JPH03201337A - 熱応動開閉器 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、例えば電動機保護のためのサーマルプロテク
タとして用いられるものであう、バイメタルとかトリメ
タルなどのような温度の変化により変形する金属板を浅
い皿状に成形してスナップ的に急跳運動させ、それによ
って一対の接点を開閉せしめるようにした熱応動開閉器
に関するものである。

（従来の技術） 従来この種電動機保護用熱応動開閉器として特公昭４９
−２４７４４号（米国特許第３５８８４７８号）に示防 された「モータ保護装置」がある。この特許に開示され
た開閉器は、バイメタルで作られた熱感弾発性エレメン
トの可動端に固着した可動接点とコンタクトアームに固
着した固定接点とに付与す゛る接点間の接触圧を精度よ
く微細に調整する動作温度の較正機構は見当らない。又
本発明と同一出願人の出願になる特公開昭６２−８８２
８２号（米国特許第４６７２３５８号）に示された「熱
応動スナップスイッチ」には動作温度を精度よく調整す
る較正機構が具備されているが、バイメタルのような材
料で作られた温度により急跳運動する熱変形板の中央近
傍に第一支承部が当接し、この熱変形板の一端及び他端
は第二支承部及び可動接点を介して固定接点に当接する
如く構成され、かつ熱変形板と熱変形板支持体との間に
はしなやかさのある弾性板が介在されている複雑な構成
である。従ってこのスイッチを作動させるに充分な過大
電流が流れて熱変形板が反転するに充分な温度に至る時
に前記弾性板と熱変形板の直列部分と較正機構とが並列
接触関係となシ熱変形板へ流れる電流が較正機構へバイ
パスして流れ、しかも熱変形板の中央近傍と接触してい
る第−支承部及び第二支承部と接触している熱変形板の
一端との接触圧力が動作時に変化するため合成抵抗値が
変シ急跳反転する迄の時間が変動する。この変動を無く
す為には前記の第−支承部及び第二支承部が熱変形板と
接触している部分を！東向に絶縁する構成にしなくては
ならず１す１す複雑な構成になる。

（発明が解決しようとする課題） 上述の如〈従来の熱応動開閉器として特公昭４９−２４
７４４号に示された１−モータ防護装置」は所定の温度
で動作させるための熱感弾発エレメントの急跳運動する
動作温度の較正に必要な接点圧力は組立工程中において
所定値内になるように溶接によって位置決めをするので
あるがこの溶接工程によって位置が適正にならなかった
ものについては例えば固定接点を固着しているコンタク
トアームを曲げるなどの方法しか適当な方法がなく、こ
ういう曲げ加工にはスプリングバックが生ずるので曲げ
の大小により非常にバラツキの原因となう品質上の歩留
りの悪さが問題となる。また特公開昭６２−８８２８２
号に示された「熱応動スナップスイッチ」には温度の較
正機構としては精度よく出来る構造が示されているが、
との熱応動スナップスイッチがその弾性板と熱変形板の
直列部分に流れる電流により発熱して熱変形板の温度を
周囲温度より高くし所定の温度倒毛ば１５０℃に到達す
ると熱変形板の反転動作が行なわれ可動接点が固定接点
から開離する場合に湿度較正機構の熱変形板の中央近傍
に当接している第一支承部から熱変形板の可動接点が固
着された先端部分に至るバイパス回路にも前記の電流が
通る。このバイパス回路の抵抗は熱変形板の温度上昇過
程にトける第一支承部と熱変形板の中央部分の接触圧力
が変化する為に可成シ大きな変動を生じる。従ってスイ
ッチの内部回路の合成抵抗値が変るので、一方の雰囲気
にかいて成る値の過大電流に対してスイッチが一定の時
間内に保護動作しなければならないという電流対動作時
間特性例えば２５℃において３０アンペアの電流を通じ
た時ＩＯ秒で遮断するというような基準値に対して同一
の品物でも成る時は８秒であったり別の時には１５秒で
あったジするというバラツキが生じる。多量生産した場
合にはそのバラツキの巾が更に広がシ極めて保護スイッ
チとして不具合をもたらす。この不具合を除去するため
には第一支承部と熱変形板の中央部分の接触点及び第二
支承部と熱変形板の一端に固着された接続片との接触部
分を電気的に絶縁するという機構が必要とな９複雑さが
増大するという問題がある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明の熱応動開閉器は、スナップ運動する熱応動板の
固定端側を後述するように選定された固定片を介して支
持し、熱応動板支持体には熱応動板に所定温度で動作反
転するべく精度の高い較正機構を設け、その較正機構が
雄ネジを常に締め付けている細長い部分によって高い抵
抗値が容易に付与出来る事と熱応動板の可動端側に具備
した可動接点を固定接点に接触させる圧力の調整手段と
して前記雄ネジにより固定片を熱応動板支持体から遠ざ
けたり近づけたシするようにして調整し、所定の動作温
度に較正した後には固定片は熱応動板の固定端側を所定
位置に支持するに充分な剛性に選定され、固定片を通る
電流のバイパスとして上記の如き較正機構の接触部分を
含めた抵抗値が変動を無視出来る程度とする事が可能で
あるようにしたものである。即ち雄ネジが固定片に対し
て及ぼす接触力は固定片を変形させるに要する力とこの
固定片を介して支持された熱応動板の可動端に固着され
た可動接点と固定接点との接触圧力の反力の台底であり
、熱応動板と固定接点との接触圧力は温度に依存して変
化し動作温度に極めて接近した時にはほぼ零に近くなる
が、雄ネジが固定片を変形させるに要する力は残存して
いるからこの残存力で生ずる接触抵抗と、熱応動板と固
定接点との接触圧が充分に大きい時の反力を含む場合の
雄ネジが固定片を変形させ一定の位置に保持している時
の接触抵抗との間にほとんど差の生じないようにする事
と前述したように雄ネジを常に緩１ないように締め付け
ている細長い部分によって高い抵抗値が容易に得られる
から、較正機構の部分にバイパスする電流の比率を小さ
い値にする事が出来る。従って固定片及び熱応動板の直
列回路に対してバイパスする較正機構と固定片との合成
抵抗値の変動を無視出来るようにしたものである。

（作　用） 従って本発明の熱応動開閉器は、従来のこの種熱応動開
閉器に比較して簡単な構造で正確な温度の較正が出来る
とともに、熱応動板が所定の温度で動作する過程におい
て可動接点と固定接点間に作用している接点圧が変化し
てもそれによって固定片に流れる電流分と較正機構に流
れる電流分の比率が変らず、一定の温度雰囲気中に訟け
る電流対動作時間特性の変化がほとんど無視出来る程度
の秀れた動作を行うものである。

（実施　例） 第１図乃至第４図に示す如く、例えば厚みのある鉄板を
円形に加工して作られた基板１に孔ＩＡ及びＩＢを穿っ
たものにガラスの如き電気絶縁性充填材８Ａ及び８Ｂに
より例えば鉄とニッケルの合金で作られた端子棒２Ａ及
び２Ｂが基板１を貫通して気密に固着されて成る蓋板９
が示されておジ、蓋板９の外周近傍にはこの開閉器の組
立工程の最終でリングプロジェクション溶接の如き方法
で固着される鉄板などを深絞シ戒形によう製作されたハ
ウジング９Ａが示されている。ハウジング９Ａの中には
端子棒２Ａにスポット溶接の如き方法により固着された
熱応動板支持体４が延在している。熱応動板支持体４は
例えば圧延鋼板で作られ図示左端部は端子棒２Ａの外径
に沿うようなドーム形状の支持部分４Ａがありさらに長
手方向に沿ってほぼ直角に曲げられた剛性を強化するリ
ブ４Ｂ及び４Ｃを両側に有した形状とされておシ、中央
の平坦な部分４Ｄには細長い孔４Ｅ・４Ｆ及び４Ｇが穿
たれ、その中央の孔４Ｆにはほぼ中央部分にスタッドボ
ルトの如き雄ネジ４８を受は入れる円弧部分４Ｈが形成
されている。この円弧部分４■の直径は雄ネジ４Ｓの外
径即ちネジの山から山の直径より小さくネジの谷から谷
の直径よう大きい範囲が好ましい。さらに円弧部分４■
の硬度に比べ雄ネジ４８の硬度が高い事が好筐しい。従
って雄ネジ４８をこの円弧部分４■に捻じ込むと円弧部
分４■の内腔面には雄ネジにより雌ネジがタッピング形
成される。第２図によく判る如く細長い孔４Ｅ・４Ｆ及
び４Ｇにより形成される二本の細長い雄ネジ締め付け部
分４Ｊと４にの寸法を選択する事によって雄ネジ４Ｓが
固定片６の変形を充分行い得る推進力及び戻り止めの力
を設定する事が出来る。

バイメタルとかトリメタルの如き材料で作られた熱応動
板５はその中央部分が浅い皿状に絞られてかり例えば常
温に於て高い膨脹係数を有する側（第１図示下面）が凹
となりその反対に低い膨脹係数を有する側（第１図示上
面）が凸となっている。熱応動板５の図示右端には銀又
は銀合金で出来た可動接点５Ａが熱応動板５をアークか
ら保護するための例えばニッケルの薄板で作ったアーク
バリヤ５Ｂを熱応動板５との間に介挿し又熱応動板の第
１図示上面に示す補強片５Ｃを当てがって接点の溶接部
に応力が集中しないで分散して強度が高くなるようにし
てスポット溶接の如き方法で固着しである。圧延鋼板と
かニクロム鋼板など動作電流に合わせて望ましい固有抵
抗の材料で作られた固定片６の図示右端と鉄板を円形に
打抜いて作った補強片６Ａでサンドイッチ状に挾みつけ
るようにしてスポット溶接などの方法で熱応動板５の固
定端である図示左端が固着され、固定片６の左端は熱応
動板支持体４の第１図示下面に固着しである。

固定片６の左端が熱応動板支持体４の根元近傍に溶接さ
れた時には未だ雄ネジ４Ｓの下端は接しておらず、この
時の固定片６の自由形状は第５図に示すようにその右端
が上向きである事が好ましい。

固定接点７Ａは可動接点５Ａと同じように銀又は銀合金
の如き接点材料で作られ、動作電流に適合させるために
選定された固有抵抗の金属板を山形にして強度を高めた
形状の画定接点支持体７の先端近傍に固着されている。

固定接点支持体７の第１図示左端は端子棒２Ｂに溶接な
どの方法で強固に固着されている。記号８にて示すＵ字
形の細長いヒ−タがその一端８Ａを基板１に溶接され、
他端８Ｂは熱応動板支持体４の根元近傍に設けた突出部
４Ｌに固着される。

以上の如き構成になる熱応動開閉器は、第５図に示す状
態から雄ネジ４Ｓを捻じ込む事により固定片６の右端に
当接しさらに固定片６の右端を熱応動板支持体４から遠
ざける方向に押し下げてゆく事により固定片６の右端に
固着された熱応動板５を第１図示右下りの方向に変位さ
せる。熱応動板５の可動端に固着された可動接点５Ａと
固定接点７Ａとが常温で閉じる状態で雄ネジ４８と固定
片６との間の接触圧は充分高められる。熱応動板の動作
温度を例えば１５０℃とすると、それに相当する熱応動
板単体にかける反転温度例えば１６０℃を有するように
浅い皿形の絞り加工が施されたものが用いられる。そし
て熱応動開閉器は例えば１５０℃近傍１゛１ の雰囲気の中寒雄ネジ４ｓ＝２さらに捻じ込んで行くと
熱応動板５が急跳的に反転運動し第１図の点線で示す状
態となる。これで動作温度の較正が終了した訳である。

しかし動作温度を再チエツクして低すぎた場合には雄ネ
ジ４Ｓを戻して固定片６を熱応動板支持体４に近ずく方
向に変形させればよい事は云う迄もない。

ここで本発明の主旨を述べると、まず第１に動作温度の
精密な較正は雄ネジ４８にようそのネジの回転角度に対
して直進する量即ちネジのピッチの細かいものを用いれ
ば非常に精度を上げる事は容易でありしかもこの雄ネジ
は雌ネジをタッピング形成しつつ推進したものであるか
ら全く遊びがなく、更に雄ネジ締め行部分４Ｊ及び４Ｋ
により緩む事がない。第２に雄ネジ４Ｓが捻じ込渣れて
推進する時に固定片６を変形させて行く時に必要な力を
充分大きく設定しであるから、熱応動板５が可動接点５
Ａと固定接点７Ａの閉じている温度領域の低い値例えば
−２０℃の時と動作寸前の１５０℃直前にかける接点間
の圧力の変動の反力が固定片６に作用して、固定片６と
雄ネジ４日との接触圧力が変化しても、その電気的な接
触抵抗の変化としてはほとんど影響のないように固定片
６の剛性を高く設定しである事は前述の如くである。さ
らに固定片６は熱応動板支持体４及び熱応動板５に溶接
という電気抵抗の変動しない確実な固着であシ、較正機
構である雄ネジ４Ｓは細い締め付け部分４Ｊと４Ｋに接
触してり、ｂ下端は固定片６との間に生じる接触抵抗が
あるため、較正機構側に流れるバイパス電流分は固定片
側を流れる電流に比較すれば非常に小さくする事も可能
であるから一層安定な電流対動作時間特性を得る事が理
解出来る。反転動作した後熱応動板５の温度が冷却して
例えば８０℃になった時には自動的に第１図の実線にて
示す湾曲方向に急跳復帰反転して可動接点５Ａは固定接
点７Ａと接触する。

第１図乃至第４図に示した実施例では、端子棒２Ａと端
子棒２Ｂの間に通電する時の電流対動作時間特性と、基
板１と端子棒２Ｂの間に通電する時の電流対動作時間特
性を異ならしめる事の出来るものである。即ち後者の場
合にはヒータ８の抵抗値を前者の場合の開閉器の内部抵
抗値に比較して高く選定する事によって任意に電流対動
作時間特性を設定する事が出来る。それ故にこの実施例
のものは、第６図に示す電気回路の如く主巻線Ｍと補助
巻線Ａを有する単相誘導電動機においてコンデンサＣを
補助巻線に直列に接続した場合の主巻線Ｍに流れる電流
と補助巻線Ａに流れる電流の値が異常な起動条件或いは
運転条件にかいて、両巻線の電流対動作時間を異ならし
める必要がある場合に熱応動開閉器１０の接続を電源Ｅ
に対して図示の如くとする事によって確実な保護特性を
得る事が出来る。即ち電動機への主巻線と補助巻線へ流
れるベクトル合成値の相電流は、端子棒２Ｂ−固定接点
支持体７−固定接点７Ａ−可動接点５Ａ−熱応動板５−
固定片６−熱応動板支持体４に流れこの点から分岐して
主巻線電流は端子棒２Ａを経由し、補助巻線電流はヒー
タ８と基板ｌを経由しあるからヒータ８の抵抗値をそれ
に見合うように選定して保護する事が出来る。特に起動
用の大容量キャパシターをコンデンサＣと並列に起動リ
レーの接点を介して挿入する方法を採用する時に起動リ
レーの接点が何らかの故障で溶着した異常時には特に有
効である。

電動機の異常はこの他に種々あう起動時に負荷トルクが
起動トルクを超える状態の回転子拘束状態であるとか運
転中に過負荷状態が長時間続いて徐々に巻線の温度上昇
が生じて巻線の絶縁を焼損する等の不具合がある。回転
子拘束の場合には過大な相電流により熱応動開閉器中の
熱応動板の抵抗、固定片の抵抗及び固定接点支持体の抵
抗などを選定して設計し、過負荷状態が長時間継続する
緩慢な温度上昇に対しては熱応動開閉器のハウジング９
幼為ら巻線の温度を熱応動板の周囲温度に反映させるた
めにハウジング９Ａ内の雰囲気をヘリウムガスのような
空気より熱伝達の良好なものに置換える事も出来る。

電動機の補助巻線の湿度上昇と主巻線の湿度上昇が格別
補助巻線に不利でない場合には第７図に示すような簡単
な結線とし熱応動開閉器１１は第１図乃至第４図に示し
たもののヒータ８を省略したものでよい。この図中他の
記号は第６図に示したものと等動物を示す。

第１図乃至第４図に示したもののヒータ８を省略した場
合には、基板１に穿った孔ｌＢを省略し固定接点支持体
７の左端を少し長くし基板１に直接溶接等の方法で固着
すればよい事は容易に理解出来る。またその逆に基板１
に穿った孔１Ａを省略して熱応動板支持体４の左端を少
し長くして基板１に熱応動板支持体を直接溶接などの方
法で固着してもよい事は容易に理解出来る。従って上記
の実施例は図示する事を省略するが本発明の範囲に含ま
れる基本的な実施例である。

さらに本発明の他の実施例としては、ヒータ８の一端を
基板１に穿った孔に絶縁充填材により貫通して固着され
た端子棒に溶接しヒータの他端は熱応動板支持体と同電
位にある部分に固着して、熱応動板支持体を基板１に固
着し、固定接点支持体は基板１とは電気的に絶縁された
端子棒に固着したものも容易に考えられる。またヒータ
８の一端を基板１に穿った孔に絶縁填材により貫通して
固着された端子棒に溶接しヒータの他端は熱応動板支持
体と共に別の基板ｌからＩ！電気的絶縁して貫通固着さ
れた端子棒に溶接し、固定接点支持体を基板１に直接溶
接等により固着したものも本発明の実施例として包含さ
れるものであり、上記二つの実施例にかいては第４図に
示したように端子棒が基板１の中心に対称的な位置が必
ずしも適当ではない事を付言すれば容易に推考出来ると
ころである。

〔発明の効果〕

本発明の熱応動開閉器は、以上説明したように従来の熱
応動開閉器では得られなかった簡単な構成で精度のよい
動作温度の較正及び電流対動作時間特性のバラツキがな
い秀れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を一部分縦断面図にて示す立
面図でアシ、第２図及び第３図は第１図を上方及び下方
から見たハウジングのみを破断して示す上面図及び下面
図である。第４図は第１図のＩＹ−ｆｆ線に沿う横断面
図である。第５図は組立工程の途中における第１図相当
図である。第６図及び第７図は本発明の熱応動開閉器の
使用例を説明する電気回路図である。 図面中、１は基板、１Ａ及びＩＢは孔、２Ａ及び２Ｂは
端子棒、３Ａ及び３Ｂは充填材、４は熱応動板支持体、
４Ｊ及び４鍬雄ネジ締め付け部、４Ｓは雄ネジ、５は熱
応動板、５Ａは可動接点、６は固定片、７は固定接点支
持体、７Ａは固定接点、８はヒータ、９は蓋板を示す。 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、１個の孔を穿った導電性材料で作られた基板と前記
   孔を貫通する端子棒とその端子棒を前記孔の中に電気的
   に絶縁状態で固定する充填材から成る蓋板、その蓋板の
   端子棒に剛性のある導電性材料で作られた熱応動板支持
   体が固着され、その熱応動板支持体の固定端近傍には後
   述する如き剛性を有する導電性材料で作られた固定片の
   一端が固着されその他端にはバイメタルの如き温度の変
   化によって変形する材料で作られかつ急跳運動するよう
   にほぼ中央部を皿状に成形された熱応動板の一端が片持
   梁状に固着支持されその他端には可動接点を具え、この
   可動接点と接触したり開離したりする為の固定接点を具
   備した固定接点支持体が前記基板に固着されており、前
   記熱応動板支持体には雄ネジの外径より小さめに穿った
   孔を有しその孔に前記雄ネジを捻じ込んだ時常に弾力性
   をもって締め付けている細長い雄ネジ締め付け部を形成
   した較正機構が具備されており、この較正機構により前
   記固定片を熱応動板支持体から離れる方向及び近づく方
   向に変形させる事により可動接点が固定接点と閉じてい
   る温度領域において接点圧を適宜に印加して所望の温度
   で前記の可動接点を固定接点から急跳動作で開離せしめ
   、かつ前記固定片及び熱応動板を通る電流が前記較正機
   構にバイパスする比率の変動を実質的に無視出来る程度
   とするよう固定片の剛性を選定した事により開閉器の電
   流対動作時間特性の安定化と動作温度の較正を確実容易
   に行ない得るようにした事を特徴とする熱応動開閉器。 ２、１個の孔を穿った導電性材料で作られた基板と前記
   孔を貫通する端子棒とその端子棒を前記孔の中に電気的
   に絶縁状態で固定する充填材から成る蓋板、その蓋板の
   基板に剛性のある導電性材料で作られた熱応動板支持体
   が固着され、その熱応動板支持体の固定端近傍には後述
   する如き剛性を有する導電性材料で作られた固定片の一
   端が固着されその他端にはバイメタルの如き温度の変化
   によって変形する材料で作られかつ急跳運動するように
   ほぼ中央部を皿状に成形された熱応動板の一端が片持梁
   状に固着支持されその他端には可動接点を具え、この可
   動接点と接触したり開離したりする為の固定接点を具備
   した固定接点支持体が前記蓋板の端子棒に固着されてお
   り、前記熱応動板支持体には雄ネジの外径より小さめに
   穿った孔を有しその孔に前記雄ネジを捻じ込んだ時常に
   弾力性をもって締め付けている細長い雄ネジ締め付け部
   を形成した較正機構が具備されており、この較正機構に
   より前記固定片を熱応動板支持体から離れる方向及び近
   づく方向に変形させる事により可動接点が固定接点と閉
   じている温度領域において接点圧を適宜に印加して所望
   の温度で前記の可動接点を固定接点から急跳動作で開離
   せしめ、かつ前記固定片及び、熱応動板を通る電流が前
   記較正機構にバイパスする比率の変動を実質的に無視出
   来る程度とするよう固定片の剛性を選定した事により開
   閉器の電流対動作時間特性の安定化と動作温度の較正を
   確実容易に行ない得るようにした事を特徴とする熱応動
   開閉器。 ３、請求項１記載の熱応動開閉器において、前記基板に
   は２個の孔が穿たれその追加された孔を貫通して基板と
   電気的に絶縁状態で固定する充填材により端子棒が追加
   された蓋板となし、前記熱応動板支持体の固定端近傍に
   一端をさらに他端を前記追加した端子棒に接続したヒー
   タを設けた事を特徴とする熱応動開閉器。 ４、請求項２記載の熱応動開閉器において、前記基板に
   は２個の孔が穿たれその追加された孔を貫通して基板と
   電気的に絶縁状態で固定する充填材により端子棒が追加
   された蓋板となし、前記熱応動板支持体又は基板の適宜
   部分に一端をさらに他端を前記追加の端子棒に接続した
   ヒータを設けた事を特徴とする熱応動開閉器。 ５、２個の孔を穿った導電性材料で作られた基板と前記
   孔を貫通するそれぞれ２個の端子棒とその端子棒を前記
   孔の中に電気的に絶縁状態で固定する充填材から成る蓋
   板、その蓋板の第１の端子棒に剛性のある導電性材料で
   作られた熱応動板支持体が固着され、その熱応動板支持
   体の固定端近傍には後述する如き剛性を有する導電性材
   料で作られた固定片の一端が固着されその他端にはバイ
   メタルの如き温度の変化によって変形する材料で作られ
   かつ急跳運動するようにほぼ中央部を皿状に成形された
   熱応動板の一端が片持梁状に固着支持されその他端には
   可動接点を具え、この可動接点と接触したり開離したり
   する為の固定接点を具備した固定接点支持体が前記蓋体
   の第２の端子棒に固着されており、前記熱応動板支持体
   には雄ネジの外径より小さめに穿った孔を有しその孔に
   前記雄ネジを捻じ込んだ時常に弾力性をもって締め付け
   ている細長い雄ネジ締め付け部を形成した較正機構が具
   備されており、この較正機構により前記固定片を熱応動
   板支持体から離れる方向及び近づく方向に変形させる事
   により可動接点が固定接点と閉じている温度領域におい
   て接点圧を適宜に印加して所望の温度で前記の可動接点
   を固定接点から急跳動作で開離せしめ、かつ前記固定片
   及び熱応動板を通る電流が前記較正機構にバイパスする
   比率の変動を実質的に無視出来る程度とするよう固定片
   の剛性を選定した事により開閉器の電流対動作時間特性
   の安定化と動作温度の較正を確実容易に行ない得るよう
   にした事を特徴とする熱応動開閉器。 ６、請求項５記載の熱応動開閉器において、前記熱応動
   板支持体の固定端の近傍に一端をさらに他端を前記基板
   に接続したヒータを設けた事を特徴とする熱応動開閉器
   。