专利名称:速动型热响应元件的制作方法
本发明涉及用于温度自动调节器、保护装置等且使用双金属的速动型热响应元件。
已有的用双金属片的热响应元件是如特公昭54-32945号公报或实开昭58-160445号公报所示的热响应元件。已有的热响应元件大部分是在双金属上作凹面成形加工以使其快速动作。这些对大型的热响应元件加工是比较容易的，但具有随着元件的变小而加工形成的凹面的精度会下降的缺点。因而用这样的形成凹面形的双金属作成的温度自动调节器有着其结构尺寸变大的缺点。
且用于装在印刷板上的电流为1安培左右的小型电流限制器等的热响应元件要使用形成凹面的双金属有困难。
因而本发明开发的目的是提供一种能做成适用于电流为1安培左右的小型电流限制器等能小型成形的且热响应灵敏度高的速动型热响应元件，该热响应元件做成为使两边的双金属能相互成逆向且其间设有间隙并使其对向设置，同时使比该间隙略大的伸展器能自由转动地嵌合在该两边之间，使双金属的变形方向对置成反向，从而使其变位加倍，且使其各自有向相反方向运动的趋势，故能快速地进行动作。可用于一般的家电用温度自动调节器、马达保护装置等，且由于能谋求小型化和性能提高，故能在较广的范围内应用。
附图为表示根据本发明的速动型热响应元件的实施例的图。
图1～图6为有关实施例Ⅰ的图。
图1(A)为表示双金属的展开形状的正面图、图1B为侧面图，图1(C)为伸展器的正面图，图1(D)为伸展器的侧面图;
图2(A)为表示双金属弯曲后的状态的正面图，图2(B)为侧面图，图2(C)为底面图;
图3(A)表示将伸展器嵌入到弯曲后的双金属上的状态的正面图，图3(B)为侧面图，图3(C)为底面图;
图4为表示加到双金属上的张力关系的说明图;
图5为表示由于使周围温度变化双金属到达死点的状态;
图6(A)为通过使周围温度变化双金属作快速反转动作的状态的正面图，图6(B)为侧面图，图6(C)为底面图;
图7～图10为有关实施例Ⅱ的图;
图7(A)为表示双金属的展开形状的正面图，图7(B)为侧面图;
图8(A)为表示将双金属弯曲的状态的正面图，图8(B)为侧面图，图8(C)为底面图;
图9(A)为表示将伸展器嵌入弯曲后的双金属的状态的正面图，图9(B)为侧面图，图9(C)为底面图;
图10(A)表示双金属因周围温度变化而作快速反转动作的状态的正面图，图10(B)为侧面图，图10(C)为底面图;
图11及图12为有关实施例Ⅲ的图;
图11(A)为表示双金属的展开形状的正面图，图11(B)为表示将伸展器嵌入弯曲后的双金属上的状态的正面图，图11(C)为表示双金属因周围温度变化而到达死点的状态的正面图，图11(D)为双金属因周围温度变化而作快速反转动作的状态的正面图;
图12(A)、12(B)为表示实施例Ⅲ的其他例的正面图;
图13为有关实施例Ⅳ的图，图13(A)为双金属的正面图，图13(B)为表示将伸展器嵌入到双金属上的状态的正面图，图13(C)为侧面图，图13(D)为底面图;
图14为有关实施例Ⅴ的图，图14(A)为双金属的正面图，图14(B)为表示将伸展器嵌入到双金属上的状态的正面图，图14(C)为侧面图，图14(D)为底面图;
图15为表示伸展器的其他例子的图，图15(A)为正面图，图15(B)为图15(A)的伸展器的底面图，图15(C)为另一例的正面图，图15(D)为图15(C)的伸展器的底面图，图15(E)为伸展器的另一例的斜视图，图15(F)、图15(G)为嵌合有图15(E)的伸展器的2例的斜视图;
图16也为表示伸展器的其他例的图。图16(A)为正面图、图16(B)为图16(A)的伸展器的底面图;
图17及图18为表示双金属的其他例的一部分省略了的正面图，图19为表示双金属的其他例的图，图19(A)为斜视图，图19(B)为将图19(A)的双金属弯曲后嵌入伸展器的状态的正面图，图19(C)为S形双金属的正面图，图19(D)为将图19(C)的双金属弯曲后嵌入伸展器的状态的正面图，图19(E)为在其四角形状的一边上形成有长尺寸片双金属的斜视图，图19(F)为将图19(E)的双金属弯曲并嵌入伸展器的状态的正面图。
以下，根据附图，对与本发明有关的速动型热响应元件的实施例进行说明。
在图1至图6中，1为纵向长形的双金属。在该双金属1的中央部分，弯曲的基准线2相对于与双金属1的纵向成直角的线作倾斜。并且如图2所示双金属1的两个端部3、3′，弯曲成在水平方向上处于错开而对置的位置。虽是这样弯曲的，但使其形成在弯曲后的状态下，该双金属1的外侧为高膨胀率侧H，而其内侧为低膨胀率侧L。因而双金属的边缘4、4′相向，在该相向的内侧的边缘4、4′的部位相向设置有略成U字形的缺口5、5′。
在图1(C)、1(D)中所示的6为伸展器，在其两端具有楔子形的缺口7，7′。伸展器6用磷青铜、锌白铜、铁、不锈钢等比较硬的合金或陶瓷等制成，其厚度为t。该伸展器6的厚度t比双金属1的U字形缺口5、5′的宽度a略小。即a＞t。且伸展器6的楔子形缺口7、7′的内侧间隔p做成比双金属1的U字形缺口5、5′的间隔b大些。即作成p＞b。
且，能将伸展器6的楔子形缺口7、7′嵌合到双金属1的U字形缺口5、5′内。这样，如图3所示，双金属1的两个端部3、3′被扩开。且，U字形缺口5、5′的宽度b变为与伸展器的楔子形缺口7、7′的内侧间隔p相等。即变成b＝p，而成为如图3(C)所示的状态。该弯曲后的双金属1弯曲成其外侧为高膨胀率侧H，其内侧为低膨胀率侧L。因而如图3所示双金属1的两个端部3、3′随着温度上升而分别欲向箭头n、n′的方向动作。
在此处双金属1，其U字形缺口5、5′的间隔b，因有伸展器6存在而扩大为间隔q。因而，如图4所示在U字形缺口5、5′的部分上分别作用有张力m、m′。该张力m、m′被分解为垂直方向和水平方向，作为垂直分力1、1′及水平分力k、k′起作用。在此状态下，如现在温度上升，则双金属1的两个端部3、3′欲向箭头n、n′的方向动作。可是由于作用有上述垂直分力1、1′而难以动作。但是，因该温度上升，双金属1的U字形缺口部分5、5′处于双金属1的两端3、3′分别欲向n、n′的方向移动。因而，作用有以图4的虚线所示的双金属张力j、j′。且、如温度再继续上升则双金属张力j、j′变成比垂直分力大。
这样，双金属1的两个端部3、3′开始动作，如图5所示两个端部3、3′到达水平的位置。此时，U字形缺口5、5′的水平方向的间隔比图3(C)的q增大、并增大为伸展器6的楔子形缺口7、7′的间隔p。且，间隔如超过该水平的位置，即向着减小的方向变化。即该如图5所示的两端部成为水平的位置为死点、双金属1的两个端部3、3′如越过该死点，则同时即向图5的箭头n、n′的方向快速运动，伸展器6也向箭头i的方向上旋转，并向如图6所示的位置瞬时反转。即等于如图3所示的双金属1的两个端部3、3′的位置迅速反转到如图6所示的相反的位置。
勿用说这样的作用即使在双金属1的弯曲方向为以外侧作为低膨胀率侧并以内侧作为高膨胀率侧时也是相同的。
图7到图10所示的本实施例中除将双金属11的形状作成曲柄形这一点与实施例Ⅰ不同外，在其他方面几乎没有变化。
即，在图7到图10中所示的曲柄形的双金属11的中央部分，弯曲基准线12相对于双金属11的纵向成直角。且如图8所示将双金属11进行弯曲。
虽是这样进行弯曲的，但在弯曲状态下，如从正面看则正好象形成U字形、且该双金属11其外侧形成高膨胀率侧H，其内侧形成低膨胀率侧L。且，如果这样，双金属11的边缘14、14′相对而在该相对的内侧的边缘14、14′的部分上，相向设置大致呈U字形的缺口15、15′。
如图9所示使如图1(C)、1(D)所示的伸展器6相对于如上所形成的双金属11的U字形缺口15、15′进行嵌合。随着温度上升的动作及双金属11上所加的张力，因全与实施例Ⅰ相同故其说明省略，而最后如图10所示成瞬时地反转。
即使在此时，上述作用也与双金属11的弯曲方向以外侧作为低膨胀率侧，及以内侧作为高膨胀率侧的场合相同。
如图11所示的实施例，是使横长形双金属21在该双金属21的中央部分使弯曲基准线22、22′相对于双金属的21的较长方向成直角，并如图11B所示进行弯曲。虽然是这样弯曲的但形成在弯曲状态下，该双金属21的外侧为高膨胀率侧H，内侧为低膨胀率侧L。且，在双金属21的一端缘23上设置大致呈U字形的缺口25。且与此相对的弯曲基准线22部分上的双金属21的一部分上设有缺口25′。
然后，使缺口25的内侧边25a和缺口25′的外侧25′b的距离b比伸展器6的楔子形缺口7、7′的间隔p小。且如使如图1(C)、1(D)所示的伸展器6嵌合到这些缺口25、25′上，则变为b＝p，在缺口25的内侧边25a和缺口25′b之间，产生张力。
且当该双金属21的温度上升，则双金属21的形状由于伸展器6旋转而变形为如图11(C)所示的状态，角度θ1减小为θ2。且当它超过死点，则如图11D所示成为伸展器6瞬时反转。
这样的作用，与下列场合也是相同的，该场合为双金属21的弯曲方向例如图12(A)所示那样以外侧作为低膨胀率侧L而内侧为高膨胀率侧H。且如图12(B)所示，在没有图11(A)中的弯曲基准线22、22′，并将该部分作成直的场合其作用也是相同的。
在图13中所示的本实施例，将两片双金属31的一端固定到非双金属构件31′上、把整体形成U字形，在双金属31的内侧的边缘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，其他部分因和实施例Ⅱ没有不同，故将说明省略。
在图14所示的本实施例中将双金属41形成为大致呈L形，在其上固定非双金属41′构件、把整体形成为U字形。且这些相对的双金属41和非双金属构件41′的内侧的边缘44、44′的部分上对置并形大致呈U字形的缺口45、45′。且将上述伸展器6嵌合到其上，其他因和实施例Ⅱ没有不同之处故将说明省略。
在以上说明中，伸展器6都以图1(C)、1(D)表示的形状的伸展器为例进行表示，但也有如图15(A)、15(B)所示，用薄片弹簧56的，也有如图15(C)、15(D)所示用线绕弹簧66的，其效果相同。
且关于伸展器6的嵌合的方法，可用下列方法即首先将伸展器6形成为如图15E所示的形状，再如图15F所示将其插入到穿设在弯曲片55、55′的孔中，该弯曲片在双金属11的一部分上形成并呈直立状，且用图15G所示的方法亦可。
且，该伸展器6(56、66)，在上述各实施例中，举例表示为使其嵌合于弯曲后的双金属1(11、21、31、41)的内侧，而如图16所示形成倒U字形、从双金属1的外侧进行嵌合亦可。在该场合双金属1的U字形缺口5、5′必须在将双金属1弯曲后的状态下形成于外侧的边缘。
又，在实施例Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中，是将一片双金属1(11、21)的一部分弯曲成弧形作说明的，而如图17所示将2片双金属1、1′进行连结来形成亦可。且如图18所示将2片双金属1、1′的各端部进行对接，并使其相向亦可。
且，还可以将双金属1如图19(A)所示形成四角形状，且用冲孔形成内部，并如图19(B)所示使其弯曲后嵌入伸展器6。又如图19(C)所示使双金属1形成为S形、再如图19(D)所示使伸展器6与其嵌合亦可。又再如图19(E)所示在四角形的一边上形成长尺寸的片来构成双金属1，再如图19(F)所示，使伸展器6与其嵌合亦可。
且，还可以将双金属1如图19(A)所示形成四角形状，且用冲孔形成内部，并如图19(B)所示使其弯曲后嵌入伸展器6。又如图19(C)所示使双金属1形成为S形、再如图19(D)所示使伸展器6与其嵌合亦可。又再如图19(E)所示在四角形的一边上形成长尺寸的片来构成双金属1，再如图19(F)所示，使伸展器6与其嵌合亦可。
又，在将根据本发明的速动型热响应元件用于温度自动调节器时，双金属的一边的一部分固定于温度自动调节器的本体上，而使他边为可动接点。因此，能使可动接点的位置变化为双金属的通常位置变化的2倍。
如上所述，根据本发明的速动型热响应元件由于弯曲后的两端部相互反方向进行弯曲，和使双金属的弯曲系数成为2倍的有着同样的效果，因而能得到小型的高灵敏度的热响应元件。
本发明的伸展器可以用导电材料制成，也可用非导电材料制成，且可用弹性材料制成，也可用非弹性材料制成。
权利要求
1.一种速动型热响应元件，其特征在于为使双金属的两边的变形方向能互相成反方向而设置间隙，并使其对向，与此同时将尺寸略大于该间隙的伸展器可自由旋转地嵌合在上述两边之间。
2.如权利要求
1所述的速动型热响应元件，其中上述伸展器由导电材料制成。
3.如权利要求
1所述的速动型热响应元件，其中上述伸展器由非导电材料制成。
4.如权利要求
1所述的速动型热响应元件，其中上述伸展器由弹性材料制成。
5.如权利要求
1所述的速动型热响应元件，其中上述伸展器由非弹性材料制成。
专利摘要
本发明能用于温度自动调节器，保护装置等，并涉及用双金属的速动型响应元件，由于使双金属的变形方向逆向对置，故使位置变化加倍，且使每个双金属片有向反方向运动的趋势。且能作到其动作迅速，故能进行适用于电流为1安培左右的小型的电流限制器等的小型成型，因而能提供热响应灵敏度高的速动型热响应元件。
文档编号H01H37/54GK87104621SQ87104621
公开日1988年2月3日 申请日期1987年7月3日
发明者田部井茂 申请人:东部电气株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan