JP3017950B2 - 電流・温度複合ヒューズ - Google Patents
電流・温度複合ヒューズInfo
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Description
路保護に用いられる過電流及び温度に作動するヒューズ
に関し、特に、同一ケース内に、過電流により作動して
電流供給を遮断するヒューズ(以下「電流ヒューズ」と
略称する。)機能と、周辺温度の上昇により感温体が溶
融して作動するヒューズ(以下「温度ヒューズ」と略称
する。)機能とを兼ね備えた電流・温度複合ヒューズに
関する。
よるジュール熱によりヒューズ素子が溶断して、被保護
回路(以下「本回路」と略称する。)への電流供給を遮
断させるためのものであり、温度ヒューズは、機器等が
異常に発熱して所定温度に達した場合に、この熱で感温
体が溶融して、本回路への電流供給を遮断させるための
ものである。
温度上昇に伴う回路抵抗の増加により、回路電流が低下
して電流ヒューズが溶断しないまま本回路が破壊される
ことがあるため、温度ヒューズとの併用が行われてい
た。
1つとしては、図14に示す、いわゆるサーマルカット
オフ50と言われるものがある。なお、図14の(A)
は作動前の状態、(B)は作動後の状態を示すものであ
る。詳しい構成は省略するが、これは、感温体として、
熱可塑性樹脂からなるペレット51を用い、この昇温溶
融により、抑止された2個のスプリング52、53が付
勢反発して導電性のケース54の内面に接触したコンタ
クト55を、リード線56の先端から隔離させて、リー
ド線57との導通を遮断して、本回路への電流を遮断す
るものである。
材のセラミック製の円管60内に両端から臨むようにし
て配置されたリード線61、62間を、低融点合金から
なる感温体63で接続し、この感温体の溶融によって電
流を遮断する方式のものが用いられていた。なお、図1
6の(A)は作動前の状態、(B)は作動後の状態を示
すものである。
電流ヒューズと併用される温度ヒューズは、本回路と直
列に接続されて、温度ヒューズ自体にも電流が流れるた
め、感温体はその電流値に左右される不都合があった。
すなわち、感温体は、周辺温度のみに反応するのではな
く、通電によっても発熱してしまい、電流ヒューズの過
電流による遮断に達する以前に本回路への電流を遮断さ
せてしまうという不都合が生じていた。したがって、電
流ヒューズの選定にあたっては、本回路を流れる電流値
のみならず、温度ヒューズの特性をも考慮する必要があ
った。
その形状(約10mm以上)が大きく小型化に限度があ
り、小型の電流ヒューズとの併用には不向きであった。
さらに、低融点合金を感温体として用いたものは、溶融
落下による自然溶断であるために、その溶融遮断の温度
臨界が明確に現れず反応が不安定となり、作動の信頼性
に乏しいという問題点があった。
してなされたものであり、ケース内に、感温体で抑止さ
れた付勢手段と、過電流により電流供給を遮断するヒュ
ーズ素子を含んだヒューズ保持体とを配置して、当該付
勢手段の弾発作動を、当該ヒューズ保持体に又は介在さ
せたコンタクトに作用させることにより電流遮断を確実
に作動させることができると共に、1つの電気部品内で
電流ヒューズの機能と温度ヒューズの機能とを兼ね備
え、すなわち複合させて小型化を可能とした電流・温度
複合ヒューズを提供するものである。
め、本願発明の電流・温度複合ヒューズは以下のように
構成されている。
素子を含んだヒューズ保持体を、被保護回路に接続され
る接続端子と接続導通させた状態でケース内に保持し、
感温体の介在により付勢作動が抑止された状態の付勢手
段を、前記ケース内に配置し、上記感温体の溶融により
抑止が解除された付勢手段の付勢力を、前記ヒューズ保
持体に作用させることにより、該ヒューズ保持体を接続
端子から分離させて接続導通を解除させるようにしたこ
とを特徴とする。
続端子と接触した両端部、又は一端部を離脱可能にして
保持するようにしたことを特徴とする。ヒューズ保持体
を離脱可能とするための機構は、接続端子側の両端部、
又は一端部を基台上に設けた摺動ガイドに摺動可能にし
て挟持することにより行ってもよく、また、接続端子側
の両端部、又は一端部を基台上に設けた嵌合片に嵌合保
持することにより行ってもよい。
ケース内面に設けたガイド凸状と接触して摺動するよう
にしてもよい。なお、付勢手段としては、スプリング、
板バネ、磁石、ゴム、のいずれか1つ、又はこれらの組
合せによって構成される。
リング、又は板バネの可動側を感温体と係合させること
により、付勢力を蓄えた状態で保持するようにしてもよ
く、また、付勢手段をヒューズ保持体に作用させる共
に、ヒューズ保持体に取付けられた係止ピンを感温体と
係合させることにより、付勢力を蓄えた状態で保持する
ようにしてもよい。
ューズ素子は、過電流により溶断するヒューズ素子の
他、過電流により作動して電流を遮断する手段として、
バイメタル素子、半導体を用いたサーミスタやサイリス
タ、またはサーモストタット、等から構成されたもので
もよい。
力をヒューズ保持体に作用させるものであるが、この
他、外部回路への接続箇所となる接続端子とヒューズ保
持体とをコンタクトを介して接続導通させ、このコンタ
クトへ付勢力を作用させるようにしてもよい。すなわ
ち、その構成は、過電流により電流供給を遮断するヒュ
ーズ保持体を、直列接続のコンタクトを介して被保護回
路に接続される接続端子と接続導通させた状態でケース
内に保持すると共に、感温体の介在により付勢作動が抑
止された状態の付勢手段を前記ケース内に配置し、上記
感温体の溶融により抑止が解除された付勢手段の付勢力
を、コンタクトに作用させることにより、該コンタクト
を接続端子から分離させて接続導通を解除させるように
したことを特徴とする。
勢手段をコンタクトへ作用させるように配置すると共
に、コンタクトに取付けられた係止ピンを感温体と係合
させることにより、付勢手段の付勢力を蓄えた状態で保
持するようにしてもよい。
ューズ素子は、従来と同様に過電流に反応して作動し、
被保護回路への電流供給を遮断する。
反応して溶融し、付勢手段の抑止を解除する。これによ
り、付勢手段は付勢作動してヒューズ保持体に直接作用
し、該ヒューズ保持体を接続端子から積極的に分離させ
ることにより、互いの導通接続を解除して、本回路への
電流供給を遮断するものである。
うにした構成では、感温体の溶融により付勢手段が弾性
復元し、この付勢力によりコンタクトを接続端子(又は
電流遮断素子)から積極的に分離させて、互いの導通接
続を解除させ、回路を遮断させる。
イルスプリングや板バネやゴム等の付勢手段を予め圧縮
又は拡張させた状態で維持(運動エネルギーの蓄積)し
ておき、これを解除することによって起きる弾性復元力
(反発力)をいう。また、「付勢作動」とはこの弾性復
元によって起きる反発運動をいう。
の幾つかについて、以下に図面に基づいてその詳細を説
明する。
ヒューズの全体概観を示す一部切り欠き斜視図であり、
図2は付勢作動前の状態を示す一部切り欠き正面図であ
り、図3は付勢作動後の状態を示す一部切り欠き正面図
である。
2、ケース3、感温体5、接続端子7、摺動ガイド8、
ヒューズ保持体9、及び付勢手段から構成されている。
基台2は、取り付けの基礎となるもので、直方体状に形
成され、その材質は磁器、樹脂等又はこれらの組み合わ
せからなる不導体により形成されている。この基台2に
は、後述する感温体充填孔4、接続端子7、摺動ガイド
8が設けられ、その上部から下方開放で矩形箱状のケー
ス3が被せられ、内部密封にして取り付けられている。
なお、この基台2及びケース3の外観構成は、本実施例
では図示したように、直方体状にされているがこの他、
装填場所を考慮して円筒状または楕円筒状、多角柱状、
球状等のいずれの形状でもよい(図示省略)。
体充填孔4が形成されて、この感温体充填孔4の下部に
は連続した空域の流入孔6が形成されている。この感温
体充填孔4には、所定温度で溶融流入する感温体5が充
填されている。また、感温体充填孔4の上端開口縁は、
図4の要部拡大図で示すように、その開口径を絞るよう
に内側に張り出したフランジ4fが形成されている。こ
れにより、感温体5の上方への抜け出しが阻止されてい
る。
て低融点合金を用いているが、保形強度の設定の如何に
より熱可塑性樹脂等の有機化合物、ガラス等の無機化合
物、錫や鉛等の金属単体、または金属間化合物、あるい
は金属酸化物等を用いることが可能である。
路に接続される導電性材からなる接続端子7が、略上下
に貫通した状態で取り付けられており、かつその近傍に
は、一対の摺動ガイド8が略垂直状にそれぞれ取り付け
られている。ヒューズ保持体9は、セラミック等の不導
体によりなる矩形筒状の管体9bと、その両端部を塞ぐ
ようにして取り付けられた導電性材の接点冠体9cと、
この両端の接点冠体を9c筒体の内部で対角線上に結ぶ
ようにして掛け渡されたヒューズ素子9a、とから構成
されている。このヒューズ素子9aは過電流で溶断する
可溶体から形成されている。また、管体9bの中央下部
には、前記感温体5を貫通可能な長さの係止ピン10が
垂下状に取り付けられている。なお、この係止ピン10
は丸棒状にされているが、感温体5による係止が確実に
行われるものであれば適宜の形状が選択されるものであ
る。
9cに形成されたガイド溝9sに、前記一対の摺動ガイ
ド8が係合することによって挟持されている。これによ
り、着脱可能にして、対向する摺動ガイド8間に保持さ
れ、かつ接点冠体9cにおいて、前記接続端子7と接触
導通状態に保持されている。
中央下部と、基台2の感温体充填孔4との間には、付勢
手段としての下部コイルスプリング11が反発付勢力を
蓄えた状態で取り付けられている。この付勢状態の維持
(付勢力の抑止)は、下部コイルスプリング11を撓ま
せた状態(圧縮状態)で係止ピン10を感温体5に貫通
させ、この係止ピン10と感温体5の摩擦抵抗力で把持
することにより行うようにしている。
成において、係止ピン10を管体に取り付けた上記実施
形態Aの他、図5に示すように、下部コイルスプリング
11の上端と一体化させたものでもよい(実施形態A−
2)。また、下部コイルスプリング11は、図6に示す
ように、板バネ13に置き換えてもよい(実施形態A−
3)。
ース3内面との間には、引っ張り付勢力を蓄えた状態で
上部コイルスプリング12が取り付けられている。な
お、この上部コイルスプリング12は選択的に用いられ
るもので、必須の構成要素ではない。また、上部コイル
スプリング12の付勢力は、ケース3内面と管体上面と
の間にそれぞれ対極の磁石14を配置することによる磁
気吸着作用に置き換えてもよい。
用する。まず、ヒューズ保持体9内のヒューズ素子9a
は、接続端子7を介して本回路と直列に接続されてお
り、この電流に反応して溶断特性によって与えられた過
電流値で溶断し、電流供給が遮断される。この作動は従
来の電流ヒューズの作動と同様である。
ル熱)とは別個に、感温体充填孔4の感温体5は、周辺
の温度に反応して、作動溶融温度に達した時点で溶融
し、流入孔6に滴下する。これにより、感温体6による
係止ピン10の保持が解除されて下部コイルスプリング
11の抑止が開放され(矢印a)、蓄えられていた下部
コイルスプリング11の付勢力と上部コイルスプリング
12の付勢力とが協動して、ヒューズ保持体9は摺動ガ
イド8から勢い良く弾き出されることになる(付勢作
動:矢印b)。このヒューズ保持体9の弾き出しによ
り、接点端子7との接触導通も解除され、本回路への電
流供給が遮断されることになる。
るため、次のように変形を加えてもよく、これについて
も説明する。上記実施例(A−1〜3)においては、ヒ
ューズ保持体9の保持手段(上記実施形態では摺動ガイ
ド)と接続端子7とを別体として構成していたが、これ
を一体的に構成してもよい。例えば、図7に斜視図で示
すように、接続端子7の上端に略コ字状の嵌合片15を
一体的に形成し、これにヒューズ保持体9の接点冠体9
cが嵌合するようにしてもよい(実施形態A−4)。
図8に示すようにケース3とヒューズ保持体9との間に
感温体5を配設することにより、係止ピン10を用いな
くても付勢力を蓄えた状態を維持するようにしてもよい
(実施形態A−5)。さらに、図9に示すように、ヒュ
ーズ保持体9の一端を接続端子7にピン支持させ、他端
を対向する接続端子の嵌合片15に嵌合保持させるよう
にしてもよい(実施形態A−6)。
ので、ケース内面側にガイドを設けた電流・温度複合ヒ
ューズ20を示すものである。基台21の上面には、所
定の間隔でヒューズ保持体22を載置するための載置凸
部21aが一体に形成されている。載置凸部21aの側
面から基台21の側面にわたって溝21bが形成されて
おり、これに適合するように、ケース23の内面には上
下に延びるガイド凸状23aが形成されている。
aの両側面には、前記ガイド凸状23aと接触するよう
に摺動凸部22bが一体に形成され、ヒューズ保持体2
2の両端は、弾発力をもった接触端子24が接触されて
いる。ヒューズ保持体22は、この弾発力をもって挟持
するようにして保持されている。なお、ヒューズ保持体
22に作用するコイルスプリング25及び感温体(図示
省略)の構成は、上記の実施形態と同様であるため省略
する。
ズ20は、コイルスプリング25の付勢作動よりヒュー
ズ保持体22は接触端子24による弾発挟持から解除さ
れ、摺動凸部22bがガイド凸状23aと接触しなが
ら、上方へ摺動移動することになる。このとき摺動凸部
22bとガイド凸状23aとは点接触となるため、摩擦
が少なく、スムーズに移動させることができる。
する。この実施形態Bは、上述の実施形態Aが付勢力を
ヒューズ保持体9、22に作用させるのに対して、これ
らヒューズ素子9aと接続端子との間に介在させたコン
タクト(架橋端子)に、付勢力(弾性復元による反発
力)を作用させて電流回路を遮断させるものである。以
下に、これら実施形態Bの数例を図面に基づいて説明す
る。
である。かかる実施形態B−1の電流・温度複合ヒュー
ズ70は、その外殻となるケース71が円筒状に形成さ
れ、その両端部71a、71bには内空部から外側へ貫
通させた導電性材で形成された外部回路への接続端子7
2a、72bがそれぞれ配置されている。該ケース71
内には、上記実施形態Aと同様に内空部にヒューズ素子
73aを保持したヒューズ保持体73が配設され、その
一方端部73bは一方側の接続端子72aと接続導通さ
れている。
材で形成されたコンタクト74が接続配置されており、
このコンタクト74は、柔軟性かつ導電性を有するリー
ド線75を介して他方側の接続端子72bに導通接続さ
れている。また、コンタクト74と他方側の接続端子7
2bとの間のケース71内には、所定域の移動空間71
sが設けられている。
73に添うよう(並列配置)にして不導体材料からなる
感温体充填管76が配置されている。この感温体充填管
76は、一端部開放の有底筒状をなし、その開放口付近
には上記実施形態Aと同様材質の感温体77が開放口か
ら抜け出さないようにして充填配置されており、残りの
空間部分は溶融した感温体77が流入する流入空間76
sが形成さている。なおこの流入空間76sの内面には
フラックスが塗布されて流動が容易となるように潤滑化
されている。
の開放口との間には、コイルスプリング78が配置され
ており、前記コンタクト74に貫通して取り付けられた
針状の係止ピン79は、このコイルスプリング78を貫
通して撓ませた状態(拡張付勢力を蓄積した状態)で、
感温体充填管76の開放口を通って感温体77内に埋め
込み係止(固定)されている。なお、このコイルスプリ
ング78の配置は、上記構成に換え、又はこれと同時
に、移動空間71s側に引張付勢力を付加して配置する
ようにしてもよい。また、このコイルスプリング78を
板バネ等の他の付勢手段に置き換えることも可能であ
る。
流による発熱(ジュール熱)によりヒューズ素子73a
が溶融して電流供給を遮断する他、電流・温度複合ヒュ
ーズ70の周りの環境温度に反応して感温体充填管76
内の感温体77が溶融して流入空間76s内へ流入す
る。これにより、係止ピン79の係止が解除されてコイ
ルスプリング78は付勢作動(反発運動)し、コンタク
ト74は移動空間71s内へ弾き飛ばされ(矢印c)、
ヒューズ保持体73との接続が解除されて電流供給が遮
断されることになる。
斜視図である。かかる実施形態B−2の電流・温度複合
ヒューズ80は、上記実施形態B−1の電流・温度複合
ヒューズ70において並列配置したヒューズ保持体73
と感温体充填管76およびコイルスプリング78とを、
ケース81内において直列に配置して構成したものであ
る。したがって、大きさは異なるが同様の構成であるも
のは、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
において係止ピン79が一体的に取り付けられている。
このコンタクト82は、ケース81内に一定の間隙83
hをもって対向配置された略半円状の2つの接点板8
3、83間に架け渡すようにして接触配置され、間隙8
3hを通過する係止ピン79を感温体77へ挿入して係
止(固定)させることにより、コンタクト82を介して
2つの接点板83、83間を通電状態となるように構成
されている。なお、この間隙83hはコイルスプリング
78が通過可能な間隔に設定されている。
6の側面を通る導電性帯状のリード板84を介してヒュ
ーズ保持体73の他端部73cに接続されており、また
一部が導電性帯状のリード板85を介して他方の接続端
子72bと一体的に接続されている。また、ケース81
内のコンタクト82と他方の接続端子72bとの間に
は、移動空間81sが設けられ、その内面に位置するリ
ード板85と接続端子72bの内面側には、絶縁性の被
覆86が施され、移動後のコンタクト82やコイルスプ
リング78が接触して導通することを回避している。
は、上記構成に換え、又はこれと同時に、移動空間81
s側に引張付勢力を付加して配置するようにしてもよ
い。また、このコイルスプリング78を板バネ等の他の
構成の付勢手段に置き換えることも可能である。
体77が溶融すると、係止ピン79の係止が解除されて
コイルスプリング78は付勢作動(反発運動)し、コン
タクト82は2つの接点板83、83との接触が解除さ
れて移動空間81s内へ弾き飛ばされて(矢印d)、電
流供給を遮断することになる。このとき、コイルスプリ
ング78及び係止ピン79も接点板83の間隙83hを
通過して移動空間81s内へ移動することになる。
斜視図である。かかる電流・温度複合ヒューズ90の外
観は、肉厚円盤状を成している。すなわち、ケース91
は樹脂等の不導体材料で肉厚円盤状に形成され、その略
中央部には略矩形状の貫通開口92が形成されており、
この貫通開口92を除いた両側面の全面をサンドイッチ
状に覆う(挟持する)ようにして導電性材からなる薄板
状の極板93a、93bがそれぞれ取り付けられてい
る。
側に空洞が形成されて、大きさは異なるが上記の実施形
態B−1、2の構成と同様なヒューズ保持体73と感温
体充填管76及びコイルスプリング78が収納配置され
ている。なお同一構成の部分には、図中に同一符号を付
してその説明を省略する。ヒューズ保持体73は、貫通
開口92の一方側(図中、右側)の空洞に収納配置され
ており、その一方端部73bはリード線94によりケー
スの一方側面の極板93aに接続されている。また他方
端部73cには、導電性材からなる接点板95が取り付
けられており、この接点板95にはコンタクト96が接
触導通状態で配置されている。
て一体的に取り付けられており、この係止ピン79は、
貫通開口92の他方側(図中、左側)の空洞に収納配置
された上記の実施形態B−1、2と同様構成の感温体充
填管76内の感温体77へ挿入されて保持されている。
また、このコンタクト96は、リード線97によりケー
スの他方側面の極板93bと接続されており、かつその
反コイルスプリング79側には、コンタクト96の移動
空間91sが形成されている。
体77が溶融すると、係止ピン79の係止が解除されて
コイルスプリング78は付勢作動(反発運動)し、コン
タクト96は接点板95から離れて移動空間91sへ弾
き飛ばされて(矢印e)、電流供給を遮断することにな
る。
以下のような効果を奏する。すなわち、温度ヒューズが
本回路(被保護回路)に接続されていないため、電流ヒ
ューズの選定に当たっては本回路に流れる電流のみを考
慮すればよく、従来のように温度ヒューズの誤作動によ
る本回路の遮断を回避することができる。
を起動させ、この付勢作動によってヒューズ保持体を、
又はこれに接続させたコンタクトを、本回路に接続され
た接続端子から弾き出して分離させる構成であるため、
作動温度で確実に本回路への電流供給を遮断することが
でき、温度ヒューズとしての信頼性を確実に向上させる
ことができる。
能部分と温度ヒューズの機能部分とを、互いに影響を受
けずに独立させて配置し、かつ両機能を合わせ持った1
つの電気部品を形成しているため、従来よりはるかに小
型に形成することができる。そのため、近年、電気回路
基板の縮小化が著しい種々の電気機器への応用範囲が、
格段に広まる画期的な効果を奏するものである。
概観を示す一部切り欠き斜視図である。
り欠き正面図である。
り欠き正面図である。
ある。
を示す斜視図である。
構成例を示す一部切り欠き側面図である。
す要部斜視図である。
る。
る。
度複合ヒューズの全体概観を示す一部切り欠き斜視図で
ある。
斜視図である。
斜視図である。
斜視図である。
る。
る。
Claims (7)
- 【請求項1】 過電流により電流供給を遮断するヒュー
ズ素子を含んだヒューズ保持体を、被保護回路に接続さ
れる接続端子と接続導通させた状態でケース内に保持
し、 感温体の介在により付勢作動が抑止された状態の付勢手
段を、前記ケース内に配置し、 上記感温体の溶融により抑止が解除された付勢手段の付
勢力を、前記ヒューズ保持体に作用させることにより、
該ヒューズ保持体を接続端子から分離させて接続導通を
解除させるようにしたことを特徴とする電流・温度複合
ヒューズ。 - 【請求項2】 ヒューズ保持体のケース内への保持にお
いて、 接続端子と接触した両端部、又は一端部を離脱可能にし
て保持するようにしたことを特徴とする請求項1記載の
電流・温度複合ヒューズ。 - 【請求項3】 ヒューズ保持体の離脱移動において、 ケース内面に設けたガイド凸状と接触して摺動するよう
にしたことを特徴とする請求項1、又は2記載の電流・
温度複合ヒューズ。 - 【請求項4】 付勢作動の抑止において、 スプリング、又は板バネからなる付勢手段の可動側を感
温体と係合させることより、付勢手段の付勢力を蓄えた
状態で保持するようにしたことを特徴とする請求項1、
2、又は3記載の電流・温度複合ヒューズ。 - 【請求項5】 付勢作動の抑止において、 付勢手段をヒューズ保持体に作用させるように配置する
と共に、ヒューズ保持体に取付けられた係止ピンを感温
体と係合させることにより、付勢手段の付勢力を蓄えた
状態で保持するようにしたことを特徴とする請求項1、
2、又は3記載の電流・温度複合ヒューズ。 - 【請求項6】 過電流により電流供給を遮断するヒュー
ズ素子を含んだヒューズ保持体を、被保護回路に接続さ
れる接続端子とコンタクトを介して接続導通させた状態
でケース内に保持すると共に、 感温体の介在により付勢作動が抑止された状態の付勢手
段を前記ケース内に配置し、 上記感温体の溶融により抑止が解除された付勢手段の付
勢力を、コンタクトに作用させることにより、該コンタ
クトを接続端子から分離させて接続導通を解除させるよ
うにしたことを特徴とする電流・温度複合ヒューズ。 - 【請求項7】 付勢作動の抑止において、 付勢手段をコンタクトへ作用させるように配置すると共
に、コンタクトに取付けられた係止ピンを感温体と係合
させることにより、付勢手段の付勢力を蓄えた状態で保
持するようにしたことを特徴とする請求項6記載の電流
・温度複合ヒューズ。
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