JP3616524B2 - スイッチ構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電流過負荷の状態が発生した時、迅速に電源を遮断して電気使用の安全性を確保できるスイッチ構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電源スイッチは、オンとオフの２種類の作動過程しか備えておらず、手動のみでオン、オフを制御していた。しかし、過負荷の状態が発生した時、ユーザーがこの現象を察知出来ずに継続使用した場合、過負荷による過熱現象により、コードが燃えたり、火災が発生し、危険であり、スイッチ使用の潜在的な危険性を備えていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述の欠陥を改良した従来タイプのスイッチ構造は、１つの合金片、１つの合金片の作動を受ける軸と、１つのカム作動部品を、シーソー式作動器と合わせて使用し電気の通る２つの接点を接触または分離させ、また、合金片が熱を受けて変形した時、軸を移動させカム作動部品が支えを失いトリップし電源を遮断していた。電流過負荷の時の反応が直接合金片に発生するが、従来のスイッチ構造は合金片、作動軸、カム作動部品とシーソー式作動器が構成する間接方式により導電片を作動させていたため、接点の分離が遅く、直ちに反応することができないため、過負荷の電流が一瞬に電気機器の中に流れ込み、電気機器が破損するという状況が起きていた。また、導電片と合金片の間にコードを接続しなければならず、構造が複雑で製造しにくいなどの欠点があり、かつ、合金片が同時にシーソー式作動器と軸トリップを作動するという機能を担っていたので、誤作動を起こす可能性があった。
このほか、合金片の加熱変形により位置限定台座を押し、キーをトリップさせ自動的に復帰する構造だったが、このキーが直接接点上で作用するので、過負荷の時に接点が伝導し危険が発生しており、構造も複雑だった。
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、簡単な構造で、誤作動することなく、過負荷により電流が過剰に流れたとき、迅速に反応して過負荷による過熱現象がもたらす危険性を回避できるスイッチ構造を提供することを目的とする。
【０００４】
【発明を解決するための手段】
前記の課題を解決するため、本発明のスイッチ構造には、スイッチプレート及び支柱穴を有するスイッチ台座から構成され、支点の廻りに回動してオン、オフ位置となるスイッチと、
開口部分を有する中空フレームであって、この開口部分に前記スイッチを嵌め込むと共に、内部にストッパー部と固定柱を有し、底部に複数の溝を有してこの各溝に第１接触端子、第２接触端子を組み込んだスイッチ本体と、
一端を前記スイッチ台座側に接触させ、他端を前記スイッチ本体の底部側に掛け止めした接触バネ片と、
固定溝を有してこの固定溝に前記スイッチ本体の固定柱を結合すると共に、一端に上下に貫通する穴を有してこの穴に支柱を差し込み、さらに他端に穴を有して他の支柱を係入してこの支柱を前記スイッチ台座の支柱穴に連結し、上面に別の支柱を有しているコ字型に形成された制御部品と、
前記制御部品内に組み込まれるものであって、一端に突起を有し、他方端に穴を有して前記制御部品の穴と一致させて支柱を差し込み前記制御部品と結合される移動装置と、
前記制御部品の片側に相対するように設置されて前記第１接触端子に固定した合金片と、
前記合金片に接触して上接点を有する導電片と、
一端を前記第２接触端子に固定し、上面に凸部を設け、底面に下接点を有する弾力性接触片と、
を備えている。
この構成で、オフ状態では、前記スイッチの一端が押し下げられて前記接触バネ片が伸びると共に、スイッチが支点廻りに時計方向に回動し、前記スイッチ台座の支柱穴に係入している支柱を介して制御部品の一端を引き上げて弾力性接触片の下方への押圧を解放し、前記弾性接触片の下接点と導電片の上接点とが離間し、第１接触端子と第２接触端子との間が遮断され、
オン状態では、前記スイッチの他端が押し下げられて前記接触バネ片が下方に押し下げられて変形し、スイッチが支点廻りに反時計方向に回動し、前記スイッチ台座の支柱穴に係入している支柱を介して制御部品の一端を下に押し下げて弾性接触片を下方に押圧し、前記弾性接触片の下接点と導電片の上接点とを接触させ、外部からの電流が第１接触端子から合金片、導電片、弾性接触片、第２接触片へと流れ、電気回路を形成し、
一方、電流が過剰に流れると、前記合金片が過熱して前記制御部品方向に曲がり、前記移動装置の突起を押圧して該移動措置が前記スイッチ本体のストッパー部から外れて移動 装置が制御部品と共に下方に移動し、該移動装置が弾性接触片を加圧しなくなり、弾性接触片が弾性で上方に戻って前記上方接点と下方接点とを離間し、電源が遮断される。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明の実施の形態の分解立体図を示す。本実施の形態のスイッチ構造は、それぞれ１つのスイッチ１０、スイッチ本体２０、接触バネ片３０、制御部品４０、移動装置５０、合金片６０、弾力性接触片７０を備えている。
前記スイッチ１０は、スイッチプレート１１及びスイッチ台座１２から構成されている。このスイッチプレート１１の表面は、凹型状のカーブ面１１１を形成しており、その両側中間下方には軸穴１１２が形成され、さらに両側端部下方にはほぞ穴１１３が形成されている。前記スイッチ台座１２には、前記スイッチプレート１１の軸穴１１２及びほぞ穴１１３に相対する位置に、２つの支点１２１及びほぞ１２２を設け、スイッチプレート１１と結合してスイッチ１０を構成し、また、スイッチプレート１１を支点１２１の軸廻りに回動可能に構成している。
前記スイッチ台座１２の片側には、抵抗台座１２３を取り付け、その中にウエハ抵抗１２４をはめ込み、スイッチ１０内に設置するネオン灯１１４の電流制限抵抗とし、スイッチをオンにした時に点灯表示する。また、前記抵抗台座１２３の両側には、それぞれはめ込み穴１２５を形成している。前記スイッチ台座１２の底面には、三角片１２６を設け、この三角片１２６に支柱穴１２７を形成している。
前記スイッチ本体２０は、１つの開口２１を持つ中空フレーム体であり、このフレーム体内壁の適切な位置にそれぞれストッパー部２２及び固定柱２３を設けている。このスイッチ本体２０の上端に形成した開口２１には、スイッチ１０を嵌め込まれる。このスイッチ本体２０の下端には、数個のさし込み溝２４を設け、それぞれ第１、第２及び第３接続端子２５、２６及び２７を接続するようになっている。前記第１接続端子２５は、合金片６０に連結されて導電片２５１に電気的に通じるようにされるが、この導電片２５１上には、上接点２５２を結合（リベットで接続）している。
前記接触バネ片３０は、その一端を前記抵抗台座１２３に形成したはめ込み穴１２５にはめ込んで前記ウエハ抵抗１２４に接触させ、折り曲げ形成した他方端側のフック部３１を第３接触端子２７に結合させ（引っかけ）、スイッチ１０を跳ね上がる付勢力及びネオン灯１１４のピンに対し電気的に接続している。
前記制御部品４０は、コの字型をしており、その片側には直立円錐状の固定溝４１が設けられ、前記スイッチ本体２０の側壁の相対する位置に設けられた固定柱２
３に結合するようになっている。この制御部品４０の一端には、上下に貫通する穴４２が設けられており、さし込み支柱（金属棒）４３をさし込むのに用いられ、もう片側にはさし込み穴４４が設けられており、支柱４５によって前記スイッチ台座１２底部の支柱穴１２７と連結し、前記移動装置５０がスイッチ１０の押し動作によって連動するようになっている。この制御部品４０の上側には、別に１つの支点柱４６を有し、弾力性部品１１６と移動装置５０を組み合わせるのに用いるようになっている。
前記移動装置５０は、その一端に突起部５１が設けられており、前記合金片６０が加熱膨張して歪んだ時に外側に向かって押して移動させるのに用いられる。この移動装置５０は、その他方端に穴５２を設け、前記制御部品４０の穴４２と合わせてさし込み支柱（金属棒）４３をさし込んで、結合させるようになっている。また、移動装置５０上側面の突起部５１に近い部分には、凸型支柱５３を設け、螺旋スプリング１１５の末端から伸びる線状の弾力性部品１１６で、前記支柱４５側面の底辺を支点として凸型支柱５３を抑え、制御部品４０中に取りつけ、移動装置５０が弾力性部品１１６の弾力で制御部品４０上で安定するようにしている。
前記さし込み支柱（金属棒）４３は、その一端にネジ山４３１を設け、他端に丸頭４３２を設けている。このさし込み支柱（金属棒）４３は、下から上に制御部品４０及び移動装置５０に設けられた穴４２、５２にさし込まれて、それぞれネジ山４３１及び丸頭４３２が現れるようにし、前記ネジ山４３１は螺旋スプリング１１５に固定し、この螺旋スプリング１１５をネオン灯１１４の他方のピンに接続し、
ネオン灯１１４に対する電気回路を構成している。
前記合金片６０は、コの字型をしており、前記制御部品４０の片側に相対するように横に設置して前記第１接触端子２５に固定している。
前記弾力性接触片７０は、その一端を第２接触端子２６に固定し、上面の適切な位置に円形凸部７１を設け、前端に接点穴７２を設け、底面から下接点７３を結合（リベットで接続）している。
【０００６】
本実施の形態のスイッチ構造におけるスイッチ作動には、スイッチオフ、スイッチオン、及び電流過負荷による電源のシャットダウンが含まれているが、詳細な説明は次に示す通りである。
図２に示すように、本実施の形態のスイッチオフの状態は、ユーザーが自分でスイッチ１０をオフにした場合で、ユーザーがスイッチ１０の右端を押した時、接触バネ片３０がこの動作に合わせて伸び、スイッチ１０を支点１２１を軸に時計回りに回転させ、前記スイッチ台座１２の支柱穴１２７が支点１２１を軸心に時計回りの方向にカーブ状の移動をし、（本実施の形態では左向き）、支柱４５の上端も連動して同じ方向に動き、この支柱４５下端が制御部品４０のさし込み穴４４を連動させ、制御部品４０の一端を上に引き上げ、さし込み支柱（金属棒）４３の丸頭４３２が下方の弾力性接触片７０の丸形凸部７１を押しつけないようになり、この弾力性接触片７０は制御部品４０の圧力から解放され上昇し、下接点７３と上接点２５２が分離し、第１接触端子２５と第２接触端子２６が遮断され、電源の供給経路が切断される。同時に、ネオン灯１１４は第２接触端子２６に電源が入力されなくなるので消灯し、オフ状態となる。
【０００７】
図３に示すように、本実施の形態のスイッチオンの状態は、ユーザーがスイッチ１０の左端を押すと、接触バネ片３０が下に押され変形し、スイッチ１０が支点１２１を軸心に反時計回りの方向に回転し、支柱穴１２７を支点１２１を軸心に反時計回りの方向にカープ状の移動をし（本実施の形態では右向き）、支柱４５上端も連動して同じ方向（右下方向）に動き、支柱４５下端が制御部品４０のさし込み穴４４を連動させて、制御部品４０の一端を下に押し、さし込み支柱（金属棒）４３下端の丸頭４３２が弾力性接触片７０の円形凸部７１に接触して下に押し、弾力性接触片７０の底面の下接点７３と導電片２５１の上接点２５２とを接触させ、外部の電流が第１接触端子２５、導電片２５１、上接点２５２、下接点７３、弾力性接触片７０を通って第２接触端子２６に流れ、電気回路を構成し、スイッチオン状態になる。
このように電気回路が閉路すると、電流は螺旋スプリング１１５を経由して、ネオン灯１１４の１つのピンに流れ、ネオン灯１１４のもう１つのピンがウエハ抵抗１２４、接触バネ片３０を経て第３接触端子２７に接続されるので、電気回路が構成されてネオン灯１１４が点灯し、スイッチ１０がオン状態であることを示す。 図４に示すように、スイッチオンの状態の時、接触バネ片３０は圧力を受け変形し、上に向かって伸びる弾力３０１を貯える。しかし、接触バネ片３０は、さし込み穴１２５が力点、支点１２１が軸心となり、さし込み穴１２５から支点１２１までの距離が支点から力点までの距離になり、発生するモーメント３０２は支柱穴１２７を頂点として連接され、支点１２１及びさし込み穴４４は両辺の外角３０３となり、その角度は１８０度より大きく、弾力性接触片７０の上向き（反対向き）の持ち上げる力と合わさる。このため、スイッチオン状態にあるスイッチ１０は安定状態を示している。
図１、図２、図３に示すように、制御部品４０の上下移動は、直立円錐形の固定溝４１で固定柱２３が上下にすべり移動する。注意しなければならないのは、前述のスイッチオフとスイッチオンの状態の時、正常な状態の電流遮断または開通状況となっており、移動装置５０の左端下側面はすべてストッパー部２２上面で押さえつけられており、いかなる動作も発生しないということである。
【０００８】
図５に示すように、本実施の形態のスイッチ構造において、電流過負荷状態が発生した時、合金片６０は過電流により過熱し、制御部品４０の方向に曲がり、移動装置５０の突起部５１を押し、移動装置５０の左端下側面がストッパー部２２からはずれ、移動装置５０が制御部品４０と共に支えを失い下に落ち、移動装置５０の突起部５１端（左端）が下に向かい、これに相対して穴５２の端が上向きになり、丸頭４３２がすべって円形凸部７１を下に押すことが出来ず、弾力性接触片７０の下に押されて貯えていた反弾力によりスムーズに上に押し上げられ、下接点７３と上接点２５２が分離状態になり、速やかに電流を遮断する。
この時、図６に示すように、外角３０３は、１８０度になり、モーメント３０２は簡単に反制力を克服でき、弾力３０１が上に向かい、スイッチ１０が外圧を受けなければ接触バネ片３０が伸び、スイッチ１０が上に上がり、スイッチ１０は支点１２１を軸心とし、時計回りの方向に回転し、図２に示すオフの位置に来て、制御部品４０を支柱４５の傾斜によって、上に持ち上げ、図２に示すように正常位置にもどし、合金属片６０が冷却されてもとの状態に戻ると、移動装置５０は弾力性部品１６６の弾力回復により、移動装置５０の左端下側面は再びスイッチ本体２０に設けられたストッパー部２２上に戻り、図２に示すように、次回のスイッチオンの準備状態に入る。
【０００９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、簡単な構造で、誤作動することなく、過負荷により電流が過剰に流れたとき、迅速に反応して過負荷による過熱現象がもたらす危険性を回避できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の分解立体図。
【図２】本発明のスイッチオフ状態を示した分解図。
【図３】本発明のスイッチオン状態を示した分解図。
【図４】図３の局部力学説明図。
【図５】本発明が電流過負荷の際に電気回路がトリップした時の動作説明図。
【図６】図５の局部力学説明図。
【符号の説明】
１０：スイッチ
１１：スイッチプレート
１１１：カーブ辺
１１２：軸穴
１１３：ほぞ穴
１１４：ネオン灯
１１５：螺旋スプリング
１１６：弾力性部品
１２：スイッチ台座
１２１：支点
１２２：ほぞ
１２３：抵抗台座
１２４：ウエハ抵抗
１２５：はめ込み穴
１２６：三角片
１２７：支柱穴
２０：スイッチ本体
２１：開け口
２２：ストッパー部
２３：固定柱
２４：さし込み槽
２５：第一接触端子
２５１：導電片
２５２：上接点
２６：第二接触端子
２７：第三接触端子
３０：接触バネ片
３０１：弾力
３０２：モーメント
３０３：外角
３１：フック部
４０：制御部品
４１：固定溝
４２：穴
４３：さし込み支柱（金属棒）
４３１：ネジ山
４３２：丸頭
４４：さし込み穴
４５：支柱
４６：支点柱
５０：移動装置
５１：突起部
５２：穴
５３：凸型支柱
６０：合金属片
７０：弾力性接触片
７１：円形凸部
７２：接点穴
７２：下接点

Claims (1)

1. スイッチプレート及び支柱穴を有するスイッチ台座から構成され、支点の廻りに回動してオン、オフ位置となるスイッチと、
   開口部分を有する中空フレームであって、この開口部分に前記スイッチを嵌め込むと共に、内部にストッパー部と固定柱を有し、底部に複数の溝を有してこの各溝に第１接触端子、第２接触端子を組み込んだスイッチ本体と、
   一端を前記スイッチ台座側に接触させ、他端を前記スイッチ本体の底部側に掛け止めした接触バネ片と、
   固定溝を有してこの固定溝に前記スイッチ本体の固定柱を結合すると共に、一端に上下に貫通する穴を有してこの穴に支柱を差し込み、さらに他端に穴を有して他の支柱を係入してこの支柱を前記スイッチ台座の支柱穴に連結し、上面に別の支柱を有しているコ字型に形成された制御部品と、
   前記制御部品内に組み込まれるものであって、一端に突起を有し、他方端に穴を有して前記制御部品の穴と一致させて支柱を差し込み前記制御部品と結合される移動装置と、
   前記制御部品の片側に相対するように設置されて前記第１接触端子に固定した合金片と、
   前記合金片に接触して上接点を有する導電片と、
   一端を前記第２接触端子に固定し、上面に凸部を設け、底面に下接点を有する弾力性接触片と、
   を備え、オフ状態では、前記スイッチの一端が押し下げられて前記接触バネ片が伸びると共に、スイッチが支点廻りに時計方向に回動し、前記スイッチ台座の支柱穴に係入している支柱を介して制御部品の一端を引き上げて弾力性接触片の下方への押圧を解放し、前記弾性接触片の下接点と導電片の上接点とが離間し、第１接触端子と第２接触端子との間が遮断され、
   オン状態では、前記スイッチの他端が押し下げられて前記接触バネ片が下方に押し下げられて変形し、スイッチが支点廻りに反時計方向に回動し、前記スイッチ台座の支柱穴に係入している支柱を介して制御部品の一端を下に押し下げて弾性接触片を下方に押圧し、前記弾性接触片の下接点と導電片の上接点とを接触させ、外部からの電流が第１接触端子から合金片、導電片、弾性接触片、第２接触片へと流れ、電気回路を形成し、
   一方、電流が過剰に流れると、前記合金片が過熱して前記制御部品方向に曲がり、前記移動装置の突起を押圧して該移動措置が前記スイッチ本体のストッパー部から外れて移動装置が制御部品と共に下方に移動し、該移動装置が弾性接触片を加圧しなくなり、弾性接触片が弾性で上方に戻って前記上方接点と下方接点とを離間し、電源が遮断される、
   ことを特徴とするスイッチ構造。

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