專利名稱：熱敏開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用熱響應板的熱敏開關(guān)，例如在機動車的制冷劑熱交換系統(tǒng)中循環(huán)的壓縮機或者發(fā)動機·傳動裝置等的機器異常時，檢測出過熱部分的溫度，保護該機器避免因過熱而帶來的損傷用的熱敏開關(guān)的改進。
背景技術(shù)：
以往，作為這種開關(guān)，使用了利用雙金屬片變形來開閉電器回路的熱敏開關(guān)。圖7中所示的熱敏開關(guān)101具有圓板狀的金屬制蓋板102和有底圓桶狀的容器103，蓋板102的外周附近密封固定著容器103的開口端，構(gòu)成密閉容器。這里，采用密閉容器的理由是防止水分等進入到容器的內(nèi)部，并且，根據(jù)后述的理由，使封入容器內(nèi)部的氣體的成分長期保持穩(wěn)定。對于容器103的材質(zhì)，由于焊接性能良好，使用鋼板。
蓋板102上設(shè)置有貫通孔102A及102B，這些貫通孔通過玻璃等電器絕緣性充填材料105分別密封固定著金屬制的導電銷104A及104B。一側(cè)的導電銷104A的圖示下端附近作成“コ”字形，厚的導電性固定接觸部件106通過焊接等方法固定著其圖示的上端部。導電銷104B的下端附近通過諸如焊接等方法將彈性的可動接觸部件107固定在其固定端107A上。可動部件107的前端107B上固定著動接點108，以與固定接觸部件106的接觸部106A相接觸的方式配置。
在容器103的底部設(shè)置有將諸如雙金屬材料沖壓成圓形淺碟狀成形，制成熱響應板109，在其上設(shè)置由彈性材料制成的保持板110。而在保持板110上配置著由耐熱性絕緣材料制有的受壓片111，該受壓片的前端通過壓入等方法固定在設(shè)置于上述可動接觸部件107上的孔107C中。
對該熱敏開關(guān)101的動作進行說明時，在常溫狀態(tài)下熱響應板109如圖7所示呈向下方突出的彎曲狀，隨著溫度上升到限定的溫度，會突然跳起反轉(zhuǎn)，其彎曲方向預先設(shè)定成中央向上方凸出的形狀，這樣，其中央部分壓住受壓片111。受壓片111壓住可動接觸部件107，將其前端的動接點108從固定接觸部件106的接觸部106A上離開，切斷其電路。
下面對于將該熱敏開關(guān)安裝在作為控制對象機器的汽車空調(diào)用壓縮機安裝上的情況，參照圖8所示的部分剖視圖以及該部分的放大圖的圖9進行舉例說明。這里，所示汽車空調(diào)用壓縮機的殼體A上設(shè)置有預安裝部A1。該安裝部帶有設(shè)置在壓縮機排出制冷劑通路A2上的貫通孔，安裝的熱敏開關(guān)101設(shè)置在能夠迅速檢測出被檢測物體的制冷劑溫度的位置。
在安裝的熱敏開關(guān)101的導電銷104A、104B上連接固定著導線112A、112B，在使用的環(huán)境中，為了防止水等浸入到該連接部上，以及在作業(yè)時保護其不受外力或振動，在熱敏開關(guān)101中覆蓋著保護帽113，在保護帽內(nèi)部充填有絕緣性充填材料114。
在該安裝部A1上可插入由硅膠制成的O形環(huán)115以及熱敏開關(guān)101，將保護帽113的上端面用例如公知的卡環(huán)等圓弧狀彈性部件116進行保持，并由開關(guān)密閉地固定安裝部。
該熱敏開關(guān)101通過將熱響應板109設(shè)置在容器103的底面上，來實現(xiàn)高的熱響應性能。而且，由于安裝位置等問題，可使熱敏開關(guān)更為小型化。然而，在上述安裝例中經(jīng)常暴露在外界空氣中的汽車空調(diào)用壓縮機殼體上安裝等情況下，壓縮機殼體表面會由外界氣體吸走熱量，而且，由于直接安裝在該處的熱敏開關(guān)的熱量也會通過外界氣體及壓縮機殼體的熱傳導而散失熱量，特別是在外界氣體溫度低等時，對于制冷劑急劇的溫度上升會有不能獲得充分的熱響應性的情況。另外，蓋板102為了保持導電銷104A、104B，必須要有一定的厚度，因而使蓋板102的熱容量變大，容器前端部所受的熱量通過容器的圓筒部被蓋板吸走，從而降低了熱響應板109的溫度上升速度，因而會出現(xiàn)熱敏開關(guān)的響應性能惡化的問題。特別是通過使容器小型化，容器圓筒部的長度變短，熱量容易被蓋板一側(cè)吸走。
此外，為了提高響應速度，如圖10所示，還有在將壓縮機121的內(nèi)部和外部進行連接的密封端子122的導電銷122A前端固定熱敏開關(guān)101的有效方法。在這種導電銷中，熱敏開關(guān)通過設(shè)置在比壓縮機殼體的內(nèi)壁面更靠近內(nèi)側(cè)的位置，從而能夠?qū)拈_關(guān)向壓縮機外部所傳遞的熱量限制到最小限度，同時，在作為傳熱介質(zhì)制冷劑中暴露出開關(guān)的整體，從而能提高熱響應性。如果取代熱介質(zhì)使用油料進行代用試驗，動作完結(jié)所需要的時間下降了大約一半，在實際使用也確認了同樣的效果。然而，這種方法由于必須讓制冷劑通路的寬度，寬到足以收容熱敏開關(guān)的程度，從而會出現(xiàn)讓壓縮機的殼體大型化，而且，部件的數(shù)目變多，價格變高的問題。而且，還會出現(xiàn)如前所述的蓋板熱容量高，以及熱響應板的溫度上升速度低的問題。為此，需要一種與以往的相比能夠不讓壓縮機殼體大型化，且不增加部件數(shù)量等，能提高熱響應性的熱敏開關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容
為此，在本發(fā)明的熱敏開關(guān)中，帶有圓板狀的金屬制蓋板，在該蓋板上貫穿著兩個貫通孔，分別在這些孔中通過電絕緣充填材料氣密地保持著第1及第2端子，它還有一金屬制的容器，由密封在上述蓋板的外周附近具有開口端的圓筒部和淺碟狀的底面部構(gòu)成，該容器通過將開口端焊接在上述蓋板上構(gòu)成密封容器，沿著該容器的內(nèi)部底面收容著在預定的工作溫度下快速跳起反轉(zhuǎn)動作，而在回復溫度下快速跳起反轉(zhuǎn)回復的淺碟狀成形的圓板狀熱響應板，在該熱響應板的對面配置有彈性的保持板，在上述第1端子上焊接著固定接觸部件，而在第2端子上焊接著可動接觸部件，該可動接觸部件上設(shè)置著與上述熱響應板相對置的受壓片，其特征在于，金屬制的容器其厚度設(shè)定在圓筒部的直徑的1/60至1/20，而且圓筒部的長度設(shè)定在直徑的0.5倍以上，從而分別限制通過容器的底面向熱響應板的熱傳遞以及從容器的底面?zhèn)韧ㄟ^圓筒部朝著蓋板的方向的熱傳遞，以調(diào)整熱響應板的溫度上升速度。這樣的結(jié)構(gòu)使熱敏開關(guān)的金屬制容器底面的熱量難以從容器的圓筒部朝壓縮機的殼體傳遞，在制冷劑溫度急速上升的情況等中，通過抑制熱量的散失而能夠有效地加熱熱響應板，從而能夠提高熱敏開關(guān)的響應速度。
另外，本發(fā)明的另一特征是，金屬制的容器由熱傳導率至少在鐵的2分之1以下的金屬，例如鐵-鉻合金、鐵-鎳合金、不銹鋼等構(gòu)成。通過這種構(gòu)成，熱敏開關(guān)的金屬制容器的開關(guān)即使與以往的制品基本相同，容器底面的熱量也難以從容器的圓筒部朝壓縮機的殼體傳遞，而且，通過將容器圓筒部的厚度和長度設(shè)定成預定的關(guān)系，帶能夠增強將容器底面的熱量迅速傳遞到熱響應板上的效果，從而能夠提高熱敏開關(guān)的響應速度。另外，通過這樣來選定容器，即使開關(guān)本身的大小相同或者大一些，由于能夠大幅度地提高熱響應性，因而幾乎沒有必要變更以往的安裝位置，也不會使壓縮機的殼體大型化。
另外，本發(fā)明再一個特征是，在密閉容器內(nèi)以高于大氣壓的壓力封入含有50％-95％的氦的密封氣體，從而在溫度急速上升時迅速將容器的熱傳遞到熱響應板上。另外，通過讓封入的氣體處于大氣壓以上，而使外部氣體不容易浸入到容器內(nèi)，從而能夠使封入氣體的組成長期穩(wěn)定。
本發(fā)明還有一個特征是，在蓋板的周緣部附近設(shè)置臺階部，是將容器開口端近旁的內(nèi)周面與蓋板的臺階部的外緣大致相接觸地組裝起來的。在本發(fā)明中，通過這樣的結(jié)構(gòu)即使在蓋板和容器焊接時產(chǎn)生所謂噴濺，通過該臺階部也能夠防止其進入到容器內(nèi)部，同時，在組裝時還能夠準確且容易地進行蓋板和容器的對位。
本發(fā)明再一個特征是，在第1及第2端子上通過焊接來固定各個導線。與用錫焊固定相比較，能夠在更高的環(huán)境溫度中使用。


圖1是本發(fā)明熱敏開關(guān)的一個實施例的剖視圖；圖2是表示圖1的熱敏開關(guān)動作狀態(tài)的剖視圖；圖3是沿圖1中A-A線的剖視圖；圖4是表示圖1的熱敏開關(guān)安裝在控制對象機器上的狀態(tài)的部分剖視圖；圖5是圖4的局部放大圖；圖6是圖1的熱敏開關(guān)中使用的保持板的俯視圖；圖7是以往的熱敏開關(guān)的一個實例的剖視圖；圖8是表示圖7的熱敏開關(guān)安裝在控制對象機器上的狀態(tài)的局部剖視圖；圖9是圖8的局部放大圖；圖10是表示以往的熱敏開關(guān)安裝在控制對象機器上的安裝狀態(tài)的局部剖視圖。
圖中1是熱敏開關(guān)，2是蓋板，2A是臺階部，2B、2C是貫通孔，3是容器，3C是圓筒部，4A、4B是導電銷，5是充填材料，6是固定接觸部件，6A是固定接點部，7是可動接觸部件，8是動接點，9是熱響應板，10是保持板，11是受壓板，12A、12B是導線，13是保護帽，14是充填材料，15是O形環(huán)，16是彈性部件。
具體實施例方式
實施例下面參照圖1-圖5對該熱敏開關(guān)進行說明。圖1是表示本發(fā)明熱敏開關(guān)的一個實施例的剖視圖，圖2是表示其動作狀態(tài)的剖視圖，圖3是圖1的橫斷面圖，圖4是表示將該熱敏開關(guān)安裝在作為控制對象機器的一個實例的汽車空調(diào)用壓縮機上的狀態(tài)的部分剖視圖，圖5是其部分放大圖。
該熱敏開關(guān)1帶有圓板狀金屬制蓋板2和有底圓筒狀金屬制容器3，蓋板2的周緣部上通過將設(shè)置于容器3開口端上的突緣部3A由環(huán)形凸焊等工藝密封固定而構(gòu)成密閉容器。容器3是通過將金屬板經(jīng)壓力加工等拉深形成的有底圓筒狀，在本實施例中，容器3的圓筒部3C的長度L通過設(shè)定比以往的要長，從而緩解圓筒部兩端之間熱梯度。另外，容器的底面3B為了具有高的耐壓性能，形成了如圖1等所示的球面形淺碟狀。
在本發(fā)明中通過將經(jīng)熱敏開關(guān)的容器熱量轉(zhuǎn)移作為主要方面，而得到相對于熱敏開關(guān)動作時間的容器熱傳導率、容器圓筒部長度及厚度的關(guān)系。即，熱敏開關(guān)的容器熱傳導率如果低，產(chǎn)生于容器底面的熱量便難以轉(zhuǎn)移到外部，而容器圓筒部的厚度如果薄，由于截面積小，熱量仍然難以轉(zhuǎn)移。在本實施例中，在容器的厚度t不變的情況下，將其長度做得比以往要長，從而緩和容器圓筒部兩端的熱梯度，抑制熱量從圓筒部底面轉(zhuǎn)移。
蓋板2上設(shè)置有第1及第2貫通孔2B及2C，該貫通孔上分別固定作為熱敏開關(guān)的第1及第2端子的金屬制導電銷4A及4B，用玻璃等電絕緣性充填材料5分別密封固定。用焊接等方法將一側(cè)的導電銷4A的圖示下端附近成“コ”字形的具有一定厚度有導電性固定接觸部件6固定在圖示的上端部。該固定接觸部件6的前端部上設(shè)置有銀合金等構(gòu)成的固定接點部6A。另外，在導向銷4B的下端附近由鈹銅等具有充分彈性的銅合金構(gòu)成的可動接觸部件7用諸如焊接等方法固定在其固定端7A?？蓜咏佑|部件7的前端7B上固定著銀合金等的動接點8，設(shè)置成與固定接觸部件6的固定接點6A相接觸的狀態(tài)。
在這種情況下，固定接觸部件6和可動接觸部件7分別相對于焊接在各焊接部6B及7A的導電銷4A及4B如圖3所示按同一方向焊接，另外，焊接位置以如圖所示的各導電銷的中心與焊接點的連線的延長線W1及W2上使作為焊接夾具的電極E1-E4處于不妨礙對方的導電銷的位置，兩個導電銷處于不會干涉各個接觸部件焊接的位置。這樣，在安裝作業(yè)容易的情況下，也容易進行焊接的自動化。而且，焊接夾具或焊接電極也能夠制成對加壓方向不會礙事的形狀，從而提高壽命，減輕保養(yǎng)作業(yè)的負擔。通過讓導電銷之間變窄，也還可以制成小型的熱敏開關(guān)。
容器3的底部3B上通過將雙金屬類的材料沖壓成圓形，在預定溫度下，可以使其彎曲方向反轉(zhuǎn)及回復，設(shè)置成淺碟狀成形的熱響應板9，在其上設(shè)置彈性材料制成的保持板10。再在保持板10的上方配置由諸如陶瓷的耐熱性絕緣材料制成的受壓片11，該受壓片的前端11A通過壓入等方法固定在穿過上述可動部件7的貫通孔7C中。
該保持板10如圖6所示，通過將從中心成放射狀延伸的多個腳部10A，在本實施例中有4條腳部10A，分別以預定的角度彎曲成傘形，形成由薄的磷青銅或鈹銅等制成的彈性板。保持板10將熱響應板9以對其動作不會有實質(zhì)影響程度的力始終地壓向底部3B的方向，使之相互接觸而定位。另外，保持板10的中央貫穿設(shè)置有貫通孔10B，受壓片11的下端11B以自其略突出的方式插入該貫通孔10B中。這樣，可以容易地進行受壓片11的定位，同時，能夠防止熱響應板9反復進行反轉(zhuǎn)回復的動作而引起的保持板10的后述變形。而且，保持板10由于是薄板且腳部10A很細，只由腳部的前端與熱響應板9接觸，因此，熱響應板9的熱量難以通過保持板傳遞到受壓片11上，從而能夠抑制通過導電銷的熱量散失。
該熱敏開關(guān)的動作基本上與上述的以往實例相同。即在常溫狀態(tài)下，熱響應板9呈圖1所示的向下方凸出的彎曲狀態(tài)，隨著溫度上升到達預定的第1溫度(工作溫度)時，急跳反轉(zhuǎn)，將彎曲方向變成如圖2所示中央向上方凸出的形狀，其中央部分與插入保持板10中央的受壓片下端11B相接觸，將受壓片11頂起。受壓片11又將可動接觸部件7推起，其前端的動接點8從固定接觸部件6的固定接點6A上離開，從而切斷電路。一旦感應板9的溫度從高溫狀態(tài)下降到預定的第2溫度(回復溫度)，熱響應板9回復其彎曲方向，使可動接點8再與固定接點部6A相接觸，使導電銷4A、4B之間的電路恢復導通。由于受壓片11的下端11B在保持板10的貫通孔10B中從中突出一部分地插入，在上述的保護動作中，熱響應板9在進行上方凸出反轉(zhuǎn)動作時，直接與受壓片11的下端11B沖突。其結(jié)果是，保持板10由熱響應板9將其夾在受壓片11之間而無直接往返叩擊，不會出現(xiàn)因這種反復的叩擊而使保持板10變形或者延展的問題。
下面對將熱敏開關(guān)1安裝在作為控制對象機器之一的汽車空調(diào)用壓縮機上的情況參照圖4的部分剖視圖以及其部分放大圖的圖5進行舉例說明。該汽車空調(diào)用壓縮機的殼體A與上述以往實施例相同，預設(shè)有熱敏開關(guān)的安裝部A1。該安裝部具有設(shè)置在壓縮機殼體A的排出制冷劑通路A2上的貫通孔，插入容器3而安裝的熱敏開關(guān)1由于直接暴露在作為被檢測物的排出制冷劑中，處于能夠迅速檢測出制冷劑溫度變化的位置。
熱敏開關(guān)1是通過焊接將導線12A(12B)連接固定在其導電銷4A(4B)上的，而在實用環(huán)境中，為了防止水等浸入到該連接部分，并且對其進行保護以防止工作時受到外力和振動，在熱敏開關(guān)1上覆蓋有保護帽13，在保護帽的內(nèi)部充填有絕緣性充填材料14。
將這種結(jié)構(gòu)的熱敏開關(guān)與硅膠等制成的O形環(huán)15一起從壓縮機外側(cè)插入到安裝部A1中，通過用該O形環(huán)15密封住安裝部A1的內(nèi)壁與熱敏開關(guān)的容器3的外壁以及蓋板2的凸緣部分之間，從而對貫通孔及該安裝部A1進行密封。另外，將保護帽13的上端面由眾所周知的圓弧狀彈性部件16以由卡環(huán)保持住而使開關(guān)無法脫落地固定。這種熱敏開關(guān)1由于保持固定在比壓縮機殼體A的外壁內(nèi)表面還要靠外側(cè)的位置，從而能夠以有效地確保O形環(huán)與彈性部件中的安裝部的氣密性的方式固定。這里，熱敏開關(guān)1的容器外壁不易散失熱量，安裝部A1的內(nèi)表面，即殼體A的外壁不直接接觸，帶有蓋板2的金屬部不與壓縮機的殼體A接觸。該熱敏開關(guān)1與以往的相比，由于容器變長，開關(guān)容器的下半部暴露在排出制冷劑的流通路徑中，能夠有效地接受來自作為被檢測物的制冷劑的熱量。
在本實施例中，通過將熱敏開關(guān)容器3的圓筒部3C加長，雖可抑制從容器底面散發(fā)出熱量，而在要將熱量移動速度有更有效抑制的場合，不僅要將圓筒部做長，而且還必須將容器3的厚度t做薄。然而，一旦將圓筒部的長度L做長，開關(guān)安裝位置便會變大，由于需要空間，從而會使控制對象機器，在實施例中是壓縮機的殼體不得不大型化。而且，對應開關(guān)容器速度要求，若將容器的厚度t做薄，還會產(chǎn)生開關(guān)容器的耐壓性降低的問題。
在本發(fā)明中，將金屬制容器由熱傳導率為鐵的2分之1以下的金屬，最好是熱傳導率在鐵的3分之1以下金屬構(gòu)成，由此，容器的長度或者厚度不變，也能夠抑制熱量的傳遞速度。而且，通過將圓筒狀容器的直徑和厚度設(shè)定成預定的關(guān)系，即使在例如熱傳導率比是鐵的2分之1還要高的情況下，也能夠抑制容器的熱傳遞速度，另外，在熱傳導率比鐵更小的金屬中，其效果會增大，從而能夠提高對于熱敏開關(guān)的響應速度。對于該容器3，使用了例如鐵合金或者鎳合金等中選定的適宜產(chǎn)品。在本實施例中，容器3中使用了將不銹鋼板(SUS304)進行壓力加工等沖壓成的有底筒形圓筒狀，其熱傳導率在常溫下約為鐵的5分之1。是以往使用的冷軋鋼板的約4分之1。
作為這種容器，在使用不銹鋼等電阻值高的情況下，蓋板與容器的電阻值的差值很大，在焊接時，焊接金屬的一部分會飛散出去，從而有產(chǎn)生噴濺的可能性，噴濺一旦進入容器內(nèi)，會產(chǎn)生對各部分的動作或者絕緣性等的不利影響。這里，在本發(fā)明的蓋板2的圓周部附近設(shè)置臺階部2A，容器3將其開口端附近的內(nèi)周面形成與蓋板2的臺階部2A外緣大致相接的形式。這樣，在蓋板2與容器3焊接時，即使產(chǎn)生噴濺，由于臺階部2A而能夠防止進入到容器內(nèi)部。而且，通過這樣的結(jié)構(gòu)，還可以容易地進行組裝時蓋板與容器的對位作業(yè)。
根據(jù)本發(fā)明的熱敏開關(guān)，對于容器3的熱傳導率通過使用比以往使用的冷軋鋼板具有更低值的，是鐵的2分之1以下的金屬，例如不銹鋼等，與以往的熱敏開關(guān)相比較，能夠提高熱響應速度。在將使用上述以往的熱傳導性好的容器的熱敏開關(guān)安裝在壓縮機的殼體上的情況下，熱敏開關(guān)的容器底部3B的熱量通過容器傳向熱響應板，同時，通過開關(guān)容器的圓筒部向濕度低的蓋板可壓縮機殼體轉(zhuǎn)移，實際上抑制了熱響應板的溫度上升速度。
在以往的在壓縮機上安裝時，蓋板等的金屬部不是直接與壓縮機的金屬制殼體相接觸，由于開關(guān)上密封樹脂等也傳送熱量，在特別是制冷劑溫度急劇上升等要求快速響應速度的情況下，不能得到滿意的效果。另外，構(gòu)成密封容器的金屬制蓋板與容器相比使用厚的金屬板，因而具有較大的熱容量，傳到容器上的熱量由于對該蓋板的加熱而成為延遲對熱響應板的加熱的一個重要原因。此外，為了提高耐壓力而將開關(guān)的容器底面做成淺碟狀，略微增大熱響應板與容器底面的距離，使來自容器底面的幅射熱量難于到達熱響應板上，這也是一個需要考慮的因素。
另外，在上述以往的例子或者本發(fā)明的熱敏開關(guān)中使用密封型容器的情況下，以往是將封入內(nèi)部的密封氣體中氦的比例提高，由此使來自容器的熱量容易傳到熱響應板上，結(jié)果可使響應時間縮短，但僅此并不能說已經(jīng)很充分。對此雖可以不使用金屬板而采用熱傳導率低的樹脂制蓋板，將開口部通過樹脂等充填材料進行密封，但這種結(jié)構(gòu)難以保證有效的密封性能，即使封入預定的氣體，經(jīng)過較長的時間，則不可能穩(wěn)定地維持其成分，因此不能夠期待它具有長期的熱傳導性的提高。
鑒于此，著眼于從熱敏開關(guān)的容器底部的熱量移動，進行過各種的實驗，判斷出熱敏開關(guān)的動作時間必須讓容器的直徑D與厚度t的關(guān)系適當。即，對于開關(guān)容器圓筒部的直徑變化，其內(nèi)部納入的熱響應板的面積以上述直徑的二次方值的比例進行變化。這樣，在容器圓筒部3C的厚度t一定的情況下，如果將容器圓筒部的直徑D做小，對熱響應板的單位面積的圓筒部外壁截面積便會相對增加，使得經(jīng)過上述圓筒部的熱量容易損失。另外，將容器圓筒部的直徑加大的情況下，雖然相反，熱量難以散失，若相對于直徑而使厚度變薄，就會出現(xiàn)所說的耐壓性能降低的問題。
在考慮到這些問題而進行的實驗中，得到了圓筒部的厚度t相對于其直徑D為1/60-1/20比較適合的結(jié)論。例如，容器圓筒部的厚度如果在直徑的1/20以上，傳遞到容器前端的熱量通過圓筒部被開關(guān)的蓋板或者控制對象機器的殼體等所奪走的熱量就會變多，從而降低了熱敏開關(guān)的響應時間，使得響應性能不充分。另外，在該厚度為1/60以下的情況下，則會降低耐壓能力，在將其設(shè)置于壓縮制冷劑中的情況下，會出現(xiàn)由于制冷劑的壓力而使容器變形的可能性。對此，通過將圓筒部的壁厚設(shè)置成其直徑的1/60-1/20，便能夠使熱敏開關(guān)的響應性和耐壓性能兩全。
另外，如果容器的直徑一定，熱敏開關(guān)的動作時間便由容器的熱傳導率和容器圓筒部的長度及厚度以大致固定的常數(shù)推導出來。即，熱敏開關(guān)容器的熱傳導率如果低，對容器底面所施加的熱量便難于向外部轉(zhuǎn)移，而容器圓筒部的厚度如果薄，由于圓筒部的外壁截面積變小，也會使熱量難于傳遞，而圓筒部的長度長，由于使熱梯度減緩，也難于使熱量轉(zhuǎn)移?？紤]到這些問題的實驗結(jié)果，以及綜合討論的結(jié)果，熱敏開關(guān)的容器熱傳導率以及形狀和動作時間由下面的公式導出，通過動作時間指數(shù)T判斷出大致的關(guān)系。
(公式1)動作時間指數(shù)T=A·λ(tL)+B·tλ]]>(其中，λ為熱傳導率，t為容器圓筒部厚度，L為容器圓筒部長度，A及B是常數(shù))該時間指數(shù)T如果在一定的條件范圍內(nèi)，與熱敏開關(guān)的代用特性試驗中的動作時間大致成比例。其值與以往的相比，能夠很容易地從容器熱傳導率及形狀預測出動作時間。例如在本實施例以及上述以往實例的熱敏開關(guān)中，導出了所述關(guān)系的實驗式。
(公式2)預測動作時間T1=32000λ(tL)+2.2tλ]]>
(其中，λ為熱傳導率，t為容器圓筒部厚度，L為容器圓筒部長度，但是0.1≤t≤0.6[mm]，4≤L≤20[mm]，0.005≤λ≤0.1[W/(mm·K)])下面對導出該預測動作時間T1的代用特性試驗進行說明，進行試驗的熱敏開關(guān)其容器圓筒部的直徑D為12.8mm，收容的熱響應板的直徑為12.0mm。而且，蓋板使用了在直徑為17mm，厚度為1.6mm的冷軋鋼板(SPCE)上固定導電銷的形式，封入容器內(nèi)部的氣體，氮氣為75％-氦為25％，封入氣體壓力一律為130kPa。另外，試驗時是將圖4所示的保護帽13及導線安裝在熱敏開關(guān)上的狀態(tài)下進行的。試驗方法如前所述，是在將155℃下動作的熱敏開關(guān)浸在180℃的硅油中，在不與蓋板等其它部分相接觸的情況下，將容器部分浸入在180℃的硅油中，測定出直到開關(guān)動作的時間。該預測的動作時間T1在各值代入的條件范圍內(nèi)，即容器的厚度t為0.1-0.6mm，容器圓筒部的長度L為4-20mm，并且在將熱傳導率限定于從鐵到不銹鋼程度的范圍內(nèi)的情況下，與熱敏開關(guān)的代用試驗中的動作時間形成一致。
例如，在實施例的不銹鋼SUS304制的容器(熱傳導率為0.015W/(mm·K))下，容器的厚度t為0.3mm，容器的圓筒部的長度L為12.1mm的情況下，T1為14.99，與實測平均值15.2秒基本一致。各種樣品的試驗結(jié)果與預測動作時間的關(guān)系如表1所示。而且開關(guān)容器圓筒部直徑均為12.8mm。
(表1)

這種預測動作時間T1與各種樣品代用特性試驗中的動作時間大體一致。從該實驗值以及實測值通過將容器圓筒部長度L做成是直徑D的0.5倍以上，與以往的例子相比，可以看出動作時間提高了20％。具體地說，對于長度L為6.8mm，直徑D為12.8mm的情況，動作時間的實測平均值為90秒切換，如圖7所示，長度L為5.5mm的以往例子，到動作則剩余的115秒。熱敏開關(guān)的響應性能在該實驗中要求在90秒以下，最好在60秒以下。
具體地說，預測動作時間T1，如圖7所示，如果用以往的冷軋鋼板制的容器(熱傳導率為0.062W/(mm·k))，容器的厚度t為0.3mm，圓筒部的長度L為5.5mm，如果對應于其值在3分之1以下，便能夠在實驗上獲得與將熱敏開關(guān)整體暴露在制冷劑中的情況相同或者高于其的性能，從而能夠獲得更好的性能。使用不銹鋼制的容器的實施例1-3如表1所示，分別滿足這一條件，在實際安裝在控制對象機器上進行試驗也確認了這一結(jié)果。另外，使用冷軋鋼板的實施例4及5中不能得到實施例1-3所示的高的效果，通過選定容器的圓筒部直徑和長度及厚度，也能夠與以往實施例相比大幅縮短動作時間。
從上述計算值和實驗結(jié)果可以看出，在容器開關(guān)與以往相同的情況下，制成熱傳導率為鐵(λ＝0.075W/mm·k)的大約2分之1以下，是以往使用的鋼板的大約3分之2以下，便能夠得到滿意的動作速度。另外，將容器圓筒部的長度L作得比以往的要長，制成讓朝蓋板熱量移動被延遲的熱敏開關(guān)，也能夠縮短熱響應動作時間。例如，從上述實驗式可以看出，在容器厚度及熱傳導率相同的情況下，為了獲得與將開關(guān)整體暴露在制冷劑中的情況相同的性能，必須要有超過至少以往的兩倍的長度。
由該公式所得出的相互關(guān)系特別適合于在熱敏開關(guān)容器圓筒部的直徑為8-15mm的情況下得到高的精度。而公式2則符合實施例中具體使用形狀的熱敏開關(guān)的實驗結(jié)果，確定出公式1的常數(shù)A及B，例如，在變更熱敏開關(guān)容器直徑等的情況下，通過將該常數(shù)A及B設(shè)定成符合新的條件，從而能夠得出與實際動作時間相近的數(shù)值。
熱敏開關(guān)的熱響應性能通過在開關(guān)容器內(nèi)部封入熱傳導性良好的密封氣體而得以提高。而開關(guān)容器中封入的氣體在與將開關(guān)容器的熱傳遞到熱響應板上的同時，在容器內(nèi)引起對流，也會引起該熱量在蓋板上散失。然而，在實施例的開關(guān)結(jié)構(gòu)中，由于熱響應板接近容器的底面，可以認為通過封入的氣體傳遞到熱響應板上的熱量部分要比因?qū)α鞫D(zhuǎn)移到蓋板上的熱量更有效地進行，在檢測出溫度非常急劇上升的情況下，通過將封入的氣體調(diào)整到熱傳導良好的狀態(tài)，即將封入氣體中的氦的比例提高或者將封入氣體的壓力變高等，均是很有效的途徑。
熱敏開關(guān)通過在密閉容器中封入預定的氣體，保持其長期的穩(wěn)定性，為了對所封入的氣體與干燥空氣或氮氣等一起進行氣密性檢查而封入氦氣，氦氣與干燥空氣或者氮氣相比，由于熱傳導性高，通過在該封入的氣體中增加氦氣的比例來提高封入氣體的熱傳導性，從而能夠在熱響應板上盡早傳入來自容器的熱量。
氦氣與氮氣或空氣相比，其熱傳導率高6倍，在溫度急劇上升時，來自容器的熱量很容易傳遞到熱響應板上，例如在容器中使用鋼板的155℃下動作的熱敏開關(guān)中，封入氣體中的氦氣為25％和50％甚至是75％開關(guān)通過實驗分別測定出開關(guān)容器部分分別浸入到180℃的油中的動作時間，進行比較，在用50％氦氣的開關(guān)中，與用25％的相比，其反應時間提高了5％，而用75％氦氣的開關(guān)，與用25％的相比，其響應時間提高了10％-15％左右。
因此，通過將氦氣含量增加到50％以上，作為傳熱媒介的壓縮機制冷劑氣短時間內(nèi)溫度上升，能夠提早熱響應板的溫度上升速度。最好是采用75％以上的氦氣。另外，如果氦氣接近100％，就會降低接點開放時接點之間的耐電壓力，而對于使用汽車等的電池電壓的情況下，在實際上不會發(fā)生問題。然而在制造時的檢查工藝中，通過接點間電壓測定來進行接點間距離檢查的情況下，電壓范圍變窄而難以進行判斷作業(yè)。這里，其上限最好在95％。在圖1的熱敏開關(guān)中，將容器與不銹鋼制的相比較時，將封入氣體為25％氦氣-75％氮氣的與75％氦氣-25％氮氣的相比，用油進行的特性代用實驗中，后者的動作時間比前者縮短20％以上。在此，與容器中使用鋼板的相比，其變化率變大，上述的不銹鋼的熱傳導率低，由此使容器的底面溫度及早上升，該熱量被有效地傳遞到熱響應板上，變更氣體可以更有效地工作。
下面對上述實施例中在熱敏開關(guān)的容器中使用不銹鋼的情況進行舉例說明，除此之外，選擇鐵-鎳合金或鐵-鉻合金、鎳-鉻合金、鎳-銅合金等熱傳導率為鐵的2分之1以下的金屬，最好是熱傳導率為鐵的3分之1以下的金屬，能夠獲得同樣的效果。
在以往的熱敏開關(guān)中，導線與開關(guān)使用錫焊連接成導電性固定，然而，由于錫焊的熔融溫度比較低，例如，在短時超過200℃溫度的條件下，會出現(xiàn)導線脫落的危險，因而這種熱敏開關(guān)不能使用。這里，在本發(fā)明中如圖5所示，將導線12A、12B用電阻焊接機等直接焊接固定到熱敏開關(guān)1的導電銷4A、4B上。與以往的那種將導線用錫焊固定相比，即使在高溫的情況下也能夠有效地保證導線與開關(guān)的電器連接，從而可以在比以往更高的溫度下使開關(guān)工作。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明通過將熱敏開關(guān)的金屬制容器圓筒部的直徑、厚度以及長度設(shè)定成預定的關(guān)系，從而分別限定從容器的底面朝熱響應板的熱量傳遞，以及通過圓筒部向蓋板方向的熱量傳遞，其結(jié)果是能夠提高熱響應板的溫度上升速度，從而提高熱敏開關(guān)的響應速度。
另外，通過使用熱傳導率比以往使用的鋼板要低，最好是使用熱傳導率為鐵的3分之1以下的金屬制容器，例如不銹鋼，能夠抑制通過容器而向外部散失的熱量，從而能夠?qū)⒅评鋭┑臒崃坑行已杆俚貍鬟f到收容于容器內(nèi)部的熱響應板上。
此外，通過將封入容器內(nèi)的氣體按氦的含量為50％-95％比例密封，在特別是壓縮機的制冷劑氣體等的熱的媒介溫度急劇上升時，可以將容器的熱量迅速地傳遞到熱響應板上。
另外，根據(jù)本發(fā)明，在蓋板的圓周部附近設(shè)置臺階部，通過在該臺階部的外緣上接合容器的內(nèi)周面，從而即使在容器與蓋板進行焊接時產(chǎn)生噴濺，通過該臺階部也能夠防止其進入到容器的內(nèi)部，同時，通過這種結(jié)構(gòu)還能夠很容易地進行組裝時蓋板與容器的對位作業(yè)。
另外，本發(fā)明通過將導線分別焊接固定到第1及第2端子上，與以往的錫焊固定相比，能夠獲得在高的溫度環(huán)境中使用的熱敏開關(guān)。
權(quán)利要求
1.一種熱敏開關(guān)，它有圓板狀的金屬制蓋板；在該蓋板上貫穿著兩個貫通孔，分別在這些孔中通過電絕緣充填材料氣密地保持著第1及第2端子；它還帶有一金屬制的容器，由密封在上述蓋板的外周附近具有開口端的圓筒部和淺碟狀的底面部構(gòu)成，該容器通過將開口端焊接在上述蓋板上構(gòu)成密封容器；沿著該容器的內(nèi)部底面收容著在預定的工作溫度下快速跳起反轉(zhuǎn)動作，而在低于所述工作溫度的回復溫度下快速跳起反轉(zhuǎn)回復的淺碟狀成形的圓板狀熱響應板；在該熱響應板的對面配置有彈性的保持板；在上述第1端子上焊接著固定接觸部件，而在第2端子上焊接著可動接觸部件；該可動接觸部件上設(shè)置著與上述熱響應板相對置的受壓片；其特在于上述金屬制的容器其厚度設(shè)定在圓筒部的直徑的1/60至1/20，而且圓筒部的長度設(shè)定在直徑的0.5倍以上，從而分別限制通過容器的底面向熱響應板的熱傳遞以及從容器的底面?zhèn)韧ㄟ^圓筒部朝著蓋板方向的熱傳遞，以調(diào)整熱響應板的溫度上升速度。
2.一種熱敏開關(guān)，它有圓板狀的金屬制蓋板；在該蓋板上貫穿著兩個貫通孔，分別在這些孔中通過電絕緣充填材料氣密地保持著第1及第2端子；它還帶有一金屬制的容器，由密封在上述蓋板的外周附近具有開口端的圓筒部和淺碟狀的底面部構(gòu)成，該容器通過將開口端焊接在上述蓋板上構(gòu)成密封容器；沿著該容器的內(nèi)部底面收容著在預定的工作溫度下快速跳起反轉(zhuǎn)動作，而在低于所述工作溫度的回復溫度下快速跳起反轉(zhuǎn)回復的淺碟狀成形的圓板狀熱響應板；在該熱響應板的對面配置有彈性的保持板；分別在上述第1端子上焊接固定接觸部件、在第2端子上焊接可動接觸部件；該可動接觸部件上設(shè)置著與上述熱響應板相對置的受壓片；其特征在于通過將金屬制的容器用熱傳導率為鐵的2分之1以下的金屬構(gòu)成，從而在加熱容器部分時抑制向蓋板一側(cè)的熱量傳遞速度，以提高容器底面的溫度上升速度。
3.如權(quán)利要求2所述的熱敏開關(guān)，其特征在于金屬制的容器其厚度設(shè)定在圓筒部的直徑的1/60至1/20，而且圓筒部的長度設(shè)定在直徑的0.5倍以上，從而分別限制通過容器的底面向熱響應板的熱傳遞以及從容器的側(cè)面通過圓筒部朝著蓋板的方向的熱傳遞，以調(diào)整熱響應板的溫度上升速度。
4.如權(quán)利要求2或3所述的熱敏開關(guān)，其特征在于金屬制的容器為鐵-鉻合金、鐵-鎳合金、鐵-鎳-鉻合金或者鎳-鉻合金中任意合金構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求1-3中任意一項所述的熱敏開關(guān)，其特征在于在密閉容器內(nèi)以高于大氣壓的壓力封入含有50％-95％的氦的密封氣體。
6.如權(quán)利要求1或2所述的熱敏開關(guān)，其特征在于在蓋板的周緣部附近設(shè)置臺階部，讓容器開口端近旁的內(nèi)周面與蓋板的臺階部的外緣大致相接觸。
7.如權(quán)利要求1-3中任意一項所述的熱敏開關(guān)，其特征在于在第1及第2端子上通過焊接來固定各個導線。
全文摘要
一種熱敏開關(guān)，由密封絕緣固定導電端子的金屬蓋板和在該蓋板的外周附近焊接開口端的有底圓筒狀金屬容器組成的密閉容器構(gòu)成。其內(nèi)收容有淺碟圓板狀熱響應板，有通過熱響應板的動作而開閉固定接點和動接點的接點機構(gòu)。將金屬制容器圓筒部厚度t、長度L、直徑D設(shè)定成t/L＝1/60－1/20，L≥0.5D的關(guān)系，分別限定容器底面3B朝熱響應板的熱傳遞和由圓筒部朝蓋板方向的熱傳遞，能夠提早開關(guān)的熱響應速度。
文檔編號H01H37/34GK1567500SQ20041003840
公開日2005年1月19日 申請日期1999年4月6日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月6日
發(fā)明者佐藤重己, 小關(guān)秀樹 申請人:株式會社生方制作所