JP3742502B2

JP3742502B2 - 電源端子台

Info

Publication number: JP3742502B2
Application number: JP08112798A
Authority: JP
Inventors: 千代藤野; 晃前田; 俊久本多; 秀明斎藤; 真橋本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Electric Lighting Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Electric Lighting Corp
Priority date: 1998-03-27
Filing date: 1998-03-27
Publication date: 2006-02-08
Anticipated expiration: 2018-03-27
Also published as: JP3805784B2; JPH11285143A; JP2006081393A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は過電流および／または異常発熱による事故を早期に完全防止することができる電源端子台に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、過電流により接続されている機器が損傷することを防止するために、回路中に電流ヒューズを設け、急峻な過電流に対して電流ヒューズ素子をそのジュール熱で溶断させる装置がある。また、外部導線が不完全に電源端子台に挿入された場合に起こる異常発熱に対しては、回路中に形状記憶合金やバイメタルなどを用いた温度スイッチを設け、この温度スイッチの作動によって短絡回路を形成し、急峻な過電流を電流ヒューズ素子に通電させることにより、該ヒューズをそのジュール熱で溶断させる装置がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の装置に対して、異常電流をより早期に検出するためには、電流ヒューズの材料である導電性可溶体が単一材の場合、図５に示す導電性可溶体５０の電流方向の長さＬは長く、電流方向に垂直な断面積の幅ｗは細く、厚さｔは薄くする必要がある。
【０００４】
一方、気温上昇時の要因での温度スイッチの誤動作を避けるために、９０℃以下では作動しないとともに、外部導線が不完全に電源端子台に挿入された場合に起こる１００℃以上での昇温時に確実に電流遮断させるためには、形状記憶合金やバイメタルを用いたときは９０℃以下での変形を抑える部品を新しく設けなければならない。また、形状記憶合金またはバイメタルの動作によって負荷回路の通電を止め、電流ヒューズを含む短絡回路を形成して前記異常昇温時に電流ヒューズを溶断させる方法は、負荷側への電流供給は断たれるものの１次側の電力線は遮断されない。さらに、高価な形状記憶合金やバイメタルを使用することはコスト高になる。
【０００５】
本発明は、叙上の事情に鑑み、溶断設定電流値を下げるとともに、省スペースに収納できる電流ヒューズを備える電源端子台を提供すること、および異常発熱時には負荷回路への通電を断つとともに、送り側への電力供給も断つことができる電源端子台を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１にかかわる電源端子台は、電源から供給される負荷側への通電経路上に接続され、有限な設定電流値で溶断される導電性可溶体からなり、該導電性可溶体に略Ｕ字部を少なくとも４個有する電流ヒューズを備え、通電経路上の他の導体と電気的に接続されている状態において、前記導電性可溶体に引張応力が加えられ、２枚の導電性金属板と該金属板に挟まれた有限な設定温度値で軟化する熱溶融性絶縁体とからなり、前記金属板の少なくとも一方の導電性金属板に前記熱溶融性絶縁体が軟化した場合に導通接触する突起部を有する温度スイッチを備え、前記導電性金属板の少なくとも一方の導電性金属板に軟化した熱溶融性絶縁体が溶け入る孔を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項２にかかわる電源端子台は、請求項１における電源端子台であって、前記導電性可溶体は、中央部の２つのＵ字部間の中間部の長さが他の隣接するどの組み合わせのＵ字部間よりも短いことを特徴とする。
【００１２】
請求項３にかかわる電源端子台は、請求項１における電源端子台であって、前記導電性可溶体は、電源から負荷側への通電経路上にあって設定電流値以上の電流が通電された場合、負荷保護のため溶断するとともに、前記温度スイッチにより異常発熱時にも負荷を通らない短絡回路を形成することによって溶断することを特徴とする。
【００１９】
請求項４にかかわる電源端子台は、請求項１における電源端子台であって、前記孔が設けられた導電性金属板は、温度が上昇する要因をもつ金属板側であることを特徴とする。
【００２０】
請求項５にかかわる電源端子台は、請求項１または４における電源端子台であって、前記熱溶融性絶縁体が、難燃性材もしくは難燃性材が添加されてなることを特徴とする。
【００２１】
請求項６にかかわる電源端子台は、請求項１、４または５における電源端子台であって、前記熱溶融性絶縁体には２枚の導電性金属板により圧縮応力が掛けられていることを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明の電源端子台を説明する。
【００２３】
実施の形態１
図１は本発明の電源端子台の一実施の形態を示す回路の展開図であって、過電流および異常発熱による事故を早期に完全防止できる電源端子台の構成を示す一例、図２は図１における電源端子台内の電流ヒューズを示す形状図、図３は図１における電源端子台内の外部導線の挿入部と電極板近傍に固着される絶縁性樹脂を示す斜視図、図４は図１における電源端子台内の温度スイッチを示す斜視図である。
【００２４】
本発明の電源端子台では、電流ヒューズの導電性可溶体に略Ｕ字部を少なくとも４個もたせ、その中央部での温度を最も高く、かつ、略Ｕ字部での温度勾配を大きくしている。また、略Ｕ字部により熱変形方向が一方向のみにならないようにしている。
【００２５】
図１〜４は本発明の実施の形態にかかわる電源端子台１を用いた回路図で、該端子台１は電源２からの２つの電力供給線の一方の端を各々間隔を開けて対向せしめ、この２つの外部導線（導体）３ａ、３ｂと接続する電極板４ａ、４ｂの間には不良接続時に発生する熱により軟化し、流入できるような絶縁体樹脂５が固着されるとともに、電極板４ａ、４ｂには電流ヒューズ６が接続され、さらに電流ヒューズ６の先端に、通常状態では絶縁されている導体７と導体８に挟まれた熱溶融性絶縁体９からなる温度スイッチ１０の回路が形成されている。なお、１ａは電源端子台１の蓋である。
【００２６】
従来より、電源端子台内の電流ヒューズは、図５に示すように、有限な設定電流値で溶断される電流ヒューズを、電源と該電源から供給された電力によって動作する負荷、たとえば照明器具Ｓ１〜Ｓ４などの間に設けられた電源端子台内に組み込まれ、負荷の異常などの原因により、過大な電流が流れたときに、これを導電性可溶体内のジュール熱による昇温、軟化、溶断という物理的現象によって通電経路を断つようにしている。
【００２７】
しかしながら、過電流による事故を早期に防止するために、低い設定電流値で溶断することができるヒューズが必要で、このために電流ヒューズの電流方向の長さＬは長く、電流の流れる方向に垂直な断面積では幅ｗは細く、厚さｔは薄くしなければならないが、これらはすべて溶断直前の導電性可溶体の剛性を大きく低下させ、電源端子台に軟化した導電性可溶体が接触するために、電源端子台をコンパクトにすることができなかった。
【００２８】
そこで、本発明では、電流ヒューズの導電性可溶体の形状が略Ｕ字部を少なくとも４個持つように構成している。ここでは、図２にしたがって略Ｕ字部が４個の場合について、その作用の詳細を説明する。
【００２９】
過大電流が通流したとき、２番目と３番目の略Ｕ字部Ｕ２、Ｕ３の中間が導電性可溶体の中央部となり、ジュール熱によって最も温度が上がる。導電性可溶体の軟化温度をこえると、対称性によって２番目の略Ｕ字部Ｕ２が紙面垂直手前方向に変形すれば、３番目の略Ｕ字部Ｕ３は奥行き方向に変形することとなるが、導電性可溶体の中央部から導体接続部５ａ_１、５ａ_２までに２個の略Ｕ字部があるために導体接続部５ａ_１から１番目の略Ｕ字部Ｕ１、または４番目の略Ｕ字部Ｕ４から他方の導体接続部５ａ_２までの可溶体は軟化するほどに温度が上がらず、前記変形を引き戻す力または妨げる力を掛ける働きをする。このため、変形部分は溶断するまで、前記力の作用によってダレが抑えられ、溶断が完了される。また略Ｕ字部を４個もっていることにより、過電流によるジュール熱で導電性可溶体中央部の温度が異常に上がった場合にも、略Ｕ字部での温度急変によって導体接続部５ａ_１、５ａ_２は可溶体が変形することがない温度を保持することができる。このため、本実施の形態では、導体接続部（電流ヒューズ端部）から略Ｕ字部までの可溶体は、中央部の熱変形を抑えつつ、さらに全長を長くすることができる。これにより、設定溶断電流値を低くできるとともに、小型に形成することができる。
【００３０】
なお、予め導電性可溶体に引張応力を加えていると、略Ｕ字部が両導体接続部に引っ張られるため、さらにダレは抑えられる。これにより略Ｕ字部が広角に開くことがあってもかまわない。または予め前記導電性可溶体の略Ｕ字部が広角に開口している箇所を少くとも１箇所形成することにより、熱変形時の導電性可溶体同士の接触を防止することができるため、ダレを抑えることができる。また、略Ｕ字部Ｕ２とＵ３の間隔Ｌ₂₃は略Ｕ字部Ｕ１とＵ２の間隔Ｌ₁₂および略Ｕ字部Ｕ３とＵ４の間隔Ｌ₃₄よりも小さくすることで、軟化まで温度が上がる領域を小さくし、略Ｕ字部Ｕ１とＵ２の剛性により、略Ｕ字部Ｕ２とＵ３の熱変形時に発生する回転モーメントを抑えることができ、最小の変形にとどめることができる。
【００３１】
実施の形態２
本発明では、直列に配置されている１次側電流供給線への通電を断つために、１００℃以上で粘性が急激に低くなる絶縁性樹脂を外部導線の挿入部または電極板近傍に固着し、この設定温度で絶縁性樹脂が軟化したときに外部導線と電極板の間に流れ込み、完全絶縁層を形成するように構成している。図３に示すように、前記電源端子台１への外部導線挿入部１１および電源端子台１内の電極板４ａに１００℃以上で粘性が急激に低下する絶縁性樹脂５を固着させている。このような性質をもつ絶縁性樹脂５としては、松ヤニ系のワックスなどがある。この絶縁性樹脂５の粘度は、最適な流動性を確保するために、１００℃以上で１００ｃｐ以下であるのが好ましい。
【００３２】
ここでは、図３にしたがって、前記電源端子台１または機器本体への外部導線挿入部１１および電源端子台１または機器本体の電極板４ａの２箇所に絶縁性樹脂５を固着させた場合のその作用の詳細を説明する。
【００３３】
前記電源端子台１の外部導線挿入部分１１に固着された絶縁性樹脂５は、たとえば外部導線３ａと電極板４ａの間にアークが発生し、外部導線３ａの温度が上昇すると軟化、および液化し、図３では重力落下方向（矢印Ｋ方向）の外部導線３ａを伝って電極板４ａのわずかな隙間に流れ込む。これにより、絶縁層が形成されるため通電はただちに停止される。重力作用方向が反対の場合には、電極板側に固着された絶縁性樹脂が、同様に電極板を伝って外部導線と電極板の間のわずかな隙間に流れ込む。
【００３４】
本実施の形態では、１次電力供給線への通電の停止は電源端子台の電極板近傍に固着された絶縁性樹脂、たとえばワックスが、外部導線と電極板の不完全接触状態での導通時に飛ばされるアークで、外部導線と電極板の温度が上昇することにより粘性が急激に低下するため、ワックスが不完全接触状態部へ流れ込み、絶縁層を形成する。これにより、１次電力供給線はもちろん負荷側への通電も停止させることができる。
【００３５】
実施の形態３
本実施の形態では、異常昇温時に動作する温度スイッチとして、軟化開始温度が９０℃より高い熱溶融性絶縁体を金属板間に配置するとともに、即応答性をもたせるために、金属板間により熱溶融性絶縁体に圧縮応力を掛けて構成している。このとき、一方の金属板に突起部を設け、他方の金属板との間隔を任意に調節できるようにすることにより、応答時間のコントロールを行なうことができる。
【００３６】
図１および図４に示すように、前記電源端子台１に備えられている熱溶融性絶縁体９を用いた温度スイッチ１０について、アークが出た時点で他回路から通電を断つ作用の詳細を説明する。
【００３７】
まず電源端子台１内に異常がなければ、外部導線３ａは電極板４ａに接続され、電流ヒューズ６を介して負荷回路へ通電を行なう。しかし、電源端子台１への外部導線挿入が不完全であると、通電中に、たとえば外部導線３ａと電極板４ａのそれぞれの温度が上昇するとともに、電源端子台１内の温度が上昇し導体７と導体８に挟まれた９０℃以上の融点をもつ難燃性材であるか、もしくは難燃性材が添加されている熱溶融性絶縁体９が軟化する。このとき、導体８は熱源側にくるように設定しており、この導体８側に接している熱溶融性絶縁体９は軟化および液化し、該絶縁体９よりも小さい径の孔１２に入り込み、導体７と導体８は、同一部材である導電性の突起部１３で接触することとなる。これにより、負荷を含まない短絡回路が形成されるため、電流ヒューズ６に過大な電流が通電し瞬時に負荷への通電は停止される。したがって、負荷には短絡電流が供給されることがないので事故の拡大を防ぐことができる。
【００３８】
前記導体７と導体８は熱溶融性絶縁体９に圧縮応力が掛かるように配置するのが好ましい。かかる圧縮応力が作用しているため、運搬時や設置工事中の震動によって熱溶融性絶縁体が離れることがない。
【００３９】
本実施の形態では、電源端子台の温度スイッチは、軟化温度が９０℃以上の熱溶融性絶縁体が２枚の金属板で圧縮応力を加えられながら構成され、熱溶融性絶縁体が軟化した場合には金属板に設けられた小さい孔へ該絶縁体が押し出され金属板間隔が狭くなり、一方の金属板に設けられた突起物により確実に２枚の金属板は接触することができる。
【００４０】
なお、本実施の形態では、突起部のみを有する導体と孔のみを有する導体に挟まれた熱溶融性絶縁体から構成された温度スイッチについて説明したが、同一導体に突起部と孔を有する温度スイッチであっても本実施の形態と同様の効果を奏する。また、突起部、孔、熱溶融性絶縁体ともに複数有する場合についても同様の効果を有することはもちろんである。さらに、本実施の形態では熱源側に孔を有する導体が配置された場合の例を説明したが、高温になればなるほど電源端子台内部はほぼ均一温度となるために、熱源側でない方に孔を設けた導体を設置しても同様の効果を奏する。
【００４１】
実施の形態４
前記実施の形態では、等線幅をもつ導電性可溶体で作られた電流ヒューズについて説明したが、導電性可溶体の中央部の線幅を細くし、部分的に抵抗を上げることにより高いジュール熱を局所的に発生させて溶断を早めることができる。たとえば切欠きを設けても同様の効果を奏することができる。
【００４２】
実施の形態５
前記実施の形態では、単一導電性可溶体で作製られた電流ヒューズについて説明したが、導電性可溶体の中央部付近に低熱伝導性物質を被覆し、ジュール熱の放散を抑え、局所的に温度を上昇させることによって早期に溶断させることもできる。
【００４３】
なお、前記電流ヒューズ６と温度スイッチ１０を配置した電源端子台の場合、今何らかの原因で予め設定された絶縁性樹脂の融点に達すると、温度スイッチ１０の熱溶融性絶縁体９が融解して、該熱溶融性絶縁体９は２つの導体７、８間隔を保ちきれず、接触するため、瞬時に過大電流が流れる。この過大電流によって電流ヒューズ６が溶断し、負荷回路が開放される。このため、負荷機器、たとえば照明器具などは突然消灯し、異常に気付くことができる。
【００４４】
また前記電流ヒューズ６、温度スイッチ１０および絶縁性樹脂５を配置した電源端子台の場合についても、前記実施の形態と同様に、負荷機器、たとえば照明器具などは突然消灯し、異常に気付くことができる。
【００４５】
なお、前記実施の形態では、負荷側に設置された電流ヒューズについて説明したが、電源の１次側に設置することもできる。この場合についても前記実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１にかかわる発明によれば、電流ヒューズの導電性可溶体に略Ｕ字部を少なくとも４個有するので、小さい空間に長い電路を設置し設定溶断電流値を低くすることができるとともに、省スペースに収納できる電流ヒューズを備える電源端子台を得ることができる。
【００４７】
また、２枚の導電性金属板と該金属板に挟まれた有限な設定温度値で軟化する熱溶融性絶縁体とからなり、前記金属板の少なくとも一方の導電性金属板に前記熱溶融性絶縁体が軟化した場合に導通接触する突起部を有する温度スイッチを備えているので、導体の突起部分で確実に導通させることができる。
また、前記導電性金属板の少なくとも一方の導電性金属板に軟化した熱溶融性絶縁体が溶け入る孔を有するので、絶縁体が予め設定された温度で軟化したときに孔の方へ溶け入り、導体の突起部分で確実に導通させることができる。
【００５１】
請求項２にかかわる発明によれば、前記導電性可溶体は、隣接する略Ｕ字部の間隔が一定でないので、熱変形時に発生する回転モーメントを小さくすることができる。
【００５２】
請求項３にかかわる発明によれば、前記導電性可溶体は、電源から負荷側への通電経路上にあって設定電流値以上の電流が通電された場合、負荷保護のため溶断するとともに、前記電流スイッチにより異常発熱時にも負荷を通らない短絡回路を形成することによって溶断するので、過電流および異常発熱による事故を早期に完全防止することができる。
【００５９】
請求項４にかかわる発明によれば、前記孔が設けられた導電性金属板は、温度が上昇する要因をもつ金属板側であるので、絶縁体が予め設定された温度で軟化したときに孔の方へ溶け入り、導体の突起部分で確実に導通させることができる。
【００６０】
請求項５にかかわる発明によれば、前記熱溶融性絶縁体は難燃性材もしくは難燃性材が添加されているので、絶縁体の難燃性を向上させることができる。
【００６１】
請求項６にかかわる発明によれば、前記熱溶融性絶縁体には２枚の導電性金属板により圧縮応力が掛けられているので、突起部と孔を有する導体によって圧縮応力が加わり、絶縁体が予め設定された温度で軟化したときに孔の方へ溶け入り、突起部で確実に導通させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電源端子台の一実施の形態を示す回路の展開図である。
【図２】図１における電源端子台内の電流ヒューズを示す形状図である。
【図３】図１における電源端子台内の外部導線の挿入部と電極板近傍に固着される絶縁性樹脂を示す斜視図である。
【図４】図１における電源端子台内の温度スイッチを示す斜視図である。
【図５】従来の電流ヒューズの１例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１電源端子台、１ａ電源端子台の蓋、２電源、３ａ，３ｂ外部導体、４温度スイッチ、４ａ，４ｂ電極板、５絶縁性樹脂、５ａ_１，５ａ_２導体接続部、６電流ヒューズ、７，８導体、９熱溶融性絶縁体、１０温度スイッチ、１１外部導体挿入部、１２孔、１３突起部。

Claims

電源から供給される負荷側への通電経路上に接続され、有限な設定電流値で溶断される導電性可溶体からなり、該導電性可溶体に略Ｕ字部を少なくとも４個有する電流ヒューズを備え、通電経路上の他の導体と電気的に接続されている状態において、前記導電性可溶体に引張応力が加えられ、２枚の導電性金属板と該金属板に挟まれた有限な設定温度値で軟化する熱溶融性絶縁体とからなり、前記金属板の少なくとも一方の導電性金属板に前記熱溶融性絶縁体が軟化した場合に導通接触する突起部を有する温度スイッチを備え、前記導電性金属板の少なくとも一方の導電性金属板に軟化した熱溶融性絶縁体が溶け入る孔を有することを特徴とする電源端子台。
前記導電性可溶体は、中央部の２つのＵ字部間の中間部の長さが他の隣接するどの組み合わせのＵ字部間よりも短いことを特徴とする請求項１記載の電源端子台。
前記導電性可溶体は、電源から負荷側への通電経路上にあって設定電流値以上の電流が通電された場合、負荷保護のため溶断するとともに、異常発熱時にも負荷を通らない短絡回路を形成することによって溶断することを特徴とする請求項１記載の電源端子台。
前記孔が設けられた導電性金属板は、温度が上昇する要因をもつ金属板側であることを特徴とする請求項１記載の電源端子台。
前記熱溶融性絶縁体が、難燃性材もしくは難燃性材が添加されてなることを特徴とする請求項１記載の電源端子台。
前記熱溶融性絶縁体には２枚の導電性金属板により圧縮応力が掛けられていることを特徴とする請求項１記載の電源端子台。