JPS5937625A - 感熱性回路遮断器 - 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】 Ｍ歪差Ａ 本発明は感熱性回路遮断器に関する。

従来技術 請頼性の高い感熱性回路遮断器を有利に使用することが
できる用途は多い。例えば、所定の臨界温度又はそれ以
上の温度に曝された場合に回路を遮断するように作動す
る遮断器はアラーム又はその他の任意の適当な応答を発
するのに使用することができる。遮断器の一つの使用例
は装置の構成体の温度を監視し、臨界温度を検知した場
合に該装置をシャットダウン（停止）することである。

一般的タイプのサーモスタットは回路遮断器の作用を営
む仁とができる。しかしながら、サーモスタットはその
極く近傍の温度は検知できるがその近傍から離れた部分
の過熱は検知できないという制限がある。即ち、多くの
場合に、サーモスタットはそれらを多量設置するコスト
が許容できる場合にのみ使用することができる。例えば
、加熱目的に使用されるか又は単に動力もしくは情報信
号を搬送するかを問わず、ケーブルの過熱を検知するこ
とができるのは極めて好ましい。サーモスタットは許容
できるコストでケーブルの局部的な過熱を検知するのに
使用することができない。

例えばプロ士スズランドを霜から防ぐのに使用される加
熱ケーブルは一般に加熱テープと呼ばれている。このよ
うな加熱テープは施工配管の周囲に巻かれ、絶縁カバー
される。供給される電流又はテープ抵抗を監視すること
によってテープの過熱部（ホットスポット）を信頼性高
く検知することはできず、従って加熱テープ又はそれを
組み込んだシステムはそれらが危険地域に使用される場
合には「フェイルセーフ」となるように設計しなければ
ならない。フェイルセーフ設計は予知できる故障が過熱
を生じることができない場合の設計である。フェイルセ
ーフ設計は、股引が種々の起こり得る故障条件を適合さ
せる必要がないような場合に比較して、より高い複雑度
及びより高い公称能力を必要とするので高価である。

臨界温度を超える電気回路の加熱が臨界温度において溶
融する線羽状の回路遮断器を回路に組込んで検知するこ
とは多年知られている。例えば１９２９年の英国特許第
３３６２７０号は加熱エレメントが過熱された場合に溶
融して供給回路を切るワイヤーによりてエネルギーを与
えられる加熱エレメントを提案している。しかしながら
、このような構成は、前記ワイヤーを絶縁カバーするこ
とが一般に必要であシ、ワイヤーが溶融した時にその絶
縁カバーが溶融金属をその最初の位置に電気的連続性を
維持した状態で少なくとも暫時保持することがしばしば
であるので、受は入れられない。

この溶融金属保持効果は英国特許第１１６４２３８号に
記載されておシ、との特許は溶融性ワイヤーを絶縁なし
で溶融した金属がその最初の位置から簡単に流去できる
十分なスペースを内部に規定した強靭なチューブの内部
に支持することによって前記問題を克服することを提案
している。前記スペースを与える一つの方法は非燃焼性
で溶融性のワイヤーが溶融する温度よシ低い温度で砕解
又は溶融する絶縁性物質を前記強靭なチューブの内部に
充填する方法である。そのような充填物質としてはシリ
コングリース又はペースト状フラックスを例示すること
ができる。

英国特許第１１４１２３４号も溶融金属の滞留について
言及しており、溶融金属を吸収することのできるがデー
を供することによって前記した問題を克服することを提
案している。

溶融金属の滞留の問題に対する前記した解決提案の両者
は、それらが低コストでケーブル中に含ませることがで
きない非標準的なエキストラな特徴を必要とするので望
ましいものではない。

極く最近、ＰＣＴ公開出願ＷＯ３３１０１１３８号に記
載のように溶融性電導体を別の電導体と透過性絶縁体で
分離した監視用ケーブルを提供する提案がなされている
。過熱が生じた場合には、溶融した電導体は絶縁体を通
って拡散し、二つの電導体の間の生成した液滴抵抗を適
当な監視装置で検知する。従って、この装置は溶融性電
導体の溶融部分が監視装置に通じる溶融性電導体の非溶
融部分と電気的に接触した状態に保持されることにたよ
りている。

フラックスは慣用の溶融性合金、例えばはんだにおいて
溶融した金属がそれが付着する表面を濡らすのを助長す
るために使用されているっ従って、外装（シース）され
た溶融性ワイヤー中にフラックスを組み入れることによ
ってワイヤーの溶融した部分が電気的連続性を保持する
確率が増大するであろうと想定することは合理的なこと
である。

しかしながら、驚くべきことにそうでないことを見出し
たのである。

発明の目的 本発明の目的は改良された回路遮断器を提供することに
ある。

発明の構成 本発明に従えば、所定の溶融温度の材料から作られかつ
前記溶融温度より高い温度に耐えることのできる電気絶
縁部材によって支持された電導体から成る感熱性回路遮
断器において、電導体材料及びそれと−接触する絶縁部
材の部分の材料が電導体が溶融した場合に溶融電導体と
絶縁材料との間の接触角が溶融電導体が流れて分離した
液滴になシミ導体の電気的連続性を遮断するに十分な太
きさとなるような材料である感熱性回路遮断器が提供さ
れる。

発明の構成及び効果の具体的説明 電導体は好ましくはフラックス含有はんだから製造され
る。。錫６０チ及び鉛４０チから成りかつフラックスの
縦コアを組み入れだはんだが特に有用であることを紹め
だ。このようなはんだは電気的接続を作るのに汎用され
ているものである。はんだはロール加工によシ平担なス
トリップとすることができる。

本発明は、その挙動が接触角に依存する、固体平担表面
上に置かれた場合の液体の挙動の公知の原理に基づくも
のである。接触角は、平担な表面と、平担な表面及び液
体のエツジに垂直な表面において液体のエツジから液体
表面に引いた接線とによって作られる角度として定義さ
れる。この接触角が小さい場合には液体は平担な表面を
濡らすことになる。接触角が大きいと液滴又は泡を形成
することになる。

接触角は液体／固体／周囲の蒸気系の各界面に作用する
３つの熱力学的力Ｆ、、Ｆ２及びＦ３の結果であシ、こ
れらの力は以下のような関係をもつ。

Ｆｌ　”’　Ｆ２　＋　Ｆ５　ＣｍＣ 式中、Ｃ＝接触角 Ｆ、＝＝固体／蒸気界面の表面自由エネルギーＦ２＝固
体／液体界面の表面自由エネルギーｐ、＝液体／蒸気界
面の表面自由エネルギー（表面張力） 溶融はんだ中への７ラツクスの存在によって前記熱力学
的力は影響を受け、従って接触角も影響される。フラッ
クスを含まない溶融したはんだは液状フィルムとしてと
どｔｂ分離した液滴に収縮することはないが、フラック
スを含むはんだが溶融すると泡状に収縮することを見出
した。

一般的なはんだにおいては、７ラツクスは液体が表面を
濡らすのを助長するのに使用されている。

本発明においては、これとは対照的に、フラックスは液
状はんだを独立の液滴又は泡に分離させるのに使用する
。このコントラストはフラックスの有する三つの可能的
影響を考慮することによって説明できる。

ｌ）表面に高表面エネルギーを与える傾向にある平坦表
面の酸化物又は欠陥を化学的に除去（又は腐食）する。

２）はんだ表面に形成された鉛及び錫の酸化物を除去（
又は腐食）する。

３）過剰の７ラツクスはうすい但エネルギーフィルムを
与え、それによって液状はんだが一層容易に移動するよ
うになる。

一般的なはんだにおいては、固体表面上の付着物の除去
の影響が支配的であシ、それによってはんだが表面を濡
らすようになる。これに対し、本発明においてはけんだ
の酸化物フィルムの除去が支配的に影響し、それによっ
て液状はんだの表面張力が液状はんだを低エネルギーの
形状、即ち液滴又は泡の形に流動させるのである。

実施例 添付図面を参照しながら本発明の２態様について以下に
例示する。

添付図面は本発明に従った感熱性回路遮断器を組み入れ
た加熱テープの端面図であシ、例示の加熱テープは二つ
の銅箔２，３を内部に取囲んだシース（外装）１から成
る。加熱用織物エレメント４は箔の下に位置するが、絶
縁性物質のウェブ５によって箔から電気的に絶縁されて
いる。はんだの一対の箔６，７は銅箔２，３上の支持体
フィルム８に絶縁物質のウェブ９によって銅箔から分離
されるよう支持されている。支持体フィルムはガラス繊
維又はＫａｐｔｏｎ”（商標名）として市販されている
グラスチックとすることができる、銅箔２．３と加熱エ
レメント４との間の接続はテープの長さ方向にそって離
間して位置する加熱エレメントと銅箔とを通してリベッ
トを挿入することによってなされる。例えば、リベット
は各箔に沿って１メートル間隔で設けることができ、一
つの苗土のリベットは他の苗土のリベットに対して５０
ｃｒｎだけずらすことができる。仁のタイプの加熱エレ
メント及び消電導体構造を有する加熱テープは英国特許
第１５２３１２９号に記載されている。

例示の加熱テープはウェブ５及び９を含む絶縁ポデーに
埋蔵された箔電導体２，３から成るコアを形成すること
によって作られている。コアの外郭は図面において点線
１０で示されているつけんだ箔６．７はフィルム８に接
着される。加熱エレメント４はコアの一側面にプレスさ
れ箔２，３にリベットで固定され、フィルム８はその反
対側の側面にプレスされる。次に得られた組体を押出プ
ロセスによってシース１中に包囲する。

このテープは任意の好都合な寸法、例えば２０網幅及び
４調厚とすることができる。はんだ箔６，７は電子部品
を接続するのに使用されている一般的な細い多芯（コア
）鉛／錫はんだ線をロール出しして約４ｍｍ幅のストリ
ップを形成することができる。このようなはんだ箔を使
用することによって、それが融点まで加熱されると箔に
１０ｗｎ幅程度の破断が起シ、溶融したはんだが破断部
（溶融部）から流去して破断部のいずれかの側において
箔の端部が厚くなる。

広範囲の温度、例えば１００６Ｃ〜３０００Ｃの温度範
囲にわたって規定された温度において溶融するはんだは
簡単に調製することができる。即ち、例示１のテープは
広範囲の目的に対して使用することができる。

銅箔２，３デイスペンスしてはんだ箔６．７を使用して
加熱エレメントにエネルギーを供給することが可能であ
る。成る場合には、しかしながら、動力をはんだを通し
て供給する場合に、はんだが溶融及び破断する際に火花
を発するので有利ではない。これに対し、例示の配置で
は、テープの一端で箔６，７の間に低電位監視回路を接
続し、箔６．７の他端を一緒に接続することができる。

低電位監視回路を使用した場合には火花発生の危険性は
ない。

はんだ箔６，７の一方は、例えば銅のような非可融性電
導体で置き換えることができるととはいうまでもない。

本発明は加熱テープに関連しない用途を有することも、
いうまでもない。例えば、監視用テープはその中に唯−
又は二つのはんだ電導体を有し、加熱エレメント又は独
立の供給コンダクタ−を含まない状態で作ることができ
る。この監視用テープは次に例えば電気ケーブルダクト
又は倉庫の天井などのような過温を検知するのが望まし
い部分に配置してはんだ電導体が破断した場合にアラー
ムを発するように適合され′た簡単な回路に接続するこ
とができる。監視テープはまた装置、例えば電気モータ
の巻線に設けて過熱の場合に装置を自動的に停止するの
にも使用できる。

例示の態様は薄い箔状のはんだ電導体を示す。

しかしながら、はんだＯｌ、それが溶融したら流れて破
断部を形成できる限り、特定の応用に適した別の形とす
ることができることはいうまでもない。

実験結果によれば、単及び多芯（コア）の７ラツクス入
シはんだはいずれも満足裡に作動し、特に多芯はんだは
一層良好に自由流動して独立した溶融金属の球を形成し
特に良好であった。フラックス化されていない単なるは
んだは、溶融はするが簡単に流れて破断部を形成しない
ので、一般には作動しない。７ラツクス粉体中に存在す
るフラックス化されていないはんだもフラックス粉体が
酸化された場合には有効には作動しない。

前述の本発明の態様はフラックスがコアの形状で含まれ
ているはんだを利用したものであるが、はんだは外側を
フラックスで被覆Ｃたものとするとともできる。

本明細書において使用する「はんだ」なる用語は任意の
電導性可融物質又は材料を相称するものである。一般的
に言えば、はんだは低融点の可融性合金の形をとる。フ
ラックスは任意の適当なタイプのものとすることができ
るが、フラックスがそれが使用される＠露雰囲気の普通
の温度において安定であることに注意を払わなければな
らない。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明に従った感熱性回路遮断器を組み入れ
た加熱テープの端面図である。 １・・・シース、２，３・・・銅箔、４・・・加熱用織
物エレメント、５，９・・・ウェゾ、６，７・・・はん
だ箔、８・・・支持体フィルム。 以下余白 図面の浄書（内容に変更なし） 手続補正書　ｃ方式） ％式％ １、事件の表示 昭和５８年　特許願　　第８９２９８号２、発明の名称 感熱性回路遮断器 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名称　　　ヒート　トレイス　リミティド４、代理人 （外　３　名） ５、補正命令の日付 昭和５８年８月３０日（発送日） ６、補正の対象 （１）明細書 （２）図　面 ７、　補正の内容 （１）明細書の浄會（内容に変更なし）（２）　　四面
の浄書（内容に変更な（２）８、添付書類の目録

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、所定の溶融温度の材料から作られかつ前記溶融温度
   より高い温度に耐えることのできる電気絶縁部材によっ
   て支持された電導体から成る感熱性回路遮断器において
   、電導体材料及びそれと接触する絶縁部材の部分の材料
   が、電導体が溶融した場合に、溶融電導体と絶縁材料と
   の間の接触角が溶融電導体が流れて分離しだ液滴に力９
   電導体の電気的連続性を遮断するに十分な大きさとなる
   ような材料である感熱性回路遮断器。 ２、電導体が７ラツクス含有はんだから作られたもので
   ある特許請求の範囲第１項記載の遮断器。 ３、電導体が平担なストリップの形状のものである特許
   請求の範囲第１項又は第２項に記載の遮断器。 ４、電導体が複数のフラックスコアを含む円部状はんだ
   線を平らにロール加工することによって形成した平担な
   ストリップである特許請求の範囲第２項記載の遮断器。 ５、少なくとも一方が所定の溶融温度の材料から作られ
   た前記電導体である平行に配置された２つの電導体から
   成り、それらの電導体が一端においてそれらの電気的連
   続性を他端から監視できるように一緒に結合されている
   特許請求の範囲第１項から第４項までのいずれか１項に
   記載の遮断器。 ６、電気加熱テープに紹み入れられた特許請求の範囲第
   １項から第５項までのいずれか１項に記載の遮断器。 ７、所定の溶融温度の材料から作られた前記電導体が加
   熱テープの加熱エレメントを構成する特許請求の範囲第
   ６項記載の遮断器。 ８　支持部材が前記又は各電導体を取囲むシースの形状
   のものである特許請求の範囲第１項から第７項までのい
   ずれか１項に記載の遮断器。