JP2616174B2 - 過電流保護部品 - Google Patents

過電流保護部品

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JP2616174B2
JP2616174B2 JP2192585A JP19258590A JP2616174B2 JP 2616174 B2 JP2616174 B2 JP 2616174B2 JP 2192585 A JP2192585 A JP 2192585A JP 19258590 A JP19258590 A JP 19258590A JP 2616174 B2 JP2616174 B2 JP 2616174B2
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勝之 内田
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02Details
    • H01H85/04Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
    • H01H85/041Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges characterised by the type
    • H01H85/048Fuse resistors
    • H01H2085/0483Fuse resistors with temperature dependent resistor, e.g. thermistor

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  • Thermistors And Varistors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、過電流が流れた場合に回路を保護するため
に用いられる過電流保護部品に関し、特に、正特性サー
ミスタ(以下、PTC)素子を用いて構成された過電流保
護部品に関する。
〔従来の技術〕
電話器関係では、200Vの電圧が印加された際の過電流
保護を行うために、従来、溶断性金属材料よりなるヒュ
ーズやチタン酸バリウム等からなるPTC素子が過電流保
護素子として用いられてきた。
ところが、最近になり、200Vの電圧だけでなく、600V
の電圧印加時の保護についても規格に追加され、従って
600Vの電圧が印加された際の保護が求められている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、従来の過電流保護部品のうち、ヒュー
ズでは、600V試験において溶断し保護動作を果たすが、
200V試験においても同様に溶断する。従って、メンテナ
ンスが煩雑であるという問題があった。
他方、チタン酸バリウム系セラミックスを用いたPTC
素子では、200Vにおける保護動作は可能であり、動作終
了後、繰り返し使用することができるという大きな利点
を有する。しかしながら、600Vの電圧を印加した場合に
は、素子破壊が生じ、火災や機器の破損を引き起こすた
め使用することができなかった。
従って、600Vの電圧印加時にも確実に過電流から回路
等を保護することができ、かつ簡単なメンテナンスで使
用し得る過電流保護部品が求められている。
本発明は目的は、200V電圧印加時には過電流保護を繰
り返し行うことができ、かつ600Vの電圧印加時には火災
等を引き起こすことなく安全な過電流に対する保護動作
を行い得る過電流保護部品を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の過電流保護部品は、PTC素子を用いて構成さ
れている。すなわち、絶縁体からなり、内部に複数の内
方突出部を備えたケース内にPTC素子が、上記内方突出
部間に、該内方突出部によって位置決めされて収納され
ている。また、PTC素子は、その両主面に電極が形成さ
れた構造を有する。
また、PTC素子の両主面に形成された電極には、それ
ぞれ、一対のリード端子が、はんだにより接合されてい
る。この一対のリード端子のうち、少なくとも一方のリ
ード端子は、電極への接合部分がPTC素子の主面から略
垂直方向に分離するように付勢されているばね性を有す
る端子で構成されている。さらに、上記一対のリード端
子を電極に接合しているはんだは、PTC素子としての過
電流保護動作を行う素子温度と、PTC素子の破壊に至る
電圧の過電流が通電された際の素子温度との間に融点を
有する同一の材料で構成されている。
〔作用〕
本発明の過電流保護部品では、PTC素子の過電流保護
動作、すなわち温度の上昇に連れて抵抗値が急激に上昇
するという正特性サーミスタとしての性質を利用するこ
とにより、例えば200Vのような比較的低電圧の過電流に
対する保護が行われる。
他方、例えば600Vのような高電圧印加時には、過電流
が通電されるとPTC素子の温度が急激に上昇し、PTC素子
の破壊に至るという問題がある。しかしながら、本発明
の過電流保護部品では、上記のように、一対のリード端
子を電極に接合しているはんだが、PTC素子としての過
電流保護動作を行う素子温度と、PTC素子の破壊に至る
電圧の過電流が通電された際の素子温度との間に融点を
有する材料で構成されているため、例えば600Vのような
高電圧印加時の過電流が通電されると、素子温度の急激
な上昇によりはんだが溶融する。その結果、ばね性を有
するリード端子の接合部分が、PTC素子の電極から該ば
ね性により略垂直方向に速やかに遠ざけられ、しかも、
PTC素子の主面から略垂直方向に遠ざかればよいため、
リード端子の移動量が小さくても確実に電気的な遮断が
果たされる。従って、一対のリード端子間が速やかに開
放状態とされるため、火災等を引き起こすことなく保護
動作が行われる。しかも、PTC素子がケースの複数の内
方突出部間に位置決めされて収納されているため、ばね
性によってリード端子の接合部が遠ざけられた後、PTC
素子がケース内で移動し難い。よって、一旦遠ざけられ
たリード端子の接合部が、再度PTC素子の電極に接触す
る可能性を小さくすることができる。
〔実施例の説明〕
第1図(a)及び(b)は、本発明の一実施例にかか
る過電流保護部品の平面断面図及び第1図(a)のB−
B線に沿う断面図である。
過電流保護部品1は、ケース2内にPTC素子3を収納
した構造を有する。
ケース2は、プラスチック等の絶縁性材料により構成
されており、上方が開口されたケース本体2aと、このケ
ース本体2aを閉成する蓋材2bとから構成されている。
PTC素子3は、第3図(a)及び(b)に示すよう
に、矩形のPTC素子4の両主面に電極5a,5bを形成した構
造を有する。PTC素子4は、例えばチタン酸バリウム系
ラセミックス等の正の抵抗温度特性を示す材料により構
成される。また、電極5a,5bは、Ag含有導電ペーストを
塗布し、焼き付けることにより、あるいは塗布・硬化さ
せることにより形成される。
PTC素子3の両主面の電極5a,5bには、それぞれ、リー
ド端子6,7がはんだ8,9により接合されている。
はんだ8,9は、PTC素子の正特性サーミスタとしての挙
動を利用した保護動作を行う場合の素子温度と、例えば
600Vの電圧が印加された際に過電流が通電された場合の
素子温度との間の温度域に融点を有する材料で構成され
ている。すなわち、PTC素子を破壊に至る場合の素子温
度よりも低い温度で融点を有する。このようなはんだと
しては、例えば4/6共晶はんだ(JIS Z3282の規格におい
てH60Aとされているはんだ)が用いられる。
第3図(a),(b)には、リード端子6,7が接合さ
れたPTC素子3をケース2内に収納する前の状態が示さ
れている。第3図(b)から明らかなように、リード端
子6,7は、はんだ8,9により電極5a,5bに接合されている
部分から先端側に至るに連れて、電極5a,5bを含む平面
から遠ざかるように構成されている。しかも、このリー
ド端子6,7は、ばね性を有する金属材料で構成されてい
る。
従って、リード端子6,7の先端側部分6a,6bを互いに近
づく方向に移動させた場合、電極5a,5bに接合されてい
る側の端子部分には、電極5a,5bから遠ざかろうとする
向きに応力が発生する。
第1図(a)及び(b)に戻り、リード端子6,7が接
合されたPTC素子3は、ケース2のケース本体2aの上方
開口からケース本体2a内に挿入されている。そして、PT
C素子3を挿入した後に、蓋材2bをケース本体2aの上方
開口を閉成するように固着することにより、過電流保護
部品1が構成されている。
PTC素子3がケース2内に収納された状態をより明確
にするために、第1図(a)のII−II線に沿う断面図を
第2図に示す。
第1図(a),(b)及び第2図から明らかなよう
に、PTC素子3がケース2内に収納された状態では、一
対のリード端子6,7の先端側部分6a,7aは、第3図(b)
に示されている状態よりも互いの間の距離が近づけられ
ている。従って、リード端子6,7の電極5a,5bに接合され
ている部分には、電極5a,5bから遠ざかろうとする方向
に応力が発生している。
なお、第1図(a),(b)及び第2図において、2c
〜2fは内方突出部を示し、PTC素子3をケース本体2a内
において正しい位置に挿入し位置決めするために設けら
れている。
次に、上記過電流保護部品1の動作を説明する。
まず、200Vの電圧が印加されて過電流が通電された場
合には、PTC素子3の温度が上昇し、それに伴って抵抗
値が急激に上昇し、さらに温度が上昇することによって
抵抗値がより一層高められるという正特性サーミスタと
しての動作により、過電流に対する保護動作が行われ
る。
他方、600Vの電圧印加時に過電流が通電されると、上
記素子温度が急激に上昇する。この場合、従来のPTC素
子を用いた過電流保護素子では、600Vのような高電圧が
印加されるとPTC素子3が破壊され、しかも破壊に伴っ
て火災等が引き起こされるという問題があった。
これに対して、本実施例の過電流保護部品1では、60
0Vの電圧印加時の過電流によってPTC素子3の温度が急
激に上昇すると、はんだ8,9が溶融する。第4図
(a),(b)に示すように、はんだ8,9が溶融する
と、リード端子6,7の電極5a,5bに接合されている部分に
発生していた上述の応力により、リード端子6,7が電極5
a,5bから速やかに分離される。従って、PTC素子3が破
壊に至る前に、リード端子6,7間は速やかに開放状態と
される。よって、火災等を引き起こすことなく、回路等
を確実に保護することが可能である。
次に、具体的な実験例につき説明する。
実施例 幅5mm、長さ16mm及び厚み2.0mmのBaTiO3系セラミック
スの両主面にAg電極を形成し、そのAg電極のそれぞれ
に、ばね性を有するリード端子をはんだ付けにより接合
し、第3図に示した構造を得た。はんだとしては、4/6
共晶はんだを用いた。次に、挿入された状態でリード端
子6,7の電極5a,5bに接合されている部分に電極5a,5bか
ら遠ざかるように応力が発生するように、PTC素子3及
びリード端子6,7をケース本体2a内に挿入し、蓋材2bを
ケース本体2aに固着することにより、第1図(a),
(b)及び第2図に示した過電流保護部品1を得た。
比較例1 実施例で用意したのと同一のPTC素子に、4/6共晶はん
だを用いて0.65mm径のCu線をはんだ付けし、実施例で用
いたのと同一のケース2内に収納した。
比較例2 実施例で用いたのと同一のPTC素子の両主面に、4/6共
晶はんだを用いて0.65mm径のCu線をはんだ付けし、PTC
周囲をシリコン樹脂でモールドし、外装を施し、比較例
2の過電流保護部品とした。
上述した実施例及び比較例1,2の過電流保護部品に、2
00V・4Aの電流を10サイクル通電したところ、何れの部
品においても正特性サーミスタとしての挙動に基づき電
流制限保護がなされた。
次に、上述した実施例及び比較例1,2の過電流保護部
品に600V・4Aの電流を通電したところ、実施例の過電流
保護部品でははんだが溶融してばね性を有するリード端
子6,7がPTC素子3a主面の電極5a,5bから分離し開放状態
とされた。
これに対して、比較例1の過電流保護部品では、はん
だが溶融するものの、リード線としてのCu線が依然とし
て電極に接触してたため、PTC素子の破壊が生じ、火が
発生した。比較例2の過電流保護部品においても、同様
にPTC素子の破壊が生じ、さらに外装のシリコン樹脂が
燃焼した。
従って、実施例のように、600Vの電圧の過電流が通電
された際の溶融するはんだを用い、かつばね性を有する
リード端子により電極からリード端子を速やかに分離さ
せることにより、安全に過電流保護を果たし得ることが
わかる。
なお、上述してきた実施例では、PTC素子の両主面に
形成された電極に接合される一対のリード端子の何れも
が、ばね性を有する材料で構成されていたが、少なくと
も一方主面側の電極に接合されるリード端子のみが上記
のようにばね性を有するように構成されてさえおれば、
本発明の効果は一応得ることができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、リード端子のうち少なくとも一方の
リード端子の電極に接合されている部分が、該電極の主
面から略垂直方向に分離するように付勢されている、ば
ね性を有するリード端子で構成されており、かつ一対の
リード端子がPTC素子の破壊に至る高電圧印加時の素子
温度よりも低い融点を有する同一材料からなるはんだに
より両主面の電極にそれぞれ接合されている。従って、
リード端子は、PTC素子の主面から略垂直方向に遠ざか
るので、リード端子の移動量が小さい場合であっても、
リード端子とPTC素子との電気的な遮断を確実かつ容易
に果たすことができる。従って、例えば600Vのような素
子の破壊に至る電圧の過電流が通電された場合、リード
端子のばね性によりリード端子を電極から速やかに分離
することができる。しかも、PTC素子がケースの複数の
内方突出部間に位置決めされて収納されているので、リ
ード端子が電極から遠ざけられた後において、PTC素子
がケース内で移動し難い。従って、PTC素子の電極にリ
ード端子が再度接触する可能性を効果的に低減すること
かんできる。よって、火災等を引き起こさずに安全に過
電流に対する保護動作を行い得る。しかも、一対のリー
ド端子をPTC素子の各電極に接続するはんだが同一材料
からなるため、製造工程が容易となるだけでなく、コス
トの増大も招かない。
また、例えば200Vの電圧の過電流が通電された場合に
は、従来のPTC素子を利用した過電流保護素子と同様
に、正特性サーミスタとしての挙動を利用することによ
り繰り返し過電流保護を行い得る。よって、従来のヒュ
ーズを用いた過電流保護素子に比べて、メンテナンス作
業を軽減することも可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)及び(b)は、本発明の一実施例にかかる
過電流保護部品の平面断面図及び第1図(a)のB−B
線に沿う断面図、第2図は第1図(a)のII−II線に沿
う断面図、第3図(a)及び(b)はPTC素子にリード
端子を接合した状態を示す正面図及び側面図、第4図
(a)及び(b)ははんだが溶融しリード端子が電極か
ら分離された状態を示す平面断面図及び側面断面図であ
る。 図において、1は過電流保護部品、2はケース、3はPT
C素子、5a,5bは電極、6,7はリード端子、8,9ははんだを
示す。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】絶縁体よりなり、内部に複数の内方突出部
    を有するケースと、 前記ケース内において、前記複数の内方突出部間に、該
    複数の内方突出部により位置決めされて収納されてお
    り、かつ両主面に電極が形成されたPTC素子と、 前記PTC素子の両主面の電極に、それぞれ、はんだによ
    り接合されており、かつケース外に引き出された一対の
    リード端子とを備え、 少なくとも一方の前記リード端子は、電極への接合部分
    がPTC素子の主面から略垂直方向に分離するように付勢
    されているばね性を有する端子で構成されており、かつ 前記一対のリード端子を電極に接合している両主面のは
    んだが、PTC素子としての過電流保護動作を行う素子温
    度と、PTC素子の破壊に至る電圧の過電流が通電された
    際の素子温度との間に融点を有する同一材料で構成され
    ていることを特徴とする、過電流保護部品。
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