(57)【要約】【課題】感温ペレット型温度ヒューズの動作温度のばらつきを小さくして高精度で信頼性を高めるための感温材を提供する。【解決手段】感温ペレット型温度ヒューズは、感温ペレット１０を収容する円筒形金属ケース外囲器１２と、この金属ケース外囲器１２の一端開口側に固着した第１リード部材１４、他端開口側でかしめ固定した第２リード部材１６と、金属ケース外囲器１２内に収容した可動導電体２０とスプリング体の強弱ばね２４、２６を含むスイッチング機能部品とを具備して構成される。感温ペレット１０は軟化または溶融する際の流れ特性に関して感温材が選定され、所定の動作温度で熱変形して可動導電体２０を移動させてスイッチングする。ここで、感温材は流れ特性がメルトフローレイト（ＭＦＲ）で０．５ｇ／１０ｍｉｎ以上、好ましくは１．０ｇ／１０ｍｉｎ以上である熱可塑性樹脂、好ましくはポリオレフィンを使用する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属ケース外囲器の一端で絶縁ブッシングを介して固着した第１リード部材と前記外囲器の他端でかしめ固定した第２リード部材とが形成する電気回路を、前記外囲器に収容されるスプリング体、可動導電体および感温ペレットを含むスイッチング機能部材により、所定の動作温度でスイッチングする温度ヒューズにおいて、前記感温ペレットは軟化または溶融する際の流れ特性に関して感温材が選定され、前記動作温度で熱変形して前記可動導電体を移動させることを特徴とする感温ペレット型温度ヒューズ。
【請求項２】
前記感温材は前記流れ特性がメルトフローレイト（ＭＦＲ）で０．５ｇ／１０ｍｉｎ以上である熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の感温ペレット型温度ヒューズ。
【請求項３】
前記動作温度は前記熱可塑性樹脂の補外融解開始温度（Ｔｉｍ）と補外融解終了温度（Ｔｅｍ）との温度差内で設定され、前記スプリング体のばね力を可変して調整することを特徴とする請求項２に記載の感温ペレット型温度ヒューズ。
【請求項４】
前記熱可塑性樹脂は結晶化度が２０％以上のポリオレフィンであることを特徴とする請求項３に記載の感温ペレット型温度ヒューズ。
【請求項５】
加熱および加圧下で変形して所定の動作温度より低い変形開始温度を有する感温ペレットと、この感温ペレットと共に可動導電体およびこの可動導電体に押圧作用させるスプリング体を含むスイッチング機能部品を収容する筒形外囲器と、前記筒形外囲器の一端側に取付けて第１電極を先端部に形成する第１リード部材と、前記筒形外囲器の他端側に取付けて第２電極を外囲器内面に形成する第２リード部材とを具備し、前記感温ペレットはメルトフローレイト（ＭＦＲ）が０．５ｇ／１０ｍｉｎ以上の熱可塑性樹脂を使用してなり、前記動作温度で前記感温ペレットが変形して前記スプリング体の押圧力で前記可動導電体が移動して前記第１電極との接離状態を切替え、前記第１および第２電極間の電気回路をスイッチングする感温ペレット型温度ヒューズ。
【請求項６】
前記可動導電体は前記第１電極と接離する中央接点部と前記第２電極と常時摺動接触する星形接点部とを有し、前記スプリング体は前記可動導電体に対接して配置する弱圧縮ばねと強圧縮ばねを含み、前記強圧縮ばねは前記可動導電体と前記感温ペレットとの間にそれぞれの押圧板を介して配置したことを特徴とする請求項５に記載の感温ペレット型温度ヒューズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は加温により熱変形する感温材の流動特性に着目して動作温度の精度向上を図る感温ペレット型温度ヒューズ、特に軟化・溶融の際の流れ状態を特定した熱可塑性樹脂を感温材に使用する感温ペレット型温度ヒュ−ズに関する。
【背景技術】
【０００２】
温度ヒューズは、使用する感温材により大きく２つに分類され、非導電体感温材を使用する感温ペレット型温度ヒューズと導電体感温材の低融点可溶合金を使用する可溶合金型温度ヒューズとがある。いずれも周囲温度が上昇する時に所定の温度で作動して機器や装置の電流通電路を遮断あるいは導通を形成して機器類を保護する、いわゆる非復帰型温度スイッチである。作動する温度は使用する感温材で決められるが、通常、動作温度６０℃〜２４０℃、定格電流０．５Ａ〜１５Ａの範囲で品揃えされ、初期の常温状態における導通または遮断状態を所定の動作温度で逆転させて遮断または導通状態にする電気的保護部品である。このうち感温ペレット型温度ヒューズは、両端にリードを取付けた外囲器内に非導電体感温材のペレットを圧縮ばねと可動導電体と共に収容して構成され、動作温度でペレットの軟化・溶融に際し、圧縮ばねの押圧作用で可動導電体を移動させる。感温ペレットは、通常、所定の溶融温度を有する化学薬品を所定形状に成形加工で造粒しこれを打錠成形によりペレット化したものである。
【０００３】
感温ペレット型温度ヒューズの感温材は既知の融点を有する単一の有機化合物が広く使用され、感温ペレットとするために、造粒性を高めるバインダ、密度を均一にする潤滑剤およびペレット種類を区分する顔料等を添加してペレット状に打錠される。例えば、単一の有機化合物は、特許文献１に示すような純粋な化学薬品の４−メチルウンベリフェロンがある。また、２種以上の有機化合物を混合して異なる融点の感温材として使用することも公知であり、特許文献２および特許文献３が開示する。共融混合物は熱的安定性と絶縁性とを維持すると言われている。この場合のペレット材料は純粋な化学薬品を用いており、逆に意図しない化学薬品が混入した場合には融点が変動すると言われる。これらの化学薬品は低分子化合物で試薬１級や特級の高純度品が一般的に用いられる。さらに、特許文献４は感温ペレットの溶融時の絶縁抵抗について、ペレット化に関する問題点とその改善策を提案している。
【０００４】
一方特許文献５および特許文献６は、感温材に感温溶解体パラフィンや耐熱非導電性合成樹脂材を開示するが、いずれの場合も感温材自体の溶融を利用するので保証できる動作温度の設定やペレットの経時的変化による問題点を残して実用化されていない。また、特許文献７は感温材に熱可塑性樹脂にフィラを配合した感温ペレット型温度ヒューズを開示するが、実用化のための高精度で安定な動作温度を設定することができなかった。
【特許文献１】特許第１７０２９３９号公報
【特許文献２】特開２００２−１６３９６６号公報
【特許文献３】特許第２５５１７５４号公報
【特許文献４】実公平６−１２５９４号公報
【特許文献５】特開昭５０−１３８３５４号公報
【特許文献６】実開昭５１−１４５５３８号公報
【特許文献７】特開２００３−３１７５８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、感温ペレット型温度ヒューズでは感温材の選定に加えてペレット化が容易で高精度の動作温度が安定して得られることが要求される。例えば、化学薬品を感温材とした場合、感温ペレットは融点に近い高温下で昇華現象により縮小し、高湿下の保管・使用中に潮解現象により溶解し縮小する。いずれの場合も感温ペレット型温度ヒューズの誤動作や断線の原因となり、安定な動作温度が保証され難い。また、感温ペレット型温度ヒューズは、環境による影響を受けると共にその製作過程が粉体成形のため強度的問題から割れや欠けなどの不具合が発生する。それゆえ、熱的・物理的・化学的観点から十分に安定とはいいがたく、これらの諸問題に対して満足できるような感温材とその特性に関する改善が望まれていた。
【０００６】
一方、感温材に熱可塑性樹脂を使用して加温による軟化や溶解を利用した温度ヒューズでは動作温度の設定方法について、動作温度のばらつきが大きくなるという問題が残されている。特に、加温により熱変形する感温材の作動応答速度については明解な対策がなく、動作温度の精度に問題があって実用化に対する阻害要因であった。さらに、広範囲に亘る熱可塑性樹脂のいかなる物理的特性がペレット成形加工を容易にし、所定の動作温度で確実かつ迅速に熱変形させるかが解明されておらず、所望する感温材の選択が難問として残されていた。
【０００７】
従って、本発明の目的は、上記欠点を解消するために提案されたものであり、感温材を物理的化学的観点から選定すると共に所定の動作温度で迅速かつ確実に作動する新規且つ改良された感温ペレット型温度ヒューズの提供にある。すなわち、動作温度の調整を可能にし、製作工程でのペレット成形加工を容易にすると共に製品化後の保管および使用時の劣化を軽減し、かつ所定の動作温度で即応作動して動作温度のばらつきが小さい感温ペレット型温度ヒューズを提供することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、流動性に着目して流れ特性の指標を重視した感温材の選択であり、設定された動作温度での動作の安定化と高精度化を発揮する感温型温度ヒューズの提供である。このために使用する感温材の選択では、ペレット加工および動作時の熱変形の即応性に関連する流動性を基準にした熱可塑性樹脂の選定を提案し、高精度で安定した動作温度を実現するために温度ヒューズ製品としての動作温度の変動幅「ばらつき」を小さくすることにある。動作温度のばらつき範囲を小さくすることに加えて、感温ペレットの昇華や潮解を抑止することである。すなわち、動作温度に近い高温時の流動性を、ＪＩＳ規格に定める流動特性測定法によるメルトフローレイト（ＭＦＲ）で規制して、ペレット加工時の割れや欠けによる不良を低減すると共に動作温度の精度と応答速度の向上を図りつつ、高温下での絶縁抵抗と耐電圧化も改善する新規かつ改良された感温ペレット型温度ヒューズの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、金属ケース外囲器の一端で絶縁ブッシングを介して固着した第１リード部材と金属ケース外囲器の他端でかしめ固定した第２リード部材とが形成する電気回路を、金属ケース外囲器に収容されるスプリング体、可動導電体および感温ペレットを含むスイッチング機能部材により、所定の動作温度でスイッチングする温度ヒューズにおいて、感温ペレットは軟化または溶融する際の流れ特性に関して感温材が選定され、所定の動作温度で熱変形して可動導電体を移動させる感温ペレット型温度ヒューズが提供される。具体的には、感温材は流れ特性としてメルトフローレイト（ＭＦＲ）で０．５ｇ／１０ｍｉｎ以上、好ましくは１．０ｇ／１０ｍｉｎ以上である熱可塑性樹脂が使用され、動作温度が熱可塑性樹脂の補外融解開始温度（Ｔｉｍ）と補外融解終了温度（Ｔｅｍ）との温度差内で設定され、さらに、スプリング体のばね力を可変して調整することを特徴とする感温ペレット型温度ヒューズを開示する。また、熱可塑性樹脂は結晶化度が２０％以上のポリオレフィンを使用することが望ましく、ペレット成形加工を容易にし経時的変化を抑止するとともに製品としてのばらつきを小さくして高精度で安定な動作温度を有する感温型温度ヒューズを提供する。
【００１０】
本発明の別の観点において、加熱および加圧下で変形して所定の動作温度より低い変形開始温度を有する感温ペレットと、この感温ペレットと共に可動導電体およびこの可動導電体に押圧作用させるスプリング体を含むスイッチング機能部品を収容する筒形外囲器と、筒形外囲器の一端側に取付けて第１電極を先端部に形成する第１リード部材と、筒形外囲器の他端側に取付けて第２電極を外囲器内面に形成する第２リード部材とを具備し、感温ペレットはメルトフローレイト（ＭＦＲ）が０．５ｇ／１０ｍｉｎ以上の熱可塑性樹脂を使用してなり、所定の動作温度で感温ペレットが変形して前記スプリング体の押圧力で可動導電体が移動して第１電極との接離状態を切替え、第１および第２電極間の電気回路をスイッチングする感温ペレット型温度ヒューズを開示する。ここで、可動導電体は第１１および第２電極間の電気回路をスイッチングする感温ペレット型温度ヒューズを開示する。ここで、可動導電体は第１電極と接離する中央接点部と第２電極と常時摺動接触する星形接点部とを有し、スプリング体は可動導電体に対接して配置する弱圧縮ばねと強圧縮ばねを含み、強圧縮ばねは可動導電体と感温ペレットとの間にそれぞれの押圧板を介して配置した感温ペレット型温度ヒューズである。望ましくは、感温ペレットの感温材はメルトフローレイト（ＭＦＲ）が１．０ｇ／１０ｍｉｎ以上で結晶化度が２０％以上の結晶性熱可塑性樹脂を使用する。特に、感温材にはポリオレフィンが推奨され、いわゆるオレフィン樹脂とかオレフィンの重合体とも呼ばれるものである。ポリオレフィンはエチレン、プロピレン、ブタジエン、イソプレンなどのオレフィンあるいはジオレフィンなどの重合体または共重合体のそうしょうであり、分子中に二重結合を２個以上持つ脂肪族不飽和炭化水素の総称である。一般名の化学物質は、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等から含まれ、軟化・溶融する際の流動性に関わるメルトフローレイト（ＭＦＲ）を特定範囲に選ぶことで動作温度のばらつきが小さくなり、格段に精度向上できることを明らかにした。また、前述の感温材のベース材料に各種の添加剤、強化材および充填材を混合して所望する動作特性を得るように調整される。さらに、動作温度の調整が主材料の選択以外に樹脂材の重合、共重合、可塑化あるいはブレンドによる場合や熱可塑性樹脂の合成・精製する際の触媒を変える場合、潮解や昇華に伴う感温ペレットの重量減少を抑止して耐電圧特性を向上させ、ペレット強度の強化で割れ欠けによる不具合を軽減する。このようにして、ペレット製造は押出・射出成形がで総称であり、分子中に二重結合を２個以上持つ脂肪族不飽和炭化水素の総称である。一般名の化学物質は、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）等から含まれ、軟化・溶融する際の流動性に関わるメルトフローレイト（ＭＦＲ）を特定範囲に選ぶことで動作温度のばらつきが小さくなり、格段に精度向上できることを明らかにした。また、前述の感温材のベース材料に各種の添加剤、強化材および充填材を混合して所望する動作特性を得るように調整される。さらに、動作温度の調整が主材料の選択以外に樹脂材の重合、共重合、可塑化あるいはブレンドによる場合や熱可塑性樹脂の合成・精製する際の触媒を変える場合、潮解や昇華に伴う感温ペレットの重量減少を抑止して耐電圧特性を向上させ、ペレット強度の強化で割れ欠けによる不具合を軽減する。このようにして、ペレット製造は押出・射出成形ができ作業性や取扱が容易になり、即応性や製造コストの低減化に役立ち、安価で応答速度を上げる温度ヒューズを提供できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、感温ペレットに使用する感温材はその流れ特性に関し、メルトフローレイトを選択指標として採用するので設定された動作温度は製品でのばらつきが小さく、高い信頼性の温度ヒューズとなる。一方、従来使用の感温材では、融点が同じでも硬い材料と軟らかい材料の違いがあり、ゆっくり温度を上げる場合に動作温度のばらつきが大きくなり、また、急激に温度を上げると応答時間に差が出るという欠点があったが、本発明による流動特性を規制した感温材の使用は、動作温度のばらつきや応答時間差の影響をなくして常に安定な動作特性を示す。特に、結晶度２０％以上のポリオレフィンを用いることでペレット成形加工の容易さやペレット強度の改善と共に、温度ヒューズの経時変化に関して、高湿度や有害ガスの雰囲気中に置かれても安定化が図られ、腐食や絶縁度の劣化を防ぐ。したがって、保管中はもとより使用中でも電気的特性を含めた性能低下を防止し、経年変化も抑止され常に所定の動作温度で正確に作動して安定性と信頼性の向上に役立つなどの実用的効果が大きい。
【００１２】
本発明に係る温度ヒューズの動作温度は、感温材の熱変形温度と、強圧縮ばねおよび弱圧縮ばねを組み合わせたスプリング体とによる押圧力を変えて調整される。すなわち、感温材が熱可塑性プラスチックの場合、軟化または溶融する際の流れ特性に関する指標として、ＪＩＳ規格で規定された試験条件に基づく「プラスチック―メルトマスフローレイト（ＭＦＲ）及びメルトボリュームフローレイト（ＭＶＲ）の試験方法」が適用される。また、特に熱可塑性樹脂をポリエチレン（ＰＥ）とする場合には、ＪＩＳ  Ｋ  ６９２２−２の「プラスチック―ポリエチレン（ＰＥ）成形用及び押出用材料―第２部：試験片の作り方及び諸性質の求め方」を適用したＭＦＲの指標を利用する。さらに、熱可塑性樹脂の軟化または溶融する際の表示目安として用いる用語は、ＪＩＳ  Ｋ  ７１２１に規定に基づく「補外融解開始温度（Ｔｉｍ）と補外融解終了温度（Ｔｅｍ）」が利用される。したがって、本発明で使用するこれらの用語は、ＪＩＳ規格のこれらの定義で解釈されるものとする。本発明によれば、幅広い動作温度域の設定と動作温度のばらつきが小さく高精度で迅速に作動するなど動作時の応答性を改善した感温ペレット型温度ヒューズを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施形態は、第１リード部材を絶縁ブッシングの介在で金属ケース外囲器の一端に封着材を用いて取付け、この金属ケース外囲器の他端に第２リード部材をかしめにより固定し、金属ケース外囲器内にスプリング体、可動導電体および流れ特性に関して特定したメルトフローレイト（ＭＦＲ）の感温材の感温ペレットを含むスイッチング機能部材を収容し、感温ペレットを押圧するスプリング体の圧縮または引張ばね力と加熱加温による感温ペレットの熱変形とによる可動導電体の移動で第１および第２リード部材の形成する電気回路を遮断または導通状態にスイッチングする感温ペレット型温度ヒューズである。ここで、感温材に熱可塑性樹脂から選ばれたポリオレフィンが使用され、その補外融解開始温度（Ｔｉｍ）と融解ピーク温度（Ｔｐｍ）との温度差を内で動作温度を設定し、流動性に関するメルトフローレイト（ＭＦＲ）を略０．５ｇ／１０ｍｉｎ以上で選定される。特に好ましくは、ポリオレフィンは結晶１および第２リード部材の形成する電気回路を遮断または導通状態にスイッチングする感温ペレット型温度ヒューズである。ここで、感温材には熱可塑性樹脂から選ばれたポリオレフィンが使用され、その補外融解開始温度（Ｔｉｍ）と融解ピーク温度（Ｔｐｍ）との温度差内で動作温度を設定し、流動性に関するメルトフローレイト（ＭＦＲ）を略０．５ｇ／１０ｍｉｎ以上で選定される。特に好ましくは、ポリオレフィンは結晶化度２０％以上であって、メルトフローレイト（ＭＦＲ）を１．０ｇ／１０ｍｉｎ以上で選ばれる。
【００１４】
本発明の着眼点は感温材の熱可塑性樹脂の物性を表わす流動性指標にＭＦＲを用いて特定している。ＭＦＲはＪＩＳ規格で熱可塑性プラスチックの試験方法としてＪＩＳ  Ｋ  ７２１０に記載されており、材料に応じて試験条件や試験温度等が決められている。例えば、材料がＪＩＳ  Ｋ  ６９２２のポリエチレン（ＰＥ）成形用及び押出用材料の場合、試験温度は１９０℃である。ＭＦＲはフィルム成形用としては約０．０１〜０．１で流動性が悪く、押出成形や射出成形用は０．１以上で表わせられる。たとえば、ＪＩＳ  Ｋ  ７２１０の規定によれば、長さ１１５〜１８ｍｍ、内径φ９．５５±０．０２５ｍｍのヒータ付シリンダに試料を充填し、上端に錘を取り付けたピストンをシリンダに挿入する試験装置を使用して、錘の重量３２５ｇｆとし、所定の試験温度とした時の１０分間における押出量（ｇ）を測定して求められる。また、結晶性熱可塑性樹脂であるポリオレフィンのポリエチレン（ＰＥ）には低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、超高分子量ポリエチレン（超高分子量ＰＥ）や超低密度ポリエチレン（ＶＬＤＰＥ）、そして共重合体としてエチレン・アクリル酸共重合体（ＥＡＡ）、エチレン・エチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）、エチレン・メチルアクリレート共重合体（ＥＭＡ）、エチレン・メタクリル酸グリシジル共重合体（ＧＭＡ）やエチレン・メチルアクリレート・無水マレイン酸共重合体等の一般名ポリエチレン（ＰＥ）があり、同じＨＤＰＥでも用途や成形法により分類され、押出、射出、延伸、パイプ、フィルム加工用等にも区分される。ＭＦＲもそれぞれに異なるものが材料として市販されており、高密度ポリエチレンを射出成形でペレット化する場合にはＭＦＲ５〜５０ｇ／１０ｍｉｎがある。一般にフィルム加工用等の０．１ｇ／１０ｍｉｎ未満では流動性が悪く感温材として使用すると動作温度のばらつきが非常に大きくなり実用化が困難であることが分った。感温ペレット型温度ヒューズは、ばねによる押圧を利用することで任意に設定される動作温度で熱変形し第１および第２電極間を遮断または導通状態に切換えるのであるが、所望する動作温度の調整は、選定した熱可塑性樹脂の融点、補外融解開始温度（Ｔｉｍ）と補外融解終了温度（Ｔｅｍ）から任意に決められる。通常、低分子化合物では融解ピーク温度（Ｔｐｍ）と補外融解終了温度（Ｔｅｍ）の差は小さければ小さいほど温度ヒューズとして適した感温ペレット材料とされてきたが、本発明によれば動作温度設定の自由度は、補外融解開始温度（Ｔｉｍ）と融解ピーク温度（Ｔｐｍ）にある程度の幅（温度差５℃以上）を持たせ、感温ペレットに加わる押圧荷重値を任意に設定することで大きくなる。
【００１５】
以下、ポリエチレン（ＰＥ）を例にとって説明する。ＰＥはその密度によって以下のように分類され、密度に応じて融点が明確にされているが、ＭＦＲは凡そ０．０１〜５０ｇ／１０ｍｉｎがある。
ＬＤＰＥ：密度０．９１０〜０．９３５  融点１０５〜１１０℃  
ＨＤＰＥ：密度０．９４１〜０．９６５  融点１３０〜１３５℃  
また、これ以外のＰＥとしては、１２０〜１３０℃に融点を持つＬＬＤＰＥや１３５〜１３８℃に融点を持つ超高分子量ＰＥがあり、同一材料の場合にその密度から温度換算することが可能である。しかし、熱変形温度の選択は、重合度のみではなく、ＬＤＰＥとＨＤＰＥあるいは、ＬＬＤＰＥ等を混ぜ合わせることによっても調整できるし、これに可塑剤を添加することでも熱変形温度を下げることができる。また、添加剤、強化材および充填材の３つに分類される樹脂用副資材がある。添加剤は一般的に酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、結晶核剤、相溶化剤、着色剤、抗菌剤、抗カビ剤、滑剤、発泡剤があり、注目は酸化防止剤、熱安定剤、結晶化度をあげる結晶核剤および温度帯を識別する着色剤である。強化材には、マイカ、炭酸カルシウム、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等があり、これらは共重合やエラストマーで感温ペレットが必要以上に軟化した場合や高温での感温ペレットの物理的な寸法安定性を維持する必要がある際に添加する。充填材にはタルク、クレー、炭酸カルシウム等の増量剤があり、増量剤は樹脂原料のコストを抑えるために樹脂中に加える。他に樹脂が燃え難くするための難燃剤、樹脂が電気を蓄えないように混入する帯電防止剤がある。
【実施例】
【００１６】
図１および図２は本発明に係る感温ペレット型温度ヒューズで、それぞれ常温の平常時（Ａ）と加温の異常時（Ｂ）における温度ヒューズの部分断面図を示す。図１に示すように、本発明に係る実施例では、感温材にポリオレフィンである高密度ポリエチレン（融点略１３２℃）が使用され、成形加工して感温ペレット１０にされた。実施例に示す感温型温度ヒューズは、この感温ペレット１０を円筒形金属ケース外囲器１２に後述するスイッチング機能部材を収容して構成される。金属ケース外囲器１２はその一端開口側に第１リード部材１４が固着され、他端開口側に第２リード部材１６がかしめ固定される。第１リード部材１４は絶縁ブッシング１７を貫通して金属ケース外囲器１２と絶縁され内部に伸び、その先端部に第１電極１５が形成される。第１リード部材１４の外部導出部には保護用絶縁碍管１８が配置され外囲器開口を封着する封止樹脂１９により固着される。一方、第２リード部材１６は金属ケース外囲器１２と直接かしめにより密着固定され、外囲器自体の内面が第２電極として形成される。金属ケース外囲器１２に収容されるスイッチング機能部材には、前述する感温ペレット１０の他に、中央接点部と星形周辺接点部を有する可動導電体２０および強圧縮ばね２４と弱圧縮ばね２６を含むスプリング体がある。ここで、強弱圧縮ばねのスプリング体は、常温時は図１（Ａ）に示すように、強圧縮ばね２４が弱圧縮ばね２６の弾性力に抗して可動導電体２０を第１電極１５に押圧接触させている。特に、強圧縮ばね２４はその両側に押圧板２８および２９を介在して感温ペレット１０および可動接点体２０の間に配置され、組立の容易化と共にばね動作の安定化が図られる。加温に伴う異常時は、図２（Ｂ）に示すように、軟化または溶融した感温ペレット１１が変形して弱圧縮ばね２６の押圧力が作用して可動導電体２０を移動させる。このとき強圧縮ばね２４はそのストローク範囲からばねが解放され、弱圧縮ばね２６のストローク範囲内で押圧力が可動導電体２０を押して外囲器内面の第２電極上を摺動する。この可動導電体の移動は可動導電体２０と第１電極１５とが離反して電気回路をＯＦＦ状態にスイッチングする。なお、図示される実施例は常時ＯＮ−異常時ＯＦＦの感温ペレット型温度ヒューズを構成しているが、スプリング体の配置構成により常時ＯＦＦ−異常時ＯＮとした逆動作の感温ペッレット型温度ヒューズとすることも可能である。
【００１７】
上述の実施例においては、感温ペレット１０は感温材としてメルトフローレイト（ＭＦＲ）２．０ｇ／１０ｍｉｎで略１３２℃の融点として表示される日本ポリエチレン株式会社製高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を使用した。このＨＤＰＥには用途に応じてフィルム用、射出成形用、押出成形用など多品種が市販されており、その中から流れ特性に関して異なる６種類のメルトフローレイト（ＭＦＲ）を選択して同様に温度ヒューズを試作した。すなわち、上述の実施例であるＭＦＲ２．０の他にＭＦＲ０．０５、ＭＦＲ０．１４、ＭＦＲ０．５、ＭＦＲ１．０、およびＭＦＲ４０の６種類のＨＤＰＥを選択して６グループの感温ペレット型温度ヒューズを試作した。次いで、各グループ１０個の試作製品につき動作温度を試験測定し、その動作温度の最高値ｍａｘ、最低値ｍｉｎ、平均値ｘおよびばらつき範囲Ｒを求めた。表１はＭＦＲの異なる場合のそれぞれの結果値を示し、図３はこれをグラフに示した。動作温度の信頼性を保証するには、通常、ばらつき範囲が±２℃以内にあれば満足であると言われることから、動作温度略１３２℃として実施例のＭＦＲ２．０を含む４種類のＭＦＲが実用範囲にある。この結果からも明らかなように、流動性に関するＭＦＲは０．５、好ましくは１．０ｇ／１０ｍｉｎ以上であることが判明した。なお、昇温速度については、１℃／ｍｉｎおよび２℃／ｍｉｎの異なる条件で同様に動作温度を試験測定したが、この測定方法による有意差は事実上確認されなかった。
【００１８】
【表１】
2006260926.tif 000003
【００１９】
表１および図３から明らかなように、感温材がＭＦＲが０．５ｇ／１０ｍｉｎ未満の０．１４および０．０５ｇ／１０ｍｉｎの高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）では動作温度の平均値ｘが急激に上昇し、かつばらつき（Ｒ）が大きくなり、実用可能な限界である動作温度±２〜３℃を越えている。すなわち、融点が１３２℃で表示されたＨＤＰＥであってもＭＦＲが０．５ｇ／１０ｍｉｎ未満の感温材を使用した感温ペレット型温度ヒューズは実用上問題があることが判明した。これに対して、ＭＦＲが０．５ｇ／１０ｍｉｎ以上である４種類については動作温度が安定し、ばらつき（Ｒ）が小さく動作精度の高い感温ペレット型温度ヒューズであることが判明した。特に、ＭＦＲが１．０ｇ／１０ｍｉｎ以上である場合には動作精度が±０．５℃程度にできることから動作温度に高い信頼性を得ることができ実用的価値が大きい。なお、感温材に使用する結晶性熱可塑性樹脂はポリオレフィンが適しており、一般名はポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等から選ばれる。また、感温ペレットは所定の温度で融解または軟化する結晶性を有する熱可塑性樹脂をベース材料に用い、これに各種の添加剤、強化材や充填材を添加して所望する動作特性を得るように調整される。例えば、動作温度の調整が主材料の選択以外に樹脂材の重合、共重合、可塑化あるいはブレンドによる場合や熱可塑性樹脂の合成・精製する際の触媒を変える場合に、潮解や昇華に伴う感温ペレットの重量減少を抑える効果や耐電圧特性を向上させ強度強化で割れ欠けの不、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）等から選ばれる。また、感温ペレットは所定の温度で融解または軟化する結晶性を有する熱可塑性樹脂をベース材料に用い、これに各種の添加剤、強化材や充填材を添加して所望する動作特性を得るように調整される。例えば、動作温度の調整が主材料の選択以外に樹脂材の重合、共重合、可塑化あるいはブレンドによる場合や熱可塑性樹脂の合成・精製する際の触媒を変える場合に、潮解や昇華に伴う感温ペレットの重量減少を抑える効果や耐電圧特性を向上させ強度強化で割れ欠けの不具合を軽減する効果を発揮する。感温ペレットの製造は、射出成形や押出し成形ができるので作業性や取扱が容易になり、即応性や製造コストの低減化に役立ち、安価で応答速度を上げる温度ヒューズを提供できる。
【００２０】
本発明の特徴は、熱可塑性樹脂の感温材がメルトフローレイトを０．５ｇ／１０ｍｉｎ以上に選定することであるが、これに加えてスプリング体の強弱圧縮ばね２４、２６が熱変形温度の加熱時に感温ペレット１０に押圧する荷重が設定された動作温度の調整に役立つことを見出した。たとえば、スプリング体の荷重を２３０ｇｆ、２９４ｇｆおよび３１０ｇｆの３つの異なる値で付与した場合、荷重が大きくなるほど動作温度が低くなることが判明した。試作実験の結果ではＭＦＲの選定と昇温速度にもよるが、ＭＦＲが２．０ｇ／ｍｉｎの感温材で昇温速度を１℃／ｍｉｎとする場合に２３０ｇｆの荷重を３１０ｇｆとすることで約１℃の範囲で動作温度を下げることができ動作温度の調整手段に利用可能となる。この押圧力の荷重値は強圧縮ばね２４と可動導電体２０を介して押圧される弱圧縮ばね２６からの弾性力の押圧力となる。なお、実施例に用いた試作品は、感温材の材料選定以外の点で市販品のエヌイーシー  ショット  コンポーネンツ株式会社製感温ペレット型温度ヒューズ「ＳＥＦＵＳＥ」（登録商標）と構造的に類似する。
【００２１】
換言すると、銅、黄銅などの熱伝導性良好な導体で作られた金属ケース外囲器は、両開口側に第１および第２リード部材が取付けられる。金属ケース外囲器１２内には本発明の特徴である感温ペレットと共に適度の弾性をもつ中央と周辺に接点部を有する銀合金製可動導電体、強弱圧縮ばねのスプリング体を含むスイッチ機能部品が収容される。本発明の特徴とする感温ペレットは、任意の温度下で押圧によって生じる熱変形温度を有する熱可塑性樹脂を主材料として成形加工され、所望する動作温度に調整される。所定の動作温度で熱変形する感温材はメルトフローレイト（ＭＦＲ）が材料選択の決定要因に挙げられ、ＭＦＲが０．５ｇ／１０ｍｉｎ以上のものが用いられる。ＭＦＲの特定については、感温材の流動性特性に関する動作温度に与える影響をについて、異なるＭＦＲのポリエチレン（ＰＥ）を用いて試験し測定して得た結論である。
【００２２】
同様な方法で熱可塑性樹脂を使用する場合の動作温度の設定方法についても温度ヒューズを試作して検討された。その結果では、補外融解開始温度（Ｔｉｍ）と融解ピーク温度（Ｔｐｍ）との温度差ΔＴが大きい感温材であっても動作精度に関する影響は認められず、かつΔＴが大きいほど動作温度の設定が容易であることが判明している。一方、上述するように感温材の流動性を示すＭＦＲ値の選定やスプリング材のばね圧の選定も動作温度の設定に利用できることも判明した。従って、本発明では動作温度の設定は、感温材の熱可塑性樹脂である補外融解開始温度（Ｔｉｍ）と補外融解終了温度（Ｔｅｍ）の間に動作温度を設定すると同時に流動性のＭＦＲおよびスプリング体のばね力で動作温度の調整を行うことが判明した。
【００２３】
次に、本発明における結晶性熱可塑性樹脂の結晶化度による選別方法についても同様な試験からその結晶化度の影響について調べて結論を得た。使用した結晶性熱可塑性樹脂はＭＦＲ２．０ｇ／１０ｍｉｎのポリエチレン（ＰＥ）である。結晶性の度合いは結晶化度と呼び、試料は結晶化度１０％〜６０％の感温材６種類を選び、前述同様にエヌイーシー  ショット  コンポーネンツ株式会社製の感温ペレット型温度ヒューズ（商品名ＳＥＦＵＳＥ：登録商標）に組み込み動作温度を測定した。格各１０個の試作品による測定結果から得られた動作温度の最大値と最小値の温度差を動作温度のばらつき（Ｒ）として比較し、その結果を表２に示す。この表から感温材の結晶化度は２０％以上であるが望ましいことが判明した。
【００２４】
【表２】
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【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る実施例の感温ペレット型温度ヒューズの部分縦断面図である。
【図２】同じく図１の感温ペレット型温度ヒューズ動作後の部分縦断面図である。
【図３】同じく図１の感温材の流れ特性ＭＦＲと動作温度の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２６】
１０；感温ペレット、１２；筒形金属ケース外囲器、１４；第１リード部材、１５；第１電極、１６；第２リード部材、１７；絶縁ブッシング、１８；絶縁碍管、１９；封止樹脂、２０；可動導電体、２４；強圧縮ばね（スプリング体）、２６弱圧縮ばね（スプリング体）、２８、２９；押圧板
Ａ…正常常温時の感温ペレット型温度ヒューズ
Ｂ…異常温度上昇後の感温ペレット型温度ヒューズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年11月21日(2005.11.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の別の観点において、加熱および加圧下で変形して所定の動作温度より低い変形開始温度を有する感温ペレットと、この感温ペレットと共に可動導電体およびこの可動導電体に押圧作用させるスプリング体を含むスイッチング機能部品を収容する筒形外囲器と、筒形外囲器の一端側に取付けて第１電極を先端部に形成する第１リード部材と、筒形外囲器の他端側に取付けて第２電極を外囲器内面に形成する第２リード部材とを具備し、感温ペレットはメルトフローレイト（ＭＦＲ）が０．５ｇ／１０ｍｉｎ以上の熱可塑性樹脂を使用してなり、所定の動作温度で感温ペレットが変形して前記スプリング体の押圧力で可動導電体が移動して第１電極との接離状態を切替え、第１および第２電極間の電気回路をスイッチングする感温ペレット型温度ヒューズを開示する。ここで、可動導電体は第１電極と接離する中央接点部と第２電極と常時摺動接触する星形接点部とを有し、スプリング体は可動導電体に対接して配置する弱圧縮ばねと強圧縮ばねを含み、強圧縮ばねは可動導電体と感温ペレットとの間にそれぞれの押圧板を介して配置した感温ペレット型温度ヒューズである。望ましくは、感温ペレットの感温材はメルトフローレイト（ＭＦＲ）が１．０ｇ／１０ｍｉｎ以上で結晶化度が２０％以上の結晶性熱可塑性樹脂を使用する。特に、感温材にはポリオレフィンが推奨され、いわゆるオレフィン樹脂とかオレフィンの重合体とも呼ばれるものである。ポリオレフィンはエチレン、プロピレン、ブタジエン、イソプレンなどのオレフィンあるいはジオレフィンなどの重合体または共重合体の総称であり、分子中に二重結合を２個以上持つ脂肪族不飽和炭化水素の総称である。一般名の化学物質は、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）等から含まれ、軟化・溶融する際の流動性に関わるメルトフローレイト（ＭＦＲ）を特定範囲に選ぶことで動作温度のばらつきが小さくなり、格段に精度向上できることを明らかにした。また、前述の感温材のベース材料に各種の添加剤、強化材および充填材を混合して所望する動作特性を得るように調整される。さらに、動作温度の調整が主材料の選択以外に樹脂材の重合、共重合、可塑化あるいはブレンドによる場合や熱可塑性樹脂の合成・精製する際の触媒を変える場合、潮解や昇華に伴う感温ペレットの重量減少を抑止して耐電圧特性を向上させ、ペレット強度の強化で割れ欠けによる不具合を軽減する。このようにして、ペレット製造は押出・射出成形ができ作業性や取扱が容易になり、即応性や製造コストの低減化に役立ち、安価で応答速度を上げる温度ヒューズを提供できる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明の実施形態は、第１リード部材を絶縁ブッシングの介在で金属ケース外囲器の一端に封着材を用いて取付け、この金属ケース外囲器の他端に第２リード部材をかしめにより固定し、金属ケース外囲器内にスプリング体、可動導電体および流れ特性に関して特定したメルトフローレイト（ＭＦＲ）の感温材の感温ペレットを含むスイッチング機能部材を収容し、感温ペレットを押圧するスプリング体の圧縮または引張ばね力と加熱加温による感温ペレットの熱変形とによる可動導電体の移動で第１および第２リード部材の形成する電気回路を遮断または導通状態にスイッチングする感温ペレット型温度ヒューズである。ここで、感温材には熱可塑性樹脂から選ばれたポリオレフィンが使用され、その補外開始温度（Ｔｉｍ）と融解ピーク温度（Ｔｐｍ）との温度差内で動作温度を設定し、流動性に関するメルトフローレイト（ＭＦＲ）を略０．５ｇ／１０ｍｉｎ以上で選定される。特に好ましくは、ポリオレフィンは結晶化度２０％以上であって、メルトフローレイト（ＭＦＲ）を１．０ｇ／１０ｍｉｎ以上で選ばれる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
表１および図３から明らかなように、感温材がＭＦＲが０．５ｇ／１０ｍｉｎ未満の０．１４および０．０５ｇ／１０ｍｉｎの高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）では動作温度の平均値ｘが急激に上昇し、かつばらつき（Ｒ）が大きくなり、実用可能な限界である動作温度±２〜３℃を越えている。すなわち、融点が１３２℃で表示されたＨＤＰＥであってもＭＦＲが０．５ｇ／１０ｍｉｎ未満の感温材を使用した感温ペレット型温度ヒューズは実用上問題があることが判明した。これに対して、ＭＦＲが０．５ｇ／１０ｍｉｎ以上である４種類については動作温度が安定し、ばらつき（Ｒ）が小さく動作精度の高い感温ペレット型温度ヒューズであることが判明した。特に、ＭＦＲが１．０ｇ／１０ｍｉｎ以上である場合には動作精度が±０．５℃程度にできることから動作温度に高い信頼性を得ることができ実用的価値が大きい。なお、感温材に使用する結晶性熱可塑性樹脂はポリオレフィンが適しており、一般名はポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）等から選ばれる。また、感温ペレットは所定の温度で融解または軟化する結晶性を有する熱可塑性樹脂をベース材料に用い、これに各種の添加剤、強化材や充填材を添加して所望する動作特性を得るように調整される。例えば、動作温度の調整が主材料の選択以外に樹脂材の重合、共重合、可塑化あるいはブレンドによる場合や熱可塑性樹脂の合成・精製する際の触媒を変える場合に、潮解や昇華に伴う感温ペレットの重量減少を抑える効果や耐電圧特性を向上させ強度強化で割れ欠けの不具合を軽減する効果を発揮する。感温ペレットの製造は、射出成形や押出し成形ができるので作業性や取扱が容易になり、即応性や製造コストの低減化に役立ち、安価で応答速度を上げる温度ヒューズを提供できる。