JPH02227928A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、バイメタルやトリメタルなど温度の変化によ
り変形する熱応動板を利用して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ようにし
た熱応動スイッチに関するもので、冷蔵庫や空調機等の
コンプレッサを動作させる電動機が冷媒ガス・潤滑油等
と共に密閉ハウジング内に収納されているが、その電動
機や冷媒ガス等の温度に良好に感応するよう前記密閉ハ
ウジング内に設けられて電動機等の過熱及び過電流保護
用スイッチとして使用される密閉形の熱応動スイッチに
関するものである。

〔従来の技術〕

この種熱応動スイッチとしては種々のものが提唱されて
いる。例えば特公開６１−２４１１８号に示されたサー
モスタットスイッチの如く円筒状函体の閉鎖端近傍に固
定接点を固着し、開口端に気密に溶接されるヘッダーに
端子ピンを′ｒｒ気的に絶縁して固着し、その端子ピン
に可動接点を有するバイメタルの如き熱応動素子を取り
付けたもの、或いは実公昭５８−４０５０５号に示され
る密閉形熱動リレーの如きもの等がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし従来のもので特公開６１−２４１１８号に示され
たサーモスタットスイッチは深く絞った容器の開口端か
ら深く入りこんだ閉鎖端近傍部分に接点を溶接するとい
う工程があシその作業性が非常に悪く又その位置の確認
や品質保証上のチエツクが困難であり、容器の開口部に
溶接される蓋の役目をするヘッダーに電気的に絶縁して
固着された端子ピンに設けられたバイメタル素子の先端
の可動接点を前記固定接点と所定の関係位置に合致させ
て封緘する工程管理上の困静さがあシ、さらに又バイメ
タル素子の抵抗に比較してより大きな抵抗値を有する発
熱体を収容せんとする場合にヘッダ一部分に互に絶縁し
て固着される端子ピンを複数にする為には可成り大形化
してコンパクトに出来ないという欠点等いろいろな問題
があった。

素 また本願出願人の考事した前述の実公昭５８−４０５０
５号に示される密閉形熱動リレーについては密閉容、器
を構成する第１の外殻と第２の外殻におい、て第２の外
殻は単なる蓋の役目をしているに過ぎず第１の外殻に固
定接点と可動接点を有する熱応動板が設けであるため外
形が熱応動板に比較して可成υ大きくなシ小形化に対し
て不利である事、又スイッチが完成される迄の工程中の
温度の較正を行う方法が異なりさらに密閉容器の構造と
して外部からの変形力に対して不利な形状であるため衝
撃力等に対して較正温度が変化し易くその確実性が劣る
欠点があシそれを部材の厚みを増加させるなどの設計的
な変更をもって対処するにはあまりにも経済的な損失と
熱応答性の鈍化を招き、さらにこのスイッチによって保
護すべき電動機の定格出力の異なった広範囲な負荷電流
に適合させる事が困難であるなどの欠点があった。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために、本発明は比較的薄い金属
板で充分な耐圧性をもたせるに効果的なドーム状舟形容
器の長手方向の一端近傍の内面にスナップ動作する熱応
動板を固着した支持体を導電的に固定し、その熱応動板
の可動接点を固着した可動端部分には所要の可動範囲の
みの空間が設けられ前記ドーム状舟形容器に位置決めし
て取り付けられ、ドーム状舟形容器の開口端面に密着す
る端面を有する蓋体は前記ドーム状舟形容器を構成する
部材より厚みのある堅牢な導電材料で作られかつ貫通孔
を有しその貫通孔にはガラス或いはセラミックス等の電
気絶縁充填材で気密に固着された導電ピンを有しておシ
、その導電ピンには前記可動接点と対をなして開閉部と
なる固定接点が予め決められた位置に設けられていてこ
の蓋体の開口端と前記ドーム状舟形容器の開口端とが合
体されて１個の密閉容器を構成した時に熱応動板に設け
た可動接点と導電ピンに設けた固定接点とが一対のスイ
ッチ開閉部となる為の相対位置関係の整合が容易に行な
い得る事、前記第応動板の一端を固着している支持体の
固定されている近傍のドーム状舟形容器の一端近傍を外
部から密閉容器の耐圧性に影響のない部分でしかも僅か
な量の変形を与える事により前記支持体を介して変位を
拡大し固定接点と可動接点との接触圧力を広範囲に変化
させ所定の温度に較正する事が可能であり、前記熱応動
板の皿状に成形された部分がスナップ運動で反転して固
定接点から開離し所定の温度以下になるとスナップ的に
元の湾曲方向に戻るように構成したものである。

〔作　用〕

本発明の熱応動スイッチは上述した如き構成により、ド
ーム状舟形容器側に設けられた熱応動板の可動接点と、
蓋体側に設けられた固定接点の位置合わせが互に浅い容
器であるため極めて容易に行なえる率、熱応動板の可動
範囲は固定接点とドーム状舟形容器との間の間隔によっ
て決まるようにされ、これはドーム状舟形容器と蓋体を
気密に溶接する時の接触部分の溶解によって短縮する量
を予め想定しておけば正確になシ必要以上の余裕がない
から衝撃などの加速度が加えられた時に温度と無関係な
運動をする範囲が狭められている為に動作温度の狂いを
生じる事が少なくなり、又蓋体の側圧導電ピンを設ける
為に全体のサイズがコンパクトであるにもかかわらず導
電ピンを複数個所設ける事が出来るため保護すべき電動
機の定格出力が小さなものから大容量のもの迄充分に対
応出来るよう熱応動板の有する抵抗値に直列に接続する
抵抗器を所望の抵抗値のものが設けられる余裕のスペー
スがある事、温度の較正が巾広く確実に行なえる事等に
より広範囲の電動機定格出力に整合させ得る用途の広範
囲な堅牢で安価でしかも生産性が良く品質の確認の容易
な熱応動スイッチを得る黍が出来る。

〔実　施　例〕

第１図乃至第８図を参照して本発明の実施例を述べる。

鉄板などをプレスにより絞シ成形して作ったドーム状舟
形容器ｌは第１図及び第８図に特に明らかな如くほぼ球
面状の部分を両側に持ちその中間部分が半円状のドーム
状舟形をしており、その開口端は図示右端Ｉ−・・−１
線の部分であり、このドーム状舟形容器１の内側にはバ
イメタルなどで作られたほぼ長方形又は楕円形等の平面
形状を有した周知の熱応動板２の可動端側となる図示上
方には銀合金からなる可動接点２人がスポット溶接の如
き方法で固着され、他端図示下方の固定端側は適当な金
属板で作られた支持体８にスポット溶接の如き方法で固
着され、さらに熱応動板のほぼ中央はスナップ運動をす
るために浅い皿状の絞り成形部ｍＢが設けられている。

支持体８の図示下方は前記ドーム状舟形容器１の下側の
球面部分にｘ印で示す如くスポット溶接の如き方法で導
電的に固着されている。ドーム状舟形容器１の開口端に
はその容器より肉厚の鉄板をプレス加工により成形した
蓋体４がその図示左側開口端を前記ドーム状舟形容器１
の開口端と接合されてリングブロジェクシッン溶接の如
き方法で気密に封着される。この気密封着前に蓋体４に
はその中央近傍に貫通孔４Ａ及び４Ｂが穿たれておりそ
の貫通孔にはそれぞれ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５Ａ及び５Ｂによって導電ピン６
Ａ及び６Ｂが周知のコンブレッジ、ンタイプのハーメチ
ックシールによ）気密に固着されている。さらに導電ピ
ン６Ａには銀合金接点材部分７人を貼シ合わせ固着した
固定接点７が図示の如くほぼ直交する形で突き合わせ溶
接されている。そしてこの固定接点の銀合金接点部材７
人の面と蓋体４の開口端即ち図示厘−・・−厘線との間
の寸法人は後述するように容易に管理出来る。蓋体４の
下方に内側に向けて小面積のプロジェクション４Ｃがプ
レス加工などにより形成されておシこのプロジェクショ
ン４０部分ニ一端８Ａを溶接して固着された抵抗発熱体
８がその他端８Ｂを導電ピン６Ｂに溶接などの方法で固
着されている。蓋体４の開口端面とドーム状舟形容器１
の開口端面とを気密溶接した時に例えば０．２　ａｓ位
の溶接による部材の溶融による両者の間の寸法の短縮量
は予め考慮した上で、ドーム状舟形容器ｌの図示上方の
球状部分に熱応動板２が所定の温度でその皿状部２Ｂの
湾曲方向が反転して点線で示す状態になった時にその寸
法を規制する小突起ｌＡが設けられ常温における図示実
線で示す状態の熱応動板２と小突起ＩＡとの間の寸法Ｂ
が予め考慮して成形されている。そして熱応動板２が所
定の温度例えば１５０°Ｃで反転動作するようにその動
作温度を較正するのはドーム状舟形容器１の第１図示下
方の矢印Ｃにて示す部分を極めて僅かに変形を与える事
により可能である。即ち支持体８及びその先端に熱応動
板の可動接点２４ｆ設けられているため矢印Ｃの部分の
僅かな変位が可動接点２人の変位としては非常に拡大さ
れる事となシ接触圧力の広範囲な変化をドーム状舟形容
器の耐圧性にほとんど影響を与えないでさせる事が出来
る。

第１図及び第２図を参照して電動機に流れる全電流が導
電ピン６Ａ及び６Ｂ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６Ａ−固定接点？−可動接
点２Ａ−熱応動板２−支持体８−　ドーム状舟形容器１
−蓋体４のプロジェクション４Ｃ−抵抗発熱体８−　導
電ピン６Ｂ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場
合には、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前述の１５０
°Ｃに至らず電動機は運転をそのまま続ける。何らかの
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作用して
運転電流は通常であってもスイッチは動作して電動機の
電流を遮断する。又電動機のトルクが負荷トルク以下の
場合には回転子が拘束された状態となシ起動時の過大電
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
く継続すればスイッチの周囲温度から受ける加熱よりも
スイッチ内部の発熱量が限界を越えて異常に増大し熱応
動板２の温度は前記の１５０°Ｃに到達して第１図に示
した点線の位置にスナップ動作で反転して、可動接点２
人が固定接点７から開離するため電動機への通電は遮断
される。その状態で自然に冷却されて例えば９０°Ｃに
なった時熱応動板はスナップ的にその湾曲方向を変え点
線の状態から再び実線で示す状態に復帰する。

第２図に示した抵抗発熱体８の形状は第４図乃至第６図
に示す如くこのスイッチの中では長さの大きな部類に属
するものであり、それ故に小電流定格の電動機用に適す
るが、同時に抵抗発熱体８を構成する導電材料として固
有抵抗の異なりたものを選定して電動機の定格電流に合
わせる事は後述するように別の保護特性を変える事が出
来る。

第４図乃至第６図に示した抵抗発熱体の形状以外には例
えば第７図乃至第９図に示す如く全長を凡そ半分にした
記号１８にて示す形状のものも第１図に示した実施例の
スイッチの抵抗発熱体８０代りに取付は可能である。即
ちこの抵抗発熱体１８はその一端１８Ａを蓋体４のプロ
ジェクション４Ｃに溶接し、他端１８Ｂを導電ピン６Ｂ
に溶接すればよい事が判る。その他必要に応じて長さ及
び断面積さらに固有抵抗の異なる導電材料を任意に組合
せだ抵抗発熱体を設計する事が出来、それらの抵抗発熱
体の一端は導電ピン６Ｂに溶接されるが他端は蓋体４の
任意の部分に溶接すればよいのであって必ずしもプロジ
ェクション４Ｃは図示の位置に限定されるものでなく例
えば第１図の蓋体４の上側に変更してもよい事は明らか
である。

抵抗発熱体の材料として溶接による固着を考慮した場合
その作業性が良く耐熱性等の点も考慮するとモリブデン
・鉄・ニクロム鋼・鉄クロム鋼などが適当でありその固
有抵抗は１０倍以上の違いがあるから全長及び断面積と
の組合わせで多種多様な電動機定格に合わせる事が容易
である。また抵抗発熱体の抵抗値のみならず熱容量即ち
抵抗発熱体の総体積を変化させる事はとの熱応動スイッ
チの０Ｎ−ＯＦＦデユーティ比率を変化させ保護特性を
望み通りにする事も出来る。例えば導電ピン６Ａから６
Ｂ迄の電路の抵抗値を０．１オームとし第４図に示す長
さが大きく断面積も可及的大きく取り固有抵抗を選択し
て作られた抵抗発熱体の場合に比較して抵抗値は同一の
Ｏｌオームであっても第７図に示す短かいもので断面積
も溶断しない程度に細くして固有抵抗を選択して作られ
た抵抗発熱体の場合には明らかに前者の方がＯ隣間に対
するＯＦＦ時間を長く出来単位時間当りの０Ｎ−ＯＦＦ
サイクル回数を同−動作温度及び復帰温度に設定した熱
応動スイッチとしても減少させる事が出来スイッチの寿
命を長くする事が出来るとか電動機側の設計思憇として
回転子の拘束された時の巻線の温度上昇率が大きいもの
に対する保護特性が改善出来るなどの秀れた特性を発揮
する。尚、第６図及び第９図に於て例えば記号Ｎにて示
す部分の断面積を他の部分の断面積より小さく作夛、こ
の熱応動スイッチの０Ｎ−ＯＦＦ作動サイクル数が多回
数行なわれ寿命が尽きた時に接点部分が閉じた状態とな
り異常高温になる事を防止する為にヒユーズ効果を持た
せる事も可能である。

単相誘導電動機用の保護として使用する場合、主巻線と
補助巻線とをそれぞれ別の条件で保護する必要のある場
合が生ずる。例えば補助巻線に起動リレーを作動させて
起動時と運転時のコンデンサの容量を変えた場合などで
は起動リレーの接点が溶着して故障した時に補助巻線側
が異常に過熱するのを防ぐ場合などが考えられる。こう
いう場合のように主巻線と補助巻線とが別々の保護条件
として熱応動リレーを作動させようとすれば、電源の一
方を第１図に示すスイッチの導電ピン６人に電気的に接
続し蓋体４を電動機の主巻線の一端に接続し、導電ピン
６Ｂを電動機の補助巻線の一端に接続し、主巻線及び補
助巻線の他端は共通にして電源の他方に接続するという
用途にも本発明の熱応動スイッチは当然利用出来る。こ
の場合には主巻線電流は導電ピン６Ａ−固定接点？　−
可動接点２Ａ−熱応動板２−支持体８−ドーム状舟形容
器１−蓋体４の回路抵抗によって動作条件を合わせ、一
方補助巻線電流は導電ピン６Ａ−固定接点７−　可動接
点２Ａ−熱応動板２−　支持体８−蓋体４−抵抗発熱体
８−導電ピン６Ｂの回路を流れるので各々の回路の抵抗
値を主巻線電流の異常時に流れる電流及び神助巻線電流
の異常時に流れる電流それぞれの場合に熱応動板２の温
度を所定値を越えるように発熱量を設定すればよいが、
上述の如く導電ピン６Ａから蓋体４迄Ｙ回路抵抗は主巻
線及び補助巻線のベクトル合成電流値に対して考慮する
必要がある。

本発明の他の実施例として、第１図では蓋体４に貫通孔
、４人及び４Ｂを設けたが、これは導電ピンのハーメチ
ックシール方法としてコンブレッジ四ンタイプを適用し
た為であって熱膨張係数を一致させるいわゆるマツチン
グタイプにすれば貫通孔の形状を長手方向に長円形とし
て１個で済ます事が出来、その長円形の貫通孔の中に２
本の導電ピンをガラス等の充填材で隔離して互に絶縁関
係に配設し気密に固着する事が出来る。

さらに他の実施例としては支持体８に固有抵抗の高い導
電体を使用して電動機の電流に対して保護性能が適合出
来る場合には第１図において貫通孔４Ｂと電気絶縁充填
材６Ｂ及び導電ピン６Ｂを省略して、導電ピン６Ａから
固定接点７−可動接点２Ａ　−熱応動板２−支持体８−
　ドーム状舟形容器１−蓋体４の回路に保護すべき電動
機の電流を通じて目的を達成する事が出来るつ 〔発明の効果〕 以上詳述した如く、本発明の熱応動スイッチはドーム状
舟形容器の内側へ支持体によって可動接点を有する熱応
動板を導電的に固着収容し、厚肉の蓋体に導電ピンをハ
ーメチックシールして電気的に絶縁して固着しその導電
ピンに強固に固定接点を導電的に固定してその固定接点
と前記熱応動板の可動端に設けた可動接点の相互の位置
関係を容易にチエツク出来又可動接点のスナップ動作範
囲を固定接点とドーム状舟形容器との間の空間によって
規制するので衝撃による熱応動板の動作温度及び復帰温
度特性の狂いを生じるおそれが極めて少なくなυ生産性
の向上が出来るとともにコンパクトであるにもかかわら
ず必要に応じて導電ピンを複数個設ける事が容易であり
適応電流の範囲を極めて広く出来堅牢で安価表秀れた効
果を有する熱応動スイッチを提供するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る縦断面図を示し、第２
図は第１図の璽−・・−厘線矢印方向に沿う蓋体部分側
に設けられた各部材を示す平面図である。第８図は第１
図の曹−・・−画線矢印方向に沿う横断面図を示す。第
４図乃至第６図は第１の実施例の場合の部品図のそれぞ
れ平面図・正面図及び側面図を示す。第７図乃至第９図
は他の実施例としての部品図のそれぞれ平面図・正面図
及び側面図を示す。 ｌ・・・・・・・・・ドーム状舟形容器、２人・・・・
・・可動接点、 ８・・・・・・・・・支持体、 ４Ａ・４Ｂ　・・・・・・貫通孔、 ６ム・６Ｂ　・・・・・・導電ピン、 ２・・・・・・・・・熱応動板、 ２Ｂ・・・・・・・・・皿状部、 ４・・・・・・・・・蓋　　体、 ６Ａ・５Ｂ・・・・・・充填材、 ７・・・・・・・・・固定接点。 第４図 第５図 第６図 第８図 第９図 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）導電材料で作られたドーム状舟形容器の長手方向
   の一端内面に支持体の一端を、その他端には熱応動板の
   一端を導電的かつ機械的に固着し熱応動板の他端には可
   動接点が固着されその熱応動板のほぼ中央にはスナップ
   運動させる為の浅い皿状部を有し熱応動板の可動接点を
   固着した部分の熱応動板背面には熱応動板が所要の可動
   範囲を規制する空間が設けられて前記ドーム状舟形容器
   に位置決めがなされ、そのドーム状舟形容器の開口端面
   に密着する端面を有する蓋体が気密に固着されて密閉容
   器を構成し、その蓋体は前記ドーム状舟形容器を構成す
   る部材より厚みのある堅牢な導電材料で作られかつ貫通
   孔を有し、その貫通孔にはガラス或いはセラミック等の
   電気絶縁性充填材により導電ピンを気密に固着しており
   、その導電ピンには前記可動接点と一対の開閉部となる
   べき固定接点が設けられ、前記熱応動板の一端を固着し
   ている支持体がドーム状舟形容器に固着されている近傍
   は外部から密閉容器の耐圧性に影響のない僅かな量の変
   形を可能としその変形によって前記支持体を介して変位
   を拡大し固定接点と可動接点との接触圧力を広範囲に変
   化させ所定の温度で前記熱応動板の皿状に成形された部
   分がスナップ運動で反転して固定接点から開離し所定の
   温度以下になるとスナップ的に元の湾曲方向に戻るよう
   に構成した事を特徴とする熱応動スイッチ。
2. （２）導電材料で作られたドーム状舟形容器の長手方向
   の一端内面に支持体を、その支持体には熱応動板の一端
   を導電的かつ機械的に固着し熱応動板の他端には可動接
   点が固着されその熱応動板のほぼ中央にはスナップ運動
   させる為の浅い皿状部を有し熱応動板の可動接点を固着
   した部分の可動範囲を規制する空間が設けられて前記ド
   ーム状舟形容器に熱応動板は位置決めがなされ、そのド
   ーム状舟形容器の開口端面に密着する端面を有する蓋体
   が気密に固着されて密閉容器を構成し、その蓋体は前記
   ドーム状舟形容器を構成する部材より厚みのある堅牢な
   導電材料で作られ、かつ貫通孔を有しその貫通孔にはガ
   ラス等の電気絶縁充填材で２本の導電ピンがそれぞれ電
   気的に互に絶縁されて気密に固着されており、その第１
   の導電ピンには前記可動接点と一対の開閉部となるべき
   固定接点が設けられ、前記熱応動板の一端を固着してい
   る支持体の固着されている近傍のドーム状舟形容器の一
   部は外部から変形可能になしその変形によって前記固定
   接点と可動接点との接触圧力を変化させ所定の温度で前
   熱応動板の皿状に成形された部分がスナップ運動で開離
   し又所定の温度以下でスナップ的に戻るように構成され
   るとともに前記貫通孔に設けられた第２の導電ピンには
   電気抵抗を持たせるための導電材料で作られた発熱体の
   一端がまたその他端は蓋体の一部分に導電的に固着され
   ている事を特徴とする熱応動スイッチ。