JPH01122534A - 熱応動スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はバイメタル或いは形状記憶合金など温度の変化
によシ変形する熱応動板を倶］用して異なる値の温度で
前記熱応動板によシ可動接点を駆動し、これと対をなす
固定接点との間で電流の開閉を行なう熱応動スイッチの
改良に関するものである。

〔背景技術〕

従来、この種の熱応動スイッチとしては、特公昭４６−
８４５８２号及び実公昭６０−４１６２５号に示されて
いるように鉄などの材料で作られた基板に穿たれた孔に
ガラス等の充填材で買気的に絶縁して固着された導、電
ビンが示されており、そのガラス等の充填材及びその近
傍をアークなどから保護する為のコツプ形状のセラミッ
ク製絶縁体１１とか碍子等の耐アーク性材料で作られた
保護環４が設けられているが、その設置方法が適切でな
い為に充分な保護機能を発揮していないばかりでなく、
かえってアーク放電発生の耐圧値に関して有害な存在と
も考えられるような欠点があった。

〔発明の概要〕

本発明は前述の欠点をなくすために、基板に穿たれた孔
にガラスによって電気的に絶縁保持された導電ピンを有
し、基板とほぼ同一の電位にある支持部材と前記導電ピ
ンのいづれか一方に固定接点を固着させ、他方に可動接
点を駆動するバイメタルの如き温度変化によって変形す
る材料で作られた熱応動板を配設してなる温度及び電流
に応動して前記可動接点と固定接点を開閉するスイッチ
において、前記導電ピンを電気的に絶縁固着しているガ
ラスの表面にセラミック製の耐アーク部材を前記導電ピ
ンをとりまくガラスの円周上にこれに直交する方向に全
く隙間を作らない状態で即ちガラスと耐アーク部材が互
いに接するだけでなく円周のどの部分にもガラスとセラ
ミック製の耐アーク部材との間の空隙を通して基板の孔
と導電ピンとが空間で連接していないように接着せられ
る事により前記セラミック製の耐アーク部材の沿面距離
をガラスの沿面距離の有する耐電圧以上とするように構
成した熱応動スイッチに関するものである。

〔発明の実施例〕

第１図及び第２図に示す如く、比較的厚肉の鉄板を円形
に打抜き貫通孔ＩＡ・ＩＢを穿った基板１に導電ピン２
人・２Ｂがガラス８Ａ・３Ｂによって前記の孔ＩＡ及び
ＩＢ中に電気的に絶縁して貫通固着されている。導電ピ
ン２人の左端にはリード線４Ａが溶接などの方法で固着
され導電ピン２人の右端にはバイメタルなどで作られた
熱応動板６を支持する支持体５が固着されている。支持
体５は第２図によく判る如く強度を高めるために三辺か
らなる断面を有しておシ、その根元５八部分には絞り加
工によシ成形された壁面５Ｂを有しておシその壁面５Ｂ
が導電ピン２人の端面に溶接されている。支持体５の右
端より少し中央寄りの部分にはネジ５Ｃを螺合させるた
めのネジ孔５Ｄが穿たれ、右端には熱応動板６に溶接さ
れた接続片６Ａが固着されている。接続片６Ａによって
、片持梁状に支持された熱応動板６は中央が浅い皿状に
絞シ加工されていて、通常の温度では図示実線の如く上
に凸状の湾曲方向であシ、高い温度例えば１５０°Ｃに
なると点線に示す如くスナップ運動によって急跳反転し
て可動接点６Ｂを固定接点７Ｂから開離させるようにネ
ジ５Ｃによって接続片６Ａを曲げる事により可動接点６
Ｂと固定接点７Ｂとが常温において適宜の接点圧力を付
与されて動作温度の較正がなされる。また熱応動板６の
温度が低下して例えば１００°Ｃになると実線で示した
湾曲方向にスナップ運動で復帰する。固定接点７Ｂを固
着した接点支持台７はその左端７Ａを導電ピン２Ｂの端
面に溶接などにより固着しである。導電ピン２Ｂの左端
にはリード線４Ｂが接続されている８尚ニクロム線の如
き高い固有抵抗値を有する材料で作られたヒータ９がこ
の熱応動スイッチには設けられているが、この一端は支
持体５の根元近傍に溶接され他端は基板１に溶接されて
いる。第１図にはヒータ９の両端が示されていないが第
２図を見ると判るようにヒータ９の根元９Ａ・９Ｂの溶
接されている場所が示されている。このヒータ９の設け
られている理由は、リード線４八−導電ピン２人−支持
体５−接続片６八−熱応動板６−可動接点６Ｂ＝固定接
点７Ｂ−固定接点支持台７−導゛電ピン２Ｂ−ＩＪ−ド
線４Ｂからなる主回路に流れる電流は、例えば単相誘導
電動機の全電流もしくは主巻線電流であるが、単相誘導
電動機の補助巻線電流は回転子の速度が遅い時か回転子
が拘束されている時には通常全型又は主巻線電流に比較
して小さい値であるが、補助巻線の過熱を惹起するよう
な事態例えば起動リレーが正常に動作せずに閉じたまま
二相状態で運転される場合などの状態が生ずると可成り
大電流が流れるのでそのままの状態では補助巻線の温度
が異常に高くなって絶縁破壊しレアショートに至るため
その補助巻線を保護する為には可成り高い抵抗が必要で
あり、ヒータ９を通じて補助巻線に電流を供給するよう
に配線すると好都合なのである。この場合補助巻線はリ
ード線４Ｃに接続されている。従って導電ピン２人は基
板１に対してヒータ９によって接続されているから電位
差は大きくなく、はとんど電源電圧に比較すれば無視出
来る程度に小さいため導電ピン２人を基板１に絶縁して
いるガラス充填材８Ａはセラミック製の耐アーク部材を
必要としない。

固定接点７Ｂの固着された接点支持台７を固着した側の
導電ピン２Ｂは固定接点７Ｂと可動接点６Ｂとが開離し
た時には電源電圧の全てが基板１と導電ピン２Ｂ間に印
加されるので充分に電気的絶縁には配慮が必要である。

ここで注目すべき本願の特徴は導電ピン２Ｂを基板１の
孔ＩＢに固着しているガラス３Ｂとそのガラスを接点が
電流を開閉した時に生ずるアークから保護するために設
けたセラミック族の耐アーク部材８の左端面をガラス３
Ｂの表面と隙間なく密着して固定しである点である。即
ち導電ピン２Ｂを取シ巻くガラス３Ｂの円周上にはセラ
ミック族の耐アーク部材８の接着されていない部分は一
個所も無くそのためガラス３Ｂとセラミック族の耐アー
ク部材８の接合部分で導電ピン２Ｂと基板１の孔ＩＢと
を結ぶ半径方向に気体の入る隙間がないという事である
。ガラス８Ｂの表面と耐アーク部材８の面とを密着させ
る方法としては例えば基体１の孔ＩＡ及びＩＢに導電ピ
ン２人・２Ｂをカーボン治具によって所定の位置に保持
し導電ピンと基板の孔との間隙にはベレット状のガラス
を挿嵌して約１０００°Ｃの雰囲気炉を通してガラスベ
レットを溶解し導電ピン２人・２Ｂを基板１の孔８人・
８Ｂに接着し同時にガラス３Ｂに耐アーク部材８の左端
が接着されるように耐アーク部材８の左端面をガラスに
密着させる事である。温度が低下してガラスが固化すれ
ば耐アーク部材８の左端はガラス８Ｂと一体的に接着さ
れている。

本実施例のスイッチは第１図に示す如く右端を閉鎖端と
する金属製の筒状体１０の図示左方の開放端１０Ａを基
板１に密着させてリングプロゼクション溶接の如き方法
で密閉容器を作シ密閉形のスイッチを構成しているが、
この密閉容器内の気体が空気の主成分即ち窒素ガス８０
％酸素ガス２０％とする場合に、基体１の孔ＩＢと導電
ピン２Ｂとの間に充填されているガラスの絶縁距離が約
１ミリメートルの場合にセラミック族の耐アーク部材８
が無い場合基板１と導電ピン２Ｂ間に正弦波形の交流で
２９００乃至３０００ポルトの耐圧が測定された。とこ
ろがこのガラス８Ｂの表面にセラミック族の耐アーク部
材８の左端を単に面接触させた状態で挿着するとセラミ
ックの沿面でアーク放電が生じ、約２０００ボルトに耐
圧が低下する事が判った。即ち同程度の絶縁距離でガラ
スに比較してセラミックの場合には約７０％程度に耐電
圧特性が劣るという知見を得た。密閉容器内の気体を例
えば熱交換をよくする為にヘリウム８０％空気２０％と
した場合についても、ガラスのみの場合耐電圧は２００
０ポルトあるのに封止 してセラミック族の耐アーク部材８の面接触させた状態
で設置すると約１４００ボルトに耐電圧が低下した。セ
ラミックの種類としては、アルミナ、フォルステフィト
、ステアタイトなどほとんどすべてのセラミック成形品
について調べた結果同程度であり、周知の如くこれらセ
ラミックの表面は数ミクロン乃至数１０ミクロンメート
ルの微細な粒子が密着した状態を呈しているので、それ
ら粒子間に存在する異物を種々の洗滌方法でほとんど除
去しても耐電圧値を変える事が出来力かったという実験
結果からセラミックの沿面放電による耐電圧値の低い理
由は材料自体の本質的なものに依存していると考えられ
る。従ってガラスとセラミックは導電ピンを取シ巻くガ
ラスの円周に沿って全く空隙を作らないようにセラミッ
クとガラスとを接着させる事により導電ピン２Ｂと基板
１の孔ＩＢとの間の電気絶縁に関する沿面距離をセラミ
ックの形状寸法を考慮して長くする事によりガラスのみ
の場合の耐電圧以上に高くする事が可能となった。

本実施例に示した熱応動スイッチは、起動リレーを使用
しない分鞘起動形単相誘導電動機のように補助巻線が過
熱を惹起する心配のない時にはヒータ９は不必要となり
従って支持体５は基板１と絶縁する必要がなく々るため
導電ピン２Ａ及びこれを絶縁固着しているガラス３Ａは
不要となり、支持体５の寸法を若干長くして直接支持体
５の壁面５Ｂが基板１に溶接等の方法により固着せられ
ればよい。さらに又他の実施例として支持体５を固着し
ている導電ピン２Ａを基板１とガラス３Ａで絶縁しさら
に耐アーク部材としてセラミック族の耐アーク部材をガ
ラス３Ａの表面に接着し、その代りに固定接点７Ｂを支
持している斬支持台７を若干長くして直接基板１に溶接
してもよい。

前述の引例の特公昭４６−８４５８２号の如く三相星形
結線の電動機の巻線の中点を開閉するのに用いられる熱
応動スイッチにおいては基板１にガラスで絶縁された導
電ピンが８例示されているがそのうちの少く共２個のガ
ラスに各々セラミック製の耐アーク部材を本願の主旨に
沿うように導電ピンをとりまくガラスの円周上に全く空
隙を作らないように接着する必要がある。そしてその沿
面距離はガラスのみの場合の耐電圧値謹上となるように
設計する事が必要である。

尚、導電ピンの温度が例えば１００°Ｃ以上にならない
ような場合にはガラスベレットの溶解時にセラミック製
の耐アーク部材をガラスによって接着しなくてもよく、
ガラスのみで封着工程を終えて冷却固化させた後にエポ
キシ樹脂のような接着剤をガラスの表面とセラミック製
の耐アーク部材の表面に塗布して硬化接着させても良い
。勿論この接着はガラスの円周上に全く空隙の無いよう
になされる事が必要である。

〔発明の効果〕

以上述べた如く、従来基板に孔を穿ちその孔に貫通して
導電ピンをガラスで絶縁固着した場合に、ガラス部分を
アークから保護する為にセラミック製の耐アーク部材を
ガラスの表面とアーク発生部との間に介在させるのに際
して単にガラスの表面とほぼ平行的に配置しただけであ
ったので、気体が通る微少な隙間が導電ピンと基板との
間のガラス部分と耐アーク部材との間に存在するためセ
ラミックの表面に沿ってアークが生じ易くなシ絶縁耐圧
値を７０％程度に低下させていた欠点を、ガラスとセラ
ミックを接着して円周上の隙間を無くするという簡単な
工程で前記欠点を除去し、絶縁耐圧を低下させずにしか
もアークに曝されると弱いガラスをセラミック製の耐ア
ーク部材で容易に保護する事が出来る効果は大きなもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例に係る熱応動スイッチの縦断
面図であり、第２図は第１図の■−■線矢印方向に沿う
横断面図である。 １・・・・・・基板、　　　　　　　　ＩＡ、ｌＢ・・
・・・・孔、２Ａ、２Ｂ・・・・・・導電ピン、　　　
　３Ａ、３Ｂ・・・・・・ガラス、５．７・・・・・・
支持部材、　　　　　　６・・・・・・熱応動板、６Ｂ
・・・・・・可動接点、　　　　　　　７Ｂ・・・・・
・固定接点、８・・・・・・セラミック製耐アーク部材
。 ＝１３−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板に穿たれた孔にガラスによって電気的に絶縁固着さ
   れた導電ピンを有し、基板とほぼ同電位にある支持部材
   と前記導電ピンのいづれか一方に固定接点を固着させ、
   他方に可動接点を駆動するバイメタルの如き温度変化に
   よって変形する材料で作られた熱応動板を配設してなる
   温度及び電流に応動して前記可動接点と固定接点を開閉
   するスイッチにおいて、前記導電ピンを電気的に絶縁保
   持するガラスの表面にセラミック製の耐アーク部材を前
   記導電ピンをとりまくガラスの円周上にこれと直交する
   方向に全く隙間のない状態で接着する事により前記セラ
   ミック製の耐アーク部材の沿面距離をガラスの沿面距離
   が有する耐電圧以上となるよう構成した事を特徴とする
   熱応動スイッチ。