過電流保護素子及びこの過電流保護素子を用いた過電流保護装置
【目的】 本発明は、回路の保護機能を持ち、同時に回路の異常状態を検知し得る過電流保護素子を提供することを目的とする。
【構成】 本発明の過電流保護素子７は、保護すべき回路に接続され、この回路に流れる過電流による熱で変形する感熱素子４と、この感熱素子に一体的に接合され、感熱素子の変形に伴う圧力により導電性に変化する感圧導電性素子５とを具備する。この構成により、一体化された感熱素子４及び感圧導電性素子５により、保護すべき回路の過電流に対する保護と、異常状態の検知とを行なうことが可能となる。
【構成】 本発明の過電流保護素子７は、保護すべき回路に接続され、この回路に流れる過電流による熱で変形する感熱素子４と、この感熱素子に一体的に接合され、感熱素子の変形に伴う圧力により導電性に変化する感圧導電性素子５とを具備する。この構成により、一体化された感熱素子４及び感圧導電性素子５により、保護すべき回路の過電流に対する保護と、異常状態の検知とを行なうことが可能となる。
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子回路、電気回路に生じる過電流から回路素子を保護する過電流保護素子及びこの過電流保護素子を用いた過電流保護装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電子回路、電気回路に生じる過電流から回路素子を保護する素子として低抵抗ＰＴＣ(Positive Temperature Coefficient)素子が知られている。この低抵抗ＰＴＣ素子は、過電流が流れたとき生じるジュール熱で素子温度が上昇し、その抵抗値が急激に増加する特性を利用したものである。
【０００３】しかし、この低抵抗ＰＴＣ素子の場合、過電流により素子温度が上昇するだけで、実際に動作しているか否かは外部から全く判別できないのが実情である。
【０００４】このことは保護すべき回路の異常発見を遅らせる原因となっており、場合によっては回路素子の破壊を招くなど極めて危険である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、電子回路、電気回路においては、回路の保護機能を持ち、同時に回路の異常状態を外部に知らせ、速かな対応を促すことが必要であるにも拘らず、このような機能を具備した素子や装置は全く開発されていないという課題が存する。
【０００６】そこで、本発明は、回路の保護機能を持ち、同時に回路の異常検知機能を具備した過電流保護素子及びこの過電流保護素子を用いた過電流保護装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】［発明の構成］
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の過電流保護素子は、保護すべき回路に接続され、この回路に流れる過電流による熱で変形する感熱素子と、この感熱素子に一体的に接合され、感熱素子の変形に伴う圧力により導電性の程度が変化する感圧導電性素子とを具備するものである。
【０００９】本発明の過電流保護装置は、保護すべき回路に接続され、この回路に流れる過電流による熱で変形する感熱素子と、この感熱素子に一体的に接合され、感熱素子の変形に伴う圧力により導電性の程度が変化する感圧導電性素子とにより構成した過電流保護素子と、前記感圧導電性素子の導電性の程度の変化に伴って前記回路の異常を外部に伝達する異常伝達手段とを具備するものである。
【００１０】
【作用】上述した構成の過電流保護素子の作用を以下に説明する。
【００１１】保護すべき回路に過電流が流れると、この回路に接続された感熱素子は前記過電流によりその抵抗値が急激に増加して過電流を制限するとともに、過電流により発熱して変形する。すると、この感熱素子と一体的に接合された感圧導電性素子は感熱素子の変形に伴う圧力により導電性の程度が変化する。これにより、前記回路の過電流に対する保護と、過電流状態の検知とを行うことができる。
【００１２】また、上述した構成の過電流保護装置によれば、上述した過電流保護素子の感圧導電性素子の導電性の程度の変化に伴って、異常伝達手段が動作し、前記回路の異常を外部に伝達する。
【００１３】
【実施例】以下に本発明の実施例を詳細に説明する。
【００１４】図１に示す過電流保護装置１は、ジュール熱により加熱し変形する感熱素子としての低抵抗で直方体状のＰＴＣ素子４と、圧力を受けて導電性の程度が変化（抵抗値が変化する）する直方体状の感熱導電性素子５とを共通電極６を介在しつつ一体的に接合した過電流検知手段７を有している。
【００１５】前記ＰＴＣ素子４の他面側には第１の電極８が設けられ、前記感熱導電性素子５の他面側には第２の電極９が設けられている。
【００１６】さらに、過電流保護装置１は、保護すべき回路としての電子回路２と前記過電流検知素子７に電流を供給する電源３と、前記電子回路２の異常状態（過電流状態）を外部に伝達する異常伝達手段としてのランプ１０とを具備している。
【００１７】前記ＰＴＣ素子４は、共通電極６及び第１の電極８を介して前記電源３及び電子回路２に直列接続されている。
【００１８】また、前記ランプ１０は、電源３と第２の電極９とに接続されている。
【００１９】前記ＰＴＣ素子４としては、結晶性の架橋ポリマーへ導電性フィラーを混練してシート状にしたものが好ましく、また、前記共通電極６、第１，第２の電極８，９は金属箔を用いる。
【００２０】前記架橋ポリマーとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンとトリフオロエチレンの共重合体、フッ化ビニリデンとテトラフルオロエチレンの共重合体、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロエチレンの共重合体、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロエチレンの３元系共重合体、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレンオキシド、ポリビニルカルバゾール等を挙げることができる。
【００２１】また、架橋方法としては、電子線等の放射線放射による物理的方法、種々の過酸化物又はシランカップリング剤等を用いた化学的方法が適用できる。
【００２２】前記導電性フィラーとしては、導電性が有れば何でも良いが、カーボンブラックが好ましい。カーボンブラックの種類には、特に制限はないが、高い導電性を得るためにはストラクチャーの発達しているものが好ましい。
【００２３】また、カーボンブラックの粒径Ｄは２０乃至１５０ｎｍの範囲にあり、表面積をＳ（ｍ2 ／ｇ）とすると、Ｓ／Ｄ≦１０となることが好ましい。さらには、Ｓ×（カーボンブラックの体積）／Ｄ×（ポリマー成分の体積）≦１となることが好ましい。
【００２４】前記感熱導電性素子５は、配向させた金属粉をフィラーとするゴムシートで、例えば、市販品を使用することができる。
【００２５】次に、上述した構成の過電流保護装置１の作用を説明する。
【００２６】電源３から電子回路２及びＰＴＣ素子４に電流を供給した状態で、保護すべき電子回路２に過電流が流れると、この電子回路２に直列接続されたＰＴＣ素子４は前記過電流によるジュ−ル熱で発熱して変形するとともにその抵抗値が正常時よりも急激に増加して電子回路２に流れる過電流を制限する。
【００２７】また、前記ＰＴＣ素子４と一体的に接合された感圧導電性素子５には、ＰＴＣ素子４の変形に伴う圧力が前記共通電極６を介して伝達され、これにより導電性の程度が変化し、即ち、抵抗値が数桁減少し、過電流状態を検知する。
【００２８】この結果、電源３、共通電極６、感圧導電性素子５、第２の電極９、ランプ１０、電源３に至る閉回路が形成され、ランプ１０が点灯して電子回路２の過電流状態を外部に伝達する。これにより、電源３のスイッチを切る等の措置を速かにとることが可能となる。
【００２９】次に、図２，図３を参照して前記過電流保護素子７の他例を説明する。
【００３０】図２，図３に示す過電流保護素子７Ａは、中空の箱型状に形成され、かつ、一方の内壁側面に弧状の凹部１１を設け、かつ、上面部にＬ字状の開口１２を設けた固定箱体１３を備え、この固定箱体１３の内部に、各々前記弧状の凹部１１に対応する曲率で弧状に形成した第１の電極８Ａ，ＰＴＣ素子４Ａ，共通電極６Ａ、感圧導電性素子５Ａ及び第２の電極９Ａを一体的に接合した状態のまま収容したものである。そして、前記Ｌ字状の開口１２にから３本の接続用リード線を引出すようにしている。この過電流保護素子７Ａは前記過電流保護素子７と同様の効果を発揮するとともに、前記固定箱体１３内の各構成要素全体を弧状を呈するようにしたので、前記ＰＴＣ素子４Ａの変形に伴う圧力が必ず前記共通電極６から感圧導電性素子５Ａに向かう一方向に伝達されることになり、過電流発生時の感圧導電性素子５Ａの導電性の程度の変化動作をより確実にすることができる。
【００３１】本発明は、上述した実施例のほか、その要旨の範囲内で種々の変形が可能である。例えば、前記異常伝達手段としては、ランプ１０のほか、発光ダイオード、ＥＬ素子等の発光素子、液晶等の表示素子、ブザー等の音響素子を用いて実施できる。
【００３２】また、前記異常伝達手段の動作に連動して電源を切る機能を持つ別の回路を付加するという応用も可能である。
【００３３】
【発明の効果】以上詳述した本発明によれば、上述した構成としたことにより、一体化された感熱素子及び感圧導電性素子の動作で保護すべき回路の過電流に対する保護と過電流の検知とを行うことができる過電流保護素子を提供することができる。
【００３４】また、上述した構成の過電流保護装置によれば、上述した効果に加え、異常伝達手段により回路の異常状態の外部への伝達を行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例装置の回路図
【図２】同装置における過電流保護素子の他例の断面図
【図３】同装置における過電流保護素子の他例の平面図
【符号の説明】
１ 過電流保護装置
２ 電子回路
３ 電源
４ ＰＴＣ素子
５ 感圧導電性素子
１０ ランプ
［発明の目的］
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子回路、電気回路に生じる過電流から回路素子を保護する過電流保護素子及びこの過電流保護素子を用いた過電流保護装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電子回路、電気回路に生じる過電流から回路素子を保護する素子として低抵抗ＰＴＣ(Positive Temperature Coefficient)素子が知られている。この低抵抗ＰＴＣ素子は、過電流が流れたとき生じるジュール熱で素子温度が上昇し、その抵抗値が急激に増加する特性を利用したものである。
【０００３】しかし、この低抵抗ＰＴＣ素子の場合、過電流により素子温度が上昇するだけで、実際に動作しているか否かは外部から全く判別できないのが実情である。
【０００４】このことは保護すべき回路の異常発見を遅らせる原因となっており、場合によっては回路素子の破壊を招くなど極めて危険である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、電子回路、電気回路においては、回路の保護機能を持ち、同時に回路の異常状態を外部に知らせ、速かな対応を促すことが必要であるにも拘らず、このような機能を具備した素子や装置は全く開発されていないという課題が存する。
【０００６】そこで、本発明は、回路の保護機能を持ち、同時に回路の異常検知機能を具備した過電流保護素子及びこの過電流保護素子を用いた過電流保護装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】［発明の構成］
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の過電流保護素子は、保護すべき回路に接続され、この回路に流れる過電流による熱で変形する感熱素子と、この感熱素子に一体的に接合され、感熱素子の変形に伴う圧力により導電性の程度が変化する感圧導電性素子とを具備するものである。
【０００９】本発明の過電流保護装置は、保護すべき回路に接続され、この回路に流れる過電流による熱で変形する感熱素子と、この感熱素子に一体的に接合され、感熱素子の変形に伴う圧力により導電性の程度が変化する感圧導電性素子とにより構成した過電流保護素子と、前記感圧導電性素子の導電性の程度の変化に伴って前記回路の異常を外部に伝達する異常伝達手段とを具備するものである。
【００１０】
【作用】上述した構成の過電流保護素子の作用を以下に説明する。
【００１１】保護すべき回路に過電流が流れると、この回路に接続された感熱素子は前記過電流によりその抵抗値が急激に増加して過電流を制限するとともに、過電流により発熱して変形する。すると、この感熱素子と一体的に接合された感圧導電性素子は感熱素子の変形に伴う圧力により導電性の程度が変化する。これにより、前記回路の過電流に対する保護と、過電流状態の検知とを行うことができる。
【００１２】また、上述した構成の過電流保護装置によれば、上述した過電流保護素子の感圧導電性素子の導電性の程度の変化に伴って、異常伝達手段が動作し、前記回路の異常を外部に伝達する。
【００１３】
【実施例】以下に本発明の実施例を詳細に説明する。
【００１４】図１に示す過電流保護装置１は、ジュール熱により加熱し変形する感熱素子としての低抵抗で直方体状のＰＴＣ素子４と、圧力を受けて導電性の程度が変化（抵抗値が変化する）する直方体状の感熱導電性素子５とを共通電極６を介在しつつ一体的に接合した過電流検知手段７を有している。
【００１５】前記ＰＴＣ素子４の他面側には第１の電極８が設けられ、前記感熱導電性素子５の他面側には第２の電極９が設けられている。
【００１６】さらに、過電流保護装置１は、保護すべき回路としての電子回路２と前記過電流検知素子７に電流を供給する電源３と、前記電子回路２の異常状態（過電流状態）を外部に伝達する異常伝達手段としてのランプ１０とを具備している。
【００１７】前記ＰＴＣ素子４は、共通電極６及び第１の電極８を介して前記電源３及び電子回路２に直列接続されている。
【００１８】また、前記ランプ１０は、電源３と第２の電極９とに接続されている。
【００１９】前記ＰＴＣ素子４としては、結晶性の架橋ポリマーへ導電性フィラーを混練してシート状にしたものが好ましく、また、前記共通電極６、第１，第２の電極８，９は金属箔を用いる。
【００２０】前記架橋ポリマーとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンとトリフオロエチレンの共重合体、フッ化ビニリデンとテトラフルオロエチレンの共重合体、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロエチレンの共重合体、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロエチレンの３元系共重合体、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレンオキシド、ポリビニルカルバゾール等を挙げることができる。
【００２１】また、架橋方法としては、電子線等の放射線放射による物理的方法、種々の過酸化物又はシランカップリング剤等を用いた化学的方法が適用できる。
【００２２】前記導電性フィラーとしては、導電性が有れば何でも良いが、カーボンブラックが好ましい。カーボンブラックの種類には、特に制限はないが、高い導電性を得るためにはストラクチャーの発達しているものが好ましい。
【００２３】また、カーボンブラックの粒径Ｄは２０乃至１５０ｎｍの範囲にあり、表面積をＳ（ｍ2 ／ｇ）とすると、Ｓ／Ｄ≦１０となることが好ましい。さらには、Ｓ×（カーボンブラックの体積）／Ｄ×（ポリマー成分の体積）≦１となることが好ましい。
【００２４】前記感熱導電性素子５は、配向させた金属粉をフィラーとするゴムシートで、例えば、市販品を使用することができる。
【００２５】次に、上述した構成の過電流保護装置１の作用を説明する。
【００２６】電源３から電子回路２及びＰＴＣ素子４に電流を供給した状態で、保護すべき電子回路２に過電流が流れると、この電子回路２に直列接続されたＰＴＣ素子４は前記過電流によるジュ−ル熱で発熱して変形するとともにその抵抗値が正常時よりも急激に増加して電子回路２に流れる過電流を制限する。
【００２７】また、前記ＰＴＣ素子４と一体的に接合された感圧導電性素子５には、ＰＴＣ素子４の変形に伴う圧力が前記共通電極６を介して伝達され、これにより導電性の程度が変化し、即ち、抵抗値が数桁減少し、過電流状態を検知する。
【００２８】この結果、電源３、共通電極６、感圧導電性素子５、第２の電極９、ランプ１０、電源３に至る閉回路が形成され、ランプ１０が点灯して電子回路２の過電流状態を外部に伝達する。これにより、電源３のスイッチを切る等の措置を速かにとることが可能となる。
【００２９】次に、図２，図３を参照して前記過電流保護素子７の他例を説明する。
【００３０】図２，図３に示す過電流保護素子７Ａは、中空の箱型状に形成され、かつ、一方の内壁側面に弧状の凹部１１を設け、かつ、上面部にＬ字状の開口１２を設けた固定箱体１３を備え、この固定箱体１３の内部に、各々前記弧状の凹部１１に対応する曲率で弧状に形成した第１の電極８Ａ，ＰＴＣ素子４Ａ，共通電極６Ａ、感圧導電性素子５Ａ及び第２の電極９Ａを一体的に接合した状態のまま収容したものである。そして、前記Ｌ字状の開口１２にから３本の接続用リード線を引出すようにしている。この過電流保護素子７Ａは前記過電流保護素子７と同様の効果を発揮するとともに、前記固定箱体１３内の各構成要素全体を弧状を呈するようにしたので、前記ＰＴＣ素子４Ａの変形に伴う圧力が必ず前記共通電極６から感圧導電性素子５Ａに向かう一方向に伝達されることになり、過電流発生時の感圧導電性素子５Ａの導電性の程度の変化動作をより確実にすることができる。
【００３１】本発明は、上述した実施例のほか、その要旨の範囲内で種々の変形が可能である。例えば、前記異常伝達手段としては、ランプ１０のほか、発光ダイオード、ＥＬ素子等の発光素子、液晶等の表示素子、ブザー等の音響素子を用いて実施できる。
【００３２】また、前記異常伝達手段の動作に連動して電源を切る機能を持つ別の回路を付加するという応用も可能である。
【００３３】
【発明の効果】以上詳述した本発明によれば、上述した構成としたことにより、一体化された感熱素子及び感圧導電性素子の動作で保護すべき回路の過電流に対する保護と過電流の検知とを行うことができる過電流保護素子を提供することができる。
【００３４】また、上述した構成の過電流保護装置によれば、上述した効果に加え、異常伝達手段により回路の異常状態の外部への伝達を行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例装置の回路図
【図２】同装置における過電流保護素子の他例の断面図
【図３】同装置における過電流保護素子の他例の平面図
【符号の説明】
１ 過電流保護装置
２ 電子回路
３ 電源
４ ＰＴＣ素子
５ 感圧導電性素子
１０ ランプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】 保護すべき回路に接続され、この回路に流れる過電流による熱で変形する感熱素子と、この感熱素子に一体的に接合され、感熱素子の変形に伴う圧力により導電性の程度が変化する感圧導電性素子とを具備することを特徴とする過電流保護素子。
【請求項２】 保護すべき回路に接続され、この回路に流れる過電流による熱で変形する感熱素子と、この感熱素子に一体的に接合され、感熱素子の変形に伴う圧力により導電性の程度が変化する感圧導電性素子とにより構成した過電流保護素子と、前記感圧導電性素子の導電性の程度の変化に伴って前記回路の異常を外部に伝達する異常伝達手段とを具備することを特徴とする過電流保護装置。
【請求項１】 保護すべき回路に接続され、この回路に流れる過電流による熱で変形する感熱素子と、この感熱素子に一体的に接合され、感熱素子の変形に伴う圧力により導電性の程度が変化する感圧導電性素子とを具備することを特徴とする過電流保護素子。
【請求項２】 保護すべき回路に接続され、この回路に流れる過電流による熱で変形する感熱素子と、この感熱素子に一体的に接合され、感熱素子の変形に伴う圧力により導電性の程度が変化する感圧導電性素子とにより構成した過電流保護素子と、前記感圧導電性素子の導電性の程度の変化に伴って前記回路の異常を外部に伝達する異常伝達手段とを具備することを特徴とする過電流保護装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開平５−３０６４８
【公開日】平成５年（１９９３）２月５日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平３−７５９３６
【出願日】平成３年（１９９１）２月１日
【出願人】（０００００３０６７）テイーデイーケイ株式会社 (7,238)
【公開日】平成５年（１９９３）２月５日
【国際特許分類】
【出願日】平成３年（１９９１）２月１日
【出願人】（０００００３０６７）テイーデイーケイ株式会社 (7,238)
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