーは、汎用手段を介してハウジングへ固定されており、例えば、各図に示すようなスナップ留め機構等である。可動アーム５は、その上にバイメタル・ディスク１５及び接点１３を支持するために固定アーム３の上に片持ち梁方式で支持される。固定アーム及び可動アームは、好適には銅合金で作製される。固定アームは厚さ約０．０２４インチであり、可動アームは厚さ約０．００６インチの厚さである。接点１１及び１３は、例えば、任意のめっきを施した真ちゅうから作製可能であり、周知技術であるが、厚さ約０．０２０インチとすることができる。スイッチは、（選択されるバイメタル素子によるが）好適には、温度範囲華氏３２〜４５０度にて１２０／２４０ボルトＡＣ、１５アンペア（１２０ボルト）、１０アンペア（２４０ボルト）を供給される（すなわち、例えばＮａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒ’ｓ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ（ＮＥＭＡ）による）。
【００２３】
特に、図３ａ及び図４ａに示される通り、図示のバイメタル・スイッチは、図１及び図２の展開図に示される個々の部品の組合せであり、バイメタル・ディスクのスナップ動作方向（すなわち、スイッチを開閉するために接点１３が接点１１に対して動く方向）が、端子９とアーム３及び５の間の電流方向に対して直交するようになされている。この利点は、バイメタル・ディスクがこのように向けられることにより、このディスクの外エッジ１９を含む面が端子９の面に対して垂直になる。このような向きとすることにより、ディスク１５を、通常の導入において垂直な面内に設置することができる。
【００２４】
図３ａに示す通り、閉位置にある図示のスイッチは、接点１１と接点１３とが互いに接触して係合しており、１つの端子９から当業者には自明の他の端子へと電流を通すことができる。図３ｂに示す通り、バイメタル・ディスクはその第１モードにおいて、スイッチの閉位置（この実施例では、スイッチの休止モードである）に対応し、凹形状を有しており、その外エッジ１９が接点１１から離れかつその中央の皿形状部分が接点１１の方へ撓むことにより接点１３を接点１１と係合させている。さらに図３ｂに示す通り、段部２１が、ハウジング１の内壁と一体的に形成され若しくはそれへ固定されることにより設けられ、段部２１はバイメタル・ディスク１５の外エッジ１９と関係した寸法とされている。それにより、バイメタル素子がその第１モード、すなわち図示の実施例ではスイッチの閉位置にあるとき外エッジ１９と段部２１の係合面２３の間に空隙Ｃが形成される。ここで、図示の実施例では、バイメタル・ディスクの第１モードがスイッチの閉位置に対応する（すなわち、その休止モードつまり周囲温度モードで通常閉じる）スイッチであるが、本発明は、その範囲内に、バイメタル素子がスイッチの開位置に対応する（すなわち、その休止モードつまり周囲温度モードで通常開く）モードに設置されるスイッチを含むことは、当業者には自明であろう。その休止モードつまり周囲温度モードがスイッチの開位置に対応するか閉位置に対応するかに関わらず、段部がバイメタル・ディスクの接点側に好適に設けられることにより、接点が開く間のクリープを効果的に孤立させることができる。
【００２５】
空隙Ｃは、ディスク１５の曲率と適合するように予め選択された寸法を有し、さらに、基本的には、選択されたしきい値温度の間で用いられるディスクの容易に観察可能なクリープ特性の関数である。本発明における「段部」の用語の意味するところは、バイメタル・ディスクの外エッジに関して所望する空隙を形成する任意の適宜形状の任意の体積の部材であって、ディスクのクリープを孤立させるものである。これについては後にさらに詳述する。図示の通り、「段部」は、外エッジ１９の面に対して実質的に平行である面内に延在し、その平行な面は、段部近傍のディスク表面が図３ｂに示すようにその凸位置にあるときにディスク半径の６５〜９５％の予め設定された範囲内の一点にてディスクと交わる。以上のことは、スイッチが通常開であるか通常閉であるかに関わらず、すなわちその休止モードつまり周囲温度モードにおいて開であるか閉であるかに関わらず適用される。図３ｂにおいては、この面が破線で描かれ、文字Ｐで示されている。図４ａを参照すると、図示のように開位置にあるスイッチは、接点１１と接点１３が互いに分離されており、１つの端子９から他方への電流を遮断している。開位置において、バイメタル・ディスクは凸形状を有し、その外エッジ１９は接点１１の方へ向けられかつその中央の皿形状部分は接点１１から離れる方向へ撓み、これにより接点１３を接点１１から離す。
【００２６】
図４ｂにさらに示されるように、バイメタル・スイッチの開位置において、バイメタル・ディスクはその外エッジ１９を段部２１の上面２３上に載置しており、それらの間に実質的に空隙はない。
【００２７】
上記の図示した実施例は、自動リセット・スイッチに関して示しているが、本発明は、上述した手動リセット型及びワン・ショット型等の他の形式のバイメタル・スイッチを含むその分野のスイッチ構成を含むことを意図する。加えて、本明細書中の「バイメタルの」及び「バイメタル」という用語は、スナップ動作素子が、所望するスイッチを作動させるべく熱的に応答する２又はそれ以上のタイプの金属から作製される構成を包含する。このように、例えば、３種金属スイッチもまた、本発明の範囲内に含まれる。
【００２８】
動作中に、休止モードつまり周囲温度モードにあるスイッチは、２つのしきい値温度の間であって図３ａ及び図３ｂに示すようにその閉位置（バイメタル・ディスクがその第１モードすなわち閉モードにある）にある。２つのしきい値温度の間とは、高い温度すなわち「ホット・スナップ温度」と低い温度すなわち「コールド・スナップ温度」の間である。一例として、これら２つの温度は、例えばそれぞれ１４５℃と９０℃である。温度が１４５℃近くに上昇すると、バイメタル・ディスクの変形が徐々に進み、やがてその変形量がしきい値まで到達する。そのとき、変形は速やかに進む。初期段階で変形が徐々に進行するプロセスは、クリープと称される。変形が速やかに進むプロセスは、スナップ動作と称される。クリープ段階において、図示の実施例では、ディスク１５の外エッジ１９が先ず変形し始め、接点１１の方へ移動しようとする。段部２１の面２３に対して空隙Ｃがない場合は、外エッジ１９が徐々に変形することにより電気的接点をわずかに開かせ、アークを生じる可能性があり、それにより接点寿命に重大な悪影響を及ぼすことがある。しかしながら、空隙Ｃがあることによって、接点同士の係合をなお保持しつつゆっくりとした変形を生じさせることができる。ディスク形状の変化は先ず外エッジ１９において起きるので、この空隙はクリープ領域を孤立させ、ディスクの純粋なスナップ領域のみが用いられることを可能とする。しきい値温度１４５℃に達した後、この純粋なスナップ領域（すなわち、クリープはしないがしきい値温度にてスナップ動作する）がスナップ動作を行い、接点１１と接点１３の間の電流を遮断する。これにより、図４ａ及び図４ｂのようにスイッチが開く。このモードでは、ディスク１５がドーム形状であり、その外エッジ１９は、段部２１の面２３上に実質的に空隙なして載置される。
【００２９】
反対に、接点を閉じるためには、温度を９０℃未満へ下げなければならない。温度がコールド・スナップ温度へ近づくと、ディスク１５の外エッジ１９がゆっくりと変形し始める、すなわち、クリープを起こし始める。このようなクリープのいかなる影響も、開位置にある接点１１と接点１３間の最小の開接点間隙Ｏ（図４ｂ参照）を保持することにより取り除かれる。それにより、クリープのために互いの方向へ向かおうとする接点のいかなる動きも、無害なものとされる。すなわち、接点がアークを生じるほどに近づくまで動くことができない。間隙Ｏの大きさは、空隙Ｃのそれと類似しており、ディスク１５の曲率と適合するように予め設定され、さらに、基本的に、選択されたしきい値温度間でかつ接点１１及び接点１３の選択された電圧及び電流で用いられるディスクの容易に観察できるクリープ特性の関数である。好適には、空隙Ｃは約０．０１５インチ〜０．０２０インチ（さらに好適には約０．０２０インチ）の大きさであり、接点間隙Ｏは、約０．０１０インチ〜０．０１５インチ（さらに好適には０．０１５インチ）の大きさである。これらの範囲は、前述の好適な温度範囲である華氏３２〜４５０度の範囲内で種々のディスクの実質的に全てに対して有効である。図示のスイッチの個々の構成部品の寸法許容度を０．００４インチ又はそれ以上の程度としてもよい。上記構成から解るように、特に空隙Ｃを設けることから解るように、本発明によるスイッチの構造により、クリープの影響が中和される単純でコスト的に有利な構造のバイメタル・スイッチを用いることができる。それにより、接点寿命の長い単純な構造のスイッチを実現できる。さらに、間隙Ｏを設けることにより、上記の利点に加えて、接点が閉じるときのクリープの影響を取り除くことができ、それによりコールド・スナップ温度近傍におけるスイッチ挙動を予測することができる。
【００３０】
図３ａ、図３ｂ、図４ａ及び図４ｂから容易に理解されるように、本発明の好適例では、ディスク１５のスナップ動作方向が端子９とアーム３及び５との間の電流方向に対して垂直となるようにディスク１５の向きを設定する。電流方向は、端子９のいずれかに入出する電流の向きである。バイメタル・ディスクをこのように向けることにより、利点として、ディスクの外エッジ１９を含む面が端子９の面に対して直交するようにできる。この配置は、通常の導入においてディスク１５を垂直な面内に設置できることで有利である。これにより、より大きなディスクを使用する場合のより大きな接点保持力を維持できることを確保しつつ、導入のための占有スペースを小さくできる。より小さな水平に設置されたディスクは、接点を開閉するためのモーメント・アーム機構を必要とすることがある。本発明の実施例によるディスクの向きは、空間を節約でき、単純な構造とすることができ、さらに、所望する大きな接点保持力を創成するために有効である。当業者であれば、多様な手法で開示された本発明を変形することができ、好適な形態及び上述のもの以外にも多くの実施例を想定できるであろう。従って、添付のクレームは、本発明の主旨及び範囲に含まれる本発明の全ての変形例を包括することを意図している。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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