JP3662076B2 - 熱開閉器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、過電流によって異常過熱した電気部品（例えば、雷サージ等から電気機器を保護するガス入り放電管やバリスタ等のサージ防護素子）を電気回路から切り離すための熱開閉器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
過大電流の流入頻度の多い電気部品は、劣化する進行も早い。この劣化の進行によって熱破壊又は熱破壊のおそれがある電気部品は、安全性の点から、できるだけ早く電気回路から切り離すことが望ましい。このような電気部品（例えば、雷サージ等から電気機器を保護するためのサージ防護素子）を電気回路から切り離すための熱開閉器に関する技術としては、例えば次のような文献に記載されるものがある。
文献１：実開昭６３−７９３７号公報
文献２：実開平３−１３０１８６号公報
図２は、前記文献１に記載された従来のサージ保護装置の概略の回路図である。
【０００３】
このサージ保護装置は、電気回路を構成する電線路１，２に接続された電気機器である被保護機器３を、サージ防護素子１０によって高電圧サージ等から保護する装置である。サージ防護素子１０の構成は、３極のガス入り放電管（以下、ガスアレスタという）１１を中心にして両側にバリスタ１２，１３が直列に接続され、これら全体に絶縁被覆が施されている。ガスアレスタ１１からアース端子１１ａが引き出され、更にバリスタ１２，１３から電極部１２ａ，１３ａが突設されている。このサージ防護素子１０の過電流による熱破壊を防止するため、電極部１２ａ，１３ａと電線路１，２との間に、熱開閉器２０，３０がそれぞれ接続されている。
【０００４】
図３（ａ），（ｂ）は、図２の要部であるサージ防護素子１０及び熱開閉器２０，３０の構造図であり、同図（ａ）は縦断面図、及び同図（ｂ）は分解斜視図である。
絶縁被覆されたサージ防護素子１０は、内部のガスアレスタ１１から板状のアース端子１１ａが引き出され、更に内部のバリスタ１２，１３から丸棒状の電極部１２ａ，１３ａが突設されている。このサージ防護素子１０を電線路１，２から切り離すための熱開閉器２０，３０は、ばね性を有する板状の導電金属片２１，３１で構成されている。導電金属片２１，３１は、ケース等に取付けられて電線路１，２に接続される端子部２１ａ，３１ａと、該端子部２１ａ，３１ａから延設され上方向に付勢された作動ばね部２１ｂ，３１ｂと、該作動ばね部２１ｂ，３１ｂの先端に形成された円弧状の先端部２１ｃ，３１ｃとで、構成されている。
【０００５】
導電金属片２１，３１の先端部２１ｃ，３１ｃは、下の電極部１２ａ，１３ａ方向へ押圧され、半田３２を用いたマニアル的な半田付け作業によって該電極部１２ａ，１３ａに接合されている。導電金属片２１，３１の先端部２１ｃ，３１ｃ上には、該先端部２１ｃ，３１ｃの上方向のばね力によって上方向に移動する絶縁性の表示片２３，３３が設けられている。この表示片２３，３３は、導電金属片２１，３１の先端部２１ｃ，３１ｃと電極部１２ａ，１３ａとの接合状態が解除されたことを外部に表示するためのものである。
次に、図２及び図３の動作を説明する。
熱開閉器２０，３０を構成する導電金属片２１，３１の先端部２１ｃ，３１ｃは、常時、半田３２によってサージ防護素子１０の電極部１２ａ，１３ａに接合されている。そのため、サージ防護素子１０は、電極部１２ａ，１３ａ及び熱開閉器２０，３０を介して電線路１，２に接続されている。この状態で、例えば、雷等の高電圧サージが比較的短時間だけ電線路１，２に侵入した時には、熱開閉器２０，３０を介してサージ防護素子１０が動作し、侵入した高電圧サージによる過電流がアース端子１１ａを通して大地に逃がされる。これにより、電線路１，２に接続された被保護機器３が高電圧サージから保護される。
【０００６】
このように高電圧サージが比較的短時間だけ侵入する場合には、サージ防護素子１０が動作して被保護機器３が保護される。しかも、短時間の高電圧サージの侵入の場合、サージ防護素子１０が過熱されず、安全に高電圧サージを処理することができる。しかし、比較的長時間、高電圧サージが侵入し続けると、サージ防護素子１０が電流容量的に過負荷状態となり、さらに進行すると、サージ防護素子１０等の熱破壊を生じる。そこで、これを防止するため、熱開閉器２０，３０が設けられている。
高電圧サージの侵入が比較的長時間にわたる場合、この高電圧サージの過電流によってサージ防護素子１０が発熱する。この熱は、サージ防護素子１０から突出する電極部１２ａ，１３ａへ導かれ、半田３２が溶融する。半田３２が溶融すると、導電金属片２１，３１の先端部２１ｃ，３１ｃが、図３（ａ）の破線で示すように、ばね力で電極部１２ａ，１３ａから上方向に開放されてこの熱開閉器２０，３０がオフ状態となり、サージ防護素子１０が電線路１，２から切り離される。これにより、サージ防護素子１０の異常過熱や燃損等を防止することができる。
【０００７】
ところが、このサージ保護装置では、電極部１２ａ，１３ａと導電金属片２１，３１の先端部２１ｃ，３１ｃとを、マニアル的な半田付け作業によって接合しているので、半田付け作業に手数を要する等の不具合がある。そこで、前記文献２のような技術が提案されている。
図４（ａ），（ｂ）は、前記文献２に記載された従来の他のサージ保護装置における要部（サージ防護素子及び熱開閉器）の構造図であり、同図（ａ）は縦断面図、及び同図（ｂ）は分解斜視図であり、図２及び図３中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。なお、図４（ａ）中の破線部分は、動作状態を示している。
【０００８】
図３のサージ保護装置では、導電金属片２１，３１の先端部２１ｃ，３１ｃと電極部１２ａ，１３ａとを、半田３２によってマニアル的に接合している。これに対し、この図４のサージ保護装置では、板状の導電金属片２１，３１の先端部に取付け孔２１ｄ，３１ｄを形成し、この取付け孔２１ｄ，３１ｄに、予め所定の形状に形成した半田成形部材２４，３４を挿着するようになっている。即ち、半田形成部材２４，３４には、嵌合孔２４ａ，３４ａが形成され、この嵌合孔２４ａ，３４ａに丸棒状の電極部１２ａ，１３ａを嵌入することにより、導電金属片２１，３１の先端部と電極部１２ａ，１３ａとを接合するようになっている。このように、半田成形部材２４，３４を用いて導電金属片２１，３１の先端部と電極部１２ａ，１３ａとを接合する構造にすれば、図３のようなマニアル的な半田付け作業を省略でき、該導電金属片２１，３１の先端部と電極部１２ａ，１３ａとの接合作業が簡単になるという効果がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の図３及び図４の熱開閉器では、次の（１），（２）のような問題があり、これを解決することが困難であった。
（１） 図３の熱開閉器２０，３０では、開閉機構として重要な導電金属片２１，３１の先端部２１ｃ，３１ｃと電極部１２ａ，１３ａとの開閉部分が、半田３２を用いたマニアル的な半田付けのため、この半田３２の付け具合や量にばらつきが生じ、品質的に信頼性に欠け、開放動作におけるスムーズな開放や安定性に不都合が生じる。しかも、作動ばね部２１ｂ，３１ｂを有する導電金属片２１，３１に所定のばね力を持たせようとすると、該導電金属片２１，３１を長くしなければならず、これによって熱開閉器全体が大型化するという欠点もある。
【００１０】
（２） 図４の熱開閉器では、図３のマニアル的な半田付け処理に代えて、半田成形部材２４，３４を用いて成形部品化しているので、図３のような半田付け作業に伴う半田量のばらつきや作業の質のばらつきがなくなる。しかし、半田成形部材２４，３４の嵌合孔２４ａ，３４ａに電極部１２ａ，１３ａを嵌入し、該半田成形部材２４，３４を導電金属片２１，３１の先端部で上方向に付勢しているので、該半田成形部材２４，３４の嵌合孔２４ａ，３４ａ付近にばね圧が集中する。そのため、種々のストレスにより、嵌合孔２４ａ，３４ａ付近が伸び、最後にはその箇所が切断して電極部１２ａ，１３ａから開放してしまうという欠点がある。さらに、図３と同様に、導電金属片２１，３１のばね力で該導電金属片２１，３１を電極部１２ａ，１３ａから開放するようにしているので、充分なばね力を持たせようとすると、該導電金属片２１，３１が長くなり、これによって熱開閉器全体が大型化するという欠点がある。
本発明は、前記従来技術が持っていた課題を解決し、開放動作が確実に行え、信頼性が高く、小型化が容易な熱開閉器を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明のうちの請求項１の発明は、過電流を受けて許容過熱温度以上に過熱された電気部品を、電気回路から切り離す熱開閉器において、前記電気回路に接続された嵌合孔を有し、互いに直交する第１の方向と第２の方向のうち第１の方向に沿って移動自在に支持された導電性の可動部材と、一端及び他端を有し、前記第２の方向に沿って移動自在に支持され、該一端が挿脱自在に前記嵌合孔に嵌入された導電性の作動軸と、前記第１の方向に沿って前記可動部材の嵌合孔が前記作動軸の一端から遠ざかる方向に該可動部材を付勢する第１の弾性体と、前記第２の方向に沿って前記作動軸の一端が前記嵌合孔から離脱する方向に該作動軸を付勢する第２の弾性体と、導電性の低溶融体とを、備えている。前記導電性の低溶融体は、前記作動軸の一端が前記嵌合孔から離脱する際に必要な距離に応じた前記第２の方向の所定の厚みを有し、前記電気部品と前記作動軸の他端との間に介在し、該作動軸の他端で押圧されて該電気部品に面接触し、該電気部品からの伝導熱を吸収して前記許容過熱温度に応じた温度で溶融するものである。
【００１２】
請求項２の発明では、請求項１の熱開閉器において、外側面に案内部かつ側壁に軸受け部を有する絶縁性のケース内に、前記電気部品、前記低溶融体、前記作動軸及び前記第２の弾性体が収容されている。更に、前記可動部材は、前記ケースの案内部で摺動自在に支持され、前記作動軸は、前記ケースの軸受け部で移動自在に支持され、前記第１の弾性体は、ばねで構成されて前記ケースの外側面と前記可動部材との間に設けられている。前記第２の弾性体は、前記第１の弾性体のばね圧力以上のばね圧力を有するばねで構成されて、前記ケースの内側面と前記低溶融体との間に設けられ、前記低溶融体は、低溶融金属、形状記憶金属又は導電性の形状記憶樹脂のいずれか一つで構成されている。
請求項３の発明では、請求項１又は２の熱開閉器において、前記可動部材の嵌合孔と前記作動軸の一端との接触部分に、接触抵抗値を小さくする導電層が形成されている。
【００１３】
請求項４の発明では、請求項１、２又は３の熱開閉器において、前記電気部品が、サージ防護素子で構成されている。
本発明によれば、以上のように熱開閉器を構成したので、例えば、雷等の高電圧サージが比較的長時間にわたり印加され、該高電圧サージの過大電流でサージ防護素子等の電気部品が電流容量を越えると、過熱する。電気部品が過熱すると、この電気部品に面接触している低溶融体へ熱が効率よく吸収されて該低溶融体が溶融する。低溶融体が溶融すると、第２の弾性体で押圧された作動軸が第２の方向に沿って電気部品方向へ移動する。作動軸が電気部品方向へ移動すると、該作動軸の一端が可動部材の嵌合孔から引き抜かれる。すると、第１の弾性体によって可動部材が第１の方向に沿って作動軸の一端から離れる方向に移動する。このように、作動軸が可動部材の嵌合孔から離脱することにより、この作動軸の他端で押圧された電気部品が電気回路から切り離され、該電気部品におけるさらなる過熱が防止される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図５は、本発明の実施形態を示すもので、熱開閉器を有するサージ保護装置の概略の回路図である。
このサージ保護装置は、電気回路を構成する電線路４１，４２に接続された電気機器である被保護機器４３を、電気部品であるサージ防護素子５０によって雷等の高電圧サージから保護する装置である。サージ防護素子５０の両端には、該サージ防護素子５０が過電流によって過熱した時に電線路４１，４２から切り離すための熱開閉器６０，７０がそれぞれ接続されている。
サージ防護素子５０は、２つの２極ガスアレスタ５１，５２、及び２つのバリスタ５３，５４を有し、これらが直列に接続されている。２つのガスアレスタ５１，５２間には、アース端子５５が接続されている。２つの熱開閉器６０，７０のうちの一方の熱開閉器６０は、バリスタ５３と電線路４１との間に接続されて予め設定された許容過熱温度に応じた温度で溶融する低溶融体６１、及び該低溶融体６１の溶融によって回路を遮断する開閉部６２等で構成されている。他方の熱開閉器７０は、バリスタ５４と電線路４２との間に接続されて予め設定された許容過熱温度に応じた温度で溶融する低溶融体７１、及び該低溶融体７１の溶融によって回路を遮断する開閉部７２等で構成されている。低溶融体６１，７１は、半田等の低溶融金属、形状記憶金属、あるいは導電性の形状記憶樹脂等で構成されている。
【００１５】
このようなサージ保護装置では、例えば、雷等による高電圧サージが電線路４１，４２に侵入すると、ガスアレスタ５１，５２及びバリスタ５３，５４で構成されるサージ防護素子５０が動作し、高電圧サージによる過電流がアース端子５５を通して大地に逃がされる。これにより、侵入した高電圧サージから被保護機器４３が保護される。一方、高電圧サージが比較的長時間にわたるときには、サージ防護素子５０が通過する過電流によって過熱される。この過熱が予め設定された許容過熱温度以上になると、バリスタ５３，５４に接合された低溶融体６１，７１が溶融し、この溶融によって開閉部６２，７２が開放される。これにより、サージ防護素子５０が電線路４１，４２から切り離され、該サージ防護素子５０のさらなる過熱が防止される。
以下、図１（ａ），（ｂ）及び図６を参照しつつ、サージ保護装置の各部の構造を説明する。
【００１６】
図１（ａ），（ｂ）は、本発明の実施形態を示す図５のサージ保護装置の構造図であり、同図（ａ）は縦断面図、及び同図（ｂ）は側面図である。なお、図１（ａ）中の左側の可動部材６５及び表示部材６６は動作状態を示し、図１（ｂ）中の上側の破線部分は動作状態を示している。図６は、図１のサージ保護装置の分解斜視図である。
図５の開閉部６２，７２は、図１に示すように、第２の方向（例えば、水平方向）Ｘに沿って移動可能な作動軸６３，７３と、該作動軸６３，７３を水平方向Ｘに付勢するコイルばねからなる第２の弾性体６４，７４と、水平方向Ｘに対して直交する第１の方向（例えば、垂直方向）Ｚに沿って摺動可能な可動部材６５，７５と、熱開閉器６０，７０が開放状態になったことを外部に表示する表示部材６６，７６と、該可動部材６５，７５及び表示部材６６，７６を垂直方向Ｚに付勢するコイルばねからなる第１の弾性体６７，７７とで、構成されている。これらの作動軸６３，７３、及び弾性体６４，７４は、低溶融体６１，７１及びサージ防護素子５０と共に、絶縁性のケース８０を構成するケース本体８１内に収容されている。ケース本体８１の上端開口部には、ケース蓋８２が着脱自在に取付けられている。可動部材６５，７５、表示部材６６，７６、及び弾性体６７，７７は、ケース蓋８２上に取付けられている。
【００１７】
まず、サージ防護素子５０及び熱開閉器６０，７０を収容ためのケース８０の構造を、図６を参照しつつ詳細に説明する。
ケース８０は、上端が開口したケース本体８１と、その開口部を閉止するケース蓋８２とで構成され、これらが合成樹脂、セラミックス等の絶縁部材で形成されている。ケース本体８１の内側のほぼ中央には、ガスアレスタ５１，５２を収容するための２組の凸状の収容部８１ａ，８１ｂが形成され、この２組の収容部８１ａ，８１ｂ間に、アース端子５５を固定して外部に引き出すための切欠き８１ｃが形成されている。凸状の収容部８１ａ，８１ｂとケース本体８１内の両側面との間には、バリスタ５３，５４、低溶融体６１，７１、及び作動軸６３，７３を収容するための凹状の収容部８１ｄ，８１ｅが形成されている。ケース本体８１の両側壁には、作動軸６３，７３の一端を支持する溝状の軸受け部８１ｆ，８１ｇが形成され、更に該軸受け部８１ｆ，８１ｇの内側に、弾性体６４，７４の一端を係止するための段差８１ｈ，８１ｉが形成されている。ケース本体８１の上端開口部の四隅のうち、一方の対角線上に螺子穴８１ｊ，８１ｋが、他方の対角線上に取付け穴８１ｌ，８１ｍが、それぞれ形成されている。
【００１８】
ケース本体８１の上端開口部を閉止するケース蓋８２の四隅には、ケース本体８１側の螺子穴８１ｊ，８１ｋに対応する螺子穴８２ａ，８２ｂが形成され、さらにケース本体８１側の取付け穴８１ｌ，８１ｍに嵌入するための突起８２ｃ，８２ｄが下方向に突設されている。ケース蓋８２の両側面には、ケース本体８１側の軸受け部８１ｆ，８１ｇの上部を閉止するための閉止部８２ｅ，８２ｆが、下方向に突設されている。ケース蓋８２の前面の両端付近と後面の両端付近とには、可動部材６５，７５を垂直方向Ｚに沿って摺動させるための凹状の案内部８２ｇ，８２ｈ，８２ｉ，８２ｊが形成されている。ケース蓋８２の上面には、弾性体６７，７７の一端を係止するための凹部８２ｋ，８２ｌが形成されている。
次に、このケース８０に収容される各部材の構造を詳細に説明する。
サージ防護素子５０のうち、２つのガスアレスタ５１，５２は、円柱状をなし、ケース本体８１の収容部８１ａ，８１ｂ内にそれぞれ収容されている。２つのガスアレスタ５１と５２の間には、これらと接触する板状のアース端子５５が配置され、このアース端子５５がケース本体８１の切欠き８１ｃから外部に引出されている。ガスアレスタ５１，５２の両側に位置するバリスタ５３，５４は、円盤状をなし、ケース本体８１の収容部８１ｄ，８１ｅに収容されてガスアレスタ５１，５２と接触している。バリスタ５３，５４の両側に位置する低溶融体６１，７１は、円盤状をなし、ケース本体８１の収容部８１ｄ，８１ｅに収容され、バリスタ５３，５４からの熱吸収を大きくするために該バリスタ５３，５４と面接触している。
【００１９】
熱開閉器６０，７０を構成する作動軸６３，７３は、一端６３ａ，７３ａ側が丸棒状をなし、他端側にフランジ部６３ｂ，７３ｂが設けられ、導電部材で形成されている。導電部材としては、銅等の電気抵抗値の小さな材料を用いることが好ましい。あるいは、作動軸６３，７３の表面に、銀、金、これらの合金等の導電膜を形成することにより、電気抵抗値を小さくするようにしてもよい。また、作動軸６３，７３の一端６３ａ，７３ａは、可動部材６５，７５と電気的に接触するので、接触抵抗値を小さくするための表面処理をすることが好ましい。表面処理としては、例えば、溶融点の低い錫、あるいは錫が６０％以上含まれた半田等の金属を用い、めっき処理、半田付け処理、あるいは金属板の貼り合せ等の処理を行い、接触抵抗値を小さくすることはが好ましい。めっき処理や半田付け処理の厚さは、使用する材質に応じて適宜選定すればよい（例えば、処理するサージ電流によっても異なるが、５μｍ以上が望ましい）。また、作動軸６３，７３を例えば黄銅部材で形成した場合、これらの一端６３ａ，７３ａの表面処理としては、錫めっき処理、あるいは錫の含有率の高い半田付け処理等を行うことが好ましい。
【００２０】
このような作動軸６３，７３は、ケース本体８１の収容部８１ｄ，８１ｅに収容され、これらの一端６３ａ，７３ａが該ケース本体８１の軸受け部８１ｆ，８１ｇに支持され、他端側のフランジ部６３ｂ，７３ｂが低溶融体６１，７１に電気的に接触する。作動軸６３，７３の外周には、このフランジ部６３ｂ，７３ｂとケース本体８１の段差８１ｈ，８１ｉとの間に、圧縮状態のコイルばねからなる弾性体６４，７４が装着されている。弾性体６４，７４は、ばね圧力によって作動軸６３，７３のフランジ部６３ｂ，７３ｂを水平方向Ｘに沿って中央のアース端子５５側へ押圧することにより、該フランジ部６３ｂ，７３ｂ、低溶融体６１，７１、バリスタ５３，５４、ガスアレスタ５１，５２、及びアース端子５５を、相互に圧接する機能を有している。この弾性体６４，７４のばね圧力は、可動部材６５，７５側の弾性体６７，７７のばね圧力と同等か、あるいはそれよりも大きい方がよい。
【００２１】
組立て時においては、これらのアース端子５５、ガスアレスタ５１，５２、バリスタ５３，５４、低溶融体６１，７１、作動軸６３，７３、及び弾性体６４，７４をケース本体８１に収容した後、このケース本体８１の開口部上にケース蓋８２を載せ、該ケース蓋８２の突起８２ｃ，８２ｄをケース本体８１側の取付け穴８１ｌ，８１ｍに嵌入すると共に、該ケース蓋８２側の螺子穴８２ａ，８２ｂとケース本体８１側の螺子穴８１ｊ，８１ｋとを螺子８３，８４で固定するようになっている。
ケース本体８１に固定されたケース蓋８２上には、可動部材６５，７５が垂直方向Ｚに沿って摺動可能に取付けられている。可動部材６５，７５は、板状の水平部６５ａ，７５ａと、該水平部６５ａ，７５ａのほぼ中央に形成された取付け孔６５ｂ，７５ｂと、該水平部６５ａ，７５ａの側辺から下方向に延設された垂下部６５ｃ，７５ｃと、該垂下部６５ｃ，７５ｃの下端に形成された嵌合孔６５ｄ，７５ｄと、該水平部６５ａ，７５ａの両端から下方向に延設された端子６５ｅ，６５ｆ，７５ｅ，７５ｆとを有し、導電部材で一体形成されている。この導電部材としては、作動軸６３，７３と同様に、銅等の電気抵抗値の小さい材料で形成するか、あるいは銀、金、これらの合金等で表面処理することにより、電気抵抗値を小さくすることが好ましい。特に、嵌合孔６５ｄ，７５ｄの内面は、作動軸６３，７３の一端６３ａ，７３ａと電気的に接触するため、該作動軸６３，７３の一端６３ａ，７３ａと同様に、錫等のめっき処理や、半田付け処理、あるいは接触抵抗値を小さくする金属板を貼り合せる等の表面処理をすることが好ましい。
【００２２】
２つの可動部材６５，７５のうち、一方の可動部材６５は、端子６５ｅ，６５ｆがケース蓋８２側の凹状の案内部８２ｇ，８２ｈに挿入され、垂直方向Ｚに摺動可能に取付けられている。この可動部材６５の垂下部６５ｃに形成された嵌合孔６５ｄは、作動軸６３の一端６３ａと嵌合している。他方の可動部材７５も、端子７５ｅ，７５ｆがケース蓋８２側の凹状の案内部８２ｉ，８２ｊに摺動可能に挿入され、垂下部７５ｃに形成された嵌合孔７５ｄが作動軸７３の一端７３ａに嵌合している。可動部材６５，７５の端子６５ｆ，７５ｆは、図５の電線路４１，４２にそれぞれ接続されている。可動部材６５，７５の取付け孔６５ｂ，７５ｂには、下方向から絶縁性の表示部材６６，７６が挿着されている。
表示部材６６，７６は、丸棒状の突起６６ａ，７６ａと、この下側に形成されたフランジ６６ｂ，７６ｂとを有している。突起６６ａ，７６ａは、可動部材６５，７５の取付け孔６５ｂ，７５ｂに挿入され、フランジ６６ｂ，７６ｂが可動部材６５，７５の水平部６５ａ，７５ａに係合している。フランジ６６ｂ，７６ｂの底面には、凹部６６ｃ，７６ｃが形成され、この凹部６６ｃ，７６ｃとケース蓋８２側の凹部８２ｋ，８２ｌとの間に、コイルばねからなる弾性体６７，７７が圧縮状態で装着されている。この弾性体６７，７７は、表示部材６６，７６を介して可動部材６５，７５を上方向に付勢する機能を有している。
【００２３】
以上のような構造の図１及び図６のサージ保護装置の動作を、以下説明する。例えば、雷等によって高電圧サージが図５の電線路４１，４２に侵入すると、この高電圧サージが可動部材６５，７５の端子６５ｆ，７５ｆ、嵌合孔６５ｄ，７５ｄ、作動軸６３，７３、低溶融体６１，７１、バリスタ５３，５４、ガスアレスタ５１，５２、及びアース端子５５を通って大地へ流れる。すると、バリスタ５３，５４あるいはガスアレスタ５１，５２が動作し、これらを流れる過電流がアース端子５５を通して大地に逃がされる。これにより、図５の被保護機器４３が高電圧サージから保護される。
一方、高電圧サージの侵入が比較的長時間にわたるときには、過電流によってバリスタ５３，５４及びガスアレスタ５１，５２の電流容量がオーバし、過熱していく。バリスタ５３，５４及びガスアレスタ５１，５２が予め設定された許容過熱温度以上に過熱すると、バリスタ５３，５４に面接触している低溶融体６１，７１が溶融する。低溶融体６１，７１が溶融すると、弾性体６４，７４のばね力により、作動軸６３，７３が水平方向Ｘに沿ってバリスタ５３，５４方向へ押圧され、該作動軸６３，７３の一端６３ａ，７３ａが水平方向Ｘに沿ってバリスタ５３，５４方向へ移動する。
【００２４】
作動軸６３，７３の一端６３ａ，７３ａが移動すると、可動部材６５，７５の嵌合孔６５ｄ，７５ｄから引き抜かれる。嵌合孔６５ｄ，７５ｄから作動軸６３，７３の一端６３ａ，７３ａが引き抜かれると、弾性体６７，７７のばね力により、表示部材６６，７６と共に可動部材６５，７５がケース蓋８２の案内部８２ｇ，８２ｈ，８２ｉ，８２ｊに沿って上方向に移動する。これにより、作動軸６３，７３の一端６３ａ，７３ａと可動部材６５，７５の嵌合孔６５ｄ，７５ｄとが離脱し、バリスタ５３，５４が可動部材６５，７５の端子６５ｆ，７５ｆ側から切り離され、該バリスタ５３，５４及びガスアレスタ５１，５２のさらなる過熱が防止される。
【００２５】
以上のように、この実施形態では、次の（ａ）〜（ｆ）のような効果がある。
（ａ） 従来の熱開閉器では、過電流によるサージ防護素子１０の発熱を、電極部１２ａ，１３ａを介して半田３２あるいは半田成形部材２４，３４へ伝え、この半田３２あるいは半田成形部材２４，３４を溶融している。これに対し、本実施形態では、バリスタ５３，５４に直接、低溶融体６１，７１を面接触させている。そのため、低溶融体６１，７１の熱吸収性がよく、該低溶融体６１，７１の溶融を確実に行える。
（ｂ） 従来の熱開閉器では、熱検出と切り離しが一体のため、溶解金属である半田３２あるいは半田成形部材２４，３４にかかるばねテンションが大きく、そのため、溶融金属の接合部に大きなばね力がかかり、好ましい状態でなかった。これに対し、本実施形態では、熱検出と切り離しを別機構としたので、低溶融体６１，７１へのばねテンションを最小に抑えられる。そのため、低溶融体６１，７１へ余分なばね力を加えることがなくなったので、従来のような不都合を解消できる。
【００２６】
（ｃ） 低溶融体６１，７１と、作動軸６３，７３及び可動部材６５，７５の開放部分とを、分離して別個に設ける構成にしたので、それぞれの動作が単独の動作となり、確実な遮断動作が行われる。
（ｄ） 作動軸６３，７３側の弾性体６４，７４のばね圧力を、可動部材６５，７５側の弾性体６７，７７のばね圧力と同等か、あるいはそれよりも大きくした場合、作動軸６３，７３の移動動作が制限されて可動部材６５，７５の嵌合孔６５ｄ，７５ｄから抜けなくなるという不都合を、的確に防止できる。
（ｅ） 従来では、半田３２あるいは半田成形部材２４，３４を溶融した後に電極部１２ａ，１３ａから導電金属片２１，３１を開放させる構成にしている。これに対し、本実施形態では、低溶融体６１，７１と開閉部６２，７２とを別個に構成すると共に、熱吸収を大きくするために該低溶融体６１，７１を直接バリスタ５３，５４に面接触させているので、これら両者の働きによって作動軸６３，７３側の弾性体６４，７４のばね圧力をより小さくできる。これにより、従来のようにばね圧力を大きくするために熱開閉器全体が大型化するということがなくなり、熱開閉器全体をより小型化できる。
【００２７】
（ｆ） 作動軸６３，７３と可動部材６５，７５とを、銅等の電気抵抗値の小さい部材で形成するか、あるいは接触抵抗値を小さくする表面処理をしているので、これらを高電圧サージによる溶着から的確に防止できる。特に、作動軸６３，７３の一端６３ａ，７３ａと可動部材６５，７５の嵌合孔６５ｄ，７５ｄとの接触部分において、その両方あるいは一方に、接触抵抗値を小さくする金属のめっきや半田付け等の表面処理、あるいは金属板等の貼り合せ処理を行った場合、高電圧かつ大電流のサージ等が短時間流れても、それら両者間の溶着をより的確に防止できる。
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。この変形例としては、例えば次の（ｉ）〜（iv）のようなものがある。
（ｉ） サージ防護素子５０内のガスアレスタ５１，５２として、２極タイプについて説明したが、この２極タイプに限定することなく、例えば、３極タイプを１個用いて構成することもできる。バリスタ５３，５４は、抵抗体で構成してもよい。また、上記実施形態では、電気部品としてサージ防護素子５０を例に取り説明したが、他の電気部品の切り離しにも、上記実施形態の熱開閉器６０，７０を適用できる。
【００２８】
（ii） 作動軸６３，７３は水平方向Ｘに配置したが、これはサージ防護素子５０の取付け位置に応じて他の方向に設けてもよい。この作動軸６３，７３と直交する可動部材６５，７５も、垂直方向Ｚ以外の方向に、摺動可能なように取付けてもよい。また、低溶融体６１及び開閉部６２の構造は、図示以外の形に変更することも可能である。
(iii） 各可動部材６５，７５を上方に押圧する弾性体６７，７７は、各水平部６５ａ，７５ａのほぼ中央に１個設けているが、各水平部６５ａ，７５ａの中央から少しずらして２個それぞれ設ければ、各可動部材６５，７５を水平状態を維持しつつよりスムーズに押し上げることが可能となる。
（iv） 弾性体６４，７４，６７，７７は、コイルばねで構成したが、板ばね等の他の弾性部材で構成してもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項１の発明によれば、過電流によって発熱する電気部品に低溶融体を直接面接触させたので、従来に比べて低溶融体の熱吸収性がよくなり、該低溶融体を速くかつ確実に溶融させることができる。これにより、電気部品を電気回路から速くかつ確実に切り離すことができる。しかも、可動部材の嵌合孔と作動軸の一端とを嵌合することによって電気的に接触させ、低溶融体の溶融によってこれら両者間を切り離す構成にしたので、従来のように低溶融体にテンションがかからず、該低溶融体の使用時における劣化等を防止できる。さらに、低溶融体の溶融箇所と、可動部材及び作動軸の切り離し箇所とを、分離して別個に設けたので、これらの各動作が単独の動作となり、確実な遮断動作が可能となる。その上、可動部材を第１の弾性体で付勢し、作動軸を第２の弾性体で付勢するようにしたので、弾性体を大型化することなく適切なばね圧力を得ることができ、熱開閉器全体の小型化が可能になる。
【００３０】
請求項２の発明によれば、電気部品、低溶融体、作動軸及び第２の弾性体をケース内に収容する構成にしたので、熱開閉器の製造や組立てが簡単になり、しかもこの熱開閉器を種々の装置に組込むことが容易になる。さらに、第２の弾性体のばね圧力を第１の弾性体のばね圧力以上の大きさにしたので、遮断時において作動軸の一端が可動部材の嵌合孔から抜けなくなることを防止できる。その上、低溶融体を電気部品に直接面接触させることと相俟って、該低溶融体の溶融箇所と可動部材及び作動軸の切り離し箇所とを別個独立に構成したので、電気部品が過熱された際によりスムーズに電気回路から切り離すことが可能となる。これにより、第２の弾性体のばね圧力をより小さくでき、その結果、熱開閉器全体の小型化がより容易になる。
【００３１】
請求項３の発明によれば、可動部材の嵌合孔と作動軸の一端との接触部分に、接触抵抗値を小さくする導電層を形成したので、高電圧かつ大電流のサージ等が短時間流れても、これらの嵌合孔と作動軸の一端との溶着をより的確に防止できる。
請求項４の発明によれば、電気部品をサージ防護素子で構成したので、過電流によってこのサージ防護素子が過熱しても、本発明の熱開閉器によって電気回路からより確実に切り離すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示すサージ保護装置の構造図である。
【図２】従来のサージ保護装置の回路図である。
【図３】図２の要部の構造図である。
【図４】従来の他のサージ保護装置の要部の構造図である。
【図５】本発明の実施形態を示すサージ保護装置の回路図である。
【図６】図１の分解斜視図である。
【符号の説明】
４１，４２ 電線路
４３ 被保護機器
５０ サージ防護素子
５１，５２ ガスアレスタ
５３，５４ バリスタ
５５ アース端子
６０，７０ 熱開閉器
６１，７１ 低溶融体
６２，７２ 開閉部
６３，７３ 作動軸
６４，７４ 第２の弾性体
６５，７５ 可動部材
６５ｄ，７５ｄ 嵌合孔
６５ｅ，６５ｆ，７５ｅ，７５ｆ 端子
６６，７６ 表示部材
６７，７７ 第１の弾性体
８０ ケース
８１ ケース本体
８１ｆ，８１ｇ 軸受け部
８２ ケース蓋
８２ｅ，８２ｆ，８２ｇ，８２ｈ 案内部

Claims (4)

1. 過電流を受けて許容過熱温度以上に過熱された電気部品を、電気回路から切り離す熱開閉器において、
   前記電気回路に接続された嵌合孔を有し、互いに直交する第１の方向と第２の方向のうち第１の方向に沿って移動自在に支持された導電性の可動部材と、
   一端及び他端を有し、前記第２の方向に沿って移動自在に支持され、該一端が挿脱自在に前記嵌合孔に嵌入された導電性の作動軸と、
   前記第１の方向に沿って前記可動部材の嵌合孔が前記作動軸の一端から遠ざかる方向に該可動部材を付勢する第１の弾性体と、
   前記第２の方向に沿って前記作動軸の一端が前記嵌合孔から離脱する方向に該作動軸を付勢する第２の弾性体と、
   前記作動軸の一端が前記嵌合孔から離脱する際に必要な距離に応じた前記第２の方向の所定の厚みを有し、前記電気部品と前記作動軸の他端との間に介在し、該作動軸の他端で押圧されて該電気部品に面接触し、該電気部品からの伝導熱を吸収して前記許容過熱温度に応じた温度で溶融する導電性の低溶融体とを、備えたことを特徴とする熱開閉器。
2. 請求項１記載の熱開閉器において、
   外側面に案内部かつ側壁に軸受け部を有する絶縁性のケース内に、前記電気部品、前記低溶融体、前記作動軸及び前記第２の弾性体が収容され、
   前記可動部材は、前記ケースの案内部で摺動自在に支持され、
   前記作動軸は、前記ケースの軸受け部で移動自在に支持され、
   前記第１の弾性体は、ばねで構成されて前記ケースの外側面と前記可動部材との間に設けられ、
   前記第２の弾性体は、前記第１の弾性体のばね圧力以上のばね圧力を有するばねで構成されて、前記ケースの内側面と前記低溶融体との間に設けられ、
   前記低溶融体は、低溶融金属、形状記憶金属又は導電性の形状記憶樹脂のいずれか一つで構成された熱開閉器。
3. 請求項１又は２記載の熱開閉器において、
   前記可動部材の嵌合孔と前記作動軸の一端との接触部分には、接触抵抗値を小さくする導電層が形成された熱開閉器。
4. 請求項１、２又は３記載の熱開閉器において、
   前記電気部品は、サージ防護素子である熱開閉器。

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