JP2006269180A - プロテクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 動作の高速化を図ったプロテクタを提供する。
【解決手段】 プロテクタ１００ａは、ベース１４０ａと、当該ベース１４０ａに構成される端子１４５と、取り付け部位１３１がベース１４０ａに固定されて自身の温度に応じて反転動作を行うバイメタルディスク１３０と、バイメタルディスク１３０の上方に配置され、取り付け部位１４２がベース１４０ａに固定されてバイメタルディスク１３０の反転動作に伴って回路における電流の供給及び遮断を行うアーム１２０とを有し、端子１４５の上面とバイメタルディスク１３０の取り付け部位１３１の下面とが溶着され、バイメタルディスク１３０の取り付け部位１３１の上面とアーム１２０の取り付け部位１２１の下面とが溶着されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、回路における電流の供給を制御するプロテクタに関する。

従来、回路内の素子に過負荷が加えられた場合に、温度が上昇して素子が破損することを防止すべく、プロテクタが用いられている（例えば、特許文献１乃至３参照）。

このような従来のプロテクタは、ベースと称されるケース体に、端子が構成されている。そして、ケース体には、自身の温度に応じて反転動作を行うバイメタルディスクが取り付けられ、更に、回路の一部を構成し、当該回路における電流の供給及び遮断を行う導電性を有するアームの一端が端子に接続される。通常、バイメタルディスクは、非反転状態となっており、アームの一端に取り付けられた可動接点がケース体の固定接点と接触している。このため、回路が導通して電流が供給される。

一方、素子に過負荷が加えられて電流量が増加した場合には、当該素子の発熱によるバイメタルディスクの周辺の雰囲気の温度上昇に伴って、当該バイメタルディスクの温度が上昇する。そして、バイメタルディスクの温度が動作温度以上になった場合には、非反転状態から反転状態となって、上方のアームを押圧する。これにより、アームの一端に取り付けられた可動接点が固定接点から離隔し、電流経路が非導通となって素子への電流が遮断される。
特開平１０−３０８１５０号公報 特開２０００−１６６１８１号公報 特開２００３−３２８９３９号公報

しかし、素子に過負荷が加えられて電流量が増加した場合に、バイメタルディスクの周囲の雰囲気温度は緩やかに上昇することが多い。このため、バイメタルディスクが非反転状態から反転状態に遷移してモータへの電流を迅速に遮断することができない場合がある。

そこで、本発明は、動作の高速化を図ったプロテクタを提供することを目的とする。

本発明は、回路における電流の供給を制御するプロテクタであって、ケース体と、前記ケース体に構成される端子と、一端が前記ケース体に固定され、自身の温度に応じて反転動作を行うバイメタルと、前記バイメタルの上方に配置され、一端が前記ケース体に固定され、前記バイメタルの反転動作に伴って前記回路における電流の供給及び遮断を行う導電性アームとを有し、前記端子の上面と前記バイメタルの一端の下面とが溶着され、前記バイメタルの一端の上面と前記導電性アームの一端の下面とが溶着されている。

この構成により、導電性アームの一端、バイメタルの一端及びケース体の端子が溶着されて一体化された構造となる。このため、バイメタルの温度は、周囲の雰囲気の温度上昇によって上昇するだけでなく、導電性アーム及び端子に電流が流れることによるこれら導電性アーム及び端子の発熱に伴う伝導熱を効率的に受けることによっても上昇する。従って、回路内の素子に過負荷が加えられて電流量が増加した場合に、バイメタルは、温度が迅速に上昇して非反転状態から反転状態に遷移し、プロテクタの動作が高速化される。

また、本発明は、回路における電流の供給を制御するプロテクタであって、ケース体と、前記ケース体に構成される端子と、孔の形成された一端が前記ケース体に固定され、自身の温度に応じて反転動作を行うバイメタルと、前記バイメタルの上方に配置され、一端が前記ケース体に固定され、前記バイメタルの反転動作に伴って前記回路における電流の供給及び遮断を行う導電性アームとを有し、前記端子の上面と前記導電性アームの一端の下面とが前記バイメタルの一端に形成された孔を介して溶着されている。

この構成により、バイメタルは、一端が導電性アームの一端及びケース体の端子に挟まれて、それぞれに密着した構造となる。このため、バイメタルの温度は、導電性アーム及び端子に電流が流れることによるこれら導電性アーム及び端子の発熱に伴う伝導熱を効率的に受けることによって迅速に上昇するが、接触抵抗が存在することにより、導電性アームの一端、バイメタルの一端及びケース体の端子が溶着されて一体化された構造の場合よりも、上昇の度合いが鈍くなる。従って、導電性アームの一端、バイメタルの一端及びケース体の端子が溶着されて一体化された構造を用いるほどの動作の高速性が要求されない場合において、適切な動作が可能となる。

本発明のプロテクタは、バイメタルの温度が迅速に上昇して非反転状態から反転状態に遷移することにより、動作が高速化されることが可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面に基づいて説明する、本発明の実施形態に係る第１のプロテクタの分解斜視図を図１に、第１のプロテクタの上面図及び側面図を図２（図２（ａ）が上面図、図２（ｂ）及び（ｃ）が側面図）にそれぞれ示す。これら図１及び図２に示すプロテクタ１００ａは、素子を含む回路上に設けられ、当該回路における電流供給を制御する。このプロテクタ１００ａは、カバー１１０、アーム１２０、バイメタルディスク１３０、ケース体としてのベース１４０ａにより構成される。

カバー１１０とベース１４０ａは、筐体を構成し、内部にアーム１２０とバイメタルディスク１３０とが配置される。これらカバー１１０及びベース１４０ａは、絶縁性を有している。

アーム１２０は、導電性を有し、カバー１１０の下方に配置される。このアーム１２０の一端は、ベース１４０ａへの取り付け部位１２１となっており、当該取り付け部位１２１には、貫通孔１２２−１及び１２２−２（以下、これら貫通孔１２２−１及び１２２−２をまとめて適宜「貫通孔１２２」と称する）が形成されている。また、アーム１２０の他端の下面には、可動接点１２４が取り付けられている。更に、アーム１２０における可動接点１２４の取り付け位置よりも中央寄りの下面には突起部１２６が取り付けられている。

バイメタルディスク１３０は、アーム１２０の下方に配置される。このバイメタルディスク１３０は、熱膨張率の異なる２種類の金属片を上下に貼り合わせたものであり、導電性を有する。バイメタルディスク１３０の一端は、ベース１４０ａへの取り付け部位１３１となっている。また、取り付け部位１３１には、貫通孔１３２−１及び１３２−２（以下、これら貫通孔１３２−１及び１３２−２をまとめて適宜「貫通孔１３２」と称する）が形成されている。

バイメタルディスク１３０は、通常時では、フォーミングによって中央部が上方に湾曲した状態（非反転状態）となっている。一方、周囲の雰囲気温度が上昇することによって、バイメタルディスク１３０の温度が予め定められた所定温度（動作温度）以上になると、当該バイメタルディスク１３０は、２種類の金属片の熱膨張率の違いによって、中央部が下方に湾曲した状態（反転状態）となる。その後、バイメタルディスク１３０の温度が下降して、動作温度よりも低い予め定められた温度（復帰温度）以下になると、当該バイメタルディスク１３０は、再び、中央部が上方に湾曲した状態（非反転状態）となる。

ベース１４０ａは、上述したアーム１２０及びバイメタルディスク１３０を、アーム１２０が上側、バイメタルディスク１３０が下側となるように重ねて収容する。このベース１４０ａの一端の上面には、突起部１４２−１及び１４２−２（以下、これら突起部１４２−１及び１４２−２をまとめて適宜「突起部１４２」と称する）が構成されるとともに、これら突起部１４２−１及び１４２−２の周囲には端子１４５が構成されている。

突起部１４２−１は、アーム１２０の取り付け部位１２１に形成された貫通孔１２２−１及びバイメタルディスク１３０の取り付け部位１３１に形成された貫通孔１３２−１に嵌合し、突起部１４２−２は、アーム１２０の取り付け部位１２１に形成された貫通孔１２２−２及びバイメタルディスク１３０の取り付け部位１３１に形成された貫通孔１３２−２に嵌合する。これにより、端子１４５の上面とバイメタルディスク１３０の下面が接触するとともに、バイメタルディスク１３０の上面とアーム１２０の下面が接触する。

アーム１２０の取り付け部位１２１、バイメタルディスク１３０の取り付け部位１３１及びベース１４０ａの端子１４５は、レーザ溶接等によって溶着される。溶着部分の側面図を図３に示す。図３では、アーム１２０の取り付け部位１２１の下面と、バイメタルディスク１３０の取り付け部位１３１の上面とが溶着されて、溶着部位１６２によって接合される。また、バイメタルディスク１３０の取り付け部位１３１の下面と端子１４５の上面とが溶着されて、溶着部位１６４によって接合される。これにより、アーム１２０の取り付け部位１２１、バイメタルディスク１３０の取り付け部位１３１及びベース１４０ａの端子１４５が一体化された構造となる。これにより、アーム１２０、バイメタルディスク１３０及び端子１４５の電気的接続が図られる。

また、ベース１４０ａの他端の上面には、固定接点１４６が構成されている。更に、ベース１４０ａの一端の側面には、突起部１４３−１及び１４３−２（以下、これら突起部１４３−１及び１４３−２をまとめて適宜「突起部１４３」と称する）が隣接して構成される。突起部１４３−１の先端には外部接続端子１４４−１が構成され、突起部１４３−２の先端には外部接続端子１４４−２が構成されている（以下、これら外部接続端子１４４−１及び１４４−２をまとめて適宜「外部接続端子１４４」と称する）。

外部接続端子１４４−１は、導電性を有するベースプレート１４７を介して固定接点１４６と電気的接続が図られている。一方、外部接続端子１４４−２は、端子１４５と電気的接続が図られている。上述したように、端子１４５、バイメタルディスク１３０及びアーム１２０は、電気的接続が図られているため、外部接続端子１４４−２はアーム１２０との間で電気的接続が図られることになる。

また、外部接続端子１４４−１には、ワイヤリード１５０−１が接続されている。このワイヤリード１５０−１は、導電線１５２−１と当該導電線１５２−１の周囲に被覆された絶縁材１５４−１とによって構成される。導電線１５２−１は、一端が絶縁材１５４−１から露出しており、その露出部分が外部接続端子１４４−１に溶着されることによって接続される。これにより、外部接続端子１４４−１と導電線１５２−１との電気的接続が図られる。同様に、外部接続端子１４４−２には、導電線１５２−１と当該導電線１５２−２の周囲に被覆された絶縁材１５４−２とによって構成されるワイヤリード１５０−２が接続されている。導電線１５２−２は、一端が絶縁材１５４−２から露出しており、その露出部分が外部接続端子１４４−２に溶着されることによって接続される。これにより、外部接続端子１４４−２と導電線１５２−２との電気的接続が図られる。

次に、プロテクタ１００ａの動作を説明する。図４は、プロテクタ１００ａの動作を示す図である。回路内の素子が正常状態の場合には、図４（ａ）に示すように、プロテクタ１００ａ内のバイメタルディスク１３０は、中央部が上方に湾曲し非反転状態となっている。そして、アーム１２０に取り付けられた可動接点１２４は、ベース１４０ａの固定接点１４６に接触している。このため、ワイヤリード１５０−１の導電線１６４−１とワイヤリード１５０−２の導電線１６４−２とは、外部接続端子１４４−１、ベースプレート１４７、固定接点１４６、可動接点１２４、アーム１２０、バイメタルディスク１３０、端子１４５及び外部接続端子１４４−２を介して電気的接続が図られ、回路が導通して素子へ電流が供給される。

一方、回路内の素子に過負荷が加えられて電流量が増加した場合には、バイメタルディスク１３０は、素子の発熱によるバイメタルディスク１３０の周辺の雰囲気温度の上昇に伴って温度が上昇する。また、バイメタルディスク１３０は、アーム１２０及び端子１４５に大きな電流が流れることによるこれらアーム１２０及び端子１４５の発熱に伴う伝導熱を受けることによっても温度が上昇する。そして、バイメタルディスク１３０の温度が動作温度以上になった場合には、当該バイメタルディスク１３０は、図４（ｂ）に示すように非反転状態から平坦な状態になり、更には、図４（ｃ）に示すように中央部が下方に湾曲した反転状態となる。

バイメタルディスク１３０が反転状態になると、当該バイメタルディスク１３０の上面がアーム１２０の下面に取り付けられた突起１２６を上方に押圧する。これによって、アーム１２０の下面に取り付けられた可動接点１２４は、固定接点１４６から離隔する。このため、可動接点１２４と固定接点１４６との間の電気的接続が断たれ、プロテクタ１００ａが非導通、すなわち、回路が非導通となってモータへの電流供給が停止する。

このように、プロテクタ１００ａは、アーム１２０の取り付け部位１２１の下面と、バイメタルディスク１３０の取り付け部位１３１の上面とが溶着されて、溶着部位１６２によって接合されるとともに、バイメタルディスク１３０の取り付け部位１３１の下面と端子１４５の上面とが溶着されて、溶着部位１６４によって接合され、取り付け部位１２１、取り付け部位１３１及び端子１４５とが一体化された構造となっている。

このため、回路内の素子に過負荷が加えられて電流量が増加した場合には、バイメタルディスク１３０は、素子の発熱によるバイメタルディスク１３０の周辺の雰囲気温度の上昇のみを要因とするだけでなく、アーム１２０及び端子１４５に電流が流れることによるこれらアーム１２０及び端子１４５の発熱に伴う伝導熱を効率的に受けることを要因として、温度が迅速に上昇して非反転状態から反転状態に遷移する。従って、プロテクタ１００ａの動作が高速化される。

本発明の回路部品の実施形態に係る第２のプロテクタの分解斜視図を図５に、プロテクタの上面図及び側面図を図６（図６（ａ）が上面図、図６（ｂ）及び（ｃ）が側面図）にそれぞれ示す。これら図５及び図６に示すプロテクタ１００ｂは、プロテクタ１００ａと比較すると、バイメタルディスク１３０の下面にＰＴＣサーミスタ１３５が構成されている。

また、ベース１４０ｂの一端の側面に突起部１４３−１が構成され、他端の側面に突起部１４３−２が構成されている。そして、プロテクタ１００ａと同様、突起部１４３−１の先端には外部接続端子１４４−１が構成され、突起部１４３−２の先端には外部接続端子１４４−２が構成されている。外部接続端子１４４−１は、端子１４５と電気的接続が図られている。この外部接続端子１４４−１には、ワイヤリード１５０−１が接続されている。一方、外部接続端子１４４−２は、ベースプレート１４７を介して固定接点１４６と電気的接続が図られている。この外部接続端子１４４−２には、ワイヤリード１５０−２が接続されている。

更には、バイメタルディスク１３０の取り付け部位１３１の中央部には、貫通孔１３４が形成されている。アーム１２０の取り付け部位１２１と端子１４５とは、貫通孔１３４を介して、レーザ溶接等によって溶着される。溶着部分の側面図を図７に示す。図７では、バイメタルディスク１３０の取り付け部位１３１に形成された貫通孔１３４を介して、アーム１２０の取り付け部位１２１の下面と端子１４５の上面とが溶着されて、溶着部位１６６によって接合される。これにより、バイメタルディスク１３０の取り付け部位１３１は、アーム１２０の取り付け部位１２１とベース１４０ｂの端子１４５とによって挟まれ、それぞれに密着した構造となる。これにより、アーム１２０、バイメタルディスク１３０及び端子１４５の電気的接続が図られる。

回路内の素子に過負荷が加えられて電流量が増加した場合には、バイメタルディスク１３０は、素子の発熱によるバイメタルディスク１３０の周辺の雰囲気温度の上昇に伴って温度が上昇する。また、バイメタルディスク１３０は、アーム１２０及び端子１４５に大きな電流が流れることによるこれらアーム１２０及び端子１４５の発熱に伴う伝導熱を受けることによっても温度が上昇する。そして、バイメタルディスク１３０の温度が動作温度以上になった場合には、当該バイメタルディスク１３０は反転状態となり、上面がアーム１２０の下面に取り付けられた突起１２６を上方に押圧する。これによって、アーム１２０の下面に取り付けられた可動接点１２４は、固定接点１４６から離隔する。このため、可動接点１２４と固定接点１４６との間の電気的接続が断たれ、プロテクタ１００ｂが非導通、すなわち、回路が非導通となってモータへの電流供給が停止する。

このように、プロテクタ１００ｂは、バイメタルディスク１３０の取り付け部位１３１に形成された貫通孔１３４を介して、アーム１２０の取り付け部位１２１の下面と端子１４５の上面とが溶着されて、溶着部位１６６によって接合され、取り付け部位１３１が、取り付け部位１２１と端子１４５とによって挟まれ、それぞれに密着した構造となる。

このため、回路内の素子に過負荷が加えられて電流量が増加した場合には、バイメタルディスク１３０は、素子の発熱によるバイメタルディスク１３０の周辺の雰囲気温度の上昇のみを要因とするだけでなく、アーム１２０及び端子１４５に電流が流れることによるこれらアーム１２０及び端子１４５の発熱に伴う伝導熱を効率的に受けることを要因として、温度が迅速に上昇して非反転状態から反転状態に遷移する。従って、プロテクタ１００ｂの動作が高速化される。但し、但し、アーム１２０とバイメタルディスク１３０の間と、バイメタルディスク１３０と端子１４５との間に接触抵抗が存在することにより、プロテクタ１００ｂにおけるバイメタルディスク１３０よりも温度上昇の度合いが鈍くなる。従って、プロテクタ１００ａを用いるほどの動作の高速性が要求されない場合において、適切な動作が可能となる。

なお、プロテクタの構成は、上述した構成以外にも様々な構成が考えられる。例えば、プロテクタ１００ａにＰＴＣサーミスタ１３５を備え、バイメタルディスク１３０に貫通孔１３４が形成された構成や、プロテクタ１００ｂにおけるＰＴＣサーミスタ１３５が取り外された構成でも良い。

以上のように、本発明に係るプロテクタは、動作の高速化が可能となり、プロテクタとして有用である。

第１のモータプロテクタの分解斜視図である。 第１のモータプロテクタの上面図及び側面図である。 第１のプロテクタにおける溶着部分の側面図である。 第１のモータプロテクタの動作を示す図である。 第２のモータプロテクタの分解斜視図である。 第２のモータプロテクタの上面図及び側面図である。 第２のプロテクタにおける溶着部分の側面図である。

符号の説明

１００ａ、１００ｂ モータプロテクタ
１１０ カバー
１２０ アーム
１２１、１３１ 取り付け部位
１２２−１、１２２−２、１３２−１、１３２−２、１３４ 貫通孔
１２４ 可動接点
１２６、１４２−１、１４２−２、１４３−１、１４３−２ 突起部
１３０ バイメタルディスク
１３５ ＰＴＣサーミスタ
１４０ａ、１４０ｂ ベース
１４４−１、１４４−２ 外部接続端子
１４５ 端子
１４６ 固定接点
１４７ ベースプレート
１５０−１、１５０−２ ワイヤリード
１５２−１、１５２−２ 導電線
１５４−１、１５４−２ 絶縁材
１６２、１６４、１６６ 溶着部位

Claims (2)

1. 回路における電流の供給を制御するプロテクタであって、
   ケース体と、
   前記ケース体に構成される端子と、
   一端が前記ケース体に固定され、自身の温度に応じて反転動作を行うバイメタルと、
   前記バイメタルの上方に配置され、一端が前記ケース体に固定され、前記バイメタルの反転動作に伴って前記回路における電流の供給及び遮断を行う導電性アームとを有し、
   前記端子の上面と前記バイメタルの一端の下面とが溶着され、前記バイメタルの一端の上面と前記導電性アームの一端の下面とが溶着されていることを特徴とするプロテクタ。
2. 回路における電流の供給を制御するプロテクタであって、
   ケース体と、
   前記ケース体に構成される端子と、
   孔の形成された一端が前記ケース体に固定され、自身の温度に応じて反転動作を行うバイメタルと、
   前記バイメタルの上方に配置され、一端が前記ケース体に固定され、前記バイメタルの反転動作に伴って前記回路における電流の供給及び遮断を行う導電性アームとを有し、
   前記端子の上面と前記導電性アームの一端の下面とが前記バイメタルの一端に形成された孔を介して溶着されていることを特徴とするプロテクタ。
   

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