JPH0831298B2 - 熱応動スイッチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はバイメタル或いは形状記憶合金など温度の変
化により変形する熱応動板を利用して異なる値の温度で
前記熱応動板により可動接点を駆動し、これと対をなす
固定接点との間で電流の開閉を行なう熱応動スイッチの
改良に関するものである。

〔背景技術〕

従来、この種の熱応動スイッチとしては、特公昭46−
34532号及び実公昭60−41625合に示されているように鉄
などの材料で作られた基板に穿たれた孔にガラス等の充
填材で電気的に絶縁して固着された導電ピンが示されて
おり、そのガラス等の充填材及びその近傍をアークなど
から保護する為のコップ形状のセラミック製絶縁体11と
か碍子等の耐アーク性材料で作られた保護環４が設けら
れているが、その設置方法が適切でない為に充分な保護
機能を発揮していないばかりでなく、かえってアーク放
電発生の耐圧値に関して有害な存在とも考えられるよう
な欠点があった。

この点について詳しく説明すると、従来の熱応動スイ
ッチには例えば第１図に示す如く右端を閉鎖端とする金
属製の筒状体10の図示左方の開放端10Aを基板１に密着
させてリングプロジェクション溶接の如き方法で密閉容
器を作り密閉形スイッチを構成したものがある。この密
閉容器内の気体が空気の主成分即ち窒素ガス80％酸素ガ
ス20％とする場合に、基板１の孔1Bと導電ピン2Bとの間
に充填されているガラスの絶縁距離が約１ミリメートル
の場合にセラミック製の耐アーク部材８が無い場合に
は、基板１と導電ピン2B間に正弦波形の交流で2900乃至
3000ボルトの耐圧が測定された。

ところがこのガラス3Bの表面にセラミック製の耐アー
ク部材８の左端を単に面接触させた状態で挿着するとセ
ラミックの沿面、第１図の場合には距離の短いガラスに
接触している側の沿面でアーク放電が生じ、約2000ボル
トに耐圧が低下する事が判った。即ち同程度の絶縁距離
でガラスに比較してセラミックの場合には約70％程度に
耐電圧特性が劣るという知見を得た。密閉容器内の気体
を例えば熱交換をよくする為にヘリウム80％空気20％と
した場合についても、ガラスのみの場合耐電圧は2000ボ
ルトあるのに対してセラミック製の耐アーク部材８を面
接触させた状態で設置すると約1400ボルトに耐電圧が低
下した。

セラミックの種類としては、アルミナ、フォルステラ
イト、ステアタイトなどほとんどすべてのセラミック成
形品について調べた結果同程度であった。また周知の如
くこれらセラミックの表面は数μｍ乃至数10μｍの微細
な粒子が密着した状態を呈しているので、それら粒子間
に存在する異物を種々の洗浄方法でほとんど除去して実
験を行なっても耐電圧値を変える事が出来なかった。こ
れらの実験結果からセラミックの沿面放電による耐電圧
値の低い理由は材料自体の本質的なものに依存している
と考えられる。

しかし従来はセラミック製の絶縁物に対してこの様な
認識はなく、特に対策はなされていなかった。

〔発明の概要〕

本発明は前述の欠点をなくすために、基板に穿たれた
孔にガラスによって電気的に絶縁保持された導電ピンを
有し、基板とほぼ同一の電位にある支持部材と前記導電
ピンのいづれか一方に固定接点を固着させ、他方に可動
接点を駆動するバイメタルの如き温度変化によって変形
する材料で作られた熱応動板を配設してなる温度及び電
流に応動して前記可動接点と固定接点を開閉するスイッ
チであって、前記導電ピンを電気的に絶縁固着している
ガラスの表面にセラミック製の耐アーク部材を装着した
ものにおいて、前記耐アーク部材を導電ピンをとりまく
ガラスの円周上にこれに直交する方向に全く隙間を作ら
ない状態で即ちガラスと耐アーク部材が互いに接するだ
けでなく円周のどの部分にもガラスとセラミック製の耐
アーク部材との間の間隙を通して基板の孔と導電ピンと
が空間で連接していないように接着せられる事により、
前記セラミック製の耐アーク部材の沿面距離をそのセラ
ミックが有する固有の耐電圧値を考慮した上で設定して
前記ガラスの沿面距離が有する耐電圧値以上となるよう
な距離とする熱応動スイッチに関するものである。

〔発明の実施例〕

第１図及び第２図に示す如く、比較的厚肉の鉄板を円
形に打抜き貫通孔1A・1Bを穿った基板１に導電ピン2A・
2Bがガラス3A・3Bによって前記の孔1A及び1B中に電気的
に絶縁して貫通固着されている。導電ピン2Aの左端には
リード線4Aが溶接などの方法で固着され導電ピン2Aの右
端にはバイメタルなどで作られた熱応動板６を支持する
支持体５が固着されている。支持体５は第２図によく判
る如く強度を増すために三辺からなる断面を有してお
り、その根元5A部分には絞り加工により成形された壁面
5Bを有しておりその壁面5Bが導電ピン2Aの端面に溶接さ
れている。支持体５の右端より少し中央寄りの部分には
ネジ5Cを螺合させるためのネジ孔5Dが穿たれ、右端には
熱応動板６に溶接された接続片6Aが固着されている。接
続片6Aによって、片持梁状に支持された熱応動板６は中
央が浅い皿状に絞り加工されていて、通常の温度では図
示実線の如く上に凸状の湾曲方向であり、高い温度例え
ば150℃になると点線に示す如くスナップ運動によって
急跳反転して可動接点6Bを固定接点7Bから開離させるよ
うにネジ5Cによって接続片6Aを曲げる事により可動接点
6Bと固定接点7Bとが常温において適宜の接点圧力を付与
されて動作温度の較正がなされる。また熱応動板６の温
度が低下して例えば100℃になると実線で示した湾曲方
向にスナップ運動で復帰する。固定接点7Bを固着した接
点支持台７はその左端7Aを導電ピン2Bの端面に溶接など
により固着してある。導電ピン2Bの左端にはリード線4B
が接続されている。尚ニクロム線の如き高い固有抵抗値
を有する材料で作られたヒータ９がこの熱応動スイッチ
には設けられているが、この一端は支持体５の根元近傍
に溶接され他端は基板１に溶接されている。第１図には
ヒータ９の両端が示されていないが第２図を見ると判る
ようにヒータ９の根元9A・9Bの溶接されている場所が示
されている。このヒータ９の設けられている理由は、リ
ード線4A−導電ピン2A−支持体５−接続片6A−熱応動板
６−可動接点6B−固定接点7B−固定接点支持台７−導電
ピン2B−リード線4Bからなる主回路に流れる電流は、例
えば単相誘導電動機の全電流もしくは主巻線電流である
が、単相誘導電動機の補助巻線電流は回転子の速度が遅
い時か回転子が拘束されている時には通常全電流又は主
巻線電流に比較して小さい値であるが、補助巻線の過熱
を惹起するような事態例えば起動リレーが正常に作動せ
ずに閉じたまま二相状態で運転される場合などの状態が
生ずると可成り大電流が流れるのでそのままの状態では
補助巻線の温度が異常に高くなって絶縁破壊しレアショ
ートに至るためその補助巻線を保護する為には可成り高
い抵抗が必要であり、ヒータ９を通じて補助巻線に電流
を提供するように配線すると好都合なのである。この場
合補助巻線はリード線4Cに接続されている。従って導電
ピン2Aは基板１に対してヒータ９によって接続されてい
るから電位差は大きくなく、ほとんど電源電圧に比較す
れば無視出来る程度に小さいため導電ピン2Aを基板１に
絶縁しているガラス充填材3Aはセラミック製の耐アーク
部材を必要としない。

固定接点7Bの固着された接点支持台７を固着した側の
導電ピン2Bは固定接点7Bと可動接点6Bとが開離した時に
は電源電圧の全てが基板１と導電ピン2B間に印加される
ので充分に電気的絶縁には配慮が必要である。ここで注
目すべき本願の特徴は導電ピン2Bを基板１の孔1Bに固着
しているガラス3Bとそのガラスを接点が電流を開閉した
時に生ずるアークから保護するために設けたセラミック
製の耐アーク部材８の左端面をガラス3Bの表面と隙間な
く密着して固定してある点である。即ち導電ピン2Bを取
り巻くガラス3Bの円周上にはセラミック製の耐アーク部
材８の接着されていない部分は一個所も無くそのためガ
ラス3Bとセラミック製の耐アーク部材８の接合部分で導
電ピン2Bと基板１の孔1Bとを結ぶ半径方向に気体の入る
隙間がないという事である。ガラス3Bの表面と耐アーク
部材８の面とを密着させる方法としては例えば基板１の
孔1A及び1Bに導電ピン2A・2Bをカーボン治具によって所
定の位置に保持し導電ピンと基板の孔との間隙にはペレ
ット状のガラスを挿嵌して約1000℃の雰囲気炉を通して
ガラスペレットを溶解し導電ピン2A・2Bを基板１の孔3A
・3Bに接着し同時にガラス3Bに耐アーク部材８の左端が
接着されるように耐アーク部材８の左端面をガラスに密
着させる事である。温度が低下してガラスが固化すれば
耐アーク部材８の左端はガラス3Bと一体的に接着されて
いる。

本実施例のスイッチは第１図に示す如く右端を閉鎖端
とする金属製の筒状体10の図示左方の開放端10Aを基板
１に密着させてリングプロジェクション溶接の如き方法
で密閉容器を作り密閉形スイッチを構成している。前述
の様にガラス3Bの表面にセラミック製の耐アーク部材８
の左端を単に面接触させた状態で挿着するとガラスに接
触している側の沿面でアーク放電が生じ、同程度の絶縁
距離でガラスに比較してセラミックの場合には約70％程
度に導電ピン2Bと基板１との間の耐電圧特性が低下す
る。

しかし本発明においては、導電ピンを取り巻くガラス
の円周に沿って全く空隙を作らないようにセラミックと
ガラスとを接着させ、導電ピン2Bと基板１の孔1Bとの間
の電気絶縁に関する沿面距離をセラミックの形状寸法を
考慮して長くする事により、ガラスのみの場合の耐電圧
以上に高くする事が可能になった。

本実施例に示した熱応動スイッチは、起動リレーを使
用しない分相起動形単相誘導電動機のように補助巻線が
過熱を惹起する心配のない時にはヒータ９は不必要とな
り従って支持体５は基板１と絶縁する必要がなくなるた
め導電ピン2A及びこれを絶縁固着しているガラス3Aは不
要となり、支持体５の寸法を若干長くして直接支持体５
の壁面5Bが基板１に溶接等の方法により固着せられれば
よい。さらに又他の実施例として支持体５を固着してい
る導電ピン2Aを基板１とガラス3Aで絶縁しさらに耐アー
ク部材としてセラミック製の耐アーク部材をガラス3Aの
表面に接着し、その代りに固定接点7Bを支持している支
持台７を若干長くして直接基板１に溶接してもよい。

前述の引例の特公昭46−34532号の如く三相星形結線
の電動機の巻線の中点を開閉するのに用いられる熱応動
スイッチにおいては基板１にガラスで絶縁された導電ピ
ンが３個示されているがそのうちの少くとも２個のガラ
スに各々セラミック製の耐アーク部材を本願の主旨に沿
うように導電ピンをとりまくガラスの円周上に全く空隙
を作らないように接着する必要がある。そしてその沿面
距離はガラスのみの場合の耐電圧値以上となるように設
計する事が必要である。

尚、導電ピンの温度が例えば100℃以上にならないよ
うな場合にはガラスペレットの溶解時にセラミック製の
耐アーク部材をガラスによって接着しなくてもよく、ガ
ラスのみで封着工程を終えて冷却固化させた後にエポキ
シ樹脂のような接着剤をガラスの表面とセラミック製の
耐アーク部材の表面に塗布して効果接着させても良い。
勿論この接着はガラスの円周上に全く空隙の無いように
なされる事が必要である。

〔発明の効果〕

以上述べた如く、従来基板に孔を穿ちその孔に貫通し
て導電ピンをガラスで絶縁固着した場合に、ガラス部分
をアークから保護する為にセラミック製の耐アーク部材
をガラスの表面とアーク発生部との間に介在させるのに
際して単にガラスの表面とほぼ平行的に配置しただけで
あったので、気体が通る微小な隙間が導電ピンと基板と
の間のガラス部分と耐アーク部材との間に存在するため
セラミックの表面に沿ってアークが生じ易くなり耐電圧
値を70％程度に低下させていた欠点を、ガラスとセラミ
ックを接着して円周上の隙間を無くするという簡単な工
程で前記欠点を除去し、耐電圧を低下させずにしかもア
ークに曝されると弱いガラスをセラミック製の耐アーク
部材で容易に保護する事が出来る効果は大きなものであ
る。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明の実施例に係る熱応動スイッチの縦断
面図であり、第２図は第１図のII−II線矢印方向に沿う
横断面図である。 １……基板、1A・1B……孔、 2A・2B……導電ピン、3A・3B……ガラス、 ５・７……支持部材、６……熱応動板、 6B……可動接点、7B……固定接点、 ８……セラミック製耐アーク部材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭63−47548（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭46−34532（ＪＰ，Ｂ１) 実公 昭60−41625（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板に穿たれた孔にガラスによって電気的
   に絶縁固着された導電ピンを有し、基板とほぼ同電位に
   ある支持部材と前記導電ピンのいづれか一方に固定接点
   を固着させ、 他方に可動接点を駆動するバイメタルの如き温度変化に
   よって変形する材料で作られた熱応動板を配設してなる
   温度及び電流に応動して前記可動接点と固定接点を開閉
   するスイッチであって、 前記導電ピンを電気的に絶縁保持するガラスの表面にセ
   ラミック製の耐アーク部材を装着したものにおいて、 前記耐アーク部材を導電ピンをとりまくガラスの円周上
   にこれと直交する方向に全く隙間のない状態で接着する
   とともに、 前記セラミック製の耐アーク部材の沿面距離をそのセラ
   ミックが有する固有の耐電圧値を考慮した上で設定して
   前記ガラスの沿面距離が有する耐電圧値以上となるよう
   な距離とする事を特徴とする熱応動スイッチ。