JP5532814B2 - 応力ヒューズ - Google Patents
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Description
このうち、応力ヒューズは、各種構造物、機械系部品等に設けられ、過大な応力発生時にこれら構造物自体の破損に至る前に破壊され、あるいは変形することによって、構造物や機械系部品等を保護することができるものである。
この場合、応力ヒューズを構造物等の構成要素とは別に設けることができれば、応力ヒューズに破壊や変形が生じても、構造物自体を破壊させずに済むが、上記特許文献記載のような応力ヒューズでは実現困難である。また、ヒューズではなく歪ゲージ等を構造物等に取り付けることも考えられるが、一般に歪ゲージは耐熱性が低く、高温環境での使用には適さない。
ともに、該弱化部を横断するように前記セラミックス板の表面に導電体が形成され、前記弱化部を介して導電体の両端部が外部接続端子部とされ、前記セラミックス板の両端部に金属板が固着され、該金属板は、引っ張り応力又は曲げ応力が発生する部位の表面に形成した隙間に挿入状態に固定されることを特徴とする。
また、セラミックス板の破断にまでは至らない程度の応力が繰り返し生じる場合でも、セラミックス板は疲労強度が高いので、耐久性に優れており、ヒューズとしての機能を長期的に健全に維持することができる。
そして、この応力ヒューズのセラミックス板を圧力容器の壁等の外面に貼り付けることにより、圧力容器の内部圧力などが異常に上昇して壁に生じる引張り応力が過大になったときに、その壁に張り付けてある応力ヒューズのセラミックス板が破断して、導電体が切断するので、異常な応力上昇を検知することができ、圧力容器等の破損を事前に防止することができる。この場合、圧力容器の壁等に貼り付けることにより取り付けられ、圧力容器等の構造材の一部を負担するものではないから、ヒューズが作動して破断したとしても、圧力容器等の構造物自体は破損されないので、異常応力を解消すれば、構造物としてはそのまま使用可能である。
また、本発明の応力ヒューズにおいて、前記引っ張り応力又は曲げ応力が発生する部位は圧力容器の壁である。
図1〜図4は第1実施形態を示しており、この実施形態の応力ヒューズ1は、図1に示すように、セラミックス板2の表面の一部に線状に弱化部3が形成されるとともに、この弱化部3を横断するようにセラミックス板2の表面に導電体4が形成され、弱化部3を介して導電体4の両端部が外部接続端子部5とされている。
この貼り付け状態で導電体4への通電状態を検知しておき、圧力容器7の内圧が異常に上昇するなどにより、その壁に過大な引っ張り応力が生じたときに、その壁に貼り付けられたセラミックス板2が引っ張り応力によって弱化部3から破断されると、導電体4が切断されることにより通電が遮断され、これを通電検知部6が検知して、セラミックス板2の破断を検知することができる。このセラミックス板2は脆性材料であるから、割れやすく、その破断強度は、金属材料からなる圧力容器7の壁の強度に比べてはるかに小さく、したがって、圧力容器7の内圧により壁にクラック等の損傷が生じる前にセラミックス板2が破断され、圧力容器7の事故発生を未然に防止することができる。
なお、図2に示すように、圧力容器7の壁の湾曲に沿わせてセラミックス板2を配置する場合、セラミックス板2を若干撓ませて装着することになるため、その曲率に応じた応力分布の余裕を持った設計とするとよい。
図4(a)は、弱化部をレーザ加工によって20mmの長さで形成した場合の弱化部の深さと破断強度との関係を示しており、10〜300μmの深さで破断強度はおおむね50〜400MPaとなる。
また、図4(b)は、弱化部として超硬合金のG2材からなるケガキ針にて荷重約10Nで傷を付けて形成した場合の例を示しており、弱化部(キズ)の深さは0.4〜0.5μmとした。この図4(b)から明らかなように、弱化部を有しない(キズ長さ=0)場合に、破断強度が500〜560MPaであったのに対して、弱化部の大きさにより、破断強度が480MPa以下となっており、傷の長さが15mmの場合には、100MPa程度にまで低下している。
したがって、圧力容器の壁に貼り付けることにより、圧力容器から伝わる引っ張り応力によってセラミックス板を破損させることが可能であり、ヒューズとして機能できることがわかる。
例えば、上記実施形態では、弱化部をセラミックス板の片面にのみ設けたが、その反対面の同じ位置にも弱化部を形成して、両面に弱化部を配置してもよい。導電体は片面に配置すれば十分である。
また、応力ヒューズを圧力容器の壁に貼り付けたが、圧力容器以外にも、引っ張り応力又は曲げ応力が発生する部位であれば、建築物の壁や柱、梁などの各種構造物に貼り付けることが可能であり、その場合に、セラミックス板が高い耐熱性を有しているので、高温環境下に設置される構造物への適用が可能である。
2 セラミックス板
3 弱化部
4 導電体
5 外部接続端子部
6 導通検知部
7 圧力容器
11 応力ヒューズ
15 応力ヒューズ
16 金属板(外部接続端子部)
17 固定ブロック
18 突出片
Claims (3)
- セラミックス板の表面の一部に線状に弱化部が形成されるとともに、該弱化部を横断するように前記セラミックス板の表面に導電体が形成され、前記弱化部を介して導電体の両端部が外部接続端子部とされ、前記セラミックス板の両端部に金属板が固着され、該金属板は、引っ張り応力又は曲げ応力が発生する部位の表面に形成した隙間に挿入状態に固定されることを特徴とする応力ヒューズ。
- 前記外部接続端子部間に、前記導電体の通電状態を検知する通電検知部が接続されていることを特徴とする請求項1記載の応力ヒューズ。
- 前記引っ張り応力又は曲げ応力が発生する部位は圧力容器の壁であることを特徴とする請求項1又は2記載の応力ヒューズ。
Priority Applications (1)
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JP2009236693A JP5532814B2 (ja) | 2009-10-13 | 2009-10-13 | 応力ヒューズ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2009236693A JP5532814B2 (ja) | 2009-10-13 | 2009-10-13 | 応力ヒューズ |
Publications (2)
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Family
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Family Applications (1)
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