JPH0430130B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、概括的に言えば例えばモータのよう
な電気装置の保護に用いられる装置に関し、より
具体的に言えば低電流小型分数馬力電動機に用い
られる保護装置に関する。

背景技術とその問題点 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。それによつて
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
うような傾向に引続いて、そのような電気装置を
保護するため、安価かつ小型であるのみならず、
電気装置の破損を伴うことなくある程度の過熱を
許容するよう被保護電気装置に設計される正常な
安全余裕が一般にコスト引下げサイクルで削滅さ
れて来たから、従来の保護装置より高感度であ
る、効果的、能率的で、信頼度の高い保護装置が
要請されていた。

例えば典型的な自動車には、自動ドアロツク、
窓ガラスワイパ、アンテナの移動、ヘツドライト
カバーの移動等の機能を遂行するための小型低電
流モータが多数設けられている。これらは一般的
に極めて小型の低電流装置であつて、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
小型の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ている可
動部材の場合にそれら部材が氷塊等のために動か
なくなつてモータのロータがロツク状態になる
等、ほんの数秒間のうちに起こる。その結果、電
流が選択された値を越えた場合極く短時間のうち
に回路を開放または遮断してしまう適当な保護装
置が必要になつてきた。例えばある種の小型の自
動車モータの保護装置は、ロータがロツクされて
から10秒以内という短時間に起こりうるモータの
破損を避けるために３〜６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なけれ
ばならない。

小さいハウジングを備え、その中に電気的スイ
ツチが配置されており、そのスイツチは小さい電
流担持サーモスタツトデイスクを有していて、あ
る熱的状態が発生するとスナツプして固定接点と
係合しあるいは係合を解き電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入手可
能であつて、それは信頼度も高く安価でもある
が、極めて小さい電流に迅速に応答させようとす
ると上記デイスクと熱伝達関係に配置した補助ヒ
ータを設けることが必要となる。この種の保護装
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3622930号に記載されクレームされて
いる。この場合、ヒータは保護装置のハウジング
内に配置され、デイスクと良好な熱伝達関係をも
つてデイスクに載置されている。然し、この種の
保護装置に関連する問題の一つはデイスクの固定
端の位置が僅かに変化しやすくそれによつてこの
デイ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、0.0508mm
（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。ヒータ素子はデイス
クの位置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つてデイスクの載
置位置を変化させる。米国特許第4136323号及び
第4224591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、デイスクが回路遮断の
方向にスナツプした後もデイ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
イ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ータ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イスクから比較的離
れた位置に載置されているので、多くの場合オン
時間が所望の値より長くなりやすい。さらに、ヒ
ータがデイ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
言すると、デバイス群のためのオン時間の広がり
すなわちレンジが３−６秒レンジでなくそれより
ずつと広い帯域を持つてしまうことになる。

1982年３月３日に出願し本発明の譲受人と同一
人に譲渡された米国特許出願一連番号第363187号
には、類似の小型モータ保護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、スイツチの一部すなわち固定
接点かあるいはサーモスタツトデイスクに載置さ
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つた選択さ
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る第３の載置部分とを有す
る。電気的絶縁性のガスケツ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。ガスケツトには窓があけられ
ていて固定接点かサーモスタツトのマウントを収
容している。スイツ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・オフ時間を提供できるのであるが、
一体的に形成された素子はその適用に制限を持ち
やすいという性質がある。例えばニツケル合金と
いうようなヒータ材料は従来保護装置のカバー製
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、三部分板状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
のになつてしまう。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ハウジング材料より
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を必要とし、それゆえ保護
装置をモータに適用し接続するときに製造業者が
不適当な取扱をする可能性が増加する。三部分一
体素子の使用に際しての別の制限は、素子と共に
使用する抵抗の範囲が分割式ヒータを使用する場
合よりも限定されるということである。

発明の要約 本発明による保護装置は、簡単にいえば、ハウ
ジングを含み、それは開口端を有し、開口端の回
りには出張り部が設けられており、ガスケツトと
蓋とがハウジングに締付け固定されている。熱応
答電気的スイツ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
ることができるようになつている。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
長い部分を有し、他の部分はスイツチの部分に載
置される。好ましくはコイル状のヒータが従来の
溶接技術によつ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つて離間されており、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。保護装置
を収容するための空洞を有する別の電気的絶縁性
ハウジングが保護装置の端子と接続可能な電気的
ソケツトを備える。

それゆえ本発明の目的は、特に低電流装置に適
し、信頼でき、妥当的に短いオン時間を持つ一方
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、電気機械的あるいはソリツドステートの
（正の温度係数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の詳細
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。

発明の実施態様 図面を参照して、第１図〜第３図において符号
１０は本発明による保護装置であつて、電気的熱
的導電性の金属製の缶あるいはハウジング１２を
有し、ハウジング１２は開口端を持つ概略直方体
であつて、底部１４と、対向側壁１６と、端壁１
８とを有する。壁１６，１８の自由端はハウジン
グの開口端のまわりで突出して出張り部２０を形
成している。好ましくは出張り部２０の一部分２
２がハ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
けやすくするための部分５０を形成する。ガスケ
ツト４４はポリエステルテレフタル酸塩のような
高温に耐えることができる適当な電気的絶縁性材
料で作られる。ガスケツト４４には装置の蓋に載
置された固定接点がハ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。ハウジングの
底の内部に溶接突起を形成するために底に凹み２
４を設けてもよく、第２図に示すように従来の溶
接ボタン２８を用いてバイメタル部材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
可動電気接点３０を支持するようにするのが好ま
しい。バイメタル部材２６は、バイメタルが選択
された作動温度まで熱せられたときにスナツプし
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るよう、
部材の両端間で盛りあがつた部分を有することが
好ましい。バイメタル部材はまた、次に比較的低
いリセツト温度まで冷却したときにスナツプして
上記第１の位置に戻ることができるようになつて
いる。またバイメタル部材２６がスナツプして第
２の破線位置に来ると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ツプとして働く
ことが好ましい。これとは別に従来型の熱応答ス
イツチ手段を保護装置に組込んで過負荷電流や保
護装置における過温度条件が発生したときに回路
を電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。

蓋３４は例えば冷間圧延鋼というような適当な
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３
６，４６を有する。部分３６，４６はハウジング
１２の長さ方向の軸に沿つて互いに離間されてい
る。第１の部分３６にはスイツチ機構の部分が載
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
接点を底壁１４に取付けデイスク２６を蓋の部分
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、ガスケツト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
的接触を可能にする。第２の蓋部分４６には外部
との電気的接続のための端子として働く細長いア
ーム４８が形成されている。

ヒータ素子５２は例えばニクロームや他のニツ
ケル合金等、任意の適当な電気的抵抗材料で作
り、それぞれ蓋の第１と第２の部分３６と４６と
に例えば溶接で電気的機械的に取付けられた第１
と第２の端部５４と５６とを有する。両端間の部
分５８は、蓋に両部分間を延び熱応答デイスク２
６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（第１
図）ハウジング１２の長さ方向の軸６２に関して
両軸が互いに平行あるいは垂直になるように配置
される。

ヒータ素子５２は蓋３４の外表面に取付けられ
ているところが図示されているが、もしヒータ５
２とデイスク２６との間をより接近させたければ
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エノール樹脂のような
電気的熱的絶縁性の材料で作られ、保護装置１０
を収容することができる空洞６６が形成されたハ
ウジング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け具（図示せ
ず）によつて互いに固定された第１と第２の部分
６８，７０で形成することができる。下方部分７
０にはコイル５２を収容することができる凹部７
４が形成されている。ハウジング６４にはピンコ
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つている。このよ
うにして環境から保護されたハウジング６４内に
載置された保護装置１０は保護すべきモータに設
けられたピンにコネクタ７６を差込むだけで従来
通りモータにセツトすることができる。

第５図と第６図とは別の実施例を示し、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と概略垂直な方向に延びる長さ方向の軸
６０′を持つコイル部分５８′を有する。コイル部
分をこのような形状に配設することによつて、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５６′とはそれぞれに
適当に例えば溶接によつて蓋の部分３６′，４
６′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
蓋３４′の下面に取付けられているので、熱源を
熱的素子２６に接近させることができるととも
に、保護装置全体の高さを減じることができると
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５０の上方へ延ばす必要がなく、
そのことは電気的絶縁性のスリーブ（図示せず）
内の保護装置の配置をスリーブのヒータへの近接
度に無関係に容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
イルを必要とするというような特別なヒータが必
要なときには、それは蓋３４′の外側表面に容易
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′をハウジングに締付け取
付けるために部分５０を曲げる前の保護装置１
０′を示していることに注意されたい。ガスケツ
ト４４′の窓４０′の具体的な形状はヒータ５８′
と固定接点３８の両方のための空間を形成するよ
うに選択される。

上述の保護装置は、コストの低減のみならず予
期可能で正確なオン−オフ時間比にたいする要求
が重要な因子になる小型の分数馬力電動機に適用
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柔軟性を
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
ことができる。蓋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
電流がそれらの間を流れない程度にしてコイルを
蓋の上方に配置することもできる。

以上の様に、本発明によれば、蓋は離間された
第１の部分と第２の部分とを有し、この離された
領域にヒータ素子を配置することにより、例えば
モータに過電流が流れた場合でもヒータ素子の発
熱が直接熱応答電気スイツチに与えられることに
より短いオン時間を達成でき、一方、ハウジング
は第１の部分と第２の部分とからなる蓋によつて
覆われているのでハウジングがヒートタンクとし
て作用することができ比較的長いオフ時間を達成
することができる。

上記実施例は本発明を単に例示するための記述
であつて、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範囲内に入る上
記実施例の全ての変形及び均等物を含むものであ
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３図は第２
図の３−３線に沿う切断面図、第４図は第１図か
ら第３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つて第２
図に類似する切断面図、第６図は第５図実施例を
示す第３図類似の切断面図である。 符号の説明、１０，１０′……保護装置、１２
……ハウジング、１４……底壁、１６，１８……
側壁、２０……出張り部、３４，３４′……蓋、
２６，３０，３８……スイツチ手段を構成するバ
イメタル部材、可動接点及び固定接点、３６，３
６′……蓋の第１部分、４６，４６′……蓋の第２
部分、５２，５２′……ヒータ素子、５４，５６
……ヒータ素子の両端部、６０……コイルの長さ
方向軸、６２……ハウジングの長さ方向軸、６４
……別のハウジング、６６……別のハウジングの
空洞。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 自由端を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を間には
   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付けて取り付ける手段と、前
   記ハウジング内に配置され選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
   に接続したり切断したりするための熱応答性電気
   的スイツチ手段とを含む、熱応答性電気回路保護
   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の部分は前記スイツチ手段の一部を載せ第
   ２の部分はハウジングを越えて延びる細長い部分
   として形成された端子として働き、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の部分に電気的機械的に接続され、
   他方端は前記第２の部分に電気的機械的に接続さ
   れ前記ヒータ素子は前記離間された部分的領域に
   おいて前記ハウジング内の前記熱応答性電気スイ
   ツチ手段と直接に熱結合されることを特徴とする
   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電気抵抗材料製のコイル
   として構成されたことを特徴とする熱応答性電気
   回路保護装置。 ３ 特許請求の範囲第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つて離間されてお
   り、前記コイルはこのハウジングの長さ方向の軸
   に平行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置。 ４ 特許請求の範囲第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つて離間されてお
   り、前記コイルはこのハウジングの長さ方向の軸
   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置。 ５ 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。 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。 ７ 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、
   前記コイルがニツ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出来たハウジング
   を含み、該絶縁性ハウジングは保護装置の端子と
   接続可能なソケツトを備え、該ソケツトは保護す
   べき電気装置のコネクタのピンの上に押圧できる
   よう構成したことを特徴とする熱応答性電気回路
   保護装置。