JP2012018828A

JP2012018828A - 温度ヒューズ

Info

Publication number: JP2012018828A
Application number: JP2010155714A
Authority: JP
Inventors: Motohide Takemura; 元秀竹村
Original assignee: TAMURA THERMAL DEVICE CORP; Tamura Corp
Current assignee: TAMURA THERMAL DEVICE CORP; Tamura Corp
Priority date: 2010-07-08
Filing date: 2010-07-08
Publication date: 2012-01-26
Anticipated expiration: 2030-07-08
Also published as: JP5525354B2

Abstract

【課題】温度ヒューズのオーバーロード特性を向上させるとともに、機械的強度を高める。
【解決手段】ケース２の側面板２ｂ、側面板２ｃ、支持板２ｆ、支持板２ｇのそれぞれに底面板２ａから所定の高さを有する穴ＬＨ２１、穴ＬＨ２２、穴ＬＨ２３、穴ＬＨ２４が形成される。各穴にリード導体４が挿入され、ヒューズ素子５の表面がケース２の表面と接触しないように位置決めされる。また、ケース２の内部に形成される側面板２ｂと支持板２ｆとの対向間隙Ｓ１および側面板２ｃと支持板２ｇとの対向間隙Ｓ２に封止剤６が充填される。
【選択図】図１

Description

この発明は、温度ヒューズに関する。詳しくは、ケース内にヒューズ素子を収納して蓋体を被せ、エポキシ樹脂等により封止した蓋体付きケース型の温度ヒューズに関する。

従来から、電気機器や電子機器などに対する熱的保護部品として温度ヒューズが使用されている。図５は、従来の温度ヒューズ５０の構成を示す。温度ヒューズ５０は、リード導体５２と、リード導体５２と溶接されたヒューズ素子（可溶合金）５３が筒状のケース５１内に収納され、ケース５１の端部の側面に封止剤５５が塗布されることでケース５１が密封された構成とされる。ヒューズ素子５３には、温度ヒューズ５０の動作時の溶断が確実に行われるために、特殊樹脂（以下、フラックスと称する）５４がコーティングされている。また、図５に示す温度ヒューズの他にも、板状の可溶合金およびリード導体がケース内に収納された温度ヒューズも提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−２５１５９３号公報

従来の温度ヒューズは、フラックスの層が厚みを有するため、ケースの内面とヒューズ素子の表面とが接触していた。このため、温度ヒューズが過電流により動作した際に、溶断したヒューズ素子が飛散してケースの内面に多く付着してしまい絶縁抵抗が低下してしまうおそれがあった。また、温度ヒューズの動作時にフラックスの炭化が発生し、炭化フラックスを介して電流が流れることで絶縁抵抗が低下してしまうおそれがあった。また、温度ヒューズのケース端部の側面に封止剤を塗布しているため、リード導体に対してフォーミング加工が行われた際に、封止剤に直接的な機械的負荷がかかり封止剤が破壊されてしまうおそれがあった。

したがって、本発明の第１の目的は、ヒューズ素子の表面とケース内面との接触を防止し、過電流による動作時の絶縁抵抗の低下を防ぐことができる温度ヒューズを提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、リード導体に対してフォーミング加工が行われた際に、封止剤にかかる機械的な負荷を低減させ、機械的強度を確保することができる温度ヒューズを提供することである。

上述した課題を解決するために、この発明は、
底面板と、底面板の両端に配された一対の側面板と、底面板の前後の端部にそれぞれ配された前面板および後面板と、
一対の側面板のそれぞれに形成され、一端が開放された第１の穴と、
一対の側面板の間に一対の側面板と平行に設けられた一対の支持板と、
一対の支持板のそれぞれに形成され、一端が開放された第２の穴と、
底面板の略中間位置に形成された凸状部とを有するケースと、
一対の支持板の先端によって架け渡された蓋体とを備え、
第１の穴および第２の穴に対して、ヒューズ素子の両端から導出されたリード導体が挿入され、
一対の支持板の間にヒューズ素子が配されるとともに、ヒューズ素子とケースとが非接触とされ、
一対の側面板と一対の支持板との間に形成されるそれぞれの対向間隙に対して封止剤が充填される温度ヒューズである。

本発明によれば、温度ヒューズが過電流により溶断動作した際にも絶縁抵抗の低下をまねくことなく、絶縁不良を防ぐことができる。また、ヒューズ素子の表面とケースの内面とが接触せず、ケース内面に凹凸を設けて表面積を大きくしたため、温度ヒューズのオーバーロード特性を向上させることができる。さらには、温度ヒューズの機械的強度を高めることができ、リード導体のフォーミング加工が行われたときの封止剤の破壊を防ぐことができる。

本発明の一実施形態における温度ヒューズの全体構成を示す略線図である。本発明の一実施形態におけるケースの平面図および左側面図、断面図である。本発明の一実施形態における蓋体の平面図および右側面図、断面図である。本発明の一実施形態に温度ヒューズの平面図および左側面図、断面図である。従来の温度ヒューズの構成を示す略線図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、説明は、以下の順序で行う。
＜一実施形態＞
＜変形例＞
なお、以下に説明する実施の形態は、この発明の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、この発明の範囲は、以下の説明において、特にこの発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施の形態に限定されないものとする。

＜一実施形態＞
「１．温度ヒューズの概要」
図１は、本発明の一実施形態における温度ヒューズ１の全体構成（断面）を示す。温度ヒューズ１は、ケース２、蓋体３、リード導体４、ヒューズ素子５からなる。ヒューズ素子５にはフラックス（図示は省略している）がコーティングされている。

ケース２は、例えば矩形とされる底面板２ａを備え、底面板２ａの両端には、一対の側面板として、側面板２ｂおよび側面板２ｃがそれぞれ植立されている。また、底面板２ａの前後の端部には、それぞれ前面板２ｄおよび後面板２ｅ（図示は省略している）が植立される。底面板２ａ、側面板２ｂ、側面板２ｃ、前面板２ｄ、後面板２ｅは、例えば、一体的に形成される。側面板２ｂおよび側面板２ｃには、第１の穴として、一端が開放された穴ＬＨ２１および穴ＬＨ２２がそれぞれ形成される。

ケース２の内部の側面板２ｂおよび側面板２ｃとの間には、一対の支持板として、支持板２ｆおよび支持板２ｇがそれぞれ植立される。支持板２ｆおよび支持板２ｇは、側面板２ｂおよび側面板２ｃに対して平行に植立され、例えば、底面板２ａの中心位置から対称の位置にそれぞれ形成される。支持板２ｆおよび支持板２ｇには、第２の穴として、一端が開放された穴ＬＨ２３および穴ＬＨ２４がそれぞれ形成される。また、底面板２ａの内面の略中間位置には、凸状部２ｈおよび凸状部２ｉが形成される。

このような構造を有するケース２は、アルミナセラミックス（Ａｌ₂Ｏ₃）などの機械的強度、耐熱性、電気絶縁性、化学的安定性などに優れた材料により形成される。アルミナセラミックスの粉末を焼成加工することで、上述した形状とされるケース２が形成される。

ケース２の支持板２ｆの先端および支持板２ｇの先端の間には、蓋体３が架け渡される。蓋体３の両端には、直角に折り曲げるように突出する突出部３ａおよび突出部３ｂがそれぞれ形成される。突出部３ａおよび突出部３ｂには、一端が開放された半円状の切欠Ｎ３１および切欠Ｎ３２がそれぞれ形成される。また、蓋体３の、支持板２ｆおよび支持板２ｇによって支持される面の略中間位置には、凸状部３ｃおよび凸状部３ｄが形成される。この凸状部３ｃおよび凸状部３ｄは、ケース２に形成されている凸状部２ｈおよび凸状部２ｉと対向して形成される。

蓋体３は、突出部３ａが側面板２ｂと支持板２ｆとの間に位置するように、また、突出部３ｂが側面板２ｃと支持板２ｇとの間に位置するように、支持板２ｆおよび支持板２ｇの先端により支持される。

このような構造を有する蓋体３は、ケース２と同様に、アルミナセラミックス（Ａｌ₂Ｏ₃）などの機械的強度、耐熱性、電気絶縁性、化学的安定性などに優れた材料により形成される。アルミナセラミックスの粉末を焼成加工することで、上述した形状とされる蓋体３が形成される。

ケース２の内部にはヒューズ素子５が収納される。温度ヒューズ１は、このヒューズ素子５が溶断することで動作する。ヒューズ素子５には、例えば、はんだ合金が使用される。近年、環境保護の観点から、カドミウム（Ｃｄ）や鉛（Ｐｂ）などの人体に有害な重金属を含有しない錫（Ｓｎ）−ビスマス（Ｂｉ）系などのはんだ合金がヒューズ素子５の材料として使用される。ヒューズ素子５にコーティングされるフラックスは、例えば、松脂（ロジン）を主成分とするものとされる。

ヒューズ素子５の両端がそれぞれリード導体４と溶接される。ヒューズ素子５の両端がリード導体４と溶接されるため、それぞれの溶接箇所には若干の膨らみが生じる。ヒューズ素子５と溶接されるリード導体４は、例えば、錫メッキ軟銅線が使用される。

ケース２の側面板２ｂおよび側面板２ｃのそれぞれに形成された穴ＬＨ２１および穴ＬＨ２２と、支持板２ｆおよび支持板２ｇのそれぞれに形成された穴ＬＨ２３および穴ＬＨ２４とに対してリード導体４が挿入されてヒューズ素子５が位置決めされる。詳細は後述するが、各穴の下端は底面板２ａから一定の高さを有するため、ケース２の内面とヒューズ素子５の表面とは接触しない。また、支持板２ｆおよび支持板２ｇの高さを適切に設定することで、蓋体３の内面とヒューズ素子５の表面とが接触しないようにすることができる。

蓋体３がケース２に対して被せられた後、エポキシ樹脂などの封止剤６が充填される。封止剤６は、側面板２ｂと支持板２ｆとの間に生じる空間（対向間隙）Ｓ１および側面板２ｃと支持板２ｇとの間に生じる空間（対向間隙）Ｓ２に充填される。封止剤６は一定の流動性を有するため、蓋体３の外面に沿う空間Ｓ３にも封止剤６が充填されることもある。封止剤６が充填されることでケース２の内部が密封される。

「２．ケースの構成」
次に、図２Ａ〜図２Ｃを参照してケース２の構造を詳細に説明する。

図２Ａはケース２の正面図である。図２Ａにおいて、ケース２の両端には、側面板２ｂおよび側面板２ｃが配される。また、ケース２の前後の端部には、前面板２ｄおよび後面板２ｅがそれぞれ配される。側面板２ｂには穴ＬＨ２１が形成され、側面板２ｃには穴ＬＨ２２が形成される。

側面板２ｂと側面板２ｃとの間には、支持板２ｆおよび支持板２ｇが形成される。支持板２ｆと支持板２ｇは、側面板２ｂおよび側面板２ｃに対して平行に植立され、例えば、ケース２の略中間位置に対して対称とされる位置に形成される。支持板２ｆには穴ＬＨ２３が形成され、支持板２ｇには穴ＬＨ２４が形成される。

ケース２の内面の略中間位置には、凸状部２ｈおよび凸状部２ｉが形成される。凸状部２ｈは、例えば、底面板２ａおよび前面板２ｄ、後面板２ｅのそれぞれから所定の厚みでもって突出するように形成される。また、凸状部２ｉは、例えば、底面板２ａおよび前面板２ｄ、後面板２ｅのそれぞれから所定の厚みでもって突出するように形成される。

このようにして、ケース２の内面に凸状部２ｈおよび凸状部２ｉを形成することで、ケース２の内面の面積を増加することができる。したがって、温度ヒューズ１の動作時に飛散するヒューズ素子５やフラックスを内面に分散させて付着させることができ、絶縁抵抗の低下を防ぐことができる。

また、凸状部２ｈおよび凸状部２ｉをケース２の底面板２ａの略中間位置に形成することで、以下の効果が得られる。すなわち、上述したように、ヒューズ素子５の両端には、リード導体４との溶接による膨らみが生じる。底面板２ａの略中間位置に凸状部２ｈおよび凸状部２ｉを形成することで、ヒューズ素子５の両端の膨らみと接触しないようにして面積を増加させることができる。

ケース２には、前面板２ｄの内面に沿って板状凸部２ｊが形成され、後面板２ｅの内面に沿って板状凸部２ｋが形成される。板状凸部２ｊおよび板状凸部２ｋは、例えば、凸状部２ｈと一体的に形成され、厚みは凸状部２ｈより薄くされる。また、ケース２には、前面板２ｄの内面に沿って板状凸部２ｌが形成され、後面板２ｅの内面に沿って板状凸部２ｍが形成される。板状凸部２ｌおよび板状凸部２ｍは、例えば、凸状部２ｉと一体的に形成され、厚みは凸状部２ｉより薄くされる。このような板状凸部を設けることで、エポキシ樹脂等の封止剤のたれを防止できるとともに、温度ヒューズ１の動作時に生じるアークに対する耐内圧性を高めることができる。

図２Ｂは、ケース２の左側面図であり、この一実施形態では、ケース２の側面板２ｂを示す。側面板２ｂには、一端が開放された穴ＬＨ２１が形成される。穴ＬＨ２１は、開放側とは反対側に下端ＬＰを有し、穴ＬＨ２１の幅は、穴ＬＨ２１に挿入されるリード導体４の直径と略等しくされる。穴ＬＨ２１の開放端における側面板２ｂの角部には、面取り加工ＣＨが施される。この面取り加工ＣＨにより穴ＬＨ２１に対してリード導体４を挿入しやすくなる。底面板２ａから穴ＬＨ２１の下端ＬＰまでの高さは所定の高さとされ、ヒューズ素子５の表面がケース２の内面と接触しないように適切に設定される。

なお、側面板２ｃに形成される穴ＬＨ２２も穴ＬＨ２１と同様の形状および幅とされ、側面板２ｃの角部には面取り加工が施される。穴ＬＨ２２の下端も底面板２ａから所定の高さとされる。支持板２ｆおよび支持板２ｇに形成される穴ＬＨ２３および穴ＬＨ２４についても同様であり、穴ＬＨ２３および穴ＬＨ２４の幅はリード導体４の直径と等しくされ、支持板２ｆおよび支持板２ｇの角部には面取り加工が施される。

図２Ｃは、ケース２の断面図である。底面板２ａの両端には、側面板２ｂおよび側面板２ｃが配される。また、側面板２ｂおよび側面板２ｃの間には、支持板２ｆおよび支持板２ｇが形成される。底面板２ａの略中間位置には、凸状部２ｈおよび凸状部２ｉが形成される。

「３．蓋体の構成」
次に、図３Ａ〜図３Ｃを参照して蓋体３の構成について説明する。

図３Ａは、蓋体３の断面図である。蓋体３の両端には、略直角に折り曲げるようにして突出する突出部３ａおよび突出部３ｂが形成される。また、蓋体３の内面には、略中間位置に凸状部３ｃおよび凸状部３ｄが形成される。凸状部３ｃおよび凸状部３ｄは、例えば断面が矩形とされる。

図３Ｂは、蓋体３の正面図である。突出部３ａには、半円状の切欠Ｎ３１が形成され、突出部３ｂには、半円状の切欠Ｎ３２が形成されている。蓋体３の内面の略中間位置に凸状部３ｃおよび凸状部３ｄが形成される。

図３Ｃは、蓋体３の右側面図であり、この一実施形態では突出部３ｂを示す。突出部３ｂには、例えば半円状とされる切欠Ｎ３２が形成される。切欠Ｎ３２の幅は、リード導体４の直径と略等しくされる。また、突出部３ｂの角部には、切欠Ｎ３２に対してリード導体４を挿入しやすいように、面取り加工ＣＨが施される。なお、図示は省略しているが、突出部３ａにも、同様に半円状の切欠Ｎ３１が形成され、突出部３ａの角部には面取り加工が施される。

このように、蓋体３の内面の略中間位置に凸状部３ｃおよび凸状部３ｄを形成することで、ヒューズ素子５が配される空間の表面積を増加させることができる。また、略中間位置に凸状部３ｃおよび凸状部３ｄを形成することで、ヒューズ素子５の両端に生じる溶接部の膨らみと凸状部３ｃおよび凸状部３ｄとの接触を防ぐことができる。

「４．温度ヒューズの構成」
次に、図４Ａ〜図４Ｃを参照して温度ヒューズ１の構成について説明する。なお、図４Ａ〜図４Ｃは、温度ヒューズ１の構成を示すものであり、封止剤６が充填される前の段階である。

図４Ａは、温度ヒューズ１の正面図である。ヒューズ素子５の一端に溶接されたリード導体４が側面板２ｂに形成された穴ＬＨ２１および支持板２ｆに形成された穴ＬＨ２３に対して挿入される。また、ヒューズ素子５の他端に溶接されたリード導体４が側面板２ｃに形成された穴Ｌ２２および支持板２ｇに形成された穴ＬＨ２４に対して挿入される。リード導体４が穴ＬＨ２１、穴ＬＨ２２、穴ＬＨ２３、穴ＬＨ２４に対して挿入されることで、ヒューズ素子５の表面がケース２の内面と接触しないようにして位置決めされる。

ヒューズ素子５が位置決めされた後、ケース２に対して蓋体３が被せられる。蓋体３は、側面板２ｂと支持板２ｆとの間に突出部３ａが配されるようにされ、側面板２ｃと支持板２ｇとの間に突出部３ｂが配されるようにして被せられる。このとき、突出部３ａに形成された切欠Ｎ３１および突出部３ｂに形成された切欠Ｎ３２に対してリード導体４が挿入される。

図４Ｂは、温度ヒューズ１の左側面図である。ケース２の側面板２ｂの穴ＬＨ２１にリード導体４が挿入されて保持されている。また、蓋体３が被せられることにより、リード導体４が蓋体３の突出部３ａに形成された切欠Ｎ３１に挿入される。

図４Ｃは、温度ヒューズ１の断面図である。蓋体３の一面が支持板２ｆおよび支持板２ｇの先端によりそれぞれ支持されて、蓋体３がケース２に対して被せられる。蓋体３がケース２に対して被せられた後に、エポキシ樹脂などの封止剤６（図示は省略している）が充填される。

封止剤６は、ケース２の内部において、側面板２ｂと支持板２ｆとの間に形成される空間（対向間隙）Ｓ１に充填される。また、封止剤６は、側面板２ｃと支持板２ｇとの間に形成される空間（対向間隙）Ｓ２に充填される。このとき、穴ＬＨ２３および穴ＬＨ２４の幅とリード導体４の直径とが略等しくされるため、充填された封止剤がヒューズ素子５が配される空間（支持板２ｆおよび支持板２ｇの間に形成される空間）に入りこむことはない。また、封止剤６の充填時は、ケース２の外部に封止剤が漏れないようにするため、ヒューズ素子５が挿入された穴ＬＨ２１および穴ＬＨ２２の開放箇所が遮蔽される。封止剤６が充填されて温度ヒューズ１が形成される。

封止剤６がケース２の内部に充填されるため、以下の効果が得られる。例えば、ケース２の外部に延伸するヒューズ導体４に対してフォーミング加工がなされても、封止剤６はケース２の内部に充填されるため、封止剤６に対して直接的な負荷がかからない。したがって、従来の温度ヒューズよりも封止剤にかかる機械的負荷を低減して封止剤の破壊を防ぐことができ、温度ヒューズ１の機械的強度を向上できる。

すなわち、この発明の一実施形態に係る温度ヒューズ１によれば、ケース２の内面の面積を増加させることで、温度ヒューズ１のオーバーロード特性を向上させることができるとともに、温度ヒューズ１の機械的強度を高めることができる。

＜変形例＞
以上、この発明の一実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、ケース２に形成される凸状部の形状や個数は適宜変更可能である。また、蓋体３に形成される凸状部の形状や個数も適宜変更である。但し、ケース２の内部の容積を確保しつつ、内面の面積を増加させるため、上述した一実施形態のようにケース２および蓋体３には凸状部は、好ましくは２箇所に形成される。

１・・・・温度ヒューズ
２・・・・ケース
３・・・・蓋体
４・・・・リード導体
５・・・・ヒューズ素子
６・・・・封止剤
２ｂ、２ｃ・・側面板
２ｆ、２ｇ・・支持板
ＬＨ２１、ＬＨ２２、ＬＨ２３、ＬＨ２４・・穴
Ｎ３１、Ｎ３２・・切欠

Claims

底面板と、前記底面板の両端に配された一対の側面板と、前記底面板の前後の端部にそれぞれ配された前面板および後面板と、
前記一対の側面板のそれぞれに形成され、一端が開放された第１の穴と、
前記一対の側面板の間に前記一対の側面板と平行に設けられた一対の支持板と、
前記一対の支持板のそれぞれに形成され、一端が開放された第２の穴と、
前記底面板の略中間位置に形成された凸状部とを有するケースと、
前記一対の支持板の先端によって架け渡された蓋体とを備え、
前記第１の穴および前記第２の穴に対して、ヒューズ素子の両端から導出されたリード導体が挿入され、
前記一対の支持板の間に前記ヒューズ素子が配されるとともに、前記ヒューズ素子と前記ケースとが非接触とされ、
前記一対の側面板と前記一対の支持板との間に形成されるそれぞれの対向間隙に対して封止剤が充填される温度ヒューズ。
前記蓋体は、
前記蓋体の略中間位置に対して形成される凸状部と、
両端から略直角に折り曲げられて突出する一対の突出部と、
前記一対の突出部のそれぞれに形成され、一端が開放された半円状の切欠とを有し、
前記切欠に対して前記リード導体が挿入されるとともに、前記一対の突出部のそれぞれが前記一対の側面板と前記一対の支持板とのそれぞれの間に配され、
前記蓋体の凸状部の対向する位置に前記ケースの凸状部が配される請求項１に記載の温度ヒューズ。
前記一対の側面板および前記一対の支持板、前記一対の突出部の角部に面取りが施される請求項１または請求項２に記載の温度ヒューズ。