JPS5979925A - 電気回路保護装置 - 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】 本発明は、概括的に言えば例えばモータのような心気装
置の保護に用いられろ装置に関し、より具体的にｄえば
低電流小型分数馬力Ｉｌｆ　！Ｊ＋ｂ磯に用いられる保
護装置に関する。

数年来電気装置の小型化、低コスト化を図る傾向が続い
た。コストダウンは一般的に高価な材料や要素を減らす
ことで行なわれた。それによって′電気装置の値段の上
昇が押えられ、あるいは多くの場合値段が実際引下げら
れて、そのような電気装置の市場の増加という好影響が
得られた。このような傾向に引続いて、そのよりな゛心
気装置を保護するため、安価かつ小型であるのみならず
、−気装置の破損を伴うことなくある程度の過熱を・許
容するよう被検１１並電気装置に設計されろ正常な安全
金裕が一般にコスト引下げサイクルで削減されて来だか
ら、従来の保ｉｒφ装置より）・、有感度である、効果
的、能率的で、（ｉｆ幀匿の高い保護装置が要請されて
いた。

例えば典型的な自動車には、自動ドアロック、窓ガラス
ワイパ、アンブナの移１ｊｊ／ｌ、ヘッドライトカバー
の移ＭＩＪ等の４幾能を遂行するだめの小型低屯流モー
タが多数設けられている。これらを１、一般的に極めて
小型の低゛ｄｉ流装置であって、故障状態が発生したと
き、過熱のためにモータが破損してしまう前にモータを
電源から確実に切離してしまう小型σ５モータ保護装置
を必要とした。そのような過熱は、例えば車の外側環境
に露出されＣいる可動部材の場合にそれら部材が氷塊等
のために動かなくなってモータのロータがロック状態に
なる等、はんの数秒間のうちに起こる。その結果、（に
流が選択された値を越えた場合極ぐ短時間のうちに回路
を開放または遮断してしまう適当な保護装置が必要にな
ってきた。例えばある種の小型の自動車モータの保護装
置は、ロータがロックされてから１０秒以内という短時
間に起こりうろモータの破損火煙けろために６〜６秒の
間（オン時間と称する）にモータを電源から遮断してし
まわブよければならない。

小さいハウジングを備え、七〇）中に゛ｒｌ、気的スイ
ッチが配置６されており、そのスイッチは小さい電流担
持サーモスタットディスクを有していて、ある熱的状態
が発生するとスナップして固定接点と係合しあるいは保
合を解き！気回路を開閉することができるような小型の
モータ保護装置が人手可能であって、それは信頼度も高
く安価でもあるが、極めて小さい醒流に迅速に応答させ
ようとすると上記ディスクと熱伝達関係に配置した１１
）１助ヒータを設けることが必要となる。この種の検感
装置の一例が本発明の譲受人と同一人に譲渡された米国
特許第６，６２２，９５０号に記載されクレーブ、され
ている。この場合、ヒータは保護装置バのノーウジング
内に配置され、ディスクと良好な熱伝達関係をもってデ
ィスクに載置されている。然し、こσ）棹の保護装置に
関連する問題の一つはディスクの同短端の位置が僅かに
変化しやすくそれによってこのディスクの校正を変化さ
せてしまうことである。

開示されている型の装置においては、０．０５０８朋（
０，００２インチ）のずれにより装置は所期の校正範囲
から完全に外れてしまう。ヒータ素子はディスクの位１
ｄを決定する構成要素を形成しているので、ヒータ素子
における固有の応力等の軽減は僅かな曲がりを発生させ
それに伴ってディスクの載置位置を変化させる。米国特
許第４，１３６，５２３号及び第４．２’２４．５９１
号には別の例が発見できる。これらの特許では、ヒータ
は保護装置のハウジングの外部に配置される。このよう
にすると、ハウジングはヒートタンクとして働き、ディ
スクが回路遮断の方向にスナップした後もディスクに熱
を供給するので、好ましい比較的長いオフ時間、すなわ
ちディスクが十分に冷えて回路を閉成するまでに要する
時間を提供する。この比較的長いオフ時間は１．５〜２
秒程度であるが、これは被保護モータに損傷が生じる前
にモ〜りが冷却の機会を持つことを保証するために望ま
しいことである。

然し、ヒータがハウジングの外部でディスクから比較的
離れた位置に載１ボされているので、多くの場合オン時
間が所望の値より長く７よりやすい。さらに、ヒータが
ディスクから離れているのでデバイスからデバイスまで
の時間が所望通りにはいかない。換汀すると、デバイス
群のだめのオン時間の広がりすなわちレンジが６−６秒
レンジでなくそれよりずっと広い帯域を持ってしまうこ
とになろ０ １９８２年６月６日に出願し本発明の瞼受入と同一人に
譲渡された米国特許出願一連イｕ号第３６３，１８７号
には、類似の小型モータ保繰装置が記載されクレームさ
れているが、そこではヒータは板状素子から形成されて
いて、スイッチの一部すなわち固定接点かあるいはザー
モスタットディスクに載置された第１の部分と、ハウジ
ングの両側に形成された出張り部から延びた一つあるい
はそれ以上のループを備え例えばへび状に曲がりくねっ
た選択されたヒータ形状に形成した第２の部分と、直方
体形状のハウジングの四つの側の全てに形成した出張り
部に支持されうろ第６の載置部分とｔ有する。心気的絶
縁性のガスケットが板状素子とハウジングの出張り部と
の間に配置されて両者を電気的に絶縁している。ガスケ
ットには窓があけられていて固定接点かナーモスタット
のマウントを収容している。スイッチの各部分相互間の
構成関係は三つの部分からなる板状素子を有する保護装
置においてはヒータに依存しないから、そのような校正
のずれはなくなり、この保護装置は信頼でき妥当なオン
・オフ時間乞提供できるのであるが、一体内に形成され
た素子はその適用に制限を持ぢやずいという性質があく
）。ρりえばニッケル合金というようなヒータ拐料は従
宋保獲装置のカバー製造のために用いられてきた冷間圧
延鋼等よりずいぶん高価であり、三部分板犬素子は従来
技術における分割組合せ式ヒータカバーより随分高価な
ものになってしまう。一体形成素子はまた外部結合のた
めの終端点として従来のノ１ウジング材料よりも特別な
ヒータ材料を使用することになる。これはまた特殊な取
扱技術な必要とし、それゆえ保ｄｉ装置Ｍをモータに適
用し接続するときに製造業者が不）＋１当な取扱をする
可能性が増加する〇三部分一体素子の使用に際しての別
の１１ｉＩＩ限は、素子と共に便用する抵抗の１１Ｉａ
囲が分割式ヒータを便用する場合よりも限定されるとい
うことである。

本発明による保護装置は、簡単にいえば、ノ１ウジング
を含み、それは開口端を有し、開口端の回りには出ジ長
り部が設けられており、ガスケットと蓋とがハウジング
に節句は固定されている。熱応答［電気的スイッチがハ
ウジング内に配置されていて、選択された熱的条件が発
生したとき）・ウジンダと蓋との間を゛電気的に接続し
たり−Ｊ離したりすることができるようになっている。

蓋は二つの分離した部分を含み、その一つは端子として
働く細長い部分を；ｆ５シ、他の部分はスイッチの部分
に載置される。好ましくはコイル状のヒータが従来の溶
接技術によって蓋の二つの部分間に電気的、機械的に接
続される。蓋の二つの部分はハウジングの長さ方向の軸
に沿って離間されており、コイルの長さ方向の軸はハウ
ジングの長さ方向の軸に平行あるいは垂直にすることが
好ましい。保Ｍ！装置を収容するための空洞を有する別
σ〕゛亀気的絶縁性ハウジングが保護装置の端子と接続
ｉｊＪ能な１ｄ気的ソケツトを備えろ。

それゆえ本発明の目的は、特に低′ｔｌｉ流装置に適し
、信頼でき、長当的に短いオン時間を持つ一力で比較的
長いオフ時間を有する、小型で安価な保護装置を提供す
ることである。本発明のもう一つの目的は、広いレンジ
から選択されたオン時間を有し、心気機械的あるいはソ
リッドステートの（正の温度係ｅｉ、を有する抵抗体の
ような）モータ起動リレーの存在下で用いることができ
、所望ならば共通のハウジング内に内蔵することができ
る保護装置を提供することである。

本発明の他の目的、構成、作用効果、及び本発明の新規
で、改良された電気回路保護装置σン詳細は添付した図
面を参照しつつ行なう以下の記述から明らかになる。

図面乞参照して、第１図〜第６図において符号１０は本
発明による保護装置であって、電気的熱的導電性の金属
製の缶あるいはノ）ウジンダ１２を有し、ノ・ウジング
１２は開口端を持つ値略直方体であＱて、底部１４と、
対向側壁１６と、端壁１Ｂとを有する０壁１６．１８の
自由端はノーウジングの開口ｙＵＭのまわりで突出して
出張り都２０を形成している。好ましく１′！、出張り
部２０の一部分２２が・−ウジングから延びて一体的端
子として働く。側壁１６もまた好ましくは出張り部２０
から延びて後述するガスケット４４と蓋３４とを取付け
やすくするだめの部分５０ｙ１１１−形成する。ガスケ
ット４４はポリエステルテレフクル酸塩のような篩温に
耐えることができる。ｉａな屯気的絶縁性拐料で作られ
る。ガスケット４４には装置゛の盆に載置された固定接
点が・・ウジングの内部へ露出されうるように窓４０が
切られている。ノ・ウジングの底の内部に浴接突起を形
成するために底に凹み２４を設けてもよく、第２図に示
すように従来の溶接ボタン２ｔｌ’用いてバイメタル部
月２６がカンチレバー関係でハウジングの底に延びバイ
メタル部材の自由末端において従来の接点材料でできた
可動゛４気接点３０な支持するようにするのが好ましい
。バイメタル部４Ａ２６は、バイメタルが選択された作
＃温度まで熱せられたときにスナップして、第２図にお
いて実線で示す第１の位置から破線示す第２の位置に移
動することができろよう。

部材の両端間で盛りあがった部分４有することが好まし
い。バイメタル部材はまた、次に比較的低いリセット温
度まで冷却したときにスナップして上記第１の位置に戻
ることができるようになっている。またバイメタル部材
２６がスナップして第２の破線位置に来るどきにハウジ
ングの底の凹み３２がバイメタル部材の移動ストップと
して働くことが好ましい。これとは別に従来型の熱応答
スイッチ手段を保護装置に組込んで過負荷゛ｒｌｉ　ｆ
Ａｌ、や保護装置における過温度条件が発生したときに
回路な′（気的に接続したり遮断したりするようにして
もよいのは当然である。

善３４は例えば冷間圧延鋼というような適当１．Ｃ導電
性材料で作られ、ハウジング１２の出張り部２０のうえ
に載せて支持される二つの分離部分３６ｔ、４６’に有
する。部分３（ｉ、４６はハウジング１２の長さ方向の
軸に沿って互いに離間されている。第１の部分３Ｇには
スイッチ４幾栖の部分が載置される。図示するように、
固定接点３８が蓋の部分３６に取付けられているが、所
望ならば固定接点’ｔ）底壁１４に取付はディスク２６
を蓋の部の・３６に取付けてよくそれも本発明の範囲内
である。接点３８は任意の便宜な方法で蓋の部分３６に
取付けられ、ガスケット４４に形成した窓４０を貫通し
て可動接点３０と固定接点３８との電気的接触ｙ、）　
ｎＪ能にする。第２の蓋部分４６には外部との１気的接
続のための１１Ｍ子として働＜　＋ｉ川用いアーム４８
が形成されている。

ヒーク累子５２は例えばニクロームや他のニッケル合金
等、任意の適描な屯気的抵抗利料で作り、それぞれ蓋の
第１と第２の部分３Ｇと４Ｇとに例えば溶接で電気的機
械的に取付けられた第１ど第２の端部５４と５６とを有
する。両端間のｔｊ（ｆ分５８は、蓋に両部分間を延び
熱応答ディスク２６に近接するコイル状に形成するのが
好ましい。コイル部分５８は長さ方向の軸６０を有しく
　ｉ：＋＜　１図）ハウジング１２の長さ方向の軸６２
に関して画を前が互いに平行あるいは垂直になるように
配置ｌイされる。

ヒータ素子５２は蓋３４の外表面に収（＝Ｊけられてい
るところが図示されているが、もしヒータ５２とディス
ク２Ｇとの間なより接近させブこければ第５図および第
６図で示すようにヒータを蓋の内表面あるいは下側表面
に取付けてもよい。これについては後で述べる。

第４図は例えば従来のフェノール樹脂のような電気的熱
的絶縁性の材料で作られ、１呆護装５′’ｔ　１０ケ収
容することができる空洞６６が形成された・・クランプ
６４が示されている。ハウジング６４は、穴７２を貫通
する従来の締付は具（図示せず）によって互いに固定さ
れた第１と第２の部分（ｊ　８．７０で形成するととが
できる。下方部分７０にはコイル５２を収容することが
できる四部１４が形成されている。ハウジング６４には
ビンコネクタ７６が設けられていて端子２２および４８
にそれぞれ接続できるようになっている。このようにし
て環境かも保ｎ僑されたハウジング６４内に載置された
保護装置１０は保峨すべきモータに設けられたビンにコ
ネクタ７６を差込むだけで従来）川りモータにセットす
ることができる。

第５図と第６図とは別の実施例ケ示し、そこではヒータ
素子５２′はハウジング１２の長さ方向の軸６２と４既
ｐ１６垂直な方向に延びろ長さ方向の輔６０′ヲ持つコ
イル部分５８′ヲ有する。コイル部分をこのような形状
に配設することによって、蓋３４′の部分３６′、４６
′間の分離は減少する。ヒータ５２′の端部５４′と５
６′とはそれぞれに１Ｆ４当に？Ｕえば浴接によって蓋
の部分３６′、４６′に電気的機械的に取付けられる。

第５図と第６図の実施例においては、端部５４′と５６
′とが察３４′の下面に数句けられているので、熱源を
熱的素子２６に接近させることができるとともに、保勲
装置全体の高さを減じろことができるということに注目
すべきである。ある場合には、用いるヒータ素子の特定
の寸法に依存して、ヒータはクランプ部分５ｏの上方へ
延ばす必要がなく、そのことは＋（Ｌ　’Ａ的Ｉ絶縁性
のスリーブ（図示せず）内の保護装置６の配置乞スリー
ブのヒータへの近接度に無関係に６易にすることができ
る。

これに反して、もしヒータ素子として大きなコイ“ルな
必要とするというような特別なヒータが必女なときには
、それは蓋３４′の外側表面に６易に載置すればよく、
そうすればコイルの収容高さを高くすることができる。

第６図では、蓋３４′をノ・クランプにＩ＋１１ｎ伺は
数句けるために部分５０Ｙ曲げる前の保護・内Ｉ１．１
　’０’を示していることに注意されたい。ガスケット
４４′の窓４０′の具体的な形状はヒータ５Ｂ′と固定
接点３８の両方のだめの空間を形成するように１１３択
されろ。

上述の保訛装圃は、コストの低減のみなＬ”）ず予期可
能で正確なオン−オフ時間比にだいする要求がｉｔＬ要
な因子になる小型の分数馬力電ＨＩＩＪ機に適用した場
合に特に有利である。本発明による保護装置は、そのヒ
ータと蓋との形状のために広いレンジの仕様選択ができ
るという点で大きな未軟性を有している。蓋の各部分は
従来の冷間圧延鋼で構成することができるので、最低の
コストで切取ることができろ。電の部分間の分離は広範
囲に返ることができ、事実所望ならば蓋の部分間の間隔
は１に流がそれらの間を流れない程度にしてコイルを撤
の上方に配置することもできる。

上記実施例は本発明を単に例示するための記述であって
、本発明は上記実施例の種々の変形や均等物を含むこと
を理解されるべきである。本発明は、特許請求の範囲に
記載されたｊｌｉｉＪ囲内に入る上６己実施例の全ての
変形及び均等物な含むものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の保護装置の上平面図、第２図は第１図
２−２線に沿う切断面図、第６図は第２図の６−６線に
沿う切１析面図、第４図は第１図から第６図の保護装置
を配置すべきハウジングの端面図、第５図は本発明の他
の実施例であって第２図に類似する切断面図、第６図は
第５図実施例を示ず第６図、１．１０以のＬＡＩ析而図
面ある。 （，１，１号のｔｉＳ？、明） １ｏ　ｓ　１０’・・・ｌ呆副ル趣１〔・（，１２・・
・〕・ウジング、１４　・・・ｊ底壁、　　１０．　１
０　　・・・１則壁、　　２０　・・・出！虫り　川〜
、３４　ｔ　３４’・・・３斤、２０．３０．３０・・
・スイッチ手段を４＋ｉ成ずろバイメタル部＝ｌ−１、
υ■動接点及び固定］）ら点１．’３１ｉ　、　３　（
ｉ’・・・蓋のと１４１部分、４６゜４６′・・・’ｊ
７：ｔのし１）２部分、５２　＋　！ｊ　２’・・・ヒ
ータ素子、！ｉ　４　＋　５　（ｉ・・・ヒータ水子の
両端部、６０・・・コイルの長さ方向軸、（（２・・・
・１ウジングの長さ方向軸、（ｉ　４・・・別のハウジ
ンダ、６６・・・別のノ・ウジンダの梁側。 １（７哩人　残材　皓

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　自由端な出張り部として形成した直立側壁と
   底壁とを有し頂部に開口を有する電気的熱的伝導性のハ
   ウジングと、該ハウジングから電気的に絶縁するために
   電気的絶縁性のガスケツトラ間にはさんで前記出張り部
   に配置された蓋と、該蓋を前記ハウジングに締めつけて
   取付ける手段と、前記ハウジング内に配置され選１択さ
   れた熱的条件が発生したとき前記ハウジングと蓋との間
   を電気的に接続したり切離したりするための熱応答性電
   気的スイッチ手段とを含む、熱応答性心気回路保峻装置
   において、前記蓋は離間された第１と第２の部分を含み
   、該第１の部分は前記スイッチ手段の一部に載置され第
   ２の部分はハウジング火越えて延びる細長い部分として
   形成されて端子として働き、さらに、二つの対向端を備
   えたヒータ素子が設けられその一方端は前記第１の部分
   に機械的に接続され、他方端は前記第２の部分に一気的
   機械的に接続されること乞特徴とする熱応答性電気回路
   保護装置。 （２、特許請求の範囲第１項の記載において、前記ヒー
   タ素子が選択された屯気抵抗利料製のコイルどして４ｔ
   ’！成されたことを４１徴とする熱応答性電気回路保簡
   装置へ。 （３）！特約請求の範囲第２項の記載において、前自己
   ハウジングが長さ方向の軸を有していて前記蓋の第１と
   第２の部分はこの軸に沿ってＷｉｎ間されており、前記
   コイルはこのハウジングの長さ方向の軸に平行な長さ方
   向の軸を有していることｗＱ′η徴とする熱応答性電気
   回路保睡装置。 （４）％許請求の範囲第２項の記載において、前記ハウ
   ジングが長さ方向のｉｌ’ｌｌｌ　Ｙ有していて前記蓋
   の第１と第２の部分はこの軸に沿って離間されており、
   前記コイルはこのハウジングの長さ方向の１咄に概略垂
   直な長さ方向の軸を有していることを特徴とする熱応答
   性電気回路保護装が１１゜（５）　　特許請求の範囲第
   ２項の記載に」６いて、前ｎｔ縞が対向する２表面を含
   んでいて内側の表面は前記ハウジング内の空洞の方を向
   き、外側の表面は前記ハウジングと反対の方を向いてお
   り、前記ヒータ素子の端部は前記蓋の内側表面上の部分
   に浴゛接されていることを特徴とする熱応答性電気回路
   保護装置。 （６）特許請求の範囲第２項の記載において、前記蓋が
   対向する２表面を含んでいて内１１１００）　＞Ｑ面は
   前記ハウジング内の空洞の方を向き、外１１！Ｉの表面
   は前記ハウジングと反対の方を向いており、前、記ヒー
   タ素子の端部は前記蓋の外側表面上の部分に溶接されて
   いることを特徴とする熱応答性′電気回路保護装置。 （力　特許請求の範囲第２項の記載において、前記蓋の
   第１と第２の部分が冷間圧延鋼で形成され、ｒ：ＪｉＪ
   記コイルがニッケル合金で形成されていることを特徴と
   する熱応答性電気回路保護装置。 （８）特許請求の範囲第２項の記載において、前記熱応
   答性電気回路保護装置はそれを収容する空洞を備えた電
   気的絶縁性の材料で和来た・・ウジングヲ含み、該絶縁
   性ハウジングは保ｄ装置の端子と接続可能なソケットｖ
   備え、該ソケットは保護すべき心気装置のコネクタのビ
   ンの上に抑圧できろようｒｄ成したことを特徴とする熱
   応答性電気回路保護装置。