(57)【要約】【課題】本発明は、生産時に、熱伝導体Ａ上の所定位置に熱伝導体Ｂを迅速、かつ、確実に配置し、サーモプロテクタの生産性を向上させることを目的とする。【解決手段】本発明のサーモプロテクタは、熱伝導体Ａ、感熱体、熱伝導体Ｂ、スイッチ機構、収容部を有する。熱伝導体Ａは、熱源に対峙する面とは反対側に凸部を有する。感熱体は、温度に応じて形状が変化する。熱伝導体Ｂは、熱伝導体Ａの凸部に嵌合している孔を有している。熱伝導体Ｂは、熱伝導体Ａと感熱体の間に配置されている。スイッチ機構は、感熱体の形状変化によって移動するスライダーを有する。スイッチ機構は、スライダーの移動によって開閉する。収容部は、スイッチ機構を囲む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源に対峙する面とは反対側に凸部を有する熱伝導体Ａと、
温度に応じて形状が変化する感熱体と、
該熱伝導体Ａの該凸部に嵌合している孔を有し、該熱伝導体Ａと該感熱体の間に配置されている熱伝導体Ｂと、
該感熱体の形状変化によって移動するスライダーを有し、該スライダーの移動によって開閉するスイッチ機構と、
該スイッチ機構を囲む収容部と、
を具備するサーモプロテクタ。
【請求項２】
請求項１記載のサーモプロテクタであって、
該熱伝導体Ｂが該感熱体の位置を決める形状を有すること、
を特徴とするサーモプロテクタ。
【請求項３】
請求項１又は２記載のサーモプロテクタであって、
該熱伝導体Ａが該収容部を囲むこと、
を特徴とするサーモプロテクタ。
【請求項４】
請求項１から３の何れかに記載のサーモプロテクタであって、
該収容部の熱源と対峙する面に高さ調節部を有すること、
を特徴とするサーモプロテクタ。
【請求項５】
請求項１から４の何れかに記載のサーモプロテクタであって、
該収容部及び該スイッチ機構の該スライダーが液晶ポリマーで形成されていること
を特徴とするサーモプロテクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度に応じて形状を変化させる感熱体を利用したスイッチ機構を具備するサーモプロテクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、防塵対策等として感熱体を覆う開口部のない熱伝導体Ａを設けたサーモプロテクタがある。だが、熱伝導体Ａに開口部がない場合には、感熱体の形状変化によって熱伝導体Ａに対して局部的に圧力がかかり、熱伝導体Ａの形状に変形させる虞があった。さらに、熱伝導体Ａの変形を抑えるために、熱伝導体Ａを厚く加工すると、感熱体に熱が伝わりづらいという問題があった。ここで、変形を抑え、かつ、高速応答性を高めるために、熱伝導体Ａと感熱体の間にリング状の熱伝導体Ｂを設けたサーモプロテクタとして、特許文献１の発明がある。
【０００３】
また、高温領域での保護（２５０℃前後）を目的としたサーモプロテクタは、スイッチ機構の収容部等がセラミックで形成されているものが多い。しかし、セラミックで収容部等を形成するには、焼結作業が必要であり、生産性が悪い。また、セラミックでは、細かい部分の成形が困難なため、収容部等の小型化が困難であった。収容部等が大きくなると、感熱体が短時間で暖まりづらくなり、サーモプロテクタの高速応答性が低くなる。なお、高速応答性とは、熱源が所定の温度に到達した後、直ちにサーモプロテクタが遮断動作を行う性質をいう。ここで、収容部等を液晶ポリマー等にすることによって、収容部等の小型化を図り、サーモプロテクタの高速応答性を高めることができる。収容部等が液晶ポリマー等で形成されたものとして、特許文献２の発明がある。
【特許文献１】特開２００５−３２２４２４号公報
【特許文献２】特開２００２−１００２７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、生産時に、熱伝導体Ａ上の所定位置に熱伝導体Ｂを迅速、かつ、確実に配置し、サーモプロテクタの生産性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のサーモプロテクタは、熱伝導体Ａ、感熱体、熱伝導体Ｂ、スイッチ機構、収容部を有する。熱伝導体Ａは、熱源に対峙する面とは反対側に凸部を有する。感熱体は、温度に応じて形状が変化する。熱伝導体Ｂは、熱伝導体Ａの凸部に嵌合している孔を有している。熱伝導体Ｂは、熱伝導体Ａと感熱体の間に配置されている。スイッチ機構は、感熱体の形状変化によって移動するスライダーを有する。スイッチ機構は、スライダーの移動によって開閉する。スイッチ機構は、スライダー以外に、接点、接片、端子等を有してもよい。収容部は、スイッチ機構を囲む。収容部は、カバー、ケース、固定部を有してもよい。固定部とは、ケースとカバーを固定するものであり、はとめ、リベット、ねじ、ボトルとナット、ツメ型の嵌合部等がある。
【０００６】
また、熱伝導体Ａが該収容部を囲むようにしてもよい。
【発明の効果】
【０００７】
生産時に、熱伝導体Ａが凸部を有していることにより、この凸部に熱伝導体Ｂの孔が嵌まり、熱伝導体Ａの所定位置に熱伝導体Ｂを迅速、かつ、確実に配置することができる。それにより、サーモプロテクタの生産性が向上する。
また、熱伝導体Ａで、収容部を囲むようにした場合には、収容部の中央部を、熱伝導体Ａで固定し、収容部の熱等による変形を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
ここで、本発明の実施例について述べる。
【実施例１】
【０００９】
図１は、実施例１のサーモプロテクタの構成例を示す断面図である。図２は、実施例１のサーモプロテクタの熱伝導体Ａ、感熱体及び熱伝導体Ｂの形状を示す拡大断面図である。
サーモプロテクタ１０００は、  熱伝導体Ａ１００、感熱体２００、熱伝導体Ｂ３００、スイッチ機構４００、収容部５００を有する。
【００１０】
熱伝導体Ａ１００は、熱源に対峙する面とは反対側に凸部１１０を有する。熱伝導体Ａ１００は、アルミニウム、銅などの熱伝導率の高い材料で形成すればよい。実施例１では、凸部１１０は、円形に形成される。実施例１では、熱源に対峙する面は、凹部を有しているが、熱源に対峙する面は、凹部を有さず平面であってもよい。図２（Ａ）は、実施例１のサーモプロテクタの熱源に対峙する面が凹部を有する熱伝導体Ａの形状を示す拡大断面図である。図２（Ｂ）は、サーモプロテクタの熱源に対峙する面が凹部を有さない熱伝導体Ａの形状を示す拡大断面図である。熱伝導体Ａ１００は、熱源に対して対峙していればよく、熱源に接してもいいし、接しなくてもよい。
【００１１】
感熱体２００は、温度に応じて形状が変化する。実施例１では、感熱体として皿状のバイメタルとする。バイメタルとは、熱膨張率が異なる２枚の金属板を貼り合わせたものであり、温度の変化によって曲がり方が変化する。感熱体は、矩形板状のバイメタルや形状記憶合金等であってもよい。なお、形状記憶合金とは、ある温度(変態点)以下で変形しても、その温度以上に加熱すると、元の形状に回復する性質を持った合金である。図３において、皿状バイメタルの上側が高膨張側、下側が低膨張側である。図３（Ａ）は、実施例１の所定温度以下の状態における初期状態の皿状バイメタル２０１である。図３（Ｂ）は、実施例１の所定温度以上の状態における反転状態の皿状バイメタル２０２を示す図である。
【００１２】
熱伝導体Ｂ３００は、熱伝導体Ａの凸部１１０に嵌合している孔３３０を有している。図４（Ａ）は、実施例１の熱伝導体Ｂ３００の感熱体２００と接する面を示す図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示すＰ−Ｐ’の断面図である。図４（Ｃ）は、熱伝導体Ｂ３００の熱伝導体Ａ１００と接する面を示す図である。熱伝導体Ｂ３００は、熱伝導体Ａ１００と感熱体２００の間に配置されている。熱伝導体Ｂ３００は、アルミニウム、銅などの熱伝導率の高い材料で形成すればよい。実施例１では、熱伝導体Ｂ３００は、略矩形板状であるが、その他、リング状等であってもよい。
【００１３】
熱伝導体Ｂ３００は、円形の孔３３０を有する。円形の孔３３０の半径は、熱伝導体Ａの円形の凸部１１０の半径よりもわずかに大きい。これにより、孔３３０は、凸部１１０に嵌合できる。よって、生産時において、熱伝導体Ｂは、熱伝導体Ａの円形の凸部１１０に、迅速、かつ、確実に配置される。
【００１４】
熱伝導体Ｂ３００は、熱伝導体Ａ１００と接する面とは、反対の面の円形の孔３３０の周辺に、反対面までは達さない深さの円形の段差部３２０を有する。感熱体２００の半径は、孔３３０の半径より大きく、段差部３２０の半径より小さい。そのため、熱伝導体Ａ、熱伝導体Ｂ、感熱体の順に積み上げて生産する場合には、感熱体２００は皿状に湾曲しているので、孔３３０に感熱体２００が嵌まり、位置決め効果がある。さらに、段差部３２０を有するので、湾曲部分が嵌まるだけではなく、感熱体２００全体が、段差部３２０に嵌まり込み、段差部３２０がない場合に比べ、さらに、迅速、かつ、確実な位置決めが可能となる。
【００１５】
熱伝導体Ｂにおける熱伝導体Ａ１００に接する面から段差部３２０までの距離は、感熱板Ａの凸部１１０の高さと感熱体２００の湾曲部が孔３３０に嵌り込んでいる部分の高さを加えた距離よりも大きい。よって、感熱体２００と熱伝導体Ａ１００は直接接触しないため、従来技術同様、熱伝導体Ａに対して局部的な圧力はかからない。ただし、実施例１では、感熱体２００と熱伝導体Ａ１００は接触していないが、感熱体２００が熱伝導体Ａ１００に圧力を加えず、触れる程度であれば、接触してもよい。
【００１６】
熱伝導体Ａ１００が凸部１１０を有することにより、熱伝導体Ａ１００と感熱体２００の空間距離が短くなるため、熱伝導体Ａが凸部１１０を有さない従来技術の場合より熱が感熱体に伝わり易く、高速応答性が高い。
【００１７】
スイッチ機構４００は、感熱体２００の形状変化によって移動するスライダー４１０を有する。スイッチ機構４００は、スライダー４１０の移動によって開閉する。スライダーは液晶ポリマーによって形成される。実施例１では、スイッチ機構４００は、スライダー４１０以外に、接点４２１、４２２、接片４３１、４３２、端子４４１、４４２を有している。図１は、感熱体２００が所定温度以下の初期状態（図３（Ａ）参照）で、スイッチ機構が閉じている状態を示す。図５は、感熱体２００が所定温度以上の反転状態（図３（Ｂ）参照）でスイッチ機構が開いている状態を示す。
【００１８】
スライダー４１０は、接片４３１により感熱体２００に向って付勢されている。スライダー４１０により、感熱体２００、熱伝導体Ｂ３００、熱伝導体Ａ１００は押しつけられた状態となる。この圧力により、各部品の真実接触面積が大きくなり、熱伝導体Ａ１００から熱伝導体Ｂ３００へ、及び、熱伝導体Ｂ３００から感熱体２００へ熱が伝わり易くなり、熱源の温度は感熱体に素早く伝わり、高速応答性の高いサーモプロテクタとなる。以下、具体的な動作について説明する。
【００１９】
所定温度以下の状態においては、２本の端子４４１と端子４４２は接片４３１、接点４２１、接点４２２、接片４３１を介して導通状態にある。スイッチ機構が閉じている状態である。
【００２０】
熱源から熱伝導体Ａ１００及び熱伝導体３００を介して感熱体２００へ熱が伝わり、感熱体２００が所定温度に達すると、感熱体２００は初期状態２０１から反転状態２０２へ形状を変化させる。感熱体２００が反転状態２０２になると、スライダー４１０が感熱体２００とは逆方向へ移動させられる。スライダー４１０が移動することによって、接片４３１が感熱体２００とは逆方向に付勢される。これにより、接点４２１と接点４２２が離れ、遮断状態となる。
【００２１】
感熱体２００の温度が所定温度以下に下がると、感熱体２００は反転状態２０２から初期状態２０１へ形状を変化させる。これにより、導通状態に戻る。
【００２２】
なお、感熱体２００を裏表逆に配置することで、温度が上がるとスイッチが入り、温度が下がるとスイッチが切れる温度スイッチとすることも可能である。以下、具体的な動作について説明する。
【００２３】
所定温度以下の状態においては、感熱体２００がスライダー４１０方向に湾曲し、接点４２１と接点４２２が離れ、遮断状態である。熱源から熱伝導体Ａ１００及び熱伝導体３００を介して感熱体２００へ熱が伝わり、感熱体２００が所定温度に達すると、感熱体２００は初期状態から反転状態へ形状を変化させ、熱伝導体Ａ方向に湾曲する。これに伴い、スライダー４１０が感熱体２００方向へ移動させられる。スライダー４１０が移動することによって、接片４３１が感熱体２００とは方向に付勢され、接片４３２と接する。２本の端子４４１と端子４４２は接片４３１、接点４２１、接点４２２、接片４３１を介して導通状態になる。感熱体２００の温度が所定温度以下に下がると、感熱体２００は反転状態から初期状態へ形状を変化させる。これにより、遮断状態に戻る。
【００２４】
収容部５００は、スイッチ機構４００を囲む。実施例１では、収容部５００は、カバー５１０、ケース５２０、固定部５３０を有している。実施例１では、カバー５１０、ケース５２０は、液晶ポリマーによって形成されているが、セラミックで形成されてもよい。液晶ポリマーによって形成した場合には、射出成形可能となり、セラミックと比較し、加工時間が短く、小型化が容易となる。一方、セラミックによって形成した場合には、耐熱性に優れている。カバー５１０、ケース５２０は、スイッチ機構４００の全面を囲んでもよいし、接点４２１，４２２の側面に間隙を設けるように縦方向にのみ囲んでもよい。実施例１では、固定部５３０は、はとめである。固定部とは、カバー５１０とケース５２０を接着し、固定するものであり、はとめ以外に、リベット、ねじ、ボルトとナット、ツメ型の嵌合部等でもよい。ケース５２０は、一方の面が熱伝導体Ｂ３００に接し、反対の面がカバー５１０と接する。ケース５２０は、スライダー４１０及びはとめ５３０が貫通する孔を有する。ケース５２０のカバー５１０が接する面に接片４３１、接片４３２、端子４４１、端子４４２が配置される。ケース５２０は、感熱体２００の反転動作を可能とするために、熱源と対峙する面に段差を持っている。
【００２５】
ただし、熱伝導体Ｂ３００のケース５２０と接する面３１０と段差部３２０までの高さを十分に深く形成した場合には、ケース５２０に段差は設けなくともよい。実施例１において、熱伝導体Ｂ３００側だけに段差を設けないのは、感熱体２００の位置決め効果に必要な分だけの段差を設け、熱伝導体Ｂ３００の熱容量を必要以上に大きくしないためである。カバー５１０は、はとめ５３０が貫通する孔を有し、接片等の配置後にケース５２０にかぶせられる。
【００２６】
また、熱伝導体Ａ１００が収容部５００を囲むようにしてもよい。図６（Ａ）は、実施例１の熱伝導体Ａ１００が収容部５００を囲んだ場合のカバー５１０側からサーモプロテクタ１０００を見た正面図である。図６（Ｂ）は、実施例１の熱伝導体Ａ１００が収容部５００を囲んだ場合の側面図である。図６（Ｃ）は、図６（Ａ）の背面図である。図７は、図６（Ａ）のＱ−Ｑ’で切断した場合の断面図である。実施例１では、熱伝導体Ａ１００は、熱源と向き合う面から、ケース５２０及びカバー５１０の側面に沿って形成され、収容部５００を略一周し、熱源と向き合う面とは反対面にあるカバー５１０の天面でかしめられる。実施例１では、カバー５１０は天面に熱伝導体Ａをかしめるための凹部を有するが、天面以外の側面等に有してもよい。
【００２７】
収容部５００の中央部は、スイッチ機構４００が配置されているため、構造上、はとめ５３０で貫通して固定することが困難である。にかかわらず、中央部は、スイッチ機構４００から発生するアークや熱源による変形の虞が高い。実施例１では、熱伝導体Ａ１００が収容部５００を囲むことによって、収容部５００の中央部を、固定し、変形を防ぐことができる。
【００２８】
また、収容部５００がスイッチ機構４００の側面に間隙を設けるように縦方向にのみ囲んでいる場合、この間隙から接点接触時に、火花が発生し、サーモプロテクタ外部へ火花が飛散する可能性がある。この場合であっても、この間隙を熱伝導体Ａによって覆うように成形することによって、サーモプロテクタ外部への火花の飛散を防ぐことができる。
【００２９】
このような構成を採ると、サーモプロテクタを熱伝導体Ａから順に積み上げて組み立てることができ、組み立ての自動化が可能となり、生産性が良くなる。具体的には、以下の順で、組み立てることができる。（１）熱伝導体Ａ１００に熱伝導体Ｂ３００を組み込む。（２）熱伝導体Ｂ３００に感熱体２００を組み込む。（３）熱伝導体Ａ１００にケース５２０を組み込む。（４）ケース５２０にスライダー４１０を組み込む。（５）ケース５２０に接点４２１と接片４３１と端子４４１を溶接したものと、接点４２２と接片４３２と端子４４２を溶接したものを組み込む。（６）カバー５１０をかぶせる。（７）はとめ５３０をかしめる。（８）熱伝導体Ａ１００を曲げこむ。
【００３０】
また、組み立てる際に、熱伝導体Ａ１００が凸部１１０を有しているので、熱伝導体Ｂ３００の位置決めを迅速、かつ、容易に行うことができる。さらに、熱伝導体Ｂ３００は、段差部３２０及び孔３３０を有しているので、感熱体２００の位置決めを迅速、かつ、容易に行うことができる。さらに、熱伝導体Ａ１００が凸部１１０を有しているので、感熱体２００との空間的距離が短くなり、熱伝導体Ａ１００が凸部１００を有していない場合に比べ、感熱体２００に熱が伝わり易く高速応答性が高くなる。
【００３１】
また、熱伝導体Ａ１００が、収容部５００を略一周し、カバー５１０天面で曲げこまれ、かしめられていることによって、はとめ５３０以外でカバー５１０、ケース５２０を固定でき、さらに、液晶ポリマーで成型されているカバー５１０、ケース５２０の変形を防ぐことができる。
【００３２】
[変形例１]
上記実施例１と異なる部分のみ説明する。熱伝導体Ａの凸部１１０は矩形であってもよい。この場合、凸部１１０に嵌合している熱伝導体Ｂ３００の孔３３０は円形ではなく、矩形とする。さらに、熱伝導板Ｂの段差部３２０や孔３３０に嵌合している感熱体２００は、矩形の板状バイメタルや形状記憶合金を用いる。このような構成を採ると、実施例１と同様に位置決め効果があり、生産性が良くなる。なお、熱伝導体Ａ１００の凸部１１０は、実施例１では円形、変形例１では矩形としたが、それ以外の形状でもよく、その場合には、対応する形状の感熱体２００や熱伝導体Ｂ３００を用いることを要する。
【００３３】
[変形例２]
上記実施例１と異なる部分のみ説明する。熱伝導体Ｂ３００は、段差部３２０を有さなくともよい。この場合には、熱伝導体Ｂの製造、加工が容易となる。なお、この場合であっても、熱伝導体Ｂ３００は、孔３３０を有しており、感熱体２００は皿状に湾曲しているため、孔３３０に感熱体２００が嵌まり、位置決め効果がある。ただし、この場合、感熱体２００の反転動作を可能とするために、ケース５２０は十分な段差を持ち、かつ、生産時に感熱体２００が熱伝導体３００とケース５２０に挟み込まれないように注意を要する。
【実施例２】
【００３４】
図８には本発明の実施例２が示されており、以下これについて上記実施例１と異なる部分のみ説明する。この実施例２は、実施例１におけるケース５２０の熱源と対峙する面に高さ調節部５４０を設けたことを特徴とする。なお、高さ調節部５４０は固定板５５０を有してもよい。高さ調節部５４０は、４点でケース５２０と接着されてもよいし、２点で接着されてもよい。図８（Ａ−1）は、固定板５５０を有する高さ調節部５４０が４点でケース５２０と接着する場合の側面図である。図８（Ａ−２）は、固定板５５０を有する高さ調節部５４０が４点でケース５２０と接着する場合の固定板５５０を省略した、ケース側からの外観図である。図８（Ｂ−1）は、高さ調節部５４０が２点でケース５２０と接着する場合の側面図である。図８（Ａ−２）は、固定板５５０を有する高さ調節部５４０が２点でケース５２０と接着する場合のケース側からの外観図である。
【００３５】
この場合、高さ調節部５４０が形成した熱源９００とケース５２０の間に隙間ができ、そこに対流が発生し、ケース５２０への過熱を防ぎ、ケース５２０が変形することを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施例１のサーモプロテクタの構成例を示す断面図である。
【図２】実施例１のサーモプロテクタの熱伝導体Ａ、感熱体及び熱伝導体Ｂの形状を示す拡大断面図である。
【図３】実施例１の所定温度以下、以上の状態における感熱体２００を示す図である。
【図４】実施例１の熱伝導体Ｂ３００の見た正面図、断面図、背面図である。
【図５】実施例１の感熱体２００が所定温度以上の状態における反転状態でスイッチ機構が開いている状態を示す断面図である。
【図６】実施例１の熱伝導体Ａ１００が収容部５００を囲んだ場合の正面図、側面図、背面図である。
【図７】図６（Ａ）のＱ−Ｑ’で切断した場合の断面図である。
【図８】実施例２のサーモプロテクタの側面図及びケース５２０側から見た外観図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０００  サーモプロテクタ      １００  熱伝導体Ａ        ２００  感熱体
３００  熱伝導体Ｂ            ４００  スイッチ機構      ４１０  スライダー
５００  収容部                ５１０  カバー            ５２０  ケース
５３０  はとめ                ５４０  高さ調節部        ５５０  固定板
９００  熱源
【図１】
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【図２】
2009252367.tif 000004
【図３】
2009252367.tif 000005
【図４】
2009252367.tif 000006
【図５】
2009252367.tif 000007
【図６】
2009252367.tif 000008
【図７】
2009252367.tif 000009
【図８】
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