JP2002015902A

JP2002015902A - 保護素子

Info

Publication number: JP2002015902A
Application number: JP2000196441A
Authority: JP
Inventors: Tokihiro Yoshikawa; 時弘吉川
Original assignee: NEC Schott Components Corp
Current assignee: NEC Schott Components Corp
Priority date: 2000-06-29
Filing date: 2000-06-29
Publication date: 2002-01-18

Abstract

(57)【要約】【課題】ＰＴＣ素子と形状記憶合金からなるばねとを
有する保護素子において、形状記憶合金からなるばねが
記憶形状に復帰しても、ＰＴＣ素子が自由状態になっ
て、再導通等の不都合が生じない保護素子を提供する。【解決手段】金属ケース１内にバイアス用の第１のば
ね３と、可動接点５とを収容し、金属ケース１の開口部
を絶縁ブッシング６で閉止し、絶縁ブッシング６を貫通
する第２のリード７を設け、可動接点５と絶縁ブッシン
グ６との間に、形状記憶合金からなり収縮状態に変形さ
れた第２のばね９を介在するとともに、可動接点５と固
定接点８との間にＰＴＣ素子１０を介在した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、保護素子に関し、
より詳細には、過電流に対してはＰＴＣ素子がその抵抗
値を増大し、周囲温度の過昇に対しては形状記憶合金か
らなるばねにより回路を遮断する保護素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気機器や電子機器等（以下、電子機器
という）を過熱損傷から保護する保護素子として、特定
温度で動作して回路を遮断する温度ヒューズが用いられ
ている。この種の温度ヒューズには、感温材として特定
温度で溶融する絶縁性の感温ペレットを用いて、感温ペ
レットの溶融時に圧縮ばねの伸長により可動接点を固定
接点から開離する感温ペレットタイプのもの（ａ）と、
感温材として特定温度で溶融する低融点合金を用いて、
この低融点合金に通電し、低融点合金の溶融によって回
路を遮断する低融点合金タイプ（ｂ）とがある。

【０００３】前記ａタイプの温度ヒューズや、ｂタイプ
の温度ヒューズは、いずれも周囲温度の過昇によって回
路を遮断する，いわゆる非復帰型のもので、一旦動作す
ると再使用ができないという不便さがある。したがっ
て、このような温度ヒューズは、バイメタルスイッチ等
の復帰型保護素子と組み合わせて使用されており、比較
的低い温度ではバイメタルスイッチ等の復帰型保護素子
が動作して保護し、万一、バイメタルスイッチ等の復帰
型保護素子が接点溶着等の異常状態になったときに、温
度ヒューズ等の非復帰型の保護素子が動作する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
バイメタルスイッチ等の復帰型保護素子と、温度ヒュー
ズ等の非復帰型の保護素子を組み合わせて使用するもの
は、バイメタルスイッチ等の復帰型保護素子の動作原因
が解消されない限り、バイメタルスイッチ等の復帰型保
護素子が動作を頻繁に繰り返すため、バイメタルスイッ
チ等の復帰型保護素子の接点間でアークを発生し、この
アークが原因で接点溶着を起こすために、温度ヒューズ
等の非復帰型の保護素子も動作してしまうという問題点
がある。

【０００５】そこで、例えば、図６に示すような保護素
子Ｄが提案されている。図６において、４１は耐熱樹脂
製のケースで、このケース４１内にＰＴＣ素子４２を収
容し、ケース４１を貫通して少なくとも一方が形状記憶
合金からなる一対の給電端子４３，４３を設け、これら
の給電端子４３，４３にはＰＴＣ素子４２を弾性的に押
圧付勢し得るように切り起こされたバネ片４３ａ，４３
ａを有し、ＰＴＣ素子４２を弾性的に押圧付勢してい
る。そして、過電流が流れた際にはＰＴＣ素子４２がそ
の抵抗値を増大して電流を抑制することによって保護す
る。過電流の原因が除去されれば、繰り返し使用が可能
である。また、周囲温度の過昇に対しては、少なくとも
一方が形状記憶合金からなる給電端子４３，４３のバネ
片４３ａ，４３ａが、図７に示すように記憶形状に復帰
してＰＴＣ素子４２を自重によって落下解放することに
よって、回路を遮断するようになっている。

【０００６】ところが、上記の保護素子Ｄは、形状記憶
合金からなる給電端子４３，４３のバネ片４３ａ，４３
ａが記憶形状に復帰することによって、ＰＴＣ素子４２
を自重によって落下解放するものであるため、取り付け
方向が制限されるのみならず、解放されたＰＴＣ素子４
２が給電端子４３，４３のバネ片４３ａ，４３ａに接触
して再導通する恐れがあった。特に、周囲温度の低下に
よって給電端子４３，４３のバネ片４３ａ，４３ａが図
６の形状に復帰しておれば、その危険性が高かった。

【０００７】そこで、本発明は、ＰＴＣ素子と形状記憶
合金とを組み合わせた複合型の保護素子において、形状
記憶合金が記憶形状に復帰する形状復帰温度と、ＰＴＣ
素子のトリップ温度とを巧みに利用して二重安全機能を
持たせることを目的とするものであり、さらには形状記
憶合金が記憶形状に復帰しても、ＰＴＣ素子によって再
導通の危険がない保護素子を提供することを目的とする
ものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、形状記憶合金と、この形状記憶合金の
形状復帰により動作するスイッチ部と、前記スイッチ部
と直列接続されたＰＴＣ素子とを有する保護素子におい
て、前記形状記憶合金が記憶形状に復帰する形状復帰温
度とＰＴＣ素子のトリップ温度とを異ならせたことを特
徴とする保護素子である。

【０００９】以下、本発明の各種態様の構成および効果
について説明する。本発明の請求項１に記載の発明は、
形状記憶合金と、この形状記憶合金の形状復帰により動
作するスイッチ部と、前記スイッチ部と直列接続された
ＰＴＣ素子とを有する保護素子において、前記形状記憶
合金が記憶形状に復帰する形状復帰温度とＰＴＣ素子の
トリップ温度とを異ならせたことを特徴とする保護素子
である。このように、形状記憶合金が記憶形状に復帰す
る形状復帰温度とＰＴＣ素子のトリップ温度とを異なら
せると、その形状復帰温度をＰＴＣ素子のトリップ温度
よりも低くする場合と、形状復帰温度をＰＴＣ素子のト
リップ温度よりも高くする場合とで、異なった二重保護
機能が得られる。

【００１０】本発明の請求項２に記載の発明は、前記形
状記憶合金が記憶形状に復帰する形状復帰温度が、前記
ＰＴＣ素子のトリップ温度よりも低いことを特徴とする
請求項１に記載の保護素子である。このような保護素子
においては、過電流に対してはＰＴＣ素子がその抵抗値
を増大し回路電流を抑制して保護するとともに、周囲温
度の過昇に対しては形状記憶合金が記憶形状に復帰しス
イッチ部を開放して保護し、さらに、万一、周囲温度が
形状記憶合金の形状復帰温度以上になってもスイッチ部
が開放されない異常状態に至った場合は、ＰＴＣ素子が
その抵抗値を増大して電流値を抑制して保護する。

【００１１】本発明の請求項３に記載の発明は、前記形
状記憶合金が記憶形状に復帰する形状復帰温度が、前記
ＰＴＣ素子のトリップ温度よりも高いことを特徴とする
請求項１に記載の保護素子である。このような保護素子
においては、過電流に対してはＰＴＣ素子がその抵抗値
を増大し回路電流を抑制して保護するとともに、周囲温
度の過昇に対してはＰＴＣ素子がその抵抗値を増大し回
路電流を抑制して保護する。さらに、万一、周囲温度が
ＰＴＣ素子のトリップ温度を超えてもＰＴＣ素子がその
抵抗値を増大しないような異常状態に至った場合は、形
状記憶合金が記憶形状に復帰して、スイッチ部を開放し
て保護する。

【００１２】本発明の請求項４に記載の発明は、金属ケ
ースと、金属ケースの一端に固着されたリードと、金属
ケース内に収容された第１のばねと、金属ケースに接触
する可動接点と、金属ケースの他端開口部を閉止する絶
縁ブッシングと、絶縁ブッシングを貫通してその内方端
に前記可動接点に対向する固定接点を有するリードと、
前記可動接点と絶縁ブッシング間に介在された第２のば
ねとを具備し、前記第１のばねまたは第２のばねの少な
くとも一方を形状記憶合金で形成するとともに、可動接
点と固定接点間にＰＴＣ素子を介在したことを特徴とす
る請求項１に記載の保護素子である。このような構成に
よると、過電流に対してはＰＴＣ素子がその抵抗値を増
大し回路電流を抑制して保護するとともに、周囲温度の
過昇に対しては形状記憶合金からなる第１のばねおよび
／または第２のばねが記憶形状に復帰してＰＴＣ素子を
固定接点から開離させて回路を開放することにより保護
する。しかも、保護素子の取りつけ方向に左右されない
ので、形状記憶合金からなるばねが動作した後に、ＰＴ
Ｃ素子が再導通の原因になることがない。

【００１３】本発明の請求項５に記載の発明は、前記第
１のばねおよび／または第２のばねが記憶形状に復帰す
る復帰温度が、前記ＰＴＣ素子のトリップ温度よりも低
いことを特徴とする請求項４に記載の保護素子である。
このような構成によると、周囲温度の過昇に対しては第
１のばねおよび／または第２のばねが記憶形状に復帰し
て回路を開放して保護するとともに、過電流に対しては
ＰＴＣ素子がその抵抗値を増大して回路電流を抑制して
保護する。また、万一、周囲温度の過昇時に第１のばね
および／または第２のばねが記憶形状に復帰しない異常
状態に至った場合には、ＰＴＣ素子がその抵抗値を増大
して回路電流を抑制して保護できる。

【００１４】本発明の請求項６記載の発明は、前記第１
のばねおよび／または第２のばねが記憶形状に復帰する
復帰温度が、前記ＰＴＣ素子のトリップ温度よりも高い
ことを特徴とする請求項４に記載の保護素子である。こ
のような構成によると、過電流に対してはＰＴＣ素子が
その抵抗値を増大して回路電流を抑制して保護できる
し、周囲温度の過昇に対してはＰＴＣ素子がその抵抗値
を増大して回路電流を抑制して保護できる。また、万
一、周囲温度がＰＴＣ素子のトリップ温度を超えてもＰ
ＴＣ素子がその抵抗値を増大しない異常時には、第１の
ばねおよび／または第２のばねが記憶形状に復帰して回
路開放して保護する。

【００１５】本発明の請求項７記載の発明は、前記第１
のばねおよび／または第２のばねが記憶形状に復帰して
ＰＴＣ素子が固定接点から開離後、周囲温度の低下によ
ってＰＴＣ素子が再び固定接点に接触して回路を閉じる
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の
保護素子である。このような構成によると、周囲温度の
過昇によって第１のばねおよび／または第２のばねが記
憶形状に復帰し、ＰＴＣ素子を固定接点から開離した
後、周囲温度が低下すると第１のばねおよび／または第
２のばねが再び復帰前の形状になるのに伴って、ＰＴＣ
素子が再び固定接点に接触するので回路を再導通させる
ことができる。それによって、保護素子を繰り返し使用
できる。

【００１６】本発明の請求項８記載の発明は、前記ＰＴ
Ｃ素子が、セラミックまたは有機ポリマのいずれかより
なるものであることを特徴とする請求項１ないし７のい
ずれかに記載の保護素子である。このような構成による
と、ＰＴＣ素子の選択範囲が広く、構成が容易である。

【００１７】本発明の請求項９記載の発明は、前記ＰＴ
Ｃ素子が、その両面に電極を有することを特徴とする請
求項１ないし８のいずれかに記載の保護素子である。こ
のような構成によると、ＰＴＣ素子と可動接点およびＰ
ＴＣ素子と固定接点との接触抵抗を小さくできる。

【００１８】本発明の請求項１０記載の発明は、前記Ｐ
ＴＣ素子が、前記可動接点と一体化されていることを特
徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の保護素子
である。このような構成によると、ＰＴＣ素子が可動接
点から離れて他の導電部材と導通することがなくなる。

【００１９】

【発明を実施するための態様】本発明の実施態様につい
て、以下、図面を参照して説明する。

【実施態様１】図１は本発明の第１実施態様の保護素子
Ａの断面図を示す。図１において、１は銅等の金属から
なる円筒状の金属ケースで、一端に底部を有し、その底
部に銅等の第１のリード２が固着されている。金属ケー
ス１はその内外面にニッケル層と銀層とが積層形成され
ている。また、リード２の表面には、はんだ層が形成さ
れている。３は金属ケース１内に収容されたバイアス用
の第１のばねである。４は銅等よりなる円板であり、第
１のばね３の弾性力を分散させるためのものである。前
記第１のばね３は、その弾性力に抗して圧縮状態で金属
ケース１の底部と円板４との間に介在されている。５は
銀−銅合金等よりなる星形の可動接点で、その周縁部が
金属ケース１の内面に摺動可能になっている。６は金属
ケース１の開口部を閉止するセラミック等からなる絶縁
ブッシングで、中心に貫通孔を有する。７は絶縁ブッシ
ング６の貫通孔に挿通された銅等よりなる第２のリード
で、その内方端に固定接点８を有する。この第２のリー
ド７は、固定接点８の近傍に膨出部７ａを有するととも
に、絶縁ブッシング６の外方端部に膨出部７ｂを有す
る。前記膨出部７ａは、第２のリード７が外方に向かっ
て抜けるのを防止し、前記膨出部７ｂは、第２のリード
７が内方に向かって抜けるのを防止するためのものであ
る。９は可動接点５と固定接点８との間に介在された形
状記憶合金からなる第２のばねで、元の記憶されている
形状は、図示の状態よりも伸長した形状である。１０は
円板状のＰＴＣ素子で、図２に示すように、その両面に
電極１０ａ，１０ｂを有し、図示はしないが前記可動接
点５に爪等の保持手段や導電性接着剤等により固着一体
化されている。このＰＴＣ素子１０と前記固定接点８と
でスイッチ部を構成している。１１は絶縁ブッシング６
の外面に塗布されたエポキシ樹脂等の封止樹脂である。
１２は金属ケース１とリード７との沿面距離を増大して
耐電圧を向上するための円筒状セラミックである。

【００２０】上記の構成において、第１のばね３の弾性
力は第２のばね９の弾性力よりも大きく設定されてい
る。したがって、ＰＴＣ素子１０は第２のばね９の弾性
力に抗して固定接点８に押し付けられている。また、第
２のばね９の記憶形状への復帰温度Ｔ１は、ＰＴＣ素子
１０がその抵抗値を増大するトリップ温度Ｔ２よりも低
く設定されている（Ｔ１＜Ｔ２）。さらに、第２のばね
９が記憶形状に復帰（伸長）したときの弾性力は、第１
のばね３の弾性力よりも大きく設定されている。

【００２１】次に、上記保護素子Ａの動作について説明
する。まず、常温および周囲温度Ｔ０が形状記憶合金か
らなる第２のばね９の記憶形状への復帰温度Ｔ１よりも
低いとき（Ｔ０＜Ｔ１）は、図１に示すように形状記憶
合金からなる第２のばね９が収縮した形状を維持してお
り、第２のばね３の弾性力によって、ＰＴＣ素子１０は
固定接点８に押圧されて接触している。したがって、第
１のリード２−金属ケース１−可動接点５−ＰＴＣ素子
１０−固定接点８−第２のリード７の経路で通電され
る。

【００２２】常温および周囲温度Ｔ０が形状記憶合金か
らなる第２のばね９の記憶形状への復帰温度Ｔ１よりも
低いとき（Ｔ０＜Ｔ１）であっても、もし、過電流が流
れるとＰＴＣ素子１０が自己発熱でトリップ温度Ｔ２よ
りも高くなり、ＰＴＣ素子１０がその抵抗値を増大し
て、回路電流を抑制して保護する。

【００２３】周囲温度Ｔ０が形状記憶合金からなる第２
のばね９の記憶形状への復帰温度Ｔ１よりも高くなると
（Ｔ０＞Ｔ１）、図３に示すように、第２のばね９が記
憶している形状に復帰（伸長）して、ＰＴＣ素子１０を
固定接点８から開離させるため、スイッチ部が開放され
て保護される。

【００２４】ここで、可動接点５の形状を、図示左方向
には摺動可能であるが、図示右方向には摺動不可能な形
状にしておけば、周囲温度Ｔ０の低下によって形状記憶
合金からなる第２のばね９が元の収縮状態に復帰して
も、可動接点８は図示右方向に移動しないので、非復帰
型の保護素子として機能する。

【００２５】また、可動接点５の形状を、図示左右両方
向に摺動可能な形状にしておけば、周囲温度Ｔ０の低下
によって形状記憶合金からなる第２のばね９が元の収縮
状態に復帰すると、第１のばね３の弾性力が再び第２の
ばねの弾性力を凌駕するため、可動接点５およびＰＴＣ
素子１０が図示右方向に移動して固定接点８に接触し
て、再びスイッチ部が導通状態になる復帰型の保護素子
として機能する。

【００２６】さらに、周囲温度Ｔ０が第２のばね９の記
憶形状への復帰温度Ｔ１よりも高くなっても（Ｔ０＞Ｔ
１）、万一、第２のばね９が記憶形状に復帰しない異常
状態に至った場合は、周囲温度Ｔ０がさらに過昇してＰ
ＴＣ素子１０のトリップ温度Ｔ２（Ｔ０＞Ｔ２≧Ｔ１）
に達して、ＰＴＣ素子１０がその抵抗値を増大して、回
路電流を抑制して保護する。

【００２７】

【実施態様１の変形例】以上は、第２のばね９の記憶形
状への復帰温度Ｔ１が、ＰＴＣ素子１０がその抵抗値を
増大するトリップ温度Ｔ２よりも低く設定されている場
合（Ｔ１＜Ｔ２）であるが、これとは逆に、第２のばね
９の記憶形状への復帰温度Ｔ１が、ＰＴＣ素子１０がそ
の抵抗値を増大するトリップ温度Ｔ２よりも高く設定さ
れている場合（Ｔ１＞Ｔ２）は、次のような動作をす
る。

【００２８】まず、常温および周囲温度Ｔ０がＰＴＣ素
子１０のトリップ温度Ｔ２よりも低いとき（Ｔ０＜Ｔ
２）は、前記と同じく、図１に示すように形状記憶合金
からなる第２のばね９が収縮した形状を維持しており、
第１のばね３の弾性力によってＰＴＣ素子１０は固定接
点８に接触している。したがって、第１のリード２−金
属ケース１−可動接点５−ＰＴＣ素子１０−固定接点８
−第２のリード７の経路で通電される。

【００２９】また、常温および周囲温度Ｔ０がＰＴＣ素
子１０のトリップ温度Ｔ２よりも低いとき（Ｔ０＜Ｔ
２）であっても、過電流が流れると、ＰＴＣ素子１０が
自己発熱でトリップ温度Ｔ２よりも高くなり、ＰＴＣ素
子１０の抵抗値が増大して、電流を抑制して保護する。

【００３０】さらに、周囲温度Ｔ０がＰＴＣ素子１０の
トリップ温度Ｔ２よりも高くなると（Ｔ０＞Ｔ２）、Ｐ
ＴＣ素子１０の抵抗値が増大して、電流を抑制して保護
する。

【００３１】さらにまた、周囲温度Ｔ０がＰＴＣ素子１
０のトリップ温度Ｔ２を超えても（Ｔ０＞Ｔ２）、ＰＴ
Ｃ素子１０がその抵抗値を増大しないような異常状態に
至った場合は、周囲温度がさらに上昇して形状記憶合金
からなる第２のばね９の記憶形状への復帰温度Ｔ１より
も高くなると（Ｔ０＞Ｔ１＞Ｔ２）、図２に示すよう
に、第２のばね９が記憶している形状に復帰（伸長）し
て、ＰＴＣ素子１０を固定接点８から開離させるため、
スイッチ部が開放されて保護される。

【００３２】ここで、可動接点５の形状を、図示左方向
には摺動可能であるが、図示右方向には摺動不可能な形
状にしておけば、周囲温度Ｔ０の低下によって形状記憶
合金からなる第２のばね９が元の収縮状態に復帰して
も、可動接点８は図示右方向に移動しないので、非復帰
型の保護素子として機能する。

【００３３】また、可動接点５の形状を、図示左右両方
向に摺動可能な形状にしておけば、周囲温度Ｔ０の低下
によって形状記憶合金からなる第２のばね９が元の収縮
状態に復帰すると、第１のばね３の弾性力によって可動
接点８およびＰＴＣ素子１０が図示右方向に移動して固
定接点８に接触して、再度導通状態になる復帰型の保護
素子として機能する。

【００３４】

【実施態様２】図４は本発明の第２実施態様の保護素子
Ｂの断面図を示す。図４において、図１との同一部分に
は同一符号を付しており、その説明を省略する。図１の
保護素子Ａとの第１の相違点は、金属ケース１内に収容
された第１のばね２１が形状記憶合金で形成されてお
り、元の収縮した記憶形状から伸長した形状に変形され
ていることである。また、第２の相違点は、可動接点５
と絶縁ブッシング６との間に介在された第２のばね２２
が、その弾性力に抗して圧縮状態で介在されているバイ
アス用の圧縮ばねで構成されていることである。上記の
構成において、第１のばね２１の弾性力は第２のばね２
２の弾性力よりも大きく設定されている。また、第１の
ばね２１の記憶形状への復帰温度Ｔ３は、ＰＴＣ素子１
０のトリップ温度Ｔ４よりも低く設定されている（Ｔ３
＜Ｔ４）。さらに、第２のばね２２の弾性力は、記憶形
状に収縮復帰した第１のばね２１の弾性力よりも大きく
設定されている。

【００３５】次に、上記保護素子Ｂの動作について説明
する。まず、常温および周囲温度Ｔ０が第１のばね２１
の記憶形状への復帰温度Ｔ３よりも低いとき（Ｔ０＜Ｔ
３）は、上記保護素子Ａと同じく、図４に示すように、
ＰＴＣ素子１０が固定接点８に押し付けられて、スイッ
チ部が閉成されている。

【００３６】また、常温および周囲温度Ｔ０が第１のば
ね２１の記憶形状への復帰温度よりも低いとき（Ｔ０＜
Ｔ３）であっても、過電流が流れるとＰＴＣ素子１０が
自己発熱でトリップ温度Ｔ４よりも高くなり、ＰＴＣ素
子１０の抵抗値が増大して、電流を抑制して保護する点
も、上記保護素子Ａと同様である。

【００３７】さらに、周囲温度Ｔ０が形状記憶合金から
なる第１のばね２１の記憶形状への復帰温度Ｔ３よりも
高くなると（Ｔ０＞Ｔ３）、第１のばね２１が記憶して
いる形状に復帰（収縮）して、ＰＴＣ素子１０を固定接
点８から引き離して開離させるため、スイッチ部が開放
されて保護される。（図示省略）

【００３８】ここで、可動接点５の形状を、図示左方向
には摺動可能であるが、図示右方向には摺動不可能な形
状にしておけば、周囲温度Ｔ０の低下によって形状記憶
合金からなる第１のばね２１が元の伸長状態に復帰して
も、可動接点８は図示右方向に移動しないので、非復帰
型の保護素子として機能する。

【００３９】また、可動接点５の形状を、図示左右両方
向に摺動可能な形状にしておけば、周囲温度Ｔ０の低下
によって形状記憶合金からなる第１のばね２１が元の伸
長状態に復帰すると、可動接点８は図示右方向に移動し
てＰＴＣ素子１０が再び固定接点８に接触して、スイッ
チ部が再度導通状態になる復帰型の保護素子として機能
する。

【００４０】さらに，周囲温度Ｔ０が形状記憶合金から
なる第１のばね２１の形状復帰温度Ｔ３を超えても第１
のばね２１が記憶形状に復帰しない異常状態に至った場
合は、周囲温度がさらに上昇してＰＴＣ素子１０のトリ
ップ温度Ｔ４を超えると（Ｔ０＞Ｔ３＞Ｔ４）、ＰＴＣ
素子１０がその抵抗値を増大して回路電流を抑制して保
護する。

【００４１】

【実施態様２の変形例】以上は、第１のばね２１の記憶
形状への復帰温度Ｔ３が、ＰＴＣ素子１０がその抵抗値
を増大するトリップ温度Ｔ４よりも低く設定されている
場合（Ｔ３＜Ｔ４）であるが、これとは逆に、第１のば
ね２１の記憶形状への復帰温度Ｔ３が、ＰＴＣ素子１０
がその抵抗値を増大するトリップ温度Ｔ４よりも高く設
定されている場合（Ｔ３＞Ｔ４）は、次のような動作を
する。

【００４２】まず、常温および周囲温度Ｔ０がＰＴＣ素
子１０のトリップ温度Ｔ４よりも低いとき（Ｔ０＜Ｔ
４）は、図４に示すように形状記憶合金からなる第１の
ばね２１が伸長した形状を維持しており、第１のばね２
１の弾性力によってＰＴＣ素子１０は固定接点８に押圧
されて接触し、スイッチ部は閉成している。したがっ
て、第１のリード２−金属ケース１−可動接点５−ＰＴ
Ｃ素子１０−固定接点８−第２のリード７の経路で通電
される。

【００４３】また、常温および周囲温度Ｔ０がＰＴＣ素
子１０のトリップ温度Ｔ４よりも低いとき（Ｔ０＜Ｔ
４）であっても、過電流が流れるとＰＴＣ素子１０が自
己発熱でトリップ温度Ｔ４よりも高くなり、ＰＴＣ素子
１０の抵抗値が増大して、電流値を抑制して保護する。

【００４４】さらに、周囲温度Ｔ０がＰＴＣ素子１０の
トリップ温度Ｔ４を超えても（Ｔ０＞Ｔ４）、ＰＴＣ素
子１０がその抵抗値を増大しない異常状態に至った場合
は、周囲温度Ｔ０がさらに上昇して形状記憶合金からな
る第１のばね２１の記憶形状への復帰温度Ｔ３よりも高
くなると（Ｔ０＞Ｔ３＞Ｔ４）、第１のばね２１が記憶
している形状に復帰（収縮）して、第２のばね２２の弾
性力が第１のばね２１の弾性力を凌駕するため、ＰＴＣ
素子１０を固定接点８から開離させて、スイッチ部が開
放されて保護される。

【００４５】ここで、可動接点５の形状を、図示左方向
には摺動可能であるが、図示右方向には摺動不可能な形
状にしておけば、周囲温度Ｔ０の低下によって形状記憶
合金からなる第１のばね２１が元の伸長状態に復帰して
も、可動接点８およびＰＴＣ素子１０は図示右方向に移
動しないので、非復帰型の保護素子として機能する。

【００４６】また、可動接点５の形状を、図示左右両方
向に摺動可能な形状にしておけば、周囲温度Ｔ０の低下
によって形状記憶合金からなる第１のばね２１が元の収
縮状態に復帰すると、可動接点８は図示右方向に移動し
てＰＴＣ素子１０が固定接点８に接触して、再度導通状
態になる復帰型の保護素子として機能する。

【００４７】

【実施態様３】図５は本発明の第３実施態様の保護素子
Ｃの断面図を示す。図５において、図１および図３との
同一部分には同一符号を付しており、その説明を省略す
る。図１および図３の保護素子Ａ，Ｂとの相違点は、金
属ケース１内に収容された第１のばね３１、および可動
接点５と絶縁ブッシンブ６との間に介在された第２のば
ね３２が両方とも形状記憶合金で形成されていることで
ある。上記の構成において、第１のばね３１の弾性力は
第２のばね３２の弾性力よりも大きく設定されている。
また、形状記憶合金よりなる第１のばね３１および第２
のばね３２の記憶形状への復帰温度Ｔ５は、ＰＴＣ素子
１０のトリップ温度Ｔ６よりも低く設定されている（Ｔ
５＜Ｔ６）。さらに、記憶形状に収縮復帰した第１のば
ね３１の弾性力は、記憶形状に伸長復帰した第２のばね
３２の弾性力よりも大きく設定されている。

【００４８】次に、上記保護素子Ｃの動作について説明
する。まず、常温および周囲温度Ｔ０が形状記憶合金か
らなる第１のばね３１および第２のばね３２の記憶形状
への復帰温度Ｔ５よりも低いときは（Ｔ０＜Ｔ５）、上
記保護素子Ａ，Ｂと同じく、図５に示すようにＰＴＣ素
子１０が固定接点８に押し付けられており、スイッチ部
は閉成されている。

【００４９】また、常温および周囲温度Ｔ０が形状記憶
合金からなる第１のばね３１および第２のばね３２の記
憶形状への復帰温度Ｔ５よりも低くても（Ｔ０＜Ｔ
５）、過電流が流れるとＰＴＣ素子１０が自己発熱でト
リップ温度Ｔ６よりも高くなり、ＰＴＣ素子１０の抵抗
値が増大して、回路電流を抑制して保護する。

【００５０】さらに、周囲温度Ｔ０が過昇して形状記憶
合金からなる第１のばね３１および第２のばね３２の記
憶形状への復帰温度Ｔ５よりも高くなっても（Ｔ０＞Ｔ
５）、第１、第２のばね３１、３２が記憶形状に復帰し
ない異常状態に至った場合は、周囲温度Ｔ０がさらに上
昇してＰＴＣ素子１０のトリップ温度を超えると（Ｔ０
＞Ｔ６＞Ｔ５）、ＰＴＣ素子１０がその抵抗値を増大し
て、回路電流を抑制して保護される。

【００５１】このように、第１のばね３１および第２の
ばね３２の両方とも形状記憶合金で形成すると、両方の
ばね３１および３２の共働作用によって、ＰＴＣ素子１
０の固定接点８からの開離動作が、より迅速かつ確実に
なる。

【００５２】

【実施態様３の変形例】以上は、第１のばね３１および
第２のばね３２の記憶形状への復帰温度Ｔ５が、ＰＴＣ
素子１０がその抵抗値を増大するトリップ温度Ｔ６より
も低く設定されている場合（Ｔ５＜Ｔ６）であるが、こ
れとは逆に、第１のばね３１および第２のばね３２の記
憶形状への復帰温度Ｔ５が、ＰＴＣ素子１０がその抵抗
値を増大するトリップ温度Ｔ６よりも高く設定されてい
る場合（Ｔ５＞Ｔ６）は、次のような動作をする。

【００５３】まず、常温および周囲温度Ｔ０がＰＴＣ素
子１０のトリップ温度Ｔ６よりも低いとき（Ｔ０＜Ｔ
６）は、図５に示すように形状記憶合金からなる第１の
ばね３１が伸長した形状を維持し、第２のばね３２が収
縮した形状を維持しており、ＰＴＣ素子１０は固定接点
８に押圧されて接触している。したがって、第１のリー
ド２−金属ケース１−可動接点５−ＰＴＣ素子１０−固
定接点８−第２のリード７の経路で通電される。

【００５４】また、常温および周囲温度Ｔ０がＰＴＣ素
子１０のトリップ温度Ｔ６よりも低いとき（Ｔ０＜Ｔ
６）であっても、過電流が流れるとＰＴＣ素子１０が自
己発熱でトリップ温度Ｔ６よりも高くなり、ＰＴＣ素子
１０の抵抗値が増大して、電流を低減して保護する。

【００５５】さらに、周囲温度Ｔ０がＰＴＣ素子１０の
トリップ温度Ｔ６を超えてもＰＴＣ素子１０がその抵抗
値を増大しない異常状態に至った場合は、周囲温度がさ
らに上昇して形状記憶合金からなる第１のばね３１およ
び第２のばね３２の記憶形状への復帰温度Ｔ５よりも高
くなると（Ｔ０＞Ｔ５＞Ｔ６）、第１のばね３１が記憶
している形状に復帰（収縮）するとともに、第２のばね
３２が記憶している形状に復帰（伸長）して、ＰＴＣ素
子１０を固定接点８から開離させるため、回路が開放さ
れて保護される。

【００５６】ここで、可動接点５の形状を、図示左方向
には摺動可能であるが、図示右方向には摺動不可能な形
状にしておけば、周囲温度Ｔ０の低下によって形状記憶
合金からなる第１のばね３１および第２のばね３２が元
の図５の形状に復帰しても、可動接点８およびＰＴＣ素
子１０は図示右方向に移動しないので、非復帰型の保護
素子として機能する。

【００５７】また、可動接点５の形状を、図示左右両方
向に摺動可能な形状にしておけば、周囲温度Ｔ０の低下
によって形状記憶合金からなる第１のばね３１および第
２のばね３２が元の図５の形状に復帰すると、第１のば
ね３１の弾性力によって可動接点８は図示右方向に移動
してＰＴＣ素子１０が固定接点８に接触して、再度導通
状態になる復帰型の保護素子として機能する。

【００５８】なお、本発明の上記各実施態様は、特定の
構造のものについて説明したが、本発明は上記実施例に
示した構造に限定されるものではなく、本発明の精神を
逸脱しない範囲で、各種の変形が可能であることはいう
までもない。

【００５９】例えば、第１〜第３実施例の保護素子Ａ〜
Ｃにおいて、ＰＴＣ素子１０の外径寸法を、第２のばね
９，２２，３２の内径よりも大きく設定すれば、ＰＴＣ
素子１０が可動接点５と第２のばね９，２２，３２とで
挟持されるため、可動接点５とＰＴＣ素子１０とは、必
ずしも固着一体化する必要はない。

【００６０】また、第１〜第３実施例の保護素子Ａ〜Ｃ
において、可動接点５の表面に、銀めっき層を形成して
もよい。そのようにすれば、金属ケース１と可動接点５
の接触抵抗を低減できる。

【００６１】さらに、各実施態様の保護素子Ａ，Ｂ，Ｃ
において、リード２，７を曲げ加工して、電子機器への
取り付けに便利なようにしてもよい。

【００６２】

【発明の効果】本発明は以上のように、形状記憶合金
と、形状記憶合金の形状復帰により動作するスイッチ部
と、前記スイッチ部と直列接続されたＰＴＣ素子とを有
する保護素子において、前記形状記憶合金が記憶形状に
復帰する形状復帰温度とＰＴＣ素子のトリップ温度とを
異ならせたことを特徴とする保護素子であるから、周囲
温度の過昇に対しては形状記憶合金が記憶形状に復帰し
てスイッチ部を開放して保護するとともに、過電流に対
してはＰＴＣ素子がその抵抗値を増大して回路電流を抑
制して保護する。また、周囲温度が形状記憶合金が記憶
形状に復帰する形状復帰温度を超えても形状復帰しない
異常状態に至った場合は、ＰＴＣ素子がその抵抗値を増
大して回路電流を抑止して保護し、あるいは周囲温度が
ＰＴＣ素子がその抵抗値を増大すべきトリップ異常状態
に至った場合は、形状記憶合金が記憶形状に復帰して回
路を開放することにより保護する。本発明はまた、温度
に達してもＰＴＣ素子がその抵抗値を増大しない金属ケ
ースと、金属ケースの一端に固着されたリードと、金属
ケース内に収容された第１のばねと、金属ケースに接触
する可動接点と、金属ケースの他端開口部を閉止する絶
縁ブッシングと、絶縁ブッシングを貫通してその内方端
に前記可動接点に対向する固定接点を有するリードと、
前記可動接点と絶縁ブッシング間に介在された第２のば
ねとを具備し、前記第１のばねまたは第２のばねの少な
くとも一方を形状記憶合金で形成するとともに、可動接
点と固定接点間にＰＴＣ素子を介在したことを特徴とす
る保護素子であるから、従来の非復帰型の温度ヒューズ
等の保護素子に比較して、ＰＴＣ素子による過電流に対
する保護機能が得られるし、従来の形状記憶合金からな
る保護素子に比較して、万一、温度過昇時に形状記憶合
金からなる第１および／または第２のばねが形状を復帰
しない異常時でも、ＰＴＣ素子がその抵抗値を増大して
保護することができるし、従来のＰＴＣ素子を形状記憶
合金からなる給電端子で挟持した複合型の保護素子に比
較して、形状記憶合金が記憶形状に復帰後に、ＰＴＣ素
子が自由状態にならないので、ＰＴＣ素子による再導通
の危険がないという特有の作用効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施態様の保護素子Ａの断面図

【図２】本発明の第１実施態様の保護素子Ａの用いる
ＰＴＣ素子の拡大斜視図

【図３】本発明の第１実施態様の保護素子Ａの動作後
の断面図

【図４】本発明の第２実施態様の保護素子Ｂの断面図

【図５】本発明の第３実施態様の保護素子Ｃの断面図

【図６】従来の複合型保護素子Ｄの断面図

【図７】従来の複合型保護素子Ｄの動作後の断面図

【符号の説明】

１金属ケース２第１のリード３第１のばね（バイアス用）４円板５可動接点６絶縁ブッシング７第２のリード７ａ、７ｂ膨出部８固定接点９、３２第２のばね（形状記憶合金）１０ＰＴＣ素子１０ａ、１０ｂ電極１１封止樹脂１２円筒状セラミック２１、３１第１のばね（形状記憶合金）２２第２のばね（バイアス用）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】形状記憶合金と、形状記憶合金の形状復帰
により動作するスイッチ部と、前記スイッチ部と直列接
続されたＰＴＣ素子とを有する保護素子において、前記
形状記憶合金が記憶形状に復帰する形状復帰温度とＰＴ
Ｃ素子のトリップ温度とを異ならせたことを特徴とする
保護素子。
【請求項２】前記形状記憶合金が記憶形状に復帰する形
状復帰温度が、前記ＰＴＣ素子のトリップ温度よりも低
いことを特徴とする請求項１に記載の保護素子。
【請求項３】前記形状記憶合金が記憶形状に復帰する形
状復帰温度が、前記ＰＴＣ素子のトリップ温度よりも高
いことを特徴とする請求項１に記載の保護素子。
【請求項４】金属ケースと、金属ケースの一端に固着さ
れたリードと、金属ケース内に収容された第１のばね
と、金属ケースに接触する可動接点と、金属ケースの他
端開口部を閉止する絶縁ブッシングと、絶縁ブッシング
を貫通してその内方端に前記可動接点に対向する固定接
点を有するリードと、前記可動接点と絶縁ブッシング間
に介在された第２のばねとを具備し、前記第１のばねお
よび第２のばねの少なくとも一方を形状記憶合金で形成
するとともに、可動接点と固定接点間にＰＴＣ素子を介
在したことを特徴とする請求項１に記載の保護素子。
【請求項５】前記第１のばねおよび／または第２のばね
が記憶形状に復帰する形状復帰温度が、前記ＰＴＣ素子
のトリップ温度よりも低いことを特徴とする請求項４に
記載の保護素子。
【請求項６】前記第１のばねおよび／または第２のばね
が記憶形状に復帰する形状復帰温度が、前記ＰＴＣ素子
のトリップ温度よりも高いことを特徴とする請求項４に
記載の保護素子。
【請求項７】前記第１のばねおよび／または第２のばね
が記憶形状に復帰してＰＴＣ素子が固定接点から開離
後、周囲温度の低下によってＰＴＣ素子が再び固定接点
に接触して回路を閉じることを特徴とする請求項４ない
し６のいずれかに記載の保護素子。
【請求項８】前記ＰＴＣ素子が、セラミックまたは有機
ポリマのいずれかよりなるものであることを特徴とする
請求項１ないし７のいずれかに記載の保護素子。
【請求項９】前記ＰＴＣ素子が、その両面に電極を有す
ることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載
の保護素子。
【請求項１０】前記ＰＴＣ素子が、前記可動接点と一体
化されていることを特徴とする請求項１ないし９のいず
れかに記載の保護素子。