JPH09129102A - コード状温度ヒューズと面状温度ヒューズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 導電体細線の良好な断線時間を長期間にわた
って安定して維持することができるコード状温度ヒュー
ズと、同様な特徴を有する面状温度ヒューズを提供する
こと。 【解決手段】 長手方向に連続した弾性芯と該弾性芯上
に巻回された所定の温度で溶融する導電体細線とからな
る中心材と、その直上に形成された空間層と、絶縁被覆
とからなるコード状温度ヒューズにおいて、上記導電体
細線が分子量４００以上のフェノール系老化防止剤また
は分子量２００以上のハイドロキノン系老化防止剤の少
なくとも１種を含有したフラックスと一体化しているこ
とを特徴とするコード状温度ヒューズ。平面上に蛇行状
態で配設された上記構成のコード状温度ヒューズと、上
記コード状温度ヒューズの配設状態を固定する手段とか
らなる面状温度ヒューズ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、異常な高温に一部
分でも晒されることにより導電体細線が断線し、異常温
度を検知することができるコード状温度ヒューズと面状
温度ヒューズに係り、特に導電体細線の良好な断線時間
を長期間にわたって安定して維持することができるよう
に工夫したものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば、給湯器の熱交換器部
の過昇防止装置として、低融点金属式温度ヒューズや有
機感温樹脂式温度ヒューズが使用されているが、異常な
温度になる可能性のある場所が比較的広い範囲で存在す
る場合には、この種の温度ヒューズを複数使用した組立
品が使用されている。

【０００３】しかしながら、このような温度ヒューズの
組立品を使用して過昇防止を行う場合、その検知対象範
囲の全てを網羅するには非常に多くの温度ヒューズを使
用しなければならないため、大幅にコストが上昇してし
まうとともに、配設時の作業が著しく困難である。そこ
で、当該出願人は、導電体細線の断線によって異常温度
を確実に検知することができるとともに、コストの低減
及び作業性の向上を可能としたコード状の温度ヒューズ
を特開平６−１８１０２８号公報にて提案している。そ
の構成を図４及び図５に示す。

【０００４】ガラスコードにシリコーンワニス処理を施
してなる抗張力体３１があり、この抗張力体３１の外周
には、表面に複数の凸部（ここでは５個の凸部）が設け
られた弾性材料３３が押出被覆されている。これら抗張
力体３１と弾性材料３３とによって弾性芯３５が構成さ
れていて、この弾性芯３５の外周にはフラックスと一体
化された導電体細線（例えば、中央部にフラックスを封
入した共晶半田線）３７が弾性材料３３に十分に食い込
んだ状態で横巻きされている。フラックスは、導電体細
線表面の酸化膜や汚れを除去するものであり、これによ
り導電体細線の良好な断線時間を確保している。導電体
細線３７と弾性芯３５とによって中心材３９を構成して
おり、この中心材３９は上記導電体細線３７を十分に食
い込ませて横巻きしたことにより、その横断面形状が略
円形になっている。

【０００５】中心材３９の外周には空間層４１が形成さ
れている。空間層４１は、無アルカリガラスフィラメン
トを撚り合わせた繊維束を製紐機を用いて所望の編組密
度に編組したものである。空間層４１の外周に絶縁被覆
４３が設けられることによりコード状温度ヒューズが構
成される。絶縁被覆４３は、例えばシリコーンゴムを所
望の肉厚で水冷しながら押し出し、直ちに熱風加硫を施
すことにより形成されるものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記構成のコード状温
度ヒューズは、フラックスと一体化された導電体細線が
極めて良好な断線時間を示し、異常温度を短時間で確実
に検知することができることから、給湯器、暖房温水器
等の過昇防止装置として好適である。しかしながら、一
般に、この種の温度ヒューズの使用期間は用途によって
は必ずしも一定でなく、また、使用者の消し忘れ等によ
り設計時間以上使用されることも十分に考えられる。そ
のため、温度ヒューズとしては、導電体細線の良好な断
線時間をより一層長期間にわたって安定して維持できる
ものである必要がある。

【０００７】本発明はこのような点に基づいてなされた
ものでその目的とするところは、導電体細線の良好な断
線時間を長期間にわたって安定して維持することができ
るコード状温度ヒューズと、同様な特徴を有する面状温
度ヒューズを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するべく
本発明によるコード状温度ヒューズは、長手方向に連続
した弾性芯と該弾性芯上に巻回された所定の温度で溶融
する導電体細線とからなる中心材と、その直上に形成さ
れた空間層と、絶縁被覆とからなるコード状温度ヒュー
ズにおいて、前記導電体細線が分子量４００以上のフェ
ノール系老化防止剤または分子量２００以上のハイドロ
キノン系老化防止剤の少なくとも１種を含有したフラッ
クスと一体化していることを特徴とするものである。

【０００９】また、本発明の他の態様による面状温度ヒ
ューズは、平面上に蛇行状態で配設された上記構成のコ
ード状温度ヒューズと、上記コード状温度ヒューズの配
設状態を固定する手段とからなるものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】弾性芯は、中心の抗張力体の周り
に弾性材料が被覆された構造である。抗張力体として
は、例えば、ガラス繊維，アルミナ繊維等の無機繊維、
ポリエチレンテレフタレート繊維，芳香族ポリエステル
繊維，脂肪族ポリアミド繊維，芳香族ポリアミド繊維等
の有機繊維、ステンレス鋼繊維等の金属繊維などが用い
られる。弾性材料としては、シリコーンゴム、フッ素ゴ
ム等従来公知のエラストマー材料をそのまま使用するこ
とができる。

【００１１】弾性芯の断面形状は特に限定されないが、
好ましくは、放射方向に複数の凸部を有する断面形状が
望ましい。これには通常の多角形の他、星型のような形
状も含まれる。また、星型、多角形は、一般的にはっき
りした角を持つ形状であるが、角が丸くつぶれた形状で
あっても良い。これらは円形断面の場合に比べて後述す
る導電体細線が弾性芯に食い込み易く、導電体細線が溶
融した時により速やかに断線するため好ましい。断面形
状を多角形とした場合には、導電体細線の食い込み易さ
から６角形以下とすることが好ましい。

【００１２】導電体細線としては、低融点合金及び半田
からなる群より選ばれた金属細線が用いられる。低融点
合金及び半田としては、例えば「化学便覧基礎編、改訂
三版、丸善株式会社発行」のＩ−５０９頁に例示されて
いる中の、融点が３００℃以下のものである。導電体細
線の線径としては、一般的な横巻機械によって弾性芯に
巻回し可能な０．０４ｍｍφ以上０．８ｍｍφ以下程度
が好ましい。これら導電体細線の材質、線径、形状など
は、本発明によって得られるコード状温度ヒューズの使
用条件（例えば、検知温度、電流容量）を考慮して適宜
に選択する。

【００１３】本発明においては、上記導電体細線を特定
の老化防止剤を含有したフラックスと一体化することを
必須としている。フラックスは、導電体細線表面の酸化
膜や汚れを除去するものであり、これによって導電体細
線の良好な断線時間を確保することができる。フラック
スと導電体細線を一体化する方法としては、例えば、導
電体細線の中央部にフラックスを封入する方法や、導電
体細線の表面にフラックスを塗布する方法などが考えら
れる。

【００１４】フラックスとしては、例えば、ロジン樹脂
系フラックス、有機系フラックスなど従来公知のものを
使用できるが、好ましくは、常温で流動性を持たない固
体若しくは半固体（ペースト状）のものを使用する。常
温で流動性を持つ液状のフラックスでは、例えば、導電
体細線の中央部にフラックスを封入して一体化するよう
な場合に、外部に漏れ出してしまう恐れがある。

【００１５】老化防止剤はフラックスの耐熱安定性を向
上させるものであり、フラックスによる効果（良好な断
線時間の確保）を長期間維持させるために非常に重要で
ある。老化防止剤としては、分子量４００以上のフェノ
ール系老化防止剤または分子量２００以上のハイドロキ
ノン系老化防止剤の少なくとも１種を使用する。分子量
が上記の範囲に満たない老化防止剤では、フラックスの
耐熱安定性を向上させることができず、好ましくない。
分子量４００以上のフェノール系老化防止剤としては、
例えば、ペンタエリスリチル−テトラキス〔３−（３，
５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピ
オネート〕、オクタデシル−３−（３，５−ジ−ｔ−ブ
チル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート、３，
９−ビス〔１，１−ジメチル−２−｛β−（３−ｔ−ブ
チル−４−ハイドロキシ−５−メチルフェニル）プロピ
オニルオキシ｝エチル〕−２，４，８，１０−テトラオ
キサスピロ〔５．５〕ウンデカンなどが一例として挙げ
られる。また、分子量２００以上のハイドロキノン系老
化防止剤としては、例えば、２，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブ
チルハイドロキノン、２，５−ジ−ｔｅｒｔ−アルミハ
イドロキノンなどが一例として挙げられる。

【００１６】老化防止剤の含有量は、フラックスの効果
に影響を与えない限り、その上限は特に限定されない
が、例えば、フラックスとしてロジン樹脂系のものを使
用した場合には、ロジン樹脂系フラックス１００重量部
に対し、好ましくは、０．５〜１０重量部、更に好まし
くは、３〜７重量部の範囲とすることが望ましい。含有
量が０．５重量部に満たないと耐熱安定性の向上効果が
発揮されず、一方、１０重量部を超えると、良好な断線
時間の確保が困難になる恐れがある。

【００１７】導電体細線を弾性体に少なくとも導電体細
線がずれない程度のテンションで巻回して、中心材とす
る。導電体細線が巻回されるピッチとしては、好ましく
は、線径の１．５倍以上、更に好ましくは２倍以上１５
倍以下が望ましい。また何本かの導電体細線を引き揃え
るか、または撚り合わせたものを巻回す集合横巻を行っ
ても良い。

【００１８】空間層は、中心材の形状が弾性芯の断面積
や横巻条件などを調節することによって多角形に近い形
状となっている場合は、単に絶縁層を、当業者間で公知
のいわゆるチュービングの手法で同心円状に密着させず
に押し出せば形成される。その他の方法として空間層
は、繊維束を疎に編組することにより形成される。好ま
しくは、同回転方向の繊維束の間隔が該繊維束の幅の
０．５倍以上８倍以下になるように調整される。また、
繊維束を疎に横巻することによって形成され、好ましく
は繊維束を該繊維束の幅の０．３倍以上５倍以下の間隔
を開けて横巻することにより形成される。ここで疎な編
組または横巻とは繊維間にある程度の空間を残した編組
または横巻をいう。編組、横巻いずれの場合も、繊維束
の間隔が上記の好ましい範囲の下限よりも狭いと空間の
量が充分でなくなり、溶融した導電体細線が心材の周り
にあるため、チャタリングを起こし再接触の危険があり
好ましくなく、また上記の上限よりも大きいと絶縁被覆
材が間に入り込みかえって空間の量を少なくしてしまう
ため好ましくない。繊維の種類としては、上記弾性芯の
抗張力体で例示した無機繊維または有機繊維が用いられ
るが、好ましくは難燃性の芳香族ポリエステル繊維、芳
香族ポリアミド繊維、ポリフェニレンサルファイド繊
維、不燃性のガラス繊維、アルミナ繊維などが用いられ
る。もちろん編組や横巻は、２重、３重以上施しても良
い。

【００１９】絶縁被覆は、本発明によって得られる温度
ヒューズが使用される雰囲気温度や導電体細線の溶融温
度に応じて任意に選択すれば良いが、絶縁被覆を施す際
に導電体細線が溶融しないようにする必要がある。その
ような絶縁被覆としては、例えば比較的低温で加工でき
るエチレン系共重合体などの熱可塑性ポリマーを電子線
架橋、シラン架橋などの低温でできる架橋法で架橋して
形成するか、常温付近で押出加工でき、比較的低温で架
橋できるシリコーンゴムを使用して形成する。また、編
組を絶縁ワニスで目止めしたものを絶縁材料としても良
い。特にシリコーンゴムを用いた場合は、絶縁被覆の機
械強度を高めるため、外装に編組を施しても良い。上記
は連続的に絶縁被覆する方法の例であるが、長尺でなく
ても良い場合は、収縮性絶縁チューブを含む絶縁チュー
ブを単に被せることで代用することもできる。絶縁被覆
の厚さは、電気絶縁性，機械的強度等の必要特性が満た
されるものであれば、薄肉である方が感度が増し好まし
い。

【００２０】上記構成のコード状温度ヒューズを任意の
蛇行状態に配設し、この配設状態を固定することによっ
て本発明の他の態様による面状温度ヒューズが完成す
る。固定手段としては、例えば、基板または基布に縫い
付ける方法や接着剤を用いて固定する方法などが挙げら
れるが、好ましくは特公昭６２−４４３９４号公報また
は特公昭６２−６２０３２号公報に開示された手段を用
いる。これらには、それぞれ金属箔上に両面接着紙によ
って固定する方法、接着剤を塗布した金属板または金属
箔に熱融着する方法について記載されている。

【００２１】

【実施例】以下に本発明の実施例を比較例と併せて説明
する。

【００２２】実施例１ 図１及び図２に示すコード状温度ヒューズを製造した。
外径約０．７ｍｍのガラスコードにシリコーンワニス処
理を施してなる抗張力体１の周囲に、弾性材料３として
シリコーンゴムを押出被覆し、同時に熱空気架硫を施し
て弾性芯５を製造した。次に、弾性芯５の角に、老化防
止剤を含有したロジン樹脂系フラックスが中央部に封入
された導電体細線７を２本引き揃えて５回／１０ｍｍ
（線径の３．３倍のピッチ）横巻きした。尚、この実施
例では、老化防止剤として、分子量４００以上のフェノ
ール系老化防止剤の中から、分子量１１７７．７のペン
タエリスリチル−テトラキス〔３−（３，５−ジ−ｔ−
ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート〕、
日本チバガイギー株式会社製、商品名イルガノックス１
０１０を選択して使用した。含有量はロジン樹脂系フラ
ックス１００重量部に対して５重量部とした。

【００２３】横巻を終えた中心材９は導電体細線７の食
い込みにより、その横断面形状が略円形に変形してい
た。その後、繊維径約９ミクロンの無アルカリガラスフ
ィラメントを撚り合わせて約７０番手とした繊維束を、
１６打の製紐機で編組密度約１７／２５ｍｍで編組して
空間層１１を形成した。この場合、繊維束の幅は約０．
５ｍｍであり、繊維束の間隔は約１ｍｍ（繊維束の幅の
約２倍）である。最後に、絶縁被覆１３としてフッ素ゴ
ムを肉厚０．６ｍｍで水冷しながら押出被覆し６５０ｋ
ｖの電子線照射装置で１０Ｍｒａｄの電子線を照射して
架橋させた。このようにして製造したコード状温度ヒュ
ーズの仕上外径は４．２ｍｍであった。

【００２４】比較例 老化防止剤を含有しないロジン樹脂系フラックスが中央
部に封入された導電体細線を使用した他は、上記実施例
と同様の材料、同様の工法によりコード状温度ヒューズ
を製造した。

【００２５】ここで、上記２種類のコード状温度ヒュー
ズを約２０ｃｍに切断し、その両端約１ｃｍの部分の絶
縁被覆と、空間層を除去し、公称断面積０．５ｍｍ^２、
長さ１００ｍｍのリード線を圧着端子を介して接続した
ものを試料として用意した。次に、これらの試料を１５
８℃に保たれた恒温槽内に放置して、導電体細線の中央
部に封入されたフラックスを老化させ、所定時間経過毎
に取り出して比較試験を行った。

【００２６】コード状温度ヒューズが中央に来るように
内径６．０ｍｍ、長さ約１８ｃｍのガラス繊維編組チュ
ーブ内に挿入し、リード線の両端に１００Ｖ交流電源か
ら白熱電球を用いた外部負荷で、０．１Ａ程度の電流を
流しながら中央部分を約２５０℃の液槽に入れて導電体
細線が断線するまでの時間を測定した。そして、断線す
るまでの時間が１０分を超えた時の老化時間（恒温槽内
への放置時間）を測定し評価した。

【００２７】その結果、比較例のコード状温度ヒューズ
は、２４０時間経過した時点で断線するまでの時間が１
０分を超えたのに対し、実施例１のコード状温度ヒュー
ズは、３８４時間経過した時点で断線するまでの時間が
１０分を超えた。つまり、実施例１のコード状温度ヒュ
ーズは比較例のコード状温度ヒューズの１．６倍もの長
期間にわたって良好な断線時間を維持しており、フラッ
クスによる効果が持続していることが判る。

【００２８】実施例２ 実施例１のコード状温度ヒューズを蛇行状態に配設し、
図３に示すような面状温度ヒューズを特公昭６２−４４
３９４号公報に示された方法で製造した。図中、符号１
９は、片面に離形紙２１を有する両面粘着紙であり、符
号１５は前記両面粘着紙１９の上面に蛇行状態に配設さ
れたコード状温度ヒューズである。符号１７は前記コー
ド状温度ヒューズ１５の全体を覆う金属箔であり、この
金属箔１７は前記両面粘着紙１９と接着固定されてい
る。この実施例では、両面粘着紙としてアクリル系粘着
紙を用い、金属箔としては、厚さ１００μｍのアルミニ
ウム箔を用いた。尚、この実施例では、特公昭６２−４
４３９４号公報に準じて行ったので両面粘着紙と金属箔
を用いたが、この公報に準じない方法で製造しても良
く、また、この公報の製造方法において、他の材料、例
えば、金属箔の代わりにプラスチックフィルムを使用し
ても良い。

【００２９】このようにして製造された面状温度ヒュー
ズを、厚さ０．５ｍｍの鉄製のパネルに張り付け、パネ
ルを垂直に立てた。パネルの裏側には市販の壁紙を張り
付けた。この状態で、面状温度ヒューズに０．５Ａの電
流を流しながらバーナーの外炎が触れる程度まで近づ
け、温度ヒューズの導電体細線が断線するまでこの状態
を保った。その後、面状温度ヒューズは熱を検知し断線
した。断線後のパネルの裏側の壁紙には、炭化等の変化
も見られず、温度ヒューズが有効に機能したことが判っ
た。

【００３０】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、あ
る特定の条件を備えた老化防止剤を含有したフラックス
と一体化した導電体細線を使用することにより、良好な
断線時間を長期間にわたって安定して維持することがで
きるコード状温度ヒューズと、同様な特徴を有する面状
温度ヒューズを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す図でコード状温度
ヒューズの一部切欠側面図である。

【図２】本発明の第１実施例を示す図でコード状温度ヒ
ューズを構成する弾性芯の断面図である。

【図３】本発明の第２実施例を示す図で面状温度ヒュー
ズの一部切欠斜視図である。

【図４】従来例を示す図でコード状温度ヒューズの一部
切欠側面図である。

【図５】従来例を示す図でコード状温度ヒューズを構成
する弾性芯の断面図である。

【符号の説明】

１ 抵張力体 ３ 弾性材料 ５ 弾性芯 ７ 導電体細線 ９ 中心材 １１ 空間層 １３ 絶縁被覆 １５ コード状温度ヒューズ １７ 金属箔 １９ 両面粘着紙 ２１ 離形紙

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長手方向に連続した弾性芯と該弾性芯上
   に巻回された所定の温度で溶融する導電体細線とからな
   る中心材と、その直上に形成された空間層と、絶縁被覆
   とからなるコード状温度ヒューズにおいて、上記導電体
   細線が分子量４００以上のフェノール系老化防止剤また
   は分子量２００以上のハイドロキノン系老化防止剤の少
   なくとも１種を含有したフラックスと一体化しているこ
   とを特徴とするコード状温度ヒューズ。
2. 【請求項２】 平面上に蛇行状態で配設された請求項１
   記載のコード状温度ヒューズと、上記コード状温度ヒュ
   ーズの配設状態を固定する手段とからなる面状温度ヒュ
   ーズ。