(57)【要約】【課題】可溶物として樹脂、合金の何れも使用でき、可溶物の酸化を排除でき、応力型であっても可溶物の応力集中変形による動作不良をよく防止できる感熱エレメント及びかかる感熱エレメントを用いたサーモプロテクタを提供する。【解決手段】絶縁フィルム１２１を有する外包体１２内に可溶物１１が絶縁フィルム１２１の引張り応力状態のもとで装填され、可溶物１１の加熱溶融で外包体１２の厚みもしくは高さが増加される。【選択図】図１
2005011723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁フィルムを有する外包体内に可溶物が絶縁フィルムのほぼ引張り応力状態のもとで装填され、可溶物の加熱溶融で外包体の厚みもしくは高さが増加されることを特徴とする感熱エレメント。
【請求項２】
絶縁フィルムを有する外包体内に加熱発泡性の可溶物が装填され、可溶物の加熱発泡により絶縁フィルムが伸長されて外包体の厚みもしくは高さが増加されることを特徴とする感熱エレメント。
【請求項３】
外包体が絶縁フィルムのカバーとベースプレートとからなることを特徴とする請求項１または２記載の感熱エレメント。
【請求項４】
請求項１〜３何れか記載の感熱エレメントを有し、可溶物の加熱溶融による外包体の厚みもしくは高さの増加で接点が開かれることを特徴とするサーモプロテクタ。
【請求項５】
接点間が可溶物と同等融点または低融点の合金で接合されてい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】
リード導体間に接続された金属箔または金属細線に請求項１〜３何れか記載の感熱エレメントが接触され、可溶物の加熱溶融による外包体の厚みもしくは高さの増加で前記金属箔または金属細線が破断されることを特徴とするサーモプロテクタ。
【請求項７】
請求項１〜３何れか記載の感熱エレメントの絶縁フィルムの表面に導電膜が設けられ、可溶物の加熱溶融による外包体の厚みもしくは高さの増加で導電膜が当接されるブレードが設けられていることを特徴とするサーモプロテクタ。
【請求項８】
請求項２または３記載の感熱エレメントの絶縁フィルムの表面に絶縁フィルムの伸長により破断される導電膜が設けられていることを特徴とするサーモプロテクタ。
【請求項９】
バイメタルスイッチに請求項１〜３何れか記載の感熱エレメントが付設されていることを特徴とする感熱スイッチ。
【請求項１０】
バイメタルスイッチに請求項４〜８何れか記載のサーモプロテクタが直列に接続されていることを特徴とする感熱スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子・電気機器用のサーモプロテクタ及びこのサーモプロテクタ用の感熱エレメント並びにその感熱エレメントを付設した感熱スイッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子・電気機器における異常発熱を感知し、この感知に基づくカットオフ動作で機器を電源から遮断して機器の過熱を防止し、火災の発生を未然に防止するサーモプロテクタとして、弾性応力を利用する応力型、バイメタルスイッチのような熱歪を利用する熱応力型が存在する。
応力型としては、たとえば図１３の（イ）に示すように弾性金属片１’を強制的に曲げ、この曲げ弾性金属片１’の両端を曲げ反力に抗して一対の固定端子７２’，７２’に所定融点の可溶合金（はんだ）２’で接合し、周囲温度が可溶合金２’の融点まで昇温し可溶合金が溶融されると、図１３の（ロ）に示すように弾性金属片１’の曲げ応力を解除させて弾性金属片１’の一端と一方の固定端子７２’との接合を解離して通電を遮断するものが知られている。
【０００３】
また、図１４の（イ）に示すように一端にリード端子１３’を取付けた金属ケース１４’内に一端側から所定融点のペレット２’、座板１５’、圧縮スプリング１’、座板１６’を順次に収容し、更に外周が金属ケース内面に摺動接触されたコンタクト４２’を収容し、リードピン貫通ブッシング１７’を金属ケース１４’の他端側に固定し、このブッシング１７’とコンタクト４２’との間に引外しスプリング１８’を組み込んでリード端子１３’→金属ケース１４’→コンタクト４２’→リードピン４１’を経る導通路を構成し、周囲温度がペレット２’の融点まで昇温されてペレット２’が溶融されると、図１４の（ロ）に示すように圧縮スプリング１’の圧縮応力を解放させて引外しスプリング１８’の圧縮応力でリードピン４１’の先端からコンタクト４２’を離隔させて前記導通路を遮断するものも知られており、いわゆる、ペレットタイプ温度ヒューズと称されている。
前記の熱応力型としては、既述した通りバイメタルスイッチが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１３に示す応力型では、弾性金属片の曲げ反力を支持する可溶合金（はんだ）での応力分布が複雑であり、応力集中が避けられずクリープに基づく動作不良が発生し易い。また、可溶合金の酸化防止のためにフラックスを塗布しているが、ヒートサイクルによるフラックスの流失に基づく動作不良も懸念される。
図１４に示すペレットタイプでは、座板による均圧化のためにペレットを一様に圧縮できても構造が複雑であり、小型化やコスト面での不利を免れ得ない。
また、図１３に示す応力型では可溶体が可溶合金に限られ、図１４に示す応力型では可溶体が絶縁物に限られるから、可溶体の選択範囲が制限され、統一的な製品管理を行ない得ないという不都合もある。
前記バイメタルタイプは復帰型であり、オン・オフの繰返しが進むにつれてヒステリシスにより動作温度が経時的に上昇する危険性がある。
【０００５】
本発明の目的は、可溶物として樹脂、合金の何れも使用でき、可溶物の酸化を排除でき、応力型であっても可溶物の応力集中変形による動作不良をよく防止できる感熱エレメント及びかかる感熱エレメントを用いたサーモプロテクタを提供することにある。
更に、かかる感熱エレメントをバイメタルスイッチに付設することによりバイメタルスイッチによる温度制御での経時的温度上昇を防止することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る感熱エレメントは、絶縁フィルムを有する外包体内に可溶物が絶縁フィルムのほぼ引張り応力状態のもとで装填され、可溶物の加熱溶融で外包体の厚みもしくは高さが増加されることを特徴とする。ほぼ引張り応力状態とは、引張り応力状態の分布状況に起因して生じるせん断応力の作用を許容することにある。
【０００７】
請求項２に係る感熱エレメントは、絶縁フィルムを有する外包体内に加熱発泡性の可溶物が装填され、可溶物の加熱発泡により絶縁フィルムが伸長されて外包体の厚みもしくは高さが増加されることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に係る感熱エレメントは、請求項１または２の感熱エレメントにおいて外包体が絶縁フィルムのカバーとベースプレートとからな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１〜３何れかの感熱エレメントを有し、可溶物の加熱溶融による外包体の厚みもしくは高さの増加で接点が開かれ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のサーモプロテクタにおいて接点間が可溶物と同等融点または低融点の合金で接合されてい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、リード導体間に接続された金属箔または金属細線に請求項１〜３何れかの感熱エレメントが接触され、可溶物の加熱溶融による外包体の厚みもしくは高さの増加で前記金属箔または金属細線が破断され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１〜３何れかの感熱エレメントの絶縁フィルムの表面に導電膜が設けられ、可溶物の加熱溶融による外包体の厚みもしくは高さの増加で導電膜が当接されるブレードが設けら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２または３の感熱エレメントの絶縁フィルムの表面に絶縁フィルムの伸長により破断される導電膜が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
請求項９に係る感熱スイッチは、バイメタルスイッチに請求項１〜３何れかの感熱エレメントが付設されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項１０に係る感熱スイッチは、バイメタルスイッチに請求項４〜８何れかのサーモプロテクタが直列に接続されてい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は請求項１に係る感熱エレメントの一実施例の動作経過を示す図面であり、図１の（イ）は感熱動作前の状態を、図１の（ロ）は感熱動作中または動作後の状態を、図１の（ハ）は感熱動作後の状態をそれぞれ示している。
図１において、１１は可溶物であり、熱可塑性樹脂や合金を使用できる。１２は可溶物１１が装填された弾性を有する絶縁フィルム１２１，１２１からなる外包体であり、図１の（イ）の動作前においては、絶縁フィルムに引張り応力が作用している。前記絶縁フィルム１２１は可溶物１１の溶融温度のもとでも弾性を保持し得る耐熱性を備えている。
図１の（イ）の動作前では、可溶物１１が扁平状とされ、その厚み若しくは高さｈが動作中や動作後での可溶物の厚み若しくは高さよりも低くされている。
図１の（イ）において、可溶物１１が溶融されてその弾性率が実質上０に近づくと、絶縁フィルム１２１の引張り応力に基づく内方向力のためにその溶融物１２が変形されると共に絶縁フィルム１２１の引張り応力が減じられていく。
【００１７】
この場合、（ａ）動作後での絶縁フィルムの引張り応力が最終的にある程度残留されるときは、可溶物の最終形状は図１の（ハ）に示すように断面円形となり（説明の便宜上、溶融可溶物の自重による変形は無視してある）、（ｂ）絶縁フィルムの引張り応力が最終的に０となるときは、可溶物の最終形状は断面円形に至るまえの図１の（ロ）に示すような中間形状となる。
この（ａ）及びとｂ）を力学的に説明すれば、動作後の可溶物の周囲長さをＬ、動作前の可溶物の周囲長さをＬ’、絶縁フィルムの弾性率をＥ、動作前での絶縁フィルムの引張り応力をδ、動作後での絶縁フィルムの引張り応力をδ’とすれば
【００１８】
［数１］
δ’＝δ−（Ｌ’−Ｌ）Ｅ／Ｌ
が成立し、Ｌ＝（可溶物の断面形状が円形となったときの絶縁フィルムの周囲長さ）としてδ’＞０を満たすようにＬ’、δ、Ｅを設定すると（ａ）の動作状態となり、Ｌ＞（可溶物の断面形状が円形となったときの絶縁フィルムの周囲長さ）としてδ’＝０を満たすようにＬ’、δ、Ｅを設定すると（ｂ）の動作状態となる。
【００１９】
図２は請求項１に係る感熱エレメントの別実施例の動作経過を示す図面であり、図２の（イ）は感熱動作前の状態を、図２の（ロ）は感熱動作中または動作後の状態を、図２の（ハ）は感熱動作後の状態をそれぞれ示している。
図２において、１１は可溶物であり、前記と同様に熱可塑性樹脂や合金を使用できる。１２は可溶物１１が装填された弾性を有する絶縁フィルム１２１と剛直なベースプレート１２２とからなる外包体であり、絶縁フィルム１２１の両端がベース１２２に固定されており、図２の（イ）の動作前においては、絶縁フィルムに引張り応力が作用している。前記絶縁フィルムは可溶物の溶融温度のもとでも弾性を保持し得る耐熱性を備えている。
図２の（イ）の動作前では、可溶物１１が扁平状とされて巾Ｗが絶縁フィルム１２１の両端固定支点の間隔ｐよりも大きくされ、その可溶物の厚み若しくは高さｈが動作中や動作後での可溶物の厚み若しくは高さｈ１、ｈ２よりも低くされている。
【００２０】
図２の（イ）において、可溶物１１が溶融されてその弾性率が実質上０に近づくと、絶縁フィルム１２１の引張り応力に基づく内方力のために、図２の（ロ）〜（ハ）に示すようにその溶融物１１が変形され絶縁フィルム１２１が円弧状に向け変形していくと共に絶縁フィルム１２１の引張り応力が減じられていく。
図２の（ハ）に示すように、剛直なベースプレートを弦とする円弧状となるのは、その時の外包体内の断面積（円弧径をｒ、円弧角をθラジアンとすると、πｒ２−（ｒ２ｓｉｎθ）／２で与えられる）に対し、絶縁フィルムの長さがｒθよりやや短い場合であり、絶縁フィルムに引張り応力が残留される。絶縁フィルムの長さがｒθより長い場合は、図２の（ロ）に示されているような円弧状断面となる前の断面形状で、絶縁フィルムの引張り応力が０となる。
【００２１】
前記可溶物には、感熱動作温度に応じた融点または固相線温度を有する熱可塑性樹脂、低融点可溶合金を用いることができる。低融点可溶合金は、Ｓｎ−Ｐｂ系合金、更にＩｎ、Ｂｉ、Ｓｂの少なくとも一種を添加した合金とすることができる。
【００２２】
前記絶縁フィルムには、可溶物の融点または固相線温度のもとでも弾性を保持し得る耐熱性の高分子フィルムが使用される。例えば、ＰＥＴフィルム、ＰＰＳフィルムを使用できる。更に、耐熱ゴムフィルム、エラストマー樹脂フィルムを使用できる。
【００２３】
本発明に係る感熱エレメントを製造するには、シート状の可溶物を上下の絶縁フィルムで挾み、絶縁フィルムに引張り力を加えた状態で超音波溶着により可溶物を切断すると共に絶縁フィルムを融着切断する方法、厚手のシート状可溶物を上下から絶縁フィルムまたは絶縁フィルムと剛直プレートとで挾み、超音波溶着により可溶物を切断すると共に上下の絶縁フィルムまたは絶縁フィルムとプレートとを融着のうえ切断し、而るのち、可溶物の融点以上で絶縁フィルムの耐熱温度以下の加熱温度にて圧縮して全体または一部を扁平化する方法等を使用できる。後者の場合、上下の絶縁フィルムまたは絶縁フィルムとプレートとを融着のうえ切断することと、可溶物の融点以上で絶縁フィルムの耐熱温度以下の加熱温度にて圧縮して全体または一部を扁平化することを同時に行なうことも可能である。
【００２４】
図３は請求項２に係る感熱エレメントの一実施例の動作経過を示す図面であり、図３の（イ）は感熱動作前の状態を、図３の（ロ）は感熱動作後の状態をそれぞれ示している。
図３において、１１０は加熱発泡性の可溶物、１２は可溶物が装填された弾性を有する絶縁フィルム１２１，１２１からなる外包体であり、この絶縁フィルムは可溶物の加熱発泡温度のもとでも充分な引張り強度を保証できる耐熱性を備えている。
図３の（イ）の動作前では、加熱発泡性可溶物１１０が扁平状であり、その厚み若しくは高さｈが図３の（ロ）の動作後での発泡可溶物の厚み若しくは高さＨよりも低くされている。
図３の（イ）において、可溶物１１０が加熱されて発泡されると、発泡内圧により絶縁フィルム１２１に引張り応力が作用すると共に全体が断面円形のもとで膨張される。
この場合、膨張前の絶縁フィルムの周囲長さをＬ、絶縁フィルムの厚みをｔ、絶縁フィルムの弾性率をＥ１、加熱発泡性可溶物の膨張率をα、発泡体の弾性率をＥ２とすれば、感熱動作により絶縁フィルム１２１に作用する引張り応力ｆは
【００２５】
［数２］
ｆ＝α／〔（１／Ｅ１）＋（２πｔ／ＬＥ２）〕
で把握でき、このｆを絶縁フィルムの引っ張り強度以下とするように絶縁フィルムの厚みｔが設定されている。
【００２６】
図４は請求項２に係る感熱エレメントの別実施例の動作経過を示す図面であり、図４の（イ）は感熱動作前の状態を、図４の（ロ）は感熱動作後の状態をそれぞれ示している。
図４において、１１０は加熱発泡性可溶物、１２は加熱発泡性可溶物１１０が装填された絶縁フィルム１２１と剛直なベースプレート１２２とからなる外包体であり、絶縁フィルム１２１の両端がベースプレート１２２に固定されている。
図４の（イ）の動作前では、加熱発泡性可溶物１１０が扁平状とされ、その加熱発泡性可溶物の厚み若しくは高さｈが図４の（ロ）における動作中や動作後での発泡可溶物の厚み若しくは高さＨよりも低くされている。
図４の（イ）において、可溶物１１０が加熱されて発泡されると、発泡内圧により絶縁フィルム１２１に引張り応力が作用し、絶縁フィルム１２１が円弧状に緊張されると共に可溶物が膨張されていく。
この場合、絶縁フィルムに引張り張力が作用する直前の円弧の半径をｒ、円弧角をθとし、更に絶縁フィルムの両端間の距離、すなわちベースプレートの巾をｄ、絶縁フィルム長さをＬ’とすれば、ｄ／２＝ｒｓｉｎ（θ／２）及びｒθ＝Ｌ’が成立し、これらの関係から円弧径ｒをｄ、Ｌ’から求めることができる。そして、可溶物の発泡膨張により絶縁フィルムに作用する引張り力ｆ’は、絶縁フィルムの周囲長さが２πｒで、内部の可溶物が膨張率αで膨張する場合の張力にほぼ等しくなるから、その張力ｆ’は式３において、Ｌ＝２πｒとすることにより求めることができる。従って、その引張り張力ｆ’は
【００２７】
［数３］
ｆ’＝α／〔（１／Ｅ１）＋（ｔ／ｒＥ２）〕
で把握でき、このｆ’を絶縁フィルムの引っ張り強度以下とするように絶縁フィルムの厚みｔが設定されている。
【００２８】
請求項２の感熱エレメントにおける加熱発泡性可溶物には、分解型発泡剤と熱可塑性樹脂粒またはゴム粒とをバインダーの添加のもとで混合し所定形状に形成したものを使用できる。この熱可塑性樹脂には、例えば塩化ビニル樹脂やポリエチレン等を使用でき、発泡剤には例えばアゾビスイソブチロニトリル、ジアゾアミノベンゼン、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン、Ｎ，Ｎ’−ジニトロテレフタルアミド、Ｐ−トルエンスルホニルヒドラジド、Ｐ，Ｐ’−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド等を使用できる。
【００２９】
本発明に係る感熱エレメントの平面形状は、加熱による可溶物の溶融と絶縁フィルムの引張り応力により、または加熱発泡性可溶物の発泡により外包体の厚み若しくは高さが増加されるのであれば、適宜の形状にでき円形、楕円形、長円形、四角形等の平面形状にできる。更に、後述の環状とすることもできる。
図５の（イ）は請求項１に係る感熱エレメントの上記とは別の実施例を示す平面図、図５の（ロ）は図５の（イ）におけるロ−ロ断面図であり、前記した熱可塑性樹脂や合金の可溶物１１が絶縁フィルム１２１，１２１からなる扁平な環状外包体１２０内に装填され、絶縁フィルム１２１に環状の周方向と直角方向に引張り応力ｆが加えられている。この実施例に対し、絶縁フィルムに引張り応力を加えることに代え可溶物として加熱発泡性可溶物を用いることにより請求項２に係る感熱エレメントの実施例とすることもできる。
【００３０】
図６の（イ）は請求項１に係る感熱エレメントの上記とは別の他の実施例を示す平面図、図６の（ロ）は図６の（イ）におけるロ−ロ断面図であり、前記した熱可塑性樹脂や合金の可溶物１１が絶縁フィルム１２１と剛直なベースプレート１２２とからなる扁平な環状外包体１２０内に装填され、可溶物１１が扁平化されてその巾Ｗが絶縁フィルム１２１の両端固定支点間の間隔ｐよりも大とされ、絶縁フィルム１２１に環状の周方向と直角方向の引張り応力ｆが加えられている。この実施例に対し、絶縁フィルムに引張り応力を加えることに代え可溶物として加熱発泡性可溶物を用いることにより請求項２に係る感熱エレメントの実施例とすることもできる。
【００３１】
図７は請求項４に係るサーモプロテクタの実施例を示す図面であり、図７の（イ）は平面図を、図７の（ロ）は図７の（イ）におけるロ−ロ断面図をそれぞれ示し、更に図７のの（ハ）は動作後の断面図を示している。
図７において、１２２はベースプレート絶縁体である。１２１は絶縁フィルム、１１は熱可塑性樹脂や合金等の可溶物であり、絶縁フィルム１２１の周囲がベースプレート１２２に高周波溶着等で接合されて平面輪郭が四角形の外包体１２に形成され、外包体１２内に可溶物１１が装填され、絶縁フィルム１２１に縦方向及び横方向の引張り応力が加えられている。すなわち、請求項１に係る感熱エレメント１がベースプレート１２２に一体的に形成されている。３１は固定リード電極、３２は可動リード電極、３３は可動電極側の接点材であり、図７の（ロ）に示す動作前では接点閉の状態で可動電極３２と感熱エレメント１の絶縁フィルム１２１とが接触されている。
４は絶縁カバーであり、ベースプレート１２２の周囲に封止され、固定リード電極３１及び可動リード電極３２が絶縁カバー周囲の封止部に支持されている。
【００３２】
図７に示すサーモプロテクタの動作機構は次の通りである。
すなわち、サーモプロテクタ外部が昇温されると感熱エレメント１の可溶物１１が溶融され、この溶融物が絶縁フィルム１２１の引張り応力に基づく内方向力で変形されると共に絶縁フィルム１２１が引張り応力の減退で緩まされて感熱エレメントの厚み若しくは高さが増加され、その増加により図７の（ハ）に示すように接点が開かれ、これにてカットオフ動作が終了される。
図７に示すサーモプロテクタにおいては、請求項１に係る感熱エレメントが使用されているが、図７において、絶縁フィルムに引張り応力を加える代わりに可溶物を加熱発泡性として請求項２に係る感熱エレメントを使用することもできる。
【００３３】
図８は請求項４に係るサーモプロテクタの別の実施例を示す図面であり、図８の（イ）は平面図を、図８の（ロ）は図８の（イ）におけるロ−ロ断面図をそれぞれ示し、更に図８の（ハ）は動作後の断面図を示している。
図８において、１は環状のベースプレート絶縁体１２２に環状の絶縁フィルム１２１の内周及び外周が高周波溶着等で接合されて扁平な環状外包体１２０が形成され、この外包体１２０内に熱可塑性樹脂や合金等の可溶物１１が装填され、環状の円周方向と直角方向の引張り応力が絶縁フィルム１２に加えられてなる感熱エレメントであり、請求項１に係っている。３１は固定リード電極、３２は可動リード電極、３３は可動電極側の接点材であり、感熱エレメント１が固定電極３１０上にベースプレート１２２において固定され、接点閉の状態で可動電極３２０が感熱エレメント１の絶縁フィルム１２１に接触されている。
固定リード電極３１の支持構造、可動リード電極３２の支持構造は図示されていないが、前記と同様に絶縁カバーで支持することもできる。絶縁カバーを使用しない場合は、例えば固定リード電極を配線基板にはんだで密接固定し、可動リード電極のリードを高さ保持用の導電スペーサを介して配線基板にはんだで固定することができる。
【００３４】
図８に示すサーモプロテクタの動作機構は次の通りである。
すなわち、サーモプロテクタ外部が昇温されると感熱エレメント１の可溶物１１が溶融され、この溶融物が絶縁フィルム１２１の引張り応力に基づく内方向力で変形されると共に絶縁フィルム１２１が引張り応力の減退で緩まされて感熱エレメントの厚み若しくは高さが増加され、その増加により図８の（ハ）に示すように接点が開かれ、これにてカットオフ動作が終了される。
図８に示すサーモプロテクタにおいては、請求項１に係る感熱エレメントが使用されているが、図８において、絶縁フィルムに引張り応力を加える代わりに可溶物を加熱発泡性とすることにより請求項２に係る感熱エレメントを使用することもできる。
【００３５】
図７や図８に示すサーモプロテクタにおいて、可動電極の接点材と固定電極との間を感熱エレメントの可溶物の融点または固相線温度あるいは加熱発泡性可溶物の発泡温度よりも低い融点乃至は実質的に同等融点のはんだ合金で接合して常時での接点の電気接触抵抗を低減することも可能である。この場合、感熱エレメントの感熱動作前若しくは実質的に同時にはんだ合金の溶融で接点の接合が解放されるので、感熱動作は前記と同様に良好に行なわれ得る。
【００３６】
図９は請求項６に係るサーモプロテクタの実施例を示す図面であり、図９の（イ）は平面図を、図９の（ロ）は図９の（イ）におけるロ−ロ断面図をそれぞれ示し、更に図９の（ハ）は動作後の断面図を示している。
図９において、１はベースプレート絶縁体１２２に絶縁フィルム１２１の周囲が高周波溶着等で接合されて平面方形の扁平な外包体１２が形成され、この外包体１２内に熱可塑性樹脂や合金等の可溶物１１が装填され、縦方向及び横方向の引張り応力が絶縁フィルム１２１に加えられてなる感熱エレメントであり、請求項１に係っている。３１，３２はリード、５は金属箔または金属細線からなる易破断金属片であり、各リードの先端部が上向きに折り曲げられ、その折り曲げ先端部３１０，３２０間に易破断金属片５が溶接、はんだ付けあるいは緊縛等で接続され、感熱エレメント１の絶縁フィルム１２１に易破断金属片５が接触されている。４は絶縁カバーであり、ベースプレート１２２の周囲に封止され、リードがその封止部に支持されている。
前記易破断金属片としての金属箔または金属細線には、はんだ細線（可溶物の融点よりも高融点）やアルミ箔を使用できる。
【００３７】
図９に示すサーモプロテクタの動作機構は次の通りである。
すなわち、サーモプロテクタ外部が昇温されると感熱エレメント１の可溶物１１が溶融され、この溶融物が絶縁フィルム１２１の引張り応力に基づく内方向力で変形されると共に絶縁フィルム１２１が引張り応力の減退で緩まされて感熱エレメント１の厚み若しくは高さが増加され、その増加により図９の（ハ）に示すように易破断金属片５が突き上げられて破断され、これにてカットオフ動作が終了される。
図９に示すサーモプロテクタにおいては、請求項１に係る感熱エレメントが使用されているが、図９において、絶縁フィルムに引張り応力を加える代わりに可溶物を加熱発泡性として請求項２に係る感熱エレメントを使用することもできる。
【００３８】
図１０の（イ）は請求項７に係るサーモプロテクタの実施例の動作前の断面図を、図１０の（ロ）は動作後の断面図をそれぞれ示している。
図１０において、１はベースプレート絶縁体１２２に絶縁フィルム１２１の周囲が高周波溶着等で接合されて平面方形の扁平な外包体１２が形成され、この外包体１２内に熱可塑性樹脂や合金等の可溶物１１が装填され、縦方向及び横方向の引張り応力が絶縁フィルム１２１に加えられてなる感熱エレメントであり、請求項１に係っている。６は感熱エレメント１の絶縁フィルム１２１の表面に設けられた導電膜、３１，３２は導電膜６に導電接着剤等で接続されたリード、４は絶縁カバー、７絶縁カバー４の内面に設けられたブレードであり、絶縁カバー４の周囲がベースプレート１２２に封止され、リード３１，３２がその封止部に支持され、ブレード７の刃が導電膜６直上に未接触で位置されている。
前記導電膜はアルミ箔等の金属箔の接着剤による接着、導電塗料の塗布等により形成できる。
【００３９】
図１０に示すサーモプロテクタの動作機構は次の通りである。
すなわち、サーモプロテクタ外部が昇温されると感熱エレメント１の可溶物１１が溶融され、この溶融物が絶縁フィルム１２１の引張り応力に基づく内方向力で変形されると共に絶縁フィルムが引張り応力の減退で緩まされて感熱エレメント１の厚み若しくは高さが増加され、その増加により図１０の（ロ）に示すように導電膜６がブレード７に接触されて破断され、これにてカットオフ動作が終了される。
図１０に示すサーモプロテクタにおいては、請求項１に係る感熱エレメントが使用されているが、図１０において、絶縁フィルムに引張り応力を加える代わりに可溶物を加熱発泡性として請求項２に係る感熱エレメントを使用することもできる。
【００４０】
図１１は請求項８に係るサーモプロテクタの実施例を示す図面であり、図１１の（イ）は平面図を、図１１の（ロ）は図１１の（イ）におけるロ−ロ断面図をそれぞれ示し、更に図１１の（ハ）は動作後の断面図を示している。
図１１において、１０はベースプレート絶縁体１２２に絶縁フィルム１２１の周囲が高周波溶着等で接合されて平面方形の扁平な外包体１２が形成され、この外包体１２内に加熱発泡性可溶物１１０が装填されてなる請求項２に係る感熱エレメントである。６は感熱エレメント１０の絶縁フィルム１２１の表面に設けられた導電膜、３１，３２はリードであり、導電膜６に導電接着剤で接続されている。４は絶縁カバーであり、１２２ベースプレートの周囲に封止され、リード３１，３２がその封止部に支持されている。
前記導電膜は、絶縁フィルムに較べて破断伸びの小さな金属箔の接着剤による接着、導電塗料の塗布等により形成できる。
【００４１】
図１１に示すサーモプロテクタの動作機構は次の通りである。
すなわち、サーモプロテクタ外部が昇温されると感熱エレメント１０の加熱発泡性可溶物１１０が発泡され、その発泡物の膨張により絶縁フィルムが伸長され、図１１の（ハ）に示すように絶縁フィルム１２１より破断伸びの小さな導電膜６が破断され、これにてカットオフ動作が終了される。
【００４２】
図１２は請求項９に係るバイメタル式の感熱スイッチの実施例を示す図面であり、図１２の（イ）はスイッチオン時を、図１２の（ロ）はスイッチオフ時を、図１２の（ハ）は動作ロック時をそれぞれ示している。
図１２において、３１は固定電極である。３２はバイメタルからなる可動電極であり、先端に接点材３３が取付けられている。１は本発明に係る感熱エレメントであり、ベースプレート（金属製または絶縁物製）１２２に絶縁フィルム１２１の周囲が高周波溶着等で接合されて扁平な外包体１２が形成され、この外包体１２内に熱可塑性樹脂や合金等の可溶物１１が装填され、絶縁フィルム１２１に引張り応力が加えられてなる請求項１に係る感熱エレメント、またはベースプレートに絶縁フィルムの周囲が高周波溶着等で接合されて扁平な外包体が形成され、この外包体内に加熱発泡性可溶物が装填されてなる請求項２に係る感熱エレメントであり、ベースプレート１２２において固定電極３１（または可動電極）に固定され、感熱エレメント１と可動電極３２（または固定電極）とはスイッチオン・オフ時中、未接触である。
【００４３】
図１２において、バイメタル可動電極３２が感熱エレメントの動作温度Ｔ１より低い温度でオン・オフ作動するように設定されているとする。
しかしながら、バイメタルスイッチでは、オン・オフの累積回数が多くなると、動作温度が本来の動作温度よりも高い温度側にシフトされる危険性がある。而るに、図１２に示す感温スイッチでは、温度Ｔ１のもとでは図１２の（ハ）に示すように感熱エレメント１を動作させて可動電極３２を押し上げて接点を開くことができ、バイメタル３２の本来の動作温度よりも高い温度Ｔ１でのバイメタルスイッチのオン・オフ作動をロックできる。
【００４４】
かかる効果は、本発明に係るサーモプロテクタとバイメタルスイッチとを近接配置で直列に接続して使用することによっても達成可能である。
【００４５】
【発明の効果】
本発明に係る感熱エレメントにおいては、絶縁フィルムを有する外包体に可溶物が装填されており、請求項１では絶縁フィルムに引張り応力が加えられて可溶物が圧縮されているが、絶縁フィルムの弾性及び絶縁フィルムと可溶物との面接触のために引張り応力の集中化がよく排除される結果、可溶物の局部的集中圧縮が回避でき、動作前の可溶物の変歪による動作不良を良好に防止できる。
また、本発明に係る感熱エレメントにおいては、可溶物が外包体で封止されているから、可溶物の酸化による動作不良をよく防止できる。
また、本発明に係る感熱エレメントにおいては、可溶物に熱可塑性樹、合金の何れをも使用でき、可溶物の選択範囲が広いという有利性もある。
特に、請求項４に係る感熱エレメントにおいては、外包体が絶縁フィルムとベースプレートとで形成されており、ベースプレートをサーモプロテクタのベースプレートと併用でき、サーモプロテクタの構成の簡易化を図ることができる。
【００４６】
本発明に係るサーモプロテクタにおいては、前記の感熱エレメントを使用しているから、動作の安定化を図ることができる。
【００４７】
本発明に係る感熱スイッチにおいては、バイメタル可動電極のオン・オフが繰り返されヒステリシスのためにオン・オフ温度が高温側にシフトされても、本発明に係る感熱エレメントまたはサーモプロテクタによってオフ状態にロックできる結果、バイメタルスイッチの安全動作を保証できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１に係る感熱エレメントの実施例を示す図面である。
【図２】請求項３に係る感熱エレメントの実施例を示す図面である。
【図３】請求項２に係る感熱エレメントの実施例を示す図面である。
【図４】請求項３に係る感熱エレメントの上記とは別の実施例を示す図面である。
【図５】請求項１に係る感熱エレメントの上記とは別の実施例を示す図面である。
【図６】請求項３に係る感熱エレメントの上記とは別の実施例を示す図面である。
【図７】請求項４に係るサーモプロテクタの実施例を示す図面である。
【図８】請求項４に係るサーモプロテクタの上記とは別の実施例を示す図面である。
【図９】請求項６に係るサーモプロテクタの実施例を示す図面である。
【図１０】請求項７に係るサーモプロテクタの実施例を示す図面である。
【図１１】請求項８に係るサーモプロテクタの実施例を示す図面である。
【図１２】請求項９に係る感温スイッチの実施例を示す図面である。
【図１３】従来のサーモプロテクタを示す図面である。
【図１４】従来の上記とは別のサーモプロテクタを示す図面である。
【符号の説明】
１１            可溶物
１１０          加熱発泡性可溶物
１２            外包体
１２０          環状外包体
１２１          絶縁フィルム
１２２          ベースプレート
３１            リードまたは固定電極
３２            リードまたは可動電極またはバイメタル
４              絶縁カバー
５              易破断導体片
６              導電膜
７              ブレード
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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