JPH04359403A - 過電流過電圧保護素子及びそのホルダー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、過電流過電圧保護素子
及びそのホルダーに関し、更に詳しく言えば、各種の電
気機器、例えば家庭用の空調機器、暖房機器等に用いら
れ、特に、ヒューズとバリスタとを一体化した過電流過
電圧保護素子及びそのホルダーに関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来例の説明図であり、図中、１
はヒューズ、２はバリスタ、３は電源用のプラグ、４は
機器本体を示す。

【０００３】従来、例えば家庭用の空調機器や暖房機器
等では、ＡＣ１００Ｖで使用する機器もあれば、ＡＣ２
００Ｖで使用する機器もあった。このように、使用電圧
の異なる電気機器が多数使用されていると、機器の使用
電圧よりも高い電圧の電源に接続するような間違いも発
生する。

【０００４】例えば使用電圧がＡＣ１００Ｖ（または２
００Ｖ）の機器を、間違ってＡＣ２００Ｖ（または４０
０Ｖ）の電源に接続したとすると、機器の破損、あるい
は焼損事故となることがある。

【０００５】このような事故を防止するため、上記のよ
うな電気機器では、図６に示したような構成にしていた
。

【０００６】すなわち、機器本体４と電源用のプラグ３
との間には、過電流保護用のヒューズ１と、過電圧保護
用のバリスタ２とが設けてあった。

【０００７】この構成の電気機器では、過電流及び過電
圧に対する保護ができるため、仮りに、本来の使用電圧
よりも高い電圧が印加した場合でも、機器本体４の破損
や焼損事故を防止できるものである。

【０００８】例えば１００Ｖの機器に対する２００Ｖの
ような過大な電圧がかかるとバリスタが作動し、バリス
タ自体が過大な電流を流し、機器本体側の回路電圧を耐
圧レベル以下の電圧に保って保護すると同時に、その電
流によってヒューズを切って電圧を遮断する。この時バ
リスタ自体も大幅に劣化するか、焼損または破壊飛散す
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のも
のにおいては、次のような課題があった。 （１）　電気機器に過電圧が印加されたり、あるいは過
電流が流れた場合、ヒューズやバリスタは焼損、あるい
は破壊する。例えば１００Ｖの機器に対する２００Ｖの
ような過大な電圧がかかるとバリスタが作動し、バリス
タ自体が過大な電流を流し、機器本体側の回路電圧を耐
圧レベル以下の電圧に保って保護すると同時に、その電
流によってヒューズを切って電圧を遮断する。この時バ
リスタ自体も大幅に劣化するか、焼損または破壊飛散す
る。 このような場合には、ヒューズやバリスタを、新品と交
換する必要がある。

【００１０】ところが、ヒューズは通常の場合、交換し
やすいように設計されているため問題はないが、バリス
タは、その両端を基板等に半田付けしてある。

【００１１】従って、バリスタを新品と交換するには、
手間と時間がかかり、簡単に交換できない。

【００１２】（２）　ヒューズとバリスタは、別々の部
品であり、その取り付け場所も異なる。従って、所要ス
ペースが大きくなり、電気機器の小型化の障害ともなっ
ていた。

【００１３】（３）　通常の場合、ヒューズに過電流が
流れて焼損したような場合には、バリスタも劣化してい
る場合が多い。このため、ヒューズの交換時にはバリス
タも新品と交換する必要がある。

【００１４】しかし、ヒューズとバリスタは別々の部品
であるから、バリスタの交換を忘れることがある。この
ような場合には、劣化したバリスタを使用しているので
、バリスタを通って流れる漏洩電流が大きくなり、遂に
はバリスタが焼損し、バリスタが取り付けられている基
板やバリスタ周辺の部品を焼損する事故が発生すること
もある。

【００１５】本発明は、このような従来の課題を解決し
、ヒューズとバリスタの交換を、同時に、かつ容易にで
きるようにすると共に、その取り付けスペースを小さく
することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理図で
あり、図１Ａは過電流過電圧保護素子の断面図、図１Ｂ
は等価回路を示した図である。

【００１７】図中、図６と同符号は同一のものを示す。 また、５は過電流過電圧保護素子、６はバリスタ素体、
７Ａ、７Ｂは口金、８Ａ、８Ｂは端部電極、９は内部電
極、１０は外部電極を示す。

【００１８】本発明は上記の課題を解決するため、次の
ように構成した。 （１）　中空のバリスタ素体６を用い、該バリスタ素体
の中空部に、ヒューズ片（可溶体）１１を設けると共に
、該バリスタ素体６の外側と中空部側の対向する位置に
電極１０、９を設けてバリスタを構成し、該バリスタの
一方の電極９と、前記ヒューズ片１１とを接続すること
により、バリスタとヒューズを一体化して過電流過電圧
保護素子とした。

【００１９】（２）　中空のバリスタ素体６と、該バリ
スタ６の両端部に設けた端部電極８Ａ、８Ｂと、該端部
電極８Ａ、８Ｂに取り付けた口金７Ａ、７Ｂと、両端の
口金７Ａ、７Ｂ間に設けたヒューズ片１１と、バリスタ
素体６の中空部側に設け、かつ一方の端部電極８Ｂに接
続した内部電極９と、バリスタ素体６の外側であって、
２つの端部電極８Ａ、８Ｂと一定の距離をおき、かつ内
部電極９と対向する位置に設けた外部電極１０とから成
り、前記内部電極９及び外部電極１０間にバリスタを構
成して過電流過電圧保護素子とした。

【００２０】（３）　絶縁板１５上に、上記口金７Ａ、
７Ｂを保持する２つの止め金具１９、２０と、上記外部
電極１０を保持する止め金具２０とを設けると共に、該
止め金具１９、２０、２１には、それぞれ引き出し端子
１６、１７、１８を接続して、過電流過電圧保護素子の
ホルダーとした。

【００２１】（４）　上記絶縁板１５上に、３つの止め
金具１９、２０、２１を覆う大きさのカバー２２を、着
脱可能な状態で設けることにより、過電流過電圧保護素
子のホルダーとした。

【００２２】

【作用】上記構成に基づく本発明の作用を、図１を参照
しながら説明する。内部電極９と外部電極１０とその間
に挟まれたバリスタ素体６でバリスタを構成するが、こ
の場合次の寸法関係が必要である。

【００２３】すなわち、バリスタ素体６の厚みをｄ、一
方の端部電極８Ａと外部電極１０との間の距離をｘ、他
方の端部電極８Ｂと外部電極１０との間の距離をｙとし
た時、ｘ，ｙ＞ｄの関係を満たすように寸法を決める必
要がある。

【００２４】この関係を満たさないと、上記のバリスタ
は正常に機能しなくなる。好ましい関係はｘ＞ｙ＞ｄで
あり、この場合、外部電極１０は、素子５の中央部より
も端部電極８Ｂ側へ偏る。

【００２５】今、口金７Ａの位置をａ、口金７Ｂの位置
をｂとし、外部電極１０の位置をｃとすれば、過電流過
電圧保護素子５の等価回路は図１Ｂのようになる。

【００２６】図示のように、ａとｂの間にはヒューズ１
（ヒューズ片１１）が接続され、ｂとｃの間にはバリス
タ２（内部電極９と外部電極１０との間に形成されるバ
リスタ）が接続された等価回路となる。

【００２７】このようにすれば、ヒューズとバリスタを
一体化した過電流過電圧保護素子が得られる。この素子
を電気機器に使用すれば、ヒューズとバリスタが一度に
交換できると共に、その取り付けスペースも少なくなる
。

【００２８】また、上記の素子をホルダーによって保持
すれば、素子の交換作業が極めて容易となる。更に、ホ
ルダー上にカバーを設けておけば、過電流や過電圧によ
って該素子が焼損あるいは破裂しても、破片が飛び散る
こともなくなる。

【００２９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。 （第１実施例の説明）図２〜図５は、本発明の実施例を
示した図であり、図２は過電流過電圧保護素子の構成図
、図３は過電流過電圧保護素子の製造工程説明図、図４
は過電流過電圧保護素子のホルダー構成図、図５はホル
ダー上のカバー構成図である。

【００３０】図中、図１と同符号は同一のものを示す。 また、１２は半田、１３は孔、１５は絶縁板、１６、１
７、１８は引き出し端子、１９、２０、２１は止め金具
、２２はカバーを示す。

【００３１】本実施例における過電流過電圧保護素子の
構成を図２について説明する。図２Ａは前記素子の斜視
図であり、図２ＢはＸ−Ｙ線断面図である。

【００３２】過電流過電圧保護素子５は、ヒューズとバ
リスタを一体化した素子であり、本実施例では、その外
形を円柱形としたものである。

【００３３】前記素子５の両端部の外側には、口金７Ａ
、７Ｂが設けてあり、２つの口金の間には、該口金に対
して、一定の距離だけ離した位置に、外部電極（バリス
タの外部電極）１０が設けてある。

【００３４】前記の口金７Ａ、７Ｂと外部電極１０は、
使用時に外部の回路と接続する電極であり、それぞれ導
体で形成してある。また、口金７Ａ、７Ｂと外部電極１
０との間に位置するバリスタ素体６の電極が付与されて
いない部分の全部又は一部の表面は、バリスタ素体のま
までもよいが、例えば耐環境性を向上させるために、絶
縁性の樹脂あるいはガラスやその他の被膜をコーティン
グしてもよい。

【００３５】前記素子５は、円筒形のバリスタ素体６を
用いて構成しており、その両端には端部電極８Ａ、８Ｂ
を設け、更に端部電極８Ａ、８Ｂには口金７Ａ、７Ｂが
取り付けてある。

【００３６】また、バリスタ素体６の中空部には、その
両端の口金７Ａ、７Ｂに取り付けられたヒューズ片（可
溶体）１１が設けてある。このヒューズ片１１は、口金
７Ａ、７Ｂの外部において、半田１２等により取り付け
られ、かつ電気的にも接続される。

【００３７】また、バリスタ素体６の中空部側には、バ
リスタ用の内部電極９が設けてあり、この内部電極９は
一方の端部電極８Ｂと接続されている。また、バリスタ
用の外部電極１０は、前記の内部電極９とバリスタ素体
６を挟んで対向配置してある。

【００３８】そして、内部電極９、外部電極１０及びそ
の間のバリスタ素体６とでバリスタを構成する。この場
合、内部電極９と一方の端部電極８Ｂ及び口金７Ｂとは
、電気的に接続されているので、ヒューズ片１１と内部
電極９とは電気的に接続されていることになる。

【００３９】従って、ヒューズとバリスタとが電気的に
接続され、両者が一体化された素子となっている。

【００４０】次に、過電流過電圧保護素子の製造方法に
ついて、図３を参照しながら説明する。

【００４１】Ａ：バリスタ素材を用いて、円筒形のバリ
スタ素体６を形成する。この場合、使用する材料は、通
常のバリスタを作製する際に用いる材料でよい。

【００４２】Ｂ：次に、バリスタ素体６の両端に、厚膜
により端部電極８Ａ、８Ｂを形成する。その後、バリス
タ素体６の中空部には内部電極９を厚膜で形成し、更に
バリスタ素体６の外部には外部電極１０を厚膜で形成す
る。

【００４３】この場合、内部電極９は、一方の端部に設
けた電極８と接続するが、これら２つの電極は、同時に
形成してもよい。例えば端部電極８Ｂの形成時に、中空
部にまで延長して、内部電極９を同時に形成してもよい
。

【００４４】Ｃ：バリスタ素体６の両端に設けた端部電
極８Ａ、８Ｂ上に口金７Ａ、７Ｂを被せ、半田付け等に
より両者を固着する。この場合口金７Ａ、７Ｂには、ヒ
ューズ片を挿入するための孔１３をあけておく。

【００４５】Ｄ：口金７Ａの孔１３にヒューズ片１１を
挿入し、バリスタ素体６の中空部を貫通して、他端の口
金７Ｂに設けた孔１３へ挿入した後、口金７Ａ、７Ｂの
外側で半田１２等によりヒューズ片１１を口金に接続す
る。以上の各工程により、実施例の素子が作製できる。

【００４６】過電流過電圧保護素子のホルダーは、例え
ば図４のように構成する。図４Ａはホルダーの斜視図、
図４Ｂは止め金具を示す。

【００４７】この例では、絶縁板１５上に、３つの止め
金具１９、２０、２１を設けると共に、これらの各止め
金具と一体化された引き出し端子１６、１７、１８を絶
縁板１５の底面から引き出す。

【００４８】この例では、止め金具１９は引き出し端子
１６と一体化され、止め金具２０は引き出し端子１７と
一体化され、更に止め金具２１は引き出し端子１８と一
体化されている。

【００４９】止め金具１９、２１は、素子５の両端に設
けた口金７Ａ、７Ｂを挿入して保持するものであり、止
め金具２０は、外部電極１０を挿入して保持するもので
ある。

【００５０】上記の止め金具１９、２０、２１は、弾力
性のある金属導体（導体バネ）で構成され、素子５を機
械的に保持すると同時に、電気的にも接続する。

【００５１】この場合素子５には極性があり、決められ
た方向でホルダーに挿入することが必要である。従って
、ホルダー及び素子５には、極性判別用の手段を設けて
おく必要がある。

【００５２】例えば、素子５では、口金７と外部電極１
０との間の外部表面に、極性表示用のマークを付けたり
、あるいは色により極性表示をしておけばよい。

【００５３】また、ホルダー側では、止め金具の一部、
あるいは絶縁板１５上にその旨表示すればよい。

【００５４】ホルダーの構成は図４に示した通りである
が、使用時には、素子５に過電流が流れたり、過電圧が
印加した場合には、該素子５が焼損、破壊、あるいは破
裂することがある。

【００５５】このような事態に対応するため、図５に示
したように、ホルダーの絶縁板１５上にカバー２２を設
けた。このカバー２２は、例えば樹脂製のカバーとし、
図４に示した止め金具１９、２０、２１を全て覆うこと
ができる大きさにする。

【００５６】このカバーの係止手段としては、例えば絶
縁板１５上に、係止突起を形成すると共に、この係止突
起と係合する係合部を、カバー２２の内側に形成すれば
よい。

【００５７】（他の実施例の説明）以上実施例について
説明したが、本発明は次のようにしても実施可能である
。 （１）　外部電極１０上に、別の金属電極を被せてもよ
い。 例えば、端部電極８Ａ、８Ｂ上に取り付けた口金７Ａ、
７Ｂと同じ厚さで同じ材料製の金属電極を被せてもよい
。

【００５８】このようにすれば、外部電極１０の破損を
防止し、更に、ホルダーへの着脱が容易で、安定した接
触が可能となる。

【００５９】（２）　ホルダー上の止め金具は３個ある
が、その内、外部電極１０（バリスタの電極）を保持す
る止め金具２０は、中央部よりも止め金具１９側に偏っ
て設けておけば、素子５を交換する際、その極性がよく
わかる。

【００６０】（３）　端部電極８Ａ、８Ｂ、内部電極９
、外部電極１０は、厚膜で形成してもよいが、薄膜で形
成することも可能である。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
のような効果がある。 （１）　ヒューズとバリスタを一体化したので、従来の
ように、ヒューズとバリスタを同時に交換する場合には
、その交換作業が容易になる。

【００６２】（２）　ヒューズとバリスタを一体化した
ので、ヒューズが切れた時、バリスタも同時に交換でき
る。従って、ヒューズが切れるようなサージにより劣化
したバリスタを、継続使用することがなくなる。このた
め、バリスタの劣化による事故を未然に防ぐことが可能
となる。

【００６３】（３）　ヒューズとバリスタとを同時に使
用する電気機器では、ヒューズとバリスタを一体化した
素子を用いることにより、取り付けスペースが少なくな
り、機器の小型化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図である。

【図２】本発明の実施例における過電流過電圧保護素子
の構成図である。

【図３】実施例における過電流過電圧保護素子の製造工
程説明図である。

【図４】実施例における過電流過電圧保護素子のホルダ
ー構成図である。

【図５】実施例におけるホルダー上のカバー構成図であ
る。

【図６】従来例の説明図である。

【符号の説明】

５　　過電流過電圧保護素子 ６　　バリスタ素体 ７Ａ、７Ｂ　　口金 ８Ａ、８Ｂ　　端部電極 ９　　内部電極 １０　　外部電極 １１　　ヒューズ片（可溶体）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　中空のバリスタ素体（６）を用い、該
   バリスタ素体の中空部に、ヒューズ片（可溶体）（１１
   ）を設けると共に、該バリスタ素体（６）の外側と中空
   部側の対向する位置に電極（１０、９）を設けてバリス
   タを構成し、該バリスタの一方の電極（９）と、前記ヒ
   ューズ片（１１）とを接続することにより、バリスタと
   ヒューズを一体化したことを特徴とする過電流過電圧保
   護素子。
2. 【請求項２】　　中空のバリスタ素体（６）と、該バリ
   スタ素体（６）の両端部に設けた端部電極（８Ａ、８Ｂ
   ）と、該端部電極（８Ａ、８Ｂ）に取り付けた口金（７
   Ａ、７Ｂ）と、両端の口金（７Ａ、７Ｂ）間に設けたヒ
   ューズ片（１１）と、バリスタ素体（６）の中空部側に
   設け、かつ一方の端部電極（８Ｂ）に接続した内部電極
   （９）と、バリスタ素体（６）の外側であって、２つの
   端部電極（８Ａ、８Ｂ）と一定の距離をおき、かつ内部
   電極（９）と対向する位置に設けた外部電極（１０）と
   から成り、前記内部電極（９）及び外部電極（１０）間
   にバリスタを構成したことを特徴とする過電流過電圧保
   護素子。
3. 【請求項３】　　絶縁板（１５）上に、上記口金（７Ａ
   、７Ｂ）を保持する２つの止め金具（１９、２１）と、
   上記外部電極（１０）を保持する止め金具（２０）とを
   設けると共に、該止め金具（１９、２０、２１）には、
   それぞれ引き出し端子（１６、１７、１８）を接続した
   ことを特徴とする上記過電流過電圧保護素子用のホルダ
   ー。
4. 【請求項４】　　上記絶縁板（１５）上に、３つの止め
   金具（１９、２０、２１）を覆う大きさのカバー（２２
   ）を、着脱可能な状態で設けたことを特徴とする請求項
   ３記載の過電流過電圧保護素子用のホルダー。