JP3754726B2 - Thin temperature fuse - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は合金タイプの薄型温度ヒュ−ズに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電気機器・電子機器を過電流に基づく異常発熱から保護するための温度ヒュ−ズとして合金タイプが周知されている。
周知の通り、この合金タイプの温度ヒュ−ズにおいては、ヒュ−ズエレメントである低融点金属片が機器の異常発生熱で溶断されて機器への通電が遮断され、機器の許容温度に応じて設定された融点の低融点金属片がヒュ−ズエレメントとして使用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
近来、電気・電子機器の小型化に伴い、これらの機器に装着して使用される温度ヒュ−ズにおいても、小型化、特に、薄厚化が要求されている。
従来の合金タイプの温度ヒュ−ズにおいては、一対のリ−ド導体の先端間に低融点金属片を接続し、この低融点金属片をケ−スで包囲し、このケ−スからリ−ド導体を封止剤中を通して気密に引き出した構成であり、ケ−ス内空間をリ−ド導体を受入れ得る厚みとする必要があるので、薄型化に限度がある。
尤も、電流ヒュ−ズにおいて、扁平ケ−スの両蓋板を電極板で構成し、この扁平ケ−ス内に収容した低融点金属片の両端のそれぞれを各電極板に接続する構成が公知である(実開昭50−60530号公報)。しかしながら、この構成においても、扁平ケ−ス内の空間厚みをヒュ−ズエレメントの線径以上にする必要があり、低融点金属片の断面積を大きくしなければならない高電流容量用(定格電流10アンペア以上)の合金タイプ温度ヒュ−ズの場合、低融点金属片の線径が太くなるために、ケ−スのかなりの厚型化が余儀なくされる。また、扁平ケ−ス内の低融点金属片とケ−ス蓋板内面との間隙が微小の場合、低融点金属片が溶融されてもその溶融金属が両蓋板内面間にブリッジして即時に溶断され難く、従って、低融点金属片が溶融されたのち分断されるまでそれだけ長い時間がかかり、作動迅速性を保証し難い。
【0004】
従来、低融点金属片にスプリングやバネにより荷重を作用させておき、低融点金属片を溶融と同時に強制的に破断させて作動迅速性を確保することが公知であるが、従来の強制作動構造では、スプリングやバネの収容に広いケ−ス内スペ−スを必要とし、薄型温度ヒュ−ズには適用困難である。
【0005】
本発明の目的は、高電流容量でも充分に薄型で、作動迅速性を保証できる合金タイプの薄型温度ヒュ−ズを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る薄型温度ヒューズは、扁平ケースに低融点金属片が垂直方向に貫通され、該低融点金属片の両端がそのケースの両平面の各電極に接続され、前記ケース内に環状弾性材が前記低融点金属片のせんだん反力に抗して納められていることを特徴とし、扁平ケースに円形ケースを使用し、環状弾性材にケース内径よりも小なる外径の環状体を使用することができる。
【0007】
【作用】
平常時においては、低融点金属片が未溶融であり、低融点金属片のせんだん破断強度が大であるために、弾性材の反力に基づくせんだん力の作用にもかかわらず、低融点金属片が安定に保持されている。機器の過電流に基づく発熱で低融点金属片が融点にまで加熱されると、低融点金属片のせんだん破断強度が急峻に低下し、低融点金属片が弾性材の上記反力に基づくせんだん力に耐え得ずに破断して機器への通電が直ちに遮断される。
【0008】
この場合、定格電流が大であって、低融点金属片の断面積が大であっても、上記融点下での低融点金属片を瞬時にせんだん破断させ得る反力を弾性材に作用させておけばよく、かかる弾性材は、扁平ケ−ス内空間の厚みを薄くしても、環状弾性体の断面2次モ−メントを大きくすることによって容易に得ることができる。
従って、電流容量が大でも充分に薄型で、作動迅速性を保証できる合金タイプの薄型温度ヒュ−ズを提供できる。
【0009】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。
図1の(イ)は本発明に係る薄型温度ヒュ−ズの一実施例を示す説明図、図1の(ロ)は図1の(イ)におけるロ−ロ断面図である。
図1の(イ)及び図1の(ロ)において、1は絶縁物、例えばセラミックス製やプラスチック製の扁平ケ−スであり、胴枠部10に上下蓋板部11,12が一体化されている。この扁平ケ−ス1の内・外周は通常円形とされる。21,22は扁平ケ−ス1の蓋板部11,12の外面に設けられた電極であり、導電金属板や導電金属箔の貼着、導電ペ−ストの塗布・焼付け、導電金属材の蒸着やメッキ等で形成することができる。3は扁平ケ−ス1内に収容された環状弾性体、4は扁平ケ−ス1の厚み方向に貫通された低融点金属片であり、この低融点金属片4は扁平ケ−ス1のスリットsに沿う移動で所定の位置に配され、この位置での低融点金属片4で環状弾性体3が圧潰扁平化され、当該低融点金属片4の両端が扁平化環状弾性体3の反力に抗して各電極21,22に溶接等により固定されている。
【0010】
上記の薄型温度ヒュ−ズを製造するには、例えば、図3の(イ)に示すように配置した下側電極板22、プラスチック製下側蓋板12、プラスチック製胴枠10、プラスチック製上側蓋板11並びに上側電極21を熱融着等により積層一体化すると共に胴枠10内に環状弾性体3を収容し、このようにして製作した環状弾性体入り扁平ケ−ス〔図3の(ロ)〕のスリットsに、図3の(ハ)に示すように線状低融点金属40を挿通し、この線状低融点金属40をスリットsに沿い移動させ図3の(ニ)に示すように環状弾性体3を圧潰扁平化し、この環状弾性体3の圧潰扁平化反力に抗して図3の(ホ)に示すように線状低融点金属40の両端を各電極板21,22に溶接し、而るのち、線状低融点金属の余剰端部を図3の(ヘ)に示すようにカットする方法を使用できる。
【0011】
本発明に係る薄型温度ヒュ−ズにおいては、平常時では、低融点金属片のせんだん破断強度が上記の弾性体反力に基づくせんだん応力に較べて充分に高いために、両電極間に安定に保持されている。
而るに、機器の過電流に基づく発熱で低融点金属片が溶融温度にまで加熱されると、その低融点金属片のせんだん破断強度が瞬時に低下して溶融低融点金属片が弾性体の反力で破断され、図2に示すように弾性体3が初期の状態に復元される。
【0012】
平常時に低融点金属片に作用するせんだん応力τ(断面平均値)は、環状弾性体3を円形から図1の(ロ)に示す扁平形状に変形させるのに要する力をP、低融点金属片4の断面積をSとすれば、
τ=P/S ▲1▼
で与えられ、上記低融点金属片の溶融温度時での瞬時の破断を達成するには、このせんだん応力τを低融点金属片の溶融温度下でのせんだん破断強度よりも充分に大きくしておくことが不可欠である。
而るに、上記Pと環状弾性体の撓み量δとの関係は、環状はりを一点作用荷重Pにより扁平化するときのPと撓み量δとの関係〔P=(δEI)/(0.149R3)、ただし、Rは環状はりの半径、Eははりのヤング率、Iははりの断面2次モ−メント〕より明らかな通り、
P∝Iδ ▲2▼
であり、式▲1▼において、低融点金属片の断面積Sが大となっても、式▲2▼において環状弾性体の断面2次モ−メントIを大としてPを大きくすることにより、低融点金属片に作用させるせんだん応力τを所望値に保持できる。
従って、高電流容量化のために低融点金属片の断面積を増大する場合、低融点金属片の厚みや径をそのままにし、環状弾性体の巾b〔巾bは図1の(ロ)参照〕を増大して環状弾性体の断面2次モ−メントを増加するだけで、上記の迅速破断作動を保証できる。
【0013】
本発明に係る薄型温度ヒュ−ズにおいて、扁平ケ−ス内空間の厚み寸法a〔図1の(イ)参照〕は、厚いもので数mm程度、薄いもので数100μm程度に設定される。環状弾性体の断面が巾a'(aよりやや小)、厚みbの方形である場合、その断面2次モ−メントIは、
I=a'b3/12 ▲3▼
で与えられ、環状弾性体の断面が巾a'、厚みbの長円形である場合、その断面2次モ−メントIは、
I=πa'b3/4 ▲4▼
で与えられ、本発明に係る薄型温度ヒュ−ズにおいては、低融点金属片の断面積が異なっても、寸法a’を一定として、従って、扁平ケ−スをそのままにして環状弾性体の断面2次モ−メントIをその厚みbのみの変更で調整することにより、上記した迅速破断作動を保証できる。
【0014】
本発明において、環状弾性体3には、図4の(イ)(平面図)及び図4の(ロ)(側面図)に示すような扁平なコイル状弾性体も使用できる。また、環状弾性体の外径(直径)dは扁平円形ケ−スの内径(直径)Dに対し、通常、2D/3≦d<Dに設定される。更に、環状弾性体の材質(ヤング率)には、バネ材の他、エンジニアリングプラスチック、シリコンゴム等も使用できる。
【0015】
【発明の効果】
本発明に係る合金タイプの温度ヒュ−ズにおいては、扁平ケ−スの厚み方向に低融点金属片を貫通しているから、扁平ケ−スの厚みをそのままにして低融点金属片の断面積を増加でき、また、低融点金属片を溶融温度下でせんだん破断するための環状弾性体の剪断反力の低融点金属片の断面積増加に応じた増加を環状弾性体の肉厚増大による断面2次モ−メントの増大のみで(従って、扁平ケ−スの厚みに左右されることなく)行うことができるから、高電流容量化のために低融点金属片の断面積を大にする場合でも、充分に薄型で、作動迅速性を保証できる合金タイプの薄型温度ヒュ−ズを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1の(イ)は本発明に係る薄型温度ヒュ−ズの一実施例を示す説明図、図1の(ロ)は図1の(イ)におけるロ−ロ断面図である。
【図2】本発明に係る薄型温度ヒュ−ズの作動状態を示す説明図である。
【図3】本発明に係る薄型温度ヒュ−ズの製造方法を示す説明図である。
【図4】図4の(イ)は本発明において使用する環状弾性体の別例を示す平面図、図4の(ロ)は同じく側面図である。
【符号の説明】
1 扁平ケ−ス
21 電極
22 電極
3 弾性体
4 低融点金属片[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an alloy type thin temperature fuse.
[0002]
[Prior art]
Alloy types are well known as temperature fuses for protecting electrical and electronic devices from abnormal heat generation due to overcurrent.
As is well known, in the temperature fuse of this alloy type, the low melting point metal piece, which is a fuse element, is melted by the abnormal heat generated by the equipment and the power supply to the equipment is cut off, depending on the allowable temperature of the equipment. A low melting point metal piece having a set melting point is used as a fuse element.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, with the miniaturization of electric / electronic devices, there has been a demand for miniaturization, in particular, thinning, in the temperature fuse used by being mounted on these devices.
In a conventional alloy type temperature fuse, a low melting point metal piece is connected between the tips of a pair of lead conductors, the low melting point metal piece is surrounded by a case, and the lead is then removed from the case. Since the lead conductor is hermetically drawn through the sealant and the space in the case needs to be thick enough to accept the lead conductor, there is a limit to the reduction in thickness.
However, in the current fuse, a configuration in which both cover plates of the flat case are constituted by electrode plates, and both ends of the low melting point metal pieces accommodated in the flat case are connected to each electrode plate is known. (Japanese Utility Model Laid-Open No. 50-60530). However, even in this configuration, the space thickness in the flat case must be equal to or larger than the wire diameter of the fuse element, and the cross-sectional area of the low melting point metal piece must be increased (rated current) In the case of an alloy type temperature fuse of 10 amperes or more, the wire diameter of the low melting point metal piece becomes large, and thus the case is forced to be considerably thickened. Also, if the gap between the low melting point metal piece in the flat case and the inner surface of the case cover plate is very small, even if the low melting point metal piece is melted, the molten metal bridges between the inner surface of both cover plates and immediately Therefore, it takes a long time until the low melting point metal piece is melted and then divided, and it is difficult to guarantee the quick operation.
[0004]
Conventionally, it is known that a low melting point metal piece is subjected to a load by a spring or a spring, and the low melting point metal piece is forcibly broken at the same time as melting to ensure quick operation. In this case, a large space in the case is required for housing the spring and the spring, and it is difficult to apply to a thin temperature fuse.
[0005]
An object of the present invention is to provide an alloy-type thin temperature fuse that is sufficiently thin even at a high current capacity and can guarantee quick operation.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In the thin thermal fuse according to the present invention, a low melting point metal piece is vertically penetrated through a flat case, both ends of the low melting point metal piece are connected to respective electrodes on both sides of the case, and an annular elastic member is provided in the case. Is housed against the reaction force of the low melting point metal piece, using a circular case for the flat case and an annular body with an outer diameter smaller than the inner diameter of the case for the annular elastic material can do.
[0007]
[Action]
Under normal conditions, the low melting point metal piece is unmelted, and the low melting point metal piece has a high breaking strength. The metal piece is held stably. When the low melting point metal piece is heated to the melting point due to heat generation due to the overcurrent of the equipment, the breaking strength of the low melting point metal piece suddenly decreases, and the low melting point metal piece is based on the reaction force of the elastic material. The device breaks without being able to withstand the force and power to the equipment is immediately cut off.
[0008]
In this case, even if the rated current is large and the cross-sectional area of the low melting point metal piece is large, a reaction force that can cause the low melting point metal piece below the melting point to break instantaneously is applied to the elastic material. This elastic material can be easily obtained by increasing the cross-sectional secondary moment of the annular elastic body even if the thickness of the space in the flat case is reduced.
Therefore, it is possible to provide an alloy-type thin temperature fuse that is sufficiently thin even with a large current capacity and that can guarantee quick operation.
[0009]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1A is an explanatory view showing an embodiment of a thin temperature fuse according to the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view of FIG.
In FIG. 1A and FIG. 1B,
[0010]
In order to manufacture the above-described thin temperature fuse, for example, the
[0011]
In the thin temperature fuse according to the present invention, the normal rupture strength of the low melting point metal piece is sufficiently higher than the normal stress based on the elastic reaction force in the normal state. It is kept stable.
Therefore, when the low melting point metal piece is heated to the melting temperature due to heat generation due to the overcurrent of the equipment, the low melting point of the low melting point metal piece instantaneously decreases, and the molten low melting point metal piece becomes an elastic body. The
[0012]
The normal stress τ (cross-sectional average value) acting on the low melting point metal piece in normal times is P, the force required to deform the annular
τ = P / S (1)
In order to achieve instantaneous fracture at the melting temperature of the low melting point metal piece, the stress τ is made sufficiently larger than the shear breaking strength of the low melting point metal piece at the melting temperature. It is essential to keep it.
Therefore, the relationship between the P and the deflection amount δ of the annular elastic body is the relationship between P and the deflection amount δ when the annular beam is flattened by the one-point action load P [P = (δEI) / (0.149R]. 3 ), where R is the radius of the circular beam, E is the Young's modulus of the beam, and I is the secondary moment of the cross section of the beam.
P∝Iδ ▲ 2 ▼
In the formula (1), even if the cross-sectional area S of the low melting point metal piece is large, in the formula (2), by increasing the cross-sectional secondary moment I of the annular elastic body and increasing P, The stress τ acting on the low melting point metal piece can be maintained at a desired value.
Therefore, when the cross-sectional area of the low-melting point metal piece is increased to increase the current capacity, the thickness and diameter of the low-melting point metal piece are left as they are, and the width b of the annular elastic body (see (b) in FIG. 1 for the width b). ] To increase the cross-sectional secondary moment of the annular elastic body, the above-mentioned rapid breaking operation can be guaranteed.
[0013]
In the thin temperature fuse according to the present invention, the thickness a of the space in the flat case (see FIG. 1A) is set to about several millimeters for a thick one and about several hundred μm for a thin one. When the cross section of the annular elastic body is a square having a width a ′ (slightly smaller than a) and a thickness b, the secondary moment I of the cross section
I =
When the cross section of the annular elastic body is an oval having a width a ′ and a thickness b, the secondary moment I of the cross section is
I = πa'b 3/4 ▲ 4 ▼
In the thin temperature fuse according to the present invention, even if the cross-sectional areas of the low melting point metal pieces are different, the dimension a ′ is constant, so that the cross-section of the annular elastic body is left unchanged. By adjusting the secondary moment I by changing only its thickness b, the above-described quick breaking operation can be guaranteed.
[0014]
In the present invention, a flat coil-like elastic body as shown in FIG. 4 (a) (plan view) and FIG. 4 (b) (side view) can also be used as the annular
[0015]
【The invention's effect】
In the temperature fuse of the alloy type according to the present invention, the low melting point metal piece is penetrated in the thickness direction of the flat case, so that the cross-sectional area of the low melting point metal piece is left as it is. In addition, the increase in the shear reaction force of the annular elastic body for breaking the low melting point metal piece at the melting temperature according to the increase in the cross-sectional area of the low melting point metal piece is due to the increase in the thickness of the annular elastic body. Since it can be performed only by increasing the secondary moment of the cross section (and not depending on the thickness of the flat case), the cross-sectional area of the low melting point metal piece is increased in order to increase the current capacity. Even in such a case, it is possible to provide an alloy-type thin temperature fuse that is sufficiently thin and can guarantee quick operation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 (a) is an explanatory view showing an embodiment of a thin temperature fuse according to the present invention, and FIG. 1 (b) is a cross-sectional view of FIG. 1 (b). .
FIG. 2 is an explanatory view showing an operating state of a thin temperature fuse according to the present invention.
FIG. 3 is an explanatory view showing a method of manufacturing a thin temperature fuse according to the present invention.
4A is a plan view showing another example of the annular elastic body used in the present invention, and FIG. 4B is a side view of the same.
[Explanation of symbols]
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