JP3180964B2 - コード状温度ヒューズと面状温度ヒューズ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、異常な高温に一部分で
も晒されることにより断線し、検知することができるコ
ード状の温度ヒューズと面状の温度ヒューズに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から異常な高温を検知するために、
安全装置として温度ヒューズが使用されてきた。しか
し、異常な温度になる可能性のある場所が比較的大きな
領域で存在する場合には、一点の検知しかしない温度ヒ
ューズでは図７に示すようなアッセンブリを組んでい
た。図中、符号１２は温度ヒューズであり、リード線１
４と接続子１３によって接続されている。これらは、保
護チューブ１５によって機械的に保護されている。しか
し、これでも特に異常温度になると危険な用途には不十
分であるためコード状のものが考えられてきた。

【０００３】従来のコード状温度ヒューズとしては、例
えば図８に示すようなものがある。心材１６に巻回され
た内側電極１７と、外側電極１９との間には、所定の温
度で溶解、軟化する樹脂１８が押出成形などにより形成
されており、異常な高温によりこの樹脂１８が溶解、軟
化することにより内側電極１７と外側電極１９が接触し
て検知する。樹脂としては融点付近で急激に軟化するナ
イロン１２等が用いられていた。尚、図中の符号２０は
絶縁被覆である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うに構成された従来のコード状温度ヒューズは、ある程
度の圧縮力がかかるところでないと確実に動作しないた
め用途が限られてしまうという問題があった。また、従
来では２次元で異常温度を検知する面状の温度ヒューズ
も知られてはいなかった。

【０００５】本発明はこのような点に基づいてなされた
ものでその目的とするところは、圧縮力がかからないと
ころでも、異常高温によって確実に断線し、しかも断線
後にも溶解した導電体などによって再接触を起こさず、
誤動作を招かないコード状温度ヒューズと、同様な特徴
を有する面状温度ヒューズを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するべく
本発明によるコード状温度ヒューズは、長手方向に連続
し、且つ中心の抗張力体の周りに弾性材料が被覆された
弾性芯と該弾性芯上に巻回された所定の温度で溶解する
導電体細線とからなる中心材と、その直上に形成された
空間層と、絶縁被覆からなることを特徴とするものであ
る。上記空間層としては、繊維束を疎に編組することに
より形成された層であり、しかも同回転方向の繊維束の
間隔が該繊維束の幅の０．５倍以上８倍以下になるよう
に編組されたものや、繊維束を疎に横巻することによっ
て形成された層であり、しかも繊維束の幅の０．３倍以
上５倍以下の間隔を開けて一回または複数回横巻するこ
とにより形成されたものが考えられる。また好ましくは
弾性芯が、放射方向に複数の凸部を有する断面形状であ
るものも考えられる。更に、これらのコード状温度ヒュ
ーズを平面上に蛇行状態に配設し、この配設状態を固定
する手段を用いて面状温度ヒューズとすることも考えら
れる。

【０００７】弾性芯は、中心の抗張力体の周りに弾性材
料が被覆された構造である。抗張力体としてはガラス繊
維，アルミナ繊維等の無機繊維、ポリエチレンテレフタ
レート繊維，芳香族ポリエステル繊維，脂肪族ポリアミ
ド繊維，芳香族ポリアミド繊維等の有機繊維、ステンレ
ス鋼繊維等の金属繊維が用いられる。これらの周りに被
覆される弾性材料としては、一般的なエラストマー材料
であれば何でも良い。

【０００８】弾性芯の断面形状は特に制限はされない
が、好ましくは放射方向に複数の凸部を有する断面形状
である。これには通常の多角形のほか、星型のような形
状も含まれる。また、星型、多角形は、一般的にはっき
りした角を持つ形状であるが、ここでは角が丸くつぶれ
た形状であっても良い。これらは円形断面の場合に比べ
て導電体細線が弾性芯に食い込み易く、導電体細線が溶
解した時により速やかに切れるため好ましい。断面形状
として多角形とした場合、導電体細線の食い込み易さか
ら６角形以下が好ましく選ばれる。

【０００９】導電体細線としては低融点合金及び半田か
らなる群より選ばれた金属細線が用いられる。低融点合
金及び半田としては、例えば化学便覧基礎編（丸善刊、
改訂３版、１９８４年刊）Ｉ−５０９ページに例が示さ
れている中の、融点が３００℃以下のものである。導電
体細線の直径としては、一般的な横巻機械によって弾性
芯に巻回し可能な０．０４ｍｍ以上０．５ｍｍ以下が好
ましい。弾性芯に導電体細線を、少なくとも弾性芯に導
電細線がずれない程度のテンションで巻回して、中心材
とする。導電体細線が巻回されるピッチとしては、線径
の１．５倍以上が好ましく、更に好ましくは２倍以上１
５倍以下である。また何本か導電体細線を引き揃えて巻
回す集合横巻を行っても良い。

【００１０】空間層は、中心材が弾性芯の断面積、横巻
条件などを調節することによって多角形に近い形状とな
っている場合は、単に絶縁層を、当業者間で公知のいわ
ゆるチュービングの手法で同心円状に密着させずに押し
出せば形成される。その他の方法として空間層は、繊維
束を疎に編組することにより形成される。好ましくは、
同回転方向の繊維束の間隔が該繊維束の幅の０．５倍以
上８倍以下になるように調整される。また、繊維束を疎
に横巻することによって形成され、好ましくは繊維束を
該繊維束の幅の０．３倍以上５倍以下の間隔を開けて横
巻することにより形成される。ここで疎な編組または横
巻とは繊維間にある程度の空間を残した編組または横巻
をいう。編組、横巻いずれの場合も、繊維束の間隔が上
記の好ましい範囲の下限よりも狭いと空間の量が充分で
なくなり、溶解した導電体細線が心材の周りにあるた
め、チャタリングを起こし再接触の危険があり好ましく
なく、また上記の上限よりも大きいと絶縁被覆材が間に
入り込みかえって空間の量を少なくしてしまうため好ま
しくない。繊維の種類としては、上記弾性芯の抗張力体
で例示した無機繊維または有機繊維が用いられるが、好
ましくは難燃性の芳香族ポリエステル繊維、芳香族ポリ
アミド繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、不燃性
のガラス繊維、アルミナ繊維などが用いられる。もちろ
ん編組や横巻は、２重、３重以上施しても良い。

【００１１】絶縁被覆は、温度ヒューズが使用される雰
囲気温度や導電体細線の溶解温度に応じて任意に選択す
れば良いが、絶縁被覆を被覆する際に導電体細線が溶解
しないようにする必要がある。そのような絶縁被覆とし
ては、例えば比較的低温で加工できるエチレン系共重合
体などの熱可塑性ポリマーを電子線架橋、シラン架橋な
どの低温でできる架橋法で架橋して形成するか、常温付
近で押出加工でき、比較的低温で架橋できるシリコーン
ゴムを使用して形成する。また、編組を絶縁ワニスで目
どめしたものを絶縁材料としても良い。特にシリコーン
ゴムを用いた場合は、絶縁被覆の機械強度を高めるた
め、外装に編組を施しても良い。上記は連続的に絶縁被
覆する方法の例であるが、長尺でなくても良い場合は絶
縁チューブ、好ましくは収縮性絶縁チューブを単にかぶ
せることで代用することもできる。絶縁被覆の厚さは、
電気絶縁性，機械的強度等の必要特性が満たされるもの
であれば、薄肉である方が感度が増し好ましい。

【００１２】これらのコード状温度ヒューズを任意の蛇
行状態に配設し、この配設状態を固定する手段を用いて
面状温度ヒューズが製造できる。固定する手段として
は、基板または基布に縫いつける方法や接着剤を用いて
固定する方法などが挙げられるが、好ましくは特公昭６
２ー４４３９４号公報または特公昭６２ー６２０３２号
公報に挙げられた手段を用いる。これらには、それぞれ
金属箔上に両面接着紙によって固定する方法、接着剤を
塗布した金属板または金属箔に熱融着する方法について
記述されている。

【００１３】

【作用】本発明によれば、空間層があるので低融点の導
電体細線が溶解した時に、溶解した導電体が空間層に保
持されるので、再接触の危険を避けることができる。ま
た、弾性芯の断面形状を、放射方向に複数の凸部を有す
る形状にすると弾性芯の反発力によって導電体細線が容
易に早く断線し感度が良好となる。

【００１４】

【実施例】以下に実施例を示し本発明の内容を更に詳細
に説明するが、本発明は実施例によって制限されるもの
ではない。

【００１５】《実施例１》実施例１としては、図１に示
すコード状温度ヒューズを製造した。１０００デニール
のガラス糸にシリコーンワニス処理を施してなる抗張力
体１ａの周囲に、弾性材料１ｂとして１ｍｍ×１ｍｍの
４角形断面のシリコーンゴムを押出被覆し、弾性芯１を
製造した。この弾性芯１の角に、０．２ｍｍφの共晶半
田線（融点１８３℃）からなる導電体細線２を充分食い
込ませて１５回／１０ｍｍ横巻（線径の３．３倍のピッ
チ）した。横巻を終えた中心材３は食い込みにより変形
し円形断面に近い形になっていた。次に、繊維径約９ミ
クロンの無アルカリガラス糸を撚り合わせて約６００デ
ニールとした繊維束を、１６打の製紐機で編組密度約１
７で編組し空間層４（編組層）を形成した。この場合、
繊維束の幅は約０．５ｍｍであり、図中の（ａ）で示さ
れる繊維束の間隔は約１ｍｍ（繊維束の幅の約２倍）で
ある。最後に、絶縁被覆５としてシリコーンゴムを肉厚
０．５ｍｍで水冷しながら押し出し、直ちに熱風加硫を
施した。熱風加硫に際しては、熱風炉の出口付近の温度
を１７０℃以下とした。

【００１６】このようにして製造されたコード状温度ヒ
ューズ約１ｍを、直径３０ｃｍの円筒に軽く巻き付け１
００Ｖ交流電源から外部負荷を調整し、０．１Ａ程度の
電流を流しながら一部分に約２００℃の熱風を当てて導
電体細線が断線するまでの時間を測定した。外部負荷に
は白熱電球を加え、どの様に断線するかも観察した。こ
れを５回繰り返した。また、断線したコード状温度ヒュ
ーズにデジタルマルチメーターを接続し、断線部を屈曲
させ断線部が再接触を起こす可能性の有無を調べた。そ
の結果、５回の測定で、いずれも４０秒から８０秒で断
線し、白熱電球の点滅を起こすことなく一度に断線して
いた。再接触も起こさなかった。

【００１７】《実施例２》実施例２としては、図２に示
すコード状温度ヒューズを製造した。実施例１の編組の
代わりに同様のガラス繊維束を１重目として１０回／１
０ｍｍ右周りに横巻し、２重目として同じ線維束を１０
回／１０ｍｍ左周りに横巻したことにより空間層６（横
巻層）を形成した他は実施例１と同様に製造した。この
時の繊維束の間隔は、約０．５ｍｍである。実施例１と
同様な試験をしたところ、５回の測定でいずれも３５秒
から６０秒で断線し、白熱電球の点滅を起こすことなく
一度に断線していた。再接触も起こさなかった。

【００１８】《実施例３》実施例３としては、図４に示
すコード状温度ヒューズを製造した。中心材としては、
弾性芯として図３に示すものを用いた他は実施例１と同
様に製造した。本実施例の中心材３はやや四角形に近い
断面形状をしていた。この上から絶縁被覆５としてシリ
コーンゴムをほぼ同心円状に肉厚０．５ｍｍで、当業者
間で公知のいわゆるチュービングの手法で水冷しながら
押し出し、直ちに熱風加硫を施した。熱風加硫に際して
は、熱風炉の出口付近の温度を１７０℃以下とした。
尚、図中の符号７は、中心材３と絶縁被覆５との間に形
成された空間層である。実施例１と同様な試験をしたと
ころ、５回の測定でいずれも２０秒から７０秒で断線
し、実施例１及び実施例２に比べると僅かにバラツキが
大きかったが、白熱電球の点滅を起こすことなく一度に
断線していた。再接触も起こさなかった。

【００１９】この温度ヒューズに更に実施例１で空間層
を形成するために使用したガラス繊維を密度３０で編組
した。その後、市販のシリコーンワニスでガラス繊維の
解れどめをした。この温度ヒューズは、ガラス繊維が保
護層となっているため金属エッジなどにも抵抗力を示し
た。実施例１と同様な試験をしたところ、５回の測定で
いずれも３０秒から８０秒で断線し、白熱電球の点滅を
起こすことなく一度に断線していた。再接触も起こさな
かった。

【００２０】《実施例４、５、６、７》実施例４及び実
施例５としては、実施例１の空間層の仕様を本発明で好
ましいとされている範囲内で繊維束の間隔を変えてコー
ド状温度ヒューズを製造した。実施例６及び実施例７と
しては、実施例２の空間層の繊維束の間隔を本発明で好
ましいとされている範囲内で変えて製造した。これらの
コード状温度ヒューズにおいても実施例１と同様な試験
を行った。試験結果を表１に示した。好ましい範囲内で
は、再接触が見られなかったことがわかる。

【００２１】

【表１】

【００２２】《実施例８》実施例８としては、絶縁被覆
をシリコーンゴムの代わりに空間層を形成するために使
用したガラス繊維を密度３０で編組し、その後市販のシ
リコーンワニスを塗布しガラス繊維の解れどめをしたも
のとした他は実施例２と同様にコード状温度ヒューズを
製造した。実施例１と同様な試験をしたところ、空間層
までシリコーンワニスが含浸しているためかやや感度が
低くなったが、５回の測定でいずれも６０秒から１８０
秒で断線し、白熱電球の点滅を起こすことなく一度に断
線していた。再接触も起こさなかった。また、実施例
１，実施例３及び実施例８についてのみ以下の追加試験
を行った。まず、直径１５ｃｍ，厚さ０．５ｍｍの鉄板
から作製した円筒に、本実施例の温度ヒューズを巻き付
けた。円筒の内側には市販の壁紙を張り付けた。次に、
この状態でコード状温度ヒューズに０．１Ａの電流を流
しながらブンゼンバーナーの外炎が触れる程度まで近づ
けた。その結果、３０秒以内にいずれも断線し、しかも
炎のあった所で若干の変色が見られた他は温度ヒューズ
の外観にはさしたる変化もみらず、しかも内面の壁紙に
は何らの変化も見られなかった。

【００２３】《実施例９、１０、１１》実施例９及び実
施例１０としては、実施例１の空間層の仕様を本発明で
好ましいとされている範囲外で繊維束の間隔を変えてコ
ード状温度ヒューズを製造した。実施例１１としては、
実施例２の空間層の繊維束の間隔を本発明で好ましいと
されている範囲外で変えてコード状温度ヒューズを製造
した。これらのコード状温度ヒューズにおいても、実施
例１と同様の試験を行い、結果を表１に示した。温度ヒ
ューズとしての機能は果たすが、再接触を起こすことも
あることがわかる。

【００２４】《比較例１》比較例１としては、図５に示
すコード状温度ヒューズを製造した。このものは、直径
１．２ｍｍの円形の弾性芯に、実施例で用いたものと同
様の共晶半田線を導電体細線として横巻し、次に絶縁被
覆として実施例と同様にシリコーンゴムを肉厚０．５ｍ
ｍで押し出し、架橋させることによって製造した。この
場合には空間層は形成されない。実施例１と同様な試験
をした結果、２本は１００秒と１２０秒で断線したが、
３本は５分間経過しても断線しなかった。また断線した
２本は、断線前に数回白熱電球の点滅があった。再接触
試験では、全数再接触した。

【００２５】《実施例１２》実施例１２としては、実施
例１で製造したコード状温度ヒューズを蛇行状態に配設
し、図６に示すような面状温度ヒューズを特公昭６２ー
４４３９４号公報に示された方法で製造した。図中の符
号１０は、片面に離形紙１１を有する両面粘着紙であ
り、符号８は前記両面粘着紙１０の上面に蛇行状態に配
設されたコード状温度ヒューズである。更に、符号９は
前記コード状温度ヒューズ８の全体を覆う金属箔であ
り、この金属箔９は前記両面粘着紙１０と接着固定され
ている。本実施例においては、両面粘着紙としてアクリ
ル系粘着紙を用い、金属箔としては、厚さ１００ミクロ
ンのアルミニウム箔を用いた。本実施例では、特公昭６
２ー４４３９４号公報に準じて行ったので金属箔及び両
面粘着紙を用いたが、この公報に準じない方法で製造し
ても良く、またこの公報の製造方法において、他の材
料、例えば金属箔の代わりにプラスチックフィルムを使
用しても良い。

【００２６】このようにして製造された面状温度ヒュー
ズを厚さ０．５ｍｍの鉄製のパネルに張り付け、パネル
を垂直に立てた。パネルの裏側には市販の壁紙を張り付
けた。この状態で、面状温度ヒューズに０．１Ａの電流
を流しながらバーナーの外炎が触れる程度まで近づけ
た。温度ヒューズの導電体細線が断線するまでこの状態
を続けた。断線後のパネルの裏側の壁紙には、何らの変
化も見られず、温度ヒューズが有効に機能したことがわ
かった。

【００２７】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、圧
縮力がかからないところでも、異常高温によって確実に
断線し、しかも断線後にも溶解した導電体などによって
再接触を起こさず、誤動作を招かないコード状温度ヒュ
ーズと、同様な特徴を有する面状温度ヒューズを得るこ
とができる。これらの温度ヒューズは、比較的安価にで
き、また感度も高いことから各種熱機器の安全装置とし
て、信頼度の向上やコストの削減効果など有用なもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１として製造したコード状温度
ヒューズの一部切欠側面図である。

【図２】本発明の実施例２として製造したコード状温度
ヒューズの一部切欠側面図である。

【図３】本発明の実施例３として製造したコード温度ヒ
ューズにおける弾性芯の断面図である。

【図４】本発明の実施例３として製造したコード状温度
ヒューズの断面図である。

【図５】比較例１として製造したコード状温度ヒューズ
の一部切欠側面図である。

【図６】本発明の実施例１２として製造した面状温度ヒ
ューズの一部切欠斜視図である。

【図７】従来例の温度ヒューズのアッセンブリ状態を示
す一部切欠斜視図である。

【図８】従来例のコード状温度ヒューズの一部切欠側面
図である。

【符号の説明】１ 弾性芯 1a 抗張力体（弾性芯抗張力体） 1b 弾性材料 ２ 導電体細線３ 中心材 ４ 空間層（編組層） ５ 絶縁被覆 ６ 空間層（横巻層） ７ 空間層 ８ コード状温度ヒューズ ９ 金属箔 10 両面粘着紙 11 離形紙 12 温度ヒューズ 13 接続子 14 リード線 15 保護チューブ 16 心材 17 内側電極 18 樹脂 19 外側電極 20 絶縁被覆

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒川 辰雄 静岡県浜松市高塚町4830番地株式会社ク ラベ内 審査官 藤村 泰智 (56)参考文献 実開 昭47−33726（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭50−123143（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−158542（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−33843（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−107335（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−138737（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭40−30913（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01H 37/76

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長手方向に連続し、且つ中心の抗張力体
   の周りに弾性材料が被覆された弾性芯と該弾性芯上に巻
   回された所定の温度で溶解する導電体細線とからなる中
   心材と、その直上に形成された空間層と、絶縁被覆から
   なることを特徴とするコード状温度ヒューズ。
2. 【請求項２】 請求項１記載のコード状温度ヒューズに
   おいて、上記空間層が、繊維束を編組することにより形
   成された層であることを特徴とするコード状温度ヒュー
   ズ。
3. 【請求項３】 請求項１記載のコード状温度ヒューズに
   おいて、上記空間層が、繊維束を疎に編組することによ
   り形成された層であり、しかも同回転方向の繊維束の間
   隔が該繊維束の幅の０．５倍以上８倍以下になるように
   編組されたことを特徴とするコード状温度ヒューズ。
4. 【請求項４】請求項１記載のコード状温度ヒューズにお
   いて、上記空間層が、繊維束を一回または複数回疎に横
   巻することにより形成されたことを特徴とするコード状
   温度ヒューズ。
5. 【請求項５】 請求項１記載のコード状温度ヒューズに
   おいて、上記空間層が、繊維束を該繊維束の幅の０．３
   倍以上５倍以下の間隔を開けて一回または複数回横巻す
   ることにより形成されたことを特徴とするコード状温度
   ヒューズ。
6. 【請求項６】 請求項１または請求項２または請求項４
   記載の温度ヒューズにおいて、上記弾性芯が、放射方向
   に複数の凸部を有していることを特徴とするコード状温
   度ヒューズ。
7. 【請求項７】 平面上に蛇行状態に配設された請求項１
   または請求項２または請求項４または請求項６記載のコ
   ード状温度ヒューズと、上記コード状温度ヒューズの配
   設状態を固定する手段とからなることを特徴とする面状
   温度ヒューズ。