JPH04517Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は全方位形状記憶合金と収熱板を用いた
温度検知と電流検知を兼ねる感温サーキツトブレ
ーカに関する。

本考案に用いるサーキツトブレーカーの一例と
してスピーカシステムのボイスコイル焼損を防止
する場合について説明する。

電気音響変換器であるスピーカ等は音響変換効
率が数％と極めて小さいので，ほとんどがジユー
ル熱となる。そのためにスピーカに過大入力が印
加されると発生したジユール熱によりボイスコイ
ルが焼損する惧れがある。従来ではボイスコイル
を保護するためバイメタルを用いたサーキツトブ
レーカやヒユーズ等を用い比較的短時間での過大
入力による損焼を防いでいる。しかしこれらの方
法による過大入力保護は発熱源であるボイスコイ
ルやその近傍の温度条件が加味されていないの
で，電流の制限値を設定する上で不都合がある。
ボイスコイル近傍の温度上昇を考慮してブレーカ
の電流制限値を低く設定すると，通常の使用状態
でまだ損焼にいたらないような入力値でも音源の
ピークで繰り返し保護動作を働かせてしまう不都
合が生ずる。また反対に使用初期状態やボイスコ
イル近傍が常温近くの状態で制限電流値を設定し
た場合はそれ以下の電流値であつても連続入力信
号でボイスコイルを焼損するの十分な温度に達す
る。この様にスピーカ等の耐許容入力条件として
入力信号の強弱や断続があり，時々刻々と変化し
ているためバイメタル等を用い単に電流値の制限
のみで保護する事は困難である。そこで更に確実
な保護動作を行うためにはボイスコイル近傍の温
度上昇を検出し，設定温度条件を越えた場合に入
力信号を減衰させるか，遮断する必要がある。

温度センサの従来例としてサーミスタやバリス
ター等の感温素子とリレー回路等による電子回路
方式が考えられるが回路を働かすための電源を必
要とする。また部品点数も多くリレー等の高価な
部品を必要とし，価格的にも適正なものでなく商
品化されていないのが現状である。

そこで本考案ではこれらの欠点を除去するため
感温スイツチと電流サーキツトブレーカの２つの
機能を兼ねた新しいタイプの感温サーキツトプロ
テクターを提供せんとするものである。

本考案は，所定温度に達すると外形形状が急激
に変化する特性を有する全方位形状記憶合金で作
られた感温部と該感温部に近接して設けられた外
部温度検知用の集熱板と、前記形状記憶合金を支
持する一端が固定された湾状のバネ部材及び前記
形状記憶合金の形状変化によりスナツプ可動する
電気接点と、これに対する固定接点並びに前記ス
ナツプ可動する電気接点に対するストツパーより
構成され，前記感温部に通電することによる自己
発熱と前記集熱板の熱伝導とによる前記感温部の
外形形状変化に基づき前記接点の開閉を行うこと
を特徴とする感温サーキツトプロテクターであ
り，感温素子である形状記憶合金を電流経路とす
る事でサーキツトブレーカとしても動作する。ま
た，収熱板より伝わる熱により設定電流値は外部
温度により変化し、その近傍の温度が設定値以上
になると電流値のみに左右されず入力信号をブレ
ークする様な，感温スイツチと電流サーキツトブ
レーカの２つの機能を兼ね備えた利点を有する。

本考案に用いる全方位形状記憶合金が１mm×15
mm×50mmの寸法を有する時自由端の温度と変位量
Ｄとの関係を第１図に示す。全方位形状記憶合金
としては，Ti−Ni合金，銅−亜鉛系合金等があ
るが，疲労強度，耐食性等の特性でTi−Ni合金
が優れている。全方位形状記憶合金は冷却すると
変態点即ちMsで表すマルテンサイト変態点と呼
ばれる温度で母相からマルテンサイト相に変態
し，予め記憶された第１の形状に変形する。

一方，逆変態点Af以上の温度に加熱すると，
予め記憶させた第２の形状に変形する。つまり，
変態点Af以上の温度では、第２の形状をとり、
変態点Msと逆変態点Afの中間温度では，ヒステ
リシスをもつ。Af点以上の母相状態にあるとき
の抗張力は同じひずみ量に対してマルテンサイト
相状態にあるときの数倍である性質を持つてい
る。即ち，全方位形状記憶合金は，逆変態点Af
を境にして形状が急激に大きく変化する性質を有
するものである。

全方位形状記憶合金は，第１図で，温度Ｔに対
する変位置量Ｄを示す特性曲線において，実線で
示したような特性を持つており，第１図中破線で
示したバイメタルのような連続変化はしないで，
温度Ｔが逆変態点Afを超過する時点を境に形状
が急激に変化するものでありバイメタルの変化率
の約９倍である。バイメタルは１℃当り，0.04mm
程度の変位置しかなく，組み立てに精密を要求す
るのに対して形状記憶合金は逆変態点Af付近で
急激に変化する性質が有るので組み立て精度に対
する動作温度の変動分を小さくすることができ，
又長期間の使用中に起る使用している部材の位置
関係の変動に対する動作温度の変動分を小さくで
きる。

第２図に本考案による形状記憶合金を用いた感
温サーキツトプロテクターの一実施例を示す。

第２図において，感温素子６は形状記憶合金で
作られており，その一端は端子板３に接続され端
子板３とともに絶縁性樹脂より成るケース１に固
定されている。その接合部はケース下部に設けた
アルミ，銅等より成る収熱板８と絶縁シート９を
介して接している。感温素子６のもう一方の他端
は第２図ｄに示すごとく加工してあり，ケース１
の凹部に接している第２図ｃで示す様な半円形の
バイアスバネ７に設けられている小孔に差し込む
様に構成されている。又，感温素子６の中央に設
けた電気接点５が接触する相手としてケース１で
保持された端子板２に電気接点４が設けられてお
り，その反対側には感温素子６に対するストツパ
ー１０が設けられている。又，収熱板８と接する
被検出部分が電気的に絶縁されていない場合には
絶縁シート１１を収熱板８の低部に組み合わせる
事も出来る。

感温素子６に流れる電流が設定値以下である場
合，感温素子６のジユール熱による温度は逆変態
点Af未満であり感温素子６は第２図ａのごとく
直線状を呈しバネ７により電気接点５と４は接触
を維持する。しかし電流が設定値以上になると感
温素子６はジユール熱が急増し，温度が逆変態点
に達すると第２図ａに破線で示した様に彎曲す
る。彎曲によりバネ７と感温素子６の接点部が第
２図ａに鎖線で示す臨界点を過ぎると接点５は固
定接点４と瞬時に開離し第２図ｂのごとくスナツ
プしてストツパー１０にまで達し通電を遮断す
る。通電電流の遮断により感温素子６の温度が低
下してマルテンサイト変態点Ms未満になると第
２図ｂで破線で示すように感温素子６は上方に彎
曲し，即ち，反転しバネ７との接合部が臨界点を
越えることにより接点５は自動的に復帰する。ま
た第２図ａの如く感温素子６が絶縁シート９を介
して収熱板８に接しているときは，取付部分の温
度が上昇すると第３図のごとく設定電流値は自ら
低下する。更にその近傍の温度がブレーク設定値
以上になると電流値に左右されず入力信号を遮断
する。この様に繰り返し自動的に取り付け近傍の
温度に応じた制限電流を遮断する。又，臨界点に
よりバネの性質を利用することでスナツプ動作を
行い，接点に開離時に起きる接点の消耗を少なく
すると同時に接点の粘着現象による動作温度の変
位分を小さくすることができる。なお，絶縁シー
ト９は感温サーキツトブレーカの取り付け部が電
気的に絶縁されている場合や安全規格上で不具合
が無ければ取り付ける必要はない。

第４図及び第５図はドーム型スピーカ，コーン
型スピーカに本考案による感温サーキツトブレー
カを適用した場合を示す。

感温サーキツトプロテクター５８は被測定部で
あるボイスコイル５５の近傍に取り付けられボイ
スコイルに流れる電流は感温サーキツトプロテク
ターの感温素子を通して流れる。なお，図におい
て５１はマグネツト，５２はヨーク，５３はトツ
ププレート，５４はフレーム，６０はダンパー，
５６は振動板，５７はエツジ，５９はギヤツプ，
６１はスピーカ入力端子を示す。

以上説明した様に本考案による感温サーキツト
ブレーカは温度検出と電流検出の両者の機能を有
し，取付部分の温度により制限電流値が自動的に
変化するため，スピーカ用サーキツトブレーカと
して使用する場合ボイスコイル近傍の温度が上昇
すると電流制限値が低下しボイスコイルが焼損ま
でいたらない。更にその近傍の温度がブレーク設
定値以上になると電流値に左右されずスナツプ動
作でブレークし確実な保護動作に入る。

又，本考案に用いたTi−Ni系合金は音響機器
用として必要条件である音質や歪みについても常
磁性であるため低歪率，良音質のデバイスであり
バイメタルを用いた従来品が多少音質や歪の点で
問題があつたのを改善している。

更に，全方位形状記憶合金は第１図に示すよう
に，逆変態点Afを境として急激かつ大きな形状
変化を示すので，接点の断接を瞬時におこなわせ
ることができるとともに，バイメタルの様に部品
の加工精度，組み立て精度により動作温度が大き
く変動することはなく，動作温度の安定した，信
頼性の高い感温サーキツトプロテクターの供給が
可能となつた。

本考案による感温サーキツトプロテクターは電
気機器や熱源応用機器の万一の異常時に加熱，過
電流による事故を防止し，機器の安全を保つもの
であり，スピーカおよびアンプ用の感温サーキツ
トブレーカとしてだけではなく螢光灯の安定器，
モータ，小型トランスやその応用機器，その他の
電熱機器の感温サーキツトブレーカにも使用する
ことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はTi−Ni系形状記憶合金の温度に対す
る自由端の変位量を示す。第２図ａ，ｂは本考案
による感温サーキツトブレーカの一実施例の正面
断面図，第２図ｃはバネ材の斜視図，第２図ｄは
感温素子の正面図，第３図は本考案による感温サ
ーキツトブレーカの外部温度と制限電流値の関係
を示すカーブである。また，第４図及び第５図は
夫々コーン型スピーカ及びドーム型スピーカに本
考案の感温サーキツトブレーカを取り付けた断面
図である。 図において、１……樹脂性ケース，２，３……
入力端，６……感温素子（形状記憶合金），４，
５……電気接点，８……収熱板，７……バネ，
９，１１……絶縁シート，１０……ストツパー，
５１……マグネット，５２……ヨーク，５３……
トツププレート，５４……フレーム，５５……ボ
イスコイル，５６……振動板，５７……エツジ，
５８……感温サーキツトプロテクター，５９……
キヤツプ，６０……ダンパー，６１……スピーカ
入力端子。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 所定温度に達すると外形形状が急激に変化する
   特性を有する全方位形状記憶合金で作られた感温
   部と該感温部に近接して設けられた外部温度検知
   用の集熱板と、前記形状記憶合金を支持する一端
   が固定された湾状のバネ部材及び前記形状記憶合
   金の形状変化によりスナツプ可動する電気接点
   と、これに対する固定接点並びに前記スナツプ可
   動する電気接点に対するストツパーより構成さ
   れ、前記感温部に通電することによる自己発熱と
   前記集熱板の熱伝導とによる前記感温部の外形形
   状変化に基づき前記接点の開閉を行うことを特徴
   とする感温サーキツトプロテクター。