JP5779477B2 - 保護素子 - Google Patents
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Description
[構成の説明]
図1は、本実施形態にかかる保護素子10の斜視図である。図1において保護素子10は組み立てられた状態で示されている。この図において、保護素子10の一部は取り除かれている。図2は、本実施形態にかかる保護素子10の、断面図である。図1と図2とを参照しつつ、本実施形態にかかる保護素子10の構成を説明する。
本実施形態にかかる保護素子10の使用方法は上述した保護素子138と同様である。従って、ここではその詳細な説明は繰り返さない。
図4は、本実施形態において電子120が受ける力を示す概念図である。便宜上、図4では、保護素子10の部品については、正極22、負極24、抵抗器30、正極側リード導体62、抵抗用絶縁体32、及び、ブロック状永久磁石50のみを示す。図4を参照しつつ、本実施形態における電子120の動きを説明する。なお、負極24から多数の電子120が放出されることで電子120の流れが形成される。その流れがアークである。電子120の流れがアークなので、電子120の動きを説明するとアークの軌跡を説明することができる。
以上のようにして、本実施形態にかかる保護素子10において、アークの軌跡は曲がる。軌跡が曲がると、曲がらない場合に比べて、アークは延びる。アークが延びるとそれが延びない場合に比べてアークが発生する電圧(アーク電圧)が高くなる。また、アークは延ばされ、絶縁材料からなる構造体(本実施形態の場合、ケース44が「絶縁材料からなる構造体」にあたる)に接触することで冷却される。アーク電圧の上昇とアークの冷却との相乗効果によってアークが持続し難くなる。アークが持続し難くなるので、アークが生じやすい場合に比べ、大きな電流を流すことができる。その結果、本実施形態にかかる保護素子10は従来に比べて大きな電流を流すことができる。
[構成の説明]
図5は、本実施形態にかかる保護素子12の断面図である。図5を参照しつつ、本実施形態にかかる保護素子12の構成を説明する。本実施形態にかかる保護素子12は、絶縁基台20と、正極22と、負極24と、電極固定材26と、リード用端子28と、抵抗器30と、抵抗用絶縁体32と、圧縮コイルバネ34と、リード用絶縁体36と、発熱片38と、接合材40と、遮蔽用絶縁体42と、ケース46と、磁場発生部52とを備える。
本実施形態にかかる保護素子12の使用方法は上述した保護素子138及び保護素子10と同様である。従って、ここではその詳細な説明は繰り返さない。
本実施形態にかかる電子120の動きは第1実施形態にかかる保護素子10と同様である。ただし、本実施形態の場合、第1板状永久磁石70と第2板状永久磁石72との対は、正極22と負極24との間の空間を挟んでN極とS極とが対向するように配置される。正極22と負極24との間の空間の同一箇所における磁力の強さを比較すると、本実施形態にかかる磁場発生部52の磁力は第1実施形態にかかる磁場発生部(ブロック状永久磁石50)の磁力以上である。これは、ブロック状永久磁石50が第1板状永久磁石70及び第2板状永久磁石72より少々強力であったとしても同様である。磁力が強いので、本実施形態にかかる保護素子12においてアークが生じるとすれば、そのアークは、第1実施形態にかかる保護素子10において生じるはずのアークに比べてよく延びる。しかも、本実施形態の場合、第1板状永久磁石70と第2板状永久磁石72との対の磁力に基づいてアークが受けるローレンツ力の方向は一定である。一定方向のローレンツ力を受けることで、ローレンツ力の向きが変化する場合に比べ、アークを延ばすことができる。ローレンツ力の向きが変化する場合に比べて一定方向のローレンツ力を受ける場合にアークが延びるのは、ローレンツ力の向きが変化する際にいったんアークがローレンツ力を受けなくなってしまうためである。
以上のようにして、本実施形態にかかる保護素子12において、アークはよく延びる。アークがよく延びるので、アーク電圧の上昇とアークの冷却との相乗効果によって、アークを持続し難くすることができる。その結果、本実施形態にかかる保護素子12は、従来に比べて大きな電流を流すことができる。
[構成の説明]
図6は、本実施形態にかかる保護素子14の断面図である。図6を参照しつつ、本実施形態にかかる保護素子14の構成を説明する。本実施形態にかかる保護素子14は、絶縁基台20と、正極22と、負極24と、電極固定材26と、リード用端子28と、抵抗器30と、抵抗用絶縁体32と、圧縮コイルバネ34と、リード用絶縁体36と、発熱片38と、接合材40と、遮蔽用絶縁体42と、ケース48と、磁場発生部54とを備える。
本実施形態にかかる保護素子14の使用方法は上述した保護素子138、保護素子10、及び、保護素子12と同様である。従って、ここではその詳細な説明は繰り返さない。
本実施形態の場合、N極面104は負極24に対向する。S極面106は正極22に対向する。従って、正極22と負極24との間における磁力の向きは、図6における左側から右側へ向かう向きである。本実施形態の場合、アークが生じる際には負極24から正極22へ電子が放出される。電子が放出される際、電子は曲面150上を通る。電子の進行方向は曲面150の接線方向となる。電流の向きは電子の進行方向とは逆になる。電流は磁力に直交する成分とその他の成分とに分解できる。磁力に直交する成分の向きは、電子が曲面150上を進む間に変化する。負極24から放出された直後の磁力に直交する成分の向きと、正極22に到達する直前の磁力に直交する成分の向きとは、逆である。磁場の中を電子が移動するので、電子にローレンツ力が働く。上述した通り、電流のうち磁力に直交する成分の向きが変化するので、ローレンツ力の向きも変化することになる。向きが変化するものの、電子にローレンツ力が働くことにより、電子の描く軌跡は曲がる。電子の描く軌跡が曲がるので、アークの軌跡も曲がる。
以上のようにして、本実施形態にかかる保護素子14において、アークはよく延びる。アークがよく延びるので、アーク電圧の上昇とアークの冷却との相乗効果によって、アークを持続し難くすることができる。その結果、本実施形態にかかる保護素子14は、従来に比べて大きな電流を流すことができる。
上述した保護素子10,12,14は、本発明の技術的思想を具体化するために例示したものである。上述した保護素子10,12,14は、本発明の技術的思想の範囲内において種々の変更を加え得るものである。
20 絶縁基台
22 正極
24 負極
26 電極固定材
28 リード用端子
30 抵抗器
32 抵抗用絶縁体
34 圧縮コイルバネ
36 リード用絶縁体
38 発熱片
40 接合材
42 遮蔽用絶縁体
44,46,48,210 ケース
50 ブロック状永久磁石
52,54 磁場発生部
60 負極側リード導体
62 正極側リード導体
70,76 第1板状永久磁石
72,74 第2板状永久磁石
80 磁石収容部
82,86 第1磁石収容部
84,88 第2磁石収容部
90,92,94,96,98 隔壁
100,104 N極面
102,106 S極面
120 電子
130 負荷
132 充電電源
134 スイッチ
136 制御素子
139 二次電池
140 電極間部
142 突出部
150 曲面
160 正極電極端
162 負極電極端
180 成分
Claims (7)
- 互いに対向するよう配置される一対の電極と、
前記一対の電極間にまたがって配置され、かつ、電流が流れると発熱する発熱片と、
前記発熱片を前記一対の電極それぞれへ接合する接合材と、
前記一対の電極の間に配置され、かつ、前記発熱片に分離力を加える弾性体とを備え、
前記分離力は前記発熱片が前記一対の電極から離れる方向の力であり、
前記接合材の接合強度が所定の温度で所定の強さを下回り、
前記所定の温度が前記発熱片の発熱によって到達する温度であり、
前記所定の強さは前記分離力に耐える強さである保護素子であって、
前記一対の電極の一方から見て他方を遮るように前記一対の電極間に配置される遮蔽用絶縁体と、
前記一対の電極の間に予め磁力を発生させる磁場発生部とをさらに備え、
前記遮蔽用絶縁体が、
前記一対の電極に挟まれるように配置される電極間部と、
前記一対の電極に挟まれる空間から見て前記一対の電極の端より突出している突出部とを有していることを特徴とする保護素子。 - 前記突出部が、前記一対の電極のうち一方の端から他方の端へわたっており、かつ、前記一対の電極に挟まれる空間から見て前記一対の電極の端より突出している曲面を有することを特徴とする請求項1に記載の保護素子。
- 前記磁場発生部が、前記一対の電極の間を挟んでN極とS極とが対向するよう配置される磁石の対を有することを特徴とする請求項2に記載の保護素子。
- 前記磁石の対の一方が、前記一対の電極のうち一方の端から他方の端へわたって配置されるN極面を有し、
前記磁石の対の他方が、前記一対の電極のうち一方の端から他方の端へわたって配置され、かつ、前記一対の電極の間を挟んで前記N極面に対向するS極面を有することを特徴とする請求項3に記載の保護素子。 - 前記磁場発生部が永久磁石を有することを特徴とする請求項1に記載の保護素子。
- 前記接合材が前記所定の温度を融点とする金属であることを特徴とする請求項1に記載の保護素子。
- 前記保護素子が、前記一対の電極に挟まれるように配置される熱源をさらに備え、
前記弾性体が、前記一対の電極の間であることに加え、前記発熱片と前記熱源との間である位置に配置され、
前記熱源の発熱によって前記接合材が到達する温度が前記所定の温度以上の温度であり、前記遮蔽用絶縁体が、前記一対の電極に挟まれるように配置され、かつ、前記一対の電極の少なくとも一方に前記熱源の熱を伝達する電極間部を有することを特徴とする請求項1に記載の保護素子。
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