JPH0963441A - 温度ヒューズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 設定温度となると確実にオフとなって電流を
遮断する温度ヒューズを提供する。 【解決手段】 温度ヒューズは、設定温度になると気化
する温度ペレットを内蔵している。温度ペレットは、直
接に、あるいはバネ等の弾性体を介して間接的に接点板
を電極に押圧してオンを保持している。設定温度になる
と、温度ペレットが気化して接点板は電極から離れてオ
フ状態となる。温度ヒューズは、接点板に形状記憶合金
を使用している。形状記憶合金の接点板は、温度ペレッ
トが気化する温度、ないしはその近傍の温度になると、
強制的にオフ形状となるように変形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば、パック
電池やモーター等の電気機器に内蔵されて、電池やモー
ター等の機器の温度が異常に上昇するのを防止する保護
パーツとして使用される温度ヒューズに関する。

【０００２】

【従来の技術】温度ヒューズは、たとえば、電池の表面
に密着して使用される。電池に密着する温度ヒューズ
は、電池の温度が異常に上昇するとオフになる。電池温
度が設定温度よりも低いときはオンの状態を保持する。
温度ヒューズを電池と直列に接続すると、電池の温度が
異常に上昇したときに、電池電流を遮断して電池を保護
できる。モーターに使用される温度ヒューズも、同じよ
うにモーターに接触して使用される。

【０００３】この用途に使用される温度ヒューズの構造
を図１に示す。この図の温度ヒューズは、金属ケース４
の一端に電極３を、他端にリード線５を固定している。
電極３は金属ケース４から絶縁して固定されている。リ
ード線５は金属ケース４に接続されている。金属ケース
４には、電極３に対向する位置に、軸方向に移動できる
ように接点板２を内蔵している。さらに、金属ケース４
のリード線５の端部に、温度ペレット１を内蔵してい
る。温度ペレット１は、設定温度以下では固体である
が、設定温度より高くなると気化して消失する。温度ペ
レット１と接点板２との間には、接点板２を電極３に弾
性的に押圧するオンスプリング６を内蔵している。さら
に、温度ペレット１が気化して消失したときに、接点板
２を電極３から離す方向に弾性的に押圧するオフスプリ
ング７も内蔵している。

【０００４】この構造の温度ヒューズは、設定温度より
も低いときは、温度ペレット１がオンスプリング６を介
して接点板２を電極３に押圧してオン状態とする。設定
温度よりも高くなると、温度ペレット１が気化して消失
する。温度ペレット１がなくなると、図２に示すよう
に、温度ペレット１がオンスプリング６でもって、接点
板２を押圧できなくなるので、オフスプリング７が接点
板２を電極３から離す。この状態になると、温度ヒュー
ズはオフ状態となって電流を遮断する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図１と図２に示す構造
の温度ヒューズは、設定温度になると電流を遮断し、そ
の後に温度が低下しても、遮断状態を保持して電気機器
を保護する。ただ、この構造の温度ヒューズが電流を遮
断するためには、接点板２が確実に電極３から離れるこ
とが必須である。しかしながら、温度ヒューズは、設定
温度よりも高くなっても、図３に示すように、接点板２
が電極３に溶着されて離れないことがある。過電流が流
れると高温になるので、接点板２と電極３の接点部分に
おいても高温で熱せられて、この部分が溶けて接点板２
と電極３が溶着されてしまう。この状態になると、温度
ペレット１が消失してオンスプリング６が接点板２を電
極３に押圧しなくなっても、接点板２は電極３と接続さ
れたままとなり、オフスプリング７が接点板２を押圧し
ても電極３と分離できなくなる。よって、温度ヒューズ
は電流を遮断できなくなって、電気機器を保護できなく
なる欠点がある。

【０００６】本発明は、さらにこの欠点を解決すること
を目的に開発されたものである。本発明の重要な目的
は、設定温度になると確実にオフとなって電流を遮断す
る高信頼性の温度ヒューズを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の温度ヒューズ
は、前述の目的を達成するために下記の構成を備える。
温度ヒューズは、設定温度になると気化する温度ペレッ
ト１を内蔵している。温度ペレット１は、直接に、ある
いは、バネ等の弾性体を介して間接的に接点板２を電極
３に押圧してオンを保持している。設定温度になると、
温度ペレット１が気化して接点板２は電極３から離れて
オフ状態となる。

【０００８】さらに、本発明の温度ヒューズは、接点板
２に形状記憶合金を使用している。形状記憶合金の接点
板２は、温度ペレット１が気化する温度、ないしはその
近傍の温度になると、強制的にオフ形状となるように変
形する。

【０００９】以上の構成をしている本発明の温度ヒュー
ズは、設定温度になると、温度ペレット１が気化してオ
フ状態となり、さらに、形状記憶合金である接点板２が
変形してオフ状態となる。すなわち、温度ペレット１が
気化し、あるいは、形状記憶合金が変形してオフ状態と
なる。このため、温度ペレット１が気化しても接点板２
がオフ状態とならないときに、形状記憶合金である接点
板２が変形して強制的にオフ状態となる。したがって、
設定温度になると確実にオフ状態となって、電流を遮断
できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明
の技術思想を具体化するための温度ヒューズを例示する
ものであって、本発明は温度ヒューズを下記のものに特
定しない。

【００１１】さらに、この明細書は、特許請求の範囲を
理解し易いように、実施の形態に示される部材に対応す
る番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解
決するための手段の欄」に示される部材に付記してい
る。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形
態の部材に特定するものでは決してない。

【００１２】図４は、オン状態の温度ヒューズを示す。
オフ状態の温度ヒューズは図５に示す。温度ヒューズ
は、外形を円筒状とする金属ケース４を有する。これら
の図に示す金属ケース４は、鉄、銅、アルミニウム等の
金属で形成される。金属ケース４の一端にはリード線５
を固定して電気的に接続している。また、他端には電極
３を固定し、電気的に金属ケース４と電極３は絶縁して
いる。

【００１３】金属ケース４の内部は中空で、電極３と、
接点板２と、温度ペレット１を内蔵している。電極３
は、金属ケース４の一端から中心軸上に延長して固定さ
れている。電極３は絶縁材９を介して金属ケース４に固
定されている。絶縁材９はプラスチックやセラミック製
で、中心に電極３を挿通する貫通孔を設けている。絶縁
材９に挿通された電極３は、エポキシ係接着剤等で絶縁
材９と金属ケース４に接着して固定されている。電極３
は棒状で、金属ケース４の外部に突出している。電極３
の先端面で、接点板２に対向する面は、先端を曲面状と
して、接点板２に接触させる。

【００１４】電極３の先端面を曲面状として、接点板２
に点接触させる温度ヒューズは、接触不良を防止でき
る。また電極材質を耐電性のある金属とし、あるいは、
金メッキする等の方法で接触不良を少なくすることもで
きる。

【００１５】接点板２は、電極３と対向する位置にあ
り、金属ケース４の内面を軸方向に移動できるように配
置される。外形は金属ケース４の内径とほぼ同じ大きさ
で、金属ケース４の内面を円形とすれば、円盤状とす
る。接点板２は導電性のある形状記憶合金である。形状
記憶合金の接点板２は、設定温度以上になると記憶して
いる元の形状に戻る。図５に示す接点板２が記憶する形
状は、外周の折曲部２Ａを内側に曲げて、金属ケース４
の内面から離れる形状である。ただ、本発明の温度ヒュ
ーズは、接点板２が設定温度以上で復元する形状を、図
５の形状に特定しない。接点板は、たとえば、図示しな
いが、中央凸に湾曲して外形を小さくする形状に復元す
るようにすることもできる。接点板２は、設定温度より
も低いときは、金属ケース４の内面に接触できる大きさ
をしている。設定温度よりも低いとき、接点板２は金属
ケース４と接触して電極３を金属ケース４に接続する。
しかし、接点板２の温度が上昇し、設定温度を超える
と、接点板２は記憶している元の形状に戻るように変形
して、外周を金属ケース４の内面から離す。この状態
で、接点板２と金属ケース４は非接触状態となる。接点
板２が変形する設定温度は、温度ペレットが気化する温
度、あるいはその近傍の温度に設定する。

【００１６】接点板２と絶縁材９との間に、オフスプリ
ング７を配設している。オフスプリングは７は接点板２
を電極３から離す方向に押圧している。オフスプリング
７は弾性のあるコイルスプリング等で構成され、絶縁材
９の凸部を挿入されて、定位置に配設されている。オフ
スプリング７はまた、接点板の接点板２を金属ケース４
の中心に保持する役目も果たす。オフスプリング７が接
点板２を金属ケース４の中心に保持するために、コイル
状に巻かれているオフスプリング７は、外径を、接点板
２の折曲部２Ａの内径にほぼ等しくしている。オフスプ
リング７で金属ケース４の中心に配設される接点板２
は、折曲部２Ａが内側に折曲されて、オフ状態となる形
状に変形したとき、折曲部２Ａの全周を金属ケース４の
内面から確実に離して、オフ状態とする。

【００１７】オフスプリング７の押圧力は、温度ヒュー
ズが設定温度よりも高くなって、温度ペレット１が消失
したときには接点板２を電極３から離し、温度ペレット
１があるときは、オンスプリング６で接点板２が電極３
に押圧されるように設計される。すなわち、オンスプリ
ング６が温度ペレット１を介して接点板を押圧するとき
は、オフスプリング７が、接点板２を電極３から引き離
そうとする力よりも、オンスプリング６が接点板２を接
触させようとする力の方が強く、温度ペレット１のない
状態では、確実に接点板２を電極３から分離させる力を
有するよう、スプリングの全長や巻数、材質を調整して
決定する。

【００１８】接点板２を電極３に押圧するために、オフ
スプリング７の反対面に、オンスプリング６が配設され
る。オンスプリング６は、温度ペレット１と接点板２の
間に配設されて、接点板２を電極３に押圧する。オンス
プリング６の押圧力は、温度ペレット１を介して接点板
２を電極３に押圧し、温度ペレット１が消失した状態で
は、オフスプリング７に押し返されて接点板２を電極３
から分離させる押圧力に設計される。押圧力は、金属ケ
ース４の内径や長さ、温度ペレット１の厚さ等を考慮し
て、スプリングの全長や巻数等を調整して決定する。オ
フスプリング７は、図４に示すように両端に絶縁板８を
連結している。絶縁板８は金属ケース４の内径とほぼ同
じか、若干小さい大きさとし、金属ケース４の内面を自
由に移動できる。オフスプリング７は絶縁板８を押圧
し、絶縁板８は電極３を押圧する。また、他方の絶縁板
８は、温度ペレット１に支持されて固定される。

【００１９】オフスプリング７の他方に連結される絶縁
板８と、リード線５の間には、温度ペレット１を充填し
ている。温度ペレット１は、温度が設定温度以上に上昇
すると、気化する性質を有する。温度ペレット１が気化
する温度は、例えば８４〜９３℃とする。温度ペレット
１は、オン状態、すなわち設定温度以下では固形のまま
であり、絶縁板８を支持して、これに連結されるオンス
プリング６で接点板２を電極３に押圧する。温度が設定
温度に上昇すると、温度ペレット１は気化して消失して
いくので、オンスプリング６を支持する絶縁板８は支え
を失い、徐々にリード線５に近づく。絶縁板８が移動す
るに従い、オンスプリング６は押圧力を失い、やがてオ
フスプリング７の押圧力に負けて、接点板２は電極３か
ら離され、オフ状態となる。

【００２０】なお、図４および図５に示す温度ヒューズ
では、オフスプリング７と温度ペレット１を有するが、
オンスプリングのない温度ペレット１のみで構成するこ
ともできる。図示しないが、オンスプリングのない温度
ヒューズは、温度ペレットを充填した状態で接点板が電
極に接触するよう、十分な量が金属ケース内に充填され
る。温度が上昇して温度ペレットが消失すると、オフス
プリングの押圧力で、温度ペレットの消失した空間に接
点板が移動するので、オフ状態とすることができる。

【００２１】金属ケース４の一端にはリード線５が固定
される。リード線５は、導線もしくは金属製の端子等と
して、金属ケース４と電気的に接続される。またリード
線５と電極３は、同じ材質とすることもできる。

【００２２】温度ヒューズは、下記のように動作して、
過電流等から電気機器を保護する。 オン状態では、図４に示すように温度ペレット１と
オンスプリング６が接点板２を押圧し、接点板２と電極
３は電気接続されている。電流の流れは、リード線５か
ら金属ケース４、金属ケース４の内面で接触する接点板
２、接点板２に押圧されて接触される電極３、という順
に電極３まで流れる。

【００２３】 オフ状態となるときは、温度ヒューズ
の温度が上昇するので、図２に示すように、温度ペレッ
ト１が気化する。すると、オンスプリング６が接点板２
を押圧する力が弱くなり、接点板２はオフスプリング７
に押圧されて電極３から離れる。よって、この部分で電
流は断たれ、断線して回路は保護される。

【００２４】 温度ペレット１が消失しても断線しな
いとき、例えば過電流が流れて高温となり、接点板２と
電極３が溶着して、オフスプリング７の押圧力では接点
板２を分離できないときは、図５に示すように、接点板
２と電極３は接続されたままとなる。しかし、温度の上
昇によって、形状記憶合金である接点板２が変形して、
接点板２の外周が金属ケース４の内面から離れ、この部
分で電気接続が断たれる。したがって、温度ペレット１
による電流遮断が正常に動作しない場合であっても、形
状記憶合金を使用した保護機能が働き、回路を切断して
電気機器を保護できる。保護機能を作動させる設定温度
は、温度ペレット１の気化温度と、形状記憶合金の変形
温度によって決まる。例えば、温度ペレットが気化する
設定温度を８４℃〜９３℃とし、形状記憶合金が元の形
状に復元する設定温度を、温度ペレットが気化する設定
温度に対して、たとえば、０〜１０℃高く設定する。な
お、形状記憶合金が変形する設定温度は、温度ペレット
の気化温度よりも０〜１０℃低く設定することもでき
る。

【００２５】以上の構造の温度ヒューズは、たとえば、
パック電池に内蔵して使用される。図６は温度ヒューズ
１０を内蔵するパック電池を示す。この図のパック電池
は、電池１１と直列に温度ヒューズ１０を接続してい
る。温度ヒューズ１０は電池１１に密着してパック電池
に内蔵される。電池１１の温度が設定温度よりも低いと
き、温度ヒューズ１０はオン状態にあるが、電池１１の
温度が設定温度よりも高くなると、温度ヒューズ１０は
オフになる。オフ状態の温度ヒューズ１０は、電池１１
の電流を遮断して、電池を保護する。

【００２６】

【発明の効果】本発明の温度ヒューズは、従来の温度ヒ
ューズでは正常にオフ動作しない場合であっても、確実
に動作して回路を切断し、電気機器を安全に保護できる
特長を実現する。それは、本発明の温度ヒューズが、温
度ペレットによるオフ動作に加えて、形状記憶合金を使
用した接点板によって電流を遮断するからである。過電
流等で温度が上昇すると、まず温度ペレットが消失して
接点板が電極から離れ、回路を遮断する保護機構が働
く。しかしながら、何らかの原因によって温度ペレット
が消失しても遮断しない場合には、さらに形状記憶合金
である接点板が変形し、接点板と金属ケースの接触が断
たれて、遮断される。したがって、二重構造の保護機構
が働くこととなり、より確実に回路を遮断して、接続さ
れた電気機器を保護できる。特に、信頼性の要求される
システムにおいて、保護回路として使用でき、システム
の事故防止をより確実にして、安全性、信頼性を高める
ことができる。

【００２７】また、本発明の温度ヒューズの構造は、従
来と同じ構造として信頼性を改善することも可能である
ために、安価に多量生産できる。特に、本発明の温度ヒ
ューズは、接点板の材質を形状記憶合金に代えるだけで
信頼性を向上させることも可能であるために、接点板を
材質の違うものに交換することによって、従来の温度ヒ
ューズに使用されている他のパーツをそのまま使用して
製造できる。このため、設計変更を少なくすることも可
能である。ただ、全体の構造を全く異なる形状とするす
ることもできるのは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の温度ヒューズのオン状態を示す断面図

【図２】図１に示す温度ヒューズのオフ状態を示す断面
図

【図３】図１に示す温度ヒューズの正常にオフ状態とな
らない様子を示す断面図

【図４】本発明の温度ヒューズのオン状態を示す断面図

【図５】図４に示す温度ヒューズのオフ状態を示す断面
図

【図６】温度ヒューズを内蔵するパック電池の断面図

【符号の説明】

１…温度ペレット ２…接点板 ３…電極 ４…金属ケース ５…リード線 ６…オンスプリング ７…オフスプリング ８…絶縁板 ９…絶縁材 １０…温度ヒューズ １１…電池

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 設定温度になると気化する温度ペレット
   (1)を内蔵し、温度ペレット(1)が直接にあるいは間接に
   接点板(2)を電極(3)に押圧してオン状態を保持し、設定
   温度になると温度ペレット(1)が気化して接点板(2)が電
   極(3)から離れてオフ状態となる温度ヒューズにおい
   て、 接点板(2)が形状記憶合金で、形状記憶合金の接点板(2)
   は、温度ペレット(1)が気化する温度ないしはその近傍
   の温度になると、オフ状態となる形状に変形するように
   構成されてなることを特徴とする温度ヒューズ。
2. 【請求項２】 筒状の金属ケース(4)と、この金属ケー
   ス(4)に軸方向に移動できるように内蔵されている接点
   板(2)と、金属ケース(4)の一端に金属ケース(4)から絶
   縁して固定されている電極(3)と、金属ケース(4)に接続
   されているリード線(5)と、接点板(2)を電極(3)に弾性
   的に押圧するオンスプリング(6)と、このオンスプリン
   グ(6)を介して接点板(2)を電極(3)に押圧し、かつ設定
   温度になると気化する温度ペレット(1)と、接点板(2)を
   電極(3)から離す方向に弾性的に押圧しているオフスプ
   リング(7)とを備え、設定温度よりも低い温度において
   は、温度ペレット(1)がオンスプリング(6)を介して接点
   板(2)を電極(3)に押圧してオン状態となり、設定温度よ
   りも高くなると温度ペレット(1)が気化してオフスプリ
   ング(7)が接点板(2)を電極(3)から離してオフ状態とす
   るように構成されてなる温度ヒューズにおいて、下記の
   全ての構成を有することを特徴とする温度ヒューズ。 （ａ） 接点板(2)は形状記憶合金である。 （ｂ） 形状記憶合金である接点板(2)は、温度ペレッ
   ト(1)が気化する温度ないしはその近傍温度になると、
   外周が金属ケース(4)から離れてオフ状態となる形状に
   変形するように構成されている。