(57)【要約】【課題】固定接点部材と可動接点部材との間の繰り返し接触によって不導通になるまでの繰り返し回数精度のよいサーマルプロテクタを得る。【解決手段】固定接点部材４を有する固定リード線７と、固定接点部材４と接触するように設けられた可動接点部材５を有する可動リード線８と、所定の温度上昇に応じて可動接点部材５が固定接点部材４から離れる方向に向かって変位自在に設けられたバイメタル６とを備えたサーマルプロテクタにおいて、固定接点部材４は、絶縁金属１に導電部２を被覆したものであり、接点部材間の接離動作にともなう導電部２の磨耗によって絶縁金属１が露出された際に、可動接点部材５が絶縁金属１に接触されるものである。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定接点部材を有する固定電極と、前記固定接点部材と接触するように設けられた可動接点部材を有する可動電極と、所定の温度上昇に応じて前記可動接点部材が前記固定接点部材から離れる方向に向かって変位自在に設けられた熱応動素子とを備えたサーマルプロテクタにおいて、
前記固定接点部材又は前記可動接点部材の一方は、絶縁金属に導電部を被覆したものであり、前記接点部材間の接離動作にともなう前記導電部の摩耗によって前記絶縁金属が露出された際に、前記固定接点部材又は前記可動接点部材の他方が前記絶縁金属に接触されるものであることを特徴とするサーマルプロテクタ。
【請求項２】
前記絶縁金属が銅、銅合金、鉄族金属、鉄族金属合金、錫、錫合金、アルミニウム、アルミニウム合金、亜鉛または亜鉛合金を酸化して、その表面に絶縁層を形成したものであることを特徴とする請求項１記載のサーマルプロテクタ。
【請求項３】
固定接点部材を有する固定電極と、前記固定接点部材と接触するように設けられた可動接点部材を有する可動電極と、所定の温度上昇に応じて前記可動接点部材が前記固定接点部材から離れる方向に向かって変位自在に設けられた熱応動素子とを備えたサーマルプロテクタの製造方法において、
前記固定接点部材又は前記可動接点部材の一方は、絶縁金属に導電部を被覆する工程を含んでいることを特徴とするサーマルプロテクタの製造方法。
【請求項４】
前記絶縁金属が銅、銅合金、鉄族金属、鉄族金属合金、錫、錫合金、アルミニウム、アルミニウム合金、亜鉛または亜鉛合金を酸化して、その表面に絶縁層を形成したものであることを特徴とする請求項３記載のサーマルプロテクタの製造方法。
【請求項５】
固定接点部材を有する固定電極と、前記固定接点部材と接触するように設けられた可動接点部材を有する可動電極と、所定の温度上昇に応じて前記可動接点部材が前記固定接点部材から離れる方向に向かって変位自在に設けられた熱応動素子とを備えたサーマルプロテクタの製造方法において、
前記固定接点部材又は前記可動接点部材の一方は、銅、銅合金、鉄族金属、鉄族金属合金、錫、錫合金、アルミニウム、アルミニウム合金、亜鉛または亜鉛合金を、銀又は銀合金の接点材料で覆って一体化する工程と、これを酸化雰囲気下で加熱して前記の銅、銅合金、鉄族金属、鉄族金属合金、錫、錫合金、アルミニウム、アルミニウム合金、亜鉛または亜鉛合金の表面に絶縁層を形成する工程とを含んでいることを特徴とするサーマルプロテクタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種電気機器、例えばモータまたは蛍光灯安定器等に用いられ、異常時の発熱および過電流等による電気機器の焼損防止のためのサーマルプロテクタで、特にフェールセーフタイプのサーマルプロテクタおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１には、所定の温度上昇に応じて可動接点部材が固定接点部材から離れる方向に向かって変位自在に設けられたバイメタルを備えたサーマルプロテクタが開示されている。
【０００３】
この従来のサーマルプロテクタは、固定リードと、この固定リードに固定された固定接点部材と、固定リードに沿って設けられた可動リードと、この可動リードと共に固定されたバイメタルと、固定接点部材と接触するように可動リードに固定された可動接点部材とを備えている。バイメタルは、所定の温度上昇に応じて、可動リードに固定された可動接点部材が固定リードに固定された固定接点部材から離れるように変位自在に設けられている。
【０００４】
可動リードに固定された可動接点部材は、母材層を有している。母材層は、可動リードに形成された開口内にかしめることによって可動リードに保持されている。可動接点部材には、母材層の固定接点部材側の表面に形成された絶縁層と、この絶縁層を覆うように母材層の固定接点部材側の表面に形成された接点層とが設けられている。絶縁層は、ガラス繊維によって構成されている。母材層は銀（Ａｇ）によって構成されており、接点層は銀（Ａｇ）とニッケル（Ｎｉ）との合金によって構成されている。
【０００５】
このように構成された従来のサーマルプロテクタにおいては、サーマルプロテクタの温度が上昇すると、バイメタルは、可動リードに固定された可動接点部材が固定リードに固定された固定接点部材から離れるように変位する。そして、可動接点部材に形成された接点層が固定接点部材から離れる。次に、サーマルプロテクタの温度が下降すると、バイメタルは、可動接点部材に形成された接点層が再び固定接点部材と接触するように変位する。そして、可動接点部材に形成された接点層は、固定接点部材と接触する。
【０００６】
このようにして、可動接点部材に形成された接点層と固定接点部材との間の離間と再接触とが繰り返されると、接点層は、固定接点部材との接触面から徐々に削られていく。そして、接点層と固定接点部材との間の離間と再接触とが所定の回数繰り返されると、母材層の固定接点部材側の表面に形成された絶縁層が露出する。次に、露出した絶縁層は、固定接点部材と接触する。このため、サーマルプロテクタは不導通となる。絶縁層が露出するまでの所定の回数は、接点層の厚みによって決定される。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−３１１５７４号公報（図１、図４、図６（Ａ）および図６（Ｂ））
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前述した従来技術の構成では絶縁層であるガラス繊維を覆うように形成された接点層であるため、その接点層を精度のよい厚みによって成形することが難しい。このため、接点層の厚みにばらつきが生じるので、絶縁層が露出するまでの所定の回数の精度が不安定になるという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、固定接点部材と可動接点部材との間の繰り返し接触によって不導通になるまでの繰り返し回数の精度のよいサーマルプロテクタおよびその製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るサーマルプロテクタは、固定接点部材を有する固定電極と、前記固定接点部材と接触するように設けられた可動接点部材を有する可動電極と、所定の温度上昇に応じて前記可動接点部材が前記固定接点部材から離れる方向に向かって変位自在に設けられた熱応動素子とを備えたサーマルプロテクタにおいて、前記固定接点部材又は前記可動接点部材の一方は、絶縁金属に導電部を被覆したものであり、前記接点部材間の接離動作にともなう前記導電部の摩耗によって前記絶縁金属が露出された際に、前記固定接点部材又は前記可動接点部材の他方が前記絶縁金属に接触されるものであることを特徴とする。
【００１１】
また、サーマルプロテクタの製造方法は、固定接点部材を有する固定電極と、前記固定接点部材と接触するように設けられた可動接点部材を有する可動電極と、所定の温度上昇に応じて前記可動接点部材が前記固定接点部材から離れる方向に向かって変位自在に設けられた熱応動素子とを備えたサーマルプロテクタの製造方法において、前記固定接点部材又は前記可動接点部材の一方は、絶縁金属に導電部を被覆する工程を含んでいることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係るサーマルプロテクタおよびその製造方法は、従来技術のガラス繊維より硬い絶縁金属に導電部を被覆したものであるため、接点部分の導電部の厚みが精度よく製造することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
図１は本実施の形態に係るサーマルプロテクタ１００の構成を示す正面図であり、図２は図１に示す矢印Ａに示す方向から見たサーマルプロテクタ１００の側面図である。
【００１５】
サーマルプロテクタ１００は、略中空円筒形状をしたケース１０を備えている。ケース１０は、透明ガラスによって構成されている。サーマルプロテクタ１００には、線状の固定リード線７が、ケース１０の内部にその一部が挿入されるように設けられている。固定リード線７のケース１０の内部側における先端には、略長方体形状をした固定接点部材４が固定されている。固定接点部材４の寸法は、例えば固定リード線７に沿った長さ２．４ミリメートル（ｍｍ）、幅２．８ミリメートル（ｍｍ）、厚さ０．８ミリメートル（ｍｍ）である。
【００１６】
サーマルプロテクタ１００は、線状の可動リード線８を備えている。可動リード線８は、固定リード線７に沿ってケース１０の内部に固定リード線７よりも浅くその一部が挿入されるように設けられている。
【００１７】
可動リード線８のケース１０の内部側における先端には、熱応動素子である例えば板状をしたバイメタル６が溶接によって接続されている。バイメタル６の寸法は、例えば幅５ミリメートル（ｍｍ）、長さ１０ミリメートル（ｍｍ）、厚さ０．１ミリメートル（ｍｍ）である。
【００１８】
バイメタル６の先端には、略扁平半楕円球形状をした可動接点部材５が固定接点部材４と加圧接触する位置に溶接によって固定されている。可動接点部材５の寸法は、例えば底面の直径２．４ミリメートル（ｍｍ）、厚さ１．１ミリメートル（ｍｍ）である。
【００１９】
バイメタル６は、所定の温度上昇に応じて可動接点部材５が固定接点部材４から離れる方向に向かって変位自在に設けられている。
【００２０】
ケース１０の内部には、固定リード線７と可動リード線８とを保持するための略円柱形状をした保持部材９が設けられている。保持部材９は、ガラスによって構成されている。
【００２１】
図３はサーマルプロテクタ１００に設けられた固定接点部材４と可動接点部材５とを説明するための図であり、図４（ａ）は固定接点部材４の構成を示す平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）に示す平面Ａ−Ａに沿った断面図である。
【００２２】
可動接点部材５には、固定接点部材４に向かって突状に湾曲する曲面が形成されている。
【００２３】
固定接点部材４は、固定リード線７に固定されるベース部材１１を有している。ベース部材１１は、例えばＣｕ−Ｎｉ（３０％）によって構成されている。可動接点部材５と対面する接点部分４ａは、ベース部材１１上の絶縁金属１に、所定の厚さ（約０．０５ミリメートル）ｔの導電部２を被覆したもの（以下、「接点層」という）であり、かつ可動接点部材５と接する面４ｂを平面に形成している。
【００２４】
導電部２は、銀（Ａｇ）または銀合金の接点材でこの実施の形態では銀によって構成されている。
【００２５】
絶縁金属１は、銅、銅合金、鉄族金属、鉄族金属合金、錫、錫合金、アルミニウム、アルミニウム合金、亜鉛または亜鉛合金を酸化して、その表面に絶縁層を形成したもので、この実施の形態では銅を酸化したものを使用している。この絶縁金属１は、硬い金属材料であり、従来技術の絶縁層であるガラス繊維と比べ接点層を精度のよい厚みに成形することができる。このため、接点層の厚みのばらつきが小さいので、絶縁金属１が露出するまでの所定の回数の精度を安定化することができる。また、絶縁金属１は、従来技術の絶縁層であるガラス繊維と比べ冷却する効果が高いことから、可動接点部材５および導電部２の過剰な温度上昇を抑制することもできる。
【００２６】
このように構成されたサーマルプロテクタ１００は、以下のようにして製造される。図５（ａ）〜（ｅ）は、本実施の形態に係るサーマルプロテクタ１００に設けられた固定接点部材４の製造方法を示す断面図である。
【００２７】
図５を参照すると、まず、上面に幅１ミリメートル（ｍｍ）、深さ０．２ミリメートル（ｍｍ）の溝３を有した接点部材である銀テープ２ａの溝３内に、前記寸法に対応した銅の角状テープ１ａをはめ込み、更にその上に接点部材の一部をなすシート状の銀テープ２ｂを重ね合わせる（図５（ａ））。次に圧着して一体化し、銀テープ２ａ、２ｂの内部に埋設した銅の角状テープ１ａを得る（図５（ｂ））。次にこれを圧延及び線引き加工し、最終仕上げ寸法に形成する（図５（ｃ））。これを空気を雰囲気とする約６００℃〜７００℃の電気炉内で約１０時間〜１２時間加熱し、銅の角状テープ１ａの表面に厚さ約０．０５ミリメートル（ｍｍ）の酸化銅の絶縁層１ｂを生成する（図５（ｄ））。次にシート状の銀テープ２ａの下面に、電気溶接性の良好な厚さ０．２ミリメートル（ｍｍ）のＣｕ−Ｎｉ（３０％）のテープ１１ａをシーム溶接した後にダイス引き加工して幅２．４ミリメートル（ｍｍ）、厚さ０．８ミリメートル（ｍｍ）のテープ状の接点材料を得る（図５（ｅ））。これを所定の長さで切断すると図４に示す固定接点部材４が完成する。
【００２８】
その後、固定接点部材４を固定リード線７の先端に溶接によって固定する。そして、可動接点部材５をバイメタル６の先端に溶接によって固定する。次に、可動接点部材５が固定されたバイメタル６を可動リード線８の先端に接続する。
【００２９】
その後、バイメタル６に固定された可動接点部材５が固定リード線７に固定された固定接点部材４に固定接触するように、可動リード線８と固定リード線７とを保持部材９で固定する。そして、保持部材９に固定された可動リード線８と固定リード線７とを固定接点部材４側から略中空円筒形状をした透明ガラス製のケース１０の内部へ保持部材９がケース１０の内部に位置するまで挿入する。次に、可動リード線８と固定リード線７と固定するようにケース１０を封止する。このようにして、本実施の形態に係るサーマルプロテクタ１００が製造される。
【００３０】
以下、サーマルプロテクタ１００の動作について図３を用いて説明する。サーマルプロテクタ１００は、例えば冷蔵庫に使用されるコンプレッサモータに電流を供給するための電流源とモータコイル間に直列に設けられている。
【００３１】
まず、例えばコンプレッサモータのロック状態または冷蔵庫のドアが長期間開かれていたことに起因するコンプレッサモータの過負荷状態が発生したためにサーマルプロテクタ１００の温度が約１４０℃を超えると、サーマルプロテクタ１００に設けられたバイメタル６は、可動接点部材５が固定接点部材４に設けられた導電部２から離れる方向に向かって変位する。そして、可動接点部材５は導電部２から離れるため、サーマルプロテクタ１００は不導通状態になる。このため、電流源からコンプレッサモータへの電流の供給が遮断される。
【００３２】
その後、サーマルプロテクタ１００の温度が約８０℃に低下すると、バイメタル６は可動接点部材５が固定接点部材４の導電部２と再び接触するように変位する。そして、可動接点部材５は導電部２と再び接触する。
【００３３】
その異常状態が継続した場合、再びサーマルプロテクタ１００の周囲の温度が約１４０℃を超えると、バイメタル６は、可動接点部材５が導電部２から離れる方向に向かって変位し、可動接点部材５は導電部２から再び離れる。その後、再びサーマルプロテクタ１００の周囲の温度が約８０℃に低下すると、バイメタル６は可動接点部材５が導電部２と再び接触するように変位し、可動接点部材５は導電部２と再び接触する。
【００３４】
このようにしてバイメタル６の変位に起因する可動接点部材５と固定接点部材４の導電部２との離間と再接触とが繰り返されると、可動接点部材５との離間と再接触との繰り返しによって導電部２は磨耗し接点層の厚みｔが薄くなる。そして、可動接点部材５と導電部２との間の離間と再接触とが所定回数繰り返されると、導電部２は、隣接する絶縁部１の表面に対して導電部２の表面が凹部を形成するように磨耗する。これが継続すると、固定接点部材４側に設けられた絶縁金属１が露出する。次に、露出した絶縁金属１に可動接点部材５が接触し、サーマルプロテクタは不導通となる。絶縁金属１が露出するまでの所定の回数は、接点層４ａの厚みｔによって決定される。
【００３５】
以上のように本実施の形態によれば、固定接点部材４は、絶縁金属１に所定の厚さｔの導電部を被覆したものであるので、導電部２の接点層４ａの厚みｔが精度よく製造することができる。その結果、可動接点部材５との固定接点部材４との間の繰り返し接触に応じて精度良く不導通となるサーマルプロテクタを得ることができる。
【００３６】
なお、本実施の形態においては、固定接点部材４側の絶縁金属１に所定の厚さｔの導電部２を被覆した例を示した。しかしながら、本発明はこれに限定されない。固定接点部材４側に絶縁金属１を設けるのではなく、可動接点部材５側に絶縁金属１を設け、その絶縁金属１に所定の厚さｔの導電部２を被覆した構成のものでもよい。そして、絶縁金属１に導電部２を被覆したものとは、固定接点部材４と可動接点部材５との接触する部分には少なくとも導電部２を有し、かつその導電部２は絶縁金属１が設けられている固定電極又は可動電極に接続されている構成をいう。
【００３７】
また、図４に示すように、断面が直方体状の１つの絶縁金属１に、所定の厚さｔの導電部２を被覆した例を示した。しかしながら、本発明はこれに限定されない。断面が直方体状の１つの絶縁金属１に替え、図６に示すように断面が立方体状の複数の絶縁金属１に導電部２を被覆した構成のもの、図７に示すように断面が立方体状の複数の絶縁金属１をベース材１１の溝部に埋め込み、その埋め込み側の表面を導電部２で被覆した構成のものでもよい。図７に示す構成、つまり、ベース材の溝部に絶縁金属を埋め込む構成のものは、ベース材が導電部のＡｇ材料より硬いＣｕ−Ｎｉ材料を使用しているため、電極部材の厚み精度を向上することができる。なお、図６及び図７に示す部材の内、図４に示す部材と同様なものは同一符号を付してその説明を省略する。
【００３８】
また、ケース１０は、略中空長方体形状をした樹脂によって構成されていてもよい。
【００３９】
さらに、本実施の形態では、固定電極として固定リード線７を使用し、可動電極として可動リード線８を使用した例を示したが、本発明はこれに限定されない。固定リード線７と可動リード線８との代わりに例えば板状の固定リードと板状の可動リードとを使用してもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、可動接点部材と固定接点部材との間の繰り返し接触によって不導通になるまでの繰り返し回数の精度がよいフェールセーフタイプのサーマルプロテクタおよびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係るサーマルプロテクタの構成を示す正面図
【図２】図１に示す矢印Ａに示す方向から見た本実施の形態に係るサーマルプロテクタの側面図
【図３】本実施の形態に係るサーマルプロテクタに設けられた固定接点部材と可動接点部材を説明するための図
【図４】（ａ）は本実施の形態に係るサーマルプロテクタに設けられた固定接点部材の構成を示す平面図
（ｂ）は（ａ）に示す平面Ａ−Ａに沿った断面図
【図５】本実施の形態に係るサーマルプロテクタに設けられた固定接点部材の製造方法を示す断面図
【図６】本実施の形態に係るサーマルプロテクタに設けられた他の形態の固定接点部材の構成を示す図
【図７】本実施の形態に係るサーマルプロテクタに設けられた他の形態の固定接点部材の構成を示す図
【符号の説明】
１  絶縁金属
２  導電部
３  溝
４  固定接点部材
５  可動接点部材
６  バイメタル
７  固定リード線
８  可動リード線
９  保持部材
１０  ケース
１１  ベース部材
１００  サーマルプロテクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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