JPH01105430A - 自己保持型保護スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ヒータやモータ等の負荷に過電流が流れたり
、負荷自体が異常発熱した場合に、負荷への通電を遮断
するとともに、その通電遮断状態を保持する自己保持型
保護スイッチに関する。

（従来の技術） 従来のこの種の自己保持型保護スイッチとしては、第４
図および第５図に示すように、バイメタル１゜と正特性
サーミスタ２゜とを組み合わせたものが知られている。

この従来の保護スイッチ３゜では、正常状態において負
荷Ｂへの供給電流は、バイメタルｌ。、その先端の可動
接点４゜、固定接点５゜と流れ、正特性サーミスタ２゜
にはほとんど流れない。

ここで、負荷Ｂの故障等によりこれに過大な電流が流れ
るようになると、この過電流でバイメタル１゜が自己発
熱し、湾曲反転する。これにより可動接点４゜が固定接
点５゜から離間し、バイメタル１゜を通じての通電が遮
断される。

上記の接点４゜、５ｏの開成に伴い、正特性ザーミスタ
２゜に通電されることになり、この正特性サーミスタ２
゜を通じて負荷Ｂに電流が供給されるが、正特性ザーミ
スタ２゜は通電により自己発熱してその抵抗値を増大さ
せるから、負荷Ｂへの電力供給は遮断される。

このとき、バイメタル１゜は正特性サーミスタ２゜の発
生熱により加熱されており、反転状態を保つ。

第５図において、６ｏは導電性の蓋体、７ｏは導電性の
ベース、８ｏは絶縁体である。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、上記従来の保護スイッチ３゜では、取付は姿
勢等の関係で正特性サーミスタ２゜とバイメタルｌ。と
の熱結合が不充分となることがあって、その場合は誤動
作するおそれがあり、また、このような事情から性膜置
場所が制限される。

さらに、正特性サーミスタ２゜自体かなりの熱容量をも
っているため、サーミスタ２゜が発熱して、バイメタル
１゜を反転状態に保持するまでには時間がかかり、応答
速度が遅いという問題がある。

しかも、バイメタル１゜と正特性サーミスタ２゜とを組
み合わせたものであるので、構造が複雑なものになりや
すく、小型化、軽量化に限度がある。

本発明は、上記従来の問題点に鑑み、誤動作をなくし応
答速度を速めるとともに、構造を簡略化して小型化を可
能にすることを目的とする。

（問題点を解決するための手段） ところで、有機正特性サーミスタの材料である導電性ポ
リマーは、本来の正の温度／抵抗特性を有するほか、自
己発熱もしくは外部からの加熱で大きく膨張する性質が
あり、その膨張率は一般の金属のそれより大きい。この
性質は、正特性ザーミスタ材料としては克服すべき性質
であるが、本件発明者は、この性質に着目し、これを積
極的に利用することにより、上記目的を達成する保護ス
イッチを発明するに至った。

即ち、本発明は、有機正特性サーミスタの層に絶縁層を
介して金属層を積層して湾曲変形可能な動作片を構成し
、この動作片の一端を固定端としてこの固定端に前記サ
ーミスタ層および金属層に導通する端子を設け、動作片
の遊端には、金属層に接続された第１の可動接点と、サ
ーミスタ層に接続された第２の可動接点とを設け、第１
の可動接点には、動作片が非動作状態にあるときに該第
１の可動接点と接触する第１の固定接点を対設し、第２
の可動接点には、動作片が動作状態にあるときに該第２
の可動接点と接触する第２の固定接点を対設して自己保
持型スイッチを構成した。

（作用） 上記構成によれば、正常状態では、金属層側の第１の可
動接点が第１の固定接点に接触しており、金属層を通じ
て負荷に電流が供給される。

ここで、負荷に過電流が流れるようになると、金属層が
自己発熱し、この熱でサーミスタ層が加熱され、動作片
全体が金属層を内側にして湾曲する。なお、保護スイッ
チが負荷の近傍にあって、負荷の異常発熱で動作片が加
熱される場合も、動作片は同様に湾曲する。

動作片が湾曲動作すると、第１の可動接点が第１の固定
接点から離間するとともに、第２の可動接点が第２の固
定接点に接触する。これによってサーミスタ層に通電さ
れることになり、サーミスタ層は自己発熱し、動作片を
湾曲状態に保持する。

（実施例） 以下、本発明の詳細を図示の実施例に基づいて説明する
。

第１図は本発明の一実施例に係る自己保持型保護スイッ
チの断面図である。

この保護スイッチは、帯板状で、湾曲変形可能な動作片
１を有する。動作片ｌは、有機正特性サーミスタの材料
からなるサーミスタ層２と、シリコン樹脂のような絶縁
材料からなる絶縁層３と、金属層４とから構成されてお
り、これら３層２゜３．４は、絶縁層３を間にしてサン
ドイッチ状に積層されている。サーミスタ層２の材料と
しては、例えば結晶性ポリエチレンにカーボンブラック
の粉末を混入分散させたものを用いる。金属層４は、柔
軟に湾曲しうる程度の厚さで、かつ過大な電流で発熱す
るものがあればよく、例えばニッケル、銅、鉄等の箔を
用いる。

動作片１の一端（図において左端）には、サーミスタ層
２および金属層４に通電するための端子５が設けられて
いる。この端子５のある側が動作片ｌの固定端てあって
、端子５を介して動作片ｌの一端が絶縁性のカバー６に
片持ち状に支持される。

動作片１の遊端側では、サーミスタ層２の表面に、金属
層４の遊端部と電気的に接続された第１の可動接点７が
突設されている。この第１の可動接点７は、サーミスタ
層２とは絶縁された形でサーミスタ層２を貫通しており
、動作片１が熱変形せず非動作状態にあるときは、第１
の固定接点８に接触するようになっている。第１の固定
接点８は、導電性ケース９の内面に設けられている。

また、動作片ｌの遊端側では、サーミスタ層２および絶
縁層３の一部が金属層４の背面側に回り込んでいる。そ
して、サーミスタ層２の回り込み部２ａの表面には、第
２の可動接点ｌＯが設けられている。この第２の可動接
点１０は、動作片１が非動作状態にあるときは、対向位
置する第２の固定接点１１とは離間しているが、動作片
ｌが熱変形するのに伴い、第２の固定接点１１に接触す
るようになっている。第２の固定接点１１は、前記ケー
ス９の内面で第１の固定接点８とは反対側に設けられて
いる。そして、ケース９の一部が第１および第２の固定
接点８．１１に導通する端子となっている。

上記構成の保護スイッチは、その端子５を１ＪＬ源Ａ側
に接続し、ケース９を負荷Ｂ側に接続することにより、
負荷Ｂへの電力供給路中に介装して使用する。

負荷Ｂに流れる電流が正常値である場合は、動作片ｌは
第１図に示す状態にあって、第１の可動接点７は第１の
固定接点８に接触している。したがって、負荷Ｂへの供
給電流は金属層４を流れる。

このとき、第２の可動接点１０は第２の固定接点１１か
ら離間しており、サーミスタ層２には電流が流れない。

ここで、負荷Ｂの故障等の理由で負荷Ｂに過大な電流が
流れるようになると、この過電流により金属層４が自己
発熱し、金属層４の発生熱によりサーミスタ層２が加熱
される。このように、金属層４は自己発熱で、またサー
ミスタ層２は外部からの加熱で、それぞれ温度が上がり
膨張するが、サーミスタ層２の膨張量は金属層４より大
きいから、動作片１は金属層４を内側にして湾曲変形す
る。この変形により第１の可動接点７が第１の固定接点
８から離間し、これによって金属層４を通じての負荷Ｂ
への電流供給が遮断される。

一方、動作片１の背面側では、第２の可動接点１０が第
２の固定接点１１に接触する。これによって電源Ａから
負荷Ｂへの通電路が再び閉じられることになって、サー
ミスタ層２に電流が流れるが、この通電でサーミスタ層
２は自己発熱し、その抵抗値を増大させるため、負荷Ｂ
にはほとんど電流が流れなくなる。このときには、金属
層４の自己発熱は止まっているが、サーミスタ層２が自
己発熱しているため、動作片１は湾曲した状態を維持し
、金属層４、第１の可動接点７および第２の固定接点８
を含む通電路は開成した状態に保持される。

ところで、上記の説明からも分かるように、第１の固定
接点７は動作片１の熱変形により第１の固定接点８から
離間し、また第２の可動接点ＩＯは動作片ｌの熱変形で
第２の固定接点１１に接触すればよく、これら可動接点
７，１０、固定接点８．１１の取付位置や取付構造は必
ずしも第１図の実施例に限られるものではない。

第２図および第３図は接点部分についての他の実施例を
示すもので、第２図の例では、第１の可動接点７はサー
ミスタ層２の表面側に導出されているが、サーミスタ層
２の先端から導体片１２を突出させ、この導体片１２に
第２の可動接点１０を設けている。

第３図の例では、金属層４の先端から導体片１３を突出
させ、この導体片１３に第１の固定接点７を設け、一方
、第２の可動接点１０は金属層４とは絶縁した状態で金
属層４の表面側に導出している。

いずれの例でも、各固定接点８，１１は、対応する可動
接点７．１０と対向する位置に配置される。

なお、本発明の保護スイッチは、負荷の近傍に設けて負
荷の発生熱を受けるようにすると、負荷の異常発熱によ
っても、動作片１が湾曲変形して、負荷への通電を遮断
することになり、保護機能が増大する。

（発明の効果） 以上のように、本発明によれば、異常時に変形動作する
部分と、その動作状態を保持させる部分とが単一の動作
片にまとまっているから、従来の保護スイッチのような
熱結合の問題が起こらず、熱結合の不良に基づく誤動作
が発生するおそれがなく、動作が確実であり、設置に対
する制限もない。また、構造が簡単で、小型化、軽量化
が可能である。

しかも、熱変形する部分が舌片状で、サーミスタ層も金
属層も偏平であるから、熱容量が小さく、そのため、応
答速度が速い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図および第３
図は他の実施例の概略構成を示す断面図である。第４図
および第５図は従来例に係り、第４図は回路構成図、第
５図は断面図である。 １・・動作片、２・・サーミスタ層、３　・絶縁層、４
・・・金属層、７・・・第１の可動接点、８・・第１の
固定接点、１０・・第２の可動接点、１１・・第２の固
定接点。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）有機正特性サーミスタの層に絶縁層を介して金属
   層を積層して湾曲変形可能な動作片を構成し、この動作
   片の一端を固定端としてこの固定端に前記サーミスタ層
   および金属層に導通する端子を設け、動作片の遊端には
   、金属層に接続された第１の可動接点と、サーミスタ層
   に接続された第２の可動接点とを設け、第１の可動接点
   には、動作片が非動作状態にあるときに該第１の可動接
   点と接触する第１の固定接点を対設し、第２の可動接点
   には、動作片が動作状態にあるときに該第２の可動接点
   と接触する第２の固定接点を対設したことを特徴とする
   自己保持型保護スイッチ。