CN1269592A - 热敏开关 - Google Patents

Abstract

一种热敏开关,由密封绝缘固定导电端子的金属盖板和在该盖板的外周附近焊接开口端的有底圆筒状金属容器组成的密闭容器构成。其内收容有浅碟圆板状热响应板,有通过热响应板的动作而开闭固定接点和动接点的接点机构。将金属制容器圆筒部厚度t、长度L、直径D设定成t/L=1/60—1/20,L≥0.5D的关系,分别限定容器底面3B朝热响应板的热传递和由圆筒部朝盖板方向的热传递,能够提早开关的热响应速度。

Description

热敏开关

本发明涉及一种使用热响应板的热敏开关，例如在机动车的制冷剂热交换系统中循环的压缩机或者发动机·传动装置等的机器异常时，检测出过热部分的温度，保护该机器避免因过热而带来的损伤用的热敏开关的改进。

以往，作为这种开关，使用了利用双金属片变形来开闭电器回路的热敏开关。图7中所示的热敏开关101具有圆板状的金属制盖板102和有底圆桶状的容器103，盖板102的外周附近密封固定着容器103的开口端，构成密闭容器。这里，采用密闭容器的理由是防止水分等进入到容器的内部，并且，根据后述的理由，使封入容器内部的气体的成分长期保持稳定。对于容器103的材质，由于焊接性能良好，使用钢板。

盖板102上设置有贯通孔102A及102B，这些贯通孔通过玻璃等电器绝缘性充填材料105分别密封固定着金属制的导电销104A及104B。一侧的导电销104A的图示下端附近作成“コ”字形，厚的导电性固定接触部件106通过焊接等方法固定着其图示的上端部。导电销104B的下端附近通过诸如焊接等方法将弹性的可动接触部件107固定在其固定端107A上。可动部件107的前端107B上固定着动接点108，以与固定接触部件106的接触部106A相接触的方式配置。

在容器103的底部设置有将诸如双金属材料冲压成圆形浅碟状成形，制成热响应板109，在其上设置由弹性材料制成的保持板110。而在保持板110上配置着由耐热性绝缘材料制有的受压片111，该受压片的前端通过压入等方法固定在设置于上述可动接触部件107上的孔107C中。

对该热敏开关101的动作进行说明时，在常温状态下热响应板109如图7所示呈向下方突出的弯曲状，随着温度上升到限定的温度，会突然跳起反转，其弯曲方向预先设定成中央向上方凸出的形状，这样，其中央部分压住受压片111。受压片111压住可动接触部件107，将其前端的动接点108从固定接触部件106的接触部106A上离开，切断其电路。

下面对于将该热敏开关安装在作为控制对象机器的汽车空调用压缩机安装上的情况，参照图8所示的部分剖视图以及该部分的放大图的图9进行举例说明。这里，所示汽车空调用压缩机的壳体A上设置有预安装部A1。该安装部带有设置在压缩机排出制冷剂通路A2上的贯通孔，安装的热敏开关101设置在能够迅速检测出被检测物体的制冷剂温度的位置。

在安装的热敏开关101的导电销104A、104B上连接固定着导线112A、112B，在使用的环境中，为了防止水等浸入到该连接部上，以及在作业时保护其不受外力或振动，在热敏开关101中覆盖着保护帽113，在保护帽内部充填有绝缘性充填材料114。

在该安装部A1上可插入由硅胶制成的O形环115以及热敏开关101，将保护帽113的上端面用例如公知的卡环等圆弧状弹性部件116进行保持，并由开关密闭地固定安装部。

该热敏开关101通过将热响应板109设置在容器103的底面上，来实现高的热响应性能。而且，由于安装位置等问题，可使热敏开关更为小型化。然而，在上述安装例中经常暴露在外界空气中的汽车空调用压缩机壳体上安装等情况下，压缩机壳体表面会由外界气体吸走热量，而且，由于直接安装在该处的热敏开关的热量也会通过外界气体及压缩机壳体的热传导而散失热量，特别是在外界气体温度低等时，对于制冷剂急剧的温度上升会有不能获得充分的热响应性的情况。另外，盖板102为了保持导电销104A、104B，必须要有一定的厚度，因而使盖板102的热容量变大，容器前端部所受的热量通过容器的圆筒部被盖板吸走，从而降低了热响应板109的温度上升速度，因而会出现热敏开关的响应性能恶化的问题。特别是通过使容器小型化，容器圆筒部的长度变短，热量容易被盖板一侧吸走。

此外，为了提高响应速度，如图10所示，还有在将压缩机121的内部和外部进行连接的密封端子122的导电销122A前端固定热敏开关101的有效方法。在这种导电销中，热敏开关通过设置在比压缩机壳体的内壁面更靠近内侧的位置，从而能够将从开关向压缩机外部所传递的热量限制到最小限度，同时，在作为传热介质制冷剂中暴露出开关的整体，从而能提高热响应性。如果取代热介质使用油料进行代用试验，动作完结所需要的时间下降了大约一半，在实际使用也确认了同样的效果。然而，这种方法由于必须让制冷剂通路的宽度，宽到足以收容热敏开关的程度，从而会出现让压缩机的壳体地大型化，而且，部件的数目变多，价格变高的问题。而且，还会出现如前所述的盖板热容量高，以及热响应板的温度上升速度低的问题。为此，需要一种与以往的相比能够不让压缩机壳体大型化，且不增加部件数量等，能提高热响应性的热敏开关。

为此，在本发明的热敏开关中，带有圆板状的金属制盖板，在该盖板上贯穿着两个贯通孔，在该孔中通过气密绝缘充填材料保持着第1及第2端子，它还有一金属制的容器，由密封在上述盖板的外周附近具有开口端的圆筒部和浅碟状的底面部构成，该容器通过将开口端焊接在上述盖板上构成密封容器，沿着该容器的内部底面收容着在预定的第1温度下快速跳起反转动作，而在第2温度下快速跳起反转回复的浅碟状成形的圆板状热响应板，在该热响应板的对面配置有弹性的保持板，在上述第1端子上焊接着固定接触部件，而在第2端子上焊接着可动接触部件，该可动接触部件上设置着与上述热响应板相对置的受压片，上述固定接触部件以及可动接触部件在朝着上述两个端子上的各相同的方向以及在各个端子的中心与带有焊接点的延长线上配置焊接器具时，另一侧的端子则具有不妨碍夹具配置而进行焊接的焊接部，其特征在于，金属制的容器其厚度设定在圆筒部的直径的1/60至1/20，而且圆筒部的长度设定在直径的0.5倍以上，从而分别限制通过容器的底面向热响应板的热传递以及从容器的侧面通过圆筒部朝着盖板的方向的热传递，以调整热响应板的温度上升速度。这样的结构使热敏开关的金属制容器底面的热量难以从容器的圆筒部朝压缩机的壳体传递，在制冷剂温度急速上升的情况等中，通过抑制热量的散失而能够有效地加热热响应板，从而能够提高热敏开关的响应速度。

另外，本发明的另一特征是，金属制的容器由热传导率至少在铁的2分之1以下的金属，例如铁-铬合金、铁-镍合金、不锈钢等构成。通过这种构成，热敏开关的金属制容器的开关即使与以往的制品基本相同，容器底面的热量也难以从容器的圆筒部朝压缩机的壳体传递，而且，通过将容器圆筒部的厚度和长度设定成预定的关系，带能够增强将容器底面的热量迅速传递到热响应板上的效果，从而能够提高热敏开关的响应速度。另外，通过这样来选定容器，即使开关本身的大小相同或者大一些，由于能够大幅度地提高热响应性，因而几乎没有必要变更以往的安装位置，也不会使压缩机的壳体大型化。

另外，本发明再一个特征是，在密闭容器内以高于大气压的压力封入含有50％-95％的氦的密封气体，从而在温度急速上升时迅速将容器的热传递到热响应板上。另外，通过让封入的气体处于大气压以上，而使外部气体不容易浸入到容器内，从而能够使封入气体的组成长期稳定。

本发明还有一个特征是，在盖板的周缘部附近设置台阶部，是将容器开口端近旁的内周面与盖板的台阶部的外缘大致相接触地组装起来的。在本发明中，通过这样的结构即使在盖板和容器焊接时产生所谓喷溅，通过该台阶部也能够防止其进入到容器内部，同时，在组装时还能够准确且容易地进行盖板和容器的对位。

本发明再一个特征是，在第1及第2端子上通过焊接来固定各个导线。与用锡焊固定相比较，能够在更高的环境温度中使用。

附图简介

图1是本发明热敏开关的一个实施例的剖视图；

图2是表示图1的热敏开关动作状态的剖视图；

图3是沿图1中A-A线的剖视图；

图4是表示图1的热敏开关安装在控制对象机器上的状态的部分剖视图；

图5是图4的局部放大图；

图6是图1的热敏开关中使用的保持板的俯视图；

图7是以往的热敏开关的一个实例的剖视图；

图8是表示图7的热敏开关安装在控制对象机器上的状态的局部剖视图；

图9是图8的局部放大图；

图10是表示以往的热敏开关安装在控制对象机器上的安装状态的局部剖视图。

图中：1是热敏开关，2是盖板，2A的台阶部，2B、2C是贯通孔，3是容器，3C的圆筒部，4A、4B是导电销，5是充填材料，6是固定接触部件，6A是固定接点部，7是可动接触部件，8是动接点，9是热响应板，10是保持板，11是受压板，12A、12B是导线，13是保护帽，14是充填材料，15是O形环，16是弹性部件。

实施例

下面参照图1-图5对该热敏开关进行说明。图1是表示本发明热敏开关的一个实施例的剖视图，图2是表示其动作状态的剖视图，图3是图1的横断面图，图4是表示将该热敏开关安装在作为控制对象机器的一个实例的汽车空调用压缩机上的状态的部分剖视图，图5是其部分放大图。

该热敏开关1带有圆板状金属制盖板2和有底圆筒状金属制容器3，盖板2的周缘部上通过将设置于容器3开口端上的突缘部3A由环形凸焊等工艺密封固定而构成密闭容器。容器3是通过将金属板经压力加工等拉深形成的有底圆筒状，在本实施例中，容器3的圆筒部3C的长度L通过设定比以往的要长，从而缓解圆筒部两端之间热梯度。另外，容器的底面3B为了具有高的耐压性能，形成了如图1等所示的球面形浅碟状。

在本发明中通过将经热敏开关的容器热量转移作为主要方面，而得到相对于热敏开关动作时间的容器热传导率、容器圆筒部长度及厚度的关系。即，热敏开关的容器热传导率如果低，产生于容器底面的热量便难以转移到外部，而容器圆筒部的厚度如果薄，由于截面积小，热量仍然难以转移。在本实施例中，在容器的厚度t不变的情况下，将其长度做得比以往要长，从而缓和容器圆筒部两端的热梯度，抑制热量从圆筒部底面转移。

盖板2上设置有第1及第2贯通孔2B及2C，该贯通孔上分别固定作为热敏开关的第1及第2端子的金属制导电销4A及4B，用玻璃等电绝缘性充填材料5分别密封固定。用焊接等方法将一侧的导电销4A的图示下端附近成“コ”字形的具有一定厚度有导电性固定接触部件6固定在图示的上端部。该固定接触部件6的前端部上设置有银合金等构成的固定接点部6A。另外，在导向销4B的下端附近由铍铜等具有充分弹性的铜合金构成的可动接触部件7用诸如焊接等方法固定在其固定端7A。可动接触部件7的前端7B上固定着银合金等的动接点8，设置成与固定接触部件6的固定接点6A相接触的状态。

在这种情况下，固定接触部件6和可动接触部件7分别相对于焊接在各焊接部6B及7B导电销4A及4B如图3所示按同一方向焊接，另外，焊接位置以如图所示的各导电销的中心与焊接点的延长线W1及W2上使作为焊接夹具的电极E1-E4处于不妨碍各自导电销的位置，两个导电销处于不会干涉各个接触部件焊接的位置。这样，在安装作业容易的情况下，也容易进行焊接的自动化。而且，焊接夹具或焊接电极也能够制成对加压方向不会碍事的形状，从而提高寿命，减轻保养作业的负担。通过让导电销之间变窄，也还可以制成小型的热敏开关。

容器3的底部3B上通过将双金属类的材料冲压成圆形，在预定温度下，可以使其弯曲方向反转及回复，设置成浅碟状成形的热响应板9，在其上设置弹性材料制成的保持板10。再在保持板10的上方配置由诸如陶瓷的耐热性绝缘材料制成的受压片11，该受压片的前端11A通过压入等方法固定在穿过上述可动部件7的贯通孔7C中。

该保持板10如图6所示，通过将从中心成放射状延伸的多个脚部10A，在本实施例中有4条脚部10A，分别以预定的角度弯曲成伞形，形成由薄的磷青铜或铍铜等制成的弹性板。保持板10将热响应板9以对其动作不会有实质影响程度的力始终地压向底部3B的方向，使之相互接触而定位。另外，保持板10的中央贯穿设置有贯通孔10B，受压片11的下端11B以自其略突出的方式插入该贯通孔10B中。这样，可以容易地进行受压片11的定位，同时，能够防止热响应板9反复进行反转回复的动作而引起的保持板10的后述变形。而且，保持板10由于是薄板且脚部10A很细，只由脚部的前端与热响应板9接触，因此，热响应板9的热量难以通过保持板传递到受压片11上，从而能够抑制通过导电销的热量散失。

该热敏开关的动作基本上与上述的以往实例相同。即在常温状态下，热响应板9呈图1所示的向下方凸出的弯曲状态，随着温度上升到达预定的第1温度时，急跳反转，将弯曲方向变成如图2所示中央向上方凸出的形状，其中央部分与插入保持板10中央的受压片下端11B相接触，将受压片11顶起。受压片11又将可动接触部件7推起，其前端的动接点8从固定接触部件6的固定接点6A上离开，从而切断电路。一旦感应板9的温度从高温状态下降到预定的第2温度以下，热响应板9再回复其弯曲方向，使动接点8再与固定接点部6A相接触，使导电销4A、4B之间的电路恢复导通。由于受压片11的下端11B在保持板10的贯通孔10B中从中突出一部分地插入，在上述的保护动作中，热响应板9在进行上方凸出反转动作时，直接与受压片11的下端11B冲突。其结果是，保持板10由热响应板9将其夹在受压片11之间而无直接往返叩击，不会出现因这种反复的叩击而使保持板10变形或者延展的问题。

下面对将热敏开关1安装在作为控制对象机器之一的汽车空调用压缩机上的情况参照图4的部分剖视图以及其部分放大图的图5进行举例说明。该汽车空调用压缩机的壳体A与上述以往实施例相同，预设有热敏开关的安装部A1。该安装部具有设置在压缩机壳体A的排出制冷剂通路A2上的贯通孔，插入容器3而安装的热敏开关1由于直接暴露在作为被检测物的排出制冷剂中，处于能够迅速检测出制冷剂温度变化的位置。

热敏开关1是通过焊接将导线12A(12B)连接固定在其导电销4A(4B)上的，而在实用环境中，为了防止水等浸入到该连接部分，并且对其进行保护以防止工作时受到外力和振动，在热敏开关1上覆盖有保护帽13，在保护帽的内部充填有绝缘性充填材料14。

将这种结构的热敏开关与硅胶等制成的O形环15一起从压缩机外侧插入到安装部A1中，通过用该O形环15密封住安装部A1的内壁与热敏开关的容器3的外壁以及盖板2的凸缘部分之间，从而对贯通孔及该安装部A1进行密封。另外，将保护帽13的上端面由众所周知的圆弧状弹性部件16以由卡环保持住而使开关无法脱落地固定。这种热敏开关1由于保持固定在比压缩机壳体A的外壁内表面还要靠外侧的位置，从而能够以有效地确保O形环与弹性部件中的安装部的气密性的方式固定。这里，热敏开关1的容器外壁不易散失热量，安装部A1的内表面，即壳体A的外壁不直接接触，带有盖板2的金属部不与压缩机的壳体A接触。该热敏开关1与以往的相比，由于容器变长，开关容器的下半部暴露在排出制冷剂的流通路径中，能够有效地接受来自作为被检测物的制冷剂的热量。

在本实施例中，通过将热敏开关容器3的圆筒部3C加长，虽可抑制从容器底面散发出热量，而在要将热量移动速度有更有效抑制的场合，不仅要将圆筒部做长，而且还必须将容器3的厚度t做薄。然而，一旦将圆筒部的长度L做长，开关安装位置便会变大，由于需要空间，从而会使控制对象机器，在实施例中是压缩机的壳体不得不大型化。而且，对应开关容器速度要求，若将容器的厚度t做薄，还会产生开关容器的耐压性降低的问题。

在本发明中，将金属制容器由热传导率为铁的2分之1以下的金属，最好是热传导率在铁的3分之1以下金属构成，由此，容器的长度或者厚度不变，也能够抑制热量的传递速度。而且，通过将圆筒状容器的直径和厚度设定成预定的关系，即使在例如热传导率比是铁的2分之1还要高的情况下，也能够抑制容器的热传递速度，另外，在热传导率比铁更小的金属中，其效果会增大，从而能够提高对于热敏开关的响应速度。对于该容器3，使用了例如铁合金或者镍合金等中选定的适宜产品。在本实施例中，容器3中使用了将不锈钢板(SUS304)进行压力加工等冲压成的有底筒形圆筒状，其热传导率在常温下约为铁的5分之1。是以往使用的冷轧钢板的约4分之1。

作为这种容器，在使用不锈钢等电阻值高的情况下，盖板与容器的电阻值的差值很大，在焊接时，焊接金属的一部分会飞散出去，从而有产生喷溅的可能性，喷溅一旦进入容器内，会产生对各部分的动作或者绝缘性等的不利影响。这里，在本发明的盖板2的圆周部附近设置台阶部2A，容器3将其开口端附近的内周面形成与盖板2的台阶部2A外缘大致相接的形式。这样，在盖板2与容器3焊接时，即使产生喷溅，由于台阶部2A而能够防止进入到容器内部。而且，通过这样的结构，还可以容易地进行组装时盖板与容器的对位作业。

根据本发明的热敏开关，对于容器3的热传导率通过使用比以往使用的冷轧钢板具有更低值的，是铁的2分之1以下的金属，例如不锈钢等，与以往的热敏开关相比较，能够提高热响应速度。在将使用上述以往的热传导性好的容器的热敏开关安装在压缩机的壳体上的情况下，热敏开关的容器底部3B的热量通过容器传向热响应板，同时，通过开关容器的圆筒部向湿度低的盖板可压缩机壳体转移，实际上抑制了热响应板的温度上升速度。

在以往的在压缩机上安装时，盖板等的金属部不是直接与压缩机的金属制壳体相接触，由于开关上密封树脂等也传送热量，在特别是制冷剂温度急剧上升等要求快速响应速度的情况下，不能得到满意的效果。另外，构成密封容器的金属制盖板与容器相比使用的厚的金属板，因而具有较大的热容量，传到容器上的热量由于对该盖板的加热而成为延迟对热响应板的加热的一个重要原因。此外，为了提高耐压力而将开关的容器底面做成浅碟状，略微增大热响应板与容器底面的距离，使来自容器底面的幅射热量难于到达热响应板上，这也是一个需要考虑的因素。

另外，在上述以往的例子或者本发明的热敏开关中使用密封型容器的情况下，以往是将封入内部的密封气体中氦的比例提高，由此使来自容器的热量容易传到热响应板上，结果可使响应时间缩短，但仅此并不能说已经很充分。对此虽可以不使用金属板而采用热传导率低的树脂制盖板，将开口部通过树脂等充填材料进行密封，但这种结构难以保证有效的密封性能，即使封入预定的气体，经过较长的时间，则不可能稳定地维持其成分，因此不能够期待它具有长期的热传导性的提高。

鉴于此，着眼于从热敏开关的容器底部的热量移动，进行过各种的实验，判断出热敏开关的动作时间必须让容器的直径D与厚度t的关系适当。即，对于开关容器圆筒部的直径变化，其内部纳入的热响应板的面积以上述直径的二次方值的比例进行变化。这样，在容器圆筒部3C的厚度t一定的情况下，如果将容器圆筒部的直径D做小，对热响应板的单位面积的圆筒部外壁截面积便会相对增加，使得经过上述圆筒部的热量容易损失。另外，将容器圆筒部的直径加大的情况下，虽然相反，热量难以散失，若相对于直径而使厚度变薄，就会出现所说的耐压性能降低的问题。

在考虑到这些问题而进行的实验中，得到了圆筒部的厚度t相对于其直径D为1/60-1/20比较适合的结论。例如，容器圆筒部的厚度如果在直径的1/20以上，传递到容器前端的热量通过圆筒部被开关的盖板或者控制对象机器的壳体等所夺走的热量就会变多，从而降低了热敏开关的响应时间，使得响应性能不充分。另外，在该厚度为1/60以下的情况下，则会降低耐压能力，在将其设置于压缩制冷剂中的情况下，会出现由于制冷剂的压力而使容器变形的可能性。对此，通过将圆筒部的壁厚设置成其直径的1/60-1/20，便能够使热敏开关的响应性和耐压性能两全。

另外，如果容器的直径一定，热敏开关的动作时间便由容器的热传导率和容器圆筒部的长度及厚度以大致固定的常数推导出来。即，热敏开关容器的热传导率如果低，对容器底面所施加的热量便难于向外部转移，而容器圆筒部的厚度如果薄，由于圆筒部的外壁截面积变小，也会使热量难于传递，而圆筒部的长度长，由于使热梯度减缓，也难于使热量转移。考虑到这些问题的实验结果，以及综合讨论的结果，热敏开关的容器热传导率以及以及形状和动作时间由下面的公式导出，通过动作时间指数T判断出大致的关系。

(公式1)

动作时间指数： $T=A\•\mathrm{\λ}\left(\frac{t}{L}\right)+\frac{B\•t}{\sqrt{\mathrm{\λ}}}$

(其中，λ为热传导率，t为容器圆筒部厚度，L为容器圆筒部长度，A及B是常数)

该时间指数T如果在一定的条件范围内，与热敏开关的代用特性试验中的动作时间大致成比例。其值与以往的相比，能够很容易地从容器热传导率及形状预测出动作时间。例如在本实施例以及上述以往实例的热敏开关中，导出了以述关系的实验式。

(公式2)

预测动作时间： $T1=32000\mathrm{\λ}\left(\frac{t}{L}\right)+\frac{2.2t}{\sqrt{\mathrm{\λ}}}$

(其中，λ为热传导率，t为容器圆筒部厚度，L为容器圆筒部长度，但是0.1≤t≤0.6[mm]，4≤L≤20[mm]，0.005≤λ≤0.1[W/(mm·K)])

下面对导出该预测动作时间T1的代用特性试验进行说明，进行试验的热敏开关其容器圆筒部的直径D为12.8mm，收容的热响应板的直径为12.0mm。而且，盖板使用了在直径为17mm，厚度为1.6mm的冷轧钢板(SPCE)上固定导电销的形式，封入容器内部的气体，氮气为75％-氦为25％，封入气体压力一律为130kPa。另外，试验时是将图4所示的保护帽13及导线安装在热敏开关上的状态下进行的。试验方法如前所述，是在将155℃下动作的热敏开关浸在180℃的硅油中，在不与盖板等其它部分相接触的情况下，将容器部分浸入在180℃的硅油中，测定出直到开关动作的时间。该预测的动作时间T1在各值代入的条件范围内，即容器的厚度t为0.1-0.6mm，容器圆筒部的长度L为4-20mm，并且在将热传导率限定于从铁到不锈钢程度的范围内的情况下，与热敏开关的代用试验中的动作时间形成一致。

例如，在实施例的不锈钢SUS304制的容器(热传导率为0.015W/(mm·K))下，容器的厚度t为0.3mm，容器的圆筒部的长度L为12.1mm的情况下，T1为15.30，与实测平均值15.4秒基本一致。各种样品的试验结果与预测动作时间的关系如表1所示。而且开关容器圆筒部直径均为12.8mm。

(表1)

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	以往例
							SUS304	SUS304	SUS304	钢板(SPCE)	钢板(SPCE)	钢板(SPCE)
	λ	0.015	0.015	0.015	0.062	0.062							0.062
L							6.8	12.1	12.1	6.8	12.1	5.5
	t	0.3	0.3	0.4	0.3	0.3							0.3
预测动作时间(实验式的值：T1)							26.56	14.99	23.05	90.18	51.84	110.9
	动作时间(实测值平均)	25.9	15.2	23.4	89.4	51.8							115.7

这种预测动作时间T1与各种样品代用特性试验中的动作时间大体一致。从该实验值以及实测值通过将容器圆筒部长度L做成是直径D的0.5倍以上，与以往的例子相比，可以看出动作时间提高了20％。具体地说，对于长度L为6.8mm，直径D为12.8mm的情况，动作时间的实测平均值为90秒切换，如图7所示，长度L为5.5mm的以往例子，到动作则剩余的115秒。热敏开关的响应性能在该实验中要求在90秒以下，最好在60秒以下。

具体地说，预测动作时间T1，如图7所示，如果用以往的冷轧钢板制的容器(热传导率为0.062W/(mm·k))，容器的厚度t为0.3mm，圆筒部的长度L为5.5mm，如果对应于其值在3分之1以下，便能够在实验上获得与将热敏开关整体暴露在制冷剂中的情况相同或者高于其的性能，从而能够获得更好的性能。使用不锈钢制的容器的实施例1-3如表1所示，分别满足这一条件，在实际安装在控制对象机器上进行试验也确认了这一结果。另外，使用冷轧钢板的实施例4及5中不能得到实施例1-3所示的高的效果，通过选定容器的圆筒部直径和长度及厚度，也能够与以往实施例相比大幅缩短动作时间。

从上述计算值和实验结果可以看出，在容器开关与以往相同的情况下，制成热传导率为铁的大约2分之1以下，是以往使用的钢板的大约3分之2以下，便能够得到满意的动作速度。另外，将容器圆筒部的长度L作得比以往的要长，制成让朝盖板热量移动被延迟的热敏开关，也能够缩短热响应动作时间。例如，从上述实验式可以看出，在容器厚度及热传导率相同的情况下，为了获得与将开关整体暴露在制冷剂中的情况相同的性能，必须要有超过至少以往的两倍的长度。

由该公式所得出的相互关系特别适合于在热敏开关容器圆筒部的直径为8-15mm的情况下得到高的精度。而公式2则符合实施例中具体使用形状的热敏开关的实验结果，确定出公式1的常数A及B，例如，在变更热敏开关容器直径等的情况下，通过将该常数A及B设定成符合新的条件，从而能够得出与实际动作时间相近的数值。

热敏开关的热响应性能通过在开关容器内部封入热传导性良好的密封气体而得以提高。而开关容器中封入的气体在与将开关容器的热传递到热响应板上的同时，在容器内引起对流，也会引起该热量在盖板上散失。然而，在实施例的开关结构中，由于热响应板接近容器的底面，可以认为通过封入的气体传递到热响应板上的热量部分要比因对流而转移到盖板上的热量更有效地进行，在检测出温度非常急剧上升的情况下，通过将封入的气体调整到热传导良好的状态，即将封入气体中的氦的比例提高或者将封入气体的压力变高等，均是很有效的途径。

热敏开关通过在密闭容器中封入预定的气体，保持其长期的稳定性，为了对所封入的气体与干燥空气或氮气等一起进行气密性检查而封入氦气，氦气与干燥空气或者氮气相比，由于热传导性高，通过在该封入的气体中增加氦气的比例来提高封入气体的热传导性，从而能够在热响应板上尽早传入来自容器的热量。

氦气与氮气或空气相比，其热传导率高6倍，在温度急剧上升时，来自容器的热量很容易传递到热响应板上，例如在容器中使用钢板的155℃下动作的热敏开关中，封入气体中的氦气为25％和50％甚至是75％开关通过实验分别测定出开关容器部分分别浸入到180℃的油中的动作时间，进行比较，在用50％氦气的开关中，与用25％的相比，其反应时间提高了5％，而用75％氦气的开关，与用25％的相比，其响应时间提高了10％-15％左右。

因此，通过将氦气含量增加到50％以上，作为传热媒介的压缩机制冷剂气短时间内温度上升，能够提早热响应板的温度上升速度。最好是采用75％以上的氦气。另外，如果氦气接近100％，就会降低接点开放时接点之间的耐电压力，而对于使用汽车等的电池电压的情况下，在实际上不会发生问题。然而在制造时的检查工艺中，通过接点间电压测定来进行接点间距离检查的情况下，电压范围变窄而难以进行判断作业。这里，其上限最好在95％。在图1的热敏开关中，将容器与不锈钢制的相比较时，将封入气体为25％氦气-75％氮气的与75％氦气-25％氮气的相比，用油进行的特性代用实验中，后者的动作时间比前者缩短20％以上。在此，与容器中使用钢板的相比，其变化率变大，上述的不锈钢的热传导率低，由此使容器的底面温度及早上升，该热量被有效地传递到热响应板上，变更气体可以更有效地工作。

下面对上述实施例中在热敏开关的容器中使用不锈钢的情况进行举例说明，除此之外，选择铁-镍合金或铁-铬合金、镍-铬合金、镍-铜合金等热传导率为铁的2分之1以下的金属，最好是热传导率为铁的3分之1以下的金属，能够获得同样的效果。

在以往的热敏开关中，导线与开关使用锡焊连接成导电性固定，然而，由于锡焊的熔融温度比较低，例如，在短时超过200℃温度的条件下，会出现导线脱落的危险，因而这种热敏开关不能使用。这里，在本发明中如图5所示，将导线12A、12B用电阻焊接机等直接焊接固定到热敏开关1的导电销4A、4B上。与以往的那种将导线用锡焊固定相比，即使在高温的情况下也能够有效地保证导线与开关的电器连接，从而可以在比以往更高的温度下使开关工作。

如上所述，根据本发明通过将热敏开关的金属制容器圆筒部的直径、厚度以及长度设定成预定的关系，从而分别限定从容器的底面朝热响应板的热量传递，以及通过圆筒部向盖板方向的热量传递，其结果是能够提高热响应板的温度上升速度，从而提高热敏开关的响应速度。

另外，通过使用热传导率比以往使用的钢板要低，最好是使用热传导率为铁的3分之1以下的金属制容器，例如不锈钢，能够抑制通过容器而向外部散失的热量，从而能够将制冷剂的热量有效且迅速地传递到收容于容器内部的热响应板上。

此外，通过将封入容器内的气体按氦的含量为50％-95％比例密封，在特别是压缩机的制冷剂气体等的热的媒介温度急剧上升时，可以将容器的热量迅速地传递到热响应板上。

另外，根据本发明，在盖板的圆周部附近设置台阶部，通过在该台阶部的外缘上接合容器的内周面，从而即使在容器与盖板进行焊接时产生喷溅，通过该台阶部出能够防止其进入到容器的内部，同时，通过这种结构还能够很容易地进行组装时盖板与容器的对位作业。

另外，本发明通过将导线分别焊接固定到第1及第2端子上，与以往的锡焊固定相比，能够获得在高的温度环境中使用的热敏开关。

Claims (7)

1.一种热敏开关，它有圆板状的金属制盖板，

在该盖板上贯穿着两个贯通孔，在该孔中通过气密绝缘充填材料保持着第1及第2端子，

它还带有一金属制的容器，由密封在上述盖板的外周附近具有开口端的圆筒部和浅碟状的底面部构成，该容器通过将开口端焊接在上述盖板上构成密封容器，

沿着该容器的内部底面收容着在预定的第1温度下快速跳起反转动作，而在第2温度下快速跳起反转回复的浅碟状成形的圆板状热响应板，

在该热响应板的对面配置有弹性的保持板，

在上述第1端子上焊接着固定接触部件，而在第2端子上焊接着可动接触部件，

该可动接触部件上设置着与上述热响应板相对置的受压片，

上述固定接触部件以及可动接触部件在朝着上述两个端子上的各相同的方向以及在各个端子的中心与带有焊接点的延长线上配置焊接夹具时，另一侧的端子则具有不妨碍夹具配置而进行焊接的焊接部，其行征在于：金属制的容器其厚度设定在圆筒部的直径的1/60至1/20，而且圆筒部的长度设定在直径的0.5倍以上，从而分别限制通过容器的底面向热响应板的热传递以及从容器的侧面通过圆筒部朝着盖板的方向的热传递，以调整热响应板的温度上升速度。

2.一种热敏开关，它有圆板状的金属制盖板，

在该盖板上贯穿着两个贯通孔，在该孔中通过气密绝缘充填材料保持着第1及第2端子，

它还带有一金属制的容器，由密封在上述盖板的外周附近具有开口端的圆筒部和浅碟状的底面部构成，该容器通过将开口端焊接在上述盖板上构成密封容器，

沿着该容器的内部底面收容着在预定的第1温度下快速跳起反转动作，而在第2温度下快速跳起反转回复的浅碟状成形的圆板状热响应板，

在该热响应板的对面配置有弹性的保持板，

在上述盖板上保持的第1端子上焊接着固定接触部件，而在第2端子上焊接着可动接触部件，

该可动接触部件上设置着与上述热响应板相对置的受压片，

上述固定接触部件以及可动接触部件在朝着上述两个端子上的各相同的方向以及在各个端子的中心与带有焊接点的延长线上配置焊接夹具时，另一侧的端子则具有不妨碍夹具配置而进行焊接的焊接部，其行征在于：

通过将金属制的容器用热传导率为铁的2分之1以下的金属构成，从而在加热时抑制向盖板一侧的热量传递速度，以提高容器底面的温度上升速度。

3.如权利要求2所述的热敏开关，其特征在于：金属制的容器其厚度设定在圆筒部的直径的1/60至1/20，而且圆筒部的长度设定在直径的0.5倍以上，从而分别限制通过容器的底面向热响应板的热传递以及从容器的侧面通过圆筒部朝着盖板的方向的热传递，以调整热响应板的温度上升速度。

4.如权利要求2或3所述的热敏开关，其特征在于：金属制的容器为铁-铬合金、铁-镍合金、铁-镍-铬合金或者镍-铬合金中任意合金构成。

5.如权利要求1-4任意一项所述的热敏开关，其特征在于：在密闭容器内以高于大气压的压力封入含有50％-95％的氦的密封气体。

6.如权利要求1或2所述的热敏开关，其特征在于：在盖板的周缘部附近设置台阶部，让容器开口端近旁的内周面与盖板的台阶部的外缘大致相接触。

7.如权利要求1-6任意一项所述的热敏开关，其特征在于：在第1及第2端子上通过焊接来固定各个导线。

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