JPH02197039A - 温度電流感知器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、過電流あるいは短絡電流に応答して電気回路
を遮断する過電流事故防止機能と、周囲温度の上昇を感
知して電気回路を遮断する温度過昇防止機能の二つの機
能を備えた感知器の構造に関するものである。

〔従来の技術〕

イ）従来、過電流通電時に電気回路を遮断するものとし
ては電流ヒコーズが、また温度過昇を防止するため周囲
温度の異常を感知して電気回路を遮断する温度ヒユーズ
あるいはサーモスタット等がそれぞれよく知られており
、これらを別々に使用することが一般的である。

口）また、温度ヒユーズにおいて、一つの可溶体を周囲
温度の上昇に反応させるだけでなく、過電流通電のジュ
ール熱によっても溶断させ電気回路、を遮断しようとす
ることも試みられている。

ハ）さらに、二つの可溶体を直列に連結するかあるいは
一体化したＷＩ造のもので、それぞれ温度を感知する可
溶体と！５電流を感知する可溶体として温度過昇と過電
流を防止しようとすることも試みられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

温度ヒユーズ等、温度過昇防止を目的とする感知器では
、感知しようとする周囲温度の設定値に対して精度よく
、−船釣には数℃以内で反応させることが最も重要な条
件で、使用電流等による自己発熱は温度精度に著しく悪
影響を与えるものである。

また、電流ヒユーズ等、過電流に対する感知器では、過
負荷等による過電流の設定値、例えば定格電流値の１３
５％あるいは２００％等に対する動作時間、いわゆる電
流−時間特性が重要な要素２であり、さらに短絡電流等
の大電流に対して回路を安全確実に遮断し得る能力、い
わゆる遮断容量の大きさが問われる。また、温度感知器
を使用しようとする場所は一般的には通常使用の状態で
も室温以上の高温状態になることが普通で、このような
場所で過電流感知をするためには周囲温度に大きく影響
されてはならない。

前記口）の場合、温度ヒユーズの基本特性としてジュー
ル熱の影響を殆ど無くすように考處されており、定格電
流に対して少々の過大電流程度では反応しないと同時に
、余りにも過大な電流、特に短絡電流等に対しては、接
点の溶着あるいは可溶体の爆発による破損等により、回
路を安全確実に遮断することができない。したがって、
ある限られた狭い範囲の過電流に対しては有効ではある
が、一般には実用性はない。

前記ハ）の場合、温度を感知する可溶体と通電流を感知
する可溶体は電気的に導電を妨げないように接続されて
おり、温度感知素子は通電によるジュール熱の影響を受
は易い。したがって、過電流を感知する可溶体において
、低融点の金属合金を使用して通常使用電流の通電によ
る温度上昇を比較的低くしようとすると、過電流時の溶
断温度も低く、周囲温度のわずかな上昇にも電流−時間
特性が大きく影響される欠点を有するのみならず、定格
電流以下の通電にも劣化あるいは溶断を起こすこともあ
る。さらに、低融点の可溶体を使用する電流感知素子で
は、可溶体容量が大きくなるため、過電流に対する速断
性は低く、また大電流等に対する遮断容量も大きくとれ
ない。

電流特性を重視して、Ａｇ、　Ｃｕ、　Ｎｉ、　　Ｗ等
、比較的高融点の可溶体を使用すれば、通常使用電流に
よる発熱もそれだけ高くなり、温度感知素子への影響が
大きく、温度精度が著しく劣ることになる。

温度感知素子の反応温度を、通電による自己発熱及び電
流感知素子の発熱の影響を見越して設定することも試み
られているが、大きい使用電流に対しては、各素子及び
その組立のわずかな材質、寸法等のバラツキにも大きく
影響を受けるため、温度精度を安定して維持することは
困難で、小容量電流のものしか作れない。さらに、周囲
温度に通電による発熱を加味するということは、定釣ら
れた電流値を常に一定に通電することが必要で、一般の
電気機器においてこれを満足することは難しい。

基本的に、電流ヒユーズは通電によるジュール熱に鋭敏
に応答するもので、周囲温度に大きく影響を受けるもの
ではない、一方、温度ヒユーズは、これとは逆で、周囲
温度に鋭敏に応答するべきで、通電によるジュール熱等
に大きく影響を受けるべきでない。温度ヒユーズ以外の
サーモスタット等の熱感知器においても同様のことが言
える。

従来技術においては、これら相反する基本特性を同時に
解決することは困難で、一方の特性を重視すると、必然
的に他方は劣ることになる。

したがって、電気機器の火災事故を確実に防ぐために、
過電流保護と温度過昇防止とは次元の異なる問題とし、
前記イ）のように、それぞれの保護装置を別々に取り付
ける１ｉｆｆｌな手間を要している。

本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたもの
であり、電流に影響されずに精度よく温度感知をすると
同時に、過電流に対しても周囲温度に大きく影響される
ことなく精度よく応答し、且つ十分な遮断容量を有する
温度過昇、過電流防止用感知器を提供することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成するため、本発明の温度電流感知器は、
絶縁体にてなるハウジング内に基端部が差し延びている
一対の固定電極と、前記ハウジング内にあって前記一対
の固定電極間に両端の端子が接触する電流ヒユーズと、
この電流ヒユーズを前記固定電極間から引き離す方向に
付勢する引き離し用弾発部材と、前記電流ヒユーズを前
記引き離し用弾発部材の付勢力に打ち勝って固定電極に
圧接する圧接用弾発部材と、周囲温度が所定温度以上に
達したときに前記圧接用弾発部材の弾発力を消勢する温
度感知部材とを備えたことを特徴とする。

〔作用〕

本発明においては、一対の固定電極を有するハウジング
内に前記固定電極を電気的に接・続する電流ヒユーズと
該電流ヒユーズを固定電極に圧接するための弾発部材と
、所定の温度に達すると原形状が変化する温度感知素子
を収納している。電流ヒユーズはガラス、セラミックス
あるいはプラスチックで作られた絶縁性の板状、筒状、
あるいは変形状の部材に固定電極に接する銅合金等の良
電導性金属で作られた一対の端子を固定し、この端子間
に銅、銀、タングステン等の過電流特性に優れた板状あ
るいは線状など電流感知素子を半田付は等により固定し
て架張した構造である。

固定電極と電流ヒユーズで構成される電気回路に所定以
上の電流が通電されたとき、前記電流感知素子が溶断し
て両極が遮断されるもので、一般の電流ヒユーズに何ら
劣ることなく優れた過電流溶断特性及び短絡遮断特性を
発揮する構造とすることが可能である。

一方、周囲温度が上昇して、温度感知素子が所定の温度
に達して、溶解あるいは伸縮等の変化する作用により電
流ヒユーズが固定電極より切り離されるものであるが、
温度感知素子は前記電気回路とは離れた位置でプラスチ
ック等の熱の不良導体により電気的にも絶縁されており
、前記電気回路に通電すれば電流による発熱の影響を小
さくすることができる。

〔実施例〕 以下、本発明を図面に示す各実施例に基づいて具体的に
説明する。

第１図は本発明の第１実施例を示す縦断正面図、第２図
はその縦断側面図、第３図は第１図のＩ−１線における
横断平面図である。

この第１実施例において、一対の固定電極１２を有する
ハウジング３内において、固定電極１２と電流ヒユーズ
４との間に電気回路を形成する。

電流ヒユーズ４は、ガラス又はセラミックス等にてなる
絶縁筒６の両端に、接着剤等で固定された一対の端子７
．８を有し、電流感知用可溶体５の両端がそれぞれ半田
等によって固定され架張されており、圧接用弾発部材１
１の弾発力で固定電極１゜２に対し、常に圧接するよう
に収容されている。

固定電極１．２の先端を端子７．８の外周に合わせて切
り欠くことにより、端子７，８と固定電極１２との間の
安定した接触が得られる。

引き離し用弾発部材１０は、電流ヒユーズ４を固定電極
１．２より切り離すためのもので、弾発力は圧接用弾発
部材１１よりはるかに弱いため、通常は電流ヒユーズ４
を切り離すに至らない。

温度感知素子９は低融点の金属あるいは有機物により作
られた塊状の素子である。電流ヒユーズ支持部材１２は
熱伝導率の低いプラスチックあるいはセラミックス等で
作られている。弾発部材支持部材１３は圧接用弾発部材
１１の弾発力を温度感知素子９の全面に均等に分散させ
るためのものである。

このようにして構成された温度電流感知器において、固
定電極１，２と電流ヒユーズ４により形成される電流回
路に所定以上の過電流が通電されると、可溶体である電
流感知用可溶体５が溶断し、電流回路は遮断される。

一方、周囲温度の上昇により、温度感知素子９が所定の
温度に達して溶解すると、第４図に示すように圧接用弾
発部材１１はその支持を失い、伸びてその弾発力が引き
離し用弾発部材１０の弾発力より弱くなるか、あるいは
消滅し、引き離し用弾発部材１０の弾発力で電流ヒユー
ズ４は固定電極１゜２より切り離され電流回路は遮断さ
れる。

第５図は本発明の第２実施例を示す断面図である。この
実施例においては、圧接用弾発部材１５をＵ形に曲げた
金属キャップ１７と座板１８の間に押し縮めて挟み込み
、低融点金属よりなる温度感知素子１４によって溶接固
定する。この実施例では、温度感知素子１４が溶解する
と、第６図に示すように圧接用弾発部材１５が伸び、こ
の弾発力が引き離し用弾発部材１０の弾発力より大きい
ため、電流ヒユーズ４は固定電極１，２より押し離され
る。

中間部材１６は、電流回路の発熱を遮断する目的と、可
溶体である温度感知素子１４が溶解したとき、圧接用弾
発部材１５の揮発力を電流ヒユーズ４に伝達するための
ものである。

第７図及び第８図は、ハウジング３の下面に機器と接触
させて取り付け、機器面との熱の授受を十分にするため
の金属製の感熱部材１９を設けた第３実施例を示してい
る。感熱部材１９は、機器との接触抵抗を小さく安定さ
せるため、ビス止めで固定できるように、取付部１９ａ
、１９ｂと取付用ビス穴１９Ｃ，１９ｄを有する。

第９図及び第１０図は、感熱部材１９を有する第４実施
例を示す。この実施例は、温度感知素子９を金属製容器
２０と絶縁キャップ２１とにより形成される可動筒体内
に収納したものである。

第１１図及び第１２図は、本発明の第５実施例を示すも
ので、バイメタル板で作られた温度感知素子２２を使用
した例を示している。温度感知素子２２は、円板を球面
状に加工したもので、周囲温度が上昇して所定の温度に
達すると、第１３図のように反転し、伝達部材２３を移
動させ、その反転力が弾発部材１１の弾発力より大きい
ため、電流ヒユーズ４を固定電極１．２より切り離し、
電流回路を遮断する。

第１４図は形状記憶合金で作られた温度感知素子２４を
使用した第６実施例を示している。温度感知素子２３は
常温では弾発部材１０の弾発力よりも大きい弾発力を有
する圧縮バネに加工されており、所定の温度に達すると
、第１５図に示す予め記憶させておいた位置に縮み、弾
発力が消滅し、弾発部材１０の弾発力で電流ヒユーズ４
は固定電極１，２より切り離され、電流回路は遮断され
る。

第１６図及び第１７図は電流ヒユーズの他の例を示して
いる。図において、２５．２６．２８．２９は折り曲げ
加工して作られた端子、２７は溝形の絶縁部材、３０は
内部をくり抜いた板状の絶縁部材を示している。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、本発明においては、過電流に作用
する電流感知素子を有する電流ヒユーズと固定電極とに
よって構成される電流回路と周囲温度の上昇に反応する
温度感知素子とを、間に絶縁材、空間、伝熱距離が長く
伝熱抵抗の高いコイルスプリング等を介しているため、
電気的にも熱的にも高い絶縁が得られる。したがって、
温度感知素子が通電による発熱に影響されることは極め
て小さく、温度ヒユーズ等の温度過昇防止装置として要
求される高い温度精度を得ることができると同時に、低
い温度設定をすることもできる。

また、機器に接触させる金属製の温度感知面を設け、こ
れに温度感知素子を良伝熱的に接触させることにより、
機器面がヒートシンクの役目を果たして、電流感知素子
の発熱の温度感知素子への影響がほとんど無視できる程
度となる。

このように電流感知素子の発熱が温度感知素子に影響を
与えることが極めて小さいため、電流感知素子の（財）
質に制限されることがなく、融点の比較的高い銀、銅１
　ニッケル１　タングステンあるいはこれらの合金等を
使用でき、高温７囲気においても精度よく時間−電流特
性等の過電流特性を発揮することができると同時に、短
絡電流等の大電流に対する遮断性能にも優れ、また定格
電流も大きいものを作ることができる。

電流用感知素子は絶縁部材に固着された一対の固定端子
に固定されており、予約独立して製作す−ることかでき
、消弧剤を充填して遮断容量を大きくしたり、電流感知
素子に板状のものを使用したり、巻線によってタイムラ
グ特性を持たせたり、スプリングによる引張架張を行う
など、一般の電流ヒユーズを製作する場合とほとんど同
様にして容易にしかも各種機能の電流感知素子を製作す
ることができる。

また、電流感知素子と温度感知素子との電気的、熱的干
渉を遮蔽した構造であるため、電流定格と温度定格をそ
れぞれ任意に設定することができ、使用条件の制限に制
約されず、また過電流と温度過昇の弁別の保護装置を取
りつげる複雑な手間も省け、広い利用分野がある。

さらに、温度感知素子の材質に制限されることもなく、
金属可溶体、有機可溶体、バイメタル、形状記憶合金等
、多くの素子を必要に応じて任意に選択して使用するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す縦断正面図、第２図
はその縦断側面図、第３図は第１図の１−ｒ線における
横断平面図、第４図は動作後の状態を示す縦断正面図、
第５図は本発明の第２実施例を示す縦断正面図、第６図
は動作後の状態を示す縦断正面図、第７図は第３実施例
を示す縦断正面図、第８図はその平面図、第９図は第４
実施例を示す縦断正面図、第１０図はその縦断側面図、
第１１図は第５実施例の縦断正面図、第１２図はその縦
断側面図、第１３図は動作後の状態を示す縦断正面図、
第１４図は第６実施例の縦断正面図、第１５図はその動
作後の縦断正面図、第１６図及び第１７図はそれぞれ本
発明に係る電流ヒユーズの他の実施例を示す斜視図であ
る。 １．２：固定電極　　　３コハウジング４：電流ヒユー
ズ　　　５：電流感知用可溶体６：絶縁筒　　　　　　
７，８：端子 ９：温度感知素子 １０：引き離し用弾発部材 １１：圧接用弾発部材 ２・電流ヒユーズ支持部材 ３：弾発部材支持部材　１４：温度感知素子５；圧接用
弾発部材　　１６：中間部材７：金、Ａキャップ　　　
１８：座板 ９・感熱部材　　　　　１９ａ、　１９ｂ：取付部１９
ｃ、　１９ｄ：取付用ビス穴　２０：金属製容器２１：
絶縁キャップ　　　２２：温度感知素子２３：伝達部材
　　　　　２４：温度感知素子２５、２６．２８．２９
端子　　　２７：絶縁部材３０：絶縁部オ 第１４図 第１５図 第１６図 第１７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、絶縁体にてなるハウジング内に基端部が差し延びて
   いる一対の固定電極と、前記ハウジング内にあって前記
   一対の固定電極間に両端の端子が接触する電流ヒューズ
   と、この電流ヒューズを前記固定電極間から引き離す方
   向に付勢する引き離し用弾発部材と、前記電流ヒューズ
   を前記引き離し用弾発部材の付勢力に打ち勝って固定電
   極に圧接する圧接用弾発部材と、周囲温度が所定温度以
   上に達したときに前記圧接用弾発部材の弾発力を消勢す
   る温度感知部材とを備えたことを特徴とする温度電流感
   知器。 ２、請求項１記載の温度電流感知器において、前記ハウ
   ジングは機器面に接触して温度感知する金属感熱面を有
   し、この感熱面に前記温度感知部材を直接又は熱の良伝
   導性部材を介して接触する状態に収納したことを特徴と
   する温度電流感知器。 ３、温度感知部材は前記所定温度において溶解する可溶
   体である請求項１又は２記載の温度電流感知器。 ４、温度感知部材は前記所定温度において所定の変形量
   となるバイメタル板である請求項１又は２記載の温度電
   流感知器。 ５、温度感知部材は前記所定温度において記憶形状に復
   元する形状記憶合金である請求項１又は２記載の温度電
   流感知器。