JP3692544B2 - 自己保持型過電流保護装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は自己保持型過電流保護装置（以下、保護装置という）に係り、詳しくは、バイメタル及び正特性サーミスタ（以下、ＰＴＣという）をケース内に収納してなる構成の保護装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、この種の保護装置３０としては、図３の断面図で示すように、周囲温度の上昇や自己発熱によって接点開状態となるバイメタル３１と、通電時の自己発熱によってバイメタル３１の接点開状態を維持させるＰＴＣ３２と、これらを収納するケース３３とを備えたものがある。そして、ここでのケース３３は、導電性を有する金属からなるケース板３４及びケース蓋３５によって構成されており、絶縁シート３６を介したうえでのかしめ付けなどによって連結されている。また、ケース蓋３５の内面上には、金属製の導電板３７が貼着されている。さらに、この導電板３７には、バイメタル３１の固定端が接合されるとともに、ＰＴＣ３２の一面側電極が当接させられており、これらの固定端及び一面側電極同士はケース蓋３５及び導電板３７を介したうえで導通している。なお、導電板３７は、バイメタル３１とＰＴＣ３２との熱結合を高める機能をも果たすものとなっている。
【０００３】
また、ケース板３４には、バイメタル３１の自由端に取着された可動接点３８と接触して導通する固定接点３９及びＰＴＣ３２の他面側電極に当接するバネ片４０がそれぞれ配設されており、ＰＴＣ３２はバネ片４０で押圧されることによってケース板３４と導電板３７との間で挟持されている。そこで、バイメタル３１の可動接点３８とバネ片４０とはケース板３４及び固定接点３９を介して導通しており、バイメタル３１及びＰＴＣ３２は並列接続されていることになる。さらにまた、ケース板３４及びケース蓋３５の一端からは給電端子３４ａ，３５ａがそれぞれ延出されており、図４の等価回路図で示すように、これら給電端子３４ａ，３５ａ間には商用交流電源４１、スイッチ４２及び電動機などの負荷４３が直列接続されている。
【０００４】
すなわち、この保護装置３０においては、下向きに湾曲させられたバイメタル３１の可動接点３８がケース板３４の固定接点３９と接触して導通しているのが通常状態であり、商用交流電源４１からスイッチ４２を介して負荷４３に対して異常な過大電流が流れた際には、バイメタル３１の自己発熱に伴って可動接点３８が固定接点３９から離れることになり、バイメタル３１及びケース板３４間における電流の流れが遮断されてしまう。そして、これら間が遮断されると、電流はＰＴＣ３２に向かって流れることになり、このＰＴＣ３２の発熱によってバイメタル３１の接点開状態が維持されるとともに、ＰＴＣ３２自身の電気抵抗が増大することになって自己保持型の過電流保護が行われるのである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来構成とされた保護装置３０においては、ケース３３を構成するケース板３４、ケース蓋３５及び導電板３７のそれぞれが導電性及び熱伝導性の良好な金属を用いて作製されたものであり、かつ、最外部に露出したケース３３を導電経路として電流が流れることになるため、ケース３３に触れて感電する可能性が生じていた。また、ＰＴＣ３２からの熱量が金属製のケース３３を通じて外部に放散されることが起こるため、バイメタル３１に対して十分な熱量が供給されなくなり、その接点開状態の維持が不安定化するという不都合も生じることになっていた。
【０００６】
さらに、このケース３３がケース板３４及びケース蓋３５のかしめ付けによって連結されたものである場合には、かしめ付け状態のばらつきに伴ってバイメタル３１の取着状態やＰＴＣ３２の挟持状態が変動することもあり、組立後における微調整が必要となっていた。そして、このような微調整を行うためには、予めケース３３の所要個所に開口などを設けておく必要があることになり、保護装置３０の環境に対する適応性、例えば、湿気の侵入などに対しての問題を残すこととなっていた。
【０００７】
本発明は、これらの不都合に鑑みて創案されたものであって、感電事故の発生や放熱に伴う動作の不安定化及び組立状態の変動を防止することが可能で、環境に対する適応性の向上をも図ることができる保護装置の提供を目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る自己保持型過電流保護装置は、このような目的を達成するために、可動接点が取着されたバイメタルと、これを支持して導通する導電性可動板と、前記可動接点と接触する固定接点が取着された導電性固定板と、前記導電性可動板及び前記導電性固定板間に挟持されて前記バイメタルと並列接続される正特性サーミスタと、互いに並列配置され、絶縁性ケースに挿入される所定の長さのベースガイドと、これらベースガイドの長手方向に沿う中途位置において、前記正特性サーミスタと前記両接点との間に配置され前記ベースガイドを連結するとともに、前記導電性可動板及び前記導電性固定板を位置決め保持する連結部を含む絶縁性ベースと、これら全てを収納する前記絶縁性ケースと、この絶縁性ケースの収納用開口を閉塞するケース蓋と、を備えたものである。そして、このケース蓋は、絶縁性ベースと一体化されていてもよい。
【０００９】
【作用】
上記構成によれば、バイメタルやＰＴＣを収納したうえで外部に露出するケースが絶縁性を有しているから、これが導電経路となって電流が流れることはあり得ないことになる。また、この熱伝導性が良好でない絶縁性ケースを介して熱が外部に放散されてしまうことも抑制されることになり、バイメタルの接点開状態の安定化が図れることになる。また、導電性可動板及び導電性固定板が絶縁性ベースの連結部によって位置決め保持されているので、これら導電性可動板及び導電性固定板間の対向距離が一定化される結果、バイメタルの動作特性精度の向上とともに、バイメタルへの供給熱量の安定化に伴うバイメタルの接点開状態の維持精度の向上が図れる。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１は本実施例に係る保護装置の組立状態を示す断面図、図２はその分解状態を示す斜視図であり、これらの図における符号１は保護装置である。
【００１２】
この保護装置１は、並列接続されるバイメタル２及びＰＴＣ３と、所定幅形状とされたステンレス鋼などの金属薄板からなる導電性可動板４及び導電性固定板５と、これらを位置決めして保持する絶縁性ベース６と、これら全てを一括的に収納する絶縁性ケース７と、その収納用開口７ａを閉塞するためのケース蓋８とを備えており、この実施例におけるケース蓋８は絶縁性ベース６と一体化されている。なお、絶縁性ベース６及びケース蓋８が一体化されている必然性がある訳ではなく、これらが互いに別体とされたものであってもよいことは勿論である。
【００１３】
まず、バイメタル２は予め下向きの湾曲形状とされており、その固定端は導電性可動板４の一端に対して下側から重ね合わされたうえでスポット溶接によって接合される一方、その自由端には下向きに突出した可動接点９がスポット溶接によって取着されている。すなわち、このバイメタル２は導電性可動板４と接合されることによって導通しており、導電性可動板４の長手方向に沿う中途位置には貫通孔４ａが位置決めして形成される一方、その他端からは細幅形状とされた給電端子４ｂが延出されている。そして、導電性固定板５は導電性可動板４と対向配置されるものであり、その先端近くで切り起こし形成された載置片５ａ上には可動接点９と接触して導通する固定接点１０がスポット溶接によって取着されている。また、この導電性固定板５の中途部にはＰＴＣ３を下側から上向きに押圧するためのバネ片１１が切り起こし形成されるとともに、その基端からは細幅形状とされた給電端子５ｂが給電端子４ｂと平面視方向で位置ずれした平行状態となるようにして延出されている。なお、この導電性固定板５の長手方向に沿う中途位置にも、貫通孔５ｃが位置決めしたうえで形成されている。
【００１４】
一方、この保護装置１における絶縁性ベース６、絶縁性ケース７及びケース蓋８のそれぞれはフェノールやポリプロピレンなどのような絶縁性樹脂を用いて作製されたものであり、ケース蓋８は絶縁性ケース７の平面視矩形状とされた収納用開口７ａ内に嵌入されるようになっている。そして、このケース蓋８と一体化された絶縁性ベース６は、互いに並列配置されたうえで絶縁性ケース７内に挿入される所定長さのベースガイド１２を具備している。また、これらベースガイド１２の長手方向に沿う中途位置、すなわち、ケース蓋８から所定長さとされた空間部１３を介して離間した所定位置には、ベースガイド１２同士を一体として連結する連結部１４が設けられている。つまり、この連結部１４は、各ベースガイド１２における基端部寄りの空間部１３側に位置する薄肉部１４ａと、これらの先端部１２ａ寄りに位置する厚肉部１４ｂとから一体に構成されたものであり、その断面形状は上面レベルの互いに異なる２段形状とされている。
【００１５】
さらに、この連結部１４を構成する薄肉部１４ａ及び厚肉部１４ｂの所定位置ごとには各々を厚み方向に沿って貫通する貫通孔１４ｃ，１４ｄがそれぞれ形成されており、薄肉部１４ａの下面に当てつけられた導電性固定板５はその貫通孔５ｃと上記貫通孔１４ｃとがいわゆるハトメ１５を用いて連結されることによって薄肉部１４ａと一体化されている。また、この連結部１４における厚肉部１４ｂの上面には導電性可動板４が当てつけられており、この導電性可動板４は貫通孔４ａと上記貫通孔１４ｄとがハトメ１６で連結されることによって厚肉部１４ｂと一体化されている。
【００１６】
すなわち、これら導電性可動板４及び導電性固定板５のそれぞれはともに連結部１４によって位置決めしたうえで保持されているのであり、厚肉部１４ｂを介したうえで対向配置されている。なお、連結部１４を上面レベルの異なる２段形状としたのは、導電性可動板４及び導電性固定板５同士の接触による短絡が生じるのを防止しつつ、これら間の絶縁距離を確保するためである。また、この際、導電性可動板４及び導電性固定板５を固定するハトメ１５，１６が挿通する貫通孔１４ｃ，１４ｄをバイメタル２とＰＴＣ３との間に設けているので、ＰＴＣ３の取り付け時にもバイメタル２と導電性固定板５の載置片５ａとの位置関係が変動することはなくなり、ＰＴＣ３の取り付けに伴ってバイメタル２の微調整を行う必要はないことになる。
【００１７】
そして、この際、ケース蓋８と絶縁性ベース６の連結部１４との間に位置する空間部１３内には、導電性可動板４に接合されたバイメタル２の可動接点９と導電性固定板５に取着された固定接点１０とが入り込んでいることになり、可動接点９は固定接点１０に接触したうえで導通している。また、この絶縁性ベース６における連結部１４及びこれから突出したベースガイド１２の先端部１２ａによって囲まれた空間部１７内にはＰＴＣ３が位置決めしたうえで載置されており、このＰＴＣ３は導電性固定板５に形成されたバネ片１１で押圧されることによって導電性可動板４へと押し付けられている。そこで、ＰＴＣ３は導電性可動板４と導電性固定板５との間で挟持されたうえ、これら導電性可動板４及び導電性固定板５を介してバイメタル２と並列接続されていることになる。そして、この際における絶縁性ベース６の連結部１４は、ＰＴＣ３と可動接点９及び固定接点１０との間に配置されている。
【００１８】
さらにまた、絶縁性ケース７は一方側端面のみが収納用開口７ａとして開放された箱形とされており、その他方側端面である底部７ｂには導電性可動板４及び導電性固定板５それぞれの給電端子４ｂ，５ｂが挿通しうるよう位置決めされた一対の端子引出孔１８，１９が外部に向かって突出した突起部２０，２１を貫通した状態で形成されている。そして、この底部７ｂの内面上における端子引出孔１８，１９間には突起部２２が収納用開口７ａに向かって形成されており、この突起部２２の厚みは絶縁性ベース６を構成するベースガイド１２の先端部１２ａの厚みとほぼ対応する一方、その高さは絶縁性ベース６の連結部１４との間でＰＴＣ３を保持するのに適した寸法とされている。また、この絶縁性ケース７における側部の内面同士は底部７ｂ側において狭められており、これらの間隔は絶縁性ベース６を構成する連結部１４の厚肉部１４ｂに導電性可動板４及び導電性固定板５の厚みを加えたと同等の寸法となっている。そこで、これら対向配置された導電性可動板４及び導電性固定板５間の離間間隔は、絶縁性ベース６の連結部１４及び絶縁性ケース７の側部内面によって確保されることになる。
【００１９】
したがって、絶縁性ベース６によって位置決め保持されたうえでＰＴＣ３を挟持した導電性可動板４及び導電性固定板５は絶縁性ケース７の底部７ｂに形成された突起部２２によって案内されながら絶縁性ケース７内に挿入されることになり、これらの給電端子４ｂ，５ｂが端子引出孔１８，１９を挿通することによって位置決めした状態で収納されたことになる。そして、絶縁ベース６と一体化されたケース蓋８は絶縁性ケース７の収納用開口７ａ内に嵌入されており、このケース蓋８の外部はシリコン樹脂（図示していない）などによって密閉状に封止されている。なお、突起部２２を設けたことにより、各種部品を保持した絶縁性ベース６を絶縁性ケース７内に収納した後においても、ＰＴＣ３と導電性可動板４との接触状態を一定に保つことが可能となる。また、端子引出孔１８，１９を挿通して突起部２０，２１の外部に突出した給電端子４ｂ，５ｂそれぞれにはリード線（図示していない）がスポット溶接によって接合されており、これら給電端子４ｂ，５ｂ及び突起部２０，２１の相互間は接着剤付き収縮チューブ（図示していない）などを用いて封止されている。
【００２０】
ところで、この保護装置１における給電端子４ｂ，５ｂ間にも、図４で示した従来例同様、商用交流電源４１、スイッチ４２及び電動機などの負荷４３が直列接続されることになる。そして、商用交流電源４１からスイッチ４２を介して負荷４３に対して異常な過大電流が流れた際には、バイメタル２の自己発熱に伴って可動接点９が固定接点１０から離れることになる結果、導電性可動板４及び導電性固定板５間における電流の流れが遮断されてしまう。そして、このバイメタル２が接点開状態になると、電流は導電性可動板４及び導電性固定板５間に挟持されたＰＴＣ３を通じて流れることになり、このＰＴＣ３の発熱によってバイメタル２の接点開状態が維持され、かつ、ＰＴＣ３自身の有する電気抵抗が増大することによって自己保持型の過電流保護が行われる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る保護装置においては、その最外部に絶縁性ケースが露出しており、これを導電経路として電流が流れることはなくなるので、この露出した絶縁性ケースに触れた場合であっても感電する恐れは全くないことになる。そして、この絶縁性ケースは熱伝導性についても不良となり、これを通じての熱放散が抑制されることになるため、バイメタルに対してはＰＴＣで発生した熱量が十分に供給されることになり、バイメタルの接点開状態が安定化するという効果が得られる。
【００２２】
また、本発明の保護装置は、各種部品を位置決め保持してなる絶縁性ベースを絶縁性ケースに収納し、かつ、この絶縁性ケースの収納用開口をケース蓋で閉塞することによって組み立てられるから、組立状態のばらつきは起こりにくいこととなり、組立後における微調整は不要となる。そこで、微調整のための開口などを設けておく必要もなくなる結果、湿気の侵入などに対する対策、すなわち、環境に対する適応性の大幅な向上を図ることができることになる。
【００２３】
さらに、本発明によれば、導電性可動板及び導電性固定板が絶縁性ベースの連結部によって位置決め保持されているので、これらの導電性可動板及び導電性固定板間の対向距離が一定化される結果、バイメタルの動作特性精度の向上とともに、バイメタルへの供給熱量の安定化に伴うバイメタルの接点開状態の維持精度の向上が図れることにもなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例に係る保護装置の組立状態を示す断面図である。
【図２】本実施例に係る保護装置の分解状態を示す斜視図である。
【図３】従来例に係る保護装置の組立状態を示す断面図である。
【図４】従来例及び本実施例に係る保護装置の等価回路図である。
【符号の説明】
１ 保護装置（自己保持型過電流保護装置）
２ バイメタル
３ ＰＴＣ（正特性サーミスタ）
４ 導電性可動板
５ 導電性固定板
６ 絶縁性ベース
７ 絶縁性ケース
７ａ 収納用開口
８ ケース蓋
９ 可動接点
１０ 固定接点

Claims (2)

1. 可動接点（９）が取着されたバイメタル（２）と、
   これを支持して導通する導電性可動板（４）と、
   前記可動接点（９）と接触する固定接点（１０）が取着された導電性固定板（５）と、
   前記導電性可動板（４）及び前記導電性固定板（５）間に挟持されて前記バイメタル（２）と並列接続される正特性サーミスタ（３）と、
   互いに並列配置され、絶縁性ケース（７）に挿入される所定の長さのベースガイド（１２）と、
   これらベースガイド（１２）の長手方向に沿う中途位置において、前記正特性サーミスタ（３）と前記両接点（９），（１０）との間に配置され前記ベースガイド（１２）を連結するとともに、前記導電性可動板（４）及び前記導電性固定板（５）を位置決め保持する連結部（１４）を含む絶縁性ベース（６）と、
   これら全てを収納する前記絶縁性ケース（７）と、
   この絶縁性ケース（７）の収納用開口（７ａ）を閉塞するケース蓋（８）と、
   を備えていることを特徴とする自己保持型渦電流保護装置。
2. 前記ケース蓋（８）は、前記絶縁性ベース（６）と一体化されていることを特徴とする請求項１記載の自己保持型過電流保護装置。

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