JPH1012110A - 温度ヒューズおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な電子機器が高温に加熱されることによ
る弊害を効果的に防止する。 【解決手段】 加熱されることによって破断されるよう
に構成された熱膨張性を有する合成樹脂材等からなる支
持体１と、この支持体１上に固着された導電体層２とを
有し、上記支持体１が加熱されて熱膨張することにより
破断されるのに応じ、上記導電体層２を破断させるよう
に構成した温度ヒューズおよびその製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、雰囲気温度が所定
値に上昇した場合に、電気的導通状態が遮断されるよう
に構成された温度ヒューズに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子機器が高温に加熱されること
による弊害を防止するための温度ヒューズとして通常の
金属材を使用することが行われているが、この金属材か
らなる温度ヒューズは、その融点が３００°Ｃ以上であ
るために、通常の電子機器部品を雰囲気温度から有効に
保護することが困難である。このため、例えば特開昭６
２−１６７３５８号公報に示されるように、加熱ポリマ
ーマトリックス中にカーボンブラックまたは石墨等の均
質導電性粒状充填材を分散させ、あるいはカーボンブラ
ックと粉末ポリマーとを乾燥混合して生成された組成物
を焼結してなる導電性ポリマー組成物によって温度ヒュ
ーズ形成することが行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記導電性ポリマー組
成物は、優れた導電性を有する銅等の金属材に比べて電
気抵抗が大きいので、電気を流すと発熱するとともに、
その温度の上昇に応じて電気抵抗がさらに増大するとい
う性質を有している。このため、上記導電性ポリマー組
成物を電子機器の温度ヒューズとして使用した場合に
は、電流が流れることによって上記温度ヒューズが発熱
すると、その電気抵抗が増大して発熱作用が促進される
ので、１０Ａ程度の電流が流されることによって上記導
電性ポリマー組成物が溶融し、雰囲気温度の如何に拘ら
ず上記温度ヒューズの電気的導通状態が遮断されること
になる。

【０００４】また、上記導電性ポリマー組成物と同様の
性質を有するチタン酸バリウム系の半導電性セラミック
ス組成物を温度ヒューズとして使用した場合には、１Ａ
程度の電流が流されると電気的導通状態が遮断されるこ
とになるため、これらを上記温度ヒューズとして使用す
ることができないという問題がある。

【０００５】本発明は、このような事情に鑑み、簡単な
電子機器が高温に加熱されることによる弊害を効果的に
防止することができる温度ヒューズおよびその製造方法
を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
加熱されることによって破断されるように構成された合
成樹脂材からなる支持体と、この支持体上に固着された
導電体層とを有し、上記支持体が破断されるのに応じて
上記導電体層を破断させるように構成したものである。

【０００７】上記構成によれば、支持体と導電体層とか
らなる温度ヒューズの雰囲気温度が上昇して支持体が破
断されると、これに伴って導電体層が破断され、温度ヒ
ューズの電気的導通状態が遮断されることになる。

【０００８】請求項２に係る発明は、熱収縮性を有する
合成樹脂材からなる支持体と、この支持体上に固着され
た導電体層と、この導電体層の両端部に接触した状態で
設置された一対の電極とを有し、上記支持体が熱収縮す
るのに応じて上記導電体層を両電極の少なくとも一方か
ら遊離させるように構成したものである。

【０００９】上記構成によれば、支持体と導電体層とか
らなる温度ヒューズの雰囲気温度が上昇して支持体が熱
収縮すると、これに伴って導電体層が電極から遊離して
温度ヒューズの電気的導通状態が遮断されることにな
る。

【００１０】請求項３に係る発明は、熱膨張性を有する
合成樹脂材からなる支持体と、この支持体上に設置され
て支持体に固着された導電体層とを有し、上記支持体が
熱膨張するのに応じて上記導電体層を破断させるように
構成したものである。

【００１１】上記構成によれば、支持体と導電体層とか
らなる温度ヒューズの雰囲気温度が上昇して支持体が熱
膨張すると、これに伴って導電体層がその長手方向に引
っ張られて破断され、温度ヒューズの電気的導通状態が
遮断されることになる。

【００１２】請求項４に係る発明は、合成樹脂材からな
る一対の支持体素材を成形し、両支持体素材をその軟化
点以上の温度下で引き延ばして互いに接合した後、これ
を冷却して硬化させることにより支持体を形成し、この
支持体上に導電体層を固着したものである。

【００１３】上記構成によれば、温度ヒューズの両端部
が係止された状態で電子機器の導電部等に取り付けら
れ、上記温度ヒューズの雰囲気温度が支持体の軟化点以
上に上昇すると、この支持体を構成する一対の支持体素
材が元の形状に復元しようとして収縮し、その接合部が
分離するとともに、これに伴って導電体層が破断され、
温度ヒューズの電気的導通状態が遮断されることにな
る。

【００１４】請求項５に係る発明は、導電体層の両端部
が一対の電極に接触した状態で設置される温度ヒューズ
の製造方法であって、合成樹脂材からなる支持体素材を
成形し、この支持体素材をその軟化点以上の温度に加熱
した状態で引き延ばした後、これを冷却して硬化させる
ことにより支持体を形成し、この支持体上に導電体層を
固着したものである。

【００１５】上記構成によれば、温度ヒューズの両端部
が係止された状態で電子機器の導電部等に取り付けられ
た状態で、上記温度ヒューズの雰囲気温度が支持体の軟
化点以上に上昇すると、この支持体を構成する支持体素
材が元の形状に復元しようとして収縮するとともに、こ
れに伴って導電体層が電極から遊離し、温度ヒューズの
電気的導通状態が遮断されることになる。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る温度ヒューズ
の実施形態を示している。この温度ヒューズは、合成樹
脂材からなる支持体１と、この支持体１の上面に固着さ
れた銅等の金属材等によって形成された薄膜からなる導
電体層２とによって構成されている。

【００１７】上記支持体１は、熱可塑性合成樹脂材、例
えばポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンプロピレ
ン共重合体、エチレンアクリル酸共重合体、エチレンエ
チルアクリレート共重合体、エチレン酢酸ビニル共重合
体、エチレンαオレフィン共重合体等のエチレン共重合
体、塩化ビニル、ポリエステル、熱可塑性ポリウレタ
ン、６ナイロン、６６ナイロン、１２ナイロン等のナイ
ロン、ポリフッ化ビニリデン、ビニリデンフルオライド
・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ビニリデンフル
オライド・ヘキサフルオロプロピレン・テトラフルオロ
エチレン共重合体等のフッ素樹脂等からなり、その融点
温度に加熱されると溶融状態となって破断されるように
構成されている。

【００１８】上記熱可塑性合成樹脂材からなる支持体１
の破断温度は、素材の種類に応じて種々の値に設定可能
である。上記支持体１を確実に溶融させて破断させるた
めには、１５０°Ｃの温度下におけるメルトインデック
ス（ＭＩ）を１０ｇ／分以上に設定することが望まし
い。

【００１９】また、上記導電体層２は、大電流を流すこ
とが可能な銅等の金属材またはカーボンブラック等から
なる導電材を支持体１上にコーティングまたは接着する
等によって形成され、上記支持体１が破断された場合
に、これに応じて導電体層２が破断されるように、上記
支持体１に対する接合強度および層厚等が設定されてい
る。

【００２０】上記のように構成された温度ヒューズは、
電子機器等の導電部に設置されてその両端部が取付けボ
ルト等からなる係止部材によって係止された状態で取り
付けられ、上記支持体１を構成する熱可塑性合成樹脂材
の融点以上の温度に加熱されることにより、電気的導通
状態が遮断される。つまり、上記支持体１をエチレンエ
チルアクリレート共重合体によって形成した場合には、
その融点（９０°Ｃ）以上の温度に加熱されることによ
り、図２に示すように、支持体１が溶融して破断される
とともに、その上にコーティングされた導電体層２も破
断され、温度ヒューズの電気的導通状態が遮断されるこ
とになる。

【００２１】したがって、上記温度ヒューズが設置され
た電子機器の雰囲気温度が、支持体１を構成する熱可塑
性合成樹脂材の融点以上となった時点で、上記温度ヒュ
ーズの電気的導通状態を遮断することができるので、高
温下において上記電子機器の作動状態が継続されること
に起因するＩＣ部品の損傷を確実に防止することができ
る。

【００２２】なお、上記支持体１を溶融させることによ
り、導電体層２を破断させるようにした上記実施形態に
代え、支持体１を熱収縮性を有する合成樹脂材によって
形成し、この支持体１を熱収縮させて破断させることに
より、支持体１に固着された導電体層２を破断させるよ
うに構成してもよい。

【００２３】すなわち、図３に示すように、トランスイ
ソプレンポリマー、ポリスチレン、ポリウレタンまたは
架橋ポリエチレン等の形状記憶樹脂からなる左右一対の
支持体素材１ａを形成し、この支持体素材１ａをその軟
化点以上の温度に加熱した状態で、図４に示すように引
き延ばして両者を接合した後、上記支持体素材１ａを軟
化点未満の温度に冷却して硬化させることによって支持
体１を形成するとともに、その上面に銅等の金属材また
はカーボンブラック等からなる導電材をコーティングし
て導電体層２を固着することにより温度ヒューズを形成
してもよい。

【００２４】上記のようにして形成された温度ヒューズ
は、その両端部が係止部材によって固定された状態で取
り付けられ、上記支持体１を構成する形状記憶樹脂の軟
化点以上の温度に加熱されると、この支持体１が元の支
持体素材１ａの長さに復元しようとして収縮するするた
め、図５に示すように、支持体１を構成する両支持体素
材１ａの接合部が破断されるとともに、その上面に固着
された導電体層２が破断されることにより、電気的導通
状態が遮断される。

【００２５】例えば、中密度ポリエチレンによって一対
の支持体素材１ａを形成して架橋させた後、両支持体層
材１ａをその融点である１２０°Ｃ以上の温度下で引き
延ばして両者を接合した後、これを冷却して硬化させる
ことにより支持体１を形成し、この支持体１上に銅をコ
ーティングして導電体層２を固着してなる温度ヒューズ
を加熱し、その収縮状態を測定する実験を行ったとこ
ろ、図６に示すようなデータが得られた。

【００２６】上記データから、温度ヒューズが支持体１
を形成する中密度ポリエチレンの融点である１２０°Ｃ
の温度に加熱された時点で急激に収縮率が増大して温度
ヒューズの支持体１および導電体層２が破断されること
がわかる。すなわち、上記温度ヒューズが１２０°Ｃ以
上に加熱された時点で、その収縮率が略１００％となっ
て支持体１が支持体素材１ａと同程度の長さに収縮する
ため、両支持体素材１ａの接合部が破断されるととも
に、これに伴い導電体層２が破断されて温度ヒューズの
電気的導通状態が遮断されることが確認された。

【００２７】また、図７に示すように、所定間隔を置い
て設置された一対の電極３の設置間隔よりも全長が小さ
な値に設定された支持体素材１ａを、形状記憶樹脂によ
って形成してその軟化点以上の温度に加熱した状態、ま
たは上記支持体素材１ａに電子線照射して支持体素材１
ａを構成する合成樹脂材を十分に架橋させた後、その融
点以上の温度に加熱した状態で、図８に示すように、上
記支持体素材１ａを電極３の設置間隔よりも大きな長さ
に引き延ばし、これを冷却して硬化させることにより支
持体１を形成し、その上面に銅等の金属材またはカーボ
ンブラック等からなる導電材をコーティングして導電体
層２を固着することにより温度ヒューズを形成してもよ
い。

【００２８】上記温度ヒューズの両端部を電極３に接触
させた状態で設置すると、上記支持体１を構成する形状
記憶樹脂の軟化点以上の温度に加熱されると、この支持
体１が元の支持体素材１ａの長さに復元しようとして収
縮するため、図９に示すように、支持体１の上面に固着
された導電体層２が上記電極３から遊離することによ
り、電気的導通状態が遮断されることになる。

【００２９】なお、上記実施形態では、支持体１が熱収
縮するのに伴って導電体層３の両端部がそれぞれ電極３
から遊離するように構成した例について説明したが、上
記支持体１の一端部を電子機器の導電部に固着し、支持
体１が熱収縮するのに伴って導電体層３の他端部が電極
３の一方から遊離するように構成してもよい。

【００３０】上記各実施形態では、支持体１を溶融、あ
るいは熱収縮させることによって温度ヒューズの電気的
導通状態を遮断させるように構成した例について説明し
たが、支持体１を熱膨張させてこの支持体１上に固着さ
れた導電体層２を破断させることにより、温度ヒューズ
の電気的導通状態を遮断させるように構成してもよい。
すなわち、図１０に示すように、ポリエチレン等の熱膨
張率が大きい素材によって支持体１を形成した後、その
上面に銅等の金属材またはカーボンブラック等からなる
導電材をコーティングして導電体層２を固着することに
より温度ヒューズを形成してもよい。

【００３１】上記のようにして形成された温度ヒューズ
は、その両端部が電極に接触した状態で取り付けられ、
上記支持体１を構成する合成樹脂剤の軟化点以上の温度
に加熱されると、この支持体１が熱膨張するため、図１
１に示すように、支持体１上に固着された導電体層２が
その長手方向に引っ張られて破断されることにより、電
気的導通状態が遮断されることになる。

【００３２】例えば、中密度ポリエチレンによって支持
体１を形成した後、この支持体１上に銅をコーティング
して導電体層２を固着してなる本発明の実施形態に係る
温度ヒューズと、中密度ポリエチレン中にカーボンブラ
ック等の導電体を混入して焼結する等により形成された
導電性ポリエチレンからなる比較例に係る温度ヒューズ
とをそれぞれ加熱して、その電気抵抗を測定する実験を
行ったところ、図１２に示すようなデータが得られた。

【００３３】上記データから、本発明の実施形態に係る
温度ヒューズは、比較例に係る温度ヒューズに比べ、上
記中密度ポリエチレンの融点である１２０°Ｃの温度に
加熱された時点における電気抵抗の増大量が大きいこと
がわかる。これによって、本発明に係る温度ヒューズで
は、導電体層２を破断させることによって電気的導通状
態を確実に遮断できることが確認された。また、上記本
発明の実施形態に係る温度ヒューズは、上記比較例に係
る温度ヒューズに比べ、上記融点未満の温度下における
電気抵抗が著しく小さいため、通常の使用状態で大きな
電流を流すことが可能である。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発
明は、加熱されることによって破断されるように構成さ
れた合成樹脂材からなる支持体と、この支持体上に固着
された導電体層とによって温度ヒューズを形成し、上記
支持体が破断されるのに応じて上記導電体層が破断され
るように構成したため、この温度ヒューズが設置された
電子機器の雰囲気温度が、例えば支持体を構成する熱可
塑性合成樹脂材の融点以上に上昇した時点で、上記導電
体層を破断させて温度ヒューズの電気的導通状態を遮断
することができる。したがって、高温下において上記電
子機器の作動状態が継続されることに起因してＩＣ部品
が損傷するのを、簡単な構成で確実に防止することがで
きるとともに、通常の温度下では、上記導電体層を介し
て大電流を流すことができるという利点がある。

【００３５】また、請求項２に係る発明は、熱収縮性を
有する合成樹脂材からなる支持体と、この支持体上に固
着された導電体層と、この導電体層の両端部に接触した
状態で設置された一対の電極とによって温度ヒューズを
形成し、上記支持体が熱収縮するのに応じて上記導電体
層を両電極の少なくとも一方から遊離させるように構成
したため、上記温度ヒューズの両端部を両電極を接触さ
せて取り付けた状態で、雰囲気温度が上昇して支持体が
収縮すると、この支持体の上面に固着された導電体層が
上記電極から遊離することにより、温度ヒューズの電気
的導通状態を遮断することができる。

【００３６】また、請求項３に係る発明は、熱膨張性を
有する合成樹脂材からなる支持体と、この支持体上に設
置されて支持体に固着された導電体層とによって温度ヒ
ューズを形成し、上記支持体が熱膨張するのに応じて上
記導電体層を破断させるように構成したため、上記温度
ヒューズの取り付け状態において、雰囲気温度が上昇し
て支持体が膨張すると、この支持体上に固着された導電
体層がその長手方向に引っ張られて破断されることによ
り、温度ヒューズの電気的導通状態を遮断することがで
きる。

【００３７】また、請求項４に係る発明は、合成樹脂材
からなる一対の支持体素材を成形し、両支持体素材をそ
の軟化点以上の温度下で引き延ばして互いに接合した
後、これを冷却して硬化させることにより支持体を形成
し、この支持体上に導電体層を固着することによって温
度ヒューズを形成するようにしたため、この温度ヒュー
ズの両端部を係止部材によって固定した状態で、雰囲気
温度が上昇して支持体が収縮すると、この支持体を構成
する両支持体素材の接合部が破断されるとともに、その
上面に固着された導電体層が破断されることにより、電
気的導通状態が遮断されるように構成された温度ヒュー
ズを得ることができる。

【００３８】また、請求項５に係る発明は、導電体層の
両端部が一対の電極に接触した状態で設置される温度ヒ
ューズの製造方法において、合成樹脂材からなる支持体
素材を成形し、この支持体素材をその軟化点以上の温度
に加熱した状態で引き延ばした後、これを冷却して硬化
させることにより支持体を形成し、この支持体上に導電
体層を設置して支持体に固着することにより、温度ヒュ
ーズを形成するようにしたため、この温度ヒューズの設
置部の雰囲気温度が上昇して支持体が収縮すると、その
上に固着された導電体層が上記電極から離間して電気的
導通状態が遮断されるように構成された温度ヒューズを
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る温度ヒューズの実施形態を示す説
明図である。

【図２】上記温度ヒューズの破断状態を示す説明図であ
る。

【図３】本発明の別の実施形態に係る温度ヒューズの製
造方法の第１工程を示す説明図である。

【図４】上記温度ヒューズの製造方法の第２工程を示す
説明図である。

【図５】上記温度ヒューズの破断状態を示す説明図であ
る。

【図６】図３に示す温度ヒューズの収縮率の変化状態を
示すグラフである。

【図７】本発明のさらに別の実施形態に係る温度ヒュー
ズの製造方法の第１工程を示す説明図である。

【図８】上記温度ヒューズの製造方法の第２工程を示す
説明図である。

【図９】上記温度ヒューズの電気的遮断状態を示す説明
図である。

【図１０】本発明のさらに別の実施形態に係る温度ヒュ
ーズを示す説明図である。

【図１１】上記温度ヒューズの電気的遮断状態を示す説
明図である。

【図１２】図１１に示す温度ヒューズの電気抵抗の変化
状態を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 支持体 １ａ 支持体素材 ２ 導電体層 ３ 電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 宏 愛知県名古屋市南区菊住１丁目７番10号 株式会社ハーネス総合技術研究所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱されることによって破断されるよう
   に構成された合成樹脂材からなる支持体と、この支持体
   上に固着された導電体層とを有し、上記支持体が破断さ
   れるのに応じて上記導電体層を破断させるように構成し
   たことを特徴とする温度ヒューズ。
2. 【請求項２】 熱収縮性を有する合成樹脂材からなる支
   持体と、この支持体上に固着された導電体層と、この導
   電体層の両端部に接触した状態で設置された一対の電極
   とを有し、上記支持体が熱収縮するのに応じて上記導電
   体層を両電極の少なくとも一方から遊離させるように構
   成したことを特徴とする温度ヒューズ。
3. 【請求項３】 熱膨張性を有する合成樹脂材からなる支
   持体と、この支持体上に設置されて支持体に固着された
   導電体層とを有し、上記支持体が熱膨張するのに応じて
   上記導電体層を破断させるように構成したことを特徴と
   する温度ヒューズ。
4. 【請求項４】 合成樹脂材からなる一対の支持体素材を
   成形し、両支持体素材をその軟化点以上の温度下で引き
   延ばして互いに接合した後、これを冷却して硬化させる
   ことにより支持体を形成し、この支持体上に導電体層を
   固着したことを特徴とする温度ヒューズの製造方法。
5. 【請求項５】 導電体層の両端部が一対の電極に接触し
   た状態で設置される温度ヒューズの製造方法であって、
   合成樹脂材からなる支持体素材を成形し、この支持体素
   材をその軟化以上の温度に加熱した状態で引き延ばした
   後、これを冷却して硬化させることにより支持体を形成
   し、この支持体上に導電体層を固着したことを特徴とす
   る温度ヒューズの製造方法。