JPH0562575A - 熱応動スイツチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】熱応動板を用いた熱応動スイッチにおいて、接
点の溶着等が発生した場合に熱応動板支持体を導電ピン
から離脱させ電路を確実に遮断する。 【構成】金属製のカバー１の開口端面に蓋板２を溶接し
て密閉容器を構成する。蓋板２には固定接点12が固着さ
れ、また電気絶縁性の充填材４によって導電ピン３が電
気的に絶縁して固着されている。熱応動板10の一端には
可動接点11が固着され、他端は金属製の熱応動板支持体
７に固着されている。熱応動板支持体７の一端を導電ピ
ン３の一端に、熱応動板10の動作温度より高い温度で固
着力を失う易溶融材料８により、固定接点12及び可動接
点11の位置関係が適切になるように固着する。また導電
ピン３と熱応動板支持体７を引離すための力を蔵したバ
ネ５を備えている。接点の溶着等の非常時にはその過熱
状態に伴い易溶融材料８が固着力を失いバネ５が熱応動
板支持体７を導電ピン３から引離して電路を確実に遮断
する。

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て接点の溶着等の不具合を生じた時
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り、
特願平２−４１２３４８号の改良に関するものであ
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
電動機の運転を自動的に再開させるようになされ、また
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
って安全を図るようにされている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかるに熱応動スイッ
チが電動機の給電を断続的に行なう安全の為の開閉動作
を非常に多回数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異常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非常状態になった場合に、
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
は、容器の一方を構成するカバーの形状がほぼ円弧状の
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
ス等によって成形された金属製の長ドーム形であり、他
方はその開口端面に溶接されるようその平面形状が前記
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
属製の蓋板であり、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。また蓋板の他方には気密容器の内部側に
固定接点が設けられている。

【０００６】金属製の熱応動板支持体は一端が前記蓋板
の長手方向に沿って導電ピンの気密容器内部側突出部先
端に易溶融材料によって固着されている。またその他端
近傍には耐熱性のある電気絶縁材料により成形された較
正片がカバーとの間に挿着されている。さらに熱応動板
支持体には、その較正片挿着位置より前記導電ピンとの
固着部に近い部分に設けられた熱応動板支持部にバイメ
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
冊形にしたものの中央を浅い皿状に絞り成形する事によ
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。この熱応動板の他端
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、常には前記固定接点と接
触するように配設されている。

【０００７】前記導電ピンの密閉容器内部側突出部先端
即ち熱応動板支持体との固着端部には導電ピンの直径よ
りもその径を細くされた突起部が設けられ、また熱応動
板支持体の固着部にはその直径を前記導電ピンの突起部
の直径よりも大きく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。熱応動板支持体はその取
付孔に導電ピンの突起を挿入し、熱応動スイッチの通常
の作動条件では融解又は固着力を失わない温度に設定さ
れた易溶融材料により固着される。この時、熱応動板支
持体は復元力を蔵して設けられているバネや形状記憶合
金などにより少なくとも易溶融材料の固着力の低下時に
導電ピンから引離されて電気的接続を断つ様に構成され
ている。

【０００８】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、前
記較正片がカバーの内面と接触し、熱応動板支持体の他
端を較正片を介して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挺子の原理により加減で
きるようにした事により、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が精密に行な
えるようにした熱応動スイッチである。

【０００９】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所定の動作温度迄上昇す
るためその動作により接点の開離が行なわれその電路を
開いた後自然冷却により再び自動的に閉じることにより
電動機を焼損から保護すると共に、その原因が除去され
た場合には電流やスイッチ周囲温度が正常な値になり熱
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
子の拘束等の原因が除去されない時、電動機を焼損から
保護するためのスイッチの開閉動作が長期間にわたり続
いた為にスイッチの熱応動板の疲労や接点の消耗などに
より接点の溶着等が発生し、所定の温度で電路が開放さ
れなくなった場合には易溶融材料が融解若しくは固着力
が低下してバネ等の反発力により熱応動板支持体と導電
ピンの接続が解かれること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。

【００１０】

【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。鉄板などをプレス加工により絞り成形
して作られたカバー１は開口端面1Aを有する長ドーム形
の浅い容器である。その中間部分1Bはほぼ円弧状の部分
を有し、その両端部1Cは球形に近い形状に成形されてい
る。カバー１の開口端面にはそれに比較して厚肉の鋼板
を打抜いて作られた蓋板２がスイッチを密閉する工程で
リングプロジェクション溶接の如き方法で気密に固着さ
れている。蓋板２にはその長手方向の一方に貫通孔2Aが
穿たれており、この貫通孔2Aの中央には導電ピン３が熱
膨張係数を考慮されたガラスなどの電気絶縁性の充填材
４によるコンプレッションタイプ等周知のハーメチック
シールにより気密に固着されている。

【００１１】導電ピン３には気密容器内部突出側の端面
にテーパー状になった固定突起3Aが設けられている。こ
の固定突起3Aの最大径は導電ピン３の直径よりも小さく
されており、その部分にはショルダー部3Bを有してい
る。又導電ピン３にはバネ５とその中央に装着孔6Aを有
したセラミック等で作られた絶縁子６が摺動可能に装着
されている。又導電ピン３の固定突起3Aには熱応動板支
持体７がその固定側端部近傍に穿たれた取付孔7Aで装着
されており、導電ピン３にほぼ直交する形でショルダー
部3Bに突き合わされ、所定の温度で溶融するハンダなど
の導電性易溶融材料８によって固着されている。またこ
の時、前述のバネ５は絶縁子６を介して熱応動板支持体
７によって押圧圧縮され、その復元力を蔵した状態にさ
れる。

【００１２】熱応動板支持体７の図１に示す右端近傍に
は較正片９の挿入位置決めをする小孔7Bが穿たれてい
る。セラミックの如き電気絶縁物製の較正片９は熱応動
板支持体７の小孔7Bに挿入される部分とこの部分より大
きな直径を有し上端面が球面状となった頭部からなる形
状を有している。

【００１３】さらに熱応動板支持体７の中央部近傍から
固定端側に向かって支持部7Cがプレスによる切り曲げ加
工によって形成され、その支持部7Cには溶接用プロジェ
クションが形成されている。この支持部7Cにバイメタル
やトリメタルなどの金属板をほぼ短冊状に打抜き、その
ほぼ中央部分を浅い皿状に絞り成形して所定の温度例え
ば150℃でスナップ運動するようになされた熱応動板10
がその長手方向の一端である固定端10Aをスポット溶接
の如き方法で固着されている。また、この熱応動板10の
可動端10Bには銀または銀合金等で作られた接触面を有
する可動接点11が溶接によって固着されている。

【００１４】可動接点11に接触または開離する為の固定
接点12は、前述の如く蓋板２の貫通孔が設けられている
長手方向の異なる他方に溶接の如き方法により固着され
ている。

【００１５】本実施例の熱応動スイッチの組立は蓋板２
の貫通孔2Aの中心に導電ピン３を充填材４により固着
し、次に固定接点12を蓋板２の所定位置に固着する。熱
応動板支持体７の支持部7Cに可動接点11の固着された熱
応動板10の固定側の端を固着する。この状態で熱応動板
10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。

【００１６】次いで導電ピン３にバネ５を装着しさらに
その上からバネ５に被せるようにして絶縁子６をその装
着孔6Aに導電ピン３が貫通するように装着する。そして
バネ５を圧縮した状態で熱応動板支持体７の取付孔7Aに
導電ピン３の固定突起3Aを挿入しショルダー部3Bが当接
した位置で所定の姿勢にされ、易溶融材料８によって固
着される。

【００１７】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３を備えた蓋板２を第一
の治具に取付け、また熱応動板10を備えた熱応動板支持
体７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
しておいて易溶融材料で固定すれば、固定突起3Aや取付
孔7A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。

【００１８】この工程において熱応動板支持体７の固着
は例えばハンダ付けの場合について云えば約300℃のハ
ンダごてによって加熱される。もし熱応動板10の固定側
を直接ハンダ付けするような構造とした場合にはその温
度特性がハンダ付け工程に於ける加熱によって無視でき
ない程に変化させてしまうという欠点を有する。しかし
ながら本発明に於ては、熱応動板支持体７の取付け孔7A
と熱応動板支持体の支持部7Cとは異なっている為に通常
の作業時間での加熱であれば実質的に熱応動板10への影
響を及ぼすことはない。そのため、熱応動板10に先に述
べた如くエージング工程を施した効果が減殺されない。

【００１９】次いで熱応動板支持体７の自由端近傍に穿
った小孔7Bに較正片９を挿着し、可動接点11と固定接点
12とがほぼ軽く接するか極めて僅かな間隙をもって対峙
するような位置に配設されているかどうかを確認する。
そして条件を満たしていればカバー１は蓋板２に気密に
溶接固着される。

【００２０】上述の条件が整っていない時は熱応動板支
持体７の導電ピン３との固定部の近傍の巾の狭くなって
いる部分7D及び支持部7Cの根元部分を変形させて条件を
整えてからカバー１を蓋板２に気密に溶接固着する。

【００２１】カバー１と蓋板２によって気密容器が構成
されたら蓋板２上の図１に記号Ｃで示す部分を押圧し
て、所定の動作温度で熱応動板10が図１の点線にて示す
如くその湾曲方向を反転するようにカバー１の一部を点
線で示すように変形させる。これにより較正片９を介し
て熱応動板支持体７の他端に力を及ぼす事により、その
導電ピン３との固定部近傍の巾の狭くなっている部分7D
に下方への曲げ変形を与え、熱応動板10に図１に於て時
計方向の変位を与える。これにより可動接点11と固定接
点12との間の接触圧力を増加する事により所定の動作温
度でスナップ的に熱応動板が反転して可動接点11を固定
接点12から開離せしめる時のチャタリングをなくすと共
に所定の動作温度に較正する事ができる。またカバー１
の内面に当接する較正片９を介して熱応動板支持体７に
力を及ぼす事により、熱応動板支持体７はその固着され
た一端の根元近傍から変形されるため、挺子の原理によ
り熱応動板10の固着された熱応動板支持部7Cの移動量
は、カバーの変形量による較正片９の移動量よりも少な
い。従って熱応動板支持部近傍を押圧する構造としたも
のと比較して固定接点12に対する可動接点11の接点圧力
を微細に調節できて動作温度の較正が精密にできる。

【００２２】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３及び蓋板２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３−熱応動板支持体７−熱応動板10−可動接点11
−固定接点12−蓋板２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10は受けるがその温度は所定の動作温度例えば150
℃に至らず電動機は運転をそのまま継続する。

【００２３】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作用してスイ
ッチ内の熱応動板10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11を固定接点12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
熱よりもスイッチ内部の発熱量が異常に増大し熱応動板
10の温度は前記の150℃に到達して急跳反転動作により
可動接点11を固定接点12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80℃になった
時、熱応動板10は急跳反転動作によりその湾曲方向を変
え再び図１の実線で示す如く可動接点11を固定接点12に
接触させる。

【００２４】上記の動作において、電動機に発生した異
常が除去されず例えば回転子が拘束された状態が継続し
た場合には、スイッチの熱応動板10は反転−復帰動作を
繰返すと共に接点の開離及び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150℃
に到達しても電路の開放が行なわれなくなることが有
る。その結果、電動機内部及びスイッチ内部の温度はさ
らに上昇しやがて易溶融材料８周辺の温度が例えば180
℃に達し、易溶融材料８は融解乃至は拘束力を失い熱応
動板支持体７上の取付孔7Aと導電ピン３上の固定突起3A
に於ける固着力を失う。この時、熱応動板支持体７が絶
縁子６を介して蓋板２上に置かれたバネ５の蔵している
復元力により、図４に示されるように導電ピン３から開
離されその電路を確実に遮断する。この時、絶縁子６の
バネ側と熱応動板支持体側にそれぞれ脱落防止の凹みを
設けておくことは、熱応動板支持体と導電ピンの拘束が
解かれた時にバネの脱落を原因として再び導電ピン３に
熱応動板支持体などの導電部材が接触して電路を閉じる
ことを防止する為に有効である。

【００２５】また、このバネは電動機の通常の運転時に
は熱応動板支持体固着部に変形を与えないようにその転
移温度を設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がセラミックや耐熱性
の樹脂等の電気絶縁材料で作られている事により、絶縁
子６が不要となる事は容易に理解できる。また、易溶融
材料８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。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、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。

【００２７】さらに、電動機の異常が継続し熱応動スイ
ッチの開閉作動が長期にわたり多回数行なわれる事によ
り熱応動板の疲労などによりスイッチの寿命が尽きて接
点の溶着が生じた場合には、熱応動板支持体と導電ピン
を固着している易溶融材料が融解乃至は固着力を失い、
バネ等の開路機構により熱応動板支持体と導電ピンは電
気的に開離され、電路を不可逆的に断ち電動機の焼損や
火災などを未然に防ぐ事が可能となる。

【００２８】また、易溶融材料としてハンダ等を使用し
た場合にも、熱応動板支持体の取付け部は熱応動板の支
持部とは異なっている為に通常の作業時間でのハンダご
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カバーのみを切断し
たＡ−Ａ断面矢視図

【図３】 図１の熱応動スイッチのカバーのみを切断し
たＢ−Ｂ断面矢視図

【図４】 図１の熱応動スイッチの非常動作状態を示す
縦断面図

【符号の説明】

１：カバー 1A：開口端面 ２：蓋板 2A：貫通孔 ３：導電ピン ４：充填材 ５：バネ ６：絶縁子 ７：熱応動板支持体 7C：支持部 ８：易溶融材料 ９：較正片 10：熱応動板 10A：固定端 11：可動接点 12：固定接点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 東方 伊佐男 愛知県尾張旭市霞ケ丘町北178番地 (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

Claims (5)

【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ており、前記密閉容
   器の内部側に突出した導電ピンには金属製の熱応動板支
   持体がその長手方向にそって一端を固着され、該熱応動
   板支持体の他端近傍には耐熱性のある電気絶縁材料によ
   り成形された較正片がカバーとの間に挿着され、さらに
   熱応動板支持体にはその較正片挿着位置より前記導電ピ
   ンとの固着部に近い部分に熱応動板の支持部が設けられ
   ていて、ここにバイメタルの如き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、その可動接点は蓋板の長手方
   向の他方に固着された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
   熱応動板支持体の固着部は固着力が低下する温度を前記
   熱応動板のスナップ運動する温度より高く選定された易
   溶融材料により固着されていると共に、易溶融材料の固
   着力低下時に導電ピンから熱応動板支持体を引離し電気
   的に開路す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】 熱応動板が熱応動板支持体に取付けられ
   た後、熱応動板支持体の固定端側を導電ピンに易溶融材
   料により固定し、熱応動板の特性変化を防ぐ事を特徴と
   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
   に固着された熱応動板支持体を導電ピンから引離す機構
   を電気絶縁物を介し復元力を蔵したバネによって構成す
   る事を特徴とする請求項１または請求項２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
   に固着された熱応動板支持体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復元力を蔵したバネ
   によって構成する事を特徴とする請求項１または請求項
   ２に記載の熱応動スイッチ。
5. 【請求項５】 易溶融材料の固着力の低下時に導電ピン
   に固着された熱応動板支持体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または請求項２に記載の熱応動ス
   イッチ。