JP6313301B2 - 保護デバイス - Google Patents
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- H01H85/0241—Structural association of a fuse and another component or apparatus
Description
(ii)PTC素子と、
(iii)第2温度ヒューズ
とを含んで成り、
第2温度ヒューズが、PTC素子に対して電気的に直列に接続されており、
保護素子の第1温度ヒューズが、PTC素子および第2温度ヒューズに対して電気的に並列に接続されており、
異常時に、保護素子を動作させることによって、PTC素子がトリップして発熱し、この熱により第2温度ヒューズが溶断されること
を特徴とする保護デバイスを提供する。
Ed’≦Er ・・・(1)
[式中、Ed’=第1温度ヒューズの動作時(異常時)の保護デバイスの両端電圧、
Er=保護素子の定格電圧]
を満たせばよい。
Ed=Ic×Rd ・・・(2)
[式中、Ed=保護デバイスの両端電圧、
Ic=回路電流、
Rd=保護デバイス全体の抵抗]
となる。
Rd=1/(1/R1+1/(Rp+R2))
[式中、R1=保護素子(第1温度ヒューズ)の抵抗、
Rp=PTC素子の抵抗、
R2=第2温度ヒューズの抵抗]
となる。
Rd=1/(1/R1+1/Rp) ・・・(3)
となる。
Rd’=1/(1/Rp)=Rp ・・・(3’)
となる。
Ic’×Rp≦Er
変形して、
Rp≦Er/Ic’
[式中、Rp=PTC素子の抵抗、
Er=保護素子の定格電圧、
Ic’=異常電流]
となる。
・保護デバイスの作成
保護素子102として、内橋エステック株式会社製のヒュージングレジスタ(型番:BZ05、定格電流:75A;定格電圧:60V)、PTC素子104として、TE Connectivity 社製のポリスイッチ(登録商標)(型番:TRF600−400、抵抗値:1.2Ω、軟化点:80℃)を2つ、および第2温度ヒューズ106として、内橋エステック株式会社製のサーモプロテクタ(型番:TR92;公称動作温度:115℃;定格電流:9A;定格電圧:32V)を使用して、図4に示す回路図となるように接続して、本発明の保護デバイスを作製した。なお、図4において点線によって包囲した部分がヒュージングレジスタであり、ヒュージングレジスタは、抵抗体110と温度ヒューズ108を含む。
作製した保護デバイス101を用いて、図5に示す回路にて遮断試験を行った。用いた機器は下記表1に示す。なお、内側の破線によって包囲した部分がヒュージングレジスタであり、外側の破線によって包囲した部分が保護デバイスである。室温で、パワーライン直流電源112により、回路に100A−500Vの電流を流した状態で、信号ライン直流電源118からヒュージングレジスタの抵抗体に通電し、ヒュージングレジスタの温度ヒューズを動作させた。保護デバイスの両端電圧と、回路電流を測定した。結果を図6に示す(ヒュージングレジスタの温度ヒューズの動作時を0秒とする)。
ヒュージングレジスタの定格電流(75A)および定格電圧(60V)を大きく超える電流および電圧であったにもかかわらず、保護デバイスは、不具合無く、正常に電流を遮断した。また、図6には示していないが、約4秒後に、第2温度ヒューズも不具合なく、正常に溶断し、回路は完全に開かれた状態となった。
6…第2温度ヒューズ;8…第1温度ヒューズ;10…抵抗体;
12…端子;14…端子;16…端子;18…PTC素子;
20…端子;22…端子;101…保護デバイス;102…保護素子;
104…PTC素子;106…第2温度ヒューズ;
108…第1温度ヒューズ;110…抵抗体;
112…パワーライン直流電源;114…パワーライン負荷;
116…スイッチ;118…信号ライン直流電源;120…スイッチ
Claims (14)
- (i)第1温度ヒューズと抵抗体とを含んで成り、異常時に抵抗体に通電することによって抵抗体が発熱し、この熱により第1温度ヒューズが動作して、電流を遮断する保護素子と、
(ii)PTC素子と、
(iii)第2温度ヒューズ
とを含んで成り、
第2温度ヒューズが、PTC素子に対して電気的に直列に接続されており、
保護素子の第1温度ヒューズが、PTC素子および第2温度ヒューズに対して電気的に並列に接続されており、
異常時に、保護素子を動作させることによって、PTC素子がトリップして発熱し、この熱により第2温度ヒューズが溶断されること
を特徴とする保護デバイス。 - 保護素子がヒュージングレジスタであることを特徴とする、請求項1記載の保護デバイス。
- ヒュージングレジスタが、一対のリード固定電極を有し、これらのリード固定電極にガイド軸が並設され、可動電極がガイド軸に挿通された状態で前記リード固定電極間にまたがって配設され、各リード固定電極の先端と可動電極との間および前記ガイド軸と可動電極との間が低融点合金で接合され、前記可動電極に前記リード固定電極より離隔させる方向の力を作用させる圧縮バネが設けられ、前記低融点合金の溶融で可動電極が圧縮バネで付勢されて前記リード固定電極より離隔されることを特徴とする、請求項2記載の保護デバイス。
- ヒュージングレジスタにおいて、抵抗体の両端にリード導体が取付けられてなる抵抗器の一方のリード導体がガイド軸として使用され、圧縮バネにコイルバネが使用され、該コイルバネが抵抗体と可動電極との間において前記一方のリード導体に挿通され、抵抗器の一方のリード導体と両リード固定電極の何れかとの間に抵抗器通電発熱回路が接続されることを特徴とする、請求項3記載の保護デバイス。
- PTC素子が、ポリマーPTC素子であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の保護デバイス。
- 使用温度でのPTC素子の抵抗値が、保護素子の定格電圧/異常電流以下であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載の保護デバイス。
- ポリマーPTC素子のポリマー材料の軟化点より10℃低い温度でのPTC素子の抵抗値が、保護素子の定格電圧/異常電流以下であることを特徴とする、請求項5に記載の保護デバイス。
- PTC素子の動作時間が、第1温度ヒューズのヒューズエレメントの絶縁時間よりも長いことを特徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載の保護デバイス。
- PTC素子の動作時間が、3ミリ秒以上であることを特徴とする、請求項1〜8のいずれかに記載の保護デバイス。
- 前記PTC素子に電気的に並列に接続され、かつ、第2温度ヒューズに電気的に直列に接続されている1つまたはそれ以上の別のPTC素子を含むことを特徴とする、請求項1〜9のいずれかに記載の保護デバイス。
- 第2温度ヒューズの動作温度が、PTC素子のトリップ温度よりも低いことを特徴とする、請求項1〜10のいずれかに記載の保護デバイス。
- 異常電流での第2温度ヒューズの溶断時間が、PTC素子のトリップ時間よりも長いことを特徴とする、請求項1〜11のいずれかに記載の保護デバイス。
- 第2温度ヒューズは、PTC素子がトリップ状態にある場合のリーク電流において、異常電圧以上の耐電圧性を有することを特徴とする、請求項1〜12のいずれかに記載の保護デバイス。
- 請求項1〜13のいずれかに記載の保護デバイスを有する電気装置。
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