JP2007324535A

JP2007324535A - 切り離し機構付ｓｐｄ

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Publication number: JP2007324535A
Application number: JP2006156297A
Authority: JP
Inventors: Kenshichiro Mishima; 健七郎三島; Takeshi Maruyama; 武志圓山; Kenji Kimoto; 健治木本
Original assignee: Otowa Electric Co Ltd
Current assignee: Otowa Electric Co Ltd
Priority date: 2006-06-05
Filing date: 2006-06-05
Publication date: 2007-12-13
Also published as: WO2007142152A1

Abstract

【課題】酸化亜鉛形バリスタの劣化による異常発熱が発生した場合、その酸化亜鉛形バリスタと外部端子間を迅速かつ確実に遮断する。
【解決手段】酸化亜鉛形バリスタ１０と、その酸化亜鉛形バリスタ１０の一方の電極１２に接続された一方の外部端子２０と、基端部３２が酸化亜鉛形バリスタ１０の他方の電極１４に絶縁スペーサ５０を介して取り付けられ、先端部３４が酸化亜鉛形バリスタ１０の他方の電極１４に低溶融金属合金６０で接合された切り離し導体３０と、その切り離し導体３０に接続された他方の外部端子４０とを備え、切り離し導体３０は、酸化亜鉛形バリスタ１０の異常発熱により低溶融金属合金６０が溶融することで、先端部３４が酸化亜鉛形バリスタ１０の他方の電極１４から切り離されるばね力を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、酸化亜鉛形バリスタの劣化に対する保護として温度ヒューズ機能を具備した切り離し機構付ＳＰＤ（Surge Protective Device：サージ防護デバイス）に関する。

雷害を防止する目的から、単相または三相交流電路や直流電路において電気機器と大地間に、雷による過渡的な過電圧を制限してサージ電流を分流するデバイスとしてＳＰＤが設置されている。このＳＰＤ用素子としては、酸化亜鉛形バリスタが一般的に使用されている。

この酸化亜鉛形バリスタは、雷サージが繰り返し入力されると、その入力レベルによっては経時的に劣化する。酸化亜鉛形バリスタが劣化すると、漏れ電流が増加して発熱し、熱暴走による発煙発火の原因となる。このことから、ＳＰＤでは、酸化亜鉛形バリスタの熱暴走による発煙発火を防止する保護として温度ヒューズ機能を具備しているものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１で開示されたＳＰＤは、図１４に示すように酸化亜鉛形バリスタ１の一方の電極層２に一方の外部端子３が接続され、他方の電極層４に易溶融性金属または導電性低融点物質５を介して他方の外部端子６が接続されたものである。この易溶融性金属または導電性低融点物質５はフラックス樹脂７で被覆されている。

このようにして、酸化亜鉛形バリスタ１の電極層４と外部端子６との間に介在してフラックス樹脂７で被覆された易溶融性金属または導電性低融点物質５が温度ヒューズ部を構成している。また、酸化亜鉛形バリスタ１、温度ヒューズ部および両外部端子３，６の一部を外装樹脂８でモールドした構造を具備している。

このＳＰＤでは、酸化亜鉛形バリスタ１の劣化時、その酸化亜鉛形バリスタ１が異常発熱すると、温度ヒューズ部の易溶融性金属または導電性低融点物質５が溶融し、その易溶融性金属または導電性低融点物質５の移動または拡散によりフラックス樹脂７が酸化亜鉛形バリスタ１の電極層４と外部端子６との間に侵入する。その結果、フラックス樹脂７により酸化亜鉛形バリスタ１の電極層４と外部端子６との間を電気的に遮断状態とすることができる。
特開２００３−２２９３０３号公報

ところで、前述した特許文献１に開示されたＳＰＤでは、易溶融性金属または導電性低融点物質５からなる温度ヒューズ部を酸化亜鉛形バリスタ１の電極層４に接合させて一体化した構造を具備している。この構造の場合、温度ヒューズを別部品として酸化亜鉛形バリスタ１に外付けした構造のものと比較して、温度ヒューズ部が酸化亜鉛形バリスタ１に近接配置しているので、酸化亜鉛形バリスタ１の劣化による異常発熱に基づいて易溶融性金属または導電性低融点物質５が迅速に溶融することから、温度ヒューズ部が的確に動作する点で好ましい。

一方、この特許文献１のＳＰＤにおける切り離し機能は、酸化亜鉛形バリスタ１の劣化時、その酸化亜鉛形バリスタ１が異常発熱すると、温度ヒューズ部の易溶融性金属または導電性低融点物質５が溶融し、その易溶融性金属または導電性低融点物質５の移動または拡散によりフラックス樹脂７が酸化亜鉛形バリスタ１の電極層４と外部端子６との間に侵入することで、酸化亜鉛形バリスタ１の電極層４と外部端子６との間を電気的に遮断状態とするようにしている。

外装樹脂８の内部には、フラックス樹脂７を包囲し、その外形形状に一致した空間部９が形成され、この空間部９が溶融した易溶融性金属または導電性低融点物質５やフラックス樹脂７の移動または拡散の許容空間を構成している。

その結果、酸化亜鉛形バリスタ１の電極層４と外部端子６との間に存在する狭い空間部９で、溶融した易溶融性金属または導電性低融点物質５やフラックス樹脂７が移動または拡散するため、その移動または拡散が不十分であると、酸化亜鉛形バリスタ１の電極層４と外部端子６との間を電気的に遮断することが困難となる可能性がある。その場合、酸化亜鉛形バリスタ１の劣化による異常発熱が発生しても、酸化亜鉛形バリスタ１の電極層４と外部端子６との間を電気的に遮断できないという不具合が生じる。

そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、酸化亜鉛形バリスタの劣化による異常発熱が発生した場合、その酸化亜鉛形バリスタと外部端子間を迅速かつ確実に遮断し得る温度ヒューズ機能を具備した切り離し機構付ＳＰＤを提供することにある。

前述の目的を達成するため、本発明に係る切り離し機構付ＳＰＤは、酸化亜鉛形バリスタと、その酸化亜鉛形バリスタの一方の電極に接続された一方の外部端子と、基端部が酸化亜鉛形バリスタに絶縁部材を介して取り付けられ、先端部が酸化亜鉛形バリスタの他方の電極に低溶融金属合金で接合された切り離し導体と、その切り離し導体に接続された他方の外部端子とを備え、切り離し導体は、酸化亜鉛形バリスタの異常発熱により低溶融金属合金が溶融することで、先端部が酸化亜鉛形バリスタの他方の電極から切り離されるばね力を有することを特徴とする。

本発明では、酸化亜鉛形バリスタの他方の電極に低溶融金属合金で接合された切り離し導体が温度ヒューズ機能を発揮する。この切り離し導体は、酸化亜鉛形バリスタの異常発熱により低溶融金属合金が溶融することで、先端部が酸化亜鉛形バリスタの他方の電極から切り離されるばね力を有する。つまり、この切り離し導体は、その先端部が酸化亜鉛形バリスタの他方の電極から切り離される方向に常時開放のばね力を持っている。

このことから、酸化亜鉛形バリスタの劣化時、その異常発熱で低溶融金属合金が溶融すると、切り離し導体の先端部がばね力により酸化亜鉛形バリスタの他方の電極から切り離され、その切り離し導体の先端部と酸化亜鉛形バリスタの電極とは大きく離隔する。

その結果、切り離し導体の基端部が絶縁部材を介して酸化亜鉛形バリスタの他方の電極に取り付けられていることから、この切り離し導体のばね力による変形でもって、酸化亜鉛形バリスタの電極と切り離し導体に接続された他方の外部端子とが迅速かつ確実に遮断される。

本発明における切り離し導体は、板材あるいは線材のいずれか一方で構成することが望ましい。このように、切り離し導体は、板材あるいは線材のいずれでも構成することが可能であるが、その切り離し導体自体の強度面からみれば、板材で構成する方が線材で構成するよりも好ましい。

この切り離し導体を板材で構成した場合、先端部の低溶融金属合金で接合される部位に複数の貫通孔を設けた構造とすることが望ましい。このように、切り離し導体の先端部に貫通孔を設けておけば、低溶融金属合金との接触面積を大きくすることができ、その貫通孔内に低溶融金属合金が入り込んで食いつきがよくなり、低溶融金属合金との接合強度を向上させることができる。

また、本発明に係る切り離し機構付ＳＰＤは、酸化亜鉛形バリスタ、切り離し導体および両外部端子の一部が収容され、切り離し導体のばね力でもってその先端部が酸化亜鉛形バリスタの他方の電極から切り離される移動領域を少なくとも持つ空間部が形成された密閉ケースを備え、両外部端子の一部を除く部位を密閉ケースから導出した構造とすることも可能である。

このようにすれば、密閉ケースで、酸化亜鉛形バリスタおよび切り離し導体を含む主要な構成要素を外部から遮蔽して保護することができ、切り離し導体の先端部の低溶融金属合金で接合された部位に不所望な外力が作用することなく、酸化亜鉛形バリスタの劣化時、切り離し導体による酸化亜鉛形バリスタと外部端子の遮断動作（温度ヒューズ動作）を確実に行うことができ、信頼性の向上が図れる。

なお、密閉ケース内の空間部は、切り離し導体の先端部が酸化亜鉛形バリスタの他方の電極から切り離される移動領域を最小限で確保できる大きさであればよい。

このように密閉ケース構造の場合、切り離し導体のばね力でもってその切り離し導体の先端部が酸化亜鉛形バリスタの他方の電極から切り離される変位によって酸化亜鉛形バリスタの異常発熱を表示する表示器を設け、その表示器の表示状態を視認可能な表示窓を密閉ケースに設けた構造とすることが望ましい。

このようにすれば、酸化亜鉛形バリスタを含む主要な構成要素が密閉ケース内に格納されていても、その酸化亜鉛形バリスタの劣化による異常発熱を表示窓から表示器を目視することにより簡単に認知することができる。なお、前述の表示器は、機械式あるいは電気式のいずれであってもよい。

さらに、本発明に係る切り離し機構付ＳＰＤは、常温で固形状をなし、酸化亜鉛形バリスタの異常発熱により温度上昇して低溶融金属合金の溶融温度以下でゲル状あるいは液状となる素材で構成された外装絶縁材で、酸化亜鉛形バリスタおよび切り離し導体を含む主要部分を被覆した構造とすることが望ましい。

このようにすれば、酸化亜鉛形バリスタの正常時には、酸化亜鉛形バリスタおよび切り離し導体を含む主要部分が固形状の外装絶縁材で被覆されているので、その主要部分が保護されている。また、酸化亜鉛形バリスタの劣化時には、低溶融金属合金が溶融する前に外装絶縁材がゲル状あるいは液状となっているので、その低溶融金属合金の溶融により、外装絶縁材が酸化亜鉛形バリスタと切り離し導体との間に侵入してその酸化亜鉛形バリスタと切り離し導体のそれぞれを外装絶縁材で被覆することになり、酸化亜鉛形バリスタと切り離し導体との遮断が確実に行われる。

外装絶縁材の素材としては、低溶融金属合金の溶融温度よりも低い温度で液状となるワックスや低溶融金属合金の溶融温度よりも低い温度で軟化する溶剤系のコーティング材が好適である。

この外装絶縁材は、酸化亜鉛形バリスタおよび切り離し導体を含む主要部分に塗布することにより形成することができる。つまり、ワックスの場合、高温で液状となっているワックスを酸化亜鉛形バリスタおよび切り離し導体を含む主要部分に塗布し、それを常温に戻して固形状とする。溶剤系のコーティング材の場合、常温で液状となっているので、低溶融金属合金の接合部分が高温とならないことからその接合部分の強度を確保することが容易となる。また、酸化亜鉛形バリスタおよび切り離し導体を含む主要部分への塗布後、溶剤を蒸発させるだけで簡単な作業で済む。

本発明では、酸化亜鉛形バリスタの他方の電極に低溶融金属合金で接合された切り離し導体が温度ヒューズ機能を発揮し、酸化亜鉛形バリスタの異常発熱により低溶融金属合金が溶融することで、先端部が酸化亜鉛形バリスタの他方の電極から切り離されるばね力を有する。このことから、酸化亜鉛形バリスタの劣化時、その異常発熱で低溶融金属合金が溶融すると、切り離し導体のばね力による変形でもって、酸化亜鉛形バリスタの電極と切り離し導体に接続された外部端子とが迅速かつ確実に遮断される。その結果、酸化亜鉛形バリスタの劣化に対して安定した遮断性能を発揮させることが容易となり、信頼性の高い切り離し機構付ＳＰＤを提供することができる。

図１は本発明の実施形態における切り離し機構付ＳＰＤの主要部構成を示し、図２は図１の切り離し機構付ＳＰＤの等価回路を示す。

この実施形態の切り離し機構付ＳＰＤは、図１に示すようにＺｎＯを主成分とする耐雷素子である酸化亜鉛形バリスタ１０と、その酸化亜鉛形バリスタ１０の一方の電極１２に接続された一方の外部端子２０と、酸化亜鉛形バリスタ１０の他方の電極１４側に配された切り離し導体３０と、その切り離し導体３０に接続された他方の外部端子４０とを主要な構成要素としている。

酸化亜鉛形バリスタ１０は略矩形の薄板状をなし、その表裏両面に導電性金属からなる一対の電極１２，１４が被着形成されている。この酸化亜鉛形バリスタ１０の形状は、矩形状に限らず、円盤状のものであってもよい。酸化亜鉛形バリスタ１０は、印加電圧に応じてその抵抗が変化する特性、つまり、閾値電圧以下の電圧が印加された時には極めて高抵抗であって実質的に絶縁性を示し、閾値電圧を超える電圧が印加された時には低抵抗を示す非線形性の電流電圧特性を具備する。

切り離し導体３０は、帯板状の導電性金属からなり、基端部３２が酸化亜鉛形バリスタ１０の他方の電極１４に絶縁部材であるスペーサ５０を介して取り付けられ、先端部３４が酸化亜鉛形バリスタ１０の他方の電極１４に低溶融金属合金６０で接合されている。この切り離し導体３０は、酸化亜鉛形バリスタ１０の異常発熱により低溶融金属合金６０が溶融することで、先端部３４が酸化亜鉛形バリスタ１０の他方の電極１４から切り離されるばね力を有する。つまり、この切り離し導体３０は、その先端部３４が酸化亜鉛形バリスタ１０の他方の電極１４から切り離される方向（図１の矢印方向）に常時開放のばね力を持っている。

酸化亜鉛形バリスタ１０の他方の電極１４に低溶融金属合金６０で接合された切り離し導体３０が温度ヒューズ機能を発揮する。つまり、この切り離し導体３０および低溶融金属合金６０からなる構造が、図２に示す温度ヒューズに相当する。この温度ヒューズを酸化亜鉛形バリスタ１０の電極１４に接合させて一体化した構造を具備している。これにより、温度ヒューズを外付け部品として組み込むことが不要となることから、部品点数および組み立て工数の削減、小型化が実現容易である。

また、温度ヒューズを構成する低溶融金属合金６０を酸化亜鉛形バリスタ１０の電極１４に接合させて一体化した構造であれば、酸化亜鉛形バリスタ１０の内部温度を最も効率よく低溶融金属合金６０に伝達することができる。その結果、温度ヒューズの設定温度、つまり、低溶融金属合金６０の溶融温度を高く設定することができ、その低溶融金属合金６０としては、１５０℃で溶融する金属で構成することが可能である。特に、低溶融金属合金６０の材質としては、高価なインジウムを使用することなく、１３８℃で溶融するビスマスおよびスズからなる組成のクリーム半田が好適である。なお、この低溶融金属合金６０にペースト状のフラックスを混合させるようにしてもよい。

この切り離し導体３０は、前述したように導電性金属からなる板材とする以外に、導電性金属からなる線材とすることも可能である。ただし、切り離し導体３０自体の強度面からみれば、板材で構成する方が線材で構成するよりも好ましい。この切り離し導体３０を板材で構成した場合、図３に示すようにその先端部３４の低溶融金属合金６０で接合される部位に複数の貫通孔３６を設けるようにしてもよい。このように、切り離し導体３０の先端部３４に貫通孔３６を設けておけば、低溶融金属合金６０との接触面積を大きくすることができ、その貫通孔３６内に低溶融金属合金６０が入り込んで食いつきがよくなり、低溶融金属合金６０との接合強度を向上させることができる。

前述の酸化亜鉛形バリスタ１０の一方の電極１２に一方の外部端子２０が半田付け等により接続され、切り離し導体３０の基端部３２に他方の外部端子４０が半田付け等により接続されている。

以上のように、酸化亜鉛形バリスタ１０、切り離し導体３０および一対の外部端子２０，３０を主要な構成要素とする切り離し機構付ＳＰＤでは、酸化亜鉛形バリスタ１０の劣化時、その異常発熱で低溶融金属合金６０が溶融すると、切り離し導体３０の先端部３４がばね力により酸化亜鉛形バリスタ１０の他方の電極１４から切り離される。その結果、酸化亜鉛形バリスタ１０と切り離し導体３０とが大きく離隔する（図４参照）。

切り離し導体３０の基端部３２がスペーサ５０を介して酸化亜鉛形バリスタ１０の他方の電極１４に取り付けられていることから、この切り離し導体３０のばね力による変形でもって、酸化亜鉛形バリスタ１０の電極１４と切り離し導体３０に接続された外部端子４０とが迅速かつ確実に遮断される。

なお、前述では、酸化亜鉛形バリスタ１０の劣化時、低溶融金属合金６０が溶融すると、切り離し導体３０が遮断動作するように記載したが、厳密には、その切り離し導体３０の遮断動作は、常時開放のばね力が作用していることから、低溶融金属合金６０が完全に溶融する前の軟化時点で、切り離し導体３０がそのばね力により遮断動作する。そのため、低溶融金属合金６０の金属流れが生じないので切り離し導体３０の遮断動作が確実で信頼性の向上が図れる。

また、低溶融金属合金６０を例えば１３８℃で溶融するビスマスおよびスズからなる組成のクリーム半田で構成した場合、低溶融金属合金６０を溶融させる接合時や遮断動作時の温度が１５０℃程度になるので、切り離し導体３０の素材をりん青銅とすると、ばね性が喪失する。このことから、切り離し導体３０の素材としては、１６０℃でもばね性を喪失することがないベリリウム銅が好適である。

図１に示す切り離し機構付ＳＰＤは、切り離し導体３０を絶縁部材であるスペーサ５０を介して酸化亜鉛形バリスタ１０の電極１４に接合した構造を有するが、この構造に限らず、例えば図５および図６に示す構造のものであってもよい。図５に示す切り離し機構付ＳＰＤは、酸化亜鉛形バリスタ１０を支持する絶縁部材としてのベース５２に切り離し導体３０の基端部３２を貫通させた構造を具備する。また、図６に示す切り離し機構付ＳＰＤは、酸化亜鉛形バリスタ１０の電極１４に両面接着性を有する絶縁部材としてのシート５４を介して切り離し導体３０の基端部３２を接合し、さらにその切り離し導体３０の基端部３２に押さえ部材５６を取り付けた構造を具備する。なお、図５および図６において、その他の部分については、図１の構造と同一であるため、同一符号を付して重複説明は省略する。

これら切り離し機構付ＳＰＤは、酸化亜鉛形バリスタ１０を含む主要な構成要素を外部に露呈させた形態でもって使用されるが、その設置箇所によっては、構成要素が風雨に晒される場合もある。この場合、構成要素をケースに格納した形態とすることが好ましい。図７は、主要な構成要素をケースに格納した形態を有する切り離し機構付ＳＰＤを示す。

この切り離し機構付ＳＰＤは、図７に示すように酸化亜鉛形バリスタ１０、切り離し導体３０および両外部端子２０，４０の一部を収容した樹脂製の密閉ケース７０を備えている。

なお、両外部端子２０，４０の一部を除く部位、つまり、外部端子２０，４０の下部は、密閉ケース７０に気密的に封止された状態で外部に導出されている。この外部端子２０，４０は、帯板状あるいは棒状のリード線であり、一方の外部端子２０は酸化亜鉛形バリスタ１０の電極１２に半田付けされ、他方の外部端子４０は切り離し導体３０の基端部３２に半田付けされている。また、酸化亜鉛形バリスタ１０の電極１４と切り離し導体３０の基端部３２との間に介在させた前述のスペーサ５０は、密閉ケース７０の底部７２の一部（絶縁部材）で構成されることになる。

この密閉ケース７０は、切り離し導体３０のばね力でもってその先端部３４が酸化亜鉛形バリスタ１０の他方の電極１４から切り離される移動領域を少なくとも持つ空間部７４が形成されている。つまり、密閉ケース７０内の空間部７４は、切り離し導体３０の先端部３４が酸化亜鉛形バリスタ１０の他方の電極１４から切り離される移動領域を最小限で確保できる大きさとしている（図７および図８参照）。

このようにすれば、密閉ケース７０で、酸化亜鉛形バリスタ１０および切り離し導体３０を含む主要な構成要素を外部から遮蔽して保護することができ、切り離し導体３０の先端の低溶融金属合金６０で接合された部位に不所望な外力が作用することなく、酸化亜鉛形バリスタ１０の劣化時、切り離し導体３０による酸化亜鉛形バリスタ１０と外部端子４０の遮断動作（温度ヒューズ動作）を確実に行うことができ、信頼性の向上が図れる。

なお、前述したように低溶融金属合金６０として、ビスマスおよびスズからなり、溶融温度が１３８℃であるクリーム半田を使用した場合、密閉ケース７０の溶解または変形温度が１００℃前後であることから、その低溶融金属合金６０は酸化亜鉛形バリスタ１０の電極１４に直接的に接合した構造とし、酸化亜鉛形バリスタ１０の内部温度を伝達し易くし、密閉ケース７０に空間部７４を設けることにより、酸化亜鉛形バリスタ１０の内部温度を伝達しにくくしている。

以上のように、酸化亜鉛形バリスタ１０および切り離し導体３０を含む主要な構成要素を密閉ケース７０内に格納した場合、切り離し導体３０による酸化亜鉛形バリスタ１０と外部端子４０の遮断動作をケース外部から確認することが困難となる。そこで、密閉ケース７０を透明部材で成形することも可能であるが、切り離し導体３０による酸化亜鉛形バリスタ１０と外部端子４０の遮断動作確認を容易にするためには、外部から視認できる表示器を設けることが好ましい。図９は表示器を設けた切り離し機構付ＳＰＤを示す。

この切り離し機構付ＳＰＤは、図９に示す密閉ケース構造において、切り離し導体３０の先端部３４に表示板８０を取り付け、一方、密閉ケース７０の表示板８０の表示面８２と対向する部位（密閉ケース７０の天板部７６）に透明な表示窓７８を設ける。この表示板８０は、酸化亜鉛形バリスタ１０の劣化時、図１０に示すように切り離し導体３０のばね力でもってその切り離し導体３０の先端部３４が酸化亜鉛形バリスタ１０の他方の電極１４から切り離される変位（図９の位置から図１０の位置へ水平移動）によって酸化亜鉛形バリスタ１０の異常発熱を表示する。この表示板８０の表示面８２には、例えば二種類の色が塗布されており、図９の状態で表示窓７８から目視した時の色と、図１０の状態で表示窓７８から目視した時の色が異なるように配色されている。

このようにすれば、酸化亜鉛形バリスタ１０を含む主要な構成要素が密閉ケース７０内に格納されていても、その酸化亜鉛形バリスタ１０の劣化による異常発熱を表示窓７８から表示板８０を目視することにより簡単に認知することができる。なお、前述の表示器は、表示板８０の移動を表示窓７８から視認するようにした機械式を採用しているが、ＬＥＤ等を使用した電気式の表示器を設けることも可能である。ただし、機械式の表示器の方がコスト的に有利である。

次に、図１１は、酸化亜鉛形バリスタ１０および切り離し導体３０を含む主要な構成要素を樹脂製の密閉ケース７０内に格納する以外で、その主要な構成要素を所定の外装絶縁材９０で被覆した構造を示す。この切り離し機構付ＳＰＤは、常温で固形状をなし、酸化亜鉛形バリスタの異常発熱により温度上昇して低溶融金属合金６０の溶融温度以下でゲル状あるいは液状となる素材で構成された外装絶縁材９０で、酸化亜鉛形バリスタ１０および切り離し導体３０を含む主要な構成要素を被覆したものである。

このようにすれば、酸化亜鉛形バリスタ１０の正常時には、酸化亜鉛形バリスタ１０および切り離し導体３０を含む主要部分が固形状の外装絶縁材９０で被覆されているので、その主要部分が保護されている。また、酸化亜鉛形バリスタ１０の劣化時には、低溶融金属合金６０が溶融する前に外装絶縁材９０がゲル状あるいは液状となっているので、その低溶融金属合金６０の溶融により、図１２に示すように外装絶縁材９０が酸化亜鉛形バリスタ１０と切り離し導体３０との間に侵入してその酸化亜鉛形バリスタ１０と切り離し導体３０のそれぞれを外装絶縁材９０で被覆（コーティング）することになり、酸化亜鉛形バリスタ１０と切り離し導体３０との遮断が確実に行われる。

以上で説明した切り離し機構付ＳＰＤにおける酸化亜鉛形バリスタ１０は、その表裏面でそれぞれ一つの電極１２，１４が形成されたものであるが、本発明はこれに限定されることなく、図１３に示すように表裏面のうちの一方に一つの共通電極（図示せず）が形成され、他方に三つの電極１４ａ〜１４ｃが形成された酸化亜鉛形バリスタ１６（三相多端子バリスタ）にも適用可能である。この場合、酸化亜鉛形バリスタの三つの電極に切り離し機構や表示器がそれぞれ個別に設けられることになる。

本発明の実施形態で、切り離し機構付ＳＰＤの主要部構成を示す断面図である。図１の切り離し機構付ＳＰＤの等価回路である。切り離し導体に貫通孔を設けた形態を示す斜視図である。図１の切り離し機構付ＳＰＤで、切り離し導体の遮断動作後の状態を示す断面図である。図１の実施形態の変形例で、切り離し機構付ＳＰＤの主要部構成を示す断面図である。図１の実施形態の他の変形例で、切り離し機構付ＳＰＤの主要部構成を示す断面図である。本発明の他の実施形態で、酸化亜鉛形バリスタを含む主要な構成要素を密閉ケースに格納した切り離し機構付ＳＰＤを示す断面図である。図７の切り離し機構付ＳＰＤで、切り離し導体の遮断動作後の状態を示す断面図である。本発明の他の実施形態で、酸化亜鉛形バリスタを含む主要な構成要素を密閉ケースに格納し、表示器を設けた切り離し機構付ＳＰＤを示す断面図である。図９の切り離し機構付ＳＰＤで、切り離し導体の遮断動作後の状態を示す断面図である。本発明の他の実施形態で、酸化亜鉛形バリスタを含む主要な構成要素を外装絶縁材で被覆した切り離し機構付ＳＰＤを示す断面図である。図１１の切り離し機構付ＳＰＤで、切り離し導体の遮断動作後の状態を示す断面図である。三相用の酸化亜鉛形バリスタを示す斜視図である。切り離し機構付ＳＰＤの従来例を示す断面図である。

符号の説明

１０酸化亜鉛形バリスタ
１２一方の電極
１４他方の電極
２０一方の外部端子
３０切り離し導体
３２基端部
３４先端部
３６貫通孔
４０他方の外部端子
５０絶縁部材（スペーサ）
６０低溶融金属合金
７０密閉ケース
７４空間部
７８表示窓
８０表示器（表示板）
９０外装絶縁材

Claims

酸化亜鉛形バリスタと、その酸化亜鉛形バリスタの一方の電極に接続された一方の外部端子と、基端部が前記酸化亜鉛形バリスタに絶縁部材を介して取り付けられ、先端部が前記酸化亜鉛形バリスタの他方の電極に低溶融金属合金で接合された切り離し導体と、その切り離し導体に接続された他方の外部端子とを備え、前記切り離し導体は、酸化亜鉛形バリスタの異常発熱により前記低溶融金属合金が溶融することで、先端部が酸化亜鉛形バリスタの他方の電極から切り離されるばね力を有することを特徴とする切り離し機構付ＳＰＤ。
前記切り離し導体は、板材あるいは線材のいずれか一方で構成されている請求項１に記載の切り離し機構付ＳＰＤ。
前記切り離し導体は板材からなり、先端部の低溶融金属合金で接合される部位に複数の貫通孔を設けた請求項１に記載の切り離し機構付ＳＰＤ。
前記酸化亜鉛形バリスタ、切り離し導体および両外部端子の一部が収容され、前記切り離し導体のばね力でもってその先端部が酸化亜鉛形バリスタの他方の電極から切り離される移動領域を少なくとも持つ空間部が形成された密閉ケースを備え、前記両外部端子の一部を除く部位を前記密閉ケースから導出した請求項１〜３のいずれか一項に記載の切り離し機構付ＳＰＤ。
前記切り離し導体のばね力でもってその切り離し導体の先端部が酸化亜鉛形バリスタの他方の電極から切り離される変位によって前記酸化亜鉛形バリスタの異常発熱を表示する表示器を設け、その表示器の表示状態を視認可能な表示窓を前記密閉ケースに設けた請求項４に記載の切り離し機構付ＳＰＤ。
常温で固形状をなし、酸化亜鉛形バリスタの異常発熱により温度上昇して前記低溶融金属合金の溶融温度以下でゲル状あるいは液状となる素材で構成された外装絶縁材で、前記酸化亜鉛形バリスタおよび切り離し導体を含む主要部分を被覆した請求項１〜５のいずれか一項に記載の切り離し機構付ＳＰＤ。
前記外装絶縁材は、低溶融金属合金の溶融温度よりも低い温度で液状となるワックスで構成されている請求項６に記載の切り離し機構付ＳＰＤ。
前記外装絶縁材は、低溶融金属合金の溶融温度よりも低い温度で軟化する溶剤系のコーティング材で構成されている請求項６に記載の切り離し機構付ＳＰＤ。