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温度スイッチ - ティーディーケイ株式会社
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発明の名称 温度スイッチ
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平8−124466
公開日 平成8年(1996)5月17日
出願番号 特願平6−255140
出願日 平成6年(1994)10月20日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】三澤 正義
発明者 加藤 富夫
要約 目的
リードスイッチのガラス管の割れや、磁石や感温磁性体の損傷を防ぐと共に、温度検知の効率を向上させた温度スイッチを得ることを目的とする。

構成
リードスイッチを防水構造でその接続用リード線又は端子のみが外部に露出する状態に収容した収容体と、前記リードスイッチに対応する収容体の外周領域に配置した前記リードスイッチに磁界を作用させる磁石及び外部温度により磁気特性が変化し前記磁石によるリードスイッチへの磁界の磁路を変える感温磁性体からなるリードスイッチ駆動部と、前記感温磁性体と磁石の内径と前記収容体の間に介挿され、一端に脱落防止用のストッパ部が形成され、前記ストッパ部とは反対側に前記収容体に固定する固定部が形成された非磁性材の固定金具とを有する温度スイッチ。
特許請求の範囲
【請求項1】 リードスイッチを防水構造でその接続用リード線又は端子のみが外部に露出する状態に収容した収容体と、前記リードスイッチに対応する収容体の外周領域に配置した前記リードスイッチに磁界を作用させる磁石及び外部温度により磁気特性が変化し前記磁石によるリードスイッチへの磁界の磁路を変える感温磁性体からなるリードスイッチ駆動部と、前記感温磁性体と永久磁石の内径部と前記収容体の間に介挿され、一端に脱落防止用のストッパ部が形成され、前記ストッパ部とは反対側に前記収容体に固定する固定部が形成された非磁性材から成る固定金具とを備えてなることを特徴とする温度スイッチ。
【請求項2】 リードスイッチを防水構造でその接続用リード線又は端子のみが外部に露出する状態に収容した収容体と、前記リードスイッチに対応する収容体の外周領域に配置した前記リードスイッチに磁界を作用させる磁石及び外部温度により磁気特性が変化し前記磁石によるリードスイッチへの磁界の磁路を変える感温磁性体からなるリードスイッチ駆動部と、前記感温磁性体と永久磁石の外周を包み、一端に脱落防止用のストッパ部が形成され、前記ストッパ部と反対側に前記収容体に固定する固定部が形成された非磁性材から成る固定金具とを備えてなることを特徴とする温度スイッチ。
【請求項3】 リードスイッチを防水構造でその接続用リード線又は端子のみが外部に露出する状態に収容した収容体と、前記リードスイッチに対応する収容体の外周領域に配置した前記リードスイッチに磁界を作用させる磁石及び外部温度により磁気特性が変化し前記磁石によるリードスイッチへの磁界の磁路を変える感温磁性体及び磁気的スペーサからなるリードスイッチ駆動部と、前記リードスイッチ駆動部を非磁性固定金具を介して前記収容体に固定したことを特徴とする温度スイッチ。
【請求項4】 リードスイッチを防水構造でその接続用リード線又は端子のみが外部に露出する状態に収容した収容体と、前記リードスイッチに対応する収容体の外周領域に配置した前記リードスイッチに磁界を作用させる第1の磁石及び外部温度により磁気特性が変化し前記第1の磁石によるリードスイッチへの磁界の磁路を変える感温磁性体及び第1の磁気的スペーサを非磁性固定金具で前記収容体に固定し、前記第1の磁石、感温磁性体及び第1のスペーサと共にリードスイッチ駆動部を構成する第2の磁石を前記収容体の内部に形成した段差で位置決め固定し、また、第2のスペーサを前記第2の磁石と前記感温磁性体の間に位置する前記収容体突部で構成した温度スイッチ。
【請求項5】 前記固定金具の少なくとも感温磁性体に位置する部分に切り欠き又は角形穴を形成した請求項1項乃至4項のいずれか1項記載の温度スイッチ。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、温度スイッチに関し、より詳しくは、自動車のラジエータや温水洗浄便座の水温検知あるいは各種内燃機関のオイル温度の検出に最適な温度スイッチに関する。
【0002】
【従来の技術】感温磁性体を、リードスイッチを収容する収容体の外部に配置した、被測定対象物の温度変化を直接感温磁性体に伝達する熱応答の良い温度スイッチについて、図11に示す実公昭49−32119号の考案がある。
【0003】同図に示す温度スイッチは、リードスイッチbを収容する収容体aと、該収容体aの外部に配置されかつその磁気回路内に前記リードスイッチを内包する磁石cと、前記収容体aの外部に配置した著しい温度導磁率変化特性を有する材料よりなる磁性体(感温磁性体)dとを有し、該磁性体dの導磁率変化によって実質的に前記磁石cの位置を可変したのと同等の作用を得て前記リードスイッチbを開閉することを特徴とする温度スイッチである。尚、図中eは負荷を示し、fは電源を示している。
【0004】しかしながら、この温度スイッチの場合、下記のような問題がある。熱応答性の改善について、感温部を収容体の外に出すことのみに着目しており、感温磁性体の表面全体を有効に活用し、また、感温磁性体を収容体に固定する固定部材の固有の熱伝導率を考慮しておらず、熱応答性が不十分である。
【0005】また、前記公報の明細書の中では明記されていないが、図面から判断して、感温磁性体は収容体に接着固定されているものと考えられる。この接着固定剤を選定しても、長期に渡る高温、低温、ヒートサイクル等が加わる悪環境下、またオイル等の媒体中での使用による劣化により前記感温磁性体及び磁石が収容体から脱落等の問題がある。さらに、リードスイッチの入っている収容体に感温磁性体又は磁石を接着している場合、高温雰囲気下では、接着剤の熱膨脹による応力で感温磁性体又は磁石に割れ、また、収容体が樹脂製の場合、接着剤の熱膨脹による圧縮応力により収容体内部のリードスイッチのガラス管が割れる問題がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来の温度スイッチは、熱応答性の改善が不十分であると共に、収容体に固定される感温磁性体又は磁石の固定信頼性に問題があり、さらに、高温の条件に曝されると接着剤の熱膨脹により、感温磁性体、磁石又は収容体内部のリードスイッチのガラス管を破損する問題があった。
【0007】本発明は前記問題を解決するためになされたものであり、熱応答性が十分であると共に、リードスイッチのガラス管や磁石、感温磁性体に割れが生じない温度スイッチを提供することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1記載の温度スイッチは、リードスイッチを防水構造でその接続用リード線又は端子のみが外部に露出する状態に収容した収容体と、前記リードスイッチに対応する収容体の外周領域に配置した前記リードスイッチに磁界を作用させる磁石及び外部温度により磁気特性が変化し前記磁石によるリードスイッチへの磁界の磁路を変える感温磁性体からなるリードスイッチ駆動部と、前記感温磁性体と永久磁石の内径部と前記収容体の間に介挿され、一端に脱落防止用のストッパ部が形成され、前記ストッパ部とは反対側に前記収容体に固定する固定部が形成された非磁性材から成る固定金具とを備えてなることを特徴とするものである。
【0009】請求項2記載の温度スイッチは、リードスイッチを防水構造でその接続用リード線又は端子のみが外部に露出する状態に収容した収容体と、前記リードスイッチに対応する収容体の外周領域に配置した前記リードスイッチに磁界を作用させる磁石及び外部温度により磁気特性が変化し前記磁石によるリードスイッチへの磁界の磁路を変える感温磁性体からなるリードスイッチ駆動部と、前記感温磁性体と永久磁石の外周を包み、一端に脱落防止用のストッパ部が形成され、前記ストッパ部と反対側に前記収容体に固定する固定部が形成された非磁性材から成る固定金具とを備えてなることを特徴とするものである。
【0010】請求項3記載の温度スイッチは、リードスイッチを防水構造でその接続用リード線又は端子のみが外部に露出する状態に収容した収容体と、前記リードスイッチに対応する収容体の外周領域に配置した前記リードスイッチに磁界を作用させる磁石及び外部温度により磁気特性が変化し前記磁石によるリードスイッチへの磁界の磁路を変える感温磁性体及び磁気的スペーサからなるリードスイッチ駆動部と、前記リードスイッチ駆動部を非磁性固定金具を介して前記収容体に固定したことを特徴とするものである。
【0011】請求項4記載の温度スイッチは、リードスイッチを防水構造でその接続用リード線又は端子のみが外部に露出する状態に収容した収容体と、前記リードスイッチに対応する収容体の外周領域に配置した前記リードスイッチに磁界を作用させる第1の磁石及び外部温度により磁気特性が変化し前記第1の磁石によるリードスイッチへの磁界の磁路を変える感温磁性体及び第1の磁気的スペーサを非磁性固定金具で前記収容体に固定し、前記第1の磁石、感温磁性体及び第1のスペーサと共にリードスイッチ駆動部を構成する第2の磁石を前記収容体の内部に形成した段差で位置決め固定し、また、第2のスペーサを前記第2の磁石と前記感温磁性体の間に位置する前記収容体突部で構成したものである。
【0012】請求項5記載の温度スイッチは、前記固定金具の少なくとも感温磁性体に位置する部分に切り欠き又は角形穴を形成したものである。
【0013】
【作用】請求項1記載の温度スイッチによれば、感温磁性体の外周表面が露出しているほかに、固定金具を通して感温磁性体の内径からも熱が伝わることにより、熱応答性が改善される。
【0014】また、固定金具により感温磁性体及び磁石が位置決め固定されているために、収容体との間に接着剤等を充填する必要が無く、従って、高温時の接着剤の熱膨脹による感温磁性体及びリードスイッチのガラス管割れがなく、高温動作対応及び高温雰囲気への対応が可能となる。さらに、オイル等への浸漬にも耐えられる。
【0015】請求項2記載の温度スイッチによれば、請求項1記載の温度スイッチの作用に加え、感温磁性体及び磁石を機械的に保護できる作用もある。
【0016】請求項3記載の温度スイッチによれば、熱応答性が請求項1又は2と同等の作用を有する、温度上昇に伴い動作設定温度においてリードスイッチの接点がON動作する、常開型の温度スイッチとなる。
【0017】請求項4記載の温度スイッチによれば、一方の磁石を収容体内部に組み込み、収容体の一部を非磁性のスペーサとして利用しているために、収容体の細い部分の外周に設置される磁石とスペーサの寸法部分を短くでき、小型化が可能となる常開型の温度スイッチとなり、請求項1又は2と同等の作用を有する。
【0018】請求項5記載の温度スイッチによれば、固定金具の感温磁性体近傍の一部に感温磁性体部を露出させる切り欠きや角形穴を形成することにより熱応答性の改善と共に機械的保護も可能となる。
【0019】
【実施例】以下に、本発明の実施例を詳細に説明する。
【0020】図1とその断面図である図2に示す温度スイッチは、リードスイッチ2に接続用のリード線又は端子3a,3bを、リード線又は端子の一部を外部に接続できるように露出させ、リードスイッチ2は有底で略円筒状の樹脂製の収容体4に収容し、収容体4の開口部から充填した注型樹脂8により固定されている。前記リードスイッチ2は、一対の磁性体リード片2a,2bの先端部にギャップをもたせて重複配置して接点部を構成し、不活性ガスと共にガラス管に封止している。リード線の接点部と反対側の先端は、それぞれの外部端子として、ガラス管から引き出されている。そして、前記収容体4の外周において、リードスイッチ2の接点部近傍に、温度により磁気特性の変化する感温磁性体6及び永久磁石(以下単に磁石ともいう。)5a,5bを含むリードスイッチ駆動部7を具備している。前記感温磁性体6及び磁石5a,5bは、それぞれの内径側を通る筒状の固定金具33を介して収容体4の外周面に固定されている。この固定金具33は図3に示すように、全体が隙間(スリット)32を有する筒状となっており、下端部にフランジ状の脱落防止用のストッパ部33aと、上部側に膨出形成されたところの前記収容体4にカシメ固定するカシメ部33cを有する非磁性材によって構成され、下部側33bがリードスイッチ2の外周近傍になるように位置決めされている。尚、33dはカシメ用突片を示している。
【0021】ところで、前記固定金具33の下端ストッパ部33aは、フランジ状とする場合に限らず、図4に示すように外方に切起した切起し部によって構成してもよい。このような切起し部とすれば、前記スリット32を利用して外力により圧縮させることにより前記感温磁性体6及び磁石5a,5bを容易に挿入することが可能となる。また、図4のように下部側33bを下方に向って細くなるようなテーパ状とすれば、感温磁性体6及び磁石5a,5bの挿入がさらに容易になる。
【0022】このような固定金具は非磁性金属板をプレス加工によって切り出し、所定形状に折曲げ加工することによって得られる。そして、折曲げられた先端対向面にスリット32が形成されることになる。このスリット32は、この間に液体が入れるように構成し、固定金具33を通じて熱が感温磁性体の内径側から伝わると共に、直接液体が感温磁性体の内径表面に触れることができるように構成したものである。さらに、これらのスリット32を利用し、径側にスプリング効果を持たせ、径を細くして前記感温磁性体6及び磁石5a,5bを容易に挿入でき、その後に前記収容体の先端を挿入することにより、径がひろがり、前記ストッパ部の径が前記感温磁性体6及び磁石5a,5bの内径よりも大きくなり、脱落が防止されると共に、確実に位置決めされる。
【0023】従って、スリット32は複数個所に形成してもよい。また、固定金具33の材質は、非磁性材のステンレス、りん青銅、真鍮、その他の材質でも良く、また、メッキ等の表面処理をしても良い。
【0024】前記リード線又は端子3aとリードスイッチ2のリード片2a、前記リード線又は端子3bとリードスイッチ2のリード片2bは、各々前記収容体4の内部において接続部材9a,9bにより接続している。前記接続部材9a,9bは、圧着端子や半田付け等の手段が用いられる。
【0025】上述した構造の温度スイッチによれば、感温磁性体6及び磁石5a,5bは、それぞれの内径側を通る固定金具33の下端に設けられた脱落防止用のストッパ部33aと上方側に形成されたところの前記収容体4にカシメ固定されるカシメ部によって、リードスイッチ2の外周近傍に位置決めされているために、前記収容体4の外周との間に接着剤を充填し固定する必要がない。
【0026】上述した構造の温度スイッチによれば、収容体4によりリードスイッチ2を防水構造(水やオイルが浸入しない構造)で、かつ、その接続用のリード線又は端子3a,3bの一部のみが外部に露出する状態に収容し、前記リードスイッチ2のリード片2a,2bの先端部で構成された接点部に対応する収容体4の外周領域に、それぞれの内径側を通し、脱落防止用のストッパ部と前記収容体4にカシメ固定するカシメ部を有する非磁性の固定金具33によって位置決め固定された感温磁性体及び磁石を配置したものであるから、露出している感温磁性体の外周表面のほかに、固定金具33を通して感温磁性体の内径からも熱が伝わる。この作用により、外部温度の変化に対して瞬時に応答することができる。
【0027】次に前記実施例温度スイッチの作用を説明する。
【0028】感温磁性体6の外径寸法を8Φにした動作温度が42℃の本発明温度スイッチと、同じく動作温度が42℃の従来の温度スイッチとを各々40℃の水中に5分間放置して安定させた後、46℃の水中にこれらを投入した場合において、動作するまでの時間(応答時間)を測定比較した。
【0029】この結果、本実施例の場合には応答時間が0.8秒であるのに対して、従来の温度スイッチの場合には1.5秒かかった。このように、本実施例の温度スイッチの方が温度応答性が約2倍も優れていることが判明した。
【0030】また、エンジンオイルの温度を検出する際、従来の温度スイッチの場合、感温磁性体と磁石はリードスイッチの収容体に接着固定されるが、収容体が樹脂製で、使用できる接着剤がオイルに影響されないエポキシ系等に限定される。この際エポキシ等の接着剤は、硬度が硬くゴム弾性がないために、高温に曝された場合、接着剤の熱膨脹による応力が収容体を変形させることになり中のリードスイッチのガラス管に応力が加わり、また、感温磁性体及び磁石に加わり、割れが発生する。実験の結果、90℃近傍からガラス管割れ又は感温磁性体に割れが生ずることが確認された。オイル等での浸漬条件では使用できないが、シリコーン系の接着剤を使用した場合、シリコーンは一般的に耐熱性が良く、ゴム弾性に富んでいるが、熱膨脹係数が大きく、前述したのと同様の障害を発生する。これに対して、本実施例の場合には前述の説明のように、接着剤を使用していないので、高温に曝されても接着剤の熱膨脹時の応力による割れの問題が無い。このため、オイル等の条件の悪い媒体の温度を直接応答性良く検出できると共に、高温の検出や高温雰囲気に曝される条件に適している。
【0031】図5は、本実施例の温度スイッチ1の具体的使用例を示すものであり、例えば、温水洗浄便座の温水タンク11に、動作温度43℃に設定した前記温度スイッチ1と、加熱用ヒータ12と、温度制御用のサーミスタ13と、液面センサ14とを各々組み込み、サーミスタ13で温度を検出し、コントローラ15によりヒータ12を制御して、温水を40℃の一定温度に保っている。
【0032】このような温水タンクにおいて、前記コントローラ15又は前記サーミスタ13の異常により温水タンク11の内部温度が必要以上に上昇した場合に、前記温度スイッチ1により、例えば43℃になったとき、これを速やかに異常温度として検出してコントローラ15を動作させることにより一定温度に制御して高温の熱湯が人体に触れるという危険を防止することができる。
【0033】また、前記温度スイッチにより、温水タンク11の内部の異常な温度下降を検知するように利用することもできる。
【0034】ところで、自動車のラジエータの水温検知の場合、ラジエータ内の水温が90℃を越える温度になるために、図11に示す従来例の温度スイッチは使用できず、温度スイッチ全体を取り付け固定用のネジの付いた金属ケースの中に入れて使用していた。このため、金属ケースが熱放散の作用をし、熱応答性が悪いという欠点があった。
【0035】次に図6,図7を参照して本発明の他の実施例を説明する。
【0036】図6の実施例の温度スイッチ1は、前述のように、防水構造で、しかも熱応答性に優れ、高温条件下での使用が可能であるために、このような用途に最適である。
【0037】この実施例の場合、リードスイッチ2の一方のリード片2bを取り付け固定用のネジ51の付いた金属ケース50の先端部に半田付けをし、他方のリード片2aを、絶縁板52にハトメ端子54で固定した端子53に接続固定している。前記リードスイッチ1の接点部に対応する金属ケースからなる収容体5の外周領域に、それぞれの内径側を通し、脱落防止用のストッパ部と前記収容体50にカシメ固定するカシメ部を有する非磁性の固定金具33によって位置決め固定された感温磁性体及び磁石を有している。
【0038】このため、露出している感温磁性体の外周表面のほかに、固定金具33を通して感温磁性体の内径からも熱が伝わる。この結果により、外部温度の変化に対して瞬時に応答することができる。
【0039】図7の温度スイッチは、リードスイッチの固定等については、図6の実施例と同等である。リードスイッチを内部に収容した金属ケースからなる収容体50の外周に、感温磁性体6と磁石5a,5bが非磁性金属からなる固定金具56によって位置決めされている。固定金具56は前記感温磁性体6及び磁石5a,5bの外周を囲み、脱落防止用のストッパ部56aと上方側に形成されたカシメ部56bを収容体にカシメて収容体内のリードスイッチと感温磁性体6との間の位置決めをしている。この際、感温磁性体6及び磁石5a,5bと収容体外周との間には、接着剤が充填されておらず、空間が形成されているだけである。
【0040】この実施例の場合には、固定金具56を通じて感温磁性体6の外周側から熱が伝わると共に、前記感温磁性体6と収容体50との間の空間からも熱が伝えられ、応答性良く動作する。固定金具56のカシメ部56bの収容体50全体との接触面積が少なく、また、前記固定金具56はステンレス等の薄板で構成しているために、前述の温度スイッチ全体を取り付け固定用のネジの付いた金属ケースを使用しても固定金具56を伝わって金属ケースに熱が逃げることはない。また、この実施例の場合、感温磁性体6及び永久磁石5a,5bの外周を前記固定金具56で保護しており、取り付け作業時に誤ってぶつけて破損することを防止できる。
【0041】図8は前記図7に示した実施例に使用されている固定金具56を示すもので、円筒状に形成した本体の下端を絞ってカシメ部56aを形成し、上端の複数個所にカシメ用突片56b(図はカシメた状態を示す)を設け、さらに、中間周面部に窓部55を設けたものである。この窓部55は液体が感温磁性体に直接触れることによって熱の伝導性を高めたもので、温度検出の効率が向上する。
【0042】図9は他の実施例を示すもので、リードスイッチを内部に収容している収容体4の外周において、それぞれの内径側を通し、下端に脱落防止用のストッパ部33aと上方側に形成された前記収容体4にカシメ固定するカシメ部33cを有する非磁性の固定金具33によって位置決め固定された感温磁性体6、2個の磁石5a,6b及びそれらの間に介挿された2個の非磁性材スペーサ45a,45bから構成された、温度上昇に伴い動作設定温度において前記収容体4の内部に収容しているリードスイッチの接点が開状態から閉状態となる常開型の温度スイッチである。
【0043】この実施例の場合にも、図1及び図2に示す実施例と同等の作用、効果を有する。
【0044】図10は、前述の実施例と同様にリードスイッチ2に接続用のリード線又は端子3a,3bを接続して、リード線又は端子の一部を外部に接続できるように露出させ、リードスイッチ2は有底で略円筒状の樹脂製の収容体4に収容し、収容体4の開口部から充填した注型樹脂8により固定されている。前記収容体4の外周において、それぞれの内径側を通し、下端に設けられた脱落防止用のストッパ部33aと上方側に形成された前記収容体4にカシメ固定するカシメ部33cを有する非磁性の固定金具33によって位置決め固定された感温磁性体6、1個の磁石5b(第1の磁石)及び1個の非磁性材のスペーサ45b(第1のスペーサ)、そして、他の1個の磁石5a(第2の磁石)は前記収容体4の内部に形成した段差で位置決めされ、この永久磁石5aと前記感温磁性体6の間の前記収容体4の一部分4aをもう一方の非磁性材のスペーサ(第2のスペーサ)として構成されている。
【0045】熱応答性については、前述の他の実施例と同様の常開型の温度スイッチであるが、前記収容体4の外周の細い部分の外周に設置される磁石と非磁性材のスペーサの寸法部分を短くでき、小型化が可能となる。また、前記収容体の内部に段差を設けて磁石5aの位置決めをしているので、前記スペーサ4aとの間の寸法精度が良く、バラツキも少ない。また、別体のスペーサを必要としないので、部品点数の削減が可能となる。
【0046】
【発明の効果】以上詳述した本発明によれば、以下の効果を奏する。
【0047】請求項1記載の温度スイッチによれば、感温磁性体の外周表面が露出している他に、固定金具を通して、また、固定金具に形成したスリット部に媒体が入ることから、感温磁性体の内径側からも熱が効率的に伝わり、熱応答性に優れた温度スイッチが提供できる。
【0048】また、固定金具により感温磁性体及び磁石が位置決め固定されているために、収容体との間に接着剤等を充填する必要がなく、従って、高温時の熱膨脹による感温磁性体,磁石及びリードスイッチのガラス管割れがなく、高温動作対応及び高温雰囲気への対応が可能となる。さらに、オイル等への浸漬にも耐えられる。
【0049】請求項2記載の温度スイッチによれば、請求項1記載の温度スイッチの効果に加え、感温磁性体や磁石を機械的に保護できる。
【0050】請求項3記載の温度スイッチによれば、請求項1又は2と同様の効果を有する常開型の温度スイッチが得られる。
【0051】請求項4記載の温度スイッチによれば、請求項1又は2と同様の効果、しかも、全長の小型化が可能で、収容体の一部をスペーサとして利用しているために、部品点数の削減が可能な常開型の温度スイッチが得られる。
【0052】請求項5記載の温度スイッチによれば、熱応答性の改善と、機械的保護が図れる。




 

 


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