(57)【要約】【課題】簡単でコスト効率が良くクリープを生じない接点システムを有するバイメタル的スイッチを提供する。【解決手段】クリープを生じないスナップ動作をするバイメタル的スイッチはフレキシブルな接点部材を備えている。第１のモードはスイッチの接触位置に対応し第２のモードはスイッチの開放位置に対応する第１のモードおよび第２のモードの間で、スナップ動作するよう適合させたバイメタル的要素；バイメタル的要素に隣接しその上に第１の接点部を有する第１のフレキシブルな接点部材；導電的に第１のフレキシブルな接点部材に結合された第１の端子；第１の接点部および第２の接点部は、スイッチが接触位置にあるときは第１の接点部および第２の接点部は互いにバイメタル的要素によって横に押されて互いに接触し、スイッチが開放位置にあるときは第１の接点部および第２の接点部はその間に開放された接点間隔を形成する、第１のフレキシブルな接点部材に隣接しその上に第２の接点部を有する第２のフレキシブルな接点部材；スイッチが閉じたとき第１の端子および第２の端子間に電気的導通が存在するよう、導電的に第２のフレキシブルな接点部材に結合された第２の端子；の構成によるバイメタル的スイッチを提供するこによって上記の目的および説明の過程で明らかになったその他の点を達成することができ、バイメタル的スイッチがその第１のモードから第２のモードにスナップ動作する前の変形によるクリープを開始した場合、第１のフレキシブルな接点部材および第２のフレキシブルな接点部材は、バイメタル的要素の変形の方向に対して第１の接点部材および第２の接点部材はバイメタル的要素が第１のモードから第２のモードにスナップ動作するまで接触を保つように曲がっている。このスイッチの代替実施態様は開放状態に固定される。【選択図】図５
2004510287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のモードはスイッチの接触位置に対応し第２のモードはスイッチの開放位置に対応する第１のモードおよび第２のモードの間で、スナップ動作するよう適合させたバイメタル的要素、
バイメタル的要素に隣接しその上に第１の接点部を有する第１のフレキシブルな接点部材、
導電的に第１のフレキシブルな接点部材に結合された第１の端子、
第１の接点部および第２の接点部は、スイッチが接触位置にあるときは第１の接点部および第２の接点部は互いにバイメタル的要素によって横に押されて互いに接触し、スイッチが開放位置にあるときは第１の接点部および第２の接点部はその間に開放された接点間隔を形成する、第１のフレキシブルな接点部材に隣接しその上に第２の接点部を有する第２のフレキシブルな接点部材、および
スイッチが閉じたとき第１の端子および第２の端子間に電気的導通が存在するよう、導電的に第２のフレキシブルな接点部材に結合された第２の端子、
から構成されたバイメタル的スイッチにおいて、
バイメタル的スイッチがその第１のモードから第２のモードにスナップ動作する前の変形によるクリープを開始した場合、第１のフレキシブルな接点部材および第２のフレキシブルな接点部材は、バイメタル的要素の変形の方向に対して第１の接点部材および第２の接点部材はバイメタル的要素が第１のモードから第２のモードにスナップ動作するまで接触を保つように曲がっているバイメタル的スイッチ。
【請求項２】
上記バイメタル的要素は、上記第１および第２の接点部を交互に開いたり閉じたりするため、上記第１および第２のモード間を室温に応じてスナップ動作ができる請求項１によるバイメタル的スイッチ。
【請求項３】
バイメタル的要素がバイメタル的円板である請求項１によるバイメタル的スイッチ。
【請求項４】
さらに上記バイメタル的要素が上記第２のモードになった場合上記バイメタル的要素と接触できるカム面から構成され、少なくとも１つの上記フレキシブル接点部材が上記バイメタル的要素を上記カム面に対して横に押し、上記バイメタル的要素が上記第２のモードになった場合に上記バイメタル的要素が上記フレキシブル接点部材を避けてカム移動するようにし、これにより上記バイメタル的スイッチが開放に固定される請求によるバイメタル的スイッチ。
【請求項５】
さらに少なくとも１つの部分的な囲みを形成する内壁を有するハウジングから構成され、バイメタル的要素、第１のフレキシブル接点部材および第２のフレキシブル接点部材が部分的な囲み内に配置される請求項１によるバイメタル的スイッチ。
【請求項６】
ハウジングの内壁にさらに部分的な囲みの一部として窪みが形成され、バイメタル的要素がこの窪みに収納されている請求項５によるバイメタル的スイッチ。
【請求項７】
上記窪みはさらに上記円板が上記第１および第２のモードを占めた場合、上記円板が交互に接触したり離れたりすることができる座から構成される請求項６によるバイメタル的スイッチ。
【請求項８】
上記窪みはさらに上記バイメタル的要素が第２のモードを占めた場合、上記バイメタル的要素と接触できるカム面から構成され、少なくとも１つの上記フレキシブル接点部材が上記バイメタル的要素を上記カム面に対して横に押し、上記バイメタル的要素が上記第２のモードになった場合に上記バイメタル的要素が上記フレキシブル接点部材を避けてカム移動するようにし、これにより上記バイメタル的スイッチが開放に固定される請求項７によるバイメタル的スイッチ。
【請求項９】
バイメタル的要素かバイメタル的円板であり、および
窪みが円形で円板の外周縁を収納する座を有している請求項６によるバイメタル的スイッチ。
【請求項１０】
上記円板が上記第１モードおよび第２のモードの両方を占めたとき、上記座が上記バイメタル的要素と接触する請求項９によるバイメタル的スイッチ。
【請求項１１】
ハウジングが並行六面体、円形および楕円の何れか１つである請求項５によるバイメタル的スイッチ。
【請求項１２】
バイメタル的要素、第１のフレキシブル接点部材および第２のフレキシブル接点部材の囲みを形成するため、さらに部分的な囲みを覆って配置されるカバーから構成される請求項５によるバイメタル的スイッチ。
【請求項１３】
スイッチの熱的反応を強化するため、カバーはカバーおよび部分的囲みの間に配置されるフィルムを重ねた開口部を備えた請求項１２によるバイメタル的スイッチ。
【請求項１４】
第１のフレキシブル接点部材は第１の片持ちアームから構成され、および
第２のフレキシブル接点部材は第２の片持ちアームから構成され、第１の接点部および第２の接点部はそれぞれ第１の片持ちアームおよび第２の片持ちアームに配置されている請求項１によるバイメタル的スイッチ。
【請求項１５】
上記第１および第２のフレキシブル接点部材は、上記接点が互いに接触する場合両方とも弾性的に横方向に曲がる請求項１４によるバイメタル的スイッチ。
【請求項１６】
第２の接点部は第１の接点部に向って伸びるフランジにより構成される請求項１４によるバイメタル的スイッチ。
【請求項１７】
第１の接点部は第２の接点部に対して最小開放接点間隔を保持するように配置され、接点が閉じられている間クリープの影響を受けない請求項１によるバイメタル的スイッチ。
【請求項１８】
第１のモードはスイッチの接触位置に対応し、第２のモードはスイッチの開放位置に対応する第１のモードおよび第２のモードの間で、交互にスナップ動作することができるバイメタル的要素、
バイメタル的要素に隣接しその上に第１の接点部を有する第１のフレキシブルな接点部材、
導電的に第１のフレキシブルな接点部材に結合された第１の端子、
第１の接点部および第２の接点部は、スイッチが接触位置にあるときは第１の接点部および第２の接点部は互いに横に押されバイメタル的要素によって互いに接触し、スイッチが開放位置にあるときは第１の接点部および第２の接点部はその間に開放された接点間隔を形成するように、第１のフレキシブルな接点部材に隣接しその上に第２の接点部を有する第２のフレキシブルな接点部材、
スイッチが閉じたとき第１の端子および第２の端子間に電気的導通が存在するよう、導電的に第２のフレキシブルな接点部材に結合された第２の端子、
バイメタル的要素、第１のフレキシブル接点部材および第２のフレキシブル接点部材が配置され、バイメタル的円板をその内側に収納する寸法および形状を持ち円板がそれぞれ上記の第１および第２のモードを占めた場合上記円板と交互に接触するか離れる座を備えている空間を有する部分的な囲み、および
上記バイメタル的要素が上記第２のモードを占めたとき、上記バイメタル的要素と接触することができるカム面を備えた上記空間、
から構成されたラッチングバイメタル的スイッチにおいて、
バイメタル的スイッチがその第１のモードから第２のモードにスナップ動作する前の変形によるクリープを開始した場合、第１のフレキシブルな接点部材および第２のフレキシブルな接点部材は、バイメタル的要素の変形の方向に対して第１の接点部材および第２の接点部材はバイメタル的要素が第１のモードから第２のモードにスナップ動作するまで接触を保ち、上記バイメタル的要素が上記第２のモードにあるとき、上記フレキシブル接点部材の少なくとも１つが上記バイメタル要素を上記カム面に対して横に押して上記フレキシブル接点部材を避けて上記バイメタル的要素をカム移動させ、上記バイメタル的スイッチを開放に固定するラッチングバイメタル的スイッチ。
【請求項１９】
第１のモードはスイッチの接触位置に対応し第２のモードはスイッチの開放位置に対応する第１のモードおよび第２のモードの間で、スナップ動作するよう適合させたバイメタル的要素を準備し、
バイメタル的要素に隣接しその上に第１の接点部を有する第１のフレキシブルな接点部材を配置し、
第１の端子を導電的に第１のフレキシブルな接点部材に結合し、
第１の接点部および第２の接点部は、スイッチが接触位置にあるときは第１の接点部および第２の接点部は互いにバイメタル的要素によって横に押されて互いに接触し、スイッチが開放位置にあるときは第１の接点部および第２の接点部はその間に開放された接点間隔を形成するように、その上に第２の接点部を有する第２のフレキシブルな接点部材を第１のフレキシブルな接点部材に隣接して配置し、および
スイッチが閉じたとき第１の端子および第２の端子間に電気的導通が存在するよう、導電的に第２の端子を第２のフレキシブルな接点部材に結合する、
手順から構成され、
バイメタル的スイッチがその第１のモードから第２のモードにスナップ動作する前の変形によるクリープを開始した場合、第１のフレキシブルな接点部材および第２のフレキシブルな接点部材は、バイメタル的要素の変形の方向に対して第１の接点部材および第２の接点部材はがバイメタル的要素が第１のモードから第２のモードにスナップ動作するまで接触を保つように曲がっているバイメタル的スイッチを製作する方法。
【請求項２０】
上記第１および第２の接点部を交互に開いたり閉じたりするため、上記第１および第２のモード間を室温に応じてバイメタル的要素を交互にスナップ動作する手順から構成される請求項１９の方法。
【請求項２１】
上記バイメタル的要素が上記第２のモードになった場合上記バイメタル的要素と接触できるカム面を設け、少なくとも１つの上記フレキシブル接点部材が上記バイメタル的要素を上記カム面に対して横に押し、上記バイメタル的要素が上記第２のモードになった場合に上記バイメタル的要素が上記フレキシブル接点部材を避けてカム移動するようにし、これにより上記バイメタル的スイッチが開放に固定される手順から構成される請求項１９の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１のモードと第２のモードの間でスナッブ動作をするために適用されるバイメタル的要素を有するバイメタル的スイッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
温度により制御されるバイメタル的スイッチは当該技術では良く知られている。バイメタルはスイッチの接点システムを開放するか閉じるための力を提供する。これらのスイッチは家庭製品、自動車部品および事務所自動化装置などの多くの大形および小形の電気装置において過熱または過電流状態を予防するために使用される。
【０００３】
円板状や片持ちはり片など種々の形状のバイメタル的要素が利用できる。スナップ要素の熱変形は，温度による変形を予想する公式が何時でも利用できるので、一般に予想することが容易である。一方では、バイメタル的円板も有用である。これらは温度の変化に応じて凹面から凸面の形状に変化しようとする。
【０００４】
当該技術で利用できるバイメタル的スイッチの形式は３種類に分類される。これらは自動リセット、手動リセットおよびワンショットである。自動リセットは２つの別々の温度を持っている。通常は閉じているスイッチは２つの温度の高い方に加熱されると開放される。スイッチが冷えると低い方の温度しきい値で閉じる。一方手動リセットスイッチは普段は閉じており、１つだけの開放しきい温度を有している。バイメタル的スイッチが開放された後リセットするために外力（例えば押しボタンなど）を必要とする。ワンショットは一回だけスナップ動作で開き普通の条件ではリセットしない。円板が−１００℃の低い温度点を持つように形成されたものを除き、これらは実際に自動装置である。ワンショットおよび手動は主として処理工程を保護するために使用されるのに対し、一方で自動は処理工程を制御するために使用される。さらに自動スイッチには２つの機能を複合して持つものがあり、低減力リセットと呼ばれる。この装置には接点が温度上昇して開くと活性化される熱源を備えている。この熱源はバイメタルを低いリセットしきい温度以上に保持するために十分な熱を発生する。この装置をリセットするためにスイッチへの電力を除去し、装置をリセットするため温度を十分に低くする。
【０００５】
バイメタル的円板は上昇する温度に曝された場合に、凹面形状から凸面形状に状態を変えたときに「スナップ動作する」と称される。円板がスナップ動作する時間はとりわけ曝される温度の変化に関連する。
【０００６】
バイメタル的スイッチの使用に伴なう問題の１つはクリープである。円板のスナップ動作はスナップ時間を通じて均等には生じない。すべての動作時間を比較すると円板が非常にゆっくりと動作する過渡状態が実際に存在する。この低い割合の移動を「クリープ」と呼ぶ。このように形成されたスナップ動作をするバイメタル的要素は、そのスナップ動作温度（すなわちバイメタル的要素がスイッチを開いたり閉じたりするためスナップ動作するしきい温度）に近付くと僅かな変形を開始する。接点システムがどのように配置されているかによって、この僅かな変形またはクリープはバイメタル的要素全体がスナップ動作をする前に隙間の接触を生じさせることがある。火花の大きさは電気的負荷および電圧に加え環境の要因に関連する。その結果サーモスタットのなかには遮断する負荷によって火花を発生しないことがある。
【０００７】
従来の技術のバイメタル的スイッチの例のなかでクリープの問題を生ずる恐れのあるものは、アメリカ特許番号第４８６２１３３号、第４７５１７５４１号、第４４２４５０６号、第３５７７１１１号、第３０６７３０６号、第２７２４７５３号および第２３４００５６号に説明されるものである。
【０００８】
クリープの問題を解決するため多くのバイメタル的スイッチの設計が提案されてきた。
【０００９】
日本の特許番号第６３−２９２５３９号では正常な運転中に誤動作および振動を防止するように設計されたバイメタル的スイッチを開示している。ここではその特許の図に示されるように、バイメタル的円板４は運転温度において円板４の端部８の軌跡に沿って形成された支持面６を有する支持片７によって支持される。円板は運転温度の温度範囲内で変形するがバイメタル４の中心部における凸面側は基板１または可動接点３を押すか、それから大きく離れることはない。このようにしてクリープおよび振動による誤動作は防止される。
【００１０】
アメリカ特許番号第５１２１０９５号では、クリープを除去するため接点アームから独立した精巧に考案されたばね要素を使用している。スイッチ接点はバイメタルを介してばね部材、絶縁ピンおよび接点アームシステムを動作させる。
【００１１】
その他の現在の設計は、高価な測定および０．００１インチのような非常に小さい許容差に測定されたピンの取り付けを含む特別の部品組立工程によって、それぞれのサーモスタット組立体のクリープを除去している。このような場合製造者は最終組立時の多彩な許容差に対応できるよう多くのピンを在庫しなければならない。
【００１２】
クリープの問題に重点を置いた上記の装置は、やはりバイメタル的スイッチの設計を製作するのに複雑さと困難さを伴なうのでコストが掛かる。製作コストには労務費と材料が含まれることに注意すること。
【００１３】
【本発明が解決しようとする課題】
したがって本発明の目的は簡単でコスト効率が良くクリープの影響を受けない接点システムを有するバイメタル的スイッチを提供することである。さらに別の目的は小さな投影面積を有し、従来技術に対して小さな円板を使用したバイメタル的スイッチを提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
第１のモードはスイッチの接触位置に対応し第２のモードはスイッチの開放位置に対応する第１のモードおよび第２のモードの間で、スナップ動作するよう適合させたバイメタル的要素；バイメタル的要素に隣接しその上に第１の接点部を有する第１のフレキシブルな接点部材；導電的に第１のフレキシブルな接点部材に結合された第１の端子；第１の接点部および第２の接点部は、スイッチが接触位置にあるときは第１の接点部および第２の接点部は互いにバイメタル的要素によって横に押されて互いに接触し、スイッチが開放位置にあるときは第１の接点部および第２の接点部はその間に開放された接点間隔を形成する、第１のフレキシブルな接点部材に隣接しその上に第２の接点部を有する第２のフレキシブルな接点部材；スイッチが閉じたとき第１の端子および第２の端子間に電気的導通が存在するよう、導電的に第２のフレキシブルな接点部材に結合された第２の端子；の構成によるバイメタル的スイッチを提供することによって上記の目的および説明の過程で明らかになったその他の点を達成することができ、バイメタル的スイッチがその第１のモードから第２のモードにスナップ動作する前の変形によるクリープを開始した場合、第１のフレキシブルな接点部材および第２のフレキシブルな接点部材は、バイメタル的要素の変形の方向に対して第１の接点部材および第２の接点部材はバイメタル的要素が第１のモードから第２のモードにスナップ動作するまで接触を保つように曲がっている。バイメタル的要素はバイメタル的円板として構成すると好都合である。
【００１５】
１つの実施態様によれば、バイメタル的スイッチは部分的な囲いをその内部に形成する内壁を備えたハウジングから構成され、バイメタル的要素、第１のフレキシブルな接点部材および第２のフレキシブルな接点部材が部分的な囲いに配置される。ハウジングの内壁は部分的な囲いの一部として窪みを備え、バイメタル的要素がその窪みに収納されると好都合である。さらにバイメタル的要素がバイメタル的円板である場合は、窪みは円筒状に構成され円板の外周縁を収納する座を有している。さらにバイメタル的要素、第１のフレキシブルな接点部材および第２のフレキシブルな接点部材の囲いを形成するため、カバーが部分的な囲みを覆って配置される。さらに、スイッチの熱的な反応を強化するため隙間のあるカバーまたは開口部のあるカバーを、カバーと部分的な囲みの間に配置した薄いウエハまたはフィルムとともに使用してもよい。ハウジングを並行六面体形、円形および楕円とするのは自由である。
【００１６】
本発明の１つの実施態様によれば、第１のフレキシブルな接点部材は第１の片持ちアームを構成し、第２のフレキシブルな接点部材は第２の片持ちアームを構成し、第１の接点部および第２の接点部はそれぞれ第１の片持ちアームおよび第１の片持ちアームの自由端に配置される。第２の接点部は第１の接点部に向いて伸びるフランジとしてもよい。
【００１７】
別の実施態様によれば、第１の接点部は第２の接点部に対して最小開放隙間を維持するように配置され、接点が閉じる間のクリープの影響を防止する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
説明を明確にするため、添付した図面に示される特徴などは参照番号などで表示し、図面における代替実施態様の同様な特徴は同じような参照番号で示す。
【００１９】
図１および図２に示す図面を参照すると、本発明によるバイメタル的スイッチの代表的な実施態様は、例えばアルミナまたはステアタイトなどの絶縁セラミック材料から成るハウジングまたはベース１を備え、その内部に固定片持ちアーム３の形状の固定された第１のフレキシブルな接点要素、および可動片持ちアーム５の形状の第２のフレキシブルな接点要素が収納されている。アーム３および５は両方ともフレキシブルな部材すなわちばね部材であるが、異なった剛性または弾性係数を備えたとえばベリリウム銅により製作される。これらは電流の負荷容量を強化するため銀または普通の銀合金でめっきされる。アームはさらに図示されるようにハウジングまたはベース１に向って横に押されるように構成され配置される。アーム３および５はリベット７によって固定され、リベットはさらに端子９をアーム３および５に取り付ける。リベット７は鋼により製作することが好ましい。アーム３および５および端子は当業者には良く認識されているように電気的な導電材料で製作される。固定片持ちアーム３はその上に固定接点部１１を備え、図示された実施態様においてはフランジの形状で可動片持ちアーム５の可動相手接点部１３と相互作用する。可動片持ちアーム５は固定片持ちアーム３に隣接して片持はりの方式で支持される。バイメタル的円板１５の形状のバイメタル的要素は接点部１３に隣接して設けられ、ハウジング１に形成されるハウジング窪み１６の内部に収納されるか嵌め込まれるように配置される。バイメタル的円板は温度によって動作するバイメタル材料から製作され、直径は約５ｍｍであることが好ましい。カバーまたは蓋板１７が可動片持ちアーム、固定片持ちアームおよびバイメタル的円板をハウジング１内に囲み込むために設けられ、カバーはハウジングにリベット７によって固定されており、アルミナまたはステアタイトなどの非導電性材料から製作することが好ましい。代わりに特に図２に示されるように、カバー１７に薄いウエハ（すなわちフィルム）１８を組み合わせて重ねた開口部２２（仮想線で示す）を設けても良い。フィルム１８はデラウエアのデュポンによって商品名カプトンのもとに販売されているポリイミド、またはデュポンによってマイラーの商品名で販売されているポリエステルフィルムのような材料で製作する。フィルム１８は電気絶縁性の防塵カバーの役目を負い、当業者はこのようなフィルムを通してバイメタル的円板１５への比較的効果的な熱伝達によって、スイッチの熱的応答が最適化されるようになることを認めるであろう。スイッチは、１２０／１４０ＶＡＣ、１５Ａ（１２０Ｖにて）１０Ａ（２４０Ｖにて）、および華氏３２ないし４５０度（選択したバイメタル的素子による）の定格とすることが好ましい。
【００２０】
図３ａおよび３ｂに示されるように、閉じた位置にあるスイッチは接点部１１および１３が互いに接触し、当業者は理解できるように端子９間に電流が流れる。スイッチが閉じた位置にあるとき、バイメタル的円板（ハウジングの窪み１６に収納されている）は凹面の形状（スイッチのベース１側から見て）を有する第１のモードで、その外周縁１９はアーム３および５から離れた窪み１６の座２１の方向を向き、接点部１３が接点部１１と接触を保つため中央の皿形の形状部２０は内側に向いて（すなわち接点部１１および１３に向かって）曲がっている。バイメタル的円板は、このようにしてその中央の円板形状部２０によって可動片持ちアーム５を固定片持ちアーム３の方向に横に押し、これによって横に押された接点部１１および１３は互いに接触する。
【００２１】
図示されるように座２１は、円板１５がどちらかのモード（すなわち位置）を占めている場合、外周縁１９全体を計画どおり支持して接触するよう円板より僅かに小さい直径を有する環状であることが好ましい。また座２１は、以下説明するように開放位置を占めた場合に円板１５が窪み１６内で中心にあるようにするため図示されるように面取りされていることが好ましい。
【００２２】
さらに図４ａおよび４ｂに示されるように、開放位置にあるスイッチは接点部１１および１３が互いに離れており、電流が一つの端子９から他の端子に流れることを遮断する。開放位置においてバイメタル的円板は凸面の形状（スイッチのベース１側から見て）となり、その外周縁１９はアーム３および５の方向を向きその中央の皿形の形状部２０は窪み１６の方向に曲がり、こうして可動片持ちアーム５および固定片持ちアーム３に働く円板の横に押す力を除去し、接点部１１および１３は互いに押し付け合うことを止め、開放した接点ギャップＯがその間に形成される。図４ｂから分るように、バイメタル要素がスイッチを開くため第２のモードにスナップ動作した場合、両方のアーム３および５はバイメタル的要素の方向に動き、アーム３と比較して高い弾性係数を持っているアーム５はその方向にさらに大きく移動する。このようにして当業者には明らかなように、アーム３に対応する弾性係数は、アーム３がバイメタル的要素のクリープ移動と共に移動して計画どおりそのスナッブ動作位置で停止し、アーム５は接点部１１および１３間の接点を開くためさらに移動するように選定される。
【００２３】
本発明による正常または運転時のスイッチの休止モードは、図３ｂに示される接触か図４ｂに示される開放の何れかであることに注意すること。本発明の主たる観点は、スイッチの休止モードが開放か接触かの何れかに関らずスイッチ接点を備えたフレキシブルな接点部材に異なる剛性を使用して、スイッチが開く間のクリープを補償することである。さらに上述の例は自動リセットスイッチに関する添付図面に描写されているが、本発明はその範囲に上述の手動リセットおよびワンショットなど、バイメタル的スイッチの別の種類を含めたスイッチ構造を備えることを意図している。たとえば本発明の原理を使用した手動リセットスイッチにおいて、スイッチ開放した後押しボタン（図示せず）などのプランジャ方式の機構を装置に使用して閉じるように構成してもよく、この機構は円板を接触位置に押し戻すことができる。さらにこの開示において「バイメタル的」および「バイメタル」の言葉はスナップ動作要素が２つ以上の種類の材料で製作され、熱的に反応して希望するスイッチ切り替を行なう構造を包含している。したがってたとえば３種メタルスイッチも本発明の範囲に含まれる。
【００２４】
運転時にスイッチは図３ｂに示す接触位置と図４ｂに示す開放位置の間を往復する。自動リッセットスイッチにおいてバイメタル的円板は第１のモードから第２のモードに高い温度または「高温スナップ動作」温度でスナップ動作してスイッチを開き、第２のモードから第１のモードに低い温度または「低温スナップ動作」温度でスナップ戻り動作によりスイッチを閉じる。一例としてこの２つの温度は例えばそれぞれ華氏２００度と華氏１４５度である。図示のスイッチが上述の方法で構成されていると想定すると、温度が華氏２００度近くに上昇するとバイメタル的円板の変形は変形量がしきい値に達するまで徐々に進行する。しきい値になった時点で変形は素早く進行する。変形が徐々に進行する初期過程をクリープと呼ぶ。変形が素早く進行する過程をスナップ動作と呼ぶ。円板のゆっくりとした変形すなわちクリープは電気的接点部を僅かに開き、電位的に火花を生じる恐れがあり接点部分の寿命に相当な影響を与える。しかしアーム３および５は異なる剛性を有し、ゆっくりとした変形が生じても接点部はなお接触しているように選定される。したがってバイメタル的円板１５が第１モードから第２モードへのスナップ動作に先立ってクリープを開始しても、第１接点部１１および第２接点部１３はバイメタル的円板が第１モードから第２モードへのスナップ動作するまで接触を保つよう、片持ちアーム３および片持ちアーム５がバイメタル的要素の変形方向に曲がっている。上述の効果は固定片持ちアーム３の弾性係数を可動片持ちアーム５の弾性係数よりもずっと低くすると効果的である。このようにして固定片持ちアーム３は全体の移動が停止する前に僅かしか移動しない（図４ｂ参照）。こうすることによって固定片持ちアームの変形は円板のクリープ領域より大きいか等しくなり、実質的にクリープのないバイメタル的スイッチを得ることが可能である。アームのばね常数の比率は構成に使用されるバイメタル的円板の形式による。
【００２５】
華氏２００度のしきい値に達した後、図４ｂに示すように円板はスナップ動作し、スイッチを開く（バイメタル的円板を凸面モードにする）ことによって接点部１１および１３間の電流を遮断する。
【００２６】
逆に接点を閉じるために、温度は華氏１４５度以下に下がらなければならない。温度が低い方のスナップ動作温度に近づくと、円板１５はゆっくりと変形し始めクリープを開始する。このようなクリープの影響は、開放位置における接点部１１および接点部１３の間の最小開放接点間隔Ｏ（図４ｂ参照）を、クリープによる接点部の互いの移動が無害であるよう、すなわち接点部の移動が火花を発生するために十分なほど近づかないように保つことによって除去されるか補償される。間隔Ｏの寸法は、円板１５の曲面に適合するよう予め選定し、さらに主として選定したしきい温度間で使用される円板で容易に観察できるクリープ特性、および接点部１１および１３に選定した電圧および電流定格の関数である。
【００２７】
上述の構造、特にフレキシブルなアーム３および５の設置から分るように、本発明によるスイッチの構造は、簡単でコスト上有効な構造でクリープの効果を無害にしたバイメタル的スイッチの使用を可能とし、それによって長い接点寿命を有する簡単な構造のスイッチを提供する。さらに間隔Ｏを設けることによって上述の利点に加え、接点が接触している場合におけるクリープの影響の排除が追加され、低温スナップ動作温度付近におけるスイッチの挙動の予測が可能となり、さらに装置はより高い電気的な負荷を処理することができる。異なった剛性の２つのフレキシブル部材を備えたバイメタル的スイッチの構造によって、例えば直径が約５ｍｍの円板のように従来の技術に比べて小さい円板の使用が可能となり、たとえば１／４インチ×１インチの非常に小形の投影面積のスイッチの製作が可能となる。
【００２８】
本発明の適用範囲にさらに、熱的反応を向上させコストを削減するためカバーの省略が含まれる。
【００２９】
さらに、本発明によるスイッチは適用要件に適合するよう設計することができる。したがって楕円、円形とすることもガラスシール組立体または金属ハウジングに封入することもできる。
【００３０】
上記に説明したように、開口部２２と組み合わせたウエハまたはフィルム１８を備えることにより、フィルムを通してバイメタル的円板１５への比較的効率的な伝達によりスイッチの熱的反応の最適化を図ることができる（すなわち相対的なフィルムの薄さによる）。
【００３１】
ここで図５ないし７に示される本発明の代替実施態様に注目する。この実施態様は上述の図１ないし４ｂと本質的に類似であるがラッチングスイッチとして機能するよう変更してある。図示のように本体１’は、周囲の座２１’および床部（すなわちカム面）２６を有する変更された空間１６’を備えている。３６０度全部が環状である上述の座２１と異なり、この実施態様の座２１’は半円（すなわち約１８０度）に広がり、その相対する端部は互いにほぼ平行に縁に沿って延び、および／または、床部２６に移行する。床部２６は可動片持ちアーム５と重なるような位置に、アームの接点１３の端部（すなわち末端）から遠ざかるにつれてアーム５から離れるように配置されるのが好ましい。離れた床部２６およびアーム５は円板１５がその内部に保持されるため十分な余裕のある寸法および形状で根元側の端部３０を備えた空間１６’を形成するので、円板が図６に示す位置に移動すると円板１５に引き続いて生ずるスナップ動作は最早アーム５の位置に影響しなくなる。床部２６はさらに円板が図５に示すような閉じた位置からスナップ動作すると（すなわち円板はその中心がその縁１９に対して接点１３から離れるように変形すると）、以下詳細に説明するように、アーム５の横に動かす力によって円板１５は床部２６に沿ってアーム５の根元側の端部２８に向って空間１６’の根元側端部３０にカム移動する。
【００３２】
操作上図５に示すように配置されていると、円板の縁１９は座２１’と接触しており、その中心部は図１ないし４ｂの実施態様に関して前に図示し説明したように、接点１１および１３を十分に接触位置に維持するため接点１３に向かって拡張している。円板１５の中心が空間１６’内にスナップ動作するため十分な温度になると、図６に示すように可動アーム５の横に押す力によって円板１５は接点１３から離れてほぼ床部２６に沿って空間１６’の根元端部に向ってカム移動する。この位置に到達すると、円板１５のその後のスナップ動作（すなわち繰り返し温度による）は接点１１および１３を再度接触させる役目を果たさない。このようにして好都合に、図３ないし５の実施態様はラッチングスイッチとして動作し、接点が一度開放されると再接触することはない。
【００３３】
当業者は、接点が一度開いたら、円板１５の再度のスナップ動作で接点１１および１３が再び閉じることを不可能とするために十分であるよう、床部２６は任意の構成すなわちアーム５に対する広がり（または傾斜）の任意の角度を設けてよいことを認めるであろう。
【００３４】
さらに、本発明をバイメタル的円板に関して図示し説明したが、当業者は矩形のバイメタル的帯片、またはその他の任意の便利な構造を含むどんな幾何学的構成のバイメタル的要素であっても、本発明の精神および範囲を逸脱することなく使用してよいことを認めるべきである。本発明はまたどんな数のバイメタル的要素、すなわち積み重ねるかまたは互に連結させたものも、本発明の精神および範囲を逸脱することなく使用できる。
【００３５】
当業者にとって開示された本発明を種々の方法によって変更し、上記に特に詳しく説明した好ましい形態と異なる多くの実施態様を想定できることは明らかである。したがって添付する請求項は、本発明の精神および範囲内におけるすべての本発明の変更を包括することを意図している。
【発明の効果】
簡単でコスト効率が良くクリープを生じない接点システムを有するバイメタル的スイッチが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明によるバイメタル的スイッチの実施態様を分解配置した平面俯瞰図である。
【図２】
図１のバイメタル的スイッチを分解配置した側面俯瞰図で，その一部を仮想線で示し、さらに組立体の一部としてウエハまたはフィルムを備えている。
【図３ａ】
図１のスイッチのカバーを外した平面図で、スイッチの閉じた位置を示す。
【図３ｂ】
図３ａの断面線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図４ａ】
図３ａと同様の図でスイッチカバーを取り付けた図である。
【図４ｂ】
図４ａの断面線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。
【図５】
図４ｂと同様の図で方向を逆にした本発明のスイッチの代替実施態様で閉じた位置の図である。
【図６】
図５と同様の図で図５の代替実施態様でスイッチが開いた位置の図である。
【図７】
図５および図６のスイッチにおける一部の俯瞰図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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