CN107112165A - 热动开关 - Google Patents

Abstract

根据本发明的热动开关，加热器的发热元件具有由带状的金属板构成的曲折部，曲折部通过以在壳体的长度方向延伸的第1基准轴和第2基准轴为基准被折弯2次而具有外侧垂直部、内侧垂直部、以及中间垂直部，该外侧垂直部在第1基准轴的外侧垂直于盖板的内表面，该内侧垂直部在第2基准轴的内侧垂直于盖板的内表面，该中间垂直部在第1基准轴和第2基准轴之间、在被外侧垂直部和内侧垂直部夹着的状态下垂直于盖板的内表面，中间垂直部在该中间垂直部的宽度方向的两端部中的不存在其它的发热元件的一侧的端部，具有比该中间垂直部的宽度窄的窄幅部。

Description

热动开关

技术领域

本发明涉及一种作为电动机等的保护装置来使用的热动开关。

背景技术

作为这种热动开关，在现有技术中提出了许多使用双金属等热动体的热动开关。参照图10、图11来说明其一个例子的热动开关的结构。该热动开关101具有金属制的壳体(housing)102和盖板103。并且，通过焊接将盖板103固定在壳体102的开口部而构成气密容器。在盖板103设有贯穿孔。在该贯穿孔中插入有金属制的导电端子引脚104A、104B。这些导电端子引脚104A、104B被玻璃等的电绝缘性的材料105气密地固定。在一个导电端子引脚104A的气密容器内部侧固定有固定触点106。在另一个导电引脚104B的气密容器内部侧连接有作为发热构件的加热器107的一端。该加热器107的另一端与盖板103连接。

在壳体102的内侧经由连接体110连接有由双金属等构成的热动板109。在热动板109的活动端设有活动触点108。热动板109成型为浅碟状，当达到规定的工作温度时会使其弯曲方向反转，当达到规定的恢复温度时会使其弯曲方向恢复。另外，如图10所示，热动板109通常使活动触点108与固定触点106接触。

热动开关101应用于例如空调等的用于压缩制冷剂的密闭式电动压缩机等。在该情况下，在未图示的压缩机的密闭壳体内，热动开关101的导电端子引脚104A、104B与电动机串联连接。在这样连接的热动开关101中，在空调运转中电动压缩机的运转电流以导电端子引脚104B-加热器107-盖板103-壳体102-连接体110-热动板109-活动触点108-固定触点106-导电端子引脚104A的路径而流动。通过像这样流动的电流，热动开关101的加热器107、热动板109发热。但是，在空调正常运转所产生的电流的情况下，热动板109构成为工作温度以下。因此，维持向电动机的通电。

但是，在由于某种原因导致电动机的旋转被限制等情况下，在电动机中流过比正常运转的电流大几倍的过电流。因此，如果就这样置之不理，则有可能烧坏电动机的线圈等。

在由于过电流导致加热器107、热动板109的发热量大幅度超出正常状态的情况下，热动板109的温度上升到规定的工作温度，其弯曲方向反转。因此，固定在热动板109的顶端部的活动触点108向远离固定触点106的方向移动，由此，活动触点108和固定触点106之间开路而切断电路。通过像这样使触点间开路，在压缩机发生异常时，热动开关101在电动机的线圈达到烧坏温度之前可靠地断开向电动机的通电。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-240596号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，在例如作为保护对象的电动压缩机为小型的情况下其通电电流小。因此，在现有技术的热动开关101的结构中，加热器、热动板等不能发生充分的自发热。因此，需要采取用于增加加热器、热动板的发热量的措施。但是，在热动板中，例如双金属、三金属等所使用的金属的种类是确定的，提高电阻率是有极限的。因此，通过改良构成热动板的材料来增加发热量是有极限的。此外，也可以考虑通过将热动板形成得薄来减少截面面积从而提高电阻值，由此增加发热量。但是，热动板需要确保用于使活动触点开闭的驱动力。因此，将热动板形成得薄也是有极限的。此外，关于加热器，从焊接性等所要求的物理特性、成本的问题出发，作为其材料而使用的金属的种类也是确定的，替换成电阻率高的材质实质上是有极限的。因此，为了在热动开关中增加发热量，减小加热器的截面面积且延长整体长度是最有效的。

因此，本申请人尝试通过对加热器的形状实施创意性措施，从而实现了减小其截面面积且延长了整体长度的结构。在该尝试中，本申请人考虑了如下结构。即，根据本申请人考虑的热动开关，加热器的发热元件具有由带状的金属板构成的多个曲折部。并且，多个曲折部以夹着导电端子引脚而彼此相向的方式配置，并且其一部分以规定的基准轴为基准被折弯。

根据这样构成的热动开关，能够实现减小加热器的截面面积并且延长了整体长度的结构。由此，能够增加加热器的发热量。

但是，在该结构中，由于在密闭容器内的狭窄的范围内使加热器曲折且将其折弯，所以有可能在加热器形成变形、热容易滞留的部位、所谓的“热积存”。因此，有过电流造成的过大的发热而导致加热器在非预期的部位熔断的担忧。因此，考虑了如下技术：在加热器的一部分有意地设置比其它部位容易熔断的熔断部，对在过电流导致过大发热时熔断的部位进行控制。这样的熔断部通过在加热器的一部分设置宽度比其它部位窄的部位而构成。

然而，在这样的熔断部熔断时，通过该熔断产生的金属片、金属粒等构成的熔融飞沫、所谓的溅射物会飞散。并且，伴随着该溅射物的飞散，会从熔断部向壳体、盖板放电，持续产生电弧。因此，即使熔断了熔断部，也有可能不能完全切断通电。

用于解决课题的方案

根据本发明的热动开关，加热器的发热元件具有由带状的金属板构成的曲折部。并且，曲折部通过以在壳体的长度方向延伸的第1基准轴和第2基准轴为基准被折弯2次而具有外侧垂直部、内侧垂直部、以及中间垂直部，该外侧垂直部在第1基准轴的外侧垂直于盖板的内表面，该内侧垂直部在第2基准轴的内侧垂直于盖板的内表面，该中间垂直部在第1基准轴和第2基准轴之间、在被外侧垂直部和内侧垂直部夹着的状态下垂直于盖板的内表面。并且，中间垂直部在该中间垂直部的宽度方向的两端部中的不存在其它的发热元件的一侧的端部，具有比该中间垂直部的宽度窄的窄幅部。

发明效果

根据本发明的热动开关，在加热器的中间垂直部的宽度方向的两端部中的不存在其它的发热元件的一侧的端部设置作为熔断部发挥作用的窄幅部。根据该结构，在窄幅部熔断时产生的溅射物朝向加热器的不存在其它的发热元件的比较宽敞的空间飞散。因此，即使由溅射物产生了电弧，也能够使该电弧在向其它的部位转移之前消失，能够切断通电。

附图说明

图1是一个实施方式的热动开关的正视图。

图2是热动开关的纵向剖视图。

图3是热动开关的横向剖视图。

图4是加热器的立体图。

图5是加热器的展开图。

图6是加热器的俯视图。

图7是表示加热器的主要部分的立体图。

图8是放大地表示中间垂直部中的窄幅部和其周边部分的图。

图9A是沿着图6的A－A线的加热器的纵剖侧视图。

图9B是沿着图6的B－B线的加热器的纵剖侧视图。

图9C是沿着图6的C－C线的加热器的纵剖侧视图。

图9D是加热器的侧视图。

图10是现有技术的热动开关的纵向剖视图。

图11是现有技术的热动开关的横向剖视图。

具体实施方式

以下，一边参照附图一边对应用了本发明的热动开关的一个实施方式进行说明。如图1和图2所示，在热动开关1中，通过金属制的壳体2和盖板3构成了气密容器。壳体2形成为一端开口的长条的圆顶状的形状。盖板3通过焊接等被气密地固接在壳体2的开口端。在设置于盖板3的2个贯穿孔中插入有金属制的导电端子引脚4A、4B。而且，这些导电端子引脚4A、4B被玻璃等的电绝缘性的填充材料固定。由此，导电端子引脚4A、4B在电绝缘的状态下被气密地固定。

在一个导电端子引脚4A中的成为气密容器的内部侧的部位，经由导电性的固定触点支承体6B固定有固定触点6A。此外，在壳体2的内侧经由连接体10固定有由例如双金属、三金属等构成的热动板9。热动板9是拉延成型为碟状的构件，一端经由连接体10连接在壳体2的内表面。当达到规定的温度时，热动板9的弯曲方向反转。此外，在热动板9的作为另一端的活动端固定有活动触点8。

当热动板9进行反转时，活动触点8向远离固定触点6A的方向移动。由此，活动触点8和固定触点6A之间开路，由导电端子引脚4B-加热器7-盖板3-壳体2-连接体10-热动板9-活动触点8-固定触点6A-固定触点支承体6B-导电端子引脚4A构成的电路被切断。另外，在热动板9没有进行反转的通常的状态下，活动触点8与固定触点6A接触而形成上述电路。这样，活动触点8通过被热动板9驱动而相对于固定触点6A进行接触、分离，从而使电路通断。

如图3所示，在另一个导电端子引脚4B中的成为气密容器的内部侧的部位，连接有加热器7的一端。此外，该加热器7的另一端与盖板3的内表面连接。一边参照图4、图5，一边对该加热器7的形状进行说明。图4所示的立体曲折形状的加热器7是通过将图5所示那样曲折的带状的加热器形成材料以规定的基准轴7Ha、7Hb作为折痕而折弯来制造的。另外，图5所示的加热器形成材料是例如通过对具有规定的电阻率的平面金属板进行冲裁而得到的。加热器7是使其一部分曲折并且将该曲折的部分折弯而成的结构。即，该加热器7由多个加热单元构成，该多个加热单元由作为直线状的发热元件的直线状部7A和作为半圆形的发热元件的半圆状部7B构成。在加热器7中，通过将一个加热单元的直线状部7A连结于另一个加热单元的半圆状部7B而将多个加热单元交替地连接。由此，在加热器7中，形成了直线状部7A经由半圆状部7B而被重复连接的多个曲折部7C、7D。

加热器7通过使发热元件曲折而形成为在有限的空间内得到更长的电路的结构。曲折部7C、7D由连接部7E连接。在该情况下，连接部7E为直线状地延伸的带状元件。但是，也可以使连接部7E曲折。此外，在加热器7的两端部设有固定部7F、7G。

曲折部7C、7D以图5所示的规定的第1基准轴7Ha和第2基准轴7Hb为基准分别被折弯2次。在该情况下，第1基准轴7Ha和第2基准轴7Hb均为沿长条的圆顶状的壳体2的长度方向延伸的轴。此外，第1基准轴7Ha设置在加热器7的宽度方向上第2基准轴7Hb的外侧，第2基准轴7Hb设置在加热器7的宽度方向上第1基准轴7Ha的内侧。当更具体地说明时，第2基准轴7Hb以在连接部7E的两端部的外侧夹着该连接部7E的方式设定，在该第2基准轴7Hb的外侧设定有第1基准轴7Ha。

这样设定的第1基准轴7Ha和第2基準軸7Hb成为在相对于直线状部7A延伸的方向、和连接曲折部7C、7D的连接部7E延伸的方向为直角的方向上延伸的轴。另外，在曲折部7D中，与固定部7F相向的部分(在安装于气密容器内的状态下与导电端子引脚4B相向的部分)的加热单元的直线状部7A比其它的加热单元的直线状部7A短。此外，在曲折部7C中，与固定部7F相向的部分(在安装于气密容器内的状态下与导电端子引脚4B相向的部分)的加热单元的直线状部7A比其它的加热单元的直线状部7A短。

曲折部7C、7D将第1基准轴7Ha和第2基准轴7Hb作为基准，以直线状部7A的两面中一个面彼此相对的方式被折弯。即，曲折部7C、7D成为分别以第1基准轴7Ha和第2基准轴7Hb为基准在2处弯曲180度的结构。在像这样被折弯的曲折部7C、7D中，在同一直线状部7A中彼此相对的同一面、即在被折弯的状态下成为内侧的面之间，形成规定的间隙。此外，曲折部7C、7D分别成为构成直线状部7A的带状的平面部相向的结构。此外，曲折部7C、7D以直线状部7A的延伸方向相对于连接部7E成直角的方式被折弯。而且，加热器7以连接部7E与盖板3的内表面平行的方式配置在气密容器内。因此，加热器7在直线状部7A的延伸方向垂直于盖板3的内表面的状态下配置在气密容器内。

关于加热器7，通过像这样折弯曲折部7C、7D，能抑制宽度方向的尺寸，该宽度方向是与第1基准轴7Ha及第2基准轴7Hb正交的、且连接部7E延伸的方向。因此，能够减小加热器7的容纳空间，尽管延长加热器7的整体长度，也能够配置在与以往相同尺寸的气密容器内。此外，像这样折弯了曲折部7C、7D的加热器7被配置成在气密容器内一个曲折部7C的直线状部7A和另一个曲折部7D的直线状部7A彼此相向。此外，加热器7被配置成在气密容器内一个曲折部7C的直线状部7A平行于另一个曲折部7D的直线状部7A。

此外，在加热器7配置在气密容器内时，由固定部7G-曲折部7C-连接部7E-曲折部7D-固定部7F围绕在导电端子引脚4B的周围。即，加热器7以在导电端子引脚4B的周围形成漩涡状的方式配置。此外，加热器7以曲折部7C、7D夹着导电端子引脚4B而彼此相向的方式配置。此外，加热器7以曲折部7C、7D与盖板3的内表面平行的方式配置。此外，加热器7以成为曲折部7C、7D的外侧的侧面沿着壳体2的内周面的方式配置。而且，成为加热器7的边缘侧的端部的固定部7G通过焊接等固定在盖板3的内表面。另一方面，成为加热器7的中心侧的端部的固定部7F通过焊接等固定在导电端子引脚4B的气密容器内的端部。

此外，加热器7在气密容器内以连接部7E成为热动板9侧、连接部7E的最近的折弯部位成为盖板3侧、其下一个的折弯部位成为热动板9侧的状态来配置。由此，加热器7是在配置在气密容器内的状态下成为热动板9侧的部位的面积比成为与热动板9侧相反的一侧的盖板3侧的部位的面积大的结构。

并且，对该加热器7的形状进一步实施了创意性措施。接着，对该形状进行说明。首先，如图4所示那样，曲折部7C、7D通过以在壳体2的长度方向上延伸的第1基准轴7Ha和第2基准轴7Hb为基准被折弯2次而分别形成多个外侧垂直部71、多个内侧垂直部72、多个中间垂直部73。外侧垂直部71是在第1基准轴7Ha的外侧垂直于盖板3的内表面的部分。内侧垂直部72是在第2基准轴7Hb的内侧垂直于盖板3的内表面的部分。中间垂直部73是在第1基准轴7Ha和第2基准轴7Hb之间、在被外侧垂直部71和内侧垂直部72夹着的状态下垂直于盖板3的内表面的部分。

这样加热器7所形成的多个中间垂直部73可以分为2种。即，如图6所示那样，具有类型A的中间垂直部73A和类型B的中间垂直部73B，所述类型A的中间垂直部73A为在中间垂直部73的宽度方向的两端部存在其它的中间垂直部73的中间垂直部，所述类型B的中间垂直部73B为在中间垂直部73的宽度方向的两端部中的一个端部不存在其它的中间垂直部73的中间垂直部。在该情况下，在1个加热器7中，形成3个类型B的中间垂直部73B。即，具有在固定部7F的接近处形成的中间垂直部73B和在连接部7E的两端形成的2个中间垂直部73B。并且，在本实施方式的热动开关1中，对在固定部7F的接近处形成的中间垂直部73B实施了特殊形状的创意性措施。

在图7中示出了加热器7的一部分、特别是固定部7F的附近部分。即，在固定部7F的接近处形成的中间垂直部73B中，形成了作为比加热器7的其它的部分容易熔断的熔断部而发挥作用的窄幅部74。窄幅部74是在中间垂直部73B的宽度方向的两端部中的不存在其它的发热元件的一侧的端部中比该中间垂直部73B的宽度窄的部分。并且，如图3所示，在热动开关1的密闭容器内，在中间垂直部73的两端部中的设有窄幅部74的端部侧确保了比较宽敞的空间。

还如图8所示那样，窄幅部74在中间垂直部73B的宽度方向上在偏向于不存在其它的发热元件的开放侧的端部(在图8中为右侧的端部)而设置。即，窄幅部74被设置在中间垂直部73B的宽度方向的相比于中心线CL偏向于开放侧的位置。另一方面，在与窄幅部74相反的一侧的端部、即存在其它的发热元件的一侧的端部，形成朝向不存在其它的发热元件的一侧的端部凹成圆弧状的凹陷部75。另外，凹陷部75的形状并不限于圆弧状。

此外，在加热器7中，在作为与导电端子引脚4B连接的端部的固定部7F、和与具有窄幅部74的中间垂直部73B相向的内侧垂直部72之间，具有细状部76。该细状部76的宽度至少比内侧垂直部72的宽度细。因此，加热器7成为在从固定部7F出发时通过细状部76而暂时变细、之后具有宽幅的内侧垂直部72的结构。并且，成为在连接着该内侧垂直部72的中间垂直部73B中具有窄幅部74的结构。

此外，如图9A至图9D所示，在该情况下，内侧垂直部72的垂直方向的尺寸H1比中间垂直部73的垂直方向的尺寸H2短。另外，虽然未图示，但是加热器7可以是使外侧垂直部71的垂直方向的尺寸比中间垂直部73的垂直方向的尺寸短的结构，也可以是使外侧垂直部71和内侧垂直部72这两者的垂直方向的尺寸比中间垂直部73的垂直方向的尺寸短的结构。即，加热器7能够设为使外侧垂直部71和内侧垂直部72的至少一方比中间垂直部73短的结构。

根据本实施方式的热动开关1，加热器7的发热元件具有由带状的金属板构成的曲折部7C、7D。并且，曲折部7C、7D分别通过以在壳体2的长度方向延伸的第1基准轴7Ha和第2基准轴7Hb为基准被折弯2次而具有外侧垂直部71、内侧垂直部72、以及中间垂直部73，该外侧垂直部71在第1基准轴7Ha的外侧垂直于盖板3的内表面，该内侧垂直部72在第2基准轴7Hb的内侧垂直于盖板3的内表面，该中间垂直部73在第1基准轴7Ha和第2基准轴7Hb之间、在被外侧垂直部71和内侧垂直部72夹着的状态下垂直于盖板3的内表面。并且，多个中间垂直部73中的在该情况下设置在固定部7F的接近处的中间垂直部73B，在该中间垂直部73B的宽度方向的两端部中的不存在其它的发热元件的开放侧的端部，具有比该中间垂直部73B的宽度窄的窄幅部74。

根据该热动开关1，在加热器7的中间垂直部73B的宽度方向的两端部中的不存在其它的发热元件的开放侧的端部设置作为熔断部发挥作用的窄幅部74。并且，在中间垂直部73B的开放侧的端部设有比较宽敞的空间。根据该结构，窄幅部74熔断时产生的溅射物朝向加热器7的不存在其它的发热元件的比较宽敞的空间飞散。因此，即使由溅射物产生了电弧，也能够使该电弧在向其它部位、例如壳体2、盖板3转移之前消失，能够切断通电。

此外，在加热器7中，在中间垂直部73的宽度方向的两端部中的一个端部不存在其它的中间垂直部73的类型B的中间垂直部73B如图6所示那样存在3个。其中，固定部7F的最近的中间垂直部73B以外的2个中间垂直部73B存在于靠近热动板9的位置。因此，如果在这2个中间垂直部73B形成发热量较多的窄幅部74，则有可能会受到从加热器7向热动板9的热传递不均衡等的影响，进而对工作的稳定性造成影响。在本实施方式的热动开关1中，在距热动板9最远的中间垂直部73B中形成有窄幅部74。因此，伴随着窄幅部74的形成，能够避免工作变得不稳定。

此外，根据热动开关1，加热器7成为使带状的金属板曲折而形成曲折部7C、7D、进而将这些曲折部7C、7D以2个基准轴7Ha、7Hb为基准折弯了2次的复杂的形状。因此，成为特别是在外侧垂直部71与内侧垂直部72之间所夹着的中间垂直部73部分热容易积聚的结构。根据热动开关1，在加热器7中，内侧垂直部72的垂直方向的尺寸比中间垂直部73的垂直方向的尺寸短。由此，能够减少内侧垂直部72与中间垂直部73相向的面积，换而言之，能够增加中间垂直部73的开放面积。由此，能够提高从中间垂直部73部分的散热性，能够防止中间垂直部73部分的温度过度上升，能够使温度均匀地分布。

此外，根据热动开关1，加热器7在连接于导电端子引脚4B的固定部7F和内侧垂直部72之间具有比内侧垂直部72细的细状部76。根据该结构，能够防止热从固定部7F向导电端子引脚4B侧流失而内侧垂直部72的温度变得过低。加热器7需要根据在该加热器7流动的电流的大小而发热。但是，当热从固定部7F向导电端子引脚4B侧流失时，有时内侧垂直部72的温度会变得过低。特别在本实施例中，由于发热量比较多的窄幅部74靠近固定部7F，所以有可能得不到在过电流作用下的所期望的熔断性能。因此，根据本实施方式的热动开关1，通过设置细的细状部76来增加固定部7F附近的发热量，包含窄幅部74的内侧垂直部72的热难以向导电端子引脚4B侧流失。因此，能够维持与流动的电流的大小相应的加热器7的发热性。

另外，本发明并不仅限于上述的一个实施方式，可以在不脱离其要旨的范围内进行各种变形或者扩展。例如，加热器具有的曲折部并不限于2个，能够适当变更其数量来实施。

Claims (4)

1.一种热动开关，具有：

气密容器，其是通过在金属制的形成为长条的圆顶状的壳体的开口端气密地固接有盖板而构成的；

2个导电端子引脚，其分别插入在设置于所述盖板的2个贯穿孔中，分别被电绝缘性的填充材料气密地固定；

固定触点，其在所述气密容器内，被固定在一个所述导电端子引脚；

加热器，其在所述气密容器内，一端与另一个所述导电端子引脚连接，另一端与所述盖板连接；

热动板，其一端与所述壳体的内表面连接，在规定的温度下其弯曲方向反转；以及

活动触点，其设置在所述热动板的另一端，与所述固定触点一起构成一对开关触点，

所述热动开关的特征在于，

所述加热器的发热元件具有由带状的金属板构成的曲折部，

所述曲折部通过以在所述壳体的长度方向延伸的第1基准轴和第2基准轴为基准被折弯2次而具有外侧垂直部、内侧垂直部、和中间垂直部，所述外侧垂直部在所述第1基准轴的外侧垂直于所述盖板的内表面，所述内侧垂直部在所述第2基准轴的内侧垂直于所述盖板的内表面，所述中间垂直部在所述第1基准轴和所述第2基准轴之间、在被所述外侧垂直部和所述内侧垂直部夹着的状态下垂直于所述盖板的内表面，

所述中间垂直部在该中间垂直部的宽度方向的两端部中的不存在其它的所述发热元件的一侧的端部，具有比该中间垂直部的宽度窄的窄幅部。

2.如权利要求1所述的热动开关，其特征在于，

所述外侧垂直部和所述内侧垂直部的至少一方比所述中间垂直部短。

3.如权利要求1或2所述的热动开关，其特征在于，

所述加热器在与所述导电端子引脚连接的端部和所述内侧垂直部之间具有比所述内侧垂直部细的细状部。

4.如权利要求1至3中任一项所述的热动开关，其特征在于，

所述中间垂直部设有多个，

所述窄幅部设置在这些多个中间垂直部中的在与所述导电端子引脚连接的端部的接近处形成的中间垂直部。