(57)【要約】【課題】感温型温度ヒュ−ズにおいて新規な感温部材を使用して高温高湿や有害ガスなどで生ずる変質の不具合を抑止し、かつ感温部材の成形加工と組立時の部材強度を向上し温度ヒュ−ズの動作安定化を図る。【解決手段】熱変形性感温部材３と、この感温部材を収容する筒状金属ケ−ス１と、この金属ケ−ス１の一端開口側にかしめ固定して装着し、このケ−ス内壁面を第１電極とする第１リ−ド部材２と、この金属ケ−ス１の他端開口側に装着した絶縁ブッシング７と、この絶縁ブッシング７を貫通配置してその先端部を第２電極８とする第２リ−ド部材と、この金属ケ−ス１に収容されその内周壁面と電気的に接続する可動接点体５と、この金属ケ−ス１に収容され感温部材３の変位量を利用して可動接点体５を移動させ第１および第２電極間を遮断または導通状態に切換える圧縮ばね部材６とを具備する感温変位材を用いた温度ヒュ−ズ。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱変形する絶縁性感温部材を収容する外囲器と、この外囲器の一端側に取付けた第１電極を形成する第１リ−ド部材および他端側に取付けた第２電極を形成する第２リ−ド部材と、前記外囲器に収容される可動導電部材およびこの可動導電部材に押圧力を作用させるスプリング部材を含むスイッチ機能手段とを具備し、前記感温部材の変位に応じて所定の動作温度で前記第１電極および前記第２電極間の導通または非導通を切換える感温変位材を用いた温度ヒュ−ズ。
【請求項２】
前記感温部材が熱変位性ゴムであり、このゴムの温度対変位特性曲線における傾斜領域内で前記所定の動作温度を設定したことを特徴とする請求項１に記載の感温変位材を用いた温度ヒュ−ズ。
【請求項３】
前記ゴムは温度対変位特性曲線が異方性であり、縦横方向に応じて膨張・収縮の変位特性を有し、その変位量を利用して切換え動作させることを特徴とする請求項２に記載の感温変位材を用いた温度ヒュ−ズ。
【請求項４】
前記感温部材は加工性や強度性の改良剤または酸化や老化の防止剤を含み、物理的または化学的特性を安定化することを特徴とする請求項１ないし３に記載の感温変位材を用いた温度ヒュ−ズ。
【請求項５】
前記外囲器は筒状金属ケ−スであり、前記第１リ−ド部材は前記金属ケ−スの一端側にかしめ固定して電気的機械的に結合すると共に前記第１電極がこの金属ケ−スの内壁面に形成され、前記第２リ−ド部材は前記金属ケースの他端側の開口に装着した絶縁ブッシングを貫通して固定配置すると共に前記第２電極がその先端で形成され、前記スイッチ機能手段を前記感温部材の変位により作動させることを特徴とする請求項１ないし４に記載の感温変位材を用いた温度ヒュ−ズ。
【請求項６】
前記スイッチ機能手段は前記可動導電部材が前記第１電極と前記第２電極との間で移動自在の可動接点体であり、前記スプリング部材が前記可動接点体に係留する圧縮ばね部材であることを特徴とする請求項５に記載の感温変位材を用いた温度ヒューズ。
【請求項７】
前記圧縮ばねは両端に押圧板を介して前記感温部材および前記可動接点体の間に配置され、前記感温部材の非動作時は前記圧縮ばねが、前記可動接点体を前記第２電極に当接させることを特徴とする請求項６に記載の感温変位材を用いた温度ヒュ−ズ。
【請求項８】
前記外囲器は端部開口を絶縁ブッシングで封止する筒状金属ケ−スであり、前記第１リ−ド部材は前記金属ケ−スの一端開口側にかしめ固定して電気的機械的に結合すると共に前記第１電極をケ−ス内壁面に形成し、前記第２リ−ド部材は前記絶縁ブッシングを貫通して前記金属ケ−スの他端開口側で絶縁的に装着されその先端部に前記第２電極を形成し、前記スイッチ機能手段が前記第１電極と前記第２電極のＶ字形弾性舌片であり、このＶ字形弾性舌片の間に前記感温部材を挾み込んで前記第１電極に接触または非接触状態に配置し、前記感温部材の変位時に前記Ｖ字形弾性舌片間を縮小または拡大して非接触または接触状態に切換えることを特徴とする請求項１ないし４に記載の感温変位材を用いた温度ヒュ−ズ。
【請求項９】
前記筒型外囲器が筒状絶縁管であり、前記第１および第２リ−ド部材が前記絶縁管の開口側にそれぞれ固定すると共に前記第１および第２電極をそれぞれ前記絶縁管の内壁面に導電部分として形成し、前記スイッチ機能手段は前記第１電極と前記第２電極の間の非導電部分を移動自在の可動導電体および前記絶縁管の一端側に配置され前記可動導電体を絶縁体の介在で前記感温部材に押圧するスプリング体であることを特徴とする請求項１ないし４に記載の感温変位材を用いた温度ヒュ−ズ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する利用分野】この発明は、外囲器内に収容した感温部材とスイッチ機能部品の共働により所定温度で電気回路を遮断または導通状態に切換える感温型温度ヒュ−ズ、特に感温部材の非導電性ペレットの温度に対する変形変位量を利用する感温変位材を用いた温度ヒュ−ズに関する。
【０００２】
【従来の技術】温度ヒューズは、機器の異常過熱を正確に検知し、速やかに回路を遮断または導通させる保護部品として、各種家電製品、携帯機器、通信機器、事務機器、車載機器、ＡＣアダプタ、充電器、モータ、電池、その他電子部品に使用されている。従来の温度ヒューズは可溶体である感温材料により大きく２つに分類され、導電性の低融点合金を使用する可溶合金型温度ヒュ−ズと非導電性の感温物質を使用する感温ペレット型温度ヒュ−ズとがあって、いずれも周囲温度の異常上昇時に作動して機器の電流遮断あるいは通電路の導通状態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、通常、６０℃から２５０℃、定格電流が０．５Ａから１５Ａの範囲で機能する保護部品として品揃えされ、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手段である。
【０００３】非導電性の感温ペレットを用いる感温型温度ヒュ−ズは、通常、筒型外囲器の両端にリ−ドを取付け、外囲器内に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した感温ペレットを収容し、これに圧縮ばねなどで可動導電体に押圧を作用させて構成されている。たとえば、外囲器がガラス管でその管内の一部分に一対の導電膜を形成し、この管内に感温部材、通電位置と遮断位置間を移動可能な可動導電体、およびこの可動導電体に絶縁体を介在して押圧する圧縮ばねを順次挿入した構造の温度ヒュ−ズがある（特開平１０−１７７８３３号公報参照）。また、筒型金属ケ−スを用い、一方の開口側のリ−ドをかしめ固定し、他方の開口側のリ−ドを絶縁ブッシングを介在して固定し、この金属ケ−ス内に感温部材を２枚の板ばね間に挾み込み、常温時は板ばねをケ−ス内壁面に接触させる簡素化構造の温度ヒュ−ズがある（特開平５−３０７９２５号公報参照）。さらに、一方に導出リ−ドと電気的に接続した金属ケ−ス内に弾性体、感温部材、金属片、ばね可動片および封止セラミックを順次挿入し、セラミックに他方のリ−ドを貫通配置した温度ヒュ−ズも知られている（特開平９−２８２９９２号公報参照）。特に、スプリング部材として強圧縮ばねと弱圧縮ばねとを使用して可動接点体に押圧力を作用させて動作温度時の移動を確実にする公知の温度ヒュ−ズも知られている（特開平５−１３５６４９号、特開平１１−１１１１３５号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述の感温ペレット型温度ヒュ−ズは、感温材に比較的純粋な化学薬品が使用されており、この物質を造粒し所定の形状に成形加工して感温ペレットとするのであるが、ペレット化後の軟化、変形、昇華、潮解性など環境条件の影響を受けやすく、製造上の各工程管理や製品後の保管条件などの観点で多くの問題点があった。たとえば、ペレット成形加工では材質自体に潮解性があるものでは外気に触れることで変形したり昇華したりするので外気遮断のための完全なシ−ル管理が要求される。また、成形加工品で硬度などの機械的強度が弱く温度ヒュ−ズの組立において、スプリング圧により変形して不具合となることがある。さらには、製品後の温度ヒュ−ズに対して、高温高湿の保管条件ではペレットの昇華、潮解など製品寿命に影響を受けることがあり、電気的特性の低下にもなる。特に、化学薬品を使用する従来の感温部材では高温下での軟化変形が顕著で徐々に縮小化して接点が解離する不具合を招く。それゆえ、使用環境や経時的変化の影響を受け難くて、周囲の厳しい保管雰囲気に曝され高温高湿や有害ガスを浴びる環境下においても感温部材自体に欠陥を生じさせない感温型温度ヒュ−ズの提案が望まれていた。
【０００５】したがって、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、感温部材の物理化学的特性に着目して感温材料を選定使用する新規かつ改良された感温変位材を用いた温度ヒュ−ズを提供することにある。すなわち、感温ペレットとしての非導電性で熱変形性のゴムブロック体を用いその温度対変位の特性変化に着眼して、ブロック体の特定変位量でスイッチ作動させる温度ヒューズの提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明においては、感温部材は、熱変形性物質についてその物質の温度に対する変形変位量の特性曲線に着目して選定され、所定の動作温度での変位を利用してスイッチ機能手段を作動する感温変位材を用いた温度ヒューズが開示される。材料の選定にあたっては物理化学的性質が配慮され、成形加工、製造工程での取り扱いの容易さ、成形後の変質や変形等に対処できる材料が考慮され、その結果、物理化学的特性が安定な動作特性を有する感温変位材を用いた温度ヒュ−ズが提供される。具体的には、所定の温度で特定量で変位する絶縁性で熱変形性を有する感温部材が選択使用され、この感温部材を収容する筒型外囲器と、外囲器の一端側に取付けた第１電極を形成する第１リ−ド部材と、外囲器の他端側に取付けた第２電極を形成する第２リ−ド部材と、外囲器に収容された可動導電部材およびこの可動導電部材に押圧力を作用するスプリング部材を含む感温部材と共働きするスイッチ機能手段とを具備し、感温部材の変位状態を検知して第１および第２電極の間を遮断または導通状態の何れかに切換える感温変位材を用いた温度ヒュ−ズを開示する。特に、感温部材は熱変形性ゴムを主材料としこれに所望する物理化学的特性を付与する添加物、たとえば、無機物質のフィラなどにより電気的特性としての絶縁抵抗値や耐電圧値を高めるもの、機械的特性としての成形加工や強度性の改善材、さらに化学的特性としての酸化防止や老化防止に役立つ改良剤等を混合した感温部材を使用する。したがって、従来の化学薬品による感温ペレットで発生する変質が抑止され、機械的強度の改善される感温変位材を用いた温度ヒュ−ズが得られる。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の感温変位材を用いた温度ヒュ−ズは、熱変形する感温部材と、この感温部材を収容する筒状金属ケ−スと、この金属ケ−スの一端開口側にかしめ固定して取付けてケ−ス内壁面を第１電極とする第１リ−ド部材および他端開口側に装着の絶縁ブッシングを貫通してその先端部を第２電極とする第２リ−ド部材と、この金属ケ−スに収容される可動接点体およびこの可動接点体に押圧力を付与する圧縮ばね部材を含むスイッチ機能部品とを具備し、感温部材が所定の動作温度で所定の値だけ変形・変位したときに第１および第２電極間を遮断状態から導通状態へ、又は逆の状態に切換える。好ましくは、圧縮ばね部材が強圧縮ばねと弱圧縮ばねとからなり、強圧縮ばねが弱圧縮ばねの弾性力に抗して可動接点体を第２電極に押圧接触させる。また、強圧縮ばねはその両端に押圧板を介して感温部材および可動接点体の間に配置し、組立の容易化と共にばね動作の安定化が図られ、感温部材の変形変位時に弱圧縮ばねの押圧力により可動接点体を移動させて回路遮断する常時ＯＮ−異常時ＯＦＦの温度ヒュ−ズとする。一方、単一ばねを感温部材に当接して常時ＯＦＦに設定して感温部材の熱変位を拡大する方向にして配置すると、感温部材は過熱により単一ばねの押圧力に抗して可動接点体を移動させ回路導通する常時ＯＦＦ−異常時ＯＮとなる逆動作型作動の感温変位材を用いた温度ヒュ−ズが提供できる。
【０００８】別の実施形態を説明すると、本発明は、温度で変形する感温部材が所定の温度に上昇したとき、その変位量の変化でＯＮ−ＯＦＦのスイッチ切換えすると共に所定温度以下に下降したときに変位量が変わって元の状態に戻り、ＯＦＦ−ＯＮのスイッチ切換えをする復帰型温度ヒューズとして使用することもできる。例えば、感温部材と、これを収容する筒状金属ケ−スと、この金属ケ−スの一端開口側にかしめ固定して取付けてケ−ス内壁面を第１電極とする第１リ−ド部材と、この金属ケ−スの他端開口側に装着した絶縁ブッシングと、この絶縁ブッシングを貫通させてその先端部を第２電極とする第２リ−ド部材と、第１電極と第２電極間に配置された長手方向に延びる２枚の舌片状平板からなる導電性Ｖ字形弾性舌片を具備し、このＶ字形舌片に感温部材を挾み込んで舌片裏面をケ−ス内壁面に接触させた温度ヒュ−ズができる。この場合に２枚の舌片状平板間に挟まれた感温部材が温度変化で縦横の伸縮が異なるとその取付方向によりスイッチ動作をＯＮ−ＯＦＦまたはＯＦＦ−ＯＮで選択できる。
【０００９】
【実施例１】図１および図２は本発明に係る実施例の感温変位材を用いた温度ヒュ−ズでそれぞれ常温の平常時と過熱異常動作時の温度ヒュ−ズの部分断面図を示す。この感温変位材を用いた温度ヒュ−ズは、銅、黄銅などの良導体で熱伝導性良好な円筒状金属ケ−ス１と、その一方の開口側にかしめ固定した第１リード部材２と、この金属ケ−ス１内に収容された感温部材３、一対の押圧板４、良導電性で適度の弾性を有する銀合金の可動接点体５および弱圧縮ばね６を含むスイッチ機能部品と、金属ケ−ス１の他方の開口に挿入された絶縁ブッシング７と、この絶縁ブッシング７を貫通して金属ケ−ス１から絶縁配置された第２リ−ド部材８とを具備して構成される。なお、９は図２の感温変位材過熱動作後の状態で可動接点体５と接触する接点部位である。感温部材３は熱変形性樹脂を主材料として成形加工したゴムブロック体であり、温度ヒュ−ズの動作温度で所定の変位量を検知してスイッチング動作する。換言すると、熱変形性樹脂のゴムは所定の動作温度に対応して所定量の変位を伴う材料であり、図３に示すような温度対変位の特性曲線２０を有する。具体的には、特性曲線２０のうち動作温度が７０℃ないし９０℃の略直線的部分２１が選択して利用される。例えば、図３の特性曲線２０を有するゴムを使用して７０℃で導通させる場合、変位量δｈが約１４０μｍを越えた時点で接点が接触するように間隔を調整して設定する。また、９０℃で導通させるにはδｈを５２５μｍで離間して設定して逆動作型温度ヒューズになる。一方、正常動作型温度ヒューズとするにはゴムブロック体の配置を温度上昇で収縮する方向で利用する。本発明の特徴は熱変形性樹脂の感温部材を用いる温度ヒュ−ズであるが、使用する熱変形ゴムの物理化学的諸特性に応じて所望する特性の改善策を講じられ、たとえば、酸化や老化しやすい化学的特性の場合には酸化防止剤や老化防止剤を添加するほか、感温部材へフィラを充填して電気抵抗値や絶縁性改善に役立てる。本発明の熱変位特性を有する感温部材の特色は、従来の化学薬品部材に比べて強度が高く部材加工が容易になること、加えて、化学薬品部材でしばしば問題となる高温高湿下での軟化変形や水分による潮解、あるいは昇華がほとんど発生しないことである。したがって、感温部材の経時的変化に伴うスイッチ作動上での不具合を解消できる。
【００１０】
【実施例２】本発明に係る別の実施例として、熱変形性樹脂の感温部材であるゴムブロック体を使用した簡素化構造の温度ヒュ−ズについて説明する。この温度ヒュ−ズは、特開平５−３０７９２５号公報に開示された温度ヒューズの改良であり、前述する実施例と同様に、所定の動作温度で変位する熱変形性ゴムブロック体と、このブロック体を収容する筒状金属ケ−スと、この金属ケ−スの一端開口側にかしめ固定して取付けられてケ−ス内壁面を第１電極とする第１リ−ド部材と、この金属ケ−スの他端開口側に挿入して装着固定した絶縁ブッシングと、この絶縁ブッシングを貫通し先端部を第２電極とする第２リ−ド部材とを具備し、さらに可動導電体部材およびスプリング部材の両機能を奏するように感温部材のブロック体を挾み込む２枚のばね平板のＶ字形弾性舌片を具備する。このＶ字形弾性舌片は金属ケ−スの内壁面の第１電極と第２リ−ド部材の先端部の第２電極との間に配置する。導電性のＶ字形弾性舌片は長手方向に延びた２枚の平板ばねはであり、その一端を固定して第２リ−ド部材の第２電極と電気機械的に結合し、他端を開脚自在であるＶ字形弾性舌片の裏面を金属ケ−ス内壁面の第１電極に接触させる。また、感温部材のブロック体はＶ字形弾性舌片の板ばね間に開脚側から挾み込むことで押圧を作用させて感温部材を保持する。したがって、常温の平常時は平板ばねを介して導電状態が維持されるが、周囲温度が特定の温度以上に上昇すると感温部材のブロック体が変位し平板ばねが圧縮力で縮まってケ−ス内壁面との接触が断たれ、第１および第２リ−ド部材間の電気回路を遮断することになる。逆に、ブロック体が温度上昇で膨張する方向を挟み込めば遮断から導通状態に切換えることになる。この実施例は温度ヒュ−ズを構成する部品点数を減らして構造を簡素化して、感温部材の熱変形性樹脂による強度性を効果的に発揮する。
【００１１】
【実施例３】本発明のさらに別の実施例として、特開平１０−１７７８３３号公報の温度ヒューズを改良して感温変位材を用いた温度ヒュ−ズが得られる。例えば、筒状絶縁管に感温部材を収容して、第１および第２リ−ド部材をこの絶縁管の開口側にそれぞれ固定すると共に第１および第２電極をそれぞれケ−ス内壁面の一部分に形成し、これら第１電極と第２電極の通電位置から遮断位置に移動可能な球状の導電体を絶縁管に収容し、この球状導電体を球状絶縁体を介在して感温部材側に押圧するスプリングを具備して構成する。スプリングは絶縁管の一端側に配置されており、球状絶縁体を介して球状導電体を感温部材に押圧する。平常時に導電体は内壁面の第１および第２電極と接触状態にあって回路の導通状態を維持する位置にある。そして、感温部材が温度上昇で所定の温度を越えると変位量が所定値に達し、それによって導電体がスプリングの押圧で非導通位置に移動し回路遮断となる。
【００１２】
【発明の効果】この発明によれば、感温材料が温度に対して変位量がほぼ直線的な関係を有する熱変形性絶縁樹脂から選択され、必要に応じて添加物を使用し、物理化学的特性を考慮することで成形加工が容易で成形した感温部材の変質を抑止して長寿命化と動作安定化の実現が期待できる。特に、組立加工の容易さと部材強度の改善は感温変位材を用いた温度ヒュ−ズの構成部品の簡素化に役立ち、ロ−コスト製品の提供を可能にする。また、温度ヒュ−ズの保管並びに経時変化において、高湿度や有害ガスの雰囲気中に置かれても長期にわたり安定化が図られ、腐食や絶縁度の劣化を防ぎ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する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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例で常温時の感温変位材を用いた温度ヒューズの縦断面図。
【図２】本発明の実施例で過熱動作後の感温変位材を用いた温度ヒューズの縦断面図。
【図３】本発明で使用する感温変位材の温度対変位の特性を示す特性曲線図。
【符号の説明】
１      金属ケ−ス（外囲器）
２      第１リード部材
３      感温部材（ゴム）
５      押圧板
６      可動接点体（可動導電部材）
７      絶縁ブッシング
８      第２リ−ド部材
９      可動接点体５と接触する接点部位
２０    特性曲線
２１    直線的部分
【図１】
2004172064.tif 000003
【図２】
2004172064.tif 000004
【図３】
2004172064.tif 000005