JPH0536335A - 熱応動スイツチ及びその製作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】小形で製作し易く、熱応動板の作動温度の較正
を精密に行なうことができ、寿命が長く品質の安定した
密閉型の熱応動スイッチを安価に提供するものである。 【構成】金属製のヘッダ板２に設けられた孔2Aに、電気
絶縁性の充填材４によって導電体３をヘッダ板を貫通さ
せて固定する。またヘッダ板には固定接点９を固着す
る。温度に応じてスナップ的に湾曲方向を変化する熱応
動板７の一端には可動接点８を固着し、他端は金属製の
熱応動板支持体の中央付近に固着する。その熱応動板支
持体の一端を前記導電体の一端に前記固定接点及び可動
接点の位置関係が適切になるように固着する。熱応動板
支持体の他端に較正片６を挿着し、次いで各部の位置を
確認若しくは調整する。その後金属製の長ドーム形のカ
バー１の開口部にヘッダ板を溶接して密閉容器を形成
し、そのカバーを変形させることにより動作温度を較正
する熱応動スイッチ。

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型圧縮機
及びこの種のものに用いられる電気モータの過熱焼損を
保護するのに好適な熱応動スイッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば冷凍機用の密閉型圧縮機などに用
いられるモータは、通常密閉されたハウジングの中でモ
ータの周囲に冷媒及び潤滑油をめぐらせて運転される。
しかもこの密閉されたハウジング中の圧力は非動作時若
しくは動作時における低圧状態と高圧状態の最大値を考
えると非常に広範囲に変動する事を考慮せねばならな
い。この様な雰囲気中で使用され且つモータの巻線の温
度及び電流の変化に対して感応して異常時には電路を開
放し、モータの運転を休止させるように正確な作動をす
るためには、前記の様な環境下でスイッチの接点部分へ
の冷媒等の侵入を防止されるべく気密の容器となされ、
その容器は充分な耐圧力性を有し、さらに感熱性及び異
常電流と通常電流を判別する特性、及び小形でしかも開
閉容量が大きく、耐久性に優れたものが必要とされ、半
面その様な条件を具備し且つ製造上の品質の安定が確保
され、安価である熱応動スイッチを提供することは特に
困難になってきている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来この種の熱応動ス
イッチとして、特公昭58-56213号及び特公昭62-6294号
などの公報にそれぞれ記載されている「熱応動開閉機」及
び「モータ保護装置」では、前述の如きモータを含む圧縮
機を収納した密閉ハウジング中の厳しい温度及び圧力の
変化に対して、熱応動スイッチの密閉容器は動作特性が
影響を受けないように充分な耐圧力性を付与せんとすれ
ば、そのバイメタル等で作られ可動接点を具備せる熱応
動板及びこれに係合する固定接点を包含するスイッチの
密閉容器の厚みを極めて大きくしなければならなくなる
という欠点がある。さらにスイッチのケースが密閉型ス
イッチとして最終的に封緘される時点で可動接点と固定
接点の相対的位置が関連付けられるために、その確認は
封緘後に於て、例えばＸ線のような手段によらなければ
ならず、容易に行なえないという欠点がある。またさら
にスイッチはモータに流れる異常電流又は異常温度に応
動して通電を遮断し、安全な温度に戻った時に再び通電
を許容するという繰返し動作をするが、その開閉回数即
ち寿命について考える場合に、接点間に生じるアークな
どの熱により接点表面が融けて飛散しその微細な接点材
料の飛散物が電気絶縁物の表面に付着し、可動接点と固
定接点との間の電気的絶縁距離が徐々に縮められて絶縁
耐力が弱められることがその寿命を決定する大きな原因
の一つである。これは電気的な絶縁距離を大きくするこ
とが解決の一方法であるが、スイッチの寸法の拡大を招
いたり、また絶縁物自体がアークによる熱で破壊されな
い特別な耐熱性を要求される等の問題がある。本発明は
これらの諸問題を克服し、小形で製作し易く、熱応動板
の作動温度の較正を精密に行なうことができ、寿命の長
い品質の安定した熱応動スイッチを安価に提供するもの
である。

【０００４】

【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
分を中間部に有し両端が球面に近い形状に金属板をプレ
ス等によって成形した長ドーム形状の耐圧性に優れた形
状とされ、他方はその開口端面に溶接されるべく少なく
とも開口端面を包含する平面形状に金属板を打抜いて作
られたヘッダ板とで密閉容器が構成される。ヘッダ板に
はその長手方向の一方に透孔が設けられ、その透孔には
ガラスの如き電気絶縁性の充填材により導電体が固着さ
れ、導電体の両端はそれぞれ気密容器の内部側と外部側
に所定の長さ突出している。またヘッダ板の他方には気
密容器の内部側に固定接点が設けられている。

【０００５】金属製の熱応動板支持体はその一端が前記
ヘッダ板の長手方向に沿って導電体の気密容器内部側突
出部と溶接の如き方法で固着され、他端にはセラミック
の如き耐熱性のある電気絶縁材で作られた較正片を具備
しており、さらに熱応動板支持体の較正片を具備する位
置と導電体に固着された位置の間に設けられた熱応動板
支持部には、バイメタルの如き温度の変化によって変形
する金属板をほぼ短冊形にしたものの中央部を浅い皿形
に絞り成形する事によって異なる温度によりスナップ的
に湾曲方向を転換する熱応動板の一端が固着されてお
り、熱応動板の他端即ちスナップ的に転換動作した時に
位置が変わる側には銀又は銀合金の如き接点材料で作ら
れた可動接点が固着されていて前記固定接点と常には接
触するように配設されている。そしてヘッダ板と長ドー
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事を特徴とする
熱応動スイッチである。

【０００６】上述の如き構成手段により、ヘッダ板上に
於て固定接点と可動接点は密閉容器を構成する最終工程
以前に組立られて配置され相互の位置関係の確認は容易
にできる。またヘッダ板の長手方向の一方に電気絶縁部
が設けられ、他方に固定接点部が設けられている事はス
イッチの動作寿命を有利にする。即ち接点の開閉によっ
て生じるアークなどの熱により接点から飛散する微細な
接点材料により電気的絶縁距離が縮められる心配がない
事と、固定接点は熱容量の大きいヘッダ板に熱伝導の良
好な状態で取り付けられているため接点のスパーク時の
発熱で温度が上昇した固定接点が速やかに冷却されるか
らである。カバーは開口端が広く比較的浅い絞り成形で
あるため作り易い。このカバーの開口端をヘッダ板の周
辺近傍に当接して両者を溶接の如き方法で気密に固着し
た後、カバーの内面に当接する較正片を介して熱応動板
支持体の導電体に固着されていない他端に力を及ぼす事
により、熱応動板支持体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の固
着された熱応動板支持部の移動量は、カバーの変形量に
よる較正片の移動量よりも少ない。従って固定接点に対
する可動接点の接点圧力を徐々に加減して動作温度の較
正が精密にできる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例につき図面を参照しな
がら説明する。図１乃至図３に於て、例えば圧延鋼板を
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は図３によく判るように示す如くほぼ円弧上の
部分を少なくとも有し、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ヘッダ板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と呼ば
れている如き方法で気密に固着されている。ヘッダ板２
にはその長手方向の一方即ち図１に於て左側に透孔2Aが
穿たれており、この透孔2Aの中央には導電体３がガラス
とかセラミックス又は合成樹脂等の電気絶縁性の充填材
４により固着されている。

【０００８】導電体３の材質は例えば充填材４がガラス
の場合には、ヘッダ板とガラスの熱膨張係数から考えて
コンプレッション形のシールとなるようにニッケルと鉄
の合金を用いるのが適切である。導電体３は図１に示す
如く、ヘッダ板２の透孔2Aを貫通してその図示上方即ち
気密容器内部突出側の上端面に金属で作られた熱応動板
支持体５の図１に示す左端を溶接などにより導電的に固
定している。

【０００９】熱応動板支持体５は図２に示すような平面
形状で図示左端の固定端5Aには例えば６個の小さな溶接
用のプロジェクション5A1乃至5A6が形成されていて導電
体３の端面との固着を容易かつ確実に行なえる。また右
端近傍には図１を参考にするとよく判るように較正片６
の位置決めをする小孔5Bが穿たれている。さらに熱応動
板支持体５の中央部近傍から固定端5A側に向かって支持
部5C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5Cの左端近傍には例えば６個の溶接用プロジェ
クション5C1乃至5C6が形成されている。さらに後述する
が支持部5Cには必要に応じて5Dなる孔を穿ち組立時の便
宜をはかると共に特性改善にも役立つようにしてある。
なお、熱応動板支持体５の長手方向には全体的に図３を
参考にするとよく判るように強度を高める為のリブ5Fを
設ける事は好ましい。

【００１０】セラミックの如き電気絶縁性の較正片６は
図１でよく判るように熱応動板支持体５の小孔5B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。もちろん
較正片６の形状はこの実施例に限らず、その機能として
熱応動板支持体５の右端部にカバー１から受ける変位力
を電気的に絶縁して伝達するものであればよいことは容
易に理解されるところである。

【００１１】バイメタルとかトリメタルなど温度の変化
によって変位する金属板をほぼ短冊状に打抜き、そのほ
ぼ中央部分7Bを浅い皿状に絞り成形してスナップ運動す
るようになされた熱応動板７の左端7Aは、熱応動板支持
体５の支持部5Cに設けられた６個のプロジェクション5C
1乃至5C6により溶接によって固着されている。熱応動板
７の右端7Cには銀又は銀合金で作られた接触面を有する
可動接点８が溶接によって固着されている。可動接点８
に接触又は開離する為の固定接点９は、ヘッダ板２の長
手方向の他方即ち図示右側に溶接等の方法により固着さ
れている。

【００１２】本実施例の熱応動スイッチの組立はヘッダ
板２の透孔2Aの中心に導電体３を充填材４により固着
し、次に固定接点９をヘッダ板の所定位置に固着する。
熱応動板支持体５の支持部5Cに可動接点８を固着した熱
応動板７の固定側の端を固着する。次いで熱応動板支持
体５の固定端5Aを導電体３に固着する。この状態で熱応
動板支持体５の自由端近傍に穿った小孔5Bに較正片６を
挿着し、可動接点と固定接点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。そして図１の一部分を拡大し
た図４に於てよく判るごとく可動接点８の取り付けられ
ている熱応動板７の上面から較正片の下端面との距離Ｄ
が所定の寸法公差内にあるかどうかを確認する。距離Ｄ
が大きいと接点開閉時に発生するアークが大きくなり、
また小さすぎるのも良くない。この距離Ｄは後述する動
作温度の較正作業によって若干小さくなるが、この事を
予め考慮しておく事が必要である。さらにカバー１をヘ
ッダ板に溶接した場合、溶接によりカバーの浅くなる点
に配慮してその内面が較正片６の上端面と僅かな間隙を
もった状態か若しくは軽く接する寸法になるかどうかを
確認する。これらの条件が整っていればカバー１はヘッ
ダ板２に気密に溶接固着される。

【００１３】上述の条件が整っていない時は熱応動板支
持体５の固定端5Aの近傍の巾の狭くなっている部分5E及
び支持部5Cの根元部分を変形させて条件を整えてからカ
バー１をヘッダ板２に気密に溶接固着する。この場合に
根元部分近傍に5Dなる孔を穿っておく事が曲げ作業を容
易にする。

【００１４】気密容器が完成されたら図４に示す如くヘ
ッダ板２とカバー１との間を挟みつけるような治具G1及
びG2によって、所定の動作温度で熱応動板７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
を図４の点線で示すように凹ませる。これは較正片６を
介して熱応動板支持体５の固定端近傍の巾の狭くなって
いる部分5Eに下方への曲げ変形を与え、熱応動板７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
８と固定接点９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８を固定接点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。

【００１５】以上の如く構成された熱応動スイッチは所
定の温度例えば150℃の雰囲気中では熱応動板が図１の
点線に示す如く急跳反転し、接点間が開放し、それより
低い温度例えば80℃になると急跳復帰して実線にて示す
状態となり接点間を自動的に再び閉じる。図１乃至図３
に示すように記号10及び11にて示すリード線を溶接等の
方法で固着し、電動機に電流を供給する回路に直列に接
続する。起動時に過大電流が流れるが、通常の起動を完
了し運転状態に入ると電流は定格値となるため熱応動板
の温度は所定の動作温度までは上昇せず熱応動スイッチ
は動作しない。本実施例の熱応動スイッチに流れる電流
はリード線10−導電体３−熱応動板支持体５−熱応動板
７−可動接点８−固定接点９−ヘッダ板２−リード線11
となるが、この回路の抵抗による発熱が熱応動板７を所
定の温度例えば150℃に至らしめると、図１の点線に示
すような反転した位置になり電動機への供給電流を遮断
する。この時に可動接点と固定接点間ではアークが発生
しジュール熱及びアーク熱によって可動接点及び固定接
点の一部は溶けて微量の損失が生ずる。その損失分の微
粒子は接点間から飛散し、これがスイッチの接点間を絶
縁している充填材４の表面に到達すると絶縁劣化を徐々
に進行させてやがて寿命に至る。しかし本発明に於ては
接点部５と充填材４との間の距離をスイッチの長手方向
に充分にとる事ができるので絶縁劣化に対して非常に有
利である。また固定接点が受けた熱は熱容量の大きいヘ
ッダ板に伝導されて急速にその温度を下げる事により固
定接点の損耗を防止する上で有利である。

【００１６】また、可動接点が受けた熱は熱応動板に吸
収され、電流が流れなくなった時点から熱応動板の温度
をむしろある時間内は下げない効果があり、自動的に復
帰する温度例えば80℃に到達するまでのオフ時間を延長
させる。この事は自動的に繰返すこの種熱応動スイッチ
の寿命を長くするのに有利に作用する。勿論保護すべき
電動機の温度上昇を押える作用としても有利である。ま
た熱応動板支持体５に設けられた支持部5Cに穿たれた孔
5Dによって、熱応動板の温度が熱応動板支持体５から導
電体３を経由して放散する場合に、孔5Dが穿たれている
部分が電気抵抗を高められた事による温度の高いスポッ
ト部分となる事と、熱の伝導断面積が狭められた事との
相乗効果により熱応動板の温度が逃げにくくなり動作後
に復帰するまでの時間を長く保持する点において有利で
ある。

【００１７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ヘッダ板
上に於て固定接点と可動接点は密閉容器を構成する最終
工程以前に組立られて配置されるため相互の位置関係の
確認が容易にできる。そして構成された密閉容器は非常
に耐圧力性をもったものであること、また接点と電気絶
縁材の間の距離を大きくとれることからアークなどの熱
によって発生する接点材料の微細な飛散物が電気絶縁性
充填材の表面にほとんど付着しないという効果がある。

【００１８】さらに、可動接点が受けた熱は熱応動板に
吸収され、電流が流れなくなった時点から熱応動板の温
度をある時間内は下げない効果があり、自動的に復帰す
る温度に到達するまでのオフ時間を延長させる。また熱
応動板支持体に設けられた支持部に穿たれた孔によっ
て、熱応動板の温度が熱応動板支持体から導電体を経由
して放散する場合に、孔が穿たれている部分が電気抵抗
を高められた事による温度の高いスポット部分である事
と、熱の伝導断面積が狭められた事との相乗効果により
熱応動板の温度が逃げにくくなり動作後に復帰するまで
の時間を長く保持する点において有利である。これらの
事は自動的に繰返すこの種熱応動スイッチの寿命を長く
するのに有利に作用する。また固定接点が受けた熱は熱
容量の大きいヘッダ板に伝導されて急速にその温度を下
げる事により固定接点の損耗を防止する上で有利であ
る。

【００１９】また、動作温度の較正においてはカバーと
ヘッダ板によって密閉容器を構成した後にカバーの内面
に当接する較正片を介して熱応動板支持体の導電体に固
着されていない他端に力を及ぼす事により、熱応動板支
持体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の固着された熱応動板支
持部の移動量は、カバーの変形量による較正片の移動量
よりも少ない。従って固定接点に対する可動接点の接点
圧力を徐々に加減して動作温度の較正が精密にできる。
この様に本発明によれば小形で製作し易く、熱応動板の
作動温度の較正を精密に行なうことができ、且つ寿命の
長い品質の安定した熱応動スイッチを安価に提供するこ
とができる。

【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った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ったＢ
−Ｂ断面矢視図

【図４】図１の一部拡大図

【符号の説明】

１：カバー ２：ヘッダ板 ３：導電体 ４：充填材 ５：熱応動板支持体 ６：較正片 ７：熱応動板 ８：可動接点 ９：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 (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ほぼ円弧状の部分を中間に有し両端が球
   面に近い形状にされた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て密閉容器を構成するヘッダ
   板、該ヘッダ板は金属板をその平面形状が前記長ドーム
   形のカバーの端面形状を少なくとも包含する形状とさ
   れ、その長手方向の一方に透孔が設けられ、その透孔に
   はガラスの如き電気絶縁性充填材により導電体が前記ヘ
   ッダ板を貫通してその上面及び下面方向にそれぞれ所定
   の長さ突出して気密に固着されており、前記ヘッダ板と
   カバーによって構成される密閉容器の内部側に突出した
   前記導電体には金属製の熱応動板支持体をその長手方向
   に沿って一端が固着され、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体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
   ナップ的運動時に移動する端には銀又は銀合金などの電
   気接点材料で作られた可動接点が具備されていて、その
   可動接点はヘッダ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、前記カバーを
   外力により変形させて前記熱応動板支持体の他端とカバ
   ーの間に挿着された較正片を介して熱応動板支持体の導
   電体との固着部近傍に変位を与える結果、可動接点と固
   定接点間の接触圧力を精密に加減することを可能ならし
   めて所定の温度において可動接点が固定接点から開離す
   る動作温度の較正が確実で容易に行なえることを特徴と
   する熱応動スイッチ。
2. 【請求項２】 ほぼ円弧状の部分を中間に有し両端が球
   面に近い形状にされた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て密閉容器を構成するヘッダ
   板、該ヘッダ板は前記カバーに比較して厚肉の金属板を
   その平面形状が前記長ドーム形のカバーの端面形状を少
   なくとも包含する形状とされ、その長手方向の一方に透
   孔が設けられ、その透孔にはガラスの如き電気絶縁性充
   填材により導電体が前記ヘッダ板を貫通してその上面及
   び下面方向にそれぞれ所定の長さ突出して気密に固着さ
   れており、前記ヘッダ板とカバーによって構成される密
   閉容器の内部側に突出した前記導電体には金属製の熱応
   動板支持体をその長手方向に沿って一端が固着され、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
   導電体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、その支持部近傍には断面積を狭くし熱の伝
   導が生じ難くかつ発熱しやすくされた部位を有し、前記
   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
   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的運動時に移動する端には銀又は
   銀合金などの電気接点材料で作られた可動接点が具備さ
   れ、前記ヘッダ板の長手方向の他方には固定接点がスイ
   ッチ開閉時に受けた熱を速やかにヘッダ板へ伝導するよ
   うにしっかりと固着され、その固定接点は前記可動接点
   と接触又は開離するように配設されており、前記カバー
   を外力により変形させて前記熱応動板支持体の他端とカ
   バーの間に挿着された較正片を介して熱応動板支持体の
   導電体との固着部近傍に変位を与える結果、可動接点と
   固定接点間の接触圧力を精密に加減することを可能なら
   しめて所定の温度において可動接点が固定接点から開離
   する動作温度の較正が確実で容易に行なえることを特徴
   とする熱応動スイッチ。
3. 【請求項３】 ほぼ円弧状の部分を中間に有し両端が球
   面に近い形状にされた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るべく平面形状が前記長ドーム
   形のカバーの端面形状を少なくとも包含する形状とされ
   た金属板製のヘッダ板、その長手方向の一方に透孔を設
   け、その透孔にはガラスの如き電気絶縁性充填材により
   導電体を前記ヘッダ板を貫通してその上面及び下面方向
   にそれぞれ所定の長さ突出して気密に固着し、その長手
   方向の他方には所定位置に固定接点を固着し、バイメタ
   ルなどの材料により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異なる温度に応じてスナップ時
   に湾曲方向を変える如くなし、その一端には可動接点を
   固着した熱応動板、その熱応動板の他端を、金属製の熱
   応動板支持体の中央附近に配した熱応動板の支持部に固
   着し、前記熱応動板支持体の端部を固定接点と可動接点
   の平面位置関係が適切となるように前記導電体に固着す
   る工程と、熱応動板支持体の自由端近傍に較正片を取り
   付ける工程と、可動接点と固定接点が接触状態にあるか
   又は所定寸法内の間隔位置にあるようにする工程と、次
   いで熱応動板と較正片との距離が所定の寸法公差内にあ
   ることを確認若しくは調整する工程の後に、カバーをヘ
   ッダ板に気密に溶接固着して密閉容器を構成し、カバー
   を変形させる工程を含み動作温度を較正する熱応動スイ
   ッチの製作方法。