JPH01320723A

JPH01320723A - 過負荷保護装置

Info

Publication number: JPH01320723A
Application number: JP15230088A
Authority: JP
Inventors: Toshio Shimada; 俊雄島田; Morio Kobayashi; 小林　守夫
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-06-22
Filing date: 1988-06-22
Publication date: 1989-12-26
Anticipated expiration: 2012-08-25
Also published as: JP2644827B2

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、過負荷保護装置に係り、特にバイメタル破断
発生時における電動機巻線の焼損防止に好適な過負荷保
護装置に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、例えば冷蔵庫、空気調和機、除湿機等の電動圧
縮機をはじめ、広く電動機を用いる製品には、電動機の
過熱焼損を保護する手段として過負荷保護装置が用いら
れている。

まず、従来の過負荷保護装置の一例を第９図および第１
０図を参照して説明する。

第９図は、従来の過負荷保護装置の縦断面図、第１０図
は、第９図のＢ−Ｂ矢視断面図である。図に示すように
、合成樹脂等の耐熱絶縁材料からなる有底円筒状のケー
ス１と蓋２で囲んだ空間に、可動接点３，４を固着した
ディスク状のバイメタル５を、ケース１の底面１ａに貫
通固定した軸６の頭部６ａに、ばね１３により押し付け
て反転自在に軸支するとともに、前記可動接点３，４と
対向する位置に固定接点７，８を固着した第１の固定端
子９，１０をケース１内の底面１ｂに貫通固定し、かつ
、前記固定端子９と固定端子１０との間の任意の底面１
ｂに、第２の固定端子に係るヒータ端子１１を貫通固定
し、このヒータ端子１１と前記固定端子９との間に溶接
などによってヒータ線１２が接続され、バイメタル５を
加熱するようにケース１の底面ｌｂ側に配置されていた
。

このような構成の過負荷保護装置ｙは、後述する第７図
番こ示すように、始動装置８を直列に接続した電動機Ｍ
の始動巻線１７と主巻線１８との並列、回路すなわち電
動機巻線に、直列に接続して用いられる。

電動機Ｍになんらかの異常が発生し、大きな拘束電流が
流れると、バイメタル５およびヒータ線１２の自己発熱
が増加し、バイメタル５が動作温度に達した瞬間、バイ
メタル５自身が急激に反転運動し、可動接点３，４が固
定接点７，８から離れ、電動機Ｍの通電が断たれる。

通電が断たれたのち、バイメタル５とヒータ線１２とが
冷却を開始し、反転復帰温度に達した瞬間、バイメタル
５が前記動作と逆の反転動作を行い、元の位置に復帰し
、可動接点３，４が固定接点７゜８と接触して電動機Ｍ
が再び通電される。

前記復帰後、電動機Ｍの拘束状態が解除されていれば、
電動機Ｍは正常に運転し、バイメタル５の反転運動はこ
こで停止する。

次に、従来の過負荷保護装置の他の例を第１１図および
第１２図を参照して説明する。

第１１図は、従来の他の過負荷保護装置の縦断面図、第
１２図は、第１１図および後述する第８図の装置の電気
回路図である。図中、先の第９，１０図と同一符号のも
のは、同等部分を示している。

第１１図に示す過負荷保護装置Ｐ１は、ケース１と蓋２
とで囲んだ空間正こ、可動接点３，４を固着したディス
ク状のバイメタル５を、ケース１の底面１ａに貫通固定
した軸６の頭部６’　ａ　ｌこ、ばね１３により押し付
けて反転自在に軸支するとともに、可動接点３，４と対
向する位置に固定接点７，８を固着した固定端子９，１
０をケース１の底面１ａに貫通固定したものである。

このような構成の過負荷保護装置Ｐ１は、第１２図に示
すように、始動装置Ｓを直列に接続した電動機Ｍの始動
巻線１７と主巻線１８との並列回路すなわち電動機巻線
に、直列に接続して用いられる。

電動機Ｍになんらかの異常が発生して大きな拘束電流が
流れると、バイメタル５の自己発熱量が増加し、動作温
度に達した瞬間バイメタル５が急激に反転運動をする。

同時に可動接点３，４が固定接点７．８から離れ、電動
機Ｍの通電が断たれる。

通電が断たれたのち、バイメタル５が冷却を開始し反転
復帰温度に達した瞬間、前記動作と逆の反転運動を行い
元の位置に復帰する。同時に可動接点３，４が固定接点
７，８と接触し、電動機Ｍが再び通電される。このとき
、拘束状態が解除されていれば電動機Ｍは正常運転し、
バイメタル５に流れる電流が減少してバイメタル５の反
転運動が停止する。

なお、この種の装置として関連するものには、例えば実
開昭６０−１８３３４９号公報、実開昭５９−７２６４
１号公報等が知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の従来技術においては、例えば電動機になんらかの
異常があり拘束状態が継続したとすると、バイメタルは
動作と復帰を繰り返して行うことになり、遂にはバイメ
タルが疲労して破断し、接点溶着に発展する。

その結果、電動機巻線が発熱し、焼損するに至る。また
、過負荷保護装置にも大きな拘束電流が連続的に通電さ
れ、バイメタルの温度がケースおよび蓋の耐熱温度以上
に上昇し、バイメタル周辺を焼損させる恐れがある。

本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになさ
れたもので、バイメタルが疲労して破断したとき、また
は、接点溶着が発生したときに、回路を永久的に遮断し
、電動機巻線の焼損はもとより過負荷保護装置の焼損を
防止しつる過負荷保護装置を提供することを、その目的
とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明に係る過負荷保護装
置の構成は、有底円筒状のケースで囲んだ空間に、可動
接点を固着したディスク状のバイメタルを備え、このバ
イメタルを、ケースの底面に固定した軸の頭部側にばね
を介して反転自在に軸支するとともｌこ、前記可動接点
と対向する位置に、固定接点を固着した固定端子を前記
ケースの底面に貫通固定し、かつ、前記固定端子を接続
部を介して電動機巻線に直列に接続するようにした過負
荷保護装置において、上記軸の頭部と上記バイメタルと
の間に可溶体を介在させ、ケース内温度上昇時に、その
可溶体を変形または溶融させてバイメタルの軸支位置を
移動させるようにしたものである。

なお、付記すると、本発明に係る過負荷保護装置は、可
溶体の溶融動作温度がバイメタルおよびばねの荷重を付
加した状態で、バイメタル動作温度より１０℃から１０
０℃プラスの範囲内になるように設定してあれば、その
機能を十分に発揮する。

〔作用〕

バイメタルが疲労すると破断に発展し、バイメタルの反
転動作間隔が短縮する。それによって、ヒータおよびバ
イメタルの通電時間が増加し、ケース内の温度を上昇さ
せる。また、この状態で接点溶着が発生すると、さらに
ケース内の温度が上昇する。このとき、ケース内温度上
昇が可溶体の溶融温度に達すると、ばねの弾性作用によ
りバイメタルが軸の頭部方向に押し上げられ、可動接点
が固定接点から離れる。

その後、バイメタルはばねで押し上げられた位置で可溶
体が固化し、その位置に保持される。その結果、電動機
巻線の再通電が発生せず、電動機巻線の焼損防止はもと
より過負荷保護装置の焼損をも防止することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の各実施例を第１図ないし第８図を参照し
て説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る過負荷保護装置の縦
断面図、第２図は、第１図のＡ−Ａ矢視断面図、第３図
（ａｌ　、　（ｂ）は、第１図の要部を説明する斜視図
、第４図は、第１図の装置の正常動作時を示す縦断面図
、第５図は、第１図のバイメタルの破断時を示す要部拡
大平面図、第６図（ａ）　、　（ｂ）　。

（ｃ）は、第１図の装置のバイメタル破断時の動作を示
す縦断面図、第７図は、第１図および第９図の装置の電
気回路図である。

図中、第９．１０図と同一符号のものは従来技術と同等
部分であるから、その説明を省略する。

第１，２図の実施例が、第９，１０図の従来技術と相違
するところは、バイメタル５の低膨張面側（蓋２側）５
ａと軸６の頭部６ａとの間に、可溶体１４を介在させた
ことである。

第１．３．４図に示す可溶体１４は、例えば、錫などの
低融点金属材料でも、感温ペレットのような合成樹脂材
料でもよい。

可溶体１４の溶融温度は、バイメタル５とばね１３の荷
重を付加した状態で、バイメタル５の反転動作温度に近
ければ近いほど効果を発揮する。

発明者らは、溶融温度が、バイメタル５の反転動作温度
プラス１０℃〜１００℃の温度差範囲になる可溶体の融
点を選定することにより後述の効果を得ることを確認し
た。・この可溶体１４は、第３図（ａｌに示すように、円筒状
の可溶体１４に軸６を挿通しても、第３図（ｂ）に示す
ように、可溶体１４を軸６の頭部６ａに一体にアウトサ
ード成形しても良い。また、軟らかい可溶体１４では座
金１５を設けても良く、その構造や形状をこ左右される
こともないので、安価で組立性の良い方法を採用するこ
とができる。

第１，５図に示す可動接点３．４を固着したバイメタル
５の軸支穴５ｂは、軸６に軸支したとき反転自在で、か
つ、蓋２側に位置移動できるように、軸６の直径よりわ
ずかに大きな直径に形成されている。

また、第５図に示すように、軸支穴５ｂから放射状に設
けたスリット５ｃは、バイメタル５の反転動作時に軸支
穴５ｂに生じる応力を分散させるように形成したもので
ある。

このような構成の過負荷保護装置Ｐは、第７図に示すよ
うにバイメタル５とヒータ線１２と電動機Ｍとが直列に
接続されている。これにより、過負荷保護装置Ｐは、始
動装置Ｓを直列に接続した電動機Ｍの始動巻線１７と主
巻線１８との並列回路すなわち電動機巻線に、直列に接
続して用いられる。

電動機Ｍになんらかの異常が発生し、大きな拘束電流が
流れると、バイメタル５およびヒータ線１２の自己発熱
量が増加し、バイメタル５が反転動作温度に達した瞬間
、バイメタル５自身が急激に反転運動し、第４図に示す
ように、可動接点３゜４が固定接点７．８から離れ、電
動機Ｍの通電が遮断される。

復帰後、電動機Ｍの拘束状態が解除されていれば電動＋
ｔＮ　Ｍは正常に運転し、バイメタル５の反転運動はこ
こで停止する。

しかし、拘束状態が継続しており、バイメタル５が動作
、復帰の反転運動を繰り返し行なっている最中に、バイ
メタル５が疲労して第５図に示す１１３、Ｆのように破
断するに至ったとすると、バイメタル５の反転動作温度
と反転復帰温度の変化、あるいは反転動作量の減少等に
よって、その反転動作間隔が短縮する。

その結果、バイメタル５およびヒータ線１２に流れる拘
束電流の通電率が増加し、ケース１内の温度が上昇する
。

このとき、軸６の頭部に介在させた可溶体１４の温度が
、当該可溶体の融点付近の温度に達すると、可溶体１４
がばね１３の弾性に抗し切れず圧縮変形する。バイメタ
ル５は、可溶体１４の圧縮変形量だけばね１３の弾性作
用によって軸６の頭部６ａ方向に位置移動する。

この位置移動が、第６図（ａ）に示すように、可動接点
３，４と固定接点７．８との接触不能位置に達すれば回
路遮断となる。また、バイメタル５はばね１３で押し上
げられたままであるため開路状態を継続することは言う
までもない。

さらに、この途中で接点溶着が発生したことを仮定して
考えて見ると、バイメタル５が破断した状態では、バイ
メタル５の特性そのものが大幅に変化し、可動接点３を
固着した側と可動接点４を固着した側の動作力がアンバ
ランスになる。したがって、接点溶着は負荷を直接開閉
する一方の接点側に集中して発生する。接点溶着が発生
すると拘束電流が連続通電となり、ケース１内の温度は
急上昇する。このとき、可溶体１４は瞬時に溶融し、ば
ね１３の弾性でバイメタル５が軸６の頭部６ａ方向に位
置移動を開始する。

例えば、第６図（ｂ）に示すように、可動接点３側が溶
着したとすると、溶着していない一方の可動接点４を固
着したバイメタル５が破断にともない単独で位置移動し
、回路を遮断する。

このとき、可動接点３の溶着点に剪断力が作用し、ばね
１３の弾性が打ち勝つならば、可動接点３側も回路を遮
断し、第６図（Ｃ）のように、バイメタル５は水平状態
に保持される。

また、本実施例では、バイメタル５が蓋２方向に位置移
動しても、軸６の頭部６ａでその移動が規制され、バイ
メタル５が軸６から離脱して固定接点７，８またはヒー
タ１２と接触するなどの短絡事故や、蓋２との接触によ
る絶縁不良等の２次災害を招くこともない。

なお、可溶体の材料は、前述のように種々の材料が適・
用でき、使用温度範囲が限定されることがないので、広
範囲の温度特性を有する過負荷保護装置を提供できる効
果がある。

さらに、組立時にハンダ付けなどの作業が不要であるた
め動作温度の安定した装置が得られる効果がある。

以上述べたように、不実施例によれば、バイメタルが疲
労して破損し、接点溶着が発生する前に回路を完全に遮
断し、電動機巻線の焼損はもとより過負荷保護装置の焼
損を完全に防止しつる過負荷保護装置を提供することが
できる。

なお、本実施例では、万一接点溶着が発生してもそれを
強制的に引き外すことも可能であり、信頼性の高い過負
荷保護装置を提供することができる。

次に、第８図は、本発明の他の実施例に係る過負荷保護
装置の縦断面図である。

第８図中、第１１図と同一符号のものは、従来技術と同
等部分であるから、その説明を省略する。

また、第１，２図の実施例と同等部分は同一符号をもっ
て示している。

第８図の実施例が、第１１　、１２図の従来技術と異な
る点は、可溶体１４と座金１５が付加されたことである
。また、第１，２図の実施例と異なるところは、ヒータ
線がないことである。

このような構成の過負荷保護装置Ｐ、は、第１２図に示
す如く、バイメタル５と電動機Ｍとが直列に接続されて
いる。

電動機Ｍになんらかの異常が発生したときの過負荷保護
装置Ｐ１のバイメタル５の作動は、先の実施例と同様で
ある。

前記した拘束状態が継続しており、バイメタル５が動作
、復帰の反転運動を繰り返し行なっている最中に、バイ
メタル５が疲労して破断に至ると、先の実施例と同様の
現象となる。

その結果、バイメタル５の通電率が増加し、ケース１内
の温度を上昇させ可溶体１４を先の実施例と同様に動作
させる。

したがって、第８図の実施例によれば、先の第１．２図
の実施例と全く同様の効果が奏せられる。

また、先の実施例と異なり、座金１５の機能により、可
溶体１４がバイメタル５の軸支穴５ｂ部の反転動作で摩
耗せず、動作、復帰温度が長期にわたり安定するという
特有の効果がある。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、バイメタルが疲労
して破断したとき、または、接点溶着が発生したときに
、回路を永久的に遮断し、電動機巻線の焼損はもとより
過負荷保護装置の焼損を防止しうる過負荷保護装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る過負荷保護装置の縦
断面図、第２図は、第１図のＡ−Ａ矢視断面図、第３図
（ａｌ　、　（ｂ）は、第１図の要部を説明する斜視図
、第４図は、第１図の装置の正常動作時を示す縦断面図
、第５図は、第１図のバイメタルの破断時を示す要部拡
大平面図、第６図（ａ）　ｌ　（ｂ）　。（ｃ）は、第１図の装置のバイメタル破断時の動作を示
す縦断面図、第７図は、第１図および第９図の装置の電
気回路図、第８図は、本発明の他の実施例に係る過負荷
保護装置の縦断面図、第９図は、従来の過負荷保護装置
の縦断面図、第１０図は、第９図のＢ−Ｂ矢視断面図、
第１１図は、従来の他の過負荷保護装置の縦断面図、第
１２図は、第１１図および第８図の装置の電気回路図で
ある。トケース　　　　　　２・・蓋３．４・・・可動接点　　　５・・・バイメタル６・・
・軸　　　　　　　　６ａ・・・頭部７．８・・・固定
接点　　　９，１０・・・固定端子１３・・・ばね　　
　　　　　１４・・・可溶体代理人５Ｐ埋士　　小　川
　勝　力９＼諭４ヨと＝守　　　　　　　　　　　　　　　　　　　６区寸駅慣ｂ”（Ｓ”）

Claims

【特許請求の範囲】１、有底円筒状のケースで囲んだ空間に、可動接点を固
着したディスク状のバイメタルを備え、このバイメタル
が、ケースの底面に固定された軸の頭部側にばねを介し
て反転自在に軸支され、前記可動接点と対向する位置に
、固定接点を固着した固定端子が前記ケースの底面に貫
通固定され、かつ、前記固定端子が接続部を介して電動
機巻線に直列に接続されるようにした過負荷保護装置に
おいて、上記軸の頭部と上記バイメタルとの間に介在さ
れた可溶体を備え、上記可溶体は、上記ケース内温度上
昇時に変形または溶融してバイメタルの軸支位置を移動
させるように構成されたことを特徴とする過負荷保護装
置。２、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、可溶体
は、その溶融動作温度をバイメタルの反転動作温度プラ
ス１０℃〜１００℃とする金属材料を用いたことを特徴
とする過負荷保護装置。３、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、可溶体
は、その溶融動作温度をバイメタルの反転動作温度プラ
ス１０℃〜１００℃とする合成樹脂材料を用いたことを
特徴とする過負荷保護装置。４、特許請求の範囲第１項ないし第３項記載のもののい
ずれかにおいて、可溶体を円筒状に形成し、その穴に軸
を挿入するようにしたことを特徴とする過負荷保護装置
。５、特許請求の範囲第１項ないし第３項記載のもののい
ずれかにおいて、可溶体を軸にアウトサード成形し軸と
一体にしたことを特徴とする過負荷保護装置。６、特許請求の範囲第１項ないし第５項記載のもののい
ずれかにおいて、可溶体とバイメタルとの間に座金を設
けたことを特徴とする過負荷保護装置。