JP2003281984A - 温度ヒューズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 感温ペレット型温度ヒューズにおいて、電子、
電気機器の異常温度上昇を検知し動作した後の状態で、
異常電圧負荷等に起因する絶縁破壊による再導通を防ぐ
ため、両リード線間の耐電圧を向上させる。 【解決手段】 感温ペレット型温度ヒューズにおいて、
弱圧縮スプリングの表面に化学蒸着方法（ＣＶＤ）によ
って有機絶縁材のポリパラキシリレン系樹脂のコーティ
ング層を形成し、弱圧縮スプリングの絶縁性を改善し、
リード線の内方向端と弱圧縮スプリングとの間の絶縁抵
抗を大きくすることによってリード線間の耐電圧を向上
させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】 本発明は過昇温による機器
の破損を防止するために使用される温度ヒューズに関
し、特に感温材に特定の融点を持つ絶縁性化学物質を使
用する感温ペレット型温度ヒューズに関する。

【0002】

【従来の技術】 電子、電気機器を過熱損傷から保護す
る保護素子として、特定温度で作動して回路を遮断する
温度ヒューズが用いられている。この種の温度ヒューズ
には感温材として特定温度で溶融する低融点合金を用い
たものと絶縁性化学物質よりなる感温ペレットを用いた
ものとがある。

【0003】 特に後者の感温ペレット型温度ヒューズの代
表的なものは図３に示す構造を有する。また、図４はそ
の感温ペレット型温度ヒューズの動作後の状態を示す縦
断面図である。図３において、良導電性および良熱伝導
性の金属を用いた円筒状金属ケース１の一端にリード線
３がかしめ固定されている。金属ケース１内に特定温度
で溶融する絶縁性化学物質よりなる円柱状の感温ペレッ
ト４、次いで強圧縮スプリング７の弾性力を感温ペレッ
ト４に平均して押圧するための円板６、次いで円板５、
６の間に圧縮状態で介在する閉回路用の強圧縮スプリン
グ７、強圧縮スプリング７の弾性力を可動電極９に平均
して押圧するための前記円板６と同一の円板５、良導電
性の金属よりなりその周縁部に金属ケース１の内面に押
圧接触している複数個の舌片を有する可動電極９が収容
されている。また、金属ケース１の開口端を絶縁性セラ
ミックス等からなるセラミック碍管１０により閉塞し、
大径部の内方端は金属ケース１に形成された段部に係合
されており、かつ金属ケース１の開口端のセラミック碍
管１０よりも張り出す部分は中心軸に向かって屈曲され
ており、セラミック碍管１０が金属ケース１の内方およ
び外方に移動するのを防止している。リード線２がセラ
ミック碍管１０の中心孔を貫通しており、リード線２の
内方向端が前記可動電極９と接触する接点となり、かつ
その接点近傍およびセラミック碍管１０の外側に隣接す
る部分に膨大部をそれぞれ設けて、リード線２がセラミ
ック碍管１０の内方および外方に移動するのを防止して
いる。可動電極９とセラミック碍管１０との間に弱圧縮
スプリング８を配置し、定常状態において前記強圧縮ス
プリング７により圧縮された状態にある。また、セラミ
ック碍管１０の外方向を封口樹脂１１により封止する。

【0004】 上記の構成における感温ペレット型温度ヒュ
ーズＢを電子、電気機器に直列に接続し、かつ電子、電
気機器の異常温度上昇を検知したい箇所に配置すること
によって感温ペレット型温度ヒューズを介して電子、電
気機器に通電することができる。常温時は感温ペレット
４が固体であり、強圧縮スプリング７は弱圧縮スプリン
グ８の弾性力に抗して可動電極９をリード線２の内方向
端に強く押圧接触させている。したがって、リード線３
―金属ケース１―可動電極９―リード線２が導通状態に
保持されている。しかし、電子、電気機器の短絡等に起
因する異常発生によって、異常温度上昇を検知したい箇
所の温度が感温ペレット型温度ヒューズの動作温度にま
で上昇すると、感温ペレット４が溶融し、従って強圧縮
スプリング７が伸張してその弾性力が減少する結果、弱
圧縮スプリング８が伸張するので可動電極９がリード線
２の内方向端から離開してリード線２、３間が非導通状
態となる。このことによって、電子、電気機器への通電
が停止されて電子、電気機器のそれ以上の温度上昇が阻
止され、電子、電気機器の過熱損傷あるいはそれに起因
する火災発生が未然に阻止される。

【0005】

【発明が解決しようとする課題】 上記のように、感温
ペレット型温度ヒューズは非復帰型の保護素子であり、
その作動による電子、電気機器への通電停止により電
子、電気機器の温度が低下した後も再導通しないため安
全である。ところが、電子、電気機器に異常が発生し電
子、電気機器の温度が異常上昇しその結果温度ヒューズ
が作動した後に、感温ペレット型温度ヒューズのリード
線２、３間の耐電圧が低ければ、異常な高電圧が負荷さ
れた場合、絶縁破壊により再導通を引き起こすという可
能性も否定できず、安全性のため十分対処すべきであ
る。

【0006】 そのためには感温ペレット型温度ヒューズの
動作後において、リード線２、３間の耐電圧は高いほど
望ましい。このため、感温ペレット型温度ヒューズのリ
ード線間の耐電圧をより向上させるため感温ペレット型
温度ヒューズの動作後においてリード線２の内方向端と
可動電極９との距離を大きくすることで耐電圧を向上さ
せる方法が、例えば実公昭５７−５２８４１に開示され
ている。

【0007】 ところが、感温ペレット型温度ヒューズの動
作後において、リード線２の内方向端と可動電極９との
距離を十分大きくしても、感温ペレット型温度ヒューズ
の弱圧縮スプリング８は通常は導電性を有する金属製で
あり、弱圧縮スプリング８の一端が可動電極９に接触
し、かつ弱圧縮スプリング８の中間部分が可動電極９よ
りもリード線２の内方向端と近接しているため、リード
線２の内方向端と弱圧縮スプリング８の中間部分との距
離のほうが、リード線２の内方向端と可動電極９との距
離よりも、リード線間の耐電圧に対して影響が大きいと
いう問題があった。この問題に対して、弱圧縮スプリン
グ８を金属製のスプリングからセラミック製スプリング
に置き換えて使用して、リード線２の内方向端と弱圧縮
スプリング８との間の耐電圧を向上させる方法が実開平
２−３２６３８に開示されている。しかし、このセラミ
ック製スプリングを使用するに際して、セラミック製で
あることに起因するスプリング自体の硬さや脆さによる
破壊や欠けが発生するという製造上の問題もあった。以
上のことより本発明の目的は、その動作後において耐電
圧の高い感温ペレット型温度ヒューズを提供することに
ある。

【0008】

【課題を解決するための手段】 本発明による温度ヒュ
ーズは、金属ケースと金属ケースにかしめ固定されたリ
ード線、金属ケース内に収容された感温ペレット、強圧
縮スプリングおよび可動電極と、金属ケースの開口部を
閉塞するセラミック碍管と、このセラミック碍管を貫通
しその内方向端が前記可動電極と接触するリード線と、
前記セラミック碍管と可動電極との間に介在された弱圧
縮スプリングとを有する感温ペレット型温度ヒューズに
おいて、前記弱圧縮スプリングの表面に有機絶縁材であ
るポリパラキシリレン系樹脂のコーティング層を有する
ことを特徴とする温度ヒューズである。

【0009】 本発明の請求項１記載の発明は、金属ケース
と金属ケースにかしめ固定されたリード線、金属ケース
内に収容された感温ペレット、強圧縮スプリングおよび
可動電極と、金属ケースの開口部を閉塞するセラミック
碍管と、このセラミック碍管を貫通しその内方向端が前
記可動電極と接触するするリード線と、前記セラミック
碍管と可動電極との間に介在された弱圧縮スプリングと
を有する感温ペレット型温度ヒューズにおいて、前記弱
圧縮スプリングの表面に絶縁性のコーティング層を形成
することを特徴とする感温ペレット型温度ヒューズであ
る。本構成によれば、弱圧縮スプリングの表面に絶縁性
のコーティング層を形成することで弱圧縮スプリングの
絶縁性が向上し、セラミック碍管を貫通するリード線の
内方向端と弱圧縮スプリング間の耐電圧が向上するもの
である。

【0010】 また、本発明による請求項２記載の感温ペレ
ット型温度ヒューズは、前記絶縁性のコーティング層が
有機化合物で構成されていることを特徴とする請求項１
記載の温度ヒューズである。このように、弱圧縮スプリ
ングが絶縁性の有機化合物でコーティングされているた
め、セラミックからなる絶縁性のスプリングを用いる場
合等と比してスプリングの特性が劣らず、かつスプリン
グの伸張による可動に影響を及ぼさないものである。

【0011】 また、本発明による請求項３記載の発明は、
前記有機絶縁材のコーティング層が化学蒸着方法（ＣＶ
Ｄ）により形成されることを特徴とする請求項１，２記
載の温度ヒューズである。このように化学蒸着方法（Ｃ
ＶＤ）により有機絶縁材のコーティング層を形成するこ
とにより被着物の隙間部分へのコーティングと、また被
着物の形状にぴったり合った同形コーティングとが可能
となるものである。

【0012】 また、本発明による請求項４記載の感温ペレ
ット型温度ヒューズは、前記有機絶縁材のコーティング
層がポリパラキシリレン系樹脂であることを特徴とする
請求項１、２、３記載の温度ヒューズである。本構成に
よれば、前記コーティング層に絶縁性の有機化合物であ
るポリパラキシリレン系樹脂を使用することによって、
他のコーティングに使用されるエポキシ等の有機化合物
と比して、電気絶縁性が良く、また、化学蒸着方法（Ｃ
ＶＤ）により室温に近い温度でコーティングできるた
め、他のコーティング方法に比べて熱応力や硬化ストレ
スによる機械的応力等が加わらず、被着物のコーティン
グ後の物理的特性に優れるものである。

【0013】

【発明の実施の形態】 本発明による実施の形態につい
て図を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態を示
す感温ペレット型温度ヒューズの縦断面図である。図１
において、感温ペレット型温度ヒューズＡは、その一端
にリード線３をかしめ固定した金属ケース１の内部に、
感温ペレット４、円板５および６、円板５および６の間
に介在させた強圧縮スプリング７と、可動電極９を収容
し、金属ケース１の開口端を閉塞させたセラミック碍管
１０と、このセラミック碍管１０の中心孔を貫通しその
内方向端が可動電極９と接触するリード線２と、セラミ
ック碍管１０と可動電極９との間に介在させた弱圧縮ス
プリング８と、セラミック碍管１０と金属ケース１の閉
塞部を封止した封口樹脂１１とから構成される。弱圧縮
スプリング８の表面に有機絶縁材のコーティング層１３
を形成し、そのコーティング層１３の膜厚は、ポリパラ
キシリレン系樹脂を使用して化学蒸着方法（ＣＶＤ）に
より、０．１μｍ〜２００μｍ、好ましくは１μｍ〜２
０μｍの範囲内で形成される。

【0014】 図２は上記感温ペレット型温度ヒューズＡの
動作後の状態を示す縦断面図であり、図３は図２におけ
るリード線２の内方向端と弱圧縮ばね８の中間部分の一
部拡大図である。図２および図３において弱圧縮スプリ
ング８は、絶縁材によるコーティング層１３を有してい
ることにより絶縁性が向上している。そのため、可動電
極９と接触しているが導通はしていない。また弱圧縮ス
プリング８の中間部分とリード線２の内方向端との距離
Ｌはコーティング層１３が無い場合とはほとんど変わら
ないが、両者間の絶縁抵抗は大きくなっている。

【0015】 また、弱圧縮スプリング８のコーティング層
１３が有機絶縁材で構成されているので、感温ペレット
型温度ヒューズＡの動作時において、セラミック材を被
覆コーティングする等の場合と比較して、弱圧縮スプリ
ング８の弾性力および弾性力により伸張する動作に影響
を及ぼさない。

【0016】 また、弱圧縮スプリング８のコーティング層
１３が、有機絶縁材で化学蒸着方法（ＣＶＤ）により形
成されることによって、弱圧縮スプリング８の形状にぴ
ったり合った同形コーティングと弱圧縮スプリング８の
微細な凹凸部分へのコーティングがなされている。その
ため、弱圧縮スプリング８とリード線２の内方向端、ま
たは弱圧縮スプリング８と可動電極９の間の絶縁性が、
コーティング層１３の厚さむらに左右されることが無く
なる。また、化学蒸着方法（ＣＶＤ）によることから最
小膜厚０．１μｍからの制御されたコーティングが可能
であり、化学蒸着方法（ＣＶＤ）のコーティング能力と
金属ケース１の内径と弱圧縮スプリング８の外径との関
係等とを考慮し２００μｍまでのコーティングが可能で
ある。

【0017】 ここで好ましいコーティング膜厚は、弱圧縮
スプリングの伸張による動作が最も良好な厚さであっ
て、かつ作業性とコストを考慮して決められ、１μｍ〜
２０μｍの膜厚が好適である。厚すぎるとコーティング
に時間がかかり過ぎ作業性を悪くしコスト高となる。

【0018】 また、弱圧縮スプリング８のコーティング層
１３を有機絶縁材であるポリパラキシリレン系樹脂を化
学蒸着方法（ＣＶＤ）により形成したことから、他のコ
ーティングに使用されるシリコーン、エポキシ、ポリウ
レタン樹脂等と比較して、電気絶縁性が良く、また化学
蒸着方法（ＣＶＤ）により室温に近い温度でコーティン
グできるため熱応力や硬化ストレスによる機械的応力等
が加わらずコーティング後の弱圧縮スプリング８の物理
的特性に変化をきたさない。

【0019】 ここで耐電圧の特性として、感温ペレット型
温度ヒューズの弱圧縮スプリングのコーティング膜厚が
２０μｍ、コーティング膜厚が１μｍ、コーティング膜
厚０μｍすなわちコーティング層の無いものの３水準そ
れぞれ３０個について、動作後のものを用いて、交流電
圧１０００Ｖを印加して１分間保持し再導通等の異常の
無いことを確認した後、さらに短絡するまで電圧を印加
していく実験を行い、その短絡する電圧と短絡したもの
の個数とを比較した。このときカットオフ電流は５ｍＡ
で行った。その結果を表１に示す。

【0020】

【表1】

【0021】 上記表１に示すように、コーティング膜厚２
０μｍのものは１３００Ｖまで交流電圧を印加しても短
絡したものは無く、コーティング膜厚１μｍのものは１
３００Ｖ印加時に３個短絡した。また、コーティング膜
厚０μｍすなわちコーティング層無しのものは１１００
Ｖ印加時に２個短絡し、１３００Ｖ印加時には１３個短
絡する結果となった。以上のように、コーティング膜を
形成することにより、感温ペレット型温度ヒューズの動
作後の耐電圧を向上させることに効果がある。

【0022】 上記の構成による感温ペレット型温度ヒュー
ズＡを電子、電気機器に直列に接続し、電子、電気機器の
異常温度上昇を検知したい箇所に配置することによって
通電し、そして電子、電気機器の短絡等に起因する異常
発生よる異常温度上昇を検知して感温ペレット型温度ヒ
ューズＡが作動した場合、リード線２，３間が非導通と
なり電子、電気機器への通電が停止されて、電子、電気機
器のそれ以上の温度上昇が阻止され、電子、電気機器の
過熱損傷あるいはそれに起因する火災の発生等が未然に
防止できる。そしてまた、リード線２，３間が非導通の
状態で、電子、電気機器の異常に起因する異常電圧が感
温ペレット型温度ヒューズＡに負荷されるようなことが
起こっても、リード線２、３間の耐電圧が向上している
ことから絶縁破壊による再導通が発生することが無く、
それゆえに電子、電気機器のそれ以上の損傷がおきない
ものである。

【0023】

【発明の効果】 本発明による感温ペレット型温度ヒュ
ーズによれば、その内部に収容した弱圧縮スプリングの
表面を絶縁材でコーティングしたことにより、弱圧縮ス
プリングの絶縁性が向上し、弱圧縮スプリングとセラミ
ック碍管を貫通したリード線の内方向端との間、および
弱圧縮スプリングと可動電極との間の絶縁抵抗を向上さ
せる。またその絶縁材に有機化合物を用いたことにより
弱圧縮スプリングの弾性および弾性力による伸張する動
作をコーティングにより損なうことがない。またその有
機絶縁材を化学蒸着方法（ＣＶＤ）によりコーティング
したことで、弱圧縮スプリングの形状にぴったり合った
同形コーティングと、弱圧縮スプリングの微細な凹凸部
分をコーティングすることができる。また、有機絶縁材
にポリパラキシリレン系樹脂を用いたことにより電気絶
縁性が良く、熱応力や硬化ストレスによる機械的応力が
加わらないため弱圧縮スプリングの物理的特性に変化を
及ぼさないものが得られる。

【0024】 そのため、弱圧縮スプリングとセラミック碍
管を貫通するリード線の内方向端の距離に帰着されるリ
ード線間の耐電圧の大きさを、弱圧縮スプリングの特性
を損なうことなく、弱圧縮スプリングとセラミック碍管
を貫通するリード線の内方向端との間の絶縁抵抗を大き
くすることで、両リード線間の耐電圧を向上させること
ができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図1】 本発明の実施の形態を示す感温ペレット型温度
ヒューズの縦断面図

【図2】 本発明の実施の形態を示す感温ペレット型温度
ヒューズの動作後の状態を示す縦断面図

【図3】 本発明の実施の形態を示す感温ペレット型温度
ヒューズの動作後の状態における弱圧縮スプリング中間
部近傍の拡大図

【図4】 従来の感温ペレット型温度ヒューズを示す縦断
面図

【図5】 従来の感温ペレット型温度ヒューズの動作後の
状態を示す縦断面図

【符号の説明】 １ 金属ケース ２、３ リード線 ４ 感温ペレット ５、６ 円板 ７ 強圧縮スプリング ８ 弱圧縮スプリング ９ 可動電極 １０ セラミック碍管 １１ 封口樹脂 １２ 絶縁碍管 １３ コーティング層 Ａ 本発明の実施の形態による感温ペレット型温度ヒュ
ーズ Ｂ 従来の感温ペレット型温度ヒューズ Ｌ 本発明の実施の形態による感温ペレット型温度ヒュ
ーズの動作後の状態におけるリード線２と弱圧縮スプリ
ング８の中間部分との距離 Ｐ 本発明の実施の形態による感温ペレット型温度ヒュ
ーズの動作後の状態におけるリード線２の内方向端と弱
圧縮スプリング８の中間部分の拡大図用領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮下 育博 滋賀県甲賀郡水口町日電３番１号 エヌイ −シ− ショット コンポ−ネンツ株式会 社内 Ｆターム(参考） 5G502 AA02 BA03 BB06 BE09 CC12 JJ01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項1】 金属ケースと金属ケースにかしめ固定され
   たリード線、金属ケース内に収容された感温ペレット、
   強圧縮スプリングおよび可動電極と、金属ケースの開口
   部を閉塞するセラミック碍管と、このセラミック碍管を
   貫通しその内方向端が前記可動電極と接触するするリー
   ド線と、前記セラミック碍管と可動電極との間に介在さ
   れた弱圧縮スプリングとを有する温度ヒューズにおい
   て、前記弱圧縮スプリングの表面に絶縁性を有するコー
   ティング層を形成したことを特徴とする温度ヒューズ。
2. 【請求項2】 前記絶縁性のコーティング層が有機化合物
   であることを特徴とする請求項１記載の温度ヒューズ。
3. 【請求項3】 前記有機絶縁材のコーティング層が化学蒸
   着方法（ＣＶＤ）により形成されることを特徴とする請
   求項１、２記載の温度ヒューズ。
4. 【請求項4】 前記有機絶縁材のコーティング層がポリパ
   ラキシリレン系樹脂であることを特徴とする請求項１、
   ２、３記載の温度ヒューズ。