(57)【要約】【課題】高い電圧例えばＤＣ４００Ｖで使用しても、異常モードの発生を充分に抑制して安全に動作させ得サーモプロテクタを提供する。【解決手段】一対のリード導体１１，１１０間に可溶合金片１２を接続し、該可溶合金片１２にフラックス１３を塗布し、該フラックス塗布可溶合金片上に絶縁筒１４を挿通し、該絶縁筒各端と各リード導体との間を接着剤１５で封止した略同一の２箇の筒型温度ヒューズを直列に接続し、その接続された片側のリード導体１１０，１１０で熱伝導継手を形成し、他方側のリード導体１１，１１の所定長さ部分１１１，１１１を除いてサーモプロテクタ本体に防爆外装２を施した。【選択図】図１
2004265811.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のリード導体間に可溶合金片を接続し、該可溶合金片にフラックスを塗布し、該フラックス塗布可溶合金片上に絶縁筒を挿通し、該絶縁筒各端と各リード導体との間を接着剤で封止した略同一の２箇の筒型温度ヒューズを直列に接続し、その接続された片側のリード導体で熱伝導継手を形成し、他方側のリード導体の所定長さを除いてサーモプロテクタ本体に防爆外装を施したことを特徴とするサーモプロテクタ。
【請求項２】
略同一のフラックス塗布可溶合金片の２箇の一端が熱伝導継手を介して接続され、各フラックス塗布可溶合金片の他端にリード導体が接続され、各フラックス塗布可溶合金片が略同一の絶縁筒で覆われ、各絶縁筒の両端が接着剤で封止され、リード導体の所定長さを除いてサーモプロテクタ本体に防爆外装が施されていることを特徴とするサーモプロテクタ。
【請求項３】
防爆外装が弾性を有することを特徴とする請求項１または２記載のサーモプロテクタ。
【請求項４】
サーモプロテクタ本体がキャップ内に収容され、弾性を有するシーリング材が前記キャップ内に充填されて防爆外装が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のサーモプロテクタ。
【請求項５】
キャップ及び弾性を有するシーリング材がシリコーンゴム製であることを特徴とする請求項４記載のサーモプロテクタ。
【請求項６】
両絶縁筒が長手方向に相互にずらされていることを特徴とする請求項１〜５何れか記載のサーモプロテクタ。
【請求項７】
サーモプロテクタ本体の手前側のリード導体に接着剤封止部にわたって絶縁被覆が施されていることを特徴とする請求項６記載のサーモプロテクタ。
【請求項８】
可溶合金がＩｎ−Ｓｎ−Ｂｉ系合金、Ｂｉ−Ｓｎ−Ｓｂ系合金、Ｉｎ−Ｓｎ系合金、Ｉｎ−Ｂｉ系合金、Ｂｉ−Ｓｎ系合金、Ｉｎ系合金、Ｓｎ系合金の何れかであることを特徴とする請求項１〜７何れか記載のサーモプロテクタ。
【請求項９】
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｂｉ系合金の組成が（１）４３％＜Ｓｎ≦７０％，０．５％≦Ｉｎ≦１０％，残Ｂｉ、（２）２５％≦Ｓｎ≦４０％，５０％≦Ｉｎ≦５５％，残Ｂｉ、（３）２５％＜Ｓｎ≦４４％，５５％＜Ｉｎ≦７４％，１％≦Ｂｉ＜２０％、（４）４６％＜Ｓｎ≦７０％，１８％≦Ｉｎ＜４８％，１％≦Ｂｉ≦１２％、（５）５％≦Ｓｎ≦２８％，１５％≦Ｉｎ＜３７％，残Ｂｉ（但し、Ｂｉ５７．５％，Ｉｎ２５．２％，Ｓｎ１７．３％とＢｉ５４％，Ｉｎ２９．７％，Ｓｎ１６．３％のそれぞれを基準にＢｉ±２％，Ｉｎ及びＳｎ±１％の範囲を除く）、（６）１０％≦Ｓｎ≦１８％，３７％≦Ｉｎ≦４３％，残Ｂｉ、（７）２５％＜Ｓｎ≦６０％，２０％≦Ｉｎ＜５０％，１２％＜Ｂｉ≦３３％、（８）（１）〜（７）の何れか１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、（９）３３％≦Ｓｎ≦４３％，０．５％≦Ｉｎ≦１０％，残Ｂｉ、（１０）４７％≦Ｓｎ≦４９％，５１％≦Ｉｎ≦５３％の１００重量部にＢｉを３〜５重量部を添加、（１１）４０％≦Ｓｎ≦４６％，７％≦Ｂｉ≦１２％，残Ｉｎ、（１２）０．３％≦Ｓｎ≦１．５％，５１％≦Ｉｎ≦５４％，残Ｂｉ、（１３）２．５％≦Ｓｎ≦１０％，２５％≦Ｂｉ≦３５％，残Ｉｎ、（１４）（９）〜（１３）の何れか１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、（１５）１０％≦Ｓｎ≦２５％，４８％≦Ｉｎ≦６０％，残Ｂｉを１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、Ｂｉ−Ｓｎ−Ｓｂ系合金の組成が（１６）３０％≦Ｓｎ≦７０％，０．３％≦Ｓｂ≦２０％，残Ｂｉ、（１７）（１６）の１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、Ｉｎ−Ｓｎ系合金の組成が（１８）５２％≦Ｉｎ≦８５％，残Ｓｎ、（１９）（１８）の１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、Ｉｎ−Ｂｉ系合金の組成が（２０）４５％≦Ｂｉ≦５５％，残Ｉｎ、（２１）（２０）の組成の１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、Ｂｉ−Ｓｎ系合金の組成が（２２）５０％＜Ｂｉ≦５６％，残Ｓｎ、（２３）（２２）の１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、Ｉｎ系合金の組成が（２４）Ｉｎの１００重量部にＡｕ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、（２５）９０％≦Ｉｎ≦９９．９％，０．１％≦Ａｇ≦１０％の１００重量部にＡｕ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、（２６）９５％≦Ｉｎ≦９９．９％，０．１％≦Ｓｂ≦５％の１００重量部にＡｕ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種��上を合計０．０１〜７重量部添加、Ｓｎ系合金組成が（２７）３．５％≦Ａｇ≦７％，残Ｓｎ、（２８）３．５％Ａｇ，０．７５％Ｃｕ，残Ｓｎ、（２９）０．７５％Ｃｕ，残Ｓｎの１００重量部にＮｉ０．０１重量部添加の何れかであることを特徴とする請求項８記載のサーモプロテクタ。
【請求項１０】
熱伝導継手を介して直列に接続された２箇のフラックス塗布可溶合金片を備えたサーモプロテクタを被保護機器に配設し、被保護機器の異常による発熱時、一方のフラックス塗布可溶合金片の溶断動作開始後の電流続流中に、そのフラックス塗布可溶合金片の溶断動作開始に伴う発生熱の前記熱伝導継手を介しての他方のフラックス塗布可溶合金片の加熱助成下、他方のフラックス塗布可溶合金片の溶断作動を開始させて前記の続流を停止させると共に被保護機器への通電を遮断することを特徴とするサーモプロテクタの動作方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は所定融点の可溶合金片をエレメントとしたサーモプロテクタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気機器を熱的に保護するためのサーモプロテクタとして合金型温度ヒューズが汎用されている。
合金型温度ヒューズは、リード導体間に所定融点の可溶合金片を接続し、該可溶合金片にフラックスを塗布し、このフラックス塗布可溶合金片をケースや絶縁フィルムや樹脂で封止した構成を備え、被保護機器に熱的に接触して取り付けられ、機器が故障により発熱すると、その発生熱で可溶合金片が溶融され、この溶融合金が既に溶融され活性化されているフラックスの作用を受けつつリード導体端部に濡れ拡がって球状化分断され、この分断の進行により電気的絶縁が完結されて機器への通電が遮断され、機器の常温への温度降下に伴い前記の球状化分断合金が冷却凝固される。
【０００３】
従来の合金型温度ヒューズの定格は、高いものでもＤＣ１０Ａ，５０Ｖであり、かかる高定格の合金型温度ヒューズとしては図１０に示す筒型温度ヒューズが用いられている。
図１０において、１１’，１１’は一対のリード導体、１２’はリード導体１１’，１１’間に接続した可溶合金片、１３’は可溶合金片１２’に塗布したフラックス、１４’は絶縁筒、１５’，１５’は接着剤による封止部であり、リード導体間に可溶合金片を接続し、該可溶合金片にフラックスを塗布し、該フラックス塗布可溶合金片上に絶縁筒を挿通し、該絶縁筒各端と各リード導体との間を接着剤で封止してある。
図１１は合金型温度ヒューズの理想的な分断動作結果を示し、凝固した球状化分断合金１２０’，１２０’間が回路電圧に耐え得る絶縁距離Ｌ’で隔てられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記した通り、従来の合金型温度ヒューズの電圧定格は、高くてもＤＣ５０Ｖ程度であるが、近来、ＤＣ４００Ｖといった高い定格電圧で使用できる合金型温度ヒューズが要請されている。
従来の筒型温度ヒューズをかかる高電圧のもとで使用すると、動作時のアークのために溶融合金や溶融フラックスの噴出や接着剤封止部の破壊や絶縁筒の破壊等が避けられない。すなわち、異常モードの発生が避けられない。更に、アークが一旦消滅しても、アークで炭化されたフラックス等が抵抗体となって付着し、この抵抗体の通電発熱により絶縁筒の破壊が惹起されたり、抵抗体の加熱気化等により抵抗体路が断たれて再アークが発生して絶縁筒やリード導体が溶断される異常モードが発生することもある。
前記の高電圧、例えばＤＣ４００Ｖのもとで筒型温度ヒューズを正常に動作させるために、図１１における絶縁距離Ｌ’を長くすることが考えられるが、筒型温度ヒューズの長尺化が避けられない。
【０００５】
本発明の目的は、高い電圧例えばＤＣ４００Ｖで使用しても、異常モードの発生を充分に抑制して安全動作を保証できるサーモプロテクタを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係るサーモプロテクタは、一対のリード導体間に可溶合金片を接続し、該可溶合金片にフラックスを塗布し、該フラックス塗布可溶合金片上に絶縁筒を挿通し、該絶縁筒各端と各リード導体との間を接着剤で封止した略同一の２箇の筒型温度ヒューズを直列に接続し、その接続された片側のリード導体で熱伝導継手を形成し、他方側のリード導体の所定長さを除いてサーモプロテクタ本体に防爆外装を施したことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係るサーモプロテクタは、略同一のフラックス塗布可溶合金片の２箇の一端が熱伝導継手を介して接続され、各フラックス塗布可溶合金片の他端にリード導体が接続され、各フラックス塗布可溶合金片が略同一の絶縁筒で覆われ、各絶縁筒の両端が接着剤で封止され、リード導体の所定長さを除いてサーモプロテクタ本体に防爆外装が施されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に係るサーモプロテクタは、請求項１または２において防爆外装が弾性を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項４に係るサーモプロテクタは、請求項１または２においてサーモプロテクタ本体がキャップ内に収容され、弾性を有するシーリング材が前記キャップ内に充填されて防爆外装が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に係るサーモプロテクタは、請求項４においてキャップ及び弾性を有するシーリング材がシリコーンゴム製であることを特徴とする。
【００１１】
請求項６に係るサーモプロテクタは、請求項１〜５の何れかにおいて両絶縁筒が長手方向に相互にずらされていることを特徴とする。
【００１２】
請求項７に係るサーモプロテクタは、請求項６においてサーモプロテクタ本体の手前側のリード導体に接着剤封止部にわたって絶縁被覆が施されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項８に係るサーモプロテクタは、請求項１〜７の何れかにおいて可溶合金がＩｎ−Ｓｎ−Ｂｉ系合金、Ｂｉ−Ｓｎ−Ｓｂ系合金、Ｉｎ−Ｓｎ系合金、Ｉｎ−Ｂｉ系合金、Ｂｉ−Ｓｎ系合金、Ｉｎ系合金、Ｓｎ系合金の何れかであることを特徴とする。
【００１４】
請求項９に係るサーモプロテクタは、請求項８においてＩｎ−Ｓｎ−Ｂｉ系合金の組成が（１）４３％＜Ｓｎ≦７０％，０．５％≦Ｉｎ≦１０％，残Ｂｉ、（２）２５％≦Ｓｎ≦４０％，５０％≦Ｉｎ≦５５％，残Ｂｉ、（３）２５％＜Ｓｎ≦４４％，５５％＜Ｉｎ≦７４％，１％≦Ｂｉ＜２０％、（４）４６％＜Ｓｎ≦７０％，１８％≦Ｉｎ＜４８％，１％≦Ｂｉ≦１２％、（５）５％≦Ｓｎ≦２８％，１５％≦Ｉｎ＜３７％，残Ｂｉ（但し、Ｂｉ５７．５％，Ｉｎ２５．２％，Ｓｎ１７．３％とＢｉ５４％，Ｉｎ２９．７％，Ｓｎ１６．３％のそれぞれを基準にＢｉ±２％，Ｉｎ及びＳｎ±１％の範囲を除く）、（６）１０％≦Ｓｎ≦１８％，３７％≦Ｉｎ≦４３％，残Ｂｉ、（７）２５％＜Ｓｎ≦６０％，２０％≦Ｉｎ＜５０％，１２％＜Ｂｉ≦３３％、（８）（１）〜（７）の何れか１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、（９）３３％≦Ｓｎ≦４３％，０．５％≦Ｉｎ≦１０％，残Ｂｉ、（１０）４７％≦Ｓｎ≦４９％，５１％≦Ｉｎ≦５３％の１００重量部にＢｉを３〜５重量部を添加、（１１）４０％≦Ｓｎ≦４６％，７％≦Ｂｉ≦１２％，残Ｉｎ、（１２）０．３％≦Ｓｎ≦１．５％，５１％≦Ｉｎ≦５４％，残Ｂｉ、（１３）２．５％≦Ｓｎ≦１０％，２５％≦Ｂｉ≦３５％，残Ｉｎ、（１４）（９）〜（１３）の何れか１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、（１５）１０％≦Ｓｎ≦２５％，４８％≦Ｉｎ≦６０％，残Ｂｉを１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、Ｂｉ−Ｓｎ−Ｓｂ系合金の組成が（１６）３０％≦Ｓｎ≦７０％，０．３％≦Ｓｂ≦２０％，残Ｂｉ、（１７）（１６）の１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、Ｉｎ−Ｓｎ系合金の組成が（１８）５２％≦Ｉｎ≦８５％，残Ｓｎ、（１９）（１８）の１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、Ｉｎ−Ｂｉ系合金の組成が（２０）４５％≦Ｂｉ≦５５％，残Ｉｎ、（２１）（２０）の組成の１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、Ｂｉ−Ｓｎ系合金の組成が（２２）５０％＜Ｂｉ≦５６％，残Ｓｎ、（２３）（２２）の１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、Ｉｎ系合金の組成が（２４）Ｉｎの１００重量部にＡｕ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、（２５）９０％≦Ｉｎ≦９９．９％，０．１％≦Ａｇ≦１０％の１００重量部にＡｕ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、（２６）９５％≦Ｉｎ≦９９．９％，０．１％≦Ｓｂ≦５％の１００重量部にＡｕ、Ｂｉ、Ｃｕ��Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、Ｓｎ系合金組成が（２７）３．５％≦Ａｇ≦７％，残Ｓｎ、（２８）３．５％Ａｇ，０．７５％Ｃｕ，残Ｓｎ、（２９）０．７５％Ｃｕ，残Ｓｎの１００重量部にＮｉ０．０１重量部添加の何れかであることを特徴とする。
【００１５】
請求項１０に係るサーモプロテクタの動作方法は、熱伝導継手を介して直列に接続された２箇のフラックス塗布可溶合金片を備えたサーモプロテクタを被保護機器に配設し、被保護機器の異常による発熱時、一方のフラックス塗布可溶合金片の溶断動作開始後の電流続流中に、そのフラックス塗布可溶合金片の溶断動作開始に伴う発生熱の前記熱伝導継手を介しての他方のフラックス塗布可溶合金片の加熱助成下、他方のフラックス塗布可溶合金片の溶断作動を開始させて前記の続流を停止させると共に被保護機器への通電を遮断することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１の（イ）は請求項１に係るサーモプロテクタを示す断面図、図１の（ロ）は図１の（イ）におけるロ−ロ断面図である。
図１において、１，１は実質的に同一寸法・同一材料で実質的に同一の性能の筒型温度ヒューズであり、一対のリード導体１１，１１０間に可溶合金片１２を接続し、該可溶合金片１２にフラックス１３を塗布し、該フラックス塗布可溶合金片上に絶縁筒１４を挿通し、該絶縁筒１４の各端と各リード導体１１，１１０との間を接着剤１５，１５で封止してある。
これら両筒型温度ヒューズ１，１の一方のリード導体１１０，１１０を接続して両者を電気的に直列に導通すると共に一方の温度ヒューズの可溶合金片から他方の温度ヒューズの可溶合金片に至る熱伝導継手を形成してある。このリード導体１１０，１１０の接続には、捩じり接続、スリーブ圧縮接続、はんだ付け等も使用できるが、熱伝導性の高い溶接を使用することが好ましい。
２は弾性材から成る防爆外装であり、プロテクタ本体の手前のリード導体１１，１１の所定部分１１１，１１１を除いたサーモプロテクタ本体上に被覆してある。
【００１７】
図２は請求項２に係るサーモプロテクタを示し、フラックス１３を塗布した略同一の可溶合金片１２の２箇の一端を熱伝導継手１１００を介して接続し、各フラックス塗布可溶合金片の他端にリード導体１１，１１を接続し、各フラックス塗布可溶合金片を略同一の絶縁筒１４で覆い、各絶縁筒１４の両端を接着剤１５で封止し、リード導体１１，１１の所定長さ部分を除いてサーモプロテクタ本体に防爆外装２を被覆してあり、図１に示したサーモプロテクタに対し、熱伝導継手１１００に図１におけるリード導体１１０とは別の曲がり部材を使用している点を除けば、図１に示したサーモプロテクタと実質的に同一の構成である。
図２において、１は筒型温度ヒューズに相当する。
請求項２に係るサーモプロテクタでは、熱伝導継手１１００にリード導体１１に較べて熱伝導率の高い金属材のものや径の大なるものを使用することが好ましい。
【００１８】
次に、本発明に係るサーモプロテクタの動作について説明する。
前記サーモプロテクタに用いた温度ヒューズの単一体では、異常モードの発生確率が大である。
図３の（イ）はその単一温度ヒューズの異常モード動作時の電流状態の一例を示している。図３の（イ）において、機器が許容温度に達し、時点ｔ１で単一温度ヒューズが動作開始し、アークが発生している。このアーク熱によりフラックス等が炭化し、この炭化フラックスが絶縁筒内面に付着して抵抗体路が形成される。この抵抗体路に回路電圧の課電下、電流ｉが流れ、この抵抗体路がジュール発生熱で分解消滅されて時点ｔ２で電流ｉが中断され、時点ｔ３で再度アークが発生しアーク電流Ｉが流れている。電流ｉが中断されずに再アークが発生してアーク電流が流れる場合もある。このアーク電流のために異常モードが発生する。上記再アークの発生に至らなくても、炭化フラックス等の抵抗体路のジュール発熱量が大きいために異常モードが発生することもある。
異常モードは、温度ヒューズの動作後、異常モードが発生するまでの時間の長短或いは破壊エネルギーの大小により軽重傷度の差が生じ、軽傷のものから示せば、（１）異常モード１：リード導体と封止部との界面や封止部と絶縁筒との界面からの溶融合金やフラックスの噴出、（２）異常モード２：封止部の破壊、（３）異常モード３：絶縁筒の破壊、（４）異常モード４：再アークによる絶縁筒やリード導体の溶融等となる。
【００１９】
本発明に係るサーモプロテクタでは、上記異常モード１〜４を防止できるか、軽度の異常モードに抑えることができる。
図３の（ロ）は本発明に係るサーモプロテクタの動作開始後の電流状態の一例を示している。
本発明に係るサーモプロテクタでは、２箇の温度ヒューズが実質的に同じでも、ミリ秒の時間スケールでは同時に動作開始する確率は０に近く、図３の（ロ）における時点ｔ１で何れか一方の温度ヒューズが先に動作開始し、図３の（イ）に示した電流経過を辿ろうとするが、前記した炭化フラックス抵抗体路のジュール熱やアーク熱が熱伝導継手を経て他方の温度ヒューズの可溶合金片に伝わって当該可溶合金片の加熱が助長され、被保護機器からの加熱との重畳で当該可溶合金片が迅速に溶融分断され、先に動作開始した一方の温度ヒューズの可溶合金片の分断箇所に作用する電圧が後で動作開始した温度ヒューズの可溶合金片分断箇所での電圧分担分だけ軽減される結果、先に動作開始した温度ヒューズの炭化フラックス抵抗体路通電が図３の（ロ）における時点ｔ４で停止され、サーモプロテクタ全体を通じての通電が遮断されるに至る。
この時点ｔ４に至るまでの時間Δｔが充分に短いと上記単一温度ヒューズで生じた異常モードの発生が防止される。而るに、一方の温度ヒューズの発生熱を熱伝導継手を介して他方の温度ヒューズの可溶合金片に伝えて他方の温度ヒューズを迅速に動作させているから、上記Δｔを充分に短くでき、従って異常モードの発生をよく防止でき、安全動作を保証できる。
たとえ、前記一方の温度ヒューズに異常モードが生じても、再アーク突入に至らない軽度のものにとどめ得る。万一、一方の温度ヒューズが再アークに突入しても、その再アーク継続時間を充分に短くできるので、単一温度ヒューズでの前記した重度の異常モードを排除して充分に軽度の異常モードにとどめ得る。このように、一方の温度ヒューズに異常モードが発生しても、軽度の異常モード、すなわち破壊エネルギーの低い異常モードにとどめ得るから、防爆外装の優れた耐圧性により外観に現れるのを防止できる。従って、サーモプロテクタの安全動作を充分に保証できる。
【００２０】
本発明に係るサーモプロテクタを使用すれば、被保護機器の異常による発熱時、一方のフラックス塗布可溶合金片の溶断動作開始後の電流続流中に、そのフラックス塗布可溶合金片の溶断動作開始に伴う発生熱の前記熱伝導継手を介しての他方のフラックス塗布可溶合金片の加熱助成下、他方のフラックス塗布可溶合金片の溶断作動を迅速に開始させて前記の続流を停止させると共に被保護機器への通電を遮断でき、一方の温度ヒューズが動作開始した後、他の温度ヒューズが作動開始するまでの時間差を一方の温度ヒューズのフラックス塗布可溶合金片の溶断動作開始に伴う発生熱を利用して短くすることにより異常モードの発生を防止するか、軽度の異常モードにとどめている。
【００２１】
この時間差Δｔが長くなればなる程、炭化フラック抵抗体路の通電発熱やアーク熱のために溶融フラックスや溶融合金が噴出する度合、封止部が破壊する度合、絶縁筒が破壊する度合、絶縁筒やリード導体が溶融する度合が増大する。
本発明に係るサーモプロテクタでは、この時間差Δｔを短くして異常モードの発生を防止でき、たとえ発生してもエネルギーの低い軽度の異常モードにとどめ得、その異常モードを防爆外装により外部に対し遮断でき、サーモプロテクタの安全動作を保証できる。
【００２２】
更に、耐圧セルを被着すれば防爆性能を高めて安全動作性を一層に向上でき、図４に示すように耐圧キャップ２１にサーモプロテクタ本体を収納し、キャップ２１とプロテクタ本体との間に弾性シーリング材２２を充填することもできる。この場合、キャップと弾性シーリング材との熱膨張係数の差異が原因でサーモプロテクタ使用中でのヒートサイクル等で両部材の界面が剥離するのを防止するために、両部材を同材質とすることが好ましい。例えば、キャップにシリコーンゴムキャップを、弾性シーリング材にシリコーンゴムコンパゥンドを使用することが好ましい。
【００２３】
本発明に係るサーモプロテクタにおける熱伝導継手は熱伝達性能を高めるために可及的に短くすることが望まれ、他方、サーモプロテクタ本体の手前側の両リード導体の接着剤封止部間の間隔は封止部からの噴出合金の連合によるサーモプロテクタ本体手前でのリード線間電気短絡を防止するために可及的に広くすることが望まれる。而して、図５に示すように、両温度ヒューズ１，１をＶ型配置とし、サーモプロテクタ本体手前側を広い間隔Ｗとし、サーモプロテクタ本体遠方側を狭い間隔Ｗ’とすることができる。
図６に示すように、両温度ヒューズ１，１を平行配置とし、サーモプロテクタ本体の手前側の両リード導体の接着剤封止部の中間に耐熱性の絶縁体バリヤ３、例えばセラミック板片を介在させることもできる。
また、図７に示すように両温度ヒューズ１，１を長手方向にずらし（図７においてΔＬはずれを示している）サーモプロテクタ本体手前側の両接着剤封止部１５１、１５１の位置を不一致にして封止部からの噴出合金の連合による前記電気短絡の危険性を半減させることも有効である。
更に、図８に示すように温度ヒューズの手前側の前記リード導体１１，１１に接着剤封止部１５１，１５１にわたって絶縁被覆４を施し、一方の温度ヒューズの手前側リード導体の接着剤封止部からの噴出溶融合金ａを他方の温度ヒューズの絶縁筒外面に向わせ、他方の温度ヒューズの手前側リード導体の接着剤封止部からの噴出溶融合金ｂを他方の温度ヒューズの絶縁被覆リード導体に向わせてサーモプロテクタ本体手前での電気短絡を全面的に排除することがより一層好ましい。
【００２４】
前記絶縁被覆はリード導体への絶縁チューブ例えばシリコーンゴムチューブの挿通、好ましくは熱収縮性絶縁チューブの挿通−加熱収縮により施すことができる。また絶縁被覆線をリード導体として使用することもできる。
【００２５】
前記絶縁筒には、耐熱性や熱伝導性に優れた材質であれば適宜のものを使用でき、例えばセラミックス筒、ガラス筒等の無機質絶縁筒を使用できる。
【００２６】
前記リード導体には、例えば銅線、錫メッキ銅線、鋼線、鉄線、銅メッキ鋼線、銅メッキ鉄線等を使用できる。
【００２７】
前記熱伝導継手には、例えば銅線、アルミニウム線等を使用できる。
【００２８】
前記フラックスには、天然ロジン、変性ロジン（水添ロジン、不均化ロジン、重合ロジン等）及びこれらの精製ロジンにジエチルアミンの塩酸塩、ジエチルアミンの臭化水素酸塩、有機酸例えばアジピン酸等を添加したものを使用できる。前記接着剤には、例えばエポキシ樹脂を使用でき、特に常温硬化性エポキシ樹脂を使用することが好ましい。
【００２９】
前記可溶合金片には、サーモプロテクタの動作温度に適合する融点を有し、かつ定格電流に対する自己発熱を実質的に排除できる低抵抗値のものを使用するが、環境衛生上、生体系に有害な元素を含まない合金、例えば、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｂｉ系合金、Ｂｉ−Ｓｎ−Ｓｂ系合金、Ｉｎ−Ｓｎ系合金、Ｉｎ−Ｂｉ系合金、Ｂｉ−Ｓｎ系合金、Ｉｎ系合金、Ｓｎ系合金を使用することが好ましい。
【００３０】
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｂｉ系合金の組成には、例えば（１）４３％＜Ｓｎ≦７０％，０．５％≦Ｉｎ≦１０％，残Ｂｉ、（２）２５％≦Ｓｎ≦４０％，５０％≦Ｉｎ≦５５％，残Ｂｉ、（３）２５％＜Ｓｎ≦４４％，５５％＜Ｉｎ≦７４％，１％≦Ｂｉ＜２０％、（４）４６％＜Ｓｎ≦７０％，１８％≦Ｉｎ＜４８％，１％≦Ｂｉ≦１２％、（５）５％≦Ｓｎ≦２８％，１５％≦Ｉｎ＜３７％，残Ｂｉ（但し、Ｂｉ５７．５％，Ｉｎ２５．２％，Ｓｎ１７．３％とＢｉ５４％，Ｉｎ２９．７％，Ｓｎ１６．３％のそれぞれを基準にＢｉ±２％，Ｉｎ及びＳｎ±１％の範囲を除く）、（６）１０％≦Ｓｎ≦１８％，３７％≦Ｉｎ≦４３％，残Ｂｉ、（７）２５％＜Ｓｎ≦６０％，２０％≦Ｉｎ＜５０％，１２％＜Ｂｉ≦３３％、（８）（１）〜（７）の何れか１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、（９）３３％≦Ｓｎ≦４３％，０．５％≦Ｉｎ≦１０％，残Ｂｉ、（１０）４７％≦Ｓｎ≦４９％，５１％≦Ｉｎ≦５３％の１００重量部にＢｉを３〜５重量部を添加、（１１）４０％≦Ｓｎ≦４６％，７％≦Ｂｉ≦１２％，残Ｉｎ、（１２）０．３％≦Ｓｎ≦１．５％，５１％≦Ｉｎ≦５４％，残Ｂｉ、（１３）２．５％≦Ｓｎ≦１０％，２５％≦Ｂｉ≦３５％，残Ｉｎ、（１４）（９）〜（１３）の何れか１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、（１５）１０％≦Ｓｎ≦２５％，４８％≦Ｉｎ≦６０％，残Ｂｉを１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加したもの等を使用できる。
【００３１】
Ｂｉ−Ｓｎ−Ｓｂ系合金の組成には、例えば（１６）３０％≦Ｓｎ≦７０％，０．３％≦Ｓｂ≦２０％，残Ｂｉ、（１７）（１６）の１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加したもの等を使用できる。
【００３２】
Ｉｎ−Ｓｎ系合金の組成には、例えば（１８）５２％≦Ｉｎ≦８５％，残Ｓｎ、（１９）（１８）の１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加したもの等を使用できる。
【００３３】
Ｉｎ−Ｂｉ系合金の組成には、例えば（２０）４５％≦Ｂｉ≦５５％，残Ｉｎ、（２１）（２０）の組成の１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加したもの等を使用できる。
【００３４】
Ｂｉ−Ｓｎ系合金の組成が（２２）５０％＜Ｂｉ≦５６％，残Ｓｎ、（２３）（２２）の１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加
【００３５】
Ｉｎ系合金の組成には、例えば（２４）Ｉｎの１００重量部にＡｕ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、（２５）９０％≦Ｉｎ≦９９．９％，０．１％≦Ａｇ≦１０％の１００重量部にＡｕ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、（２６）９５％≦Ｉｎ≦９９．９％，０．１％≦Ｓｂ≦５％の１００重量部にＡｕ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加したもの等を使用できる。
【００３６】
Ｓｎ系合金の組成には、例えば（２７）３．５％≦Ａｇ≦７％，残Ｓｎ、（２８）３．５％Ａｇ，０．７５％Ｃｕ，残Ｓｎ、（２９）０．７５％Ｃｕ，残Ｓｎの１００重量部にＮｉ０．０１重量部添加したもの等を使用できる。
【００３７】
前記防爆外装、耐圧キャツプ、シーリング材には、サーモプロテクタの感温性を高めるために良熱導伝性粉粒、例えば金属粉粒、無機質粉粒等を添加することが好ましい。
【００３８】
本発明に係るサーモプロテクタでは、高い電圧、例えばＤＣ４００Ｖのもとでも溶融合金や溶融フラックスの噴出等の異常モードの発生なく動作させることができ、このことは次の実施例と比較例との対比からも確認できる。
【００３９】
【実施例】
〔実施例〕
図１に示した構成のサーモプロテクタであり、筒型温度ヒューズには、絶縁筒がセラミックス製，内径２．５ｍｍφ，外径３．５ｍｍφ，長さ１１．５ｍｍであり、リード導体が外径１．０ｍｍφの錫メッキ軟銅線であり、可溶合金片が融点１８４℃，外径１．０ｍｍφ，長さ５．０ｍｍであり、フラックスがロジンであり、接着剤がエポキシ樹脂であるものを使用した。２箇の筒型温度ヒューズの配置は平行であり、その間隔を０〜３ｍｍとした。サーモプロテクタ本体をシリコーンゴムキャップ内に収納し、シリコーンゴムコンパゥンドを充填して防爆外装を被覆した。
実施例品をエアオーブン中に収容し、ＤＣ５００Ｖ／ＤＣ７．４Ａを課電し、２℃／１分でエアオーブンを昇温した。
動作時の電流波形を測定したところ、図９の（イ）に示す通りであり、異常モードの発生無く正常に動作させ得た。
図９の（イ）において、ｔ＝０で一方の温度ヒューズが動作開始し、約１００ミリ秒まではアーク熱により生成されたフラックス炭化物の抵抗体路に電流が流れたが、それ以後は電流が全く流れていない。これは、ｔ＝約１００ミリ秒の時点で他方の温度ヒューズが動作開始して電流が完全に遮断された結果である。
【００４０】
上記と同じ実施例品１００箇を製作して上記と同様に動作させたところ、再アークが発生しても、再アーク開始後１０００ミリ秒以内で再アークが遮断され、異常モードが外部に現れたものは皆無であった。
【００４１】
〔比較例〕
実施例で使用した筒型温度ヒューズの一箇をエアオーブン中に収容し、実施例と同様にＤＣ５００Ｖ／ＤＣ７．４Ａを課電し、２℃／１分でエアオーブンを昇温した。
動作時の電流波形を測定したところ、図９の（ロ）に示す通りであった。ｔ＝０で動作開始し、動作開始後約１５０ミリ秒後に動作時アークによって生成された炭化物に電流が流れ、これが約２５０ミリ秒付近で消滅し、その直後に再導通し、以後アーク電流が継続し、ｔ＝約４０００ミリ秒でセラミックス筒及びリード導体溶断の異常モードが発生した。
【００４２】
【発明の効果】
本発明に係るサーモプロテクタにおいては、高い電圧のもとで使用しても異常モードの発生なく安全に動作させ得る。もしくは、軽度の異常モードにとどめ得、防爆外装でその異常モードを外部から遮断できる。従って、高い電圧のもとで使用しても安全なカットオフ作動を保証できる。
【００４３】
特に、請求項３によれば、防爆外装の弾性のために軽度異常モードのエネルギー（溶融合金や溶融フラックスの噴出圧力）を効果的に緩和できるから、安全性の一層の向上を図ることができる。
特に、請求項４によれば、キャップの耐圧性のために防爆性能を一層に高くでき、安全性の一層の向上を図ることができる。
特に、請求項５によれば、サーモプロテクタ使用中でのヒートサイクル等によるキャツプとシーリング材との界面剥離をよく防止でき、初期の感温性を安定に維持できる。
特に、請求項６によれば、噴出溶融合金による両温度ヒューズ手前でのリード導体間短絡の危険性を半減でき、請求項７によれば、その短絡の危険性をより一層効果的に排除でき、サーモプロテクタ動作の一層の安全化を図ることができる。
特に請求項８、９によれば、環境保全の要請を満たす合金型サーモプロテクタを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１に係るサーモプロテクタを示す図面である。
【図２】請求項２に係るサーモプロテクタを示す図面である。
【図３】図３の（イ）は単一筒型温度ヒューズの異常モードでの作動状態を示す図面、図３の（ロ）は本発明に係るサーモプロテクタの作動状態を示す図面である。
【図４】請求項４に係るサーモプロテクタを示す図面である。
【図５】本発明に係るサーモプロテクタの一実施例を示す図面である。
【図６】本発明に係るサーモプロテクタの他の実施例を示す図面である。
【図７】請求項６に係るサーモプロテクタを示す図面である。
【図８】請求項７に係るサーモプロテクタを示す図面である。
【図９】本発明の実施例と比較例との動作モードを示す図面である。
【図１０】筒型温度ヒューズを示す図面である。
【図１１】筒型温度ヒューズの理想的な分断作動状態を示す図面である。
【符号の説明】
１          筒型温度ヒューズ
１１        リード導体
１１０      リード導体
１２        可溶合金片
１３        フラックス
１４        絶縁筒
１５        接着剤封止部
１１００    熱伝導継手
２          防爆外装
４１        キャップ
４２        充填材
４          絶縁被覆
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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