JPH01143114A - 過電流保護装置 - 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？ｌ！１ｌＪ１１などの過電流保護装置に関す
る。

［従来の技術］ 従来正特性（ＰＴＣ）サーミスタを使用する過電流保護
装置が特開昭５７−１０７５２９号公報に開示されてい
る。この装置は棒状のＰＴＣサーミスタと、ＰＴＣサー
ミスタの両端にそれぞれ形成された２個の′Ｆｉ極部材
と、一方の電極部材にハンダで回答された棒状の接点開
放部材と、接点開成部材を付勢するバネと、からなる。

そしてこの装置において、前記２個の電極間に通Ｉｉす
る電流が過大になるとＰＴＣサーミスタが高温となり、
ハンダが溶けて接点開放部材が固定のＰＴＣサーミスタ
から移動可能となる。その結果バネは接点開放部材をＰ
ＴＣサーミスタからｍ説させ、接点開放部材は電流を遮
断していた。

従来また、過電流保護装置としてニクロム線とニクロム
線に近接するハンダとを有するらのがあった。

この過電流保護装置はニクロム線に流れる電流が過大に
なるとニクロム線の発熱によりハンダが溶融し、ハンダ
に保持されていた接点開放部材をバネ材などにより開放
して電流を遮断するらのである。

［発明が解決しようとする問題点Ｊ ところが前記ニクロム線をもつ過電流保護装置では、過
大な電流が流れる場合に溶所してその機能を果さない可
能性がある。また、通電電流の多数回のオンオフによる
温度変化サイクルによって、ニクロム線の特性がその酸
化などにより変成し所期の機能を発揮できない可能性が
あった。史に、コイール状に巻回されたニクロム線の各
部を互いに絶縁し、またニクロム線を機械的、化学的に
安定に保持するために前記ニクロム線のコイルを絶縁被
覆材で固める必要があり、ニクロム線の巻回及び保持の
ために耐熱性と絶縁性と熱伝導性とをもつボビンを使用
する必要があった。

前記ＰＴＣサーミスタを発熱部材としてもつ過電流保護
装置では、ＰＴＣサーミスタに過大な電流が流れるとＰ
ＴＣサーミスタの昇温によりＰＴＣサーミスタの抵抗お
よびその消費電力が増加し、その異常な昇温により回路
遮断時間が最適時間よりも短くなったり、一般には樹脂
製である基部を損傷したりする問題があった。なお、こ
の回路遮断時間と電流値との関係は負荷の種類によって
予め規定されおり、特に電動機負荷では始動電流の存在
により、過電流保護装置は定格電流値以上の過電流に対
して良く知られているように反時限的に動作するように
設計される。

本発明は前記問題に鑑みなされたものであり、過大な電
流の通電に対しても安定動作が可能な過電流保護装置を
提供するを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は基部と、前記基部に低融点部材で接合された接
点開放部材と、前記低融点部材と熱伝導可能に近接する
発熱部材と、からなる過電流保護装置において、前記発
熱部材がＮＩＣサーミスタを備えることを特徴としてい
る。

し作用１ 本発明の過電流保護装置において、過大な電流がＮＩＣ
サーミスタ（発熱部材）に流れるとＮＩＣサーミスタが
加熱され、その温度が上昇する。

そしてＮＩＣサーミスタからの熱伝導により低融点部材
は溶融し接点開放部材を作動させ、接点開放部材は前記
電流を遮断する。特にＮＩＣサーミスタは自己のｍｉ上
昇により抵抗が低下するので、定格電流に対して大幅に
過大な電流が流れた場合に、発熱部材の昇温の程度は従
来の過電流保護装置のそれより低くなる。

［実施例］ 実施例１ 本発明の過電流保ｖ！Ｉ装置の一実施例を第１図乃至第
３図に示す。第１図はその断面図であり、第２図はその
平面図であり、第３図はＮＩＣサーミスタ（発熱部材）
５０の斜視図である。この過電流保護装置は、第１ケー
ス部祠１１と第２ケース部材１２とスリーブ１３とから
なる基部１０と、スリーブ１３に挿通されハンダ（低融
点部材）２０で接合されたインナラチェット（接点開放
部材）３０と、ハンダ２０と熱伝導可能に近接するＮＩ
Ｃサーミスタ（発熱部材）５０と、コイルバネ６０と、
ターミナル７１．７２と、からなる。

基部１０は一端に開口部１４をらら内部に開口部１４に
連通（る収納室１５をもつ容器である。

第１ケース部材１１は一端部に円周側壁１１１をもち中
央部に凹部１１２をもつ耐熱樹脂製の一端開口有底容器
である。更に、第１ケース部材］１は、円孔部１１３を
もつターミナル保持部１１４を左右対称にちら、ターミ
ナル保持部１１４の下にそれを補強するための三角形の
支持部材１１５をもつ。また第１ケース部材１１は四部
１１２の下部に凹部１１２と連通する小口径凹部１１６
と、凹部１１２と連通し小口径凹部１６を囲む環状溝１
１γと、をもつ。

第２ケース部材１２は第１ケース部材１１の円周側壁１
１１の先端と一端部において当接する耐熱樹脂製の筒状
部材である。更に、第２ケース部材１２は円孔部１２３
をもつターミナル保持部１２４を左右対称にもつ。そし
て第２ケース部材１２の中央貫通孔１２５は第１ケース
部材１１側において人口径、その反対側において小口径
であり、円周面の中央部にリング形状の段差面１２６を
もつ。

収納室１５は第１ケース部材１１の凹部１１２、小口径
凹部１１６、環状溝１１７と第２ケース部材１２の中央
貫通孔１２５とから構成されている。

スリーブ１３は筒部１３１とフランジ部１３２とをもつ
銅または黄銅または青銅製のフランジ形状部材であり、
第２ケース部材１２の中央貫通孔１２５に挿通されてい
る。そしてスリーブ１３の筒部１３１の先端部は第２ケ
ース部材１２の中央貫通孔１２５から突出し、筒部１３
１の外周面の中央部は第２ケース部材１２の内周面と当
接し、フランジ部１３２は第２６−ス部材１２のリング
形状の段差面１２６と当接している。

インナラチェット３０は、シャフト部３１とシャフト部
３１の一端に形成されたＩｆｉ１１′ｉ部３２とをもつ
。シャフト部３１はスリーブ１３の中央ｎ通孔１４に挿
通され、シャフト部３１の一端３３は、後で説明するパ
ツキン３４にかしめ固定されている。更にシャフト部３
１の一端３３には凹部３５が形成され、シャフト部３１
の円周面には環状溝３６．３６が形成されている。歯車
部３２はシャフト部３１の一端部をブローチ加工で形成
したものであり、後で説明するリレー本体（第５図の２
００）の爪部（第５図の２０１）を保持するものである
。パツキン３４はリング形状をもち、インナラチェット
３０のシャフト部３１にかしめ固定されスリーブ１３の
内周面に形成されたリング形状の段差面１３４に回転可
能に接している。

ハンダ２０はインナラチェット３０のシャフト部３１の
外周面とスリーブ１３の内周面とを接合固定している。

円盤状のＮＴＣサーミスタ５０は第３図の斜視図に示す
ようにＺｎＯを主成分とする円盤形状のセラミック部材
であり、第２ケース部材１２の内部に保持され、その円
盤面５１は後で説明する銀ペースト電極５２を介してス
リーブ１３のフランジ部１３２のリング形状面１３３に
接している。

またＮＴＣサーミスタ５０の外周側面は第２ケース部材
１２の内周面と接している。そしてＮＴＣサーミスタ５
０の両端の円盤面にはそれぞれＡ−ミンク性を有する銀
ペースト電極５２．５３が形成されている。

コイルバネ６０は、第１ケース部材１１の環状ｉｇ　１
１７にその一端部を保持され、その他端部でＮＴＣサー
ミスタ５０の銀ペースト電極５３を押圧する付勢部材で
あり、収納室１５内に保持されている。

ターミナル７１．７２はそれぞれ中央部に貫通孔をもつ
真＃ＩＡＴ！Ｊの筒状部材であり、それぞれ６角ボルト
形状の頭部７３と円筒部７４とをもつ。そしてターミナ
ル７１．７２はそれぞれ第１、第２ケース部材１１．１
２の円孔部１１３．１２３に挿通されている。更に円筒
部７４の先端はかしめられて第１ケース部材１１と第２
ケース部材１２とを固定している。なお、第２図に示す
ように、ターミナル７１は導体部３０１によりＮＴＣす
゛−ミスタの銀ペースト電極５２に接続され、ターミナ
ル７２は導体部３０２によりＮ　Ｔ’　Ｃサーミスタの
銀ペースト電極５３に接続されている。

次に本実施例の過電流保護装置の動作を第４図と第５図
の回路状態図により説明する。第４図は回路遮断前の状
態図であり、第５図は回路遮断後の状態図である。第４
図乃至第５図の回路は、この過電流保護装置１と電動機
負荷りとリレー２００の常開接点２０２とを直列に接続
し、その両端に電源電圧Ｖを印加したものである。そし
て常閉接点２０２はリレー２００の爪２０１により制御
される。爪２０１は第５図に示すように正常時はインナ
ラチェット３０の歯車部３２に係止されている。

いま、電動機負荷りの異常により負荷電流が定格電流値
より所定倍数だけ増加したと仮定する。

その結果、ライン１９０，１９１およびターミナル７１
．７２、導体部３０１．３０２、銀ペースト電極５２．
５３を介してＮ動機負荷りと直列に接続され電源電圧Ｖ
を印加されるＮＴＣサーミスタ５０はこの負荷電流によ
り加熱され、温度が上昇する。

ＮＴＣサーミスタ５０はその温度上昇によりその抵抗が
低下するので、昇温の程度はニクロム線やＰＴＣサーミ
スタを使用する従来の過電流保護装置よりも小さい。

そしてＮＴＣサーミスタ５０の熱は直接に銅製のスリー
ブ１３に伝達され、銅製のスリーブ１３の内周面に固着
するハンダ２０を溶かしてインナラチェット３０を回転
可能とする。インナラチェット３０はリレー２００の爪
部２０１により回転トルクを付与されているのでハンダ
２０の溶解とともに回転し、爪部２０１は第５図のよう
にインナラチェット３ｏの歯車部３２からはずれる。そ
してリレー２００の爪部２０１の回転によりリレー２０
０の常閉接点２０２は開放され、電流は遮断される。

なお、ＮＴＣサーミスタ５０は負の湿度特性をもつもの
であればよ（、ＺｎＯ以外に例えば酸化ニッケル、酸化
コバルト、酸化マンガンから成る系や酸化スズなどで形
成してもよい。ＮＴＣサーミスタ５０の８定数はＯ〜２
０００に、好ましくは１００〜８００にであることが好
ましい。

ただし、前記Ｂ定数は、 Ｂ−（ｌｏｑＲ−１ｏｑＲｏ）／（（１／Ｔ）−（１／
Ｔｏ））の式で定義され、ＲはＴ（Ｋ＞における抵抗値
であり、ＲＯは既知のＴｏ　（Ｋ）における既知の抵抗
値であるとする。回転動作するインナラチェット３０の
代わりに直線動作する接点開放部材を使用Ｊることも可
能である。ＮＴＣサーミスタ５０であるＺ　ｎ　Ｏｔラ
ミックはニクロム線の様に相接して巻回しなくてよいの
で、耐熱性の絶縁被覆材を必要としない。スリーブ１３
は７ランジ部１３２のリング状の而１３３からＮＴＣサ
ーミスタ５０の熱を受は取り、そして筒部１３１の内周
面のハンダ２０に熱を伝えるので、それぞれに対する伝
熱面積を大きくできる。ＮＴＣサーミスタ５０は単純な
円盤構造をもつので製造および組付けが簡単である。

コイルバネ６０はＮＴＣサーミスタ５０の一方の円盤面
５１をスリーブ１３のフランジ部１３２に押圧して、両
者の接触抵抗を低く維持している。

実施例２ 本発明の過電流保護に置の他の実施例を第６図乃至第７
図に示す。第６図はその断面図、第７頭はＮＴＣサーミ
スタ５００の斜視図である。

この過電流保護装置は、ＮＴＣサーミスタ５００が筒状
である点が実施例１の過電流保護装置と主として異なる
点である。

即ち、ＮＴＣサーミスタ５００は第１ケース部材５１１
と第２ケース部材５１２とにより形成された収納室５１
５に収納されている。ＮＴＣサーミスタ５００の中央口
通孔５１６にはスリーブ５１３・の円筒形状の筒部５１
４がはめ込まれ、スリーブ５１３の円筒形状の筒部５１
４にはインナラチェット５３０のシャフト部５３１が挿
通されている。そしてハンダ５２０はスリーブ５１３の
内周面とインナラチェット５３０の外周面とを接合して
いる。

ＮＴＣサーミスタ５００への通電とＮＴＣサーミスタ５
００の姿勢保持とを兼ねて、２個の板ばね５６０，５６
１がＮＴＣサーミスタ５００の外周側壁の銀ペースト電
極５２１．５２２を互いに反対方向に付勢している。板
ばね５６０．５６１はＳＯ３鋼又はベリリウム銅合金で
ある。板ばね５６０は導体部５４１を介してターミノル
５７１に接続され、板ばね５６１は導体部５４２を介し
てターミナル５７２に接続されている。

ＮＴＣサーミスタ５００は第７図の斜視図に示すように
、略円筒形状であり、その外周側面の一部は面取りされ
て互いに平行な一対の電極面となつている。そして前記
一対の電極面にオーミック性を有する銀ペースト電極５
２１．５２２が形成されている。

本実施例の過電流保護装置の動作は実施例１の装置と同
じであり、説明を省略する。

本実施例によれば、ＮＴＣサーミスタ５００の銀ペース
ト電極５２１．５２２は外周側面の異なる位置に形成さ
れているので、銀ペースト電８！５２１と銀ペースト電
極５２２との間の絶縁距離を充分に確保することができ
る。なお銀ペースト電極５２１．５２２の代りに、第８
図に示すように、ＮＴＣ→ノーミスタ６００の外周側面
６０１の異なる位置にリング形状の銀ペースト電極６２
０．６３０を設け、銀ペースト電極６２０と銀ペースト
電極６３０との間に電圧を印加してもよい。このように
すれば、各銀ペースト電極の面積を増加して信頼性の向
上を図ることができる。

また第８図のＮＴＣサーミスタ６００において、銀ペー
スト電極６２０をリング状端面６５０に拡延して設置し
、銀ペースト電極６３０をリング状端面６５１に拡延し
て設置してもよい、このようにすれば、ＮＴＣサーミス
タ６００を小型化してし十分な電極面積を確保し、かつ
前記絶縁距離を確保することができる。

前記電極はオーミック性の銀ペーストにより構成したが
、ニツルメッキやアルミ溶射などの電極材を用いても同
様の効果を得ることができる。

［発明の効果］ 前記説明したように、本発明の過電流保護装置は、発熱
部材としてＮＴＣサーミスタを備えているので、ニクロ
ム線やＰＴＣサーミスタを発熱部材として使用する従来
の過電流保護装置に比較して、定格電流値に対して過大
な電流が流れてら発熱部材の昇温を比較的減らすことが
できる。そして本発明の過電流保護装置は、ＰＴＣサー
ミスタをもつ従来の過電流保、ｉ！ＲｉＦ？が過大電流
時に異常昇温する可能性や、ニクロム線をもつ過電流保
護装置が過大電流時に断線する可能性や、ＰＴＣサーミ
スタまたはニクロム線をもつ過電流保護装置の基部が過
大電流時に変形する可能性などを防止でき、過大な電流
の通電に対しても確実に所定の遮断時間で作動すること
ができる。

また本発明の過電流保護装置のＮＴＣサーミスタは、従
来の過電流保護装置のＰＴＣサーミスタに比較して比抵
抗が小さく低抵抗化しやすいので、正常動作時の電圧降
下を減らすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の過電流保護装置の一実施例を表わづ断
面図である。第２図は第１図の装置の平面図である。第
３図はＮＴＣサーミスタ５０の斜視図である。第４図は
本過電流保ＷＩ装置を使用する電気回路の短絡前の状態
図、第５図は第４図の装置の短絡後の状態図である。第
６図は本発明の第２実施例の断面図である。第７図及び
第８図はそれぞれ第６図の過電流保護装置に使用される
ＮＴＣサーミスタの斜視図である。 １０・・・基部 １１・・・第１ケース部材 １２・・・第２ケース部材 １３・・・スリーブ ３０・・・インプラチェット（接点開放部材）２０・・
・ハンダ（低融点部材） ５０・・・ＮＴＣサーミスタ（発熱部材）特許出願人　
　　日本電装株式会社 代理人　　　　弁理士　入用　宏 第２図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）基部と、前記基部に低融点部材で接合された接点
   開放部材と、前記低融点部材と熱伝導可能に近接する発
   熱部材と、からなる過電流保護装置において、 前記発熱部材は、負特性（ＮＴＣ）サーミスタであるこ
   とを特徴とする過電流保護装置。
2. （２）前記基部は前記ＮＴＣサーミスタと当接する鍔部
   と、前記接点開放部材に前記低融点部材で接合される筒
   部と、をもつスリーブを具備する特許請求の範囲第１項
   記載の過電流保護装置。
3. （３）前記基部は、円盤形状の前記ＮＴＣサーミスタの
   一方の円盤面を付勢して他方の円盤面を前記鍔部に押圧
   するバネを具備する特許請求の範囲第２項記載の過電流
   保護装置。
4. （４）前記発熱部材は、０〜２０００ＫのＢ定数をもつ
   ＮＴＣサーミスタである特許請求の範囲第１項記載の過
   電流保護装置。
5. （５）前記発熱部材は、１００〜８００ＫのＢ定数をも
   つＮＴＣサーミスタである特許請求の範囲第１項記載の
   過電流保護装置。
6. （６）電動機保護用過電流リレーである特許請求の範囲
   第１項記載の過電流保護装置。
7. （７）前記発熱部材は、その両端面を除く外周側面の異
   なる位置に電圧印加用の複数の電極部をもつＮＴＣサー
   ミスタである特許請求の範囲第１項記載の過電流保護装
   置。