JPH0785376B2 - 温度ヒユ−ズ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電気機器の過熱事故を未然に防ぐために機器
温度がある一定温度以上に達したときに電気回路を遮断
する温度ヒューズに関する。

〔従来の技術〕

温度ヒューズは、機器の過熱を感知して可溶体を溶解さ
せ、電流回路を遮断する目的で使用される。熱の感知方
法としては、機器の発熱を周辺空気の温度上昇による対
流伝熱により感知する方法と、機器の発熱による輻射熱
を受けて感知する方法と、機器そのものの熱を温度ヒュ
ーズに伝導させて感知させる方法の３つの方法がある。

このうち、対流あるいは輻射熱により感知させる方法
は、発熱面に対する温度ヒューズの取付位置，方向，距
離，周辺空気の流動の程度等，温度ヒューズ固有の特性
とは全く異なる環境条件の僅かな違いにも大きく影響を
受けるため、温度の設定は難しい。また感知した温度自
体も機器の温度とは一致せず、熱追従性に劣るため、温
度の設定は、機器の温度に対してかなり低くする必要が
ある。したがって、発熱部の温度と、温度ヒューズが熱
を感知して実際に達する温度との相関を正確に調査する
等、特別な技術考慮を加えなければ温度設定はできな
い。この相関も、温度変化の割合の大きさにより大きく
影響を受けるものである。したがって、対流あるいは輻
射熱により感知する方法は、たとえば恒温槽内のように
各部の温度が均一で、しかも温度変化の割合の小さい環
境で使用する場合を除き、一般には機器そのものの温度
を正確に感知することは困難である。このことは温度ヒ
ューズの性能を示す公称の動作温度及びその精度が、一
般的な実使用下ではあまり意味をなさないことを示して
いる。

これに対して、温度ヒューズを機器の発熱部に直接密着
させ、伝導伝熱で温度を感知する方法は、対流や輻射に
より感知する方法に比べてはるかに感度がよく、また周
辺条件にもあまり影響されずに機器の温度を感知するこ
とができる。

したがって、温度ヒューズを機器に密着させて使用する
方法が、動作温度の精度を確保する上で好ましいことに
なる。

このため、従来より、温度ヒューズを機器の発熱部に接
触させて、できるだけ伝導伝熱で受熱させることが実施
されており、また温度ヒューズ自身を、機器の発熱部に
直接取付けできることを意図した構造のものも知られて
いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、ヒューズを機器に密着させて使用する従
来の温度ヒューズの場合においては、次に示す何れか一
つあるいは二つ以上の欠点を有し、密着取付が困難であ
るか、温度に鋭敏に反応しないかあるいは信頼性に乏し
いという問題点がある。

すなわち、 環境温度を感知して作動するタイプの温度ヒューズ
は、これを機器に密着させて使用する場合には、機器に
対する取付用の部品を特別準備しなければならない。

温度ヒューズ受熱面の形状が曲面であるか、凹凸が
あるなど、接触面積が小さく、平面でないため、熱伝導
が小さい。また、機器と可溶体との距離が遠いため、伝
熱抵抗が大きく、熱伝導が小さい。

温度ヒューズの受熱面の材質がプラスチック等の熱
の非導電体であるか、あるいは金属であってもそれが電
気の充電体であるため、やはり電気絶縁材を介して機器
に接触させる必要がある。このように、絶縁材を介して
機器に接触させる構造であると、金属どうしの密着接触
による鋭敏な熱の伝達ができない。電気絶縁物の中には
熱の伝導に工夫したものもあるが、金属には遠く及ぶも
のではなく、また電気絶縁の観点から厚さに制限がある
等、熱伝導だけを考慮することができず、さらに硬質の
ものは接触面へのなじみが悪い等の欠点がある。

感温物質として、熱伝導性に優れた金属合金を使用
したものと、非導電性の有機質のものとがあるが、有機
質のものは熱の伝導性にも劣るという欠点がある。ま
た、有機質の感温材は金属に比べ、強度的に弱く、融点
近くに長時間放置すると、乾化して外力を保持しきれず
に、接点が開放するおそれもある。

金属可溶体を使用していても、これが電気接点部の
連絡部材になっているなど、金属可溶体は充電部となっ
ている。このため、金属可溶体がSn,PbあるいはBi等の
低融点金属で作られている場合等は、銅等の低抵抗金属
に比べて抵抗値が高く、ジュール熱による発熱により動
作温度が著しく影響を受けたり、あるいは長時間の通電
もしくは通電の繰り返し等により経時劣化して信頼性が
低い。

金属可溶体を使用していても、これが溶解する時に
空中あるいは容器内において飛散あるいは流動するな
ど、溶解動作後の可溶体の動向が完全に規制されていな
い。このため、開放された接点間及び充電部と絶縁され
るべき金属間のリークあるいは絶縁低下のトラブルを起
こすことがあり、動作時及び動作後の信頼性に乏しい。

本発明は、このような〜に挙げたような問題点に鑑
みてなされたものであり、上記の６つの条件を同時に解
決することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的を達成するため、一対の固定電極を固定した一
端開口の絶縁ケース内に、底面が受熱面である金属容器
と、この金属容器に摺動自在に嵌合し、頂部が前記一対
の固定電極の基端に当接して両固定電極間を接触させる
可動接点に対する当接部である絶縁キャップとからなる
可動筒体を収納し、前記絶縁ケース内に前記可動接点を
前記両固定電極から切り離すためのスプリングを設け、
該スプリングの付勢力に抗して前記可動接点を前記両固
定電極に圧接するための弾発力を与える弾発部材及び過
熱時に溶解して該弾発部材の弾発力を消勢させる可溶金
属体を前記可動筒体内に収納し、前記金属容器の底面と
直接接触するか又は該金属容器の底面と一体の、過熱保
護対象の電気機器に密着して取り付けられる金属カバー
を前記絶縁ケースの開口部に取り付けたことを特徴とす
る。

なお、金属可溶体は、ペレット状にして金属容器内に収
納するようにすると、温度ヒューズの製造工程が簡素化
され、また動作温度の異なる温度ヒューズの製造に対し
てもペレットの種類を変えるだけで対応することができ
る。

〔作用〕

本発明においては、金属可溶体は、銅等の熱の良導金属
で作られた金属容器に収納されている。この金属容器に
はスプリング等の弾発部材を収納すると共に、電気及び
熱の絶縁に優れたプラスチックあるいはセラミック等の
キャップを、動作時に動き得る程度の僅かな間隙を外周
にもって被せて可動筒体を形成する。そして、金属可溶
体を収納している金属容器の底面を金属カバーを介して
又は直接機器に接触させ、感温部の機器からの熱伝達を
金属どうしによって行う伝導電熱主体型の構造としてい
る。すなわち、温度ヒューズケース内において、固定電
極に対し開離する方向に付勢された可動接点に対して前
記絶縁キャップの先端が圧接するように、かつ、温度ヒ
ューズケース底面の金属カバーに対して又は被取付面に
対して前記金属容器の底面が密着するように前記可動筒
体を配設する。

また、受熱部と機器とは、金属どうしによる伝導伝熱に
より熱伝導を高めるとともに、機器との接触面を平行と
することにより伝熱面積を大きくし、更に弾発部材の力
で常に安定して受熱面に密着するようにしている。この
ように、機器取付面及びヒューズ受熱面との間、及びヒ
ューズ受熱面と可溶体との間に空間あるいは非金属の電
気絶縁物等、熱の伝導に劣るものの介在がない。また、
取付面と可溶体との伝熱距離が極めて短いため、伝熱抵
抗を小さくすることができる。

金属可溶体と通電部とは絶縁キャップにより完全に電気
的に絶縁されており、金属可溶体への通電がないため、
電流による可溶体の劣化は全くない。また電気接点と金
属可溶体との間は熱的，電気的に絶縁されているため、
電気接点を銅等の抵抗体で作ることができ、ジュール熱
の発熱が小さくなる。また通電部の発熱が可溶体に影響
を与えることも極めて小さい。可動筒体はほぼ密閉構造
であるため、機器の過熱により溶解した可溶体は、その
粘性と表面張力により、いかなる姿勢あるいは振動，衝
撃に対しても、この可動筒体の外へ流出することはな
い。

なお、感温体である金属可溶体を金属のペレット状と
し、動作温度に応じたペレットを各種用意しておくこと
により、同一の構造，同一の製造工程で，動作温度の異
なる温度ヒューズを提供することができる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて具体的に説
明する。

第１図は本発明実施例の縦断正面図、第２図はその一部
縦断平面図、第３図はその平面図、第４図は第１図のＩ
−Ｉ線における断面図である。

これらの図において、一対の固定電極1,2を有する一端
開口の絶縁ケース３内において、この固定電極1,2と、
電気良導体よりなる可動接点４との間に電気回路を形成
するもので、この可動接点４を固定電極1,2に常に圧接
するように一組の可動筒体５を有する。こ可動筒体５
は、電気絶縁性のキャップ６と熱良導性の金属容器７と
により両端がほぼ閉鎖され、内部に室８を有している。
この室８内には底部より順に、金属可溶体9,圧縮コイル
バネあるいは板バネ等で作られた弾発部材10が収納され
ている（第５図参照）。したがって可動筒体５はその長
手方向に対して伸縮自在の構成部品である。

温度ヒューズの組み立てに際しては、固定電極1,2、可
動接点及び圧縮コイルスプリング12が組み込まれた絶縁
ケース３に対し、可動筒体５を押し縮めるようにして、
金属カバー11を取りつける。第２図及び第３図におい
て、11aは金属カバー11と一体に形成された固定片であ
り、これを折り込むことにより絶縁ケース３に固定す
る。この金属カバー11により、絶縁ケース３の開口部が
ほぼ閉鎖される。このようにして、弾発部材10の弾発力
で、金属可溶体9,金属容器７及び金属カバー11が常に圧
接され、それぞれ密着接触する。絶縁キャップ６の先端
部を球形とすることにより、固定電極1,2における可動
接点４の接触圧力を均一化することができる。

圧縮コイルスプリング12は接点部材４を固定電極1,2よ
り切り離すためのもので、弾発部材10の撓み量より大き
い撓み量を持たせて収納されているが、弾発力は弾発部
材10よりはるかに弱いため、通常は可動接点４を切り離
すに至らない。機器への取り付けに際しては、金属カバ
ー11あるいは取付ホルダーが有する取付穴13を通して、
ビス，ボルト等で締め付けて機器に密着固定する。

なお、絶縁ケース３内における可動筒体５の位置を規制
するため、第４図に示すように、絶縁ケース３の両壁を
窪ませている。

このように構成された温度ヒューズにおいて、金属カバ
ー11を通じて熱が伝達され、金属可溶体９の温度が所定
の温度に達して溶解すると、第６図に示すように弾発部
材10が伸びてその弾発力が消滅する。弾発部材10が弾発
力を失うと、圧縮コイルスプリング12の弾発力で可動接
点４は固定電極1,2より切り離され、電流回路は遮断さ
れる。このとき、金属可溶体９が全量溶解しても、金属
容器７に十分収容できる設計としているので、溶解して
液体となった金属可溶体は、可動筒体５の外部に流出す
ることは全くない。

第７図及び第８図は、本発明の他の実施例を示すもので
あり、円筒型の温度ヒューズに適用したものである。こ
の例では、取付ホルダー12が金属カバー11と別々になっ
ており、両者は回転自在に結合されている。これは、機
器に対する取付位置と端子方向とが自由に変えられるよ
うにしたものである。

第９図は、絶縁キャップ６と金属容器７の嵌合を逆にし
た例を示している。

第10図は、金属可溶体９と弾発部材10との間に円板14を
介在させ、弾発部材10の弾発力を金属可溶体９の全面に
均等に分散させるようにしたものである。

第11図は、金属カバー11と金属容器７を一体化して更に
熱伝導を高めるようにした例を示している。

第12図は、取付穴13を絶縁ケース３に設けた例を示して
いる。

更に第13図は、金属容器７の底面が直接機器に接触する
ようにし、かつ弾発部材10の弾発力が機器の表面との密
着を高めるために作用するようにした例を示している。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明においては熱伝達に優れ
た金属可溶体を使用し、平面どうしの伝熱面積を広く
し、また伝熱距離を極めて小さくし、しかも熱伝導性に
優れた金属どうしを完全密着させている。したがって、
機器の熱を鋭敏に感知することができ、環境条件あるい
は機器の温度の変化の割合等にほとんど影響されること
がない。本発明の温度ヒューズの機器への取付けに際し
ては、機器への密着取付けを、取付金具等を別に準備す
ることなく容易に行うことができる。また、機器の温度
と温度ヒューズの熱感知温度がほぼ同じと考えてよいた
め、予備実験等を要することなく温度設定を簡単に行え
る。

また、受熱部と固定電極との間は電気的に絶縁されてい
るため、機器との電気絶縁を行う必要がない。また通電
部と金属可溶体は熱的にも絶縁材を通して絶縁されてい
るため、通電によるジュール熱の影響をあまり受けず、
長時間使用による可溶体の劣化や、感知温度の誤差もほ
とんど出ない。

更に、金属可溶体は可動筒体内に密閉されており、金属
可溶体が溶解した後も可動筒体内より流出することがな
いので、固定電極のアースあるいは充電部と機器とのア
ース等のトラブルの発生がなく、信頼性が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の縦断正面図、第２図はその一部
縦断平面図、第３図はその平面図、第４図は第１図のＩ
−Ｉ線における断面図、第５図は可動筒体の分解斜視
図、第６図は動作後の縦断正面図、第７図〜第13図はそ
れぞれ可動筒体の他の実施例を示す縦断正面図である。 1,2:固定電極、3:絶縁ケース 4:可動接点、5:可動筒体 6:絶縁キャップ、7:金属容器 8:室、9:金属可溶体 10:弾発部材、11:金属カバー 12:圧縮コイルスプリング 13:取付穴

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一対の固定電極を固定した一端開口の絶縁
   ケース内に、底面が受熱面である金属容器と、この金属
   容器に摺動自在に嵌合し、頂部が前記一対の固定電極の
   基端に当接して両固定電電極間を接触させる可動接点に
   対する当接部である絶縁キャップとからなる可動筒体を
   収納し、前記絶縁ケース内に前記可動接点を前記両固定
   電極から切り離すためのスプリングを設け、該スプリン
   グの付勢力に抗して前記可動接点を前記両固定電極に圧
   接するための弾発力を与える弾発部材及び過熱時に溶解
   して該弾発部材の弾発力を消勢させる可溶金属体を前記
   可動筒体内に収納し、前記金属容器の底面と直接接触す
   るか又は該金属容器の底面と一体の、過熱保護対象の電
   気機器に密着して取り付けられる金属カバーを前記絶縁
   ケースの開口部に取り付けたことを特徴とする温度ヒュ
   ーズ。
2. 【請求項２】金属可溶体は、ペレット状にして金属容器
   に収納するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の温度ヒューズ。