JPS58811B2 - 温度ヒュ−ズ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、特定温度で溶融する感温剤を用いた無復帰型
の温度ヒユーズに関する。

電気機器の安全性の観点から温度過昇防止装置が用いら
れている。

温度過昇防止装置には大別して、バイメタルスイッチの
ような可復帰型のものと、溶融合金を用いた無復帰型の
ものとがあるが最近では特定温度で溶融する絶縁性の化
学物質よりなる感温剤を用いた無復帰型の温度ヒユーズ
が賞用されている。

本発明はこの種の温度ヒユーズの改良に関するものであ
るから、本発明の詳細な説明を行なう前に、本発明の理
解に必要な範囲内で、従来の温度ヒユーズの構造と動作
について概略説明する。

第１図はその典型的な一例の縦断面図を示す。

図において、１は良導電性でかつ良熱伝導性の金属、例
えば銅等よりなる円筒状の金属ケースで、その一方端に
リード線２がかしめ固定されている。

３はこの種温度ヒユーズの特徴とするところの、特定温
度で溶融する絶縁性の化学物質よりなる感温剤で、動作
温度に合致する融点を有する化学物質の粉末を円柱状に
プレス成型して形成されている。

４，５は後述する圧縮はね６，１１の弾性力を感温剤３
および後述する可動接点７に対して平均化して与えるた
めの、圧力分散用の押板である。

６は前記押板４，５の間に圧縮状態で介在された閉路用
の強圧縮はねである。

７は押板５の外方側に配設された可動接点で、良導電性
でかつ適度の弾力性を有する金属、例えば銀を主体とす
る合金により、周縁に複数の舌片を有する円形に形成さ
れており、前記舌片は折り曲げられて金属ケース１の内
壁面に弾性的に接触せしめられている。

８は金属ケース１の開口端部を閉止するセラミック等よ
りなる絶縁プラグで、その中心孔をリード線９が貫通し
ており、このリード線９の内方端に固定接点１０が設け
られている。

１１は前記可動接点７と絶縁プラグ８との間に圧縮状態
で介在されている開路用の弱圧縮ばねである。

１２は絶縁プラグ８の外表面に被着されたエポキシ樹脂
等よりなる絶縁性封止剤である。

上記構成において、常温時は感温剤３が固体であり強圧
縮ばね６はその弾性力が感温剤３で阻止されるため、弱
圧縮はね１１の弾性力に抗して、可動接点７を固定接点
１０に強く押圧接触せしめる。

この結果、リード線２−金属ケース１−可動接点７−固
定接点１０−リード線９の径路で、す−ド線２とリード
線９との間が導通状態に保持されている。

この状態は、電気機器の通電により周囲温度が上昇して
も、その温度が正常温度上昇範囲内である限り保持され
る。

万一、電気機器の故障等による異常温度上昇によって、
周囲温度が感温剤３の融点を超えると、感温剤３が溶融
し、応じて感温剤３による弾圧縮はね６の弾性力の阻止
作用が消失して強圧縮ばね６の可動接点７に対する押圧
力が無くなる。

このため、弱圧縮ばね１１が伸長して、可動接点７を図
示左方に押圧移動せしめる。

この結果、可動接点７が固定接点１０から開離し、リー
ド線２とリード線９との間が非導通状態になる。

この動作後の状態が第２図に示されている。

なお、この状態は温度ヒユーズの作動により周囲温度が
上降しても維持され、いわゆる無復帰型の特長である安
全性を保障する。

この種の温度ヒユーズは、化学物質よりなる感温剤３を
用いており、感温剤３として融点の異なるものを使用す
れば、原理的に同一構造で任意の動作温度の温度ヒユー
ズが得られるという特長を有する反面、ある種の感温剤
では作動温度よりもや＼低い程度の比較的高温に長期間
曝された場合、感温剤３が軟化変形する場合がある。

すなわち従来の感温剤３は前述したとおり、化学物質の
微粉末をプレス成型し、金属ケース１内に挿入するもの
であるため、落し込み等によって円滑に挿入し得るよう
に、金属ケース１の内径と感温剤３の外径とは、０．２
龍程度の寸法差を有し、金属ケース１の内壁面と感温剤
３の外周面との間に微小間隙が形成される。

また、金属ケース１の一方端にかしめ固定されたリード
線２の、金属ケース１内方への若干の突出により、金属
ケース１の一端部の内壁面と感温剤３の端面との間にも
微少間隙が形成される。

このため、感温剤３の材質によっては、強圧縮はね６に
よる加圧状態下で、感温剤３の融点よりもや５低い程度
の高温に連続的に曝されると、感温剤３が軟化変形し、
前記の微小間隙を充填するようになる。

このように感温剤３が変形すると、第３図に示すように
、感温剤３が、所定の厚さ寸法ｔに対して△ｔだけ減少
した厚さｔ′になる。

この減少量△ｔは感温剤３の材質によっては１５〜２０
％程度にもなる。

もしこのように感温剤３の厚さが減少すると、感温剤３
による強圧縮ばね６の弾性力に対する阻止作用が減少し
、応じて強圧縮ばね６の可動接点７に対する押圧力が減
少する。

かつ従って弱圧縮ばね１１の弾性力が相対的に増大し、
可動接点７の固定接点１０に対する押圧力が減少して、
接触抵抗の増大およびそれに伴う内部発熱を生じたり、
はなはだしい場合は、弱圧縮ばね１１の弾性力が強圧縮
はね６の弾性力を凌駕して、可動接点７が固定接点１０
から開離し、誤動作を生ずるという問題があった。

それゆえ、本発明の主たる目的は、前述のごとき問題点
を解決し得る、感温剤の熱変形による接触抵抗の増大や
誤動作を生じない温度ヒユーズを提供することにある。

本発明は要約すると、強圧縮ばねが自由状態にまで伸長
するのを阻止する規制手段を設けたことを特徴とするも
のである。

本発明の上述の目的およびその他の目的と特徴は、図面
を参照して行なう以下の詳細な説明から一層明らかとな
ろう。

本発明を実施例により詳細に説明する前に、第１図の温
度ヒユーズの前記欠点の原因について説明する。

すなわち、前記の欠点の直接の原因は前述のとおり、感
温剤３の軟化変形にあるが、強圧縮ばねの設計にも一因
がある。

第４図は第１図の温度ヒユーズに用いられている強圧縮
ばね６のばね特性Ａと、弱圧縮ばね１１のばね特性Ｂと
を示す。

すなわち、強圧縮ばね６は最初１１の寸法で弾性力がＰ
ｌであるが、自由状態、すなわち感温剤３の溶融により
伸び切ってしまった状態では、寸法が１２になり弾性力
は零となる。

一方、弱圧縮はね１１の方は、最初の寸法は１３で弾性
力はＰ２であり自由状態では寸法が１４となり弾性力は
零となる。

こメで、Ｐｌ〉Ｐ２であり、１２〈１４なので、特性曲
線ＡおよびＢの横軸との間の角度α、βはα〉βである
ため、両特性曲線ＡおよびＢはＸ点で交叉し、このＸ点
を境にして強圧縮ばね６と弱圧縮はね１１の弾性力の大
小関係が反転する。

この第４図から明らかなとおり、従来の強圧縮はね６は
初期の弾性力が非常に大きく、しかも自由状態の寸法が
小さくて、ばね特性の勾配が非常に急緩であり、僅かの
寸法変化△ｌで弾性力が大幅（△ＰＡ）に変化すること
に特徴がある。

それゆえ、感温剤３の若干の寸法減少によっても、強圧
縮ばね６の弾性力の劣化が大きいために前記の欠点が生
ずるのである。

本発明はこのような観点から、強圧縮ばねの特性を改善
したものである。

まず、その構成について説明すると、第５図において、
大部分第１図と同一であり、同一部分には同一参照符号
を付したので、その説明を省略する。

本実施例の特徴は、強圧縮はね６０の巻数が第１図の強
圧縮ばね６のそれより多いことであり、それによってそ
の自由状態における寸法１３は、第７図に示すように、
弱圧縮はね１１の自由状態の寸法１４よりも大きいこと
である。

また、この強圧縮はね６０が自由状態の寸法１５まで伸
び切ってしまうのを阻止し、適当な寸法１６で伸びを停
止せしめるための規制手段１３が設けられていることで
ある。

この規制手段１３は図示例では両端部を縮径した金属パ
イプであり、この規制手段１３の中に強圧縮はね６０が
挿通しであることである。

この強圧縮ばね６０のばね特性曲線Ａ′は第１図の特性
曲線Ａよりも勾配α′が緩やかである。

第５図の構成において、常温時は感温剤３が固体であり
、この感温剤３によって強圧縮ばね６０の弾性力が阻止
される結果、前記と同様にして強圧縮ばね６０は弱圧縮
はね１１の弾性力に抗して。

可動接点Ｉを固定接点１０に強く押圧接触せしめる。

このため、リード線２−金属ケース１−可動接点７−固
定接点１０−リード線９の径路で、リード線２および９
の間が導通状態に保持されている。

今、感温剤３の融点に近い高温に長時間曝されて、感温
剤３が若干軟化変形して寸法が減少したとすると、これ
に応じて強圧縮ばね６０が△ｌだけ伸長しても弾性力の
減少△ＰＮは極く僅かで、実質的に弾性力は変化しない
と看做せるので、可動接点７の固定接点１０に対する押
圧力は変化せず、従って接触抵抗の増大や誤動作といっ
た問題はなくなる。

周囲温度がさらに上昇して感温剤３の融点を超えると、
感温剤３が溶融する。

すると感温剤３が強圧縮ばね６０の弾性力に対する阻止
力が消失するため、強圧縮はね６０が伸長する。

しかしその寸法がＺａ（第７図参照）になったとき、規
制手段１３によってそれ以上の伸長が阻止される結果、
弾性力は急激に零に低下する、このため弱圧縮ばね１１
の弾性力が強圧縮はね６０の弾性力を凌駕するので、弱
圧縮はね１１が伸長し、可動接点７を図示左方に押しや
り、固定接点１０から開離せしめる。

応じてリード線２および９の間が非導通状態に転する。

この動作後の状態が第６図に示されている。

この状態は周囲温度が低下しても維持され、いわゆる無
復帰型温度ヒユーズの特長である安全性を保障する。

なお、規制手段１３は図示例では両端部を縮径した金属
パイプとして、この金属パイプ内に強圧縮はね６０を挿
通するものを示したが、例えば両端部を拡径した金属パ
イプとして、この金属パイプを強圧縮ばね６０内に挿通
せしめてもよい。

あるいは、金属パイプの代りに籠型状のものを用いても
よい。

これらの規制手段１３は、強圧縮ばね６０を振動フィー
ダーによって供給するような場合、強圧縮ばね６０同士
が絡み合うのを防止するのにも役立つ。

しかし本発明は規制手段１３をこのようなものに限定す
るものではなく、要は強圧縮はね６０が感温剤３の溶融
したときに自由状態にまで伸び切るのを阻止するような
ものであればよい。

こメで、規制手段１３を用いる理由は、もし、第７図に
示すように強圧縮ばね６０の自由状態における寸法をｌ
、に増大したままで、規制手段１３を設けない場合、こ
の強圧縮ばね６０が自由状態にまで伸び切ってしまわな
いと、弱圧縮ばね１１の弾性力が強圧縮ばね６０の弾性
力を凌駕して伸長しないので、そのように巻数を多くし
た強圧縮はね６０が完全に伸び切るようにするためには
金属ケース１の寸法が長くなり、感温剤３の使用量も増
大して原価高となるので、可及的短い金属ケース１で所
期の効果を得るためには規制手段１３は不可欠である。

なお、強圧縮はね６０の自由状態における寸法１５は、
弱圧縮ばね１１の自由状態における寸法１４より大きい
ほど、強圧縮ばねの伸び（△ｌ）に対する弾性力の変化
（△ＰＡ′）が小さいが、余り大きくすることは巻数が
多く得策ではない。

場合によっては１４と同等あるいはそれより若干小さく
てもよい。

また、上記実施例は、金属ケース１を用いこの金属ケー
ス１の一端にリード線２をかしめ固着し、他端の開口部
を絶縁プラグを貫通して他方のＩＪ−ド線９が導出され
、金属ケース１の内面に可動接点７が接触し、金属ケー
ス１自体を導電路の一部として用いる構造のものについ
て説明したが、例えばケースの一端開口部に絶縁物を貫
通して２本のリード線を導出し、各リード線の内方端間
を可動接点で短絡する構造のものにおいても実施可能で
ある。

本発明は以上のように、強圧網ばねが自由状態にまで伸
長するのを阻止する規制手段を設けたことにより、感温
剤が熱変形して若干寸法が減少した場合でも、可動接点
と固定接点との接触圧力が減少して接触抵抗が増大する
といった問題がなくなるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】 第１図は従来の温度ヒユーズの縦断面図、第２図は第１
図の温度ヒユーズの動作後の状態を示す縦断面図、第３
図は、第１図の温度ヒユーズの欠点を説明するための要
部縦断面図、第４図は第１図の強圧網ばねおよび弱圧縮
ばねのばね特性図、第５図は本発明の一実施例の温度ヒ
ユーズの縦断面図、第６図は第５図の温度ヒユーズの動
作後の状態を示す縦断面図、第７図は第５図の強圧網は
ねおよび弱圧縮ばねのはね特性図である。 １・・・・・・ケース（金属ケース）、２，９・・・・
・・リード線、３・・・・・・感温剤、７・・・・・・
可動接点、８・・・・・・絶縁プラグ、１０・・・・・
・固定接点、１１・・・・・・弱圧縮ばね、１３・・・
・・・規制手段、６０・・・・・・強圧網ばね。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ケース内に、特定温度で溶融する感温剤と、強圧縮は
   ねと、可動接点と、弱圧縮はねとを収納した温度ヒユー
   ズにおいて、前記強圧縮ばねが、自由状態にまで伸長す
   るのを阻止する規制手段を設けたことを特徴とする温度
   ヒユーズ。 ２前記強圧縮ばねの自由状態の寸法が前記弱圧縮ばねの
   自由状態の寸法より大きく、前記規制手段による規制寸
   法が前記弱圧縮ばねの自由状態の寸法より小さい特許請
   求の範囲第、１項記載の温度ヒユーズ。 ３前記規制手段が筒体である特許請求の範囲第１項記載
   の温度ヒユーズ。 ４前記規制手段は両端が縮径された筒体であり前記強圧
   縮ばねがこの筒体内に収納されている特許請求の範囲第
   １項記載の温度ヒユーズ。