(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に固定接点を有し、他端に外部接続用の第１の端子を形成した導電性の固定板と、
弾性および導電性を有し、一端に設けた可動接点を弾性力によって前記固定接点に当接させた可動板と、
前記可動板に接続された外部接続用の第２の端子と、
設定温度を越えたときに反転作動し、その反転力で前記可動板を変位させて前記可動接点を前記固定接点から離間させるバイメタルと、
前記固定板と可動板との間に介在させたＰＴＣ素子からなる発熱抵抗体とを備え、
前記可動板の中央部をコの字状に切り込んで、該可動板の長手軸線に沿う舌片を形成し、該舌片を前記発熱抵抗体の上部電極面に密着させるとともに、該抵抗体の下部電極面を前記固定板に接触させ、前記可動板における前記切り込みの両側に位置した部位を弾性アームとして作用させるようにしたことを特徴とするサーマルプロテクタ。
【請求項２】
前記バイメタルを前記可動板の上方に並行配置して、その一端部を該可動板の先端に係合させるとともに、他端部を前記舌片の上方において係合させ、前記バイメタルが反転していない状態での前記可動板の先端高さを、前記バイメタルが反転した際にその一部を前記舌片の上面に当接させ得るような高さに設定したことを特徴とする請求項１に記載のサーマルプロテクタ。
【請求項３】
前記バイメタルが反転していない状態での前記可動板の先端高さを、前記発熱抵抗体の上部電極面の高さ以下に設定したことを特徴とする請求項２に記載のサーマルプロテクタ。
【請求項４】
前記舌片に前記バイメタルの反転支点となる突起を形成したことを特徴とする請求項２に記載のサーマルプロテクタ。
【請求項５】
前記固定板における前記発熱抵抗体の下部電極面との接触部位に、断面波状の弾性隆起部を抜き出し成形し、この隆起部を前記下部電極面に弾性当接させたことを特徴とする請求項１に記載のサーマルプロテクタ。
【請求項６】
前記隆起部を前記固定板の長手方向に複数形成し、これらの隆起部間に形成される谷部の下端の高さを固定板の平坦部の上面高さ以上に設定したことを特徴とする請求項５に記載のサーマルプロテクタ。
【請求項７】
前記谷部の下端を平坦に形成したことを特徴とする請求項６に記載のサーマルプロテクタ。
【請求項８】
前記発熱抵抗体の上部電極面に対する前記舌片の接触面および前記発熱抵抗体の下部電極面に対する前記固定板の接触面に、それぞれ電気的な接触安定性を向上するための表面処理を施すようにしたことを特徴とする請求項１または５に記載のサーマルプロテクタ。
【請求項９】
前記発熱抵抗体の上部電極面と前記舌片との間および前記発熱抵抗体の下部電極面と前記固定板との間に、電気的な接触安定性を向上するための導電性ペーストを介在させるようにしたことを特徴とする請求項１または５に記載のサーマルプロテクタ。
【請求項１０】
前記バイメタルを前記可動板の上方に並行配置して、その一端部を該可動板の先端に係合させるとともに、他端部を前記舌片の上方において係合させ、前記舌片に反転したバイメタルに当接させる突起を形成したことを特徴とする請求項１に記載のサーマルプロテクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トランスやモータ等に組込まれるサーマルプロテクタに関し、とくに、ＰＴＣ素子からなる発熱抵抗体を内蔵させて、この発熱抵抗体の発熱によって開放状態を維持するようにした自己保持タイプのサーマルプロテクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
正特性サーミスタ等のＰＴＣ（Positive  Temperature  Coefficient）素子を発熱抵抗体として内蔵させ、この発熱抵抗体の発熱によって開放状態を維持するようにしたサーマルプロテクタが提案されている。
【０００３】
図１２は、特開平７−２８２７０１号公報によって提案されたこの種のサーマルプロテクタを示している。
このサーマルプロテクタにおいては、負荷電流が外部接続端子ａ、バイメタルｂ、可動接点ｃ、固定接点ｄ、固定電極ｅ、外部接続端子ｆの順、もしくは、これとは逆の順で流れる。
そして、過電流もしくは負荷からの加熱によってバイメタルｂの温度が所定の動作温度まで上昇すると、該バイメタルｂが反転作動して可動接点ｃが固定接点ｄから離れ、これによって負荷に流れる電流が停止する。
【０００４】
バイメタルｂの基部と固定電極ｅとの間には、ＰＴＣ素子である正特性サーミスタｇが配設されている。可動接点ｃが固定接点ｄから離れると、端子ａ，ｆ間の電圧がサーミスタｇに印加されるので、該サーミスタｇが通電状態になって発熱する。
サーミスタｇが発熱すると、その熱がバイメタルｂに伝達されるので、該バイメタルｂの反転状態が維持される。つまり、可動接点ｃの開放状態が維持されることになる。
【０００５】
【本発明が解決しようとする課題】
上記従来のサーマルプロテクタは、バイメタルｂの基端部下面をサーミスタｇに直接接触させているので、サーミスタｇの発熱が効率良くバイメタルｂに伝達されるという利点を持つが、反面、次のような欠点がある。
【０００６】
すなわち、バイメタルｂの高膨張側の面（下面）は、酸化等のために表面状態が良好でなく、かつ、電気抵抗が高い。上記従来のサーマルプロテクタでは、バイメタルｂの高膨張側の面がサーミスタｇの電極面に接触しているので、該サーミスタｇに対するバイメタルｂの電気的な接触安定性が十分でなく、このため、バイメタルｂの反転後にサーミスタｇに適正な発熱用電流が流れなくなる虞がある。
【０００７】
本発明の課題は、このような状況に鑑み、ＰＴＣ素子からなる発熱抵抗体の通電性が損なわれず、しかも、該発熱抵抗体の発熱をバイメタルに効率良く伝達することができるサーマルプロテクタを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、一端に固定接点を有し、他端に外部接続用の第１の端子を形成した導電性の固定板と、弾性および導電性を有し、一端に設けた可動接点を弾性力によって前記固定接点に当接させた可動板と、前記可動板に接続された外部接続用の第２の端子と、設定温度を越えたときに反転作動し、その反転力で前記可動板を変位させて前記可動接点を前記固定接点から離間させるバイメタルと、前記固定板と可動板との間に介在させたＰＴＣ素子からなる発熱抵抗体とを備え、前記可動板の中央部をコの字状に切り込んで、該可動板の長手軸線に沿う舌片を形成し、該舌片を前記発熱抵抗体の上部電極面に密着させるとともに、該抵抗体の下部電極面を前記固定板に接触させ、前記可動板における前記切り込みの両側に位置した部位を弾性アームとして作用させるようにしている。
第２の発明は、第１の発明において、前記バイメタルを前記可動板の上方に並行配置して、その一端部を該可動板の先端に係合させるとともに、他端部を前記舌片の上方において係合させ、前記バイメタルが反転していない状態での前記可動板の先端高さを、前記バイメタルが反転した際にその一部を前記舌片の上面に当接させ得るような高さに設定している。
第３の発明は、第２の発明において、前記バイメタルが反転していない状態での前記可動板の先端高さを、前記発熱抵抗体の上部電極面の高さ以下に設定している。
第４の発明は、第２の発明において、前記舌片に前記バイメタルの反転支点となる突起を形成している。
第５の発明は、第１の発明において、前記固定板における前記発熱抵抗体の下部電極面との接触部位に、断面波状の弾性隆起部を抜き出し成形し、この隆起部を前記下部電極面に弾性当接させている。
第６の発明は、第５の発明において、前記隆起部を前記固定板の長手方向に複数形成し、これらの隆起部間に形成される谷部の下端の高さを固定板の平坦部の上面高さ以上に設定している。
第７の発明は、第６の発明において、前記谷部の下端を平坦に形成するようにしている。
第８の発明は、第１または第５の発明において、前記発熱抵抗体の上部電極面に対する前記舌片の接触面および前記発熱抵抗体の下部電極面に対する前記固定板の接触面に、それぞれ電気的な接触安定性を向上するための表面処理を施すようにしている。
第９の発明は、第１または第５の発明において、前記発熱抵抗体の上部電極面と前記舌片との間および前記発熱抵抗体の下部電極面と前記固定板との間に、電気的な接触安定性を向上するための導電性ペーストを介在させるようにしている。
第１０の発明は、第１の発明において、前記バイメタルを前記可動板の上方に並行配置して、その一端部を該可動板の先端に係合させるとともに、他端部を前記舌片の上方において係合させ、前記舌片に反転したバイメタルに当接させる突起を形成している。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るサーマルプロテクタの実施形態を示した縦断断面図を、図２は図１のＡ−Ａ断面図を、図３はこのサーマルプロテクタの分解斜視図をそれぞれ示している。
【００１０】
各図において、固定板１０は弾性を有した金属板からなり、後端部に外部接続用端子１１を形成するととともに、先端部に固定接点１２を設けてある。
この固定板１０上には、電気絶縁性の樹脂材料で形成された支持ブロック２０が固定配設されている。この支持ブロック２０は、図３に示すように、その中央部を貫通する四角状の孔２１を備え、この孔２１にＰＴＣ素子からなる長方形状の発熱抵抗体３０を収容している。また、この支持ブロック２０は、その先端部の上面中央に突起２２を形成するとともに、後端部の上面両側に支柱２３を形成してある。
【００１１】
支持ブロック２０の上方には、弾性を有する金属板で形成された可動板４０が配設されている。この可動板４０は、先端部に上記固定接点１２に対向する態様で形成した可動接点４１と、この可動接点４１の後方側に設けた逃げ孔４２と、この逃げ孔４２の後方側に設けた舌片４３と、後端部両側に形成した切欠き部４４と、後端に形成した外部接続用端子４５とを備えている。
【００１２】
上記舌片４３は、可動板４０の中央部に図４に示すようなコの字状の切り込み４６を設けることによって形成されている。この舌片４３は、可動板４０の長手軸線に沿い、かつ、先端が接点４１側に位置している。
上記切り込み４６を設けた可動板４０は、舌片４３の一側および他側にそれぞれに細幅状の弾性アーム部４７が形成されている。図４のＢ−Ｂ断面図である図５に示すように、アーム部４７は、上記切り込み４６の後端部位において下方に折り曲げてあり、従って、このアーム部４７を含む可動板４０の前半部は、舌片４３に対して角度θ傾斜している。
【００１３】
上記可動板４０は、上記切欠き部４４を支持ブロック２０の支柱２３に嵌合させ、また、可動板４０の後端部上面に重ねられた固定金具５０は、その両側に形成した切欠き部５１を支持ブロック２０の支柱２３に嵌合させてある。支柱２３は、上記切欠き部４４，５１を勘合させた後、その頂部を加熱しながら押しつぶしてある。したがって、可動板４０は、固定金具５０の下面と支持ブロック２０の後端部上面とによってその後端部が挟持されている。
【００１４】
支持ブロック２０に支持された可動板４０は、図１に示すように、その弾性によって可動接点４１が固定接点１２に押圧接触している。このとき上記逃げ孔４２内に支持ブロック２０の突起２２が介在し、また、舌片４３が発熱抵抗体３０の上部電極面３１（図３参照）に密着している。
【００１５】
可動板４０の可動接点４１が固定接点１２に押圧接触した常態時（図１参照）においては、可動板４０の先端が発熱抵抗体３０の上部電極面３１（図３参照）よりも低い位置にある。そして、この状態では、上記アーム部４７が発熱抵抗体３０の側方に位置している。
なお、支持ブロック２０は、図３に示す斜面２４を前半部に形成してあるので上記アーム部４７との接触が回避される。
【００１６】
可動板４０の上面には、熱応動体であるバイメタル６０が載置されている。このバイメタル６０は、可動板４０の先端に設けられた爪４８に一端を係止させるとともに、前記固定金具５０の前端部下面に他端を係止させてある。
【００１７】
図６は、支持ブロック２０を取り付けた状態の固定板１０の平面図、図７は、図６のＣ−Ｃ断面図である。
図７に示すように、固定板１０は、支持ブロック２０の孔２１の下方に位置した部位に波状の断面を有した２つの隆起部１３を形成してある。これらの隆起部は、固定板１０の長手方向に隣接して位置しており、図６に示した平行する一対のスリット１４間を波状にプレス加工することによって形成されている。
【００１８】
上記各隆起部１３間に形成される谷部の下端の高さは、固定板１０の平坦部の上面高さもしくはそれ以上に設定されている。上記隆起部１３は、上下方向の弾性を有するので、図１に示したように、発熱抵抗体３０の下部電極面３２に弾性当接している。
【００１９】
隆起部１３は、その弾性によって発熱抵抗体３０を上方に付勢するので、該発熱抵抗体３０の高さ寸法に誤差が存在する場合でも、この誤差が隆起部１３の弾性によって吸収され、その結果、舌片４３と発熱抵抗体３０の上部電極３１との電気的接触および固定板１０と発熱抵抗体３０の下部電極３２との電気的接触が安定になる。また、発熱抵抗体３０の上部電極面３１が、不動の基準面として安定に設定される。
【００２０】
なお、発熱抵抗体３０の上部電極面３１に対する舌片４３の接触面および該発熱抵抗体３０の下部電極面３２に対する前記隆起部１３の接触面に、それぞれ電気的な接触安定性を向上するための表面処理（例えば、メッキ処理）を施すようにすれば、発熱抵抗体３０に対する舌片４３および固定板１０の電気的な接触安定性を更に向上することができる。
【００２１】
上記表面処理以外の手法を用いて、上記電気的接触安定性を向上することも可能である。すなわち、発熱抵抗体３０の上部電極面３１と舌片４３との間および発熱抵抗体３０の下部電極面３２と固定板１０との間に、導電性ペーストを介在させるようにすれば、極めて高い接触安定性が得られる。
【００２２】
以上のようにして組立てられた機構要素は、ケース７０の中に挿入される。そして、ケース７０の開口部は、レジン等の樹脂で封止される。なお、固定板１０の後端に形成された外部接続用端子１１には、リード線８１が接続され、可動板４０の後端に形成された外部接続用端子４５には、リード線８２が接続されている。
【００２３】
上記サーマルプロテクタにおいては、負荷電流が外部接続端子１１、固定板１０、固定接点１２、可動接点４１、可動板４０、外部接続端子４５の順、もしくは、これとは逆の順で流れる。
そして、過電流による可動板４０の発熱によって、もしくは負荷９０（図１参照）の過熱によってバイメタル６０の温度が所定の動作温度まで上昇すると、図８に示すように、該バイメタル６０が前記支持ブロック２０の突起２２を支点として反転作動するので、可動接点４１がその反転力で固定接点１２から離され、その結果、負荷９０に流れていた電流が停止する。
【００２４】
ところで、反転したバイメタル６０は、その後端部下面が可動板４０の舌片４３の先端部上面に当接している。これは、可動接点４１が固定接点１２に押圧接触した状態での可動板４０の先端の高さが、発熱抵抗体３０の上部電極面３１の高さ以下に設定されているからである。
もし、常態における可動板４０の先端高さが上記上部電極面３１よりも上方に位置している場合には、上記支点用突起２２の高さをそれに対応して高くすることになるが、その場合、バイメタル６０の後端部下面が舌片４３の先端部上面から大きく離れた状態になるため、バイメタル６０が反転した時に、その後端部下面を舌片４３に十分当接させることができなくなる。
【００２５】
上記バイメタル６０の反転動作によって可動接点４１が固定接点１２から離れると、外部接続端子１１，４５に発生する電圧が発熱抵抗体３０に印加されるので、この発熱抵抗体３０が通電状態になって発熱する。
発熱抵抗体３０が発熱すると、その発熱が内部空間を介してバイメタル６０に伝達される。また、抵抗体３０に密着した可動板４０の舌片４３にバイメタル６０の一部が接触しているので、この接触部を介して発熱抵抗体３０の発熱がバイメタル６０に直接伝達される。この結果、バイメタル６０は、反転状態を維持して可動接点４１の開放状態を継続させる。
なお、図１に示した電源スイッチ９１がオフされると、発熱抵抗体３０への通電が停止するので、バイメタル６０がこの図１に示すように復帰動作して、可動接点４１が再び固定接点１２に当接することになる。
【００２６】
上記実施形態では、支持ブロック２０に設けた突起２２を支点としてバイメタル６０を反転させているが、この支点用の突起を前記可動板４０の舌片４３に設けることも可能である。ただし、その場合には、その突起がバイメタル６０の前後方向中央部側に位置されるように、発熱抵抗体３０および舌片４３の位置、形状等を設定することが望ましい。
このように、舌片４３にバイメタル６０の反転支点となる突起を設けた場合、バイメタル６０がこの接点に接するため、発熱抵抗体３０の発熱がより効率よく該バイメタルに伝達することになる。
【００２７】
図９およびそのＤ−Ｄ断面図である図１０は、本発明の他の実施形態を示している。固定板１０に設けた前記２つの弾性隆起部１３間には谷部が存在しているが、この実施形態では、上記谷部の下端に平坦部１３ａを形成している。上記平坦部１３ａを設ければ、各弾性隆起部１３に対する前記発熱体３０からの反力によって上記谷部が図１に示したケース７０の内面に押圧された場合の接触面積が増大する。したがって、上記隆起部１３が発熱抵抗体３０の発熱で加熱された場合でも、ケース７０の内面への上記谷部の食い込みが防止される。
【００２８】
図１１は、本発明の更に別の実施形態を示している。この実施形態に係るサーマルプロテクタは、常態時（鎖線参照）における可動板４０の先端高さが発熱抵抗体３０の上面の高さ以上となるように該可動板４０の形状および固定接点１２の高さが設定されている点と、上記舌片４３の先端部にバイメタル６０側に向う突起４３ａを形成してある点とにおいて前記実施形態のサーマルプロテクタと構成が異なる。
【００２９】
この実施形態のサーマルプロテクタによれば、実線で示すようにバイメタル６０が反転した場合に、該バイメタル６０の後端部下面が前記舌片４３の上面よりも上方に位置することになる。しかし、舌片４３に設けた上記突起４３ａが反転したバイメタル６０の後端部下面に当接することになるので、前記実施形他のサーマルプロテクタと同様に、発熱抵抗体３０の発熱を舌片４３を介して効率よくバイメタル６０に伝達することができる。
上記突起４３ａの高さは、バイメタル６０の反転動作に支障を与えない、つまり、該反転動作を拘束しない適宜な大きさに設定される。
【００３０】
なお、上記各実施形態では、舌片４３をその先端が可動接点４１側に位置するように設けているが、該先端が端子４５側に位置するようにこの舌片４３を形成することも可能である。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、以下のような効果が得られる。
１）  ＰＴＣ素子からなる発熱抵抗体を組込むための新たな部品を追加する必要がないので、可動板を用いた従来のサーマルプロテクタの部品点数と同じ数の部品で構成することができる。
２）  可動板を介して発熱抵抗体に通電するので、該発熱抵抗体の通電性が向上する。
３）  バイメタルを取り付ける可動板の一部で発熱抵抗体を受けるため、バイメタルの加熱効率が高くなるという伝熱面での利点が得られる。
４）  可動板に設けた舌片の両側に細幅のアーム部が形成されるので、該可動板の変位動作が容易になる。そのため、バイメタルの反転動作時の負荷が軽減されて、該バイメタルの動作特性が安定化する。
５）  バイメタルが反転した際に、発熱抵抗体に密着した可動板の舌片に該バイメタルを接触させることができるので、発熱抵抗体の発熱が効率よくバイメタルに伝導され、その結果、バイメタルの反転状態の保持が安定化する。
６）  固定板に断面波状の弾性隆起部を形成してあるので、発熱抵抗体の寸法誤差を吸収して、発熱抵抗体の上部電極面を基準面である可動板の舌片の下面に押し当てることができる。したがって、発熱抵抗体の電気的な接触安定性が向上する。また、発熱抵抗体に対する固定板の接触面積が減少するので、発熱抵抗体の発熱エネルギーの固定板側への流出が可及的に抑制され、その結果、発熱抵抗体の発熱エネルギーのロスが低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るサーマルプロテクタの構成を示した縦断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】本発明に係るサーマルプロテクタの分解斜視図。
【図４】可動板の平面図。
【図５】図４のＢ−Ｂ断面図。
【図６】  支持ブロックを取付けた固定板の平面図。
【図７】図６のＣ−Ｃ断面図。
【図８】バイメタルが反転作動した状態を示す縦断面図。
【図９】本発明の他の実施形態を示す平面図。
【図１０】図９のＤ−Ｄ断面図。
【図１１】本発明の更に別の実施形態を示す縦断面図。
【図１２】従来のサーマルプロテクタの構成を例示した縦断面図。
【符号の説明】
１０  固定板
１１  外部接続端子
１２  固定接点
１３  弾性隆起部
１３ａ  平坦部
２０  支持ブロック
２１  孔
２２  突起
２３  支柱
３０  発熱抵抗体
３１  上部電極面
３２  下部電極面
４０  可動板
４１  可動接点
４３  舌片
４３ａ  突起
４５  外部接続端子
４６  切り込み
４７  アーム部
５０  固定金具
６０  バイメタル
７０  ケース
【図１】
0003756700.tif 000002
【図２】
0003756700.tif 000003
【図３】
0003756700.tif 000004
【図４】
0003756700.tif 000005
【図５】
0003756700.tif 000006
【図６】
0003756700.tif 000007
【図７】
0003756700.tif 000008
【図８】
0003756700.tif 000009
【図９】
0003756700.tif 000010
【図１０】
0003756700.tif 000011
【図１１】
0003756700.tif 000012
【図１２】
0003756700.tif 000013