JP7416505B1 - 保護素子 - Google Patents

Abstract

【課題】偶発的に大きな電流が流れた場合に誤動作が生じる恐れが軽減される。【解決手段】保護素子１４は、ケース４２と、温度ヒューズエレメント３４と、電流ヒューズエレメント３６とを有する。温度ヒューズエレメント３４は、ケース４２に収容される。電流ヒューズエレメント３６は、ケース４２に収容される。電流ヒューズエレメント３６は、温度ヒューズエレメント３４よりも融点が高い。温度ヒューズエレメント３４と電流ヒューズエレメント３６とが並列に接続されている。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば高圧直流送電に用いられる保護素子に関する。

特許文献１は、電流ヒューズを開示する。この電流ヒューズは、メインヒューズエレメントと、メインヒューズエレメントよりも融点の高いサブヒューズエレメントとを有し、メインヒューズエレメントの抵抗値は、サブヒューズエレメントの抵抗値以下であり、メインヒューズエレメントとサブヒューズエレメントとが並列に接続されているものである。特許文献１に開示された電流ヒューズによると、定格の向上を図ることができ、かつ、アーク放電に伴う低融点金属の爆発的な飛散を防止できる。

特開２０１５－７６２９５号公報

しかしながら、特許文献１に開示された電流ヒューズには、偶発的に大きな電流が流れた場合に誤動作として電流を遮断してしまう恐れがあるという問題点がある。

本発明は、このような問題を解決するものである。本発明の目的は、偶発的に大きな電流が流れた場合に誤動作が生じる恐れが軽減された保護素子を提供することにある。

図面を参照し本発明の保護素子を説明する。なおこの欄で図中の符号を使用したのは発明の内容の理解を助けるためであって内容を図示した範囲に限定する意図ではない。

上述した課題を解決するために、本発明のある局面に従うと、保護素子１４は、ケース４２と、温度ヒューズエレメント３４と、電流ヒューズエレメント３６とを有する。温度ヒューズエレメント３４は、ケース４２に収容される。電流ヒューズエレメント３６は、ケース４２に収容される。電流ヒューズエレメント３６は、温度ヒューズエレメント３４よりも融点が高い。温度ヒューズエレメント３４と電流ヒューズエレメント３６とが並列に接続されている。

本発明のある局面に従う保護素子１４は任意の負荷１２に接続され得る。その保護素子１４が負荷１２に接続されたとき、その負荷１２に異常な熱が生じることがある。その異常な熱の少なくとも一部はケース４２を介して温度ヒューズエレメント３４に伝わる。その熱が伝えられたことにより温度ヒューズエレメント３４が溶断すると、本発明のある局面に従う保護素子１４を流れる電流の経路のうち温度ヒューズエレメント３４を経由するものが遮断される。この時点では、その電流の経路のうち電流ヒューズエレメント３６を経由するものは遮断されていない。温度ヒューズエレメント３４と電流ヒューズエレメント３６とが並列に接続されており、かつ、温度ヒューズエレメント３４は電流ヒューズエレメント３６よりも融点が低いためである。本発明のある局面に従う保護素子１４を流れる電流の経路のうち温度ヒューズエレメント３４を経由するものが遮断されると、その分、その電流の経路を流れる電流は電流ヒューズエレメント３６に流れることとなる。これにより電流ヒューズエレメント３６に定格を超える電流が流れるとその電流ヒューズエレメント３６は自己発熱により溶断する。すなわち、本発明のある局面に従う保護素子１４は、熱に加え大きな電流を受けた場合に電流の経路を遮断する。一方、温度ヒューズエレメント３４が溶断するまで、電流ヒューズエレメント３６は溶断し難い。保護素子１４を流れる電流の一部が温度ヒューズエレメント３４を流れる分、電流ヒューズエレメント３６に流れる電流は小さくなるためである。電流ヒューズエレメント３６に流れる電流は小さくなる分、電流ヒューズエレメント３６へ一時的に大きな電流が流れたとしてもそれによって電流ヒューズエレメント３６が溶断する可能性は小さくなる。本発明のある局面に従う保護素子１４は、熱に加え大きな電流を受けた場合に電流の経路を遮断する。その結果、偶発的に大きな電流が流れた場合に誤動作が生じる恐れが軽減された保護素子１４が提供されることとなる。さらに、本発明のある局面に従う保護素子１４は、ケース４２を有する。温度ヒューズエレメント３４も電流ヒューズエレメント３６もケース４２に収容される。これにより、温度ヒューズエレメント３４および電流ヒューズエレメント３６の溶断の際に生じるアークが本発明のある局面に従う保護素子１４の周囲に拡がる可能性は小さくなる。

さらに、上述された保護素子１４が、金属製の一端接続体３８と、金属製の他端接続体４０とをさらに有する。一端接続体３８には、温度ヒューズエレメント３４の一端および電流ヒューズエレメント３６の一端が接続される。他端接続体４０には、温度ヒューズエレメント３４の他端および電流ヒューズエレメント３６の他端が接続される。この場合、温度ヒューズエレメント３４と電流ヒューズエレメント３６とは、一端接続体３８と他端接続体４０とにより並列に接続されている。この場合、一端接続体３８が、一端側基部１００と、一端側突出部１０２とを有している。一端側突出部１０２は、一端側基部１００の一端から突出する。この場合、温度ヒューズエレメント３４の一端が一端側突出部１０２に接続される。電流ヒューズエレメント３６の一端が一端側基部１００に接続される。この場合、他端接続体４０が、他端側基部１０４と、他端側突出部１０６とを有している。他端側突出部１０６は、他端側基部１０４の一端から突出する。この場合、温度ヒューズエレメント３４の他端が他端側突出部１０６に接続される。電流ヒューズエレメント３６の他端が他端側基部１０４に接続される。

温度ヒューズエレメント３４が溶断するまでの間、保護素子１４が接続された負荷１２からの熱は一端接続体３８および他端接続体４０を介して電流ヒューズエレメント３６へ伝わる。一端接続体３８および他端接続体４０が金属製である。これにより、一端接続体３８および他端接続体４０の熱伝導率が高いので、保護素子１４が接続された負荷１２からの熱は電流ヒューズエレメント３６へ効率よく伝わる。熱が電流ヒューズエレメント３６へ伝わることに伴い、電流ヒューズエレメント３６の温度は上昇する。これにより、例えば過酷な環境において電流ヒューズエレメント３６が十分な温度上昇を達成できないため大きな電流が流れているにも関わらず電流ヒューズエレメント３６が溶断しないという事態の発生確率は小さくなる。さらに、温度ヒューズエレメント３４が溶断した後、一端側突出部１０２と他端側突出部１０６とは保護素子１４が接続された負荷１２からの熱を受けることとなる。一端側突出部１０２は、一端側基部１００の一端から突出する。他端側突出部１０６は、他端側基部１０４の一端から突出する。これにより、一端接続体３８が一端側突出部１０２を有しておらず他端接続体４０が他端側突出部１０６を有していない場合に比べ、一端接続体３８および他端接続体４０は保護素子１４が接続された負荷１２からの熱を多く受け得ることとなる。その熱を多く受け得ることとなるので、電流ヒューズエレメント３６が十分な温度上昇を達成できないという事態の発生確率はより小さくなる。その結果、大きな電流が流れているにも関わらず回路が遮断されないという誤動作が生じる恐れが軽減された保護素子１４が提供されることとなる。

また、上述された温度ヒューズエレメント３４が、次に述べられる機械的強度を有していることが望ましい。その機械的強度は、一端接続体３８および他端接続体４０の一方が支持され他方が支持されないとき電流ヒューズエレメント３６の塑性変形を防止できるものである。この場合、一端接続体３８および他端接続体４０の機械的強度が温度ヒューズエレメント３４の機械的強度以上であることが望ましい。

温度ヒューズエレメント３４が上述された機械的強度を有していると、温度ヒューズエレメント３４と一端接続体３８と他端接続体４０とのうちいずれかを把持すれば電流ヒューズエレメント３６を塑性変形させずにこれら全体を支持できることとなる。これにより、温度ヒューズエレメント３４が上述された機械的強度を有していない場合に比べ、これら全体の移動を容易とすることができる。

本発明の他の局面に従うと、保護素子１４は、温度ヒューズエレメント３４と、電流ヒューズエレメント３６とを有する。電流ヒューズエレメント３６は、温度ヒューズエレメント３４よりも融点が高い。温度ヒューズエレメント３４の抵抗値は、電流ヒューズエレメント３６の抵抗値以下である。温度ヒューズエレメント３４と電流ヒューズエレメント３６とが並列に接続されている。さらに、上述された保護素子１４が、金属製の一端接続体３８と、金属製の他端接続体４０とをさらに有する。一端接続体３８には、温度ヒューズエレメント３４の一端および電流ヒューズエレメント３６の一端が接続される。他端接続体４０には、温度ヒューズエレメント３４の他端および電流ヒューズエレメント３６の他端が接続される。この場合、温度ヒューズエレメント３４と電流ヒューズエレメント３６とは、一端接続体３８と他端接続体４０とにより並列に接続されている。この場合、一端接続体３８が、一端側基部１００と、一端側突出部１０２とを有している。一端側突出部１０２は、一端側基部１００の一端から突出する。この場合、温度ヒューズエレメント３４の一端が一端側突出部１０２に接続される。電流ヒューズエレメント３６の一端が一端側基部１００に接続される。この場合、他端接続体４０が、他端側基部１０４と、他端側突出部１０６とを有している。他端側突出部１０６は、他端側基部１０４の一端から突出する。この場合、温度ヒューズエレメント３４の他端が他端側突出部１０６に接続される。電流ヒューズエレメント３６の他端が他端側基部１０４に接続される。

本発明の他の局面に従う保護素子１４は任意の負荷１２に接続され得る。その保護素子１４が負荷１２に接続されたとき、その負荷１２に異常な熱が生じることがある。その異常な熱の少なくとも一部が温度ヒューズエレメント３４に伝わってその温度ヒューズエレメント３４が溶断すると、本発明の他の局面に従う保護素子１４を流れる電流の経路のうち温度ヒューズエレメント３４を経由するものが遮断される。この時点では、その電流の経路のうち電流ヒューズエレメント３６を経由するものは遮断されていない。温度ヒューズエレメント３４と電流ヒューズエレメント３６とが並列に接続されており、かつ、温度ヒューズエレメント３４は電流ヒューズエレメント３６よりも融点が低いためである。本発明の他の局面に従う保護素子１４を流れる電流の経路のうち温度ヒューズエレメント３４を経由するものが遮断されると、その分、その電流の経路を流れる電流は電流ヒューズエレメント３６に流れることとなる。これにより電流ヒューズエレメント３６に定格を超える電流が流れるとその電流ヒューズエレメント３６は自己発熱により溶断する。すなわち、本発明の他の局面に従う保護素子１４は、熱に加え大きな電流を受けた場合に電流の経路を遮断する。一方、温度ヒューズエレメント３４が溶断するまで、電流ヒューズエレメント３６は溶断し難い。保護素子１４を流れる電流の一部が温度ヒューズエレメント３４を流れる分、電流ヒューズエレメント３６に流れる電流は小さくなるためである。しかも、温度ヒューズエレメント３４の抵抗値は、電流ヒューズエレメント３６の抵抗値以下である。これにより、温度ヒューズエレメント３４が溶断するまで、電流ヒューズエレメント３６に流れる電流は大きく抑えられることとなる。大きく抑えられる分、電流ヒューズエレメント３６へ一時的に大きな電流が流れたとしてもそれによって電流ヒューズエレメント３６が溶断する可能性は小さくなる。本発明の他の局面に従う保護素子１４は、熱に加え大きな電流を受けた場合に電流の経路を遮断する。その結果、偶発的に大きな電流が流れた場合に誤動作が生じる恐れが軽減された保護素子１４が提供されることとなる。加えて、温度ヒューズエレメント３４が溶断するまでの間、保護素子１４が接続された負荷１２からの熱は一端接続体３８および他端接続体４０を介して電流ヒューズエレメント３６へ伝わる。一端接続体３８および他端接続体４０が金属製である。これにより、一端接続体３８および他端接続体４０の熱伝導率が高いので、保護素子１４が接続された負荷１２からの熱は電流ヒューズエレメント３６へ効率よく伝わる。熱が電流ヒューズエレメント３６へ伝わることに伴い、電流ヒューズエレメント３６の温度は上昇する。これにより、例えば過酷な環境において電流ヒューズエレメント３６が十分な温度上昇を達成できないため大きな電流が流れているにも関わらず電流ヒューズエレメント３６が溶断しないという事態の発生確率は小さくなる。さらに、温度ヒューズエレメント３４が溶断した後、一端側突出部１０２と他端側突出部１０６とは保護素子１４が接続された負荷１２からの熱を受けることとなる。一端側突出部１０２は、一端側基部１００の一端から突出する。他端側突出部１０６は、他端側基部１０４の一端から突出する。これにより、一端接続体３８が一端側突出部１０２を有しておらず他端接続体４０が他端側突出部１０６を有していない場合に比べ、一端接続体３８および他端接続体４０は保護素子１４が接続された負荷１２からの熱を多く受け得ることとなる。その熱を多く受け得ることとなるので、電流ヒューズエレメント３６が十分な温度上昇を達成できないという事態の発生確率はより小さくなる。その結果、大きな電流が流れているにも関わらず回路が遮断されないという誤動作が生じる恐れが軽減された保護素子１４が提供されることとなる。

本発明によれば、偶発的に大きな電流が流れた場合に誤動作が生じる恐れが軽減される。

本発明のある実施形態にかかる保護素子が含まれる回路の回路図である。 本発明のある実施形態にかかる保護素子の構成が示される図である。 本発明のある実施形態にかかる保護素子の温度ヒューズエレメントと電流ヒューズエレメントと一端接続体と他端接続体とが示される第１の図である。 本発明のある実施形態にかかる保護素子の温度ヒューズエレメントと電流ヒューズエレメントと一端接続体と他端接続体とが示される第２の図である。

以下、本発明が図面に基づき詳細に説明される。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能は同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返されない。

［回路の説明］
図１は、本実施形態にかかる保護素子１４が含まれる回路の回路図である。なお、図１においては、本実施形態にかかる保護素子１４の構成要素のうち一方端子３０と他方端子３２と温度ヒューズエレメント３４と電流ヒューズエレメント３６とが示されている。図１に基づいて、本実施形態にかかる保護素子１４が含まれる回路の構成が説明される。

図１に示される回路は、直流高圧電源１０と、負荷１２と、本実施形態にかかる保護素子１４とを備える。直流高圧電源１０は高圧の直流電力を供給する。負荷１２は、所定の動作を行うと共に発熱する。本実施形態にかかる保護素子１４は、所定の要件が満たされた場合に負荷１２への電力供給を遮断する。その要件には次に述べられる２つの要件がある。その要件の一方は、負荷１２の動作に異常が生じたことその他の理由により本実施形態にかかる保護素子１４が所定の熱を受けたことである。その要件の他方は、負荷１２の動作に異常が生じたことその他の理由により本実施形態にかかる保護素子１４に所定の電力が供給されたことである。

［構成の説明］
図２は、本実施形態にかかる保護素子１４の構成が示される図である。図２において、消弧材５０の大部分と被覆樹脂５２の大部分とは取り除かれている。図２に基づいて、本実施形態にかかる保護素子１４の構成が説明される。

本実施形態にかかる保護素子１４は、一方端子３０と、他方端子３２と、温度ヒューズエレメント３４と、電流ヒューズエレメント３６と、一端接続体３８と、他端接続体４０と、ケース４２と、セラミック体４４と、メインフラックス４６と、サブフラックス４８と、消弧材５０と、被覆樹脂５２とを備える。

一方端子３０および他方端子３２は、電気回路の接続をするために設けた導体である。本実施形態の場合、一方端子３０は、直流高圧電源１０に接続される。他方端子３２は、負荷１２に接続される。これにより、一方端子３０および他方端子３２には高圧の直流電力が供給されることとなる。一方端子３０および他方端子３２の詳細は周知の端子と同一なので、ここではその詳細な説明は繰り返されない。

本実施形態の場合、温度ヒューズエレメント３４は温度ヒューズの機能を有する。これにより、本実施形態にかかる温度ヒューズエレメント３４は、これが熱を受けたことによりこれ自身の融点に達すると溶断することとなる。本実施形態にかかる温度ヒューズエレメント３４の抵抗値（電気抵抗の値）は、これ自身に供給される電力に基づく温度上昇では溶断困難なほどに小さい。温度ヒューズエレメント３４自体の詳細は周知のヒューズエレメントと同一なので、ここではその詳細な説明は繰り返されない。

本実施形態の場合、電流ヒューズエレメント３６は温度ヒューズエレメント３４と並列に接続される。本実施形態の場合、電流ヒューズエレメント３６は電流ヒューズの機能を有する。これにより、本実施形態にかかる電流ヒューズエレメント３６は、定格を超える電流が流れた時に自己発熱により溶断することとなる。本実施形態の場合、電流ヒューズエレメント３６は、温度ヒューズエレメント３４が溶断する温度よりも高い温度で溶断する。すなわち、本実施形態にかかる電流ヒューズエレメント３６の融点は温度ヒューズエレメント３４の融点よりも高い。さらに、本実施形態の場合、電流ヒューズエレメント３６の抵抗値は温度ヒューズエレメント３４の抵抗値を超える。電流ヒューズエレメント３６自体の詳細は周知のヒューズエレメントと同一なので、ここではその詳細な説明は繰り返されない。

本実施形態の場合、一端接続体３８には、温度ヒューズエレメント３４の一端および電流ヒューズエレメント３６の一端が接続される。本実施形態の場合、一端接続体３８の素材は銅である。これにより、温度ヒューズエレメント３４および電流ヒューズエレメント３６へ一端接続体３８を介して電流が流れ得ることとなる。

本実施形態の場合、他端接続体４０には、温度ヒューズエレメント３４の他端および電流ヒューズエレメント３６の他端が接続される。本実施形態の場合、他端接続体４０の素材は一端接続体３８の素材と同一である。これにより、温度ヒューズエレメント３４および電流ヒューズエレメント３６へ他端接続体４０を介して電流が流れ得ることとなる。

本実施形態の場合、ケース４２は合成樹脂製もしくはセラミック製である。ケース４２は、一方端子３０の端部と、他方端子３２の端部と、温度ヒューズエレメント３４と、電流ヒューズエレメント３６と、一端接続体３８と、他端接続体４０と、セラミック体４４とを収容する。図２から明らかなように、本実施形態にかかるケース４２の側壁８２には一方端子３０又は他方端子３２が貫通するための溝８８が形成されている。

セラミック体４４は、温度ヒューズエレメント３４、電流ヒューズエレメント３６、一端接続体３８、および、他端接続体４０と共にケース４２に収容される。本実施形態の場合、セラミック体４４の形状は矩形かつ板状である。セラミック体４４は、ケース４２の底部８０に配置される。この場合、セラミック体４４は、温度ヒューズエレメント３４と電流ヒューズエレメント３６との間に形成される空間に対向するように配置される。セラミック体４４自体の詳細は周知のセラミック板と同一なので、ここではその詳細な説明は繰り返されない。

メインフラックス４６は、温度ヒューズエレメント３４を被覆する。メインフラックス４６自体の詳細は周知のフラックスと同一なので、ここではその詳細な説明は繰り返されない。

サブフラックス４８は、電流ヒューズエレメント３６を被覆する。サブフラックス４８自体の詳細は周知のフラックスと同一なので、ここではその詳細な説明は繰り返されない。

消弧材５０は、ケース４２の内部特に温度ヒューズエレメント３４と電流ヒューズエレメント３６との間に充填される。これにより、本実施形態の場合、セラミック体４４にはその全面を覆うように消弧材５０が載せられることとなる。消弧材５０は、温度ヒューズエレメント３４および電流ヒューズエレメント３６の少なくとも一方においてアークが発生した場合にそのアークを冷やす。これによりそのアークは消弧される。本実施形態の場合、消弧材５０は、シリコーンゴムを主成分とする。本実施形態の場合、消弧材５０は、粒子状のアルミナを添加物として含む。なお、漏電が発生しない程度の電気抵抗を消弧材５０が有することは言うまでもない。

被覆樹脂５２は、次に述べられる２つの要件が満たされた状態のケース４２の内部に充填される。その要件の一方は、一方端子３０の端部と、他方端子３２の端部と、温度ヒューズエレメント３４と、電流ヒューズエレメント３６と、一端接続体３８と、他端接続体４０と、セラミック体４４とが収容されたというものである。その温度ヒューズエレメント３４はメインフラックス４６によって被覆された状態である。その電流ヒューズエレメント３６はサブフラックス４８によって被覆された状態である。その要件の他方は、ケース４２の内部に消弧材５０が充填されたというものである。これにより、被覆樹脂５２がケース４２の内部に充填されることにより、一方端子３０の端部と、他方端子３２の端部と、温度ヒューズエレメント３４と、電流ヒューズエレメント３６と、一端接続体３８と、他端接続体４０と、セラミック体４４とはケース４２内に固定されることとなる。

図３は、本実施形態にかかる保護素子１４の温度ヒューズエレメント３４と電流ヒューズエレメント３６と一端接続体３８と他端接続体４０とが示される第１の図である。図４は、本実施形態にかかる保護素子１４の温度ヒューズエレメント３４と電流ヒューズエレメント３６と一端接続体３８と他端接続体４０とが示される第２の図である。図４に示されたものは図３に示されたものを裏側から見たものにあたる。図３および図４に基づいて、本実施形態にかかる温度ヒューズエレメント３４と電流ヒューズエレメント３６と一端接続体３８と他端接続体４０とが説明される。

図３および図４から明らかなように、本実施形態にかかる一端接続体３８は、一端側基部１００と、一端側突出部１０２とを有している。本実施形態の場合、これらは一体となっている。電流ヒューズエレメント３６の一端が一端側基部１００に接続される。一端側突出部１０２は、一端側基部１００の一端から突出する。温度ヒューズエレメント３４の一端が一端側突出部１０２に接続される。

本実施形態の場合、一端側基部１００は、一端接続本体１２０と、一端張出部１２２とを有する。本実施形態の場合、これらは一体となっている。一端接続本体１２０には一方端子３０が固定される。この固定により一方端子３０から一端接続体３８へ電流が流れ得ることとなる。本実施形態の場合、図３および図４に示される一端接続体３８のうち一方端子３０が固定された箇所を含み一方端子３０が延びる方向とは直交する方向に延びる矩形の部分が一端接続本体１２０となる。本実施形態の場合、上述された一端側突出部１０２は、一端側基部１００のうち一端接続本体１２０の一端に連なる。一端張出部１２２は、一端接続本体１２０の他端に連なる。その一端張出部１２２は一端側突出部１０２が突出する方向と同じ方向に延びている。本実施形態の場合、延びる距離が一端側突出部１０２未満という点で、一端張出部１２２は一端接続本体１２０の他端ひいては一端側基部１００の他端から張り出しているに過ぎず突出しているとは言えない。本実施形態の場合、電流ヒューズエレメント３６の一端は、その一端張出部１２２に接続される。

図３および図４から明らかなように、本実施形態にかかる他端接続体４０は、他端側基部１０４と、他端側突出部１０６とを有している。本実施形態の場合、これらは一体となっている。電流ヒューズエレメント３６の他端が他端側基部１０４に接続される。他端側突出部１０６は、他端側基部１０４の一端から突出する。温度ヒューズエレメント３４の他端が他端側突出部１０６に接続される。

本実施形態の場合、他端側基部１０４は、他端接続本体１２４と、他端張出部１２６とを有する。本実施形態の場合、これらは一体となっている。他端接続本体１２４には他方端子３２が固定される。この固定により他端接続体４０から他方端子３２へ電流が流れ得ることとなる。本実施形態の場合、図３および図４に示される他端接続体４０のうち他方端子３２が固定された箇所を含み他方端子３２が延びる方向とは直交する方向に延びる矩形の部分が他端接続本体１２４となる。本実施形態の場合、上述された他端側突出部１０６は、他端側基部１０４のうち他端接続本体１２４の一端に連なる。他端張出部１２６は、他端接続本体１２４の他端に連なる。その他端張出部１２６は他端側突出部１０６が突出する方向と同じ方向に延びている。本実施形態の場合、延びる距離が他端側突出部１０６未満という点で、他端張出部１２６は他端接続本体１２４の他端ひいては他端側基部１０４の他端から張り出しているに過ぎず突出しているとは言えない。本実施形態の場合、電流ヒューズエレメント３６の他端は、その他端張出部１２６に接続される。

上述されたように、本実施形態の場合、温度ヒューズエレメント３４の一端と一端側突出部１０２の先端とが突き合わされるように接続される。温度ヒューズエレメント３４の他端と他端側突出部１０６の先端とが突き合わされるように接続される。これにより、一端側突出部１０２と温度ヒューズエレメント３４と他端側突出部１０６とは直線状に連なることとなる。本実施形態の場合、この温度ヒューズエレメント３４は、次に述べられる機械的強度を有している。その機械的強度は、一端接続体３８および他端接続体４０の一方が支持され他方が支持されないとき電流ヒューズエレメント３６の塑性変形を防止できるものである。また、本実施形態の場合、一端接続体３８および他端接続体４０の機械的強度は温度ヒューズエレメント３４の機械的強度以上である。

本実施形態の場合、電流ヒューズエレメント３６は、これより融点の低いはんだによって一端接続体３８および他端接続体４０に接続される。電流ヒューズエレメント３６がこのようなはんだによって接続されているのは、電流ヒューズエレメント３６の溶断の際、既に溶融しているはんだの張力によって電流ヒューズエレメント３６に引張力を与えるためである。電流ヒューズエレメント３６に引張力が与えられると、その溶断後にアークが発生する可能性を低下させることができる。

本実施形態の場合、一端接続体３８は、次に述べられる機械的強度を有している。その機械的強度は、一端側基部１００のどの箇所が支えられるときもほぼ撓まないというものである。一端側基部１００のどの箇所が支えられるときも一端接続体３８はほぼ撓まないので、一端側基部１００のどの箇所が支えられるときも温度ヒューズエレメント３４と電流ヒューズエレメント３６とが離れた状態が維持される。本実施形態の場合、他端接続体４０は、次に述べられる機械的強度を有している。その機械的強度は、他端側基部１０４のどの箇所が支えられるときもほぼ撓まないというものである。他端側基部１０４のどの箇所が支えられるときも他端接続体４０はほぼ撓まないので、他端側基部１０４のどの箇所が支えられるときも温度ヒューズエレメント３４と電流ヒューズエレメント３６とが離れた状態が維持される。

［製造方法の説明］
本実施形態の場合、一端接続体３８と他端接続体４０とは銅製の素形材に対して周知の機械加工を施すことにより形成される。その他の点において、本実施形態にかかる保護素子１４の製造方法は周知の保護素子と同様である。したがって、ここではその詳細な説明は繰り返されない。

［使用方法の説明］
本実施形態にかかる保護素子１４の使用方法は周知の保護素子と同様である。すなわち、本実施形態にかかる保護素子１４は、例えば図１に示された回路に接続される。本実施形態にかかる保護素子１４は、所定の要件が満たされた場合に負荷１２への電力供給を遮断する。これにより、本実施形態にかかる保護素子１４が接続された回路は保護される。

［効果の説明］
本実施形態にかかる保護素子１４に電流が流れると、その電流は一方端子３０を経て温度ヒューズエレメント３４と電流ヒューズエレメント３６とに流れる。温度ヒューズエレメント３４と電流ヒューズエレメント３６とを流れた電流は他方端子３２を流れる。これにより、本実施形態にかかる保護素子１４が接続された回路は導通状態となる。

その後、負荷１２はその動作に伴って熱を発する。その熱の一部は本実施形態にかかる保護素子１４に伝わる。温度ヒューズエレメント３４は、熱を受けたことにより温度ヒューズエレメント３４自身の融点に達すると溶断する。その際、電流ヒューズエレメント３６は導通したままである。温度ヒューズエレメント３４の溶断の際、温度ヒューズエレメント３４においてアークが発生しても、それは消弧材５０によって消弧される。

本実施形態にかかる保護素子１４を流れる電流の経路のうち温度ヒューズエレメント３４を経由するものが遮断されると、その分、その電流の経路を流れる電流は電流ヒューズエレメント３６に流れることとなる。これにより電流ヒューズエレメント３６に定格を超える電流が流れるとその電流ヒューズエレメント３６は自己発熱により溶断する。すなわち、本実施形態にかかる保護素子１４は、熱に加え大きな電流を受けた場合に電流の経路を遮断する。一方、温度ヒューズエレメント３４が溶断するまで、電流ヒューズエレメント３６は溶断し難い。保護素子１４を流れる電流の一部が温度ヒューズエレメント３４を流れる分、電流ヒューズエレメント３６に流れる電流は小さくなるためである。電流ヒューズエレメント３６に流れる電流は小さくなる分、電流ヒューズエレメント３６へ一時的に大きな電流が流れたとしてもそれによって電流ヒューズエレメント３６が溶断する可能性は小さくなる。本実施形態にかかる保護素子１４は、熱に加え大きな電流を受けた場合に電流の経路を遮断する。その結果、偶発的に大きな電流が流れた場合に誤動作が生じる恐れが軽減された保護素子１４が提供されることとなる。

さらに、本実施形態にかかる保護素子１４は、ケース４２を有する。温度ヒューズエレメント３４も電流ヒューズエレメント３６もケース４２に収容される。これにより、温度ヒューズエレメント３４および電流ヒューズエレメント３６の溶断の際に生じるアークが本実施形態にかかる保護素子１４の周囲に拡がる可能性は小さくなる。

負荷１２から伝わる熱は一端接続体３８および他端接続体４０を介して電流ヒューズエレメント３６へ伝わる。本実施形態の場合、一端接続体３８の素材および他端接続体４０の素材が銅である。これにより、一端接続体３８の素材および他端接続体４０の熱伝導率が高いので、保護素子１４が接続された負荷１２からの熱は電流ヒューズエレメント３６へ効率よく伝わる。熱が電流ヒューズエレメント３６へ伝わることに伴い、電流ヒューズエレメント３６の温度は上昇する。これにより、例えば過酷な環境（過酷な環境の例には、電流ヒューズエレメント３６において生じた熱が順次奪われてしまうような極寒の環境がある）において電流ヒューズエレメント３６が十分な温度上昇を達成できないため大きな電流が流れているにも関わらず電流ヒューズエレメント３６が溶断しないという事態の発生確率は小さくなる。

また、本実施形態にかかる保護素子１４では、温度ヒューズエレメント３４が溶断した後、一端側突出部１０２と他端側突出部１０６とは保護素子１４が接続された負荷１２からの熱を受けることとなる。一端側突出部１０２は、一端側基部１００の一端から突出する。他端側突出部１０６は、他端側基部１０４の一端から突出する。これにより、一端接続体３８が一端側突出部１０２を有しておらず他端接続体４０が他端側突出部１０６を有していない場合に比べ、一端接続体３８および他端接続体４０は保護素子１４が接続された負荷１２からの熱を多く受け得ることとなる。その熱を多く受け得ることとなるので、電流ヒューズエレメント３６が十分な温度上昇を達成できないという事態の発生確率はより小さくなる。その結果、大きな電流が流れているにも関わらず回路が遮断されないという誤動作が生じる恐れが軽減された保護素子１４が提供されることとなる。

また、本実施形態にかかる保護素子１４においては、温度ヒューズエレメント３４と一端接続体３８と他端接続体４０とのうちいずれかが把持されれば電流ヒューズエレメント３６を塑性変形させずにこれら全体が支持され得ることとなる。これにより、温度ヒューズエレメント３４が上述された機械的強度を有していない場合に比べ、これら全体の移動を容易とすることができる。

また、本実施形態にかかる保護素子１４では、温度ヒューズエレメント３４と電流ヒューズエレメント３６との間に形成される空間に対向するようにセラミック体４４が配置される。これにより、温度ヒューズエレメント３４の溶断に伴って仮にアークが生じたとしても、電流ヒューズエレメント３６の溶断に伴って仮にアークが生じたとしても、発生したアークは冷やされることとなる。その結果アークは消弧される。アークが消弧されるので、保護素子１４の安全性は向上する。

〈変形例の説明〉
上述した保護素子１４は、本発明の技術的思想を具体化するために例示したものである。上述した保護素子１４は、本発明の技術的思想の範囲内において種々の変更を加え得るものである。

例えば、上述された一端接続体３８の素材および他端接続体４０の素材は銅に限定されない。これらの素材は、アルミニウム、銅、銀、金、錫、鉄、ニッケル、もしくは、アルミニウムと銅と銀と金と錫と鉄とニッケルとのうち少なくとも一種類を主成分とする合金のいずれかであってもよい。これらの素材は、その他の金属であってもよい。また、これらの素材は、金属製の部材に錫めっき、ニッケルめっき、銅めっき、銀めっき、金めっきのうち少なくとも一種を施したものであってもよい。なお、ここで言う「主成分」とは、合金に占める割合が最も高い成分を意味する。したがって、アルミニウムと銅と銀と金と錫と鉄とニッケルとのうち複数種類を主成分とする場合には、それら複数種類の主成分が合金に占める割合は等しくなる。もちろん、その合金は、アルミニウムと銅と銀と金と錫と鉄とニッケルとのうち複数種類を含み、かつ、それらのうち一種類が合金に占める割合が他よりも多いものであってもよい。

一端接続体３８および他端接続体４０の形態は上述されたものに限定されない。したがって、例えば、一端側基部１００は、一端側突出部１０２が突出する方向と同じ方向に延びており、かつ、延びる距離が一端側突出部１０２以上である部分を一端張出部１２２に代えて有していてもよい。

また、一端接続体３８および他端接続体４０の双方が共に上述の機械的強度を有していなければならない訳ではない。温度ヒューズエレメント３４が接続される箇所と電流ヒューズエレメント３６が接続される箇所との間が支えられるとき温度ヒューズエレメント３４と電流ヒューズエレメント３６とが離れた状態を維持できる機械的強度を有しているのは、一端接続体３８又は他端接続体４０の一方のみであってもよい。

また、上述された保護素子１４は、ケース４２を有していなくてもよい。さらに、上述された保護素子１４は、一方端子３０と、他方端子３２と、セラミック体４４と、メインフラックス４６と、サブフラックス４８と、消弧材５０と、被覆樹脂５２とを備えなくてもよい。

１０…直流高圧電源
１２…負荷
１４…保護素子
３０…一方端子
３２…他方端子
３４…温度ヒューズエレメント
３６…電流ヒューズエレメント
３８…一端接続体
４０…他端接続体
４２…ケース
４４…セラミック体
４６…メインフラックス
４８…サブフラックス
５０…消弧材
５２…被覆樹脂
８０…底部
１００…一端側基部
１０２…一端側突出部
１０４…他端側基部
１０６…他端側突出部
１２０…一端接続本体
１２２…一端張出部
１２４…他端接続本体
１２６…他端張出部

Claims (3)

1. ケースと、
   上記ケースに収容される温度ヒューズエレメントと、
   上記ケースに収容され、上記温度ヒューズエレメントよりも融点が高い電流ヒューズエレメントとを有し、
   上記温度ヒューズエレメントと上記電流ヒューズエレメントとが並列に接続され、
   上記温度ヒューズエレメントの一端および上記電流ヒューズエレメントの一端が接続される金属製の一端接続体と、
   上記温度ヒューズエレメントの他端および上記電流ヒューズエレメントの他端が接続される金属製の他端接続体とをさらに有し、
   上記温度ヒューズエレメントと上記電流ヒューズエレメントとは、上記一端接続体と上記他端接続体とにより上記並列に接続されており、
   上記一端接続体が、
   一端側基部と、
   上記一端側基部の一端から突出する一端側突出部とを有しており、
   上記温度ヒューズエレメントの一端が上記一端側突出部に接続され、
   上記電流ヒューズエレメントの一端が上記一端側基部に接続され、
   上記他端接続体が、
   他端側基部と、
   上記他端側基部の一端から突出する他端側突出部とを有しており、
   上記温度ヒューズエレメントの他端が上記他端側突出部に接続され、
   上記電流ヒューズエレメントの他端が上記他端側基部に接続される保護素子。
2. 上記温度ヒューズエレメントが、上記一端接続体および上記他端接続体の一方が支持され他方が支持されないとき上記電流ヒューズエレメントの塑性変形を防止できる機械的強度を有しており、
   上記一端接続体および上記他端接続体の上記機械的強度が上記温度ヒューズエレメントの上記機械的強度以上であることを特徴とする請求項１に記載の保護素子。
3. 温度ヒューズエレメントと、
   上記温度ヒューズエレメントよりも融点の高い電流ヒューズエレメントとを有し、
   上記温度ヒューズエレメントの抵抗値は、上記電流ヒューズエレメントの抵抗値以下であり、
   上記温度ヒューズエレメントと上記電流ヒューズエレメントとが並列に接続され、
   上記温度ヒューズエレメントの一端および上記電流ヒューズエレメントの一端が接続される金属製の一端接続体と、
   上記温度ヒューズエレメントの他端および上記電流ヒューズエレメントの他端が接続される金属製の他端接続体とをさらに有し、
   上記温度ヒューズエレメントと上記電流ヒューズエレメントとは、上記一端接続体と上記他端接続体とにより上記並列に接続されており、
   上記一端接続体が、
   一端側基部と、
   上記一端側基部の一端から突出する一端側突出部とを有しており、
   上記温度ヒューズエレメントの一端が上記一端側突出部に接続され、
   上記電流ヒューズエレメントの一端が上記一端側基部に接続され、
   上記他端接続体が、
   他端側基部と、
   上記他端側基部の一端から突出する他端側突出部とを有しており、
   上記温度ヒューズエレメントの他端が上記他端側突出部に接続され、
   上記電流ヒューズエレメントの他端が上記他端側基部に接続される保護素子。

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