JP2860507B2 - 熱応動スイッチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は冷凍機用の密閉形圧縮機
及びこの種のものに用いられ電気モータの過熱焼損を保
護するための熱応動スイッチに関し、特にその熱応動ス
イッチの寿命が尽きた時に異常温度となった場合には確
実にその電路を遮断する事のできる密閉形熱応動スイッ
チに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、密閉形電動圧縮機はフロン等の冷
媒ガスを密閉容器内の圧縮ポンプで圧縮して密閉容器外
部へ送出し熱交換を行なった後に再び密閉容器内に戻す
という冷凍サイクルを循環させているが、その圧縮ポン
プは電動機によって駆動されている。ここで何等かの異
常により電動機の回転トルク以上の負荷トルクが生じて
回転子が拘束された場合などには、固定子巻線には定格
運転時の数倍の電流が継続して流れる為に巻線の近傍に
置かれたバイメタル等の熱応動板によって一対の接点を
開閉させる熱応動スイッチによって電動機巻線の絶縁被
覆の耐熱温度の上限を越えないように繰返し開閉動作し
て負荷トルクが電動機の起動トルク以下になった時には
電動機を運転させたり、冷媒ガスの異常圧力など種々の
トラブルが発生しても電動機の巻線温度が所定温度の上
限を越えないように前記熱応動スイッチの接点が電動機
への給電を断続的に行なうようにされている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかるに電動機の熱応
動スイッチが多くの回数の開閉動作を行なって動作の寿
命が尽きた場合に、接点が溶着したままとなり電流が継
続して電動機に流れる時、巻線の発熱によりその絶縁が
劣化しその為短絡大電流が流れ密閉容器内が非常に高温
度となり、容器の最も弱い部分である例えばクラスタと
呼ばれているガラスで端子を絶縁し気密に保持している
部分が抜けて火炎が吹き出して火災が発生するという危
険性があった。

【０００４】本発明の熱応動スイッチはその動作の寿命
が尽きて接点が開放できない様になった場合に、電動機
に異常電流が継続して流れ密閉容器内が異常な高温にな
った時等には密閉容器から火炎が吹き出すような危険状
態となる以前に確実に電路を遮断する事のできる熱応動
スイッチを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の熱応動スイッチ
の容器の一方を構成するカバーの形状はほぼ円弧状の部
分を中間に有し両端が球面に近い形状に金属板をプレス
等によって成型された金属製の長ドーム形であり、その
カバーの一方の球面状部にはやや平坦な固定部を有し他
方球面状部には小突起を有している。また容器の他方を
構成する蓋板はカバーの開口端面に溶接されるようその
平面形状がカバーの端面形状を少なくとも包含する形状
とされた金属製の蓋板である。本発明の熱応動スイッチ
はこれらによって構成された密閉容器からなる。蓋板に
はその長手方向の一方に貫通孔が設けられ、その貫通孔
にはガラスの如き電気絶縁性充填材により導電ピンが前
記蓋板を貫通して気密に固着され、その両端は密閉容器
内部側と外部側にそれぞれ所定の長さ突出している。

【０００６】金属製の支持体はその一端を前記カバーの
平坦部の密閉容器内部側に固着されており、また他端に
バイメタルの如き温度の変化に応じて変形する金属板を
ほぼ短冊状にしたものの中央を浅い皿状に絞り成型する
事によって異なる温度に応じてスナップ的に湾曲方向を
変える熱応動板の一端が固着されている。この熱応動板
の自由端近傍即ちスナップ的に反転−復帰動作を行なっ
た時に位置が変わる側には銀又は銀合金の如き電気接点
材料で作られた可動接点が固着されていて、常には後述
する固定接点と接触するように配設されている。

【０００７】固定接点はその一端が前記蓋板の長手方向
に沿って前記導電ピンの密閉容器内部端に易溶融材料に
よって固着され、他端には銀や銀合金等の接点材が固着
され前述したように常にはこの接点材部分と前述の可動
接点が接触している。

【０００８】導電ピンの密閉容器内部端即ち固定接点と
の固着端部には導電ピンの直径よりも細くされた突起部
が設けられ、また固定接点の導電ピンとの固着部にはそ
の直径が前記突起の直径よりも大きくまた導電ピンの直
径よりも小さい貫通された取付孔が設けられている。固
定接点はその取付孔に導電ピンの突起を挿入し、溶融乃
至固着力が低下する温度を通常の熱応動スイッチの作動
条件より高い温度、つまり前記熱応動板の動作温度より
も高い温度に設定された易溶融材料により固着される。
この時、固定接点はバネや形状記憶合金等により少なく
とも易溶融材料の溶融乃至は固着力の低下時に導電ピン
との電気的接続を断つように構成されている。また、固
着時に位置決め用の治具等によって導電ピンと固定接点
の位置関係が確実に得られるようにすれば導電ピンの突
起部や固定接点の取付孔は必ずしも必要なものではな
い。

【０００９】そして蓋板と長ドーム形のカバーとがその
開口端面で溶接等の方法により気密に固着された後、熱
応動板の支持体のカバーとの固定端をカバーの変形によ
って変位させ可動接点と固定接点間の接触圧力を加減す
る事により、可動接点が固定接点から開離する熱応動板
のスナップ的動作温度の較正を行なうことができるよう
にした熱応動スイッチである。

【００１０】上述の如き構成手段により、熱応動スイッ
チの通常の動作時例えば電動機の回転子が拘束された場
合などにおいては、その電流や熱応動スイッチの周囲温
度の上昇により熱応動板の温度が動作温度に上昇するた
めその動作により接点の開離−接触が行なわれその電路
を開閉することにより電動機を焼損から保護すると共
に、回転子拘束の原因が除去された場合には電流やスイ
ッチ周囲温度が正常に戻り熱応動板は接点の接触状態を
維持するため電動機は通常の連続通電状態に戻ることが
できる。さらに電動機の回転子の拘束が除去されない
時、電動機を焼損から保護するためのスイッチの動作が
長期間にわたり続いた為にスイッチの熱応動板乃至は接
点の寿命が尽きるなどして接点の溶着等が発生し電路が
開放されなくなった場合には、易溶融材料が溶融等によ
り固着力が低下しバネ等の反発力により固定接点が導電
ピンから離脱する事により電路が確実に遮断され電動機
の焼損や火災の発生を確実に防ぐことができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。鉄板などをプレスにより絞り成形して
作ったカバー１はほぼ球面状の部分を両側に持ち中央部
分が半円状の長ドーム形をしており、その一方の球面状
部にはやや平坦な固定部1Aを有し、他方球面状部には小
突起1Bを有している。このカバー１の内側にはバイメタ
ルなどで作られた熱応動板２を有し、その可動端側には
可動接点３がスポット溶接の如き方法で固着され、他方
固定端側は適当な金属板で作られた支持体４の一端にス
ポット溶接のごとき方法で固着されている。支持体４の
他端はカバー１の固定部1Aにおいてスポット溶接の如き
方法でカバー１の内面に固着されている。

【００１２】カバー１より肉厚の鉄板を成形した蓋板５
にはその中央近傍に貫通孔5Aが穿たれておりその貫通孔
5Aには熱膨張係数を考慮されたガラス等の電気絶縁性の
充填材６によって導電ピン７がコンプレッションタイプ
等周知の如きハーメチックシールにより気密に固着され
ている。さらに導電ピン７には一端に銀合金等の接点材
部分8Aを貼り合わせ固着した固定接点８が図示の如くほ
ぼ導電ピン７と直交する状態で予め定められた位置に、
所定の温度で固着力を低下する易溶融材料９によって固
着されている。

【００１３】固定接点８には小孔8Cが設けられており、
この小孔8C図１で示す下側に電気絶縁性材料例えばセラ
ミックなどで作られた絶縁子11がその突起11Aを挿着さ
れている。この絶縁子11と蓋板５の間にはその両者を押
し開く方向の力、即ち固定接点８を導電ピン７から引離
す方向の力を蔵した板バネ10が挿入されている。また板
バネ10の中央部には小孔10Aがあけられておりここに絶
縁子11の突起11Bを挿入する事により板バネの位置も決
められている。

【００１４】前記カバー１の開口端1Cには蓋板５がリン
グプロジェクション溶接の如き方法で気密に封着され
る。

【００１５】導電ピン７と固定接点８の固着部分をさら
に詳しく説明すると導電ピン７の容器内側先端にはテー
パー状になった固定突起7Aが設けられこの固定突起7Aの
最大径は導電ピン７の直径よりも小さくされており、導
電ピン７はその固定突起7Aとの境の部分にショルダー部
7Bを有している。また固定接点８の固定端となる側には
その直径を前記固定突起7Aの最大径よりも大きく且つ導
電ピン７の径よりも小さく設定された取付孔8Bが設けら
れている。固定接点８はこの取付孔8Bに前記固定突起7A
を挿入してショルダー部7Bに突き合わせた形で位置決め
され、導電ピン７にほぼ直交した状態で易溶融材料９に
よって固着されている。

【００１６】この他に取付用の治具を使用して位置決め
を行なう方法、例えば導電ピン７を備えた蓋板５を第一
の治具に取付け、また固定接点８を第二の治具に取付
け、この第一の治具と第二の治具を突き合わせる事によ
って所定の位置関係に位置決めされ易溶融材料で固定さ
れるようにすれば、固定突起7Aや取付孔8Bは必ずしも必
要とされるものではないことは容易に理解できる。

【００１７】また熱応動板２はその反転動作温度及び復
帰動作温度が長期にわたり変化しないように例えば300
℃の恒温炉の中で所定時間放置されてから常温に戻され
るというエージング工程を経過するのが好ましいが、こ
のエージング工程の前に熱応動板２と支持体４とはスポ
ット溶接の如き方法で既に固着されている。支持体４を
カバー１の固定部1Aにおいてスポット溶接する時の熱は
瞬間的かつ局部的に高温度になるが、実質的にこのスポ
ット溶接時の熱が熱応動板２に施した先のエージング工
程の効果を減殺しないように配慮されている。しかも本
発明に於いては易溶融材料としてハンダ等を使用した場
合にその適用部分を固定接点８を導電ピン７に固定する
構造としたため、ハンダごて等の熱が熱応動板に対して
全く影響を及ぼす事はない。

【００１８】熱応動板２が所定の温度例えば130℃で反
転動作するようにその動作温度を較正することは固定接
点８と可動接点３の接触圧力を変化させることで行なう
が、これはカバー１の平坦部1Aを極めて僅かに変形する
ことにより可能である。即ち支持体４を介して熱応動板
２が設けられ且つその先端に可動接点３が設けられてい
る為、平坦部1Aでの僅かな変位が可動接点３の変位とし
ては非常に拡大される事となり、接触圧力の広範囲な変
化をカバー１の耐圧力性にはほとんど影響を与えない範
囲の変形で可能にする事ができる。また小突起1Bは熱応
動板２が所定の温度でその湾曲方向が反転して点線で示
す方向になった時に、接点間距離を規制するようにその
突出量を予め考慮して成形されている。

【００１９】次に、この熱応動スイッチの動作について
説明する。電動機に流れる電流が導電ピン７及び蓋板５
を介して通じられるように接続すれば、電動機の電流は
導電ピン７−固定接点８−可動接点３−熱応動板２−支
持体４−カバー１−蓋板５の電路に通電される。電動機
に流れる電流が起動時の短時間の大電流を含め通常の運
転電流である時には、前記電路の総発熱量による加熱を
熱応動板２は受けるがその温度は所定の動作温度例えば
130℃に至らず電動機は運転をそのまま継続する。

【００２０】何等かの異常が生じて電動機の負荷が大き
くなり運転中の電流が増加して継続する場合とか、運転
電流は通常であっても内部の冷媒ガスが異常な高温にな
った場合にはこの熱応動スイッチが設置された密閉ハウ
ジング内の温度即ちスイッチの周囲温度が速やかに伝達
されスイッチ内の熱応動板２は急跳反転動作によりその
湾曲方向を変え図１の点線で示す如く可動接点３を固定
接点８から開離し電動機の電流を遮断する。又電動機の
トルクが負荷トルク以下の時には回転子が拘束された状
態となり起動時の過大電流が通常の起動に必要な時間例
えば２秒乃至３秒より長く継続されスイッチの周囲から
受ける加熱及びスイッチ内部の発熱量が異常に増大し熱
応動板２の温度は前記の130℃に到達して急跳反転動作
により可動接点３を固定接点８から開離し電動機の電流
を遮断する。その状態で自然に冷却されて例えば90℃に
なった時、熱応動板２は急跳反転動作によりその湾曲方
向を変え再び可動接点３と固定接点８の接点材部分8Aを
接触させる。

【００２１】上記の動作において、電動機に発生した異
常の原因が除去されず、例えば回転子の拘束状態が継続
した場合、スイッチの熱応動板２は反転動作と復帰動作
を繰返し接点の開放と接触を繰返すこととなり、遂には
熱応動板の疲労や接点の溶着により前記の130℃に到達
しても電路の開放が行なわれなくなることが生ずる。そ
の結果、電動機内部及びスイッチ内部の温度はさらに上
昇し非常状態となりやがて易溶融材料９周辺の温度がそ
の融解乃至固着力の低下する例えば150℃に達し、易溶
融材料９は固着力が低下し固定接点８上の取付孔8Bと導
電ピン７上の固定突起7Aでの拘束を解く。この時、固定
接点８は絶縁子11を介して蓋板５上に置かれた板バネ10
が復元力を蔵しているため、それにより図４、図５に示
すように導電ピン７から開離され電路を確実に遮断す
る。

【００２２】本実施例に於いて、固定接点を導電ピンか
ら引離す機構を板バネとしたがその形状は板バネに限る
ものではなく、固定接点を導電ピンから引離す事のでき
る形状のものであればよいことは明らかである。また、
このバネは電動機の通常の運転時には固定接点固着部に
変形を与えないようにその変態温度を選定された形状記
憶合金などに置き換える事も可能である。さらにバネそ
のものにセラミックや耐熱性の樹脂等の電気絶縁材料を
使用する事により、絶縁子11が不要となる事は容易に理
解できる。また、易溶融材料９としては、鉛と錫の合金
であるハンダの他に易溶融合金として知られている錫、
鉛、ビスマス、カドミウムのうちの数種類を適宜の割合
で混融すればハンダより低い温度に融点を選定する事が
可能である。またさらにこの他に合成樹脂等の熱変形温
度に着目し、その熱変形前の形状を固着力として応用
し、熱変形を開始する事で固着力の低下するような易溶
融材料として使用できる事は容易に理解できるところで
ある。

【００２３】

【発明の効果】以上のように本発明は、密閉型電動圧縮
機の密閉容器中に於いて電動機や冷媒ガスの異常過熱に
即時に応動するに適した耐圧力容器構造の熱応動スイッ
チであり、電動機に何等かの異常が発生した場合、通常
の熱応動スイッチ作動時にはその熱応動板の反転−復帰
動作により電流の遮断−通電を行ない電動機の巻線の異
常発熱による焼損等の不利益を防ぐ事ができると共に、
その異常の原因が取除かれた場合には通常の連続通電状
態に復帰する事ができる。

【００２４】さらに、電動機の異常が継続し熱応動板の
疲労などによりスイッチの寿命が尽きて接点の溶着等が
生じた場合には、固定接点と導電ピンを固着している易
溶融材料が溶解乃至は固着力を失い、バネ等の開路機構
により固定接点と導電ピンは電気的に開離され、電路を
確実にオフの状態となし電動機の焼損や火災などを未然
に防ぐ事が可能となる。

【００２５】また、低温溶融材料としてハンダ等を使用
した場合にも、固定接点をハンダ等によって固定する構
造とした為、ハンダごて等の熱が熱応動板に対して影響
を及ぼすことはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の熱応動スイッチの実施例の縦断面図

【図２】 図１の熱応動スイッチのＡ−Ａ断面矢視図

【図３】 図１の熱応動スイッチのＢ−Ｂ断面矢視図

【図４】 図１の熱応動スイッチの非常状態を示す縦断
面図

【図５】 図４のＣ−Ｃ断面矢視図

【符号の説明】

１：カバー 1C：開口端 ２：熱応動板 ３：可動接点 ４：支持体 ５：蓋板 5A：貫通孔 ６：充填材 ７：導電ピン ８：固定接点 ９：易溶融材料 10：バネ 11：絶縁子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小関 秀樹 愛知県丹羽郡扶桑町南山名小山西40の２ 審査官 杉田 恵一 (56)参考文献 特開 昭50−154779（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−24774（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−103576（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−134520（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−109121（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−279532（ＪＰ，Ａ) 実開 昭54−4369（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−44232（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭57−50011（ＪＰ，Ｂ２) 米国特許4295114（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01H 37/00 - 37/56 ＰＣＩ（ＤＩＡＬＯＧ) ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属製の長ドーム形のカバーとその開口
   端面に溶接された蓋板によって構成される密閉容器、 その蓋板の適当な位置に貫通孔が設けられ、その貫通孔
   には電気絶縁性充填材により導電ピンが前記蓋板を貫通
   して気密に固着されており、 前記密閉容器の内部側に突出した導電ピンには固定接点
   がその長手方向にそって一端を固着され、 前記カバーの密閉容器内部側には温度の変化に応じて変
   形する材料にてほぼ短冊形に作られかつその中央を浅い
   皿状に絞り成形した事によって異なる所定温度に応じて
   スナップ的に湾曲方向を変える熱応動板の一端が固着さ
   れ、熱応動板の他端即ちスナップ運動時に移動する端に
   は可動接点が具備されていて、 その可動接点が前記固定接点と接触又は開離するように
   配設された熱応動スイッチにおいて、 前記導電ピンと固定接点の固着部は前記熱応動板のスナ
   ップ運動する所定温度より高い温度で溶融又は固着力を
   失う易溶融材料により固着されていると共に、 易溶融材料の固着力の低下時に導電ピンから固定接点を
   引離し電気的に開路させる機構を備えたことを特徴とす
   る熱応動スイッチ。
2. 【請求項２】 易溶融材料の固着力の低下時に導電ピン
   に固着された固定接点を導電ピンから引離す機構として
   電気絶縁物を介したバネによる復元力を蔵した構成とす
   る事を特徴とする請求項１に記載の熱応動スイッチ。
3. 【請求項３】 易溶融材料の固着力の低下時に導電ピン
   に固着された固定接点を導電ピンから引離す機構を電気
   絶縁性の材料によって作られたバネによる復元力を蔵し
   た構成とする事を特徴とする請求項１に記載の熱応動ス
   イッチ。
4. 【請求項４】 易溶融材料の固着力の低下時に導電ピン
   に固着された固定接点を導電ピンから引離す機構を電気
   絶縁物を介した形状記憶合金によって構成する事を特徴
   とする請求項１に記載の熱応動スイッチ。