WO2009098735A1 - 熱応動開閉器 - Google Patents

熱応動開閉器 Download PDF

Info

Publication number
WO2009098735A1
WO2009098735A1 PCT/JP2008/000191 JP2008000191W WO2009098735A1 WO 2009098735 A1 WO2009098735 A1 WO 2009098735A1 JP 2008000191 W JP2008000191 W JP 2008000191W WO 2009098735 A1 WO2009098735 A1 WO 2009098735A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
thermally responsive
contact
fixed
movable contact
responsive switch
Prior art date
Application number
PCT/JP2008/000191
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tomohiro Hori
Atsushi Chiba
Original Assignee
Ubukata Industries Co., Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ubukata Industries Co., Ltd. filed Critical Ubukata Industries Co., Ltd.
Priority to EP08710345.3A priority Critical patent/EP2242075B1/en
Priority to US12/866,500 priority patent/US8717140B2/en
Priority to CN200880126394.8A priority patent/CN101990694B/zh
Priority to KR1020107018609A priority patent/KR101117885B1/ko
Priority to JP2009552336A priority patent/JP5001383B2/ja
Priority to CA2715130A priority patent/CA2715130C/en
Priority to MX2010007915A priority patent/MX2010007915A/es
Priority to BRPI0822256A priority patent/BRPI0822256B1/pt
Priority to PCT/JP2008/000191 priority patent/WO2009098735A1/ja
Publication of WO2009098735A1 publication Critical patent/WO2009098735A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H37/00—Thermally-actuated switches
    • H01H37/02—Details
    • H01H37/32—Thermally-sensitive members
    • H01H37/52—Thermally-sensitive members actuated due to deflection of bimetallic element
    • H01H37/54—Thermally-sensitive members actuated due to deflection of bimetallic element wherein the bimetallic element is inherently snap acting
    • H01H37/5427—Thermally-sensitive members actuated due to deflection of bimetallic element wherein the bimetallic element is inherently snap acting encapsulated in sealed miniaturised housing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/02—Contacts characterised by the material thereof
    • H01H1/021—Composite material
    • H01H1/023—Composite material having a noble metal as the basic material
    • H01H1/0237—Composite material having a noble metal as the basic material and containing oxides
    • H01H1/02372—Composite material having a noble metal as the basic material and containing oxides containing as major components one or more oxides of the following elements only: Cd, Sn, Zn, In, Bi, Sb or Te
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/02—Contacts characterised by the material thereof
    • H01H1/021—Composite material
    • H01H1/023—Composite material having a noble metal as the basic material
    • H01H1/0237—Composite material having a noble metal as the basic material and containing oxides
    • H01H1/02372—Composite material having a noble metal as the basic material and containing oxides containing as major components one or more oxides of the following elements only: Cd, Sn, Zn, In, Bi, Sb or Te
    • H01H1/02376—Composite material having a noble metal as the basic material and containing oxides containing as major components one or more oxides of the following elements only: Cd, Sn, Zn, In, Bi, Sb or Te containing as major component SnO2
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H37/00—Thermally-actuated switches
    • H01H37/02—Details
    • H01H37/64—Contacts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H37/00—Thermally-actuated switches
    • H01H37/02—Details
    • H01H37/64—Contacts
    • H01H37/68—Contacts sealed in evacuated or gas-filled tube
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/02—Bases; Casings; Covers
    • H01H50/023—Details concerning sealing, e.g. sealing casing with resin
    • H01H2050/025—Details concerning sealing, e.g. sealing casing with resin containing inert or dielectric gasses, e.g. SF6, for arc prevention or arc extinction

Definitions

  • the present invention relates to a thermally responsive switch having a contact switching mechanism using a thermally responsive plate such as a bimetal in an airtight container.
  • Each of the thermally responsive switches described in these documents includes a thermally responsive plate that reverses the direction of curvature at a predetermined temperature inside a sealed container made of a metal housing and a lid plate. Conductive terminal pins are inserted through the lid plate and are hermetically fixed by an electrically insulating filler such as glass. A fixed contact is attached directly or via a support to the tip of the conductive terminal pin in the sealed container. In addition, one end of the thermally responsive plate is connected and fixed to the inner surface of the hermetic container via a support, and a movable contact is fixed to the other end of the thermally responsive plate and constitutes an open / close contact with the fixed contact.
  • This thermal responsive switch is installed in a hermetic housing of a hermetic electric compressor and used as a thermal protector for a compressor motor.
  • each winding of the electric motor is connected to the conductive terminal pin or the cover plate.
  • This thermal responsive switch is required to open between the contacts every time the above abnormality occurs until the refrigerator or air conditioner with built-in compressor ends its product life.
  • the motor is driven while the rotor of the motor is constrained or when a short circuit occurs between the windings of the motor, it is necessary to cut off a current far exceeding the rated current of the motor. .
  • an arc is generated between the contacts, and the surface of the contact is damaged by the heat.
  • contact opening / closing guaranteed operation count is exceeded, contact welding occurs.
  • double safety protection measures are taken as necessary (for example, prior art documents 1 and 2) so that a secondary abnormality can be prevented by interrupting the electric circuit.
  • silver-cadmium oxide (Ag-CdO) contacts have been used extensively because of their low welding power and low arc wear, but in the future, they will be used in place of alternative contact materials and have the same durability and current interruption capability. Must be secured. If the silver-cadmium oxide contact is simply replaced with a cadmium-less contact, the current interruption capability will be halved.
  • Ag-CdO silver-cadmium oxide
  • An object of the present invention is to provide a thermally responsive switch that uses a cadmium-less contact point and is small in size and has high durability and current interruption capability.
  • a thermally responsive switch is an electrically insulating container that is inserted into a sealed container composed of a metal housing and a cover plate that is airtightly fixed to an opening end of the metal housing and a through hole provided in the cover plate. At least one conductive terminal pin fixed in an airtight manner by a filler, a fixed contact fixed to the conductive terminal pin in the sealed container, and one end conductively connected and fixed to the inner surface of the sealed container.
  • a thermally responsive plate that is drawn to a predetermined temperature and reverses its bending direction, and at least one movable contact that is fixed to the other end of the thermally responsive plate and forms at least one pair of switching contacts together with the fixed contact;
  • the fixed contact and the movable contact are configured by silver-tin oxide based contacts, and are disposed inside the sealed container.
  • the gas containing helium containing 50% or more and 95% or less is sealed so as to be 0.3 to 0.8 atm, more preferably 0.35 to 0.7 at normal temperature.
  • the arc generated by opening the contact moves on the contact, and local damage due to the arc is unlikely to occur. Therefore, even if a cadmium-less contact is used, it is small and has excellent durability and high current interruption capability. Can be obtained.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a thermally responsive switch showing one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a side view of the thermally responsive switch.
  • FIG. 4 is a plan view of the thermally responsive switch.
  • FIG. 5 is a diagram showing the results of an endurance test when the gas sealing pressure is changed.
  • FIG. 6 is a view showing the surface states of the movable contact (A) and the fixed contact (B) after the endurance test when the sealed pressure is 0.6 atm.
  • FIG. 7 is a view corresponding to FIG. 6 when the sealing pressure is 1.0 atm.
  • 1 is a thermally responsive switch
  • 2 is a sealed container
  • 3 is a housing
  • 4 is a lid plate
  • 6 is a thermally responsive plate
  • 7 is a movable contact
  • 8 is a fixed contact
  • 9 is a filler
  • 10A and 10B are conductive terminal pins is there.
  • FIG. 3 and 4 are a side view and a plan view of the thermally responsive switch
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view thereof
  • FIG. 2 is a transverse sectional view taken along line II-II of FIG.
  • the sealed container 2 of the thermally responsive switch 1 includes a metal housing 3 and a lid plate 4.
  • the housing 3 is made by drawing a steel plate or the like with a press, and is formed so that both end portions in the longitudinal direction are formed in a substantially spherical shape, and a central portion connecting the both end portions has a semicircular cross section. It has a long dome shape.
  • the cover plate 4 is made by forming an iron plate thicker than the housing 3 into an oval shape, and is hermetically sealed to the opening end of the housing 3 by ring projection welding or the like.
  • a thermally responsive plate 6 is connected and fixed to the inside of the sealed container 2 via a support 5 made of a metal plate.
  • the thermally responsive plate 6 is formed by drawing a member that is deformed by heat, such as bimetal or trimetal, into a shallow dish shape, and its bending direction is suddenly reversed when a predetermined temperature is reached.
  • a movable contact 7 is fixed to the other end of the thermally responsive plate 6.
  • the contact pressure between the movable contact 7 and the fixed contact 8 (described later) can be adjusted by crushing and deforming the portion of the sealed container 2 to which the support 5 is fixed from the outside, and the reversal operation temperature of the thermal reaction plate 6 can be adjusted. It can be calibrated to a predetermined value.
  • the cover plate 4 is provided with through holes 4A and 4B.
  • conductive terminal pins 10A and 10B are hermetically insulated and fixed by a well-known compression type hermetic seal, respectively, by an electrically insulating filler 9 such as glass considering the thermal expansion coefficient.
  • a contact support 11 is fixed to the vicinity of the tip of the inside of the sealed container of the conductive terminal pin 10 ⁇ / b> A, and a fixed contact 8 is fixed to the contact support 11 at a position facing the movable contact 7.
  • the movable contact 7 and the fixed contact 8 are silver-tin oxide (Ag—SnO 2 ) based contacts containing 11.7% by weight of a metal oxide, and are an intermediate layer made of copper and a lower layer made of iron.
  • the shape is a disk shape having a diameter of 3 mm or more and 5 mm or less, and the contact surface has a slightly convex curved surface (a spherical surface having a radius of 8 mm in this embodiment).
  • one end of the heater 12 that is a heating element is fixed.
  • the other end of the heater 12 is fixed on the lid plate 4.
  • the heater 12 is disposed substantially in parallel with the heat responsive plate 6 along the periphery of the conductive terminal pin 10 ⁇ / b> B, and heat generated by the heater 12 is efficiently transmitted to the heat responsive plate 6.
  • the heater 12 is provided with a fusing part 12A having a smaller cross-sectional area than other parts.
  • the fusing part 12A is not blown by the operating current of the electric motor.
  • the thermally responsive plate 6 is reversed in a short time and the contacts 7 and 8 are opened, so that the fusing part 12A is not blown in this case as well.
  • the thermally responsive switch 1 repeats opening and closing over a long period and exceeds the guaranteed number of operations, the movable contact 7 and the fixed contact 8 may be welded and cannot be separated. In this case, if the rotor of the electric motor is constrained, the temperature of the fusing part 12A rises due to an excessive current and eventually fusing, so that the electric power supply to the electric motor can be reliably cut off.
  • a gas containing 50% or more and 95% or less of helium (He) is sealed in the hermetic container 2 so as to be 0.3 to 0.8 atm at room temperature.
  • the remainder of the enclosed gas is nitrogen, dry air, carbon dioxide and the like.
  • helium is sealed in the inert gas mainly due to the good thermal conductivity of helium when an excessive current flows, such as when the rotor of the motor is restrained.
  • the time until the contacts 7 and 8 are opened by the heat from the heater 12 (Short Time Trip: S / T) can be shortened, and the minimum operating current value (Ultimate Trip Current: U.S.). This is because TC) can be raised.
  • the helium encapsulation ratio is 30% or more and 95% or less, particularly 50%, for a normal commercial power supply of AC 100V to 260V. It is preferable to be 95% or less.
  • a heat-resistant inorganic insulating member 13 made of ceramics, zirconia (zirconium oxide), or the like is closely attached and fixed on the filler 9 fixing the conductive terminal pins 10A and 10B without gaps.
  • the heat-resistant inorganic insulating member 13 has a shape that takes into account physical strength such as preset electrical strength against creeping discharge and heat resistance against sputtering. As a result, even if the spatter generated when the heater 12 is melted adheres to the surface of the heat-resistant inorganic insulating member 13, sufficient insulation can be maintained, and an arc generated between the melted portions is connected to the conductive terminal pin 10B. Transition between the cover plate 4 or the conductive terminal pins 10A and 10B can be prevented.
  • the contacts 7 and 8 of the thermally responsive switch 1 remain closed and the motor continues to operate.
  • the refrigerant in the sealed housing of the compressor When the temperature becomes abnormally high, the bending direction of the thermally responsive plate 6 is reversed, the contacts 7 and 8 are opened, and the electric current of the motor is interrupted. Thereafter, when the internal temperature of the thermally responsive switch 1 decreases, the thermally responsive plate 6 reverses the bending direction again, the contacts 7 and 8 are closed, and energization to the motor is started.
  • the thermally responsive switch 1 used as a thermal protector for an electric motor for a compressor is capable of interrupting extremely large currents such as a restraining current that flows when the rotor is restrained and a short-circuit current that flows when a short circuit occurs between the windings of the motor. Is needed.
  • durability longer than the product life of a refrigerator or an air conditioner incorporating a compressor to be protected is required.
  • downsizing is also required from the viewpoint of installation space and thermal response.
  • the thermally responsive switch 1 of the present embodiment protects an AC motor driven by a commercial power source, the arc duration is at most a few dozen milliseconds (half cycle), and on average It is several milliseconds. Therefore, instead of shortening the arc extinguishing time, we conducted durability tests and optimized the configuration based on the results so that high durability and current interruption capability were obtained by reducing arc damage as much as possible. Went.
  • the thermal responsive switch 1 was installed inside the compressor, the compressor is installed on the test bench, and an excessive current flows through the electric motor.
  • the thermal responsive switch 1 was repeatedly opened and closed under the condition of
  • the electric motor is a single-phase induction motor having a rated voltage of 220 V (50 Hz), a rated current of 10.8 A, and a rated output of 2320 W, and the rotor is restricted so as not to rotate.
  • the test power supply is 240V, 50Hz.
  • the compressor is installed in a room temperature (25 ° C) environment, the binding current at the start of the endurance test (that is, when the motor temperature is at room temperature) is 60A, and the motor temperature rises due to repeated power interruptions. When the equilibrium is reached, the constraining current is 52A.
  • the thermally responsive switch 1 used for the test has a minimum operating current value (UTC) of 18.4 A to 25.4 A (120 ° C.) and a current of 54 A flows from 3 seconds to 10 seconds.
  • UTC minimum operating current value
  • S / T has a characteristic of opening the contacts 7 and 8.
  • the electric motor's restraining current is several times larger than the rated current, and the contact between the contacts 7 and 8 of the thermally responsive switch 1 is caused by the heating of the motor itself, the heater 12 in the heat responsive switch 1 and the heat responsive plate 6.
  • the time (S / T) until the opening is shortened to about several seconds as described above.
  • the contacts 7 and 8 are opened, the internal temperature of the thermally responsive switch 1 gradually decreases, and the contacts 7 and 8 are closed again in about 2 minutes and become energized.
  • the number of switching operations in which the energized state of the restraint current due to the closing operation of the thermally responsive switch 1 (several seconds) and the disconnection state due to the opening operation of the thermally responsive switch 1 (around 2 minutes) are repeated normally. Were counted.
  • FIG. 5 shows the result of an endurance test performed by changing the pressure of the gas enclosed in the sealed container 2.
  • the horizontal axis represents pressure (atmospheric pressure: atm), and the vertical axis represents the number of opening / closing operations until welding, and shows each measured value for a plurality of samples and an interpolation curve for the minimum value in the sample.
  • the composition of the enclosed gas is 90% helium and 10% dry air.
  • the movable contact 7 and the fixed contact 8 are silver-tin oxide based contacts containing 11.7% by weight of metal oxide, and have a three-layer structure in which an intermediate layer made of copper and a lower layer made of iron are laminated and pressure-bonded. is doing.
  • the shape is a disk shape with a diameter of 4 mm and a thickness of 0.9 mm, and the contact surface has a spherical surface with a radius of 8 mm.
  • the distance between the contacts is 1.0 mm, the temperature at which the thermally responsive plate 6 is reversed in the opening direction of the contacts 7, 8 is 160 ° C., and the temperature at which the contact 7, 8 is reversed in the closing direction is 90 ° C.
  • the number of opening / closing operations becomes maximum (24,000 times or more) at a pressure near 0.45 atm, and gradually decreases as the pressure increases.
  • pressure reaches 1.3 atm or more at about 19000 times (minimum value in the sample) at 0.7 atm, and about 15000 times (minimum value in the sample) at 0.8 atm, the number of opening / closing operations is increased regardless of the pressure rise.
  • the number of opening and closing operations decreases slightly gradually until near 0.4 atm, rapidly decreases when the pressure drops below 0.4 atm, and at 0.3 atm It decreases to about 15000 times (minimum value in the sample), about 7500 times (minimum value in the sample) at 0.2 atm, and about 2000 times (minimum value in the sample) at 0.1 atm.
  • the thermally responsive switch 1 having the above-described configuration, at least 15000 times of opening / closing operation by setting the enclosed pressure in the range indicated by the one-dot chain line and the arrow in FIG.
  • the number of opening / closing operations can be guaranteed at least 19000 times by setting the sealed pressure to 0.35 atm or more and 0.7 atm or less.
  • FIG. 6 and 7 show the movable contact 7 (A-1, A-2) and the fixed contact 8 (B-1, B) after the endurance test when the sealed pressure is 0.6 atmosphere and 1.0 atmosphere, respectively. -2) Surface photograph.
  • the sealing pressure is high, such as 1.0 atm (Fig. 7)
  • the arc stops in one place, so the contact surface melts locally and a protrusion is formed. Is thought to worsen.
  • the sealing pressure is relatively low, such as 0.6 atm (FIG. 6)
  • the arc does not stop at one place but moves on the contact surface, so that the contact surface is evenly worn and protrusions are formed. It is difficult to cause welding, and durability is considered to improve.
  • the sealing pressure is lowered and the arc easily moves, the arc may jump out from between the contacts 7 and 8.
  • the thermally responsive plate 6 is damaged and the durability is deteriorated.
  • the withstand voltage is insufficient, the arc continues even at the zero crossing of the current, and in this case, the durability is remarkably lowered.
  • the reason why the number of opening and closing operations at 0.1 atm is extremely reduced is mainly due to these two causes. Therefore, the upper limit of the distance between the contacts is determined as a value that can prevent the arc from being transferred to the outside of the contacts in accordance with a decrease in the sealing pressure.
  • the lower limit of the distance between the contacts is determined from the need to ensure the withstand voltage. From the examination result based on this test result, in the thermally responsive switch 1 of the present embodiment, the distance between the contacts is preferably 0.7 mm or more and 1.5 mm or less.
  • the movable contact side end of the thermally responsive plate 6 contacts the inner surface of the housing 3 during the reversing operation, and further reversing operation is restricted.
  • the contact 7 can be utilized by utilizing the sudden reversing force of the thermally responsive plate 6.
  • 8 can be further separated. This is considered to be effective for arc extinguishing, but the thermally responsive plate 6 is liable to crack unless contact is restricted, and the durability is extremely deteriorated.
  • the upper limit value 1.5 mm of the distance between the contacts described above is a value that is structurally determined as a distance necessary for the movable contact side end portion of the thermally responsive plate 6 to contact the inner surface of the housing 3 during the opening operation. But there is.
  • the thermally responsive switch 1 of this embodiment includes the fixed contact 8 fixed to the conductive terminal pin 10A, the thermally responsive plate 6 whose bending direction is reversed according to the temperature, and the thermally responsive plate 6. And a movable contact 7 fixed to the free end side of the closed container 2.
  • the movable contact 7 and the fixed contact 8 are composed of silver-tin oxide based contacts, and in the sealed container 2 a gas containing 50% or more and 95% or less helium is preferably 0.3 to 0.8 atm at room temperature. Is enclosed so as to be 0.35 atm or more and 0.7 atm or less.
  • the distance between the contacts is 0.7 mm or more, it is possible to ensure the withstand voltage when a commercial power source is used.
  • the distance between the contacts is set to 1.5 mm or less, it is possible to prevent the arc from being transferred from between the contacts 7 and 8 as much as possible, and to suppress damage to surrounding parts such as the thermal reaction plate 6 due to the arc. It is possible to prevent a decrease in durability.
  • the distance between the contacts is set to 1.5 mm or less, the end of the movable contact 6 on the side of the movable contact comes into contact with the inner surface of the housing 3 during the opening operation. The excessive displacement of 6 and the subsequent occurrence of vibration can be suppressed, and deterioration of durability can be prevented.
  • the movable contact 7 and the fixed contact 8 are disc-shaped having a diameter of 3 mm or more and 5 mm or less. Increasing the contact size improves the durability of the contact against arc heat, but the cost is significantly increased because the main material is silver. On the contrary, if the contact size is small, it is advantageous in that the cost can be suppressed, but it has been confirmed by experiments that a size of at least 3 mm in diameter is necessary in order to ensure the durability performance of the 60A class. As described above, it is possible to use a contact having a diameter of 5 mm or more, for example, a diameter of 6 mm, and the durability is improved, but it is not practical in terms of cost and the size of the thermally responsive switch.
  • the thermally responsive switch 1 since the thermally responsive switch 1 has improved durability and current interruption capability without increasing the size of the contacts 7 and 8 and the thermally responsive plate 6, it can be accommodated in the hermetic housing of the compressor. And is suitable as a thermal protector for an electric motor for a compressor.
  • this invention is not limited to an above-described Example, For example, the following modifications are possible. It is an essential constituent requirement that the gas containing helium containing 50% or more and 95% or less is sealed in the hermetic container 2 so as to be 0.3 atmosphere or more and 0.8 atmosphere or less at normal temperature.
  • the shapes and sizes of the contacts 7 and 8 are not limited to the values in the numerical range described above.
  • the shape of the airtight container 2 is not limited to the long dome shape, and may not necessarily be the long dome shape as long as strength is obtained by providing ribs along the longitudinal direction of the container, for example.
  • the support 5 is fixed to one end of the sealed container 2, the thermally responsive plate 6 may be fixed near the center of the sealed container 2 when a smaller thermal responsive switch is used.
  • the support 5 may have a button shape, or the support 5 may be omitted.
  • the heater 12 and the heat-resistant inorganic insulating member 13 may be provided as necessary.
  • the two conductive terminal pins 10A and 10B are provided on the cover plate 4, only one conductive terminal pin may be provided, and the metallic cover plate 4 may be used as another terminal.
  • Two or more pairs of switching contacts composed of the movable contact 7 and the fixed contact 8 may be provided. At least one surface of the movable contact 7 and the fixed contact 8 may be a convex curved surface. Further, a flat end portion may be provided at the top of the convex curved surface.
  • the electric motor that uses the thermally responsive switch as a thermal protector is not limited to a single-phase induction motor, and may be a three-phase induction motor. Further, the present invention can be widely applied as long as it is an electric motor to which an AC voltage is applied, such as another electric motor, for example, a synchronous motor.
  • the thermally responsive switch of the present invention is useful as a thermal protector for a compressor motor.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Thermally Actuated Switches (AREA)
  • Contacts (AREA)

Abstract

　本発明は、金属製のハウジング（３）と蓋板（４）とからなる密閉容器（２）と、蓋板（４）に気密に固定された導電端子ピン（１０Ａ、１０Ｂ）と、導電端子ピン（１０Ａ）に固定された固定接点（８）と、一端が密閉容器（２）の内面に導電的に接続固定され所定の温度でその湾曲方向が反転する熱応動板（６）と、熱応動板（６）の他端に固着された可動接点（７）とを備え、可動接点（７）と固定接点（８）は銀－酸化スズ系接点により構成され、密閉容器（２）の内部には５０％以上９５％以下のヘリウムを含む気体が常温で０．３気圧以上０．８気圧以下となるように封入されている熱応動開閉器（１）である。

Description

熱応動開閉器
　本発明は、密閉容器内にバイメタル等の熱応動板を用いた接点開閉機構を有する熱応動開閉器に関する。
　この種の熱応動開閉器は、日本国特許公報第２５１９５３０号（先行技術文献１）、日本国特許公開公報平１０－１４４１８９号（先行技術文献２）、２００２－３５２６８５号（先行技術文献３）、２００３－５９３７９号（先行技術文献４）などに開示されている。これらに記載された熱応動開閉器は、何れも金属製のハウジングと蓋板とからなる密閉容器の内部に、所定の温度でその湾曲方向を反転させる熱応動板を備えている。蓋板には導電端子ピンが挿通され、ガラス等の電気絶縁性の充填材により気密に固定されている。この導電端子ピンの密閉容器内先端部には、直接または支持体を介して固定接点が取着されている。また、熱応動板の一端は支持体を介して密閉容器の内面に接続固着されており、熱応動板の他端には可動接点が固着され、上記固定接点とともに開閉接点を構成している。
　この熱応動開閉器は、密閉型電動圧縮機の密閉ハウンジング内に取り付けられて、圧縮機用電動機のサーマルプロテクタとして用いられる。この場合、導電端子ピンまたは蓋板に電動機の各巻線が接続される。熱応動開閉器の周辺が異常な高温になったとき或いは電動機に異常な電流が流れたときに熱応動板が反転して接点間が開放され、温度が所定値以下に低下すると再び接点間が閉じられて通電状態となる。
　この熱応動開閉器は、圧縮機が組み込まれた冷凍機や空調機などがその製品寿命を終えるまでの間、上記異常の発生の度に接点間を開放することが必要とされる。特に、電動機の回転子が拘束された状態で電動機を駆動したとき或いは電動機の巻線間で短絡が発生したときなどには、電動機の定格電流をはるかに超える電流を遮断することが必要となる。こうした誘導性の大きな電流を接点の開放により遮断すると、接点間にアークが発生し、その熱により接点の表面が損傷する。そして、接点開閉の保証動作回数を超えると、接点の溶着が発生するようになる。ただし、接点の溶着が起きたときでも電路を遮断して二次的な異常発生を防止できるように、必要に応じて二重の安全保護対策が施されている（例えば先行技術文献１、２に記載されたヒーターの溶断部）。
　近年、環境上の理由からカドミウムを含む接点の使用が制限されている。例えば銀－酸化カドミウム（Ａｇ－ＣｄＯ）系接点は、溶着力が小さくアークによる損耗が少ないため多用されてきたが、今後はこれに替わる接点材料を用いて従来と同等の耐久性および電流遮断能力を確保しなければならない。銀－酸化カドミウム系接点を単にカドミウムレス接点に置き替えただけでは電流遮断能力は半減してしまう。
　電流遮断能力を高めるには、接点のサイズを大きくして熱容量を高め、アークが発生しても溶着が発生しにくくする構成、熱応動板のサイズを大きくして引き剥がし力を高める構成などが考えられる。しかし、こうした構成を採用すると熱応動開閉器が大型化し、圧縮機の密閉ハウンジング内への取り付けが困難になる。
　本発明の目的は、カドミウムレスの接点を用いて小型であって且つ高い耐久性と電流遮断能力を有する熱応動開閉器を提供することにある。
　本発明の熱応動開閉器は、金属製のハウジングとその開口端に気密に固着された蓋板とから構成される密閉容器と、前記蓋板に設けられた貫通孔に挿通され電気絶縁性の充填材によって気密に固定された少なくとも１本の導電端子ピンと、前記密閉容器内において前記導電端子ピンに固定された固定接点と、一端が前記密閉容器の内面に導電的に接続固定され、皿状に絞り成形されて所定の温度でその湾曲方向が反転する熱応動板と、この熱応動板の他端に固着され、前記固定接点とともに少なくとも１対の開閉接点を構成する少なくとも１つの可動接点とを備え、圧縮機用電動機に流れる交流電流を遮断する用途に用いられる熱応動開閉器において、前記固定接点と可動接点は銀－酸化スズ系接点により構成され、前記密閉容器の内部には、５０％以上９５％以下のヘリウムを含む気体が常温で０．３気圧以上０．８気圧以下、より好ましくは０．３５気圧以上０．７気圧以下となるように封入されていることを特徴とする。
　本発明によれば、接点開放により発生したアークが接点上を移動し、アークによる局部的な損傷が発生しにくいので、カドミウムレスの接点を用いても小型で耐久性に優れ且つ高い電流遮断能力を得られる。
図１は本発明の一実施例を示す熱応動開閉器の縦断面図である。 図２は図１におけるII－II線に沿った横断面図である。 図３は熱応動開閉器の側面図である。 図４は熱応動開閉器の平面図である。 図５は気体の封入圧力を変化させた場合の耐久試験の結果を示す図である。 図６は封入圧力が０．６気圧の場合の耐久試験終了後の可動接点（Ａ）と固定接点（Ｂ）の表面状態を示す図である。 図７は封入圧力が１．０気圧の場合の図６相当図である。
符号の説明
　１は熱応動開閉器、２は密閉容器、３はハウジング、４は蓋板、６は熱応動板、７は可動接点、８は固定接点、９は充填材、１０Ａ、１０Ｂは導電端子ピンである。
　以下、本発明を圧縮機用電動機のサーマルプロテクタに適用した一実施例について図面を参照しながら説明する。
　図３および図４は熱応動開閉器の側面図および平面図であり、図１はその縦断面図、図２は図１のII－II線に沿った横断面図である。熱応動開閉器１の密閉容器２は、金属製のハウジング３と蓋板４とから構成されている。ハウジング３は、鉄板等をプレスにより絞り成形して作られており、長尺方向の両端部がほぼ球面状に成形され、その両端部を繋ぐ中央部が半円状断面を持つように成形された長ドーム形状をなしている。蓋板４は、ハウジング３より肉厚の鉄板を長円形に成形して作られており、ハウジング３の開口端にリングプロジェクション溶接等により気密に封着されている。
　密閉容器２の内側には、金属板で作られた支持体５を介して熱応動板６の一端が接続固定されている。この熱応動板６は、バイメタルやトリメタル等の熱によって変形する部材を浅い皿状に絞り成形したもので、所定の温度に達するとその湾曲方向が急跳反転するようになっている。熱応動板６の他端には可動接点７が固着されている。密閉容器２のうち支持体５を固定した部分を外側からつぶして変形することにより、可動接点７と固定接点８（後述）との接触圧力を調整でき、上記熱応動板６の反転動作温度を所定値に較正することができる。
　蓋板４には、貫通孔４Ａ、４Ｂが設けられている。これらの貫通孔４Ａ、４Ｂには、熱膨張係数を考慮したガラス等の電気絶縁性の充填材９により、それぞれ導電端子ピン１０Ａ、１０Ｂが周知のコンプレッションタイプのハーメチックシールにより気密に絶縁固定されている。導電端子ピン１０Ａの密閉容器内側の先端近傍には接点支持体１１が固着されており、その接点支持体１１には上記可動接点７と対向した位置に固定接点８が固着されている。
　後述するように、可動接点７と固定接点８は、金属酸化物を１１．７重量％含んだ銀－酸化スズ（Ａｇ－ＳｎＯ２）系接点であり、銅からなる中間層と鉄からなる下層とを積層した３層構造を有している。その形状は、直径３ｍｍ以上５ｍｍ以下の円板状であり、接点表面は僅かに凸曲面（本実施例では半径８ｍｍの球面）をなしている。
　導電端子ピン１０Ｂの密閉容器内側の先端近傍には、発熱体であるヒーター１２の一端が固定されている。ヒーター１２の他端は、蓋板４上に固定されている。このヒーター１２は、導電端子ピン１０Ｂの周囲に沿って熱応動板６とほぼ平行に配置されており、ヒーター１２による発熱が熱応動板６に効率的に伝達されるようになっている。
　ヒーター１２には、断面積が他の部分よりも小さい溶断部１２Ａが設けられている。制御対象機器である圧縮機の通常運転時には、電動機の運転電流で溶断部１２Ａが溶断することはない。また、電動機が拘束状態になった時には、短時間で熱応動板６が反転し接点７、８間を開放するため、この場合も溶断部１２Ａが溶断することはない。熱応動開閉器１が長期にわたり開閉を繰り返し保証動作回数を超えると、可動接点７と固定接点８が溶着して開離不能となることがある。この場合に電動機の回転子が拘束されると、過大な電流により溶断部１２Ａの温度が上昇しやがて溶断に至るため、電動機への通電を確実に遮断することができる。
　後述するように、密閉容器２の内部には、５０％以上９５％以下のヘリウム（Ｈｅ）を含む気体が常温で０．３気圧以上０．８気圧以下となるように封入されている。封入した気体のうちの残りは窒素、乾燥空気、二酸化炭素などである。不活性ガスの中でもヘリウムを封入するのは、先行技術文献２に記載されているように、ヘリウムの有する良好な熱伝導率により、電動機の回転子の拘束時など過大な電流が流れた時に主としてヒーター１２からの熱により接点７、８間を開放する迄の時間（Short Time Trip：Ｓ／Ｔ）を短縮することができるとともに、従来のものよりも最小動作電流値（Ultimate Trip Current：Ｕ．Ｔ．Ｃ．）を引き上げることができるためである。また、熱応動板６の抵抗値を高めてその発熱量を増大させた構成とすれば、ヘリウムの封入により熱応動板６で生じた熱を効率よく逃すことができ、上記Short Time Trip（Ｓ／Ｔ）を長くすることができる。ただし、ヘリウムの封入割合が増えると耐電圧が低下する傾向を有するので、交流１００Ｖ～２６０Ｖ程度の通常の商用電源に対しては、ヘリウムの封入割合を３０％以上９５％以下、特には５０％以上９５％以下とすることが好ましい。
　導電端子ピン１０Ａ、１０Ｂを固定している充填材９の上には、セラミックス、ジルコニア（酸化ジルコニウム）等からなる耐熱性無機絶縁部材１３が隙間なく密着して固定されている。この耐熱性無機絶縁部材１３は、予め設定された沿面放電に対する電気的強度やスパッタに対する耐熱性等の物理的強度を考慮した形状とされている。その結果、ヒーター１２の溶断時に発生するスパッタが耐熱性無機絶縁部材１３の表面に付着しても、充分な絶縁性を維持することができ、溶断部間で発生したアークが導電端子ピン１０Ｂと蓋板４との間または導電端子ピン１０Ａ、１０Ｂ間に転移することを防止できる。
　電動機に流れる電流が短時間の起動電流を含め通常の運転電流である場合には、熱応動開閉器１の接点７、８は閉じたままであり、電動機は運転を継続する。これに対し、電動機の負荷増大により通常よりも大きい電流が継続して流れた場合、電動機が拘束されて極めて大きい拘束電流が数秒以上継続して流れた場合、圧縮機の密閉ハウジング内の冷媒が異常な高温になった場合などには、熱応動板６の湾曲方向が反転して接点７、８が開き、電動機の電流を遮断する。その後、熱応動開閉器１の内部温度が低下すると、熱応動板６は湾曲方向を再び反転して接点７、８が閉じ、電動機への通電が開始される。
　次に、熱応動開閉器１の耐久試験に基づく構成の最適化について説明する。
　圧縮機用電動機のサーマルプロテクタとして用いられる熱応動開閉器１は、回転子の拘束時に流れる拘束電流、電動機の巻線間で短絡が発生したときに流れる短絡電流などの極めて大きい電流を遮断する能力が必要とされる。また、保護対象である圧縮機が組み込まれた冷凍機や空調機などの製品寿命よりも長い耐久性が必要となる。さらに、密閉型電動圧縮機の密閉ハウンジング内で使用されるため、設置スペースおよび熱応答性の観点から小型化も必要となる。
　電動機に上記拘束電流、短絡電流などの過大な誘導性電流が流れている状態で接点７、８間を開放すると、接点７、８間にアークが発生する。熱応動開閉器１の耐久性（接点開閉の保証動作回数）および電流遮断能力を高めるには、アークの消弧時間を短縮すること、またはアークによる損傷を低減することが有効となる。アークによる損傷は、接点７、８のみならず接点７、８の外部例えば熱応動板６に及ぶこともある。
　アークの消弧時間を短縮するには、封入気体の高圧化、封入気体の極端な低圧化（真空化）、接点間隔の拡大、アークホーンの取り付け、磁石によるアークの誘導、アークの吹き消しなどの手段が知られている。しかし、これらの手段は、生産効率の著しい低下、構成の複雑化、サイズの大型化などを招くため、圧縮機に用いられる比較的小型の電動機を保護する熱応動開閉器には適用し難い。
　本実施例の熱応動開閉器１は、商用電源により駆動される交流電動機を保護するものであるため、アークの持続時間は長くても十数ｍ秒（半周期）であって平均的には数ｍ秒である。そこで、アークの消弧時間を短縮するのではなく、アークによる損傷を極力低減することにより高い耐久性と電流遮断能力が得られるように、耐久試験を実施しその結果に基づいて構成の最適化を行った。
　耐久試験は、電動機が組み付けられた圧縮機の密閉ハウジング上部を切断し、熱応動開閉器１を圧縮機内部に取り付けた後、圧縮機をテストベンチに設置し、電動機に過大な電流が流れる条件の下で熱応動開閉器１を繰り返し開閉動作させることにより実施した。
　電動機は、定格電圧２２０Ｖ（５０Ｈｚ）、定格電流１０．８Ａ、定格出力２３２０Ｗの単相誘導電動機で、回転子は回転しないように拘束されている。供試電源は２４０Ｖ、５０Ｈｚである。圧縮機は常温（２５℃）の環境下に設置されており、耐久試験の開始時（つまり電動機の温度が常温の時）の拘束電流は６０Ａ、通断電の繰り返しにより電動機の温度が上昇して平衡に達した時の拘束電流は５２Ａである。また、試験に用いた熱応動開閉器１は、最小動作電流値（Ｕ．Ｔ．Ｃ．）が１８．４Ａ～２５．４Ａ（１２０℃）、５４Ａの電流が流れた時に３秒～１０秒（Ｓ／Ｔ）で接点７、８間を開放する特性を有している。
　電動機の拘束電流は定格電流よりも数倍大きく、電動機自体の加熱、熱応動開閉器１内のヒーター１２の加熱および熱応動板６の加熱により、熱応動開閉器１の接点７、８間が開放する迄の時間（Ｓ／Ｔ）は上述のように数秒程度にまで短くなる。接点７、８が開くと、熱応動開閉器１の内部温度は徐々に下がり、ほぼ２分前後で再び接点７、８が閉じて通電状態となる。耐久試験では、この熱応動開閉器１の閉動作による拘束電流の通電状態（数秒間）と熱応動開閉器１の開動作による断電状態（２分前後）とが正常に繰り返される開閉動作回数を計数した。
　拘束電流が流れている状態で接点７、８が開閉を繰り返すと、開放時に生じるアークにより接点７、８が徐々に損傷し、やがて接点同士の溶着が発生する。本耐久試験では、通電時間が１０秒（Ｓ／Ｔ）を超えた場合に接点溶着が発生したと判断し、その時点で試験を終了した。なお、接点間距離によってはアークにより熱応動板６が損傷する場合も見受けられた。また、熱応動板６は開閉の度に急跳反転動作を繰り返すので、開閉動作回数が極端に大きくなると接点溶着が生じる前に疲労により壊れる場合もあった。
　図５は、密閉容器２の封入気体の圧力を変えて行った耐久試験の結果を示している。横軸は圧力（気圧：ａｔｍ）、縦軸は溶着するまでの開閉動作回数であり、複数サンプルについての各測定値とそのサンプル内最小値の補間曲線とを示している。封入気体の組成は、ヘリウム９０％、乾燥空気１０％である。可動接点７と固定接点８は、１１．７重量％の酸化金属を含んだ銀－酸化スズ系接点であり、銅からなる中間層と鉄からなる下層とを積層し圧着した３層構造を有している。その形状は、直径４ｍｍ、厚さ０．９ｍｍの円板状であり、接点表面は半径８ｍｍの球面をなしている。接点間距離は１．０ｍｍであり、熱応動板６が接点７、８の開方向に反転する温度は１６０℃、接点７、８の閉方向に反転する温度は９０℃である。
　この図５に示す試験結果によれば、開閉動作回数は、０．４５気圧付近の圧力で最大（２４０００回以上）となり、そこから圧力が上昇するに従って緩やかに減少する。０．７気圧では１９０００回程度（サンプル内最小値）、０．８気圧では１５０００回程度（サンプル内最小値）で、圧力が１．３気圧以上になると、圧力の上昇にかかわらず開閉動作回数は７０００回（サンプル内最小値）でほぼ一定となる。一方、圧力が０．４５気圧付近から低下すると、開閉動作回数は０．４気圧付近まではやや緩やかに減少し、圧力が０．４気圧以下に低下すると急激に減少し、０．３気圧では１５０００回程度（サンプル内最小値）、０．２気圧では７５００回程度（サンプル内最小値）、０．１気圧では２０００回程度（サンプル内最小値）にまで減少する。
　すなわち、上述した構成を持つ熱応動開閉器１では、図５に一点鎖線と矢印で示した範囲つまり０．３気圧以上０．８気圧以下の封入圧力とすることにより少なくとも１５０００回以上の開閉動作回数を保証でき、さらに０．３５気圧以上０．７気圧以下の封入圧力とすることにより少なくとも１９０００回以上の開閉動作回数を保証できる。
　図６、図７は、それぞれ封入圧力が０．６気圧、１．０気圧の場合における耐久試験終了後の可動接点７（Ａ－１、Ａ－２）と固定接点８（Ｂ－１、Ｂ－２）の表面写真である。１．０気圧（図７）のように封入圧力が高い場合には、アークが一箇所に止まるため、接点表面が局部的に溶けて突起が形成され、その部分で溶着が起き易くなり耐久性が悪化すると考えられる。これに対し、０．６気圧（図６）のように封入圧力が比較的低い場合には、アークが一箇所に止まらず接点表面を移動するため、接点表面が均一に損耗し突起が形成されにくく、溶着が起きにくくなり耐久性が向上すると考えられる。
　ただし、封入圧力を下げてアークが移動し易くなると、アークが接点７、８間から外に飛び出す虞が生じる。接点７、８間に発生したアークが熱応動板６に転移すると、熱応動板６が損傷して耐久性がかえって悪くなる。また、耐圧が不足することで電流のゼロクロスにおいてもアークが継続し、この場合、耐久性が著しく低下する。図５において、０．１気圧での開閉動作回数が極端に低下しているのは、主にこの２つの原因のためである。従って、接点間距離の上限は、封入圧力の低下に応じてアークの接点外への転移を防止可能な値として定められる。一方、接点間距離の下限は、絶縁耐圧を確保する必要性から定められる。この試験結果に基づく検討結果から、本実施例の熱応動開閉器１では、０．７ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の接点間距離とすることが好ましい。
　なお、接点７、８が開放動作するとき、熱応動板６の可動接点側端部はその反転動作途中でハウジング３の内面に当接し、それ以上の反転動作が規制される。これに対し、ハウジング３の内面と熱応動板６の上面との間隔を広げ、上記反転動作途中で規制されないように構成すれば、熱応動板６の有する急跳反転力を利用して接点７、８間をより大きく引き離すことができる。これはアークの消弧に有効と考えられるが、熱応動板６は当接規制されないと割れ易くなり、耐久性が極端に悪化する。従って、上述した接点間距離の上限値１．５ｍｍは、熱応動板６の可動接点側端部がその開放動作途中でハウジング３の内面に当接するのに必要な距離として構造的に定められる値でもある。
　以上説明したように、本実施例の熱応動開閉器１は、導電端子ピン１０Ａに固定された固定接点８と、温度に応じてその湾曲方向が反転する熱応動板６と、熱応動板６の自由端側に固着された可動接点７とを備え、それらが密閉容器２に収容されている。可動接点７と固定接点８は銀－酸化スズ系接点により構成され、密閉容器２には５０％以上９５％以下のヘリウムを含む気体が常温で０．３気圧以上０．８気圧以下、より好ましくは０．３５気圧以上０．７気圧以下となるように封入されている。
　この構成によれば、接点７、８間の開放時に生じるアークが接点表面を移動し接点表面が均一に損耗するので、カドミウムレスの接点であっても溶着が発生しにくくなり耐久性が向上するとともに、従来のカドミウムを用いた接点（例えば銀－酸化カドミウム系接点）と同等の耐久性能を有する。また、熱伝導率の良好なヘリウムを封入したので、拘束電流などの過大な電流が流れた時の接点７、８間を開放する迄の時間を短縮できる（構成によっては長くできる）とともに定格運転電流値を引き上げることができる。なお、ヘリウムの封入割合（％）が耐久性に及ぼす影響は比較的小さかった。
　この場合、接点間距離は０．７ｍｍ以上とされているので、商用電源を用いた場合の絶縁耐圧を確保することができる。また、接点間距離は１．５ｍｍ以下に設定されているので、アークが接点７、８間から外に転移することを極力防止でき、アークによる熱応動板６などの周囲部品の損傷を抑えて耐久性の低下を防止することができる。さらに、接点間距離が１．５ｍｍ以下に設定されていると、熱応動板６の可動接点側端部がその開放動作途中でハウジング３の内面に当接するので、急跳反転動作による熱応動板６の過大な変位およびそれに続く振動の発生を抑制でき、耐久性の低下を防止することができる。
　可動接点７と固定接点８は、直径３ｍｍ以上５ｍｍ以下の円板状のものを用いている。接点サイズを大きくするとアークの熱に対する接点の耐久性が向上するが、主材料が銀のためコストが大幅に上昇する。逆に接点サイズが小さいと、コストを抑えられるという点では有利であるが、６０Ａクラスの耐久性能を確保するためには最低でも直径３ｍｍのサイズが必要であることを実験により確認した。このように直径５ｍｍ以上例えば直径６ｍｍの接点を用いることは可能であって耐久性が向上するが、コストや熱応動開閉器の大きさの点から実用的ではない。
　このように、熱応動開閉器１は、接点７、８や熱応動板６の大きさを大型化することなく耐久性および電流遮断能力を高めているので、圧縮機の密閉ハウジング内への収容が容易であって、圧縮機用電動機のサーマルプロテクタとして好適となる。
　なお、本発明は、上記した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような変形が可能である。
　密閉容器２に５０％以上９５％以下のヘリウムを含む気体が常温で０．３気圧以上０．８気圧以下となるように封入されていることは必須の構成要件であるが、接点間距離、接点７、８の形状と大きさなどは上述した数値範囲の値に限られない。
　密閉容器２の形状は長ドーム形に限定されるものではなく、例えば容器の長手方向に沿ってリブを設ける等により強度を得られれば、必ずしも長ドーム形状でなくてもよい。
　支持体５を密閉容器２の一方の端部に固定したが、より小型の熱応動開閉器とする場合などには、熱応動板６を密閉容器２の中央付近に固定してもよい。支持体５をボタン型の形状にしてもよく、支持体５を省略してもよい。
　ヒーター１２および耐熱性無機絶縁部材１３は必要に応じて設ければよい。
　蓋板４に２本の導電端子ピン１０Ａ、１０Ｂを設けたが、１本の導電端子ピンのみを設け、金属性の蓋板４をもう１つの端子として用いる構成としてもよい。
　可動接点７と固定接点８とからなる開閉接点を２対以上設けてもよい。
　可動接点７と固定接点８の少なくとも一方の表面を凸曲面とすればよい。さらに、その凸曲面の頂上部に平端部を設けてもよい。
　熱応動開閉器をサーマルプロテクタとして用いる電動機は、単相誘導電動機に限られず三相誘導電動機でもよい。また、その他の電動機例えば同期電動機などの交流電圧が印加される電動機であれば広く適用できる。
　以上のように、本発明の熱応動開閉器は圧縮機用電動機のサーマルプロテクタとして有用である。

Claims (12)

  1. 　金属製のハウジング（３）とその開口端に気密に固着された蓋板（４）とから構成される密閉容器（２）と、
    　前記蓋板（４）に設けられた貫通孔（４Ａ、４Ｂ）に挿通され電気絶縁性の充填材（９）によって気密に固定された少なくとも１本の導電端子ピン（１０Ａ、１０Ｂ）と、
    　前記密閉容器（２）内において前記導電端子ピン（１０Ａ、１０Ｂ）に固定された固定接点（８）と、
    　一端が前記密閉容器（２）の内面に導電的に接続固定され、皿状に絞り成形されて所定の温度でその湾曲方向が反転する熱応動板（６）と、
    　この熱応動板（６）の他端に固着され、前記固定接点（８）とともに少なくとも１対の開閉接点を構成する少なくとも１つの可動接点（７）とを備え、
    　圧縮機用電動機に流れる交流電流を遮断する用途に用いられる熱応動開閉器において、
    　前記固定接点（８）と可動接点（７）は銀－酸化スズ系接点により構成され、
    　前記密閉容器（２）の内部には、５０％以上９５％以下のヘリウムを含む気体が常温で０．３気圧以上０．８気圧以下となるように封入されていることを特徴とする熱応動開閉器。
  2. 　前記密閉容器（２）の内部には、前記気体が常温で０．３５気圧以上０．７気圧以下となるように封入されていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の熱応動開閉器。
  3. 　前記固定接点（８）と可動接点（７）の開状態における接点間距離は、０．７ｍｍ以上で且つ接点開放動作時において前記熱応動板（６）がその反転動作途中で前記密閉容器（２）の内面に当接してそれ以後の動作が規制されるように設定されていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の熱応動開閉器。
  4. 　前記固定接点（８）と可動接点（７）の開状態における接点間距離は、０．７ｍｍ以上で且つ接点開放動作時において前記熱応動板（６）がその反転動作途中で前記密閉容器（２）の内面に当接してそれ以後の動作が規制されるように設定されていることを特徴とする請求の範囲第２項記載の熱応動開閉器。
  5. 　前記固定接点（８）と可動接点（７）は、直径３ｍｍ以上５ｍｍ以下の円板状をなしていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の熱応動開閉器。
  6. 　前記固定接点（８）と可動接点（７）は、直径３ｍｍ以上５ｍｍ以下の円板状をなしていることを特徴とする請求の範囲第２項記載の熱応動開閉器。
  7. 　前記固定接点（８）と可動接点（７）は、直径３ｍｍ以上５ｍｍ以下の円板状をなしていることを特徴とする請求の範囲第３項記載の熱応動開閉器。
  8. 　前記固定接点（８）と可動接点（７）は、直径３ｍｍ以上５ｍｍ以下の円板状をなしていることを特徴とする請求の範囲第４項記載の熱応動開閉器。
  9. 　前記固定接点（８）と可動接点（７）の少なくとも一方の表面が凸曲面をなしていることを特徴とする請求の範囲第５項記載の熱応動開閉器。
  10. 　前記固定接点（８）と可動接点（７）の少なくとも一方の表面が凸曲面をなしていることを特徴とする請求の範囲第６項記載の熱応動開閉器。
  11. 　前記固定接点（８）と可動接点（７）の少なくとも一方の表面が凸曲面をなしていることを特徴とする請求の範囲第７項記載の熱応動開閉器。
  12. 　前記固定接点（８）と可動接点（７）の少なくとも一方の表面が凸曲面をなしていることを特徴とする請求の範囲第８項記載の熱応動開閉器。
PCT/JP2008/000191 2008-02-08 2008-02-08 熱応動開閉器 WO2009098735A1 (ja)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP08710345.3A EP2242075B1 (en) 2008-02-08 2008-02-08 Thermally-actuated switch
US12/866,500 US8717140B2 (en) 2008-02-08 2008-02-08 Thermally responsive switch
CN200880126394.8A CN101990694B (zh) 2008-02-08 2008-02-08 热响应开闭器
KR1020107018609A KR101117885B1 (ko) 2008-02-08 2008-02-08 열응동 개폐기
JP2009552336A JP5001383B2 (ja) 2008-02-08 2008-02-08 熱応動開閉器
CA2715130A CA2715130C (en) 2008-02-08 2008-02-08 Thermally responsive switch
MX2010007915A MX2010007915A (es) 2008-02-08 2008-02-08 Interruptor termicamente accionado.
BRPI0822256A BRPI0822256B1 (pt) 2008-02-08 2008-02-08 comutador de resposta térmica
PCT/JP2008/000191 WO2009098735A1 (ja) 2008-02-08 2008-02-08 熱応動開閉器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2008/000191 WO2009098735A1 (ja) 2008-02-08 2008-02-08 熱応動開閉器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009098735A1 true WO2009098735A1 (ja) 2009-08-13

Family

ID=40951824

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2008/000191 WO2009098735A1 (ja) 2008-02-08 2008-02-08 熱応動開閉器

Country Status (9)

Country Link
US (1) US8717140B2 (ja)
EP (1) EP2242075B1 (ja)
JP (1) JP5001383B2 (ja)
KR (1) KR101117885B1 (ja)
CN (1) CN101990694B (ja)
BR (1) BRPI0822256B1 (ja)
CA (1) CA2715130C (ja)
MX (1) MX2010007915A (ja)
WO (1) WO2009098735A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014155679A1 (ja) * 2013-03-29 2014-10-02 株式会社生方製作所 熱応動開閉器、および、その製造方法
WO2015063833A1 (ja) * 2013-10-28 2015-05-07 株式会社生方製作所 熱応動スイッチおよび成形用金型

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102412095B (zh) * 2011-07-28 2014-03-12 匡法荣 三相电流温度过热保护器
JP6054599B2 (ja) * 2011-08-11 2016-12-27 富士通コンポーネント株式会社 スイッチ及びコネクタ
DE102012103306B3 (de) * 2012-04-17 2013-04-25 Thermik Gerätebau GmbH Temperaturabhängiger Schalter mit Kontaktteil als Heizwiderstand
KR101779469B1 (ko) * 2013-01-21 2017-09-18 가부시키가이샤 우부카타 세이사쿠쇼 열 응동 스위치 및 그 제조방법 그리고 가동 접점의 높이 조정장치
DE102014016826A1 (de) * 2014-11-13 2016-05-19 Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft, Hallstadt Verfahren zum Betrieb einer elektromotorischen Verstelleinrichtung und elektromotorische Verstelleinrichtung
KR101939006B1 (ko) * 2014-12-24 2019-01-15 가부시키가이샤 우부카타 세이사쿠쇼 열응동 개폐기
CN107611926B (zh) * 2017-09-15 2020-11-06 珠海格力电器股份有限公司 一种过载保护装置、方法、存储介质、压缩机及电器

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62259326A (ja) * 1986-05-02 1987-11-11 松下電器産業株式会社 サ−マルプロテクタ
JPH08161954A (ja) * 1994-12-09 1996-06-21 Nec Corp 電磁リレー
JP2519530B2 (ja) 1989-03-01 1996-07-31 生方 眞哉 熱応動スイッチ
JPH10144189A (ja) 1996-11-08 1998-05-29 Ubukata Seisakusho:Kk 熱応動スイッチ
JP2002352685A (ja) 2001-05-22 2002-12-06 Ubukata Industries Co Ltd サーマルプロテクタ
JP2003059379A (ja) 2001-08-21 2003-02-28 Ubukata Industries Co Ltd 熱応動開閉器

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2239540A (en) * 1936-01-27 1941-04-22 Metals & Controis Corp Thermostatic control
US2280550A (en) * 1939-08-12 1942-04-21 Gen Electric Thermal switch
US2284103A (en) * 1939-09-20 1942-05-26 Gen Electric Thermal switch
US2667553A (en) * 1951-09-25 1954-01-26 Metals & Controls Corp Hermetically sealed thermostat
US3140370A (en) * 1960-03-17 1964-07-07 Texas Instruments Inc Sealed thermally responsive switching device
US4114127A (en) * 1976-09-30 1978-09-12 Texas Instruments Incorporated Current interrupting apparatus
US4287499A (en) * 1978-12-29 1981-09-01 Texas Instruments Incorporated Current interrupting apparatus having improved contact life
DE3027304C2 (de) 1980-07-18 1982-09-30 Sds-Elektro Gmbh, 8024 Deisenhofen Elektrischer Mehrlagenkontakt
US4789762A (en) * 1988-02-09 1988-12-06 Aerodyne Controls Corporation Miniature multiplanar acceleration switch
JP2519560B2 (ja) * 1990-02-14 1996-07-31 生方 眞哉 感熱スイッチ
US5221914A (en) * 1991-04-03 1993-06-22 Ubukata Industries, Co., Ltd. Thermally responsive switch
US5607522A (en) * 1991-12-19 1997-03-04 Texas Instruments Incorporated Method of making electrical contact material
JP3298662B2 (ja) * 1992-05-21 2002-07-02 株式会社生方製作所 熱応動素子の取付機構及びその取付方法
US5212465A (en) * 1992-08-12 1993-05-18 Ubukata Industries Co., Ltd. Three-phase thermal protector
JPH08161964A (ja) 1994-12-01 1996-06-21 Tokai Rika Co Ltd スイッチ
JP4279367B2 (ja) * 1997-10-08 2009-06-17 株式会社生方製作所 感熱スイッチ
GB2331184B (en) * 1997-11-06 1999-09-22 Ubukata Ind Co Ltd Thermally responsive switch
US6770828B2 (en) * 2001-09-24 2004-08-03 Siemens Energy & Automation, Inc. System and method for electrical contacts and connections in switches and relays
JP4089252B2 (ja) * 2002-03-11 2008-05-28 オムロン株式会社 直流負荷用接点構成および該構成を有した開閉器
US7298239B2 (en) * 2002-05-07 2007-11-20 Ubukata Industries Co., Ltd. Thermal protector
JP2003338238A (ja) * 2002-05-21 2003-11-28 Ubukata Industries Co Ltd 電動機保護装置
US7030325B2 (en) * 2002-12-16 2006-04-18 Trw Automotive U.S. Llc Electrical switch assembly
JP2004332593A (ja) * 2003-05-06 2004-11-25 Ubukata Industries Co Ltd 電動圧力機器用保護装置
US6891464B2 (en) * 2003-06-30 2005-05-10 Honeywell International Inc. Thermal switch striker pin
JP2005240596A (ja) * 2004-02-24 2005-09-08 Ubukata Industries Co Ltd 電動圧縮機用保護装置
JP2005268058A (ja) * 2004-03-18 2005-09-29 Ubukata Industries Co Ltd 熱応動開閉器
BRPI0716646B1 (pt) 2006-08-10 2018-07-31 Ubukata Industries Co., Ltd. Comutador de resposta térmica
MX2009001484A (es) * 2006-08-10 2009-06-02 Ubukata Ind Co Ltd Interruptor termicamente reactivo.

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62259326A (ja) * 1986-05-02 1987-11-11 松下電器産業株式会社 サ−マルプロテクタ
JP2519530B2 (ja) 1989-03-01 1996-07-31 生方 眞哉 熱応動スイッチ
JPH08161954A (ja) * 1994-12-09 1996-06-21 Nec Corp 電磁リレー
JPH10144189A (ja) 1996-11-08 1998-05-29 Ubukata Seisakusho:Kk 熱応動スイッチ
JP2002352685A (ja) 2001-05-22 2002-12-06 Ubukata Industries Co Ltd サーマルプロテクタ
JP2003059379A (ja) 2001-08-21 2003-02-28 Ubukata Industries Co Ltd 熱応動開閉器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2242075A4 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014155679A1 (ja) * 2013-03-29 2014-10-02 株式会社生方製作所 熱応動開閉器、および、その製造方法
JP6078859B2 (ja) * 2013-03-29 2017-02-15 株式会社生方製作所 熱応動開閉器、および、その製造方法
US9972470B2 (en) 2013-03-29 2018-05-15 Ubukata Industries Co., Ltd Thermally responsive switch and method of manufacturing same
WO2015063833A1 (ja) * 2013-10-28 2015-05-07 株式会社生方製作所 熱応動スイッチおよび成形用金型
US10347450B2 (en) 2013-10-28 2019-07-09 Ubukata Industries Co., Ltd Thermally actuated switch and forming dies

Also Published As

Publication number Publication date
JP5001383B2 (ja) 2012-08-15
CA2715130A1 (en) 2009-08-13
JPWO2009098735A1 (ja) 2011-05-26
CA2715130C (en) 2015-06-02
EP2242075B1 (en) 2013-08-21
US8717140B2 (en) 2014-05-06
BRPI0822256A2 (pt) 2015-06-23
KR101117885B1 (ko) 2012-03-08
CN101990694B (zh) 2013-07-31
CN101990694A (zh) 2011-03-23
EP2242075A4 (en) 2012-08-01
BRPI0822256B1 (pt) 2018-10-09
MX2010007915A (es) 2010-08-10
US20100315193A1 (en) 2010-12-16
EP2242075A1 (en) 2010-10-20
KR20100114526A (ko) 2010-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5001279B2 (ja) 熱応動開閉器
JP5001383B2 (ja) 熱応動開閉器
KR101053738B1 (ko) 열응동 개폐기
US5221914A (en) Thermally responsive switch
JPH10144189A (ja) 熱応動スイッチ
KR101748677B1 (ko) 열응동 개폐기 및 그 제조방법
JP5001278B2 (ja) 熱応動開閉器
RU2439735C1 (ru) Термочувствительный переключатель
JPH07147121A (ja) 密閉形ヒューズ付プロテクタ
JPS63174234A (ja) 密閉形二重安全機構付プロテクタ

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200880126394.8

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08710345

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2009552336

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: MX/A/2010/007915

Country of ref document: MX

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2008710345

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12866500

Country of ref document: US

Ref document number: 2715130

Country of ref document: CA

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20107018609

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: PI 2010003685

Country of ref document: MY

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 5509/CHENP/2010

Country of ref document: IN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2010137312

Country of ref document: RU

ENP Entry into the national phase

Ref document number: PI0822256

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20100805