速動型熱響應元件的製作方法

2023-09-17 10:56:00 1

專利名稱:速動型熱響應元件的製作方法
本發明涉及用於溫度自動調節器、保護裝置等且使用雙金屬的速動型熱響應元件。
已有的用雙金屬片的熱響應元件是如特公昭54-32945號公報或實開昭58-160445號公報所示的熱響應元件。已有的熱響應元件大部分是在雙金屬上作凹面成形加工以使其快速動作。這些對大型的熱響應元件加工是比較容易的，但具有隨著元件的變小而加工形成的凹面的精度會下降的缺點。因而用這樣的形成凹面形的雙金屬作成的溫度自動調節器有著其結構尺寸變大的缺點。
且用於裝在印刷板上的電流為1安培左右的小型電流限制器等的熱響應元件要使用形成凹面的雙金屬有困難。
因而本發明開發的目的是提供一種能做成適用於電流為1安培左右的小型電流限制器等能小型成形的且熱響應靈敏度高的速動型熱響應元件，該熱響應元件做成為使兩邊的雙金屬能相互成逆向且其間設有間隙並使其對向設置，同時使比該間隙略大的伸展器能自由轉動地嵌合在該兩邊之間，使雙金屬的變形方向對置成反向，從而使其變位加倍，且使其各自有向相反方向運動的趨勢，故能快速地進行動作。可用於一般的家電用溫度自動調節器、馬達保護裝置等，且由於能謀求小型化和性能提高，故能在較廣的範圍內應用。
附圖為表示根據本發明的速動型熱響應元件的實施例的圖。
圖1～圖6為有關實施例Ⅰ的圖。
圖1(A)為表示雙金屬的展開形狀的正面圖、圖1B為側面圖，圖1(C)為伸展器的正面圖，圖1(D)為伸展器的側面圖;
圖2(A)為表示雙金屬彎曲後的狀態的正面圖，圖2(B)為側面圖，圖2(C)為底面圖;
圖3(A)表示將伸展器嵌入到彎曲後的雙金屬上的狀態的正面圖，圖3(B)為側面圖，圖3(C)為底面圖;
圖4為表示加到雙金屬上的張力關係的說明圖;
圖5為表示由於使周圍溫度變化雙金屬到達死點的狀態;
圖6(A)為通過使周圍溫度變化雙金屬作快速反轉動作的狀態的正面圖，圖6(B)為側面圖，圖6(C)為底面圖;
圖7～圖10為有關實施例Ⅱ的圖;
圖7(A)為表示雙金屬的展開形狀的正面圖，圖7(B)為側面圖;
圖8(A)為表示將雙金屬彎曲的狀態的正面圖，圖8(B)為側面圖，圖8(C)為底面圖;
圖9(A)為表示將伸展器嵌入彎曲後的雙金屬的狀態的正面圖，圖9(B)為側面圖，圖9(C)為底面圖;
圖10(A)表示雙金屬因周圍溫度變化而作快速反轉動作的狀態的正面圖，圖10(B)為側面圖，圖10(C)為底面圖;
圖11及圖12為有關實施例Ⅲ的圖;
圖11(A)為表示雙金屬的展開形狀的正面圖，圖11(B)為表示將伸展器嵌入彎曲後的雙金屬上的狀態的正面圖，圖11(C)為表示雙金屬因周圍溫度變化而到達死點的狀態的正面圖，圖11(D)為雙金屬因周圍溫度變化而作快速反轉動作的狀態的正面圖;
圖12(A)、12(B)為表示實施例Ⅲ的其他例的正面圖;
圖13為有關實施例Ⅳ的圖，圖13(A)為雙金屬的正面圖，圖13(B)為表示將伸展器嵌入到雙金屬上的狀態的正面圖，圖13(C)為側面圖，圖13(D)為底面圖;
圖14為有關實施例Ⅴ的圖，圖14(A)為雙金屬的正面圖，圖14(B)為表示將伸展器嵌入到雙金屬上的狀態的正面圖，圖14(C)為側面圖，圖14(D)為底面圖;
圖15為表示伸展器的其他例子的圖，圖15(A)為正面圖，圖15(B)為圖15(A)的伸展器的底面圖，圖15(C)為另一例的正面圖，圖15(D)為圖15(C)的伸展器的底面圖，圖15(E)為伸展器的另一例的斜視圖，圖15(F)、圖15(G)為嵌合有圖15(E)的伸展器的2例的斜視圖;
圖16也為表示伸展器的其他例的圖。圖16(A)為正面圖、圖16(B)為圖16(A)的伸展器的底面圖;
圖17及圖18為表示雙金屬的其他例的一部分省略了的正面圖，圖19為表示雙金屬的其他例的圖，圖19(A)為斜視圖，圖19(B)為將圖19(A)的雙金屬彎曲後嵌入伸展器的狀態的正面圖，圖19(C)為S形雙金屬的正面圖，圖19(D)為將圖19(C)的雙金屬彎曲後嵌入伸展器的狀態的正面圖，圖19(E)為在其四角形狀的一邊上形成有長尺寸片雙金屬的斜視圖，圖19(F)為將圖19(E)的雙金屬彎曲並嵌入伸展器的狀態的正面圖。
以下，根據附圖，對與本發明有關的速動型熱響應元件的實施例進行說明。
在圖1至圖6中，1為縱向長形的雙金屬。在該雙金屬1的中央部分，彎曲的基準線2相對於與雙金屬1的縱向成直角的線作傾斜。並且如圖2所示雙金屬1的兩個端部3、3′，彎曲成在水平方向上處於錯開而對置的位置。雖是這樣彎曲的，但使其形成在彎曲後的狀態下，該雙金屬1的外側為高膨脹率側H，而其內側為低膨脹率側L。因而雙金屬的邊緣4、4′相向，在該相向的內側的邊緣4、4′的部位相向設置有略成U字形的缺口5、5′。
在圖1(C)、1(D)中所示的6為伸展器，在其兩端具有楔子形的缺口7，7′。伸展器6用磷青銅、鋅白銅、鐵、不鏽鋼等比較硬的合金或陶瓷等製成，其厚度為t。該伸展器6的厚度t比雙金屬1的U字形缺口5、5′的寬度a略小。即a＞t。且伸展器6的楔子形缺口7、7′的內側間隔p做成比雙金屬1的U字形缺口5、5′的間隔b大些。即作成p＞b。
且，能將伸展器6的楔子形缺口7、7′嵌合到雙金屬1的U字形缺口5、5′內。這樣，如圖3所示，雙金屬1的兩個端部3、3′被擴開。且，U字形缺口5、5′的寬度b變為與伸展器的楔子形缺口7、7′的內側間隔p相等。即變成b＝p，而成為如圖3(C)所示的狀態。該彎曲後的雙金屬1彎曲成其外側為高膨脹率側H，其內側為低膨脹率側L。因而如圖3所示雙金屬1的兩個端部3、3′隨著溫度上升而分別欲向箭頭n、n′的方向動作。
在此處雙金屬1，其U字形缺口5、5′的間隔b，因有伸展器6存在而擴大為間隔q。因而，如圖4所示在U字形缺口5、5′的部分上分別作用有張力m、m′。該張力m、m′被分解為垂直方向和水平方向，作為垂直分力1、1′及水平分力k、k′起作用。在此狀態下，如現在溫度上升，則雙金屬1的兩個端部3、3′欲向箭頭n、n′的方向動作。可是由於作用有上述垂直分力1、1′而難以動作。但是，因該溫度上升，雙金屬1的U字形缺口部分5、5′處於雙金屬1的兩端3、3′分別欲向n、n′的方向移動。因而，作用有以圖4的虛線所示的雙金屬張力j、j′。且、如溫度再繼續上升則雙金屬張力j、j′變成比垂直分力大。
這樣，雙金屬1的兩個端部3、3′開始動作，如圖5所示兩個端部3、3′到達水平的位置。此時，U字形缺口5、5′的水平方向的間隔比圖3(C)的q增大、並增大為伸展器6的楔子形缺口7、7′的間隔p。且，間隔如超過該水平的位置，即向著減小的方向變化。即該如圖5所示的兩端部成為水平的位置為死點、雙金屬1的兩個端部3、3′如越過該死點，則同時即向圖5的箭頭n、n′的方向快速運動，伸展器6也向箭頭i的方向上旋轉，並向如圖6所示的位置瞬時反轉。即等於如圖3所示的雙金屬1的兩個端部3、3′的位置迅速反轉到如圖6所示的相反的位置。
勿用說這樣的作用即使在雙金屬1的彎曲方向為以外側作為低膨脹率側並以內側作為高膨脹率側時也是相同的。
圖7到圖10所示的本實施例中除將雙金屬11的形狀作成曲柄形這一點與實施例Ⅰ不同外，在其他方面幾乎沒有變化。
即，在圖7到圖10中所示的曲柄形的雙金屬11的中央部分，彎曲基準線12相對於雙金屬11的縱向成直角。且如圖8所示將雙金屬11進行彎曲。
雖是這樣進行彎曲的，但在彎曲狀態下，如從正面看則正好象形成U字形、且該雙金屬11其外側形成高膨脹率側H，其內側形成低膨脹率側L。且，如果這樣，雙金屬11的邊緣14、14′相對而在該相對的內側的邊緣14、14′的部分上，相向設置大致呈U字形的缺口15、15′。
如圖9所示使如圖1(C)、1(D)所示的伸展器6相對於如上所形成的雙金屬11的U字形缺口15、15′進行嵌合。隨著溫度上升的動作及雙金屬11上所加的張力，因全與實施例Ⅰ相同故其說明省略，而最後如圖10所示成瞬時地反轉。
即使在此時，上述作用也與雙金屬11的彎曲方向以外側作為低膨脹率側，及以內側作為高膨脹率側的場合相同。
如圖11所示的實施例，是使橫長形雙金屬21在該雙金屬21的中央部分使彎曲基準線22、22′相對於雙金屬的21的較長方向成直角，並如圖11B所示進行彎曲。雖然是這樣彎曲的但形成在彎曲狀態下，該雙金屬21的外側為高膨脹率側H，內側為低膨脹率側L。且，在雙金屬21的一端緣23上設置大致呈U字形的缺口25。且與此相對的彎曲基準線22部分上的雙金屬21的一部分上設有缺口25′。
然後，使缺口25的內側邊25a和缺口25′的外側25′b的距離b比伸展器6的楔子形缺口7、7′的間隔p小。且如使如圖1(C)、1(D)所示的伸展器6嵌合到這些缺口25、25′上，則變為b＝p，在缺口25的內側邊25a和缺口25′b之間，產生張力。
且當該雙金屬21的溫度上升，則雙金屬21的形狀由於伸展器6旋轉而變形為如圖11(C)所示的狀態，角度θ1減小為θ2。且當它超過死點，則如圖11D所示成為伸展器6瞬時反轉。
這樣的作用，與下列場合也是相同的，該場合為雙金屬21的彎曲方向例如圖12(A)所示那樣以外側作為低膨脹率側L而內側為高膨脹率側H。且如圖12(B)所示，在沒有圖11(A)中的彎曲基準線22、22′，並將該部分作成直的場合其作用也是相同的。
在圖13中所示的本實施例，將兩片雙金屬31的一端固定到非雙金屬構件31′上、把整體形成U字形，在雙金屬31的內側的邊緣34、34′上形成略呈U字形的缺口35、35′。且、使上述伸展器6嵌合到其上，其他部分因和實施例Ⅱ沒有不同，故將說明省略。
在圖14所示的本實施例中將雙金屬41形成為大致呈L形，在其上固定非雙金屬41′構件、把整體形成為U字形。且這些相對的雙金屬41和非雙金屬構件41′的內側的邊緣44、44′的部分上對置並形大致呈U字形的缺口45、45′。且將上述伸展器6嵌合到其上，其他因和實施例Ⅱ沒有不同之處故將說明省略。
在以上說明中，伸展器6都以圖1(C)、1(D)表示的形狀的伸展器為例進行表示，但也有如圖15(A)、15(B)所示，用薄片彈簧56的，也有如圖15(C)、15(D)所示用線繞彈簧66的，其效果相同。
且關於伸展器6的嵌合的方法，可用下列方法即首先將伸展器6形成為如圖15E所示的形狀，再如圖15F所示將其插入到穿設在彎曲片55、55′的孔中，該彎曲片在雙金屬11的一部分上形成並呈直立狀，且用圖15G所示的方法亦可。
且，該伸展器6(56、66)，在上述各實施例中，舉例表示為使其嵌合於彎曲後的雙金屬1(11、21、31、41)的內側，而如圖16所示形成倒U字形、從雙金屬1的外側進行嵌合亦可。在該場合雙金屬1的U字形缺口5、5′必須在將雙金屬1彎曲後的狀態下形成於外側的邊緣。
又，在實施例Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中，是將一片雙金屬1(11、21)的一部分彎曲成弧形作說明的，而如圖17所示將2片雙金屬1、1′進行連結來形成亦可。且如圖18所示將2片雙金屬1、1′的各端部進行對接，並使其相向亦可。
且，還可以將雙金屬1如圖19(A)所示形成四角形狀，且用衝孔形成內部，並如圖19(B)所示使其彎曲後嵌入伸展器6。又如圖19(C)所示使雙金屬1形成為S形、再如圖19(D)所示使伸展器6與其嵌合亦可。又再如圖19(E)所示在四角形的一邊上形成長尺寸的片來構成雙金屬1，再如圖19(F)所示，使伸展器6與其嵌合亦可。
且，還可以將雙金屬1如圖19(A)所示形成四角形狀，且用衝孔形成內部，並如圖19(B)所示使其彎曲後嵌入伸展器6。又如圖19(C)所示使雙金屬1形成為S形、再如圖19(D)所示使伸展器6與其嵌合亦可。又再如圖19(E)所示在四角形的一邊上形成長尺寸的片來構成雙金屬1，再如圖19(F)所示，使伸展器6與其嵌合亦可。
又，在將根據本發明的速動型熱響應元件用於溫度自動調節器時，雙金屬的一邊的一部分固定於溫度自動調節器的本體上，而使他邊為可動接點。因此，能使可動接點的位置變化為雙金屬的通常位置變化的2倍。
如上所述，根據本發明的速動型熱響應元件由於彎曲後的兩端部相互反方向進行彎曲，和使雙金屬的彎曲係數成為2倍的有著同樣的效果，因而能得到小型的高靈敏度的熱響應元件。
本發明的伸展器可以用導電材料製成，也可用非導電材料製成，且可用彈性材料製成，也可用非彈性材料製成。
權利要求
1.一種速動型熱響應元件，其特徵在於為使雙金屬的兩邊的變形方向能互相成反方向而設置間隙，並使其對向，與此同時將尺寸略大於該間隙的伸展器可自由旋轉地嵌合在上述兩邊之間。
2.如權利要求
1所述的速動型熱響應元件，其中上述伸展器由導電材料製成。
3.如權利要求
1所述的速動型熱響應元件，其中上述伸展器由非導電材料製成。
4.如權利要求
1所述的速動型熱響應元件，其中上述伸展器由彈性材料製成。
5.如權利要求
1所述的速動型熱響應元件，其中上述伸展器由非彈性材料製成。
專利摘要
本發明能用於溫度自動調節器，保護裝置等，並涉及用雙金屬的速動型響應元件，由於使雙金屬的變形方向逆向對置，故使位置變化加倍，且使每個雙金屬片有向反方向運動的趨勢。且能作到其動作迅速，故能進行適用於電流為1安培左右的小型的電流限制器等的小型成型，因而能提供熱響應靈敏度高的速動型熱響應元件。
文檔編號H01H37/54GK87104621SQ87104621
公開日1988年2月3日 申請日期1987年7月3日
發明者田部井茂 申請人:東部電氣株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan