JP4147290B2

JP4147290B2 - 温度ヒューズケーブル

Info

Publication number: JP4147290B2
Application number: JP2002224213A
Authority: JP
Inventors: 省吾宮田; 宣年益井
Original assignee: Nissei Electric Co Ltd
Current assignee: Nissei Electric Co Ltd
Priority date: 2002-07-31
Filing date: 2002-07-31
Publication date: 2008-09-10
Anticipated expiration: 2022-07-31
Also published as: JP2004063429A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、温度ヒューズケーブルに関し、さらに詳しくは、各種加熱装置、特に家庭で使用される給湯器内の燃焼室周辺に巻付け、該給湯器が一部でも異常加熱した場合、該異常加熱を検知可能とした線状の温度ヒューズケーブルに関する。
【０００２】
【従来技術】
本出願人は先に、線状の温度ヒューズケーブル（以下、“ヒューズケーブル”と略記する。）として、非弾性芯材の周りに、所定の温度で溶融する金属線が横巻きされてなるコア線が、ガラス編組スリーブの外周にシリコーンゴムを押出被覆した保護チューブ内へ挿通された構造のものを提案した（特開２０００−２３１８６６号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このようなヒューズケーブルにおいては、通常溶融する金属線には溶断を容易にするためのフラックスが内蔵されている。ところが、該ヒューズケーブルが機器に取付けられた状態で長期間に亘って連続加熱された場合あるいは高温で長期間保存された場合にはフラックスが蒸発してしまい、金属線が所定の温度に加熱されても溶断しなくなることが判明した。
【０００４】
本発明の課題は、上記の問題を解消し、フラックスが内蔵されていない場合でさえ、異常を確実に検知する所謂作動感度に優れ、しかも構造が簡便で取り回しの改善されたヒューズケーブルを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決すべく検討を重ねた結果、金属線上に、該金属線の溶融温度付近で同様に溶融するような線状有機絶縁体からなる溶融性編組絶縁体を被覆するとき、該金属線が確実に溶断することを究明した。
【０００６】
かくして、本発明によれば、非弾性芯材の周りに、該芯材の溶融温度より低い、所定の温度で溶融する金属線を横巻きし、さらに、該金属線の溶融温度付近で溶融する線状有機絶縁体からなる溶融性編組絶縁体を被覆して形成されたコア線を含むことを特徴とするヒューズケーブルが提供される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明のヒューズケーブルの一例を示す一部破断側面図である。
図２は、図１の横断面図である。
図３は、本発明のヒューズケーブルにおいて、所定の温度で溶融する金属線が溶断された状態を示す上方向からの写真である。
図４は、図３の横方向からの拡大写真である。
図５は、従来のヒューズケーブルの一部破断側面図である。
図６は、従来（図５）のヒューズケーブルにおいて、所定の温度で溶融する金属線の溶断状態を示す写真である。
図１〜図２において、（１）は非弾性芯材、（２）は該非弾性芯材の溶融温度よりも低い、所定の温度で溶融する金属線（以下、“金属線”と略記する）、（３）はガラス編組スリーブ、（４）はシリコーンゴム押出体、（５）は金属線（２）の溶融温度付近で溶融する線状有機絶縁体からなる溶融性編組絶縁体である。
ここで、非弾性芯材（１）の周りには金属線（２）が横巻きされ、さらにその周りが溶融性編組絶縁体（５）で被覆されてコア線（６）が形成され他方、ガラス編組スリーブ（３）とその外周に押出被覆されたシリコーンゴム押出体（４）とで保護チューブ（７）が形成されている。さらに、（Ｆ）はヒューズケーブル全体を示す。
本発明で特徴的なことは、金属線（２）の作動感度を向上させるため、金属線（２）と保護チューブ（７）との間に、金属線（２）を所定温度で確実に溶断する溶融性編組絶縁体（５）を介在させている点にある。
以下、本発明のヒューズケーブルを、図５に示す従来のヒューズケーブル（Ｆｃ）と比較しながら説明する。
図５に示す従来のヒューズケーブル（Ｆｃ）では、非弾性芯材（１）の周りに一定の間隔で横巻きされた金属線（２）は、外層のガラス編組スリーブ（３）の内壁面と密着しており、両者の間には金属線（２）の溶融物が移動するための空間が確保されていないばかりか、溶融した金属線（２）を分断するような対策も講じられていないため、ガラス編組スリーブ（３）の内壁面に溶融物の皮膜を形成する現象が発生する。したがって、このようなヒューズケーブル（Ｆｃ）には依然として導通状態が維持され、さらには抵抗値の上昇が無いことから、誤作動を惹起するに至る。
これに対して、本発明では、両者の間に、図１に示すように、金属線（２）の溶融温度付近で溶融する溶融性編組絶縁体（５）を介在させたので、金属線（２）が溶融するのとほぼ同時に溶融性編組絶縁体（５）が溶融して金属線（２）と融合する。その結果、図３、図４の写真に示すように、溶融前に線状であった金属線（２）は複数の小球状体（黒く見える塊状のもの）に分散して、複数箇所で切断部を形成するので確実な溶断が実現される。このことから、金属線（２）の溶融に伴って（５）の溶断を確実にするために、その溶融温度が金属線（２）の溶融温度付近にあるような溶融性編組絶縁体を採用することが、本発明の重要なポイントになる。
この点、図５に示す従来のヒューズケーブル（Ｆｃ）では、図６の写真から分かるように、単独で存在する金属線（２）は多少変形するものの、本発明のように、溶融性編組絶縁体（５）からなる介在層を有していないので、溶融した金属線（２）と融合し金属線（２）を分断（分離）させる作用はなく、依然として細い線状あるいは平面状のままで導通状態が維持されてしまう。
本発明において、線状有機絶縁体としては、金属線（２）の溶融温度付近（ここでは、金属線（２）の溶融温度±４０℃程度を言う。）で溶融し且つ該金属線（２）と融合し易いようなものであればよい。そのなかでもとり分け、ポリアミド繊維やポリエステル繊維が好ましく用いられる。このとき、どのような熱特性の繊維を採用するかは、金属線（２）の溶融設定温度との関係で適宜決定される。例えば、該溶融設定温度が２３０℃〜２５０℃である場合、融点がおよそ２６０℃のナイロン−６６、融点がおよそ２６０℃のポリエチレンテレフタレート、さらには融点がおよそ２６７℃のポリエチレンナフタレートなどの繊維が挙げられる。このような繊維は、マルチフィラメントヤーンないしは紡績糸等の線状集合体として供される。
溶融性編組絶縁体（５）の編組条件としては、打数が４〜１２であるのが適当であるが、特に打数８であることが望ましい。また、この編組の場合の素線（線状集合体）の外径は０．１ｍｍ〜０．３ｍｍであることが望ましい。
さらに、非弾性芯材（１）および金属線（２）について述べる。
前者については、金属線（２）の溶融温度を超える耐熱性を有した非弾性材料からなるものであればよい。形態的には、金属線（２）が溶融した際の溶融金属の吸収性を向上させる観点から、線状の繊維集合体が好ましい。また、該線状の繊維集合体を複数本撚り合わせて使用してもよい。繊維の種類としては、アラミド繊維、ガラス繊維、および炭素繊維等が挙げられ、特に加工性、入手性、および価格等からアラミド繊維が好ましい。
後者の金属線（２）としては、要求される所定の温度で溶融するものであって、低融点合金および半田線等の導電性を有するものから適宜採択出来るが、入手の容易さおよびコスト等を勘案すると、半田線が好ましく用いられる。また、本発明では、必ずしも必要ではないが、金属線（２）の溶融物の移動を容易にするため、表面または金属線内部にフラックス加工を施してもよい。フラックスとしては一般的に用いられている樹脂系フラックスでよい。金属線（２）の外径は、要求される特性により設定されるが、検知感度、空隙確保、加工性および設置時の取扱い易さ等を考慮すると、０．３〜２．０ｍｍ程度が好ましく、更に言えば０．６〜１．２ｍｍが特に好ましい。
これら金属線（２）と非弾性芯材（１）の外径の関係は、加工時の作業性向上の面から、芯材径≧金属線径とするのが好ましい。
この金属線（２）の横巻き間隔は、金属線（２）と非弾性芯材（１）間の外径および検知精度との関係から適宜変更できることは言うまでもないが、一般には金属線（２）の外径の５〜２５倍程度が好ましく、更に言えば１０〜２０倍が特に好ましい。その際、作動感度を上げるため、またはヒューズケーブルの電気抵抗を下げるため、非弾性芯材（１）の周りには２本以上の金属線（２）を横巻きしてもよい。
以上、本発明のヒューズケーブル（Ｆ）のコア線（６）の基本構成について説明したが、このコア線（６）を保護するため、コア線（６）の外周にさらに保護チューブ（７）等の被覆層を設けてもよい。このとき、コア線（６）と保護チューブ（７）の内周面との間には、後述するような空間が設けられる。
保護チューブ（７）としては、図１にも示したように、ガラス編組スリーブ（３）の外周面にシリコーンゴム（４）を押出被覆したものを用いるのが好ましい。これにより、保護チューブ（７）は優れた耐熱性、柔軟性および成型性を呈するのみならず、金属線（２）が溶融した際、溶融物の飛散を防止すると共に、曲げ半径が小さな場合においても保護チューブ（７）の折れを防止し、コア線（６）と保護チューブ（７）の間の空間を確保することができる。また、このような保護チューブ（７）にあっては、ガラス編組スリーブ（３）とシリコーンゴム（４）とが一体化しているため、熱伝導性が良く、ヒューズケーブル（Ｆ）としての熱応答性をも高めることが出来る。
保護チューブ（７）の内径は、コア線（６）を容易に挿入でき、しかも金属線（２）の溶融物が流れ込めるだけの空隙が確保されるように設定される。一般には、空隙の断面積が金属線（２）断面積と同等以上とすればよいが、配線や作業性の面からは、保護チューブ（７）の内径が、コア線（６）の外径の１．１〜１．５倍程度が好ましい。
さらに、保護チューブ（７）の外層に該チューブ保護強化のため、柔軟性を阻害しない範囲でシリコーンワニス処理したガラス編組層を設けてもよい。
【０００８】
以下に、本発明のヒューズケーブル（Ｆ）の具体例を示す。
（１）コア線（６）の作成
先ず、外径０．２５ｍｍ、長さが１ｍ、太さが１０００デニールのアラミド繊維束（商標名「ケブラー」）を３本撚り合わせて、外形が０．６ｍｍの非弾性芯材（１）を形成した。次いで、この非弾性芯材（１）の外周に、金属線（２）としてＪＩＳ−Ｚ−３２８２−１９８６に規定される外径０．６ｍｍのＳｎ−Ｐｂ系Ｓｎ６３Ｐｂ半田線（フラックス無）を９ｍｍ間隔で横巻きした。
さらに、該横巻きされた金属線（２）の外周に、溶融性編組絶縁体（５）として、２５０デニールのポリエチレンテレフタレートのマルチフィラメント糸を２４本束ねたもの（外径：０．１６ｍｍ）を打数８本、持数１編組条件にて編組して得た編組チューブ（溶融性編組絶縁体（５））を被覆して、外径が２．１２ｍｍのコア線（６）を作成した。
（２）保護チューブ（７）の作成
内径が３．０ｍｍのガラス編組スリーブ（３）の外周に、肉厚０．６ｍｍのシリコーンゴム（４）を押出被覆し、外径が４．７ｍｍのシリコーンゴム被覆ガラス編組保護チューブ（７）を成型した。なお、上記ガラス編組スリーブ（３）の内径３．０ｍｍは、コア線（６）の外径の１．４２倍に相当する。
（３）ヒューズケーブル（Ｆ）の完成
上記の保護チューブ（７）に、（１）で得たコア線（６）を挿入して、本発明のヒューズケーブル（Ｆ）を形成した。
【０００９】
このヒューズケーブル（Ｆ）を３本（サンプル１〜３）用意し、夫々を直線状態に保持し、その両端よりリード線を介して、検知回路（図示せず。）に接続した。
該ヒューズケーブル（Ｆ）にて、回路内にＤＣ５Ｖ、５ｍＡの負荷を加えた状態で、その中央部分を２５０℃に加熱して、断線までの時間の測定及び溶断後の再接触の有無を確認した。
また、該ヒューズケーブル（Ｆ）を２本（サンプル４〜５）用意し、それぞれを直径２０ｍｍの筒（アルミ二ウム）に巻き付けた状態で、上記と同一の条件にて試験を行い、保護チューブ（７）の曲げ特性を調べた。結果を表１と図３、図４に示す。
【００１０】
【表１】
【００１１】
表１に示した結果から、本発明のヒューズケーブル（Ｆ）では溶断までの時間が極めて安定していることが判る。また、図３あるいは図４の写真からも明らかなように、ハンダ線溶断後の再接触もまったく見受けられなかった。
さらに、サンプル４〜５のそれぞれを筒に巻き付ける際にも、保護チューブ（７）に折れ発生は認められなかった。
【００１２】
【発明の効果】
本発明によれば、異常加熱により金属線（２）が溶融した場合、介在する溶融性編組絶縁体（５）がほぼ同時に溶融して両者が融合することにより、非弾性芯材（１）の長さ方向に多数の分散した小球状体が形成される。その結果、金属線（２）の導通状態が複数箇所で遮断されるので、金属線の溶断を確実に検知することができる。
さらに、本発明によれば、コア線（６）の保護チューブ（７）への挿入時にも該線の引っかかりがないので、挿入作業が容易になる。しかも、得られるヒューズケーブルは、非弾性芯材（１）に金属線（２）を横巻きした従来タイプのものに編組を被覆しただけの簡素な構造のコア線（６）を保護チューブ（７）に挿入した構造であるため、部品点数が少なく且つ工程も簡便であるため、大幅なコストダウンが実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の温度ヒューズケーブルの一例を示す一部破断側面図である。
【図２】本発明の温度ヒューズケーブルの一例を示す横断面図である。
【図３】本発明のヒューズケーブルにおいて、所定の温度で溶融する金属線が溶断された状態を示す上方向からの写真である。
【図４】図４は、図３の横方向からの拡大写真である。
【図５】従来の温度ヒューズケーブルの一例を示す一部破断側面図である。
【図６】図６は、従来（図５）の温度ヒューズケーブルにおいて、所定の温度で溶融する金属線の溶断状態を示す写真である。
【符号の説明】
１非弾性芯材
２金属線
３ガラス編組スリーブ
４シリコーンゴム
５溶融性編組絶縁体
６コア線
７保護チューブ
Ｆ本発明の温度ヒューズケーブル
Ｆｃ従来の温度ヒューズケーブル

Claims

非弾性芯材の周りに、該芯材の溶融温度より低い、所定の温度で溶融する金属線を横巻きし、さらに、該金属線の溶融温度付近で溶融する線状有機絶縁体からなる溶融性編組絶縁体を被覆して形成されたコア線を含むことを特徴とする温度ヒューズケーブル。
請求項１に記載のコア線が、ガラス編組スリーブの周りにシリコーンゴムを押出被覆して形成した保護チューブ内に挿通されていることを特徴とする温度ヒューズケーブル。