WO2010103590A1 - サーマルスイッチ - Google Patents

Abstract

突入電流制限後の電流制限抵抗器で発生する電力ロスと発熱を低減させ、電流制限抵抗器の温度が低下しても非復帰の状態を自己保持でき、電源スイッチが切れたときの復帰が早いサーマルスイッチであり、可動板８は細長孔２３により狭幅部分２１と広幅部分２２とに切り分けられサーマルスイッチ１０として接点を閉じるように動作したとき電流制限抵抗器の両端を短絡させる第１の端子３と第２の端子４を通して分流する通電電流で狭幅部分２１が発熱し局部的かつ少量の熱量でバイメタル９を保温して非復帰の状態を自己保持し、電流制限抵抗器を急速に冷却させる。電源スイッチが切られたときは、狭幅部分２１の発熱が急速に冷却されてサーマルスイッチ１０は早期に復帰し、早期の電源再投入にも電流制限抵抗器を効率よく機能させる。

Description

サーマルスイッチ

　本発明は、交流電源から直流電圧を作り出す電源装置に使用されるサーマルスイッチに関する。

　交流電源から所定の直流電圧を作り出す電源装置が従来技術として知られている。このような電源装置には一般的に整流素子の下流側に大容量のキャパシタから成る平滑回路が設けられている。

　上記大容量のキャパシタには、通電直後の突入電流による大電流が瞬間的に流れる。この電流は条件により数十Ａ（アンペア）から１００Ａ程度に達する場合もある。
　このように突入電流が大きいと、電源スイッチや整流ダイオードの寿命を短くするという大きな悪影響が生じる。

　このような悪影響をさけるため、一般に、電源装置の電源スイッチの下流側に電流制限抵抗が直列に配置して出力回路の電流制限を行って、電源スイッチの入力時に整流ダイオードやキャパシタに流れる突入電流を緩和するようにしている。

　電流制限抵抗として用いられる抵抗が固定抵抗の場合、電流損失が大きくなるため、パワーサーミスタと呼ばれる大型で低抵抗のＮＴＣ(negative temperature coefficient)サーミスタが用いられことが多い。

　しかし、このように抵抗を用いると、抵抗部分での電力損失が大きくなる。近年の環境問題からも電気機器のエネルギー損失を最小化することは社会的な課題となっている。
　よころが、上記のような電源回路のなかでの電流制限抵抗による電力損失も重要な問題であり、その対策として、電流制限抵抗による電力損失を低減することが以前から検討されていた。

　電流制限抵抗器に関していえば、例えば電源入力後に、リレーを用いて電流制限抵抗器の両端を短絡させることにより、発熱による電流制限抵抗器の焼損を防止する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

　しかし、この方法は電流制限抵抗器の焼損を防止することが目的であり、リレーの駆動に電力が消費されるので、電流制限抵抗による電力損失を低減させるという目的には役立たない。

　また、突入電流を抑制することに関しは、複雑な回路構成で突入電流を抑制する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
　しかし、この方法は回路構成が複雑で小形の電子機器には組み込めないだけでなく、ヒータの通電という特定の用途に使用されるものであって、一般的なものではない。

　また、突入電流を防止することに関しては、電源スイッチがオフされてからオンにされる時間間隔が短くても突入電流を制限することができる突入電流防止装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

　この突入電流防止装置では、電流制限抵抗器の両端を短絡させるのにバイメタルスイッチを使用し、電源スイッチのオフ後のバイメタルスイッチの復帰を早くするために放熱板が用いられており、装置が大形化するので問題がある。

　従来、上記のようなバイメタルを用いた常温時ＯＦＦ型のサーマルスイッチは既に存在していた。このような常温時ＯＦＦ型のサーマルスイッチは、温度上昇を感知して警報を出したり、電子回路の中で温度上昇を停止するための回路動作を発生させるサーマルスイッチとして使用されてきた。

　この常温時ＯＦＦ型のサーマルスイッチを、電流制限抵抗器の温度上昇でオンさせて、電流制限抵抗器の両端を短絡させると、電流制限抵抗器の発熱が止まるため、サーマルスイッチのオン動作のための熱源が無くなり、やがてサーマルスイッチの温度が低下し、自動的にオフ状態に復帰する。

　電源スイッチがオンで、電気回路が通電中は、サーマルスイッチがオフ状態に復帰すると、電流制限抵抗器の発熱が再度始まり、サーマルスイッチが再度オンして電流制限抵抗器の両端を短絡させるという、動作と復帰を繰り返すことになる。つまり電源から供給される直流電流に脈動が生じて問題がある。

　そうかと言って、サーマルスイッチを非復帰型にすると、電流制限抵抗器の両端が短絡されたままとなり、次回の電源投入時に電流制限が機能しなくなるので、サーマルスイッチを非復帰型にすることはできない。

　そこでサーマルスイッチがオフ状態に復帰した後も、通常の通電状態での電流制限抵抗器の発熱を防止するために、電流制限抵抗器としてパワーサーミスタが使用されることが多くなった。

特開２００４－０８０４１９号公報 特開２００５－２７４８８６号公報 特開２００４－１３３５６８号公報

　ところで、電流制限抵抗器として用いられるサーミスタでは、その室温抵抗は数Ωから２０Ω程度である。そして、突入電流制限後には、抵抗は室温抵抗のおよそ１／１０に低下する。

　しかし、それでもなお数Ωの抵抗があり、この抵抗による電力損失を生じるだけでなくサーミスタ自体の温度が上昇して、通常の抵抗器ほどの高温ではないとはいえ、１５０℃を超える場合もある。

　例えば、電子部品が密集する電源回路基盤などに１５０℃の熱源が内在すると、電源回路基盤の安全性に問題が生じるという課題がある。

　上記の課題を解決するために、本発明は、電気回路の電流制限素子と並列に接続され、常温時ＯＦＦの接点構成で上記電流制限素子の発熱で動作し上記接点を閉じることにより上記電流制限素子の両端を自己スイッチ回路で短絡させるサーマルスイッチにおいて、一端に備えた固定接点と外部接続のための第１の端子とを有するる固定導体と、該固定導体の上記固定接点と上記第１の端子との中間に設けられ、樹脂成形で一体成形された支柱を備える絶縁体と、該絶縁体上において上記支柱に嵌合する孔を有する固定部と、上記固定部とは反対側端部の上記固定接点に対向する位置に形成され所定の接点接触圧を有する可動接点と、可動端側と固定端側にそれぞれバイメタルを保持する鉤爪と、外部接続のための第２の端子と、を有する抵抗性の可動板と、該抵抗性の可動板の上記鉤爪に保持され、所定温度で反り返り方向を反転させて上記可動接点と上記固定接点を開閉させるバイメタルと、上記支柱に上記孔を嵌合された上記抵抗性の可動板の上記固定部の上から上記支柱に嵌合して上記固定部を上記絶縁体に固定する樹脂ブロックと、を有し、常態では上記可動接点を上記固定接点から離間し、上記電気回路に電源が入力され、通電電流で上記電流制限素子が発熱し、上記可動接点と上記固定接点とが閉じ、上記電流制限素子の両端が短絡されたとき、上記電流制限素子と上記自己スイッチ回路とに上記通電電流が分流することにより上記電流制限抵抗の温度が低下しても、上記自己スイッチ回路に分流する上記通電電流により上記抵抗性の可動板が発熱して上記バイメタルの温度を復帰温度以上に維持する、ことを特徴とするサーマルスイッチを構成する。

　本発明は、突入電流制限後の電流制限抵抗器の両端を短絡させて電流制限抵抗で発生する電力ロスと電流制限抵抗の発熱を低減させるだけでなく、短絡により電流制限抵抗器と自己スイッチ回路とに分流する電源電流を内蔵の抵抗部に通電させて発熱するので、突入電流制限後の電流制限抵抗器の温度が低下しても、自己発熱で自己スイッチ回路のバイメタルの温度を復帰温度以上に維持することができる。

　また、無用な動作と復帰の繰り返しを解消して直流電源の脈動を解消すると共に、熱応答が速いので、電源スイッチが切れたときの復帰が早く、したがって、電源スイッチの開閉間隔が短いときでも電流制限抵抗器を効率よく機能させることができる。

本発明の実施例１に係るサーマルスイッチの側断面図である。 本発明の実施例１に係るサーマルスイッチの筐体と封止部材を取り除いてサーマルスイッチ本体の構造を分解して示す斜視図である。 本発明の実施例１に係るサーマルスイッチを組み込んだ交流電源から直流電圧を供給する電源装置の電源回路の例を示す図である。 本発明の実施例１に係るサーマルスイッチを組み込んだ交流電源から直流電圧を供給する電源装置の電源回路にサーミスタが使用されている例を示す図である。 本発明の実施例１に係るサーマルスイッチの０．２Ω以下で抵抗部として機能する可動板と通電電流と復帰温度低下との関係を示す図である。 本発明の実施例２に係るサーマルスイッチの構成を示す分解斜視図である。 本発明の実施例３に係るサーマルスイッチの構成を示す分解斜視図である。

　　１　サーマルスイッチ本体
　　２　筐体
　　３　第１の端子
　　４　第２の端子
　　５　封止部材
　　６　固定導体
　　７　絶縁体
　　８　可動板
　　９　バイメタル
　１０　サーマルスイッチ
　１１　樹脂ブロック
　１２　固定接点
　１３　支柱
　１４　孔
　１５　固定部
　１６　可動接点
　１７、１８　鉤爪
　２０　可動板本体部
　２１　狭幅部分
　２２　広幅部分
　２３　細長孔
　２４　突部
　２５　中央部
　２６　貫通孔
　２７　段差部
　２８　電源スイッチ
　２９　交流電源
　３１ａ、３１ｂ　配線
　３２　整流回路
　３３ａ、３３ｂ　出力配線
　３４　キャパシタ
　３５　固定抵抗
　３６　サーミスタ
　３７、３８　サーマルスイッチ
　３９　孔
　４０　固定部
　４１、４２　外部の接続配線

　以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

　図１は、実施例１に係るサーマルスイッチの側断面図である。図１に示すサーマルスイッチ１０は、一面（図の右側の一面）が開口する箱状の直方体形状の絶縁性の筐体２の中に、サーマルスイッチ本体１が組み付けられている。

　そして、サーマルスイッチ本体１は、封止部材５によって筐体２内に封止され、第１の端子３及び第２の端子４は、それぞれ外部の接続配線４１及び４２に接続されるための端子である。

　図２は図１の筐体２と封止部材５を取り除いてサーマルスイッチ本体１の構成を分解して示す斜視図である。図１及び図２を用いて本例のサーマルスイッチの構成を説明する。
　図１及び図２に示すように、サーマルスイッチ本体１は、固定導体６と、絶縁体７と、可動板８と、バイメタル９と、そして樹脂ブロック１１とで構成されている。

　固定導体６は、一端に固定接点１２を備え、他端に第１の端子３を備えている。絶縁体７は、固定導体６の固定接点１２と第１の端子３との中間に樹脂成形で設けられている。この絶縁体７は樹脂成形で一体成形された２本の支柱１３を備えている。

　可動板８は、絶縁体７上において支柱１３に嵌合する孔１４を有する固定部１５を備えている。
　更に、可動板８は、固定部１５とは反対側端部に可動接点１６を備えている。この可動接点１６は、固定導体６の固定接点１２に対向する位置に形成されている。

　更に、可動板８は、可動接点１６の在る可動端側と固定部１５が形成されている固定端側にそれぞれバイメタル９を保持するための１個の鉤爪１７と２個の鉤爪１８を備えている。

　また、この可動板８には、可動接点１６と固定部１５を結ぶ中心線に沿い、その中心線から一方の側部方向（図では斜め左上方向）に寄った位置に細長孔２３が形成されている。

　可動板８は、その可動板本体部２０を、可動接点１６の在る部分を除き、細長孔２３によって狭幅部分２１と広幅部分２２とに切り分けられている。
　更に可動板８は、細長孔２３により、狭幅部分２１と広幅部分２２との切り分けに連続して固定部１５のほぼ中央を端部まで切り分けられている。

　この可動板８には、端部まで切り分けられた固定部１５の狭幅部分２１に連続する端部に、外部接続のための第２の端子４が一体に形成されている。
　また、広幅部分２２には、可動板本体部２０のほぼ中心に当たる部分に突部２４が形成されている。

　バイメタル９は、絞り加工により、常温時には図のように中央部２５が上に凹状になるように形成され、常温よりも高温な所定温度で反り返り方向を、中央部２５が上に突状になるように反転させる。

　樹脂ブロック１１は、絶縁体７の支柱１３に嵌合する貫通孔２６を有し、下部には、段差部２７が形成されている。段差部２７は全体の組み付けが完了したとき可動板８の固定端側の鉤爪１８からの逃げ部となっている。

　図１に示す各部材の組み付けは、先ず、可動板８の固定部１５の孔１４に、絶縁体７の支柱１３が挿通される。これにより、絶縁体７で中央部を絶縁されている固定導体６に、可動板８が組み付けられる。

　次に、バイメタル９の両端部（図の斜め左下方向端部と斜め右上方向端部）が、可動板８の１個の鉤爪１７と２個の鉤爪１８に嵌め込まれる。これにより、バイメタル９が可動板８に組み付けられる。

　続いて、樹脂ブロック１１の貫通孔２６に、絶縁体７の支柱１３が貫通される。そして、可動板８の固定部１５が樹脂ブロック１１で押さえ付けられて絶縁体７に仮固定された状態になる。

　続いて、樹脂の支柱１３の先端が適宜の加熱部材で溶融された後、固結することにより、支柱１３により樹脂ブロック１１が押さえ込まれ、樹脂ブロック１１が絶縁体７に固定される。

　これでサーマルスイッチ本体１の組み立てが完了する。組み立てが完了したサーマルスイッチ本体１は、図１に示したように、筐体２の中に組み込まれ、封止部材５によって筐体２の開口部を封止される。

　この状態で、つまり平常の状態で、バイメタル９が可動板８の突部２４を支点とし、２個の鉤爪１８を押さえ込み部とする梃子の原理により、バイメタル９は１個の鉤爪１７つまり可動接点１６の在る可動板８の端部側を持ち上げる状態となる。

　これにより、平常の状態では、可動接点１６と固定接点１２との接点は開放されており、第１の端子３と第２の端子４間に形成されている電気回路へは通電が遮断されている。
　このバイメタル９は、室温では、上述したように（図１及び図２参照）上に凹状に反っている。そして、バイメタル９は、サーマルスイッチ１０外部の周囲温度がバイメタル９に固有の反転動作温度以上に変化することに反応して反り返り方向を上に凸状に反転させる。

　そのように動作する本例の図１に示す完成したサーマルスイッチ１０は、直流電圧を作り出す電源装置に使用される。使用の際は、突入電流を制限する電流制限抵抗器に近接して並列に接続される。

　図３は、交流電源から直流電圧を供給する一般的な電源装置の電源回路に、本例のサーマルスイッチ１０を組み込んだ例を示す図である。
　図３に示す電源回路は電源スイッチ２８が閉じられることによって、交流電源２９から配線３１ａ、３１ｂを介して交流電力が整流回路３２の１次側に入力される。

　１次側に入力された交流電圧は、整流回路３２の整流素子のダイオードで整流され、２次側から出力配線３３ａ、３３ｂを介して出力される。
　２次側から出力される直流電圧は、そのままでは脈流電圧であるので出力配線３３ａ、３３ｂ間に並列に接続されているキャパシタ３４の平滑回路で平滑化され、出力配線３３ａ、３３ｂの端部端子から、外部の負荷に供給される。

　ここで、図３に示す例では、電源スイッチ２８と整流回路３２間の配線３１ａには、固定抵抗３５が直列に接続され、この固定抵抗３５と並列にサーマルスイッチ１０が接続されている。

　図３に示す電源装置の回路においては、電源スイッチ２８をＯＮにした瞬間に、空のキャパシタ３４にチャージが発生する。
　このチャージが発生時には、交流電源２９の電源スイッチ２８の投入のタイミング、すなわち投入位相角とキャパシタ３４の容量によっては、非常に大きなチャージ電流が流れる。

　このように非常に大きなチャージ電流が流れると、整流回路３２のダイオードの最大電流定格や、電源スイッチ２８の接点定格、あるいはキャパシタ３４の最大条件を超える可能性がある。

　このように最大条件や定格を超える電流が流れると、各部品の故障を招く。そのような故障の発生を防ぐため、固定抵抗３５が電流制娘抵抗器として回路に直列に挿入されている。この固定抵抗３５により最大電流が制限されるように構成されている。

　ところで最大電流制限後の定格電流でも、固定抵抗３５の抵抗による電力ロスと発熱は避けられない。
　その電力ロスと発熱を低減するために、本例では、最大電流制限後の固定抵抗３５の両端をサーマルスイッチ１０で短絡させる。

　すなわち、図３に示すように、図１及び図２に示した実施例１のサーマルスイッチ１０を固定抵抗３５に近接させ固定抵抗３５と並列に組み合わせる。
　最大電流制限時の固定抵抗３５の発熱でサーマルスイッチ１０を動作させる。つまりバイメタル９を上に凸状に反転させて固定接点１２と可動接点１６間を閉じる。

　これにより第１の端子３と第２の端子４とが通電状態となり、固定抵抗３５の両端が短絡する。この短絡で、固定抵抗３５に流れていた電流がサーマルスイッチ１０側に分岐する。その分岐電流で可動板８の狭幅部分２１がジュール熱を発生する。

　このジュール熱は局部的であるが、可動板本体部２０を加熱すると共にバイメタル９に極めて近接した位置で発生する熱であるため、接点を閉じた動作後のバイメタル９を保温することになる。

　これにより、バイメタル９の図１及び図２に示した元の状態への復帰が阻止され、バイメタル９に対しいわゆる自己保持動作をさせることができるようになる。
　更に説明すると、バイメタル９の本来の復帰温度すなわち無通電時での復帰温度に対して、負荷電流通電時には周囲温度が低下しても、バイメタル９が保温されている。

　したがって、周囲温度がバイメタル９の本来の復帰温度よりも保温分の温度だけ下がらないと、バイメタル９が復帰しなくなる。
　これにより、非復帰状態（接点を閉じて固定抵抗３５の両端を短絡させている状態）の自己保持が可能となる。

　これに加えて、サーマルスイッチ１０の動作熱源であった固定抵抗３５は、電流がサーマルスイッチ１０側に分岐するため、発熱が止まり、周囲温度まで低下する。
　上述したように、サーマルスイッチ１０の自己保持のための保温は、内部で局部的に発生している発熱であるので、大元の電源スイッチ２８がＯＦＦした後では、バイメタル９の冷却が早く、サーマルスイッチ１０としての復帰時間も早くなる。

　また、周囲温度とバイメタル９の本来の復帰温度との差を大きくなるように設定すると、この場合も大元の電源スイッチがＯＦＦした後でのバイメタル９の冷却が早くなり、サーマルスイッチ１０の復帰時間を早くすることができる。

　このように電源スイッチのＯＦＦによって周囲温度までのバイメタル９の冷却が早くなるのは、本実施例１では、バイメタル９を保温するための熱源は可動板８の極く一部分である狭幅部分２１であり、熱容量も小さく、発熱量も小さいためである。

　通常、電源は、一度電源をＯＦＦにした後に短時間で再投入する場合がある。そのような場合でも、上記のように電源スイッチＯＦＦ時のサーマルスイッチ１０の復帰が早くなるようにすると、つまり電流の分岐路を早く開くようにすると、電源ＯＦＦ後の短時間での再投入に対しても、固定抵抗３５による電流制限機能を働かせることができる。

　なお、電源の再投入が、サーマルスイッチ１０の復帰よりも早い位に極端に短い時間で行われ場合は、キャパシタ３４の電荷が残っているため、大きな突入電流は生じないので問題はない。

　また、電気回路上は、通常有接点スイッチであるので、電源の開閉の制御は交流側で行われるのが好ましい。
　従って、電流制限用の固定抵抗３５は、整流回路３２の電源側、すなわち１次側に組み込まれるのが安全である。

　なお、固定抵抗３５とサーマルスイッチ１０を直流回路に配置する場合でも、サーマルスイッチ１０は固定抵抗３５の両端に接続するため、電源電圧が全てサーマルスイッチ１０に印加されることは無い。

　したがって、一般的には電源電圧が２４Ｖ程度までは、サーマルスイッチ１０の復帰時の接点電流の遮断に問題は生じない。
　このように、本実施例１に係るサーマルスイッチ１０を、電源装置の電流制限抵抗器と並列に用いると、従来の不経済なリレーを用いた電流制限抵抗器両端への短絡機構よりも安価で簡単な構成で、電流制限抵抗（固定抵抗３５）の抵抗による電力ロスと発熱を低減することができる。

　また、同様に、本実施例１に係るサーマルスイッチ１０を電源装置の電流制限抵抗器と並列に用いると、通常のサーマルスイッチが動作と復帰を繰り返すことにより電源から供給される直流電流に生じる脈動が解消される。

　図４は、交流電源から直流電圧を供給する電源装置の電源回路に挿入される電流制限抵抗器としてサーミスタ３６が使用されている場合の例を示す図である。尚、図４には、図３と同一構成部分には図３と同一の番号を付与して示している。

　回路電流の大きさによっては、上述したように電流制限抵抗器が発熱するため、電源投入時のみ大きな抵抗で電流制限し、安定時は抵抗が小さくなる図４に示すサーミスタ３６も電流制限抵抗器として使用されている。

　サーミスタ３６の場合は定格電流の通電時には抵抗が小さくなっており両端の電圧は低下しているので、サーマルスイッチ１０が復帰する電流遮断時には問題が生じることはない。この場合も、実施例１に係るサーマルスイッチ１０の動作については図３の場合と同様である。

　ここで、サーマルスイッチ１０が動作後の本来の復帰温度、すなわち接点状態を確認する信号電流程度の電流での復帰温度（ここでは無通電での復帰温度という）を説明する、この復帰温度は周囲温度よりも高く設定しても構わない。

　電流制限抵抗（固定抵抗３５又はサーミスタ３６、以下同様）で制限された電流でキャパシタ３４が満充電になった後は、継続的に回路で消費される電流が流れる。
　電流制限抵抗ではこの電流の二乗にそのときの抵抗値を乗じた値、すなわち電力によるジュール熱が発生する。

　サーマルスイッチ１０が、この電流制限抵抗の熱で動作すると、その電流のほとんどがサーマルスイッチ１０側に分流して、電流制限抵抗は温度が低下しやがて周囲温度に到達する。

　上記の可動板８の狭幅部分２１の抵抗部において設定する抵抗値は、電流や温度条件で調整が必要である。実測によれば、狭幅部分２１の抵抗は、サーミスタ３６の発熱状態の抵抗のおよそ１／１０程度であり、概ね０．２Ω以下で抵抗部として機能する。

　一例では、０．２Ωの可動板８で、２Ａ通電時の復帰温度を４５℃低下させることができる。
　図５は、０．２Ω以下で抵抗部として機能する可動板と、通電電流（Ａ）と、低下復帰温度との関係を示す図である。

　同一の電流値に対して、従来品の低抵抗可動板に比較して本実施例１のサーマルスイッチ１０に使用される低抵抗可動板８を使用した場合のサーマルスイッチ１０の復帰温度の低下は、通電電流２Ａ（アンペア）の部分で比較しても、０．２Ωの可動板の場合で２５℃以上、０．１Ωの可動板の場合で４６℃以上であることが分かる。

　ここで、サーマルスイッチ１０の動作温度を９０℃ないし１００℃程度とすると、復帰温度は７０℃程度になる。
　復帰温度７０℃と室温２５℃では４５℃の温度差があるので、復帰温度を４５℃低下させることができると、復帰温度７０℃のサーマルスイッチを室温２５℃で復帰させることができる。

　また、電源の環境温度上限を５０℃とすると、復帰温度を２０℃低下させることができると、復帰温度７０℃のサーマルスイッチを電源の環境温度上限の５０℃で復帰させることができる。

　これらの条件は、サーマルプロテクタ１０側では、可動板８の抵抗値、バイメタル９の復帰温度、通電電流の大きさ等の条件で決まり、電源側では温度条件、電流条件等が必要となる。

　尚、実施例１の構成において、狭幅部分２１の断面積を適宜に設定することにより、サーマルスイッチ１０が作動状態中に電源において過大な電流が流れた場合、狭幅部分２１が溶断するようにすることも可能である。

　電源スイッチ遮断時に、万一サーマルスイッチ１０の復帰が遅れ、キャパシタ３４の放電が早く、電源再投入が短時間で起きた場合、過大なインラッシュ電流が流れる。
　この過大なインラッシュ電流で上記のように狭幅部分２１が溶断するようにすると、電流制限抵抗で回路の各部をインラッシュ電流による破損から保護することができる。

　この場合は、事故の原因を究明して回路を復元する保守作業のときに、狭幅部分２１が溶断したサーマルスイッチ１０を新たなサーマルスイッチと交換すればよい。
　上述した本例のサーマルスイッチ１０の構成によれば、電源装置の電流制限抵抗器と並列に組み付けたとき、電流制限抵抗で発生する電力ロスを低減することが可能となる。

　また、内部抵抗がサーミスタの高温抵抗の１／１０程度であるので、サーミスタよりも更に電力ロスを１／１０以下程度に抑えることができる。
　また、他に追加配置するエネルギー源を必要とせずに通電電流のみで復帰までの自己保持ができるので、簡単な構造で経済的なサーマルスイッチが実現する。

　また、通電電流と可動板の狭幅部分で設定できる内部抵抗と復帰の温度設定との組合せで、自己保持条件を種々設定でき、全体の大きさを変更することなく適用範囲の広いサーマルスイッチを提供することが可能となる。

　図６は、実施例２に係るサーマルスイッチの構成を示す分解斜視図である。尚、図６には、図２と同一の構成または機能部分には、図２と同一の説明に必要な最低限の番号を付与して示している。

　図６に示すサーマルスイッチ３７は、図２に示したサーマルスイッチ１０のように可動板８が狭幅部分と広幅部分に切り分けられておらず一枚物であることが、図２の場合と異なる。

　このような可動板の形状であっても、その材料を低導電率材料で選定し電気抵抗を大きくすることで、抵抗性の可動板、すなわち発熱抵抗体として使用でき、処理対象となる電流によっては実施例１の場合と同様の設定が可能である。

　尚、可動板を通常の可動板とし、可動板以外に追加の抵抗体を内蔵するようにしてもよい。

　図７は、実施例３に係るサーマルスイッチの構成を示す分解斜視図である。尚、図７には、図２と同一の構成または機能部分には、図２と同一の説明に必要な最低限の番号を付与して示している。

　本例のサーマルスイッチ３８は、図２又は図６の可動板８が削除され、バイメタル９が、可動板の働きと、抵抗体の働きと、バイメタルの働きの３態様を兼ねている。つまり、本例のサーマルプロテクタ３８は、バイメタル９に直接電流を流す構造の例である。

　本例のバイメタル９は、絶縁体７上において支柱１３に嵌合する孔３９を有する固定部４０を備えている。
　また、このバイメタル９は、固定部４０に形成された外部接続のための第２の端子４と、固定部４０とは反対側端部の固定導体６の固定接点１２に対向する位置に形成された可動接点１６とを備えている。

　バイメタル自体は本来導電率の低い材料構成であるので、高抵抗体を兼用するには好適であり、処理する対象となる回路の電流値によっては、自身を動作させる抵抗体として実施例１の場合と同様に十分機能する。

　本発明は、突入電流制限後の電流制限抵抗器の両端を短絡させて電流制限抵抗器と自己スイッチ回路とに電源電流を分流させ、電流制限抵抗器による電力の損失を可及的に低減させるとともに、動作と復帰の繰り返しによる直流電流の脈動を解消し、電源スイッチの開閉間隔が短い場合でも電流制限抵抗器を効率よく機能させるサーマルスイッチに利用が可能である。

Claims (10)

1. 　電気回路の電流制限素子と並列に接続され、常温時ＯＦＦの接点構成で前記電流制限素子の発熱で動作し前記接点を閉じることにより前記電流制限素子の両端を自己スイッチ回路で短絡させるサーマルスイッチにおいて、
   　一端に備えた固定接点と外部接続のための第１の端子とを有するる固定導体と、
   　該固定導体の前記固定接点と前記第１の端子との中間に設けられ、樹脂成形で一体成形された支柱を備える絶縁体と、
   　該絶縁体上において前記支柱に嵌合する孔を有する固定部と、前記固定部とは反対側端部の前記固定接点に対向する位置に形成され所定の接点接触圧を有する可動接点と、可動端側と固定端側にそれぞれバイメタルを保持する鉤爪と、外部接続のための第２の端子と、を有する抵抗性の可動板と、
   　該抵抗性の可動板の前記鉤爪に保持され、所定温度で反り返り方向を反転させて前記可動接点と前記固定接点を開閉させるバイメタルと、
   　前記支柱に前記孔を嵌合された前記抵抗性の可動板の前記固定部の上から前記支柱に嵌合して前記固定部を前記絶縁体に固定する樹脂ブロックと、
   　を有し、
   　常態では前記可動接点を前記固定接点から離間し、
   　前記電気回路に電源が入力され、通電電流で前記電流制限素子が発熱し、前記可動接点と前記固定接点とが閉じ、前記電流制限素子の両端が短絡されたとき、前記電流制限素子と前記自己スイッチ回路とに前記通電電流が分流することにより前記電流制限抵抗の温度が低下しても、前記自己スイッチ回路に分流する前記通電電流により前記抵抗性の可動板が発熱して前記バイメタルの温度を復帰温度以上に維持する、
   　ことを特徴とするサーマルスイッチ。
2. 　前記電流制限素子は固定抵抗である、
   　ことを特徴とする請求項１記載のサーマルスイッチ。
3. 　前記電流制限素子はＮＴＣ(negative temperature coefficient)サーミスタである、
   　ことを特徴とする請求項１記載のサーマルスイッチ。
4. 　前記復帰温度は、サーマルスイッチ本体の周囲温度上限よりも少なくとも１０℃高く設定され、前記接点を閉じる動作後の通電状態では少なくとも室温以下の復帰温度になるよう、前記通電電流による前記狭幅部分の発熱で前記バイメタル温度が保温される、
   　ことを特徴とする請求項１記載のサーマルスイッチ。
5. 　無通電時の復帰温度に対し、定格電流通電時の復帰温度が２０℃以上低下する、
   　ことを特徴とする請求項１記載のサーマルスイッチ。
6. 　前記電気回路は、交流から直流に変換する電源装置の電源出力回路である、
   　ことを特徴とする請求項１記載のサーマルスイッチ。
7. 　前記電気回路は、２４Ｖを超える電圧を含む直流回路であり、前記電流制限素子は、その両端電圧が２４Ｖ以下である、
   　ことを特徴とする請求項１記載のサーマルスイッチ。
8. 　所定の過電流を超える過大電流が流れたとき、前記可動板の前記狭幅部分は溶断する、
   　ことを特徴とする請求項１記載のサーマルスイッチ。
9. 　前記抵抗性の可動板は、ステンレス製の板部材を素材とする、ことを特徴とする請求項１記載のサーマルスイッチ。
10. 　前記可動板は、
    　前記可動接点と前記固定部を結ぶ中心線に沿い該中心線から一方の側部方向に寄った位置で前記固定部から前記可動接点の方へ切り抜き形成されて前記可動板を広幅部分と狭部分に切り分け、この切り分けに連続して前記固定部を端部まで切り分ける細長孔と、
    　前記端部まで切り分けられた前記固定部の前記狭幅部分に連続する端部に接続する外部接続のための第２の端子と、
    　を有して、前記狭幅部分によって形成される構造的な抵抗性を備え、
    　常態では前記可動接点を前記固定接点から離間し、
    　前記電気回路に電源が入力され、通電電流で前記電流制限素子が発熱し、前記可動接点と前記固定接点とが閉じ、前記電流制限素子の両端が短絡されたとき、前記電流制限素子と前記自己スイッチ回路とに前記通電電流が分流することにより前記電流制限抵抗の温度が低下しても、前記自己スイッチ回路に分流する前記通電電流により前記狭幅部分によって形成される構造的な抵抗性により発熱して前記バイメタルの温度を復帰温度以上に維持する、
    　ことを特徴とする請求項１記載のサーマルスイッチ。

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