JPH0316104A - ソレノイドの過熱防止装置 - 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］ 本発明は主として自動車のトランクラッチ等に使われて
いるソレノイドの過熱防止装置に関する。

［従来の技術］ 自動車のトランクラッチ、ドアラッチの開閉にソレノイ
ドが使われていることは周知の通りである。このソレノ
イドはソレノイドのコイルに電流を流し、その起磁力に
よりラッチを開閉するものである。この場合、ソレノイ
ドのコイルに電流を流す時間はソレノイドの焼損を防ぐ
ために、通常は極めて短い時間としている。

誤操作や誤動作等により、ソレノイドのコイルに一定時
間以上電流を流し続けると、ソレノイドが発熱して、つ
いには過熱して焼損することになる。

これを防止するため、従来はソレノイドのコイルに温度
ヒューズ又はサーモスタットを直列に接続する。コイル
が過熱されて所定の温度になると、温度ヒューズ又はサ
ーモスタットが動作して回路を開き、コイルに流れる電
流を遮断して、過熱によるソレノイドの焼損を防止して
いた。

［発明が解決しようとする課題Ｊ ところで、温度ヒューズは非常に小型軽量でソレノイド
のケーシングに収納し易く、価格も比較的安価なので、
広く使われている。

しかし、過熱保護素子である温度ヒューズはソレノイド
の過熱により一度断線すると、二度と使用できない。従
って、このため、ソレノイドが使用できなくなり、ソレ
ノイドを新しいものと交換しなければならず、不経済で
あるという問題点があった。

又、サーモスタット、即ちバイメタルは温度ヒューズに
比べると大きく、ソレノイドのケーシングに収納し難く
、価格も比較的高価なので、温度ヒューズ程には使用さ
れていない。サーモスタットは設定温度以上で回路を開
き、それ以下で回路を閉じるので繰り返して使用でき、
ソレノイドを交換する必要は生じない。

しかし、サーモスタットは設定温度付近で開閉動作を繰
り返すので、ソレノイドは設定温度付近でオン・オフ制
御されることになる。このため、サーモスタットは真に
ソレノイドの過熱を防止するものではないという問題点
があった。

従って、ソレノイドの交換が面倒であるにも拘らず、サ
ーモスタットよりも温度ヒューズの方がソレノイドの過
熱防止に多く使用されているのが現状である。

本発明は上述した温度ヒューズ及びサーモスタットをソ
レノイドの過熱防止に使用することによる問題点を解決
するためになされたもので、小型で収納性にすぐれ、繰
り返して使用できるソレノイドの過熱防止装置を提供す
ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係るソレノイドの過熱防止装置は、ソレノイド
に直列に接続したＰＴＣサーミスタを備える。このＰＴ
Ｃサーミスタはスイッチング温度が９０℃以上１２０℃
以下であって、抵抗率がｌＯΩｃｍ以下の材料で形成し
て、ソレノイドの一端又は側面に設け、又、ソレノイド
の抵抗値に対するＰＴＣサーミスタの抵抗値の抵抗比率
を３％以上、かつ１５％以下に設定することにより、ソ
レノイドに通電してからＰＴＣサーミスタのスイッチン
グ温度に至る電流制限応答時間を５秒以上、９０秒以下
に設定した。

［作　用］ 上記構成のソレノイドの過熱防止装置は、ソレノイドに
通電してから５秒〜９０秒経過すると、ＰＴＣサーミス
タが９０℃〜１２０℃になり、自己発熱に伴う抵抗増加
によって回路電流を制限する。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を添付図面を参照して詳細に説
明する。

第１図は本発明の一実施例に係るソレノイドの過熱防止
装置の回路図である。第１図において、１は電源、２は
ソレノイド、３はＰＴＣサーミス夕、４はスイッチであ
る。

第１図に示したソレノイドの過熱防止装置は、スイッチ
４が閉じると、電源１からソレノイド２及びＰＴＣサー
ミスタに電流が流れ、ソレノイド２が動作する。

ソレノイド２に所定時間以上電流が流れ続けると、ＰＴ
Ｃサーミスタ３の抵抗値が急激に増加し、回路に流れる
電流を制限して、ソレノイドの過熱を防止する。このソ
レノイドの過熱防止装置の過熱防止特性は、ＰＴＣサー
ミスタ３の電気的特性及び構造的特性によってほぼ決定
される。

ＰＴＣサーミスタ３の特性を決定する要素としては、 （１〉形状 （２）材料及びそのスイッチング温度 （３）電流制限応答時間 （４）抵抗値 （５〉抵抗比率 等がある。

まず、ソレノイド２はコイルを中空同心円筒状、即ちド
ーナツ状に巻いて構成するのが一般的である。そこで、
ソレノイド２の温度変化に対する追従性を向上させるた
め、第２図に示すようにＰＴＣサーミスタ３はその形状
をドーナツ状として、ソレノイド２のケーシング５内の
一端に内蔵する。

ドーナツ状にしたＰＴＣサーミスタ３の材料としては、
入手のし易さ、価格の面等から最も一般的なチタン酸バ
リウム（　Ｂ　ａ　Ｔ　Ｉ　Ｏ　ａ　）系セラミックス
を使用する。

この場合、Ｂ　ａ　Ｔ　ｉＯ　ａ系セラミックスの抵抗
率を少なくともｌＯΩｅｌｌ１以下に設定する。これは
、ドーナツ状にしたＰＴＣサーミスタ３の抵抗値を所定
の値に設定する場合、抵抗率の小さい材料の方が、ＰＴ
Ｃサーミスタ３を小型化でき、ソレノイド２のケーシン
グ５内に容易に収納できるからである（第２図参照）。

本実施例で使用するＰＴＣサーミスタ３は抵抗率が５Ω
印のＢ　ａ　Ｔ　ｉ　Ｏ　ａ系セラミックスを使用し、
厚さＩＩＩＩＩ１１内径１０關、外径ｌ９穎ｍのドーナ
ツ形状とする。

なお、ＰＴＣサーミスタ３はＢａＴｉＯａ系セラミック
ス以外に、酸化バナジウム（Ｖ２０３）系セラミックス
、導電性物質と樹脂とのコンボジット等をその材料とし
てもよい。

次に、第３図はＰＴＣサーミスタ３の温度一抵抗特性曲
線である。第３図に示すように、ＰＴＣサーミスタ３は
予め設定した温度ｔ　℃以上になＳ ると、その抵抗値が急激に増加し、温度ｔ　℃以Ｓ 下における抵抗値の１０４〜１０７倍になる。

本実施例では、ＰＴＣサーミスタ３の材料の抵抗値が急
激に増加する温度ｔ　　’Ｃ（以下、スイッＳ チング温度という）を９０℃以上１２０℃以下に設定す
る。

これは、スイッチング温度が９０℃以下であると、ソレ
ノイド２の温度が９０℃に上昇するまでに、ＰＴＣサー
ミスタ３の抵抗値が増加して、回路に流れる電流を制限
する電流制限状態になるのを防止するためである。又、
スイッチング温度が１２０℃以上であると、電流制限状
態にならず、ソレノイド２が焼損するおそれがあるから
である。

ＰＣＴサーミスタ３の材料としてＢ　ａ　Ｔ　ｉＯ　３
系セラミックスを使用した場合、ＰＴＣサーミスタ３の
スイッチング温度は、ＢａＴｉＯ３系セラミ゜ツクスの
キュリー点に対応して変化する。

ＢａＴｉＯＢ系セラミックスのキュリー点は約１２０℃
であるが、Ｂａサイトに代えてストロンチウムＳｒを増
やすのに従って下がり、Ｂａサイトに代えて鉛ｐｂを増
やすのに従って上がる。従って、ＰＣＴサーミスタ３の
スイッチング温度を容易に設定できることになる。

ソレノイド２に接続したＰＴＣサーミスタ３は、ソレノ
イド２の定格に応じて、５秒から９０秒の間通電すると
、スイッチング温度９０〜１２０℃になり回路電流を制
限する遅延タイマとして動作する。

ソレノイド２に通電してからＰＴＣサーミスタ３が回路
電流を制限するに至るまでの時間（以下、電流制限応答
時間という）を５秒以上にしたのは、通常、ソレノイド
２を自動車のトランクラッチ等の開閉に使用した場合に
おいても、極めて短い時間電流を流せば、その起磁力に
より動作するからである。又、電流制限応答時間を９０
秒以下にしたのは、ソレノイド２の定格によっても異な
るが、例えば、抵抗値が３Ω程度である１２Ｖ用のソレ
ノイドが約６０秒間通電するとｌ００℃程度まで加熱さ
れ、過熱焼損するからである。

電流制限応答時間に幅を持たせたのは、ＰＴＣサーミス
タ３は温度ヒューズ及びサーモスタット等のように温度
だけでなく、回路電圧や放熱条件等、周囲の条件によっ
ても大きく変化するからである。例えば、ＰＴＣサーミ
スタ３を自動車に使用するときは、少なくとも電圧がｌ
Ｏ〜１５Ｖ　，周囲温度が−４０℃から＋９０℃程度の
変動を考慮する必要がある。

なお、必要に応じてＰＴＣサーミスタ３をソレノイド２
と部分的に又は全面的に熱結合させてもよい。例えば、
上述したようにソレノイド２のケーシング５内にＰＴＣ
サーミスタ３を埋め込んで熱結合したり、金属阪を介し
てＰＴＣサーミスタ３とソレノイド２とを熱結合したり
する。

又、ＰＴＣサーミスタ３はソレノイド２の一端に設ける
ときは、ドーナツ形状にすると嵌合し易くなり好ましい
が、第４図（ａ）又は（ｂ）に示すように、ソレノイド
２の一端又は側面に設けるようにしたときと同様に、そ
の形状が特に限定されるものではない。

次に、第５図は回路電圧をＩＯＶ，　１２Ｖ及び１４Ｖ
に設定したときの電流制限応答時間を示す図である。第
５図に示すように、電圧１０Ｖ〜１４Ｖに対して、電流
制限応答時間は約７０秒から２５秒になる。

従って、ＰＴＣサーミスタ３はソレノイド２に通電して
から約７０秒から２５秒後にスイッチング温度以上にな
り、ソレノイド２を過熱から保護する遅延タイマとして
動作する。

なお、電流制限応答時間は定常電流値が５０％に制限さ
れるまでの時間とする。

次に、ＰＴＣサーミスタ３の抵抗値はソレノイドの抵抗
値の３％以上ｌ５％以下、好ましくは５％以上ｌＯ％以
下に設定する。

これは、３％未満になると、電流制限応答時間が非常に
長くなったり、又はＰＴＣサーミスタ３が応答しなくな
ったりして、ソレノイド２の過熱防止が不充分になり、
又はできなくなったりするからである。又、１５％を超
えると、逆に電流制限応答時間が短くなり過ぎて、通常
のスイッチング操作でも、直ちに応答して電流が制限さ
れてしまうからである。さらに、本来、電流が制限され
るまでのソレノイド２の動作において、回路電圧がソレ
ノイド２に印加される割合が小さくなる、即ち回路電圧
がＰＴＣサーミスタ３に印加される割合が大きくなり、
電圧損失が大きくなるからである。

第６図はＰＴＣサーミスタ３の抵抗値とソレノイド２の
抵抗値との比率、抵抗比率に対する電流制限応答時間と
の関係を示す図である。この第６図は電源電圧を１２Ｖ
及び１４Ｖとし、抵抗値３Ωのソレノイド２に対して、
抵抗比率を２％、３％、８％、１５％及び２０％として
、ＰＴＣサーミスタ３の抵抗値を０．０８Ω、０．０９
Ω、０．２５Ω、０．４５Ω及び０．８Ωにした場合を
示す。第６図に示すように、電流制限応答時間が５〜９
０秒になるのは、抵抗比率が約３％から１５％の範囲で
ある。抵抗比率が３％より小さいと電流制限応答時間が
長くなり、ｌ５％より大きいと短くなる。

なお、ＰＴＣサーミスタ３は抵抗率が５Ω印のＢ　ａ　
Ｔ　ｉＯ　ａ系セラミックスを使用することにより、Ｐ
ＴＣサーミスタ３の抵抗値はソレノイド２の抵抗値３Ω
の約８．３％に相当する０．２５Ωになる。

［発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、ＰＴＣサーミスタ
をソレノイドの一端又は側面に設け、遅延タイマとして
の動作を伴う電流制限素子として動作させることにより
、繰り返して使用できるソレノイドの過熱防止装置が得
られるという効果を奏する。

又、．抵抗率ｌＯΩ印以下の材料により、ＰＴＣサーミ
スタを構成したので、ソレノイドのケーシングに容易に
収納でき、安価となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るソレノイドの過熱防止
装置の回路図、第２図はソレノイドのケーシングに収納
したＰＴＣサーミスタの説明図、第３図はＰＴＣサーミ
スタの温度一抵抗特性曲線、第４図（ａ）　、（ｂ）は
ソレノイドの一端又は側面に設けたＰＴＣサーミスタの
説明図、第５図はＰＴＣサーミスタの電流制限応答時間
の説明図、第６図は抵抗比率に対する電流制限応答時間
との関係を示す図である。 １・・・電源、２・・・ソレノイド、３・・・ＰＴＣサ
ーミスタ、４・・・スイッチ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　ソレノイドに直列に接続したＰＴＣサーミスタ
   を備えたソレノイドの過熱防止装置であって、 前記ＰＴＣサーミスタは、 スイッチング温度が９０℃以上１２０℃以下であって、
   抵抗率が１０Ωｃｍ以下の材料で形成して、前記ソレノ
   イドの一端及び側面のうち、いずれか一方に設けるよう
   にし、 前記ソレノイドの抵抗値に対するＰＴＣサーミスタの抵
   抗値の抵抗比率を３％以上、かつ１５％以下に設定する
   ことにより、該ソレノイドに通電してからＰＴＣサーミ
   スタのスイッチング温度に至る電流制限応答時間を５秒
   以上、９０秒以下に設定した、ことを特徴とするソレノ
   イドの過熱防止装置。
2. （２）　ＰＴＣサーミスタは、前記ソレノイドと部分的
   又は全面的に熱結合させる請求項第１項記載のソレノイ
   ドの過熱防止装置。