JP2002075150A

JP2002075150A - 保護素子

Info

Publication number: JP2002075150A
Application number: JP2000251911A
Authority: JP
Inventors: Tokihiro Yoshikawa; 時弘吉川
Original assignee: NEC Schott Components Corp
Current assignee: NEC Schott Components Corp
Priority date: 2000-08-23
Filing date: 2000-08-23
Publication date: 2002-03-15

Abstract

(57)【要約】【課題】形状記憶合金を用いて、部品点数が少なく小
型かつ偏平状で低背化された保護素子を提供する。【解決手段】絶縁基板１の離隔した位置に形成した一
対の導体２，３に、リード４，５を接続するとともに、
一方の導体２に板状の形状記憶合金からなる可動接点６
の一端部を接続固定し、他端部を他方の導体３に押圧接
触させて、上方から絶縁キャップ７を被せて封止樹脂８
で固着封止した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、保護素子に関し、
より詳細には、特定温度で記憶形状に復帰する形状記憶
合金からなる可動接点を有する保護素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子機器等を過熱損傷から保護する保護
素子として、特定温度で動作して回路を遮断する温度ヒ
ューズが用いられている。この種の温度ヒューズには、
感温材として特定温度で溶融する絶縁性の化学物質から
なる感温ペレットを用いて、感温ペレットの溶融時に圧
縮ばねの伸長により可動接点を固定接点から開離する感
温ペレットタイプのもの（ａ）と、感温材として特定温
度で溶融する低融点合金を用いて、この低融点合金に通
電し、周囲温度の過昇により低融点合金が溶融して回路
を遮断する低融点合金タイプ（ｂ）とがある。また、低
融点合金と抵抗体とを具備し、抵抗体の通電加熱により
低融点合金を強制的に溶断させる抵抗付きヒューズと称
される保護素子（ｃ）もある。また、過電流で溶断する
電流ヒユーズ（ｄ）もある。さらに、周囲温度の過昇に
対しては温度ヒューズとして機能するとともに、過電流
に対しては電流ヒューズとして機能する温度ヒューズ兼
電流ヒューズと称される保護素子（ｅ）もある。

【０００３】しかしながら、これらのものは、いずれも
感温ペレットや低融点合金等の感温材料が温度の過昇を
検知して一旦動作すると、元の状態に復帰しない非復帰
型のものであるため、安全であるという利点を有する反
面、繰り返し使用ができないので利便性が劣るという問
題点があった。

【０００４】そこで、形状記憶合金を用いて、周囲温度
が過昇して形状記憶合金が記憶形状に復帰して可動接点
が一旦動作しても、周囲温度の低下によって形状記憶合
金が再び当初の形状に変形することによって、可動接点
が当初の状態に復帰して繰り返し使用可能な保護素子も
提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
この種保護素子は、いずれも部品点数が多く高価である
のみならず、大型で大きな設置スペースが必要であった
り、円筒形のケースを用いているため設置部材との熱的
接触状態が十分でなく、温度過昇状態の検出感度が悪い
という問題点があった。

【０００６】そこで、本発明は、形状記憶合金からなる
可動接点を有し、部品点数が少なく小型で、かつ偏平状
で低背化され、しかも温度過昇状態の検出感度が優れた
保護素子を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、板状の形状記
憶合金からなる可動接点を有し、その一端部を一方の導
体に接続固定するとともに、他端部を他方の導体に押圧
接触させて、全体を偏平状に構成したものである。

【０００８】以下、本発明の各種構成と、作用効果につ
いて説明する。本発明の請求項１に記載の発明は、一対
の導体と、前記一方の導体に一端部が接続固定され前記
他方の導体に他端部が押圧接触させられた板状の形状記
憶合金からなる可動接点とを有し、前記可動接点がキャ
ップによって封止されていることを特徴とする保護素子
である。このように、板状の形状記憶合金からなる可動
接点を用いることにより、部品点数が少なくかつ偏平状
で低背化されており、その底面部が平坦面であることに
よって、熱的感応性に優れている保護素子が得られる。

【０００９】本発明の請求項２に記載の発明は、絶縁基
板に離隔して形成した一対の導体と、前記一方の導体に
一端部が接続固定され前記他方の導体に他端部が押圧接
触させられた板状の形状記憶合金からなる可動接点と、
前記絶縁基板に固着封止されているキャップとを有する
ことを特徴とする保護素子である。このように、絶縁基
板と面平行状態に板状の形状記憶合金からなる可動接点
を用いた保護素子は、部品点数が少なく小型かつ偏平状
で低背化されており、その底面部が平坦面であることに
よって、熱的感応性に優れている。

【００１０】本発明の請求項３に記載の発明は、前記可
動接点の他端部にバイアス用の板ばねを取り付けて、周
囲温度が形状記憶合金の記憶形状への復帰温度よりも降
下することによって前記可動接点の他端部が再度他方の
導体に押圧接触するように付勢したことを特徴とする請
求項１または２のいずれかに記載の保護素子である。こ
のように、バイアス用の板ばねを設けたものでは、可動
接点が温度過昇を検知して記憶形状に復帰した後、周囲
温度が低下すると、板ばねのバイアス作用によって、再
び可動接点の他端部が他方の導体に接触して、繰り返し
使用が可能になる。

【００１１】本発明の請求項４に記載の発明は、一方の
導体となる金属ベースと、前記金属ベースに一端部を接
続固定された板状の形状記憶合金からなる可動接点と、
金属ベースの周縁部分上に絶縁部材を介在して固着封止
された他方の導体となる金属キャップとを有し、前記可
動接点の他端部を前記金属キャップに押圧接触させたこ
とを特徴とする保護素子である。このように、金属ベー
スと金属キャップとを導体として用いると、絶縁基板や
絶縁キャップが不要となり、部品点数をさらに低減する
ことができる。

【００１２】本発明の請求項５に記載の発明は、前記可
動接点の他端部を、他方の導体となる金属キャップに低
融点合金で接続固定したことを特徴とする請求項４に記
載の保護素子である。このように、金属キャップに可動
接点の他端部を低融点合金で接続固定すると、低融点合
金で動作温度を保証することができる。

【００１３】本発明の請求項６に記載の発明は、形状記
憶合金からなる可動接点の復帰後の形状と、その後の室
温形状とを異ならせたことを特徴とする保護素子であ
る。このように、可動接点の復帰後の形状と、その後の
室温形状とを異ならせると、バイアス用の板ばねがなく
ても、復帰型の保護素子が得られる。

【００１４】本発明の請求項７に記載の発明は、前記可
動接点が、記憶形状への復帰温度で記憶形状に復帰し、
それよりも低い温度では永久変形ひずみにより前記他方
の導体に押圧接触する位置まで戻ることを特徴とする請
求項６に記載の保護素子である。このような可動接点を
用いると、バイアス用の板ばねがなくても、復帰型の保
護素子が得られる。

【００１５】本発明の請求項８に記載の発明は、前記可
動接点が、形状記憶合金からなる部材にそれよりも低抵
抗の他の部材を結合したものであることを特徴とする請
求項１ないし７のいずれかに記載の保護素子である。こ
のように、可動接点にそれよりも低抵抗の他の部材を結
合すると、可動接点の抵抗値を低減できて内部抵抗の小
さな保護素子が得られる。

【００１６】本発明の請求項９に記載の発明は、前記可
動接点が、形状記憶合金からなる部材にそれとは熱膨張
係数が異なる他の部材を結合したものであることを特徴
とする請求項１ないし７に記載の保護素子である。この
ように、可動接点が複合型構造を有すると、形状記憶合
金からなる部材とそれとは熱膨張係数が異なる他の部材
との熱膨張係数差によるバイメタル効果により、保護素
子の機能を向上させることができる。

【００１７】本発明の請求項１０に記載の発明は、前記
形状記憶合金からなる部材と他の部材とが、はんだ付
け，導電性ペースト，抵抗溶接，プラズマ溶接，超音波
溶接，かしめ，塗付の中から選択されたいずれかによっ
て結合されていることを特徴とする請求項８または９に
記載の保護素子である。このように、形状記憶合金から
なる部材とそれとは熱膨張係数が異なる他の部材とを結
合する場合に、互いの相性に応じた結合方法を採用でき
る。

【００１８】本発明の請求項１１に記載の発明は、前記
可動接点が、その少なくとも他の導体との接触部に、可
動接点よりも低抵抗層を有することを特徴とする請求項
１ないし１０のいずれかに記載の保護素子である。この
ように、可動接点が低抵抗層を有すると、可動接点と他
の導体との接触抵抗を低減して、内部抵抗の小さい保護
素子が得られる。

【００１９】本発明の請求項１２に記載の発明は、前記
低抵抗層が、Ａｕ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ｎｉの群
から選択されたいずれかの金属，それらを主成分とする
合金，またはそれらを主成分とするＡｇ−ＣｄＯ，Ａｇ
−ＣｕＯ等の複合材のいずれか，またははんだ材により
形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の保
護素子である。このように、低抵抗層が上記の材料で形
成されていると、可動接点と他の導体との接触抵抗を低
減して、内部抵抗の小さい保護素子が得られる。

【００２０】本発明の請求項１３に記載の発明は、前記
低抵抗層が、めっき，蒸着，スパッタリングのいずれか
により形成されていることを特徴とする請求項１２に記
載の保護素子である。このように、低抵抗層が形成され
ると、簡単にかつ薄肉状に低抵抗層が形成できる。

【００２１】本発明の請求項１４に記載の発明は、前記
可動接点の他端部が、他の導体と面接触状態となってい
ることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記
載の保護素子である。このように、可動接点の他端部
が、他の導体と面接触状態となっていると、可動接点と
他の導体との接触面積が大きくて接触抵抗が小さくな
り、内部抵抗の小さい保護素子が得られる。

【００２２】本発明の請求項１５に記載の発明は、前記
可動接点が、周囲温度の過昇または過電流のいずれか一
方または両方で動作することを特徴とする請求項１ない
し１４のいずれかに記載の保護素子である。このよう
に、可動接点が周囲温度の過昇または過電流のいずれか
一方または両方で動作すると、多機能の保護素子が得ら
れる。

【００２３】本発明の請求項１６に記載の発明は、板状
のＰＴＣ素子と、このＰＴＣ素子に一端部が接続固定さ
れた板状の形状記憶合金からなる可動接点と、前記ＰＴ
Ｃ素子の周縁部分に絶縁部材を介在して固着封止された
金属キャップとを有し、前記可動接点の他端部が前記金
属キャップに押圧接触または低融点合金で接続されてい
ることを特徴とする保護素子である。このように、ＰＴ
Ｃ素子を用いた保護素子においては、ＰＴＣ素子によっ
て過電流に対して抵抗値を増大して、保護機能を営む。

【００２４】本発明の請求項１７に記載の発明は、絶縁
基板に少なくとも一つのスルーホールを形成し、このス
ルーホールを介して導出された導体と、前記導体に一端
部が接続固定され他方の導体に他端部が押圧接触させら
れた板状の形状記憶合金からなる可動接点と、前記絶縁
基板に封止されたキャップとを有することを特徴とする
保護素子である。このように、スルーホールを利用して
導体を導出すると、リードが不要で表面実装が可能であ
る。

【００２５】本発明の請求項１８に記載の発明は、前記
金属キャップが、前記絶縁基板または金属ベースに圧入
により封止されていることを特徴とする請求項１ないし
１７のいずれかに記載の保護素子である。このように、
金属キャップを圧入により封止すると、封止時に加熱を
伴わないので、封止が容易になるとともに、形状記憶合
金からなる可動接点に加熱による歪を残留させることが
ない。

【００２６】本発明の実施態様について、以下、図面を
参照して説明する。

【実施態様１】図１は本発明の請求項１および２に対応
する第１実施態様の保護素子Ａの断面図である。図１に
おいて、１はセラミックや耐熱樹脂等よりなる矩形状ま
たは円形状の絶縁基板で、その表面の離隔した位置に銀
ペースト，銀−パラジウムペースト，銀−白金ペースト
等の導電ペーストの塗付形成等によって一対の導体２，
３が形成されている。前記それぞれの導体２，３には、
銅やニッケル等よりなるリード４、５がはんだ付け等に
より接続されている。前記一方の導体２の内方端部に
は、Ｔｉ−Ｎｉ系合金等の板状の形状記憶合金からなる
可動接点６の一端部が絶縁基板１と面平行状態になるよ
うにはんだ付け等によって接続固定されており、可動接
点６の他端部は前記他方の導体３に押圧接触されてい
る。７は耐熱性樹脂等からなる絶縁キャップで、前記可
動接点６が記憶形状への復帰温度で形状復帰した際に、
前記他方の導体３から十分な寸法だけ離隔可能な空間を
形成するようにしてある。この絶縁キャップ７はエポキ
シ樹脂等よりなる封止樹脂８によって絶縁基板１に固着
封止されている。

【００２７】上記の保護素子Ａにおいて、リード４，５
を電子機器に直列に接続するとともに、絶縁基板１を電
子機器の異常時に温度が上昇する個所に取り付けてお
く。すると、リード４−導体２−可動接点６−導体３−
リード５の経路で電流が流れて、電子機器に通電でき
る。

【００２８】電子機器の異常等に起因して、周囲温度が
過昇すると、形状記憶合金からなる可動接点６が記憶形
状である曲線状に復帰して、図２に示すように、その他
端部が他方の導体３から離隔する。したがって、前記電
流経路は開放され、電子機器への通電が遮断されて、電
子機器のそれ以上の温度過昇が防止されるとともに、電
子機器の発火による火災発生が未然に防止される。ま
た、可動接点６の抵抗値を適当に設定することにより、
過電流が流れた際には自己発熱で記憶形状に復帰して、
可動接点６の他端部が他方の導体３から離隔して保護す
るようにすることもできる。

【００２９】ここで、上記の保護素子Ａは、図１に示す
ように、板状の形状記憶合金からなる可動接点６を絶縁
基板１と面平行状態になるように接続固定しているの
で、保護素子Ａ全体が少ない部品点数で小型に形成さ
れ、かつ偏平状で低背化されており、さらにその底面が
平坦であるため、電子機器の熱感応性に優れている。

【００３０】

【実施態様２】次に、本発明の請求項３に対応する第２
実施態様の保護素子Ｂについて説明する。この保護素子
Ｂは、図１の保護素子Ａにバイアス用の板ばねを組み合
わせて、周囲温度の低下によって可動接点が再び当初の
状態に復帰する復帰型の保護素子としたものである。図
３は、本発明の第２実施態様の保護素子Ｂの断面図を示
す。図３において、図１の保護素子Ａと同一部分には、
第１０位の桁を１０番台とし第１位の桁に同一符号を付
している。すなわち,１１は絶縁基板、１２,１３は導
体、１４,１５はリード、１６は板状の形状記憶合金か
らなる可動接点、１７は絶縁キャップ、１８は封止樹脂
であり、その説明を省略する。１９は本実施態様の特徴
部材であるバイアス用の板ばねで、その一端部を可動接
点１６の他端部に固定するとともに、他端部を絶縁キャ
ップ１７に固定してあり、その弾性力でもって可動接点
１６の他端部を常時他方の導体１３側に向かって付勢す
るようにしてある。

【００３１】上記の保護素子Ｂによれば、リード１４,
１５を電子機器に直列接続しておき、絶縁基板１１を電
子機器の異常時に温度上昇する個所に取り付けておく。
すると、リード１４−導体１２−可動接点１６−導体１
３−リード１５の経路で電子機器に通電できる。

【００３２】電子機器の異常時には、可動接点１６がバ
イアス用の板ばね１９の弾性力に抗して記憶形状である
曲線状に復帰して、その他端部が他方の導体１３から離
隔するため、前記通電経路が開放されて、電子機器への
通電が遮断されるため、電子機器のそれ以上の温度上昇
が防止され、電子機器の発火による火災発生が未然に防
止される。また、可動接点１６の抵抗値を適当に設定し
ておくことにより、過電流が流れた際には可動接点１６
が自己発熱で記憶形状に復帰して、前記同様に保護する
ようにすることができる。

【００３３】電子機器への通電停止により、周囲温度が
形状復帰温度よりも低下すると、可動接点１６の形状維
持応力をバイアス用の板ばね１８の弾性力が凌駕する結
果、可動接点１６の他端部が再び他方の導体１３に押圧
接触して、通電回路が形成される。このようにして、こ
の保護素子Ｂは復帰型として繰り返し使用が可能にな
る。

【００３４】

【実施態様３】次に、本発明の請求項５に対応する第３
実施態様の保護素子Ｃについて説明する。本第３実施態
様の保護素子Ｃは、図１および図３の第１,第２実施態
様の保護素子Ａ，Ｂにおける絶縁基板１，２１、導体
２，３、１２，１３およびリード４，５、１４，１５を
省略するとともに、金属ベースおよび金属キャップを用
いたものである。図４は本第３実施態様の保護素子Ｃの
断面図を示す。図４において、２１は一方の導体となる
銅等の良導電性の金属ベースで、その上に板状の形状記
憶合金からなる可動接点２２の一端部がはんだ付けや溶
接等により接続固定されており、前記金属ベース２１の
周縁部分の上に絶縁部材２３を介して、銅等の良導電性
の金属キャップ２４が固着封止されている。そして、前
記可動接点２２の他端部は、低融点合金２５により前記
金属キャップ２４の内面に接続固定されている。

【００３５】上記の保護素子Ｃにおいて、例えば、金属
ベース２１と金属キャップ２４とを電子機器と直列に接
続するとともに、金属ベース２１を電子機器の異常によ
り温度が上昇する個所に取り付けておく。すると、金属
ベース２１−可動接点２２−金属キャップ２４の経路で
電子機器に通電できる。

【００３６】電子機器の異常等により電子機器の温度が
過昇すると、可動接点２２が記憶している直線状の形状
に復帰しようとするが、低融点合金２５により固定され
ているため、その状態が維持される。周囲温度がさらに
上昇して低融点合金２５の融点に達すると、低融点合金
２５が溶融し、可動接点２２の形状復帰力に対する拘束
力を失う。すると、可動接点２２の形状復帰力によっ
て、可動接点２２が記憶している平板状の形状に復帰す
るため、金属キャップ２４から離隔して、電子機器への
通電が停止され、電子機器の過熱損傷および電子機器の
発火に起因する火災を未然に防止する。また、可動接点
２２の抵抗値を適当に設定しておくことにより、過電流
が流れた際には自己発熱で可動接点２２が記憶形状に復
帰して、前記同様に保護するようにすることができる。

【００３７】この第３実施態様の保護素子Ｃにおいて
も、小型かつ偏平状で低背化された保護素子が得られ
る。しかも、金属ベース２１を用いているので、絶縁基
板を用いるものに比較して、導体２，３や１２，１３の
形成が不要であるのみならず、熱応答性に優れている。
また、リードレス構造であるため、金属ベース２１と金
属キャップ２４とを一対の導電体で挟持することによ
り、電子機器と簡単に接続できる。もし必要ならば、金
属ベース２１および／または金属キャップ２４にリード
を接続することもできる。

【００３８】

【実施態様３の変形例】本変形例は、本発明の請求項４
に対応するものである。すなわち，上記第３実施態様の
保護素子Ｃにおいては、可動接点２２の他端部を低融点
合金２５で金属キャップ２４に接続固定した場合につい
て説明したが、低融点合金２５は省略してもよい。その
場合、形状記憶合金からなる可動接点２２の形状復帰温
度において、可動接点２２が記憶形状に復帰して、可動
接点２２の他端部が金属キャップ２４から離隔すること
によって、回路を開いて保護する。

【００３９】

【実施態様４】次に、本発明の請求項６および７に対応
する第４実施態様の保護素子Ｄについて説明する。この
第４実施態様の保護素子Ｄは、形状記憶合金からなる可
動接点に、温度過昇によって記憶形状に復帰するだけで
なく、周囲温度が低下した際に、保護素子の当初の形状
に戻るような変形歪を有するものを用いたものである。
図５は、本第４実施態様の保護素子Ｄの断面図を示す。
図５において、３１は絶縁基板で、離隔した位置に一対
の導体３２，３３が形成されている。これらの導体３
２，３３は絶縁基板３１の端面を通って裏面にまで延長
して形成されている。一方の導体３２には、板状の形状
記憶合金からなる可動接点３４の一端部が接続固定され
ている。この一方の導体３２の上には絶縁部材３５を介
して、また他方の導体３３に対しては直接または導電材
料を介して金属キャップ３６が固着封止されている。前
記可動接点３４の他端部は、前記金属キャップ３６の内
面に押圧接触している。ここで、本実施態様の保護素子
Ｄにおける可動接点３４は、金属キャップ３６を取り付
けていない状態では、図示２点鎖線３４′で示すよう
に、金属キャップ３６を越えてさらに上方に屈曲するよ
うに加工されており、金属キャップ３６を被せることに
より、可動接点３４が適当な押圧力で金属キャップ３６
の内面に押圧接触するように設定されている。したがっ
て、可動接点３４は形状復帰温度では記憶形状である平
板状に復帰して、金属キャップ３６から離隔するが、周
囲温度が形状復帰温度よりも低くなると、残留歪によっ
て図示２点鎖線３４′の形状に変形しようとし、再び金
属キャップ３６に押圧接触する。すなわち，復帰後形状
と、形状復帰温度よりも低温度域での形状が異なるもの
である。

【００４０】この第４実施態様の保護素子Ｄは、導体３
２，３３を表面実装により電子機器に直列接続するとと
もに、絶縁基板３１を電子機器の異常時に温度が過昇す
る個所に設置しておくことにより、導体３２−可動接点
３４−金属キャップ３６−導体３３の経路で、電子機器
に通電できる。

【００４１】電子機器の異常等による温度過昇時には、
形状記憶合金からなる可動接点３４が記憶形状である平
板状の形状に復帰する。それによって、可動接点３４が
金属キャップ３６から離隔するので、電子機器への通電
が停止される。また、可動接点３４の抵抗値を適当に設
定しておくことにより、過電流が流れた際には可動接点
３４が自己発熱で記憶形状に復帰して、保護するように
することもできる。

【００４２】可動接点３４の金属キャップ３６からの離
隔に伴って、周囲温度が可動接点３４の形状復帰温度よ
りも低下すると、可動接点３４の永久歪によって、図示
２点鎖線３４′に示すような形状への復帰力が作用し、
可動接点３４が再び金属キャップ３４の内面に押圧接触
するようになる。したがって、再び通電経路が形成され
るため、繰り返し使用が可能になる。

【００４３】

【実施態様４の変形例】図５の保護素子Ｄにおいて、絶
縁基板３１に代えて金属ベースを用いるとともに、金属
ベースの周縁部分全周上に絶縁部材３５を形成して、金
属ベースと金属キャップとを絶縁するようにしてもよ
い。

【００４４】

【実施態様５】次に、本発明の請求項８ないし１０に対
応する第５実施態様の保護素子Ｅについて説明する。こ
の第５実施態様の保護素子Ｅは、可動接点を、形状記憶
合金からなる部材にそれとは異なる他の部材を結合して
構成し、可動接点を低抵抗化したり、可動接点の他端部
の押圧力を増大したり、形状復帰時の形状変化動作を急
峻にしたものである。図６は、本発明の第５実施態様の
保護素子Ｅの断面図を示す。図６において、４１は金属
ベースで、その上に板状の可動接点４２の一端部が接続
固定されている。この可動接点４２は、形状記憶合金か
らなる部材４３の片面に、この形状記憶合金とは異なる
材質からなる他の部材４４を結合したものである。４５
は金属ベース４１の周縁部分を覆う絶縁部材、４６は絶
縁部材４５の上に固着封止された金属キャップである。
そして前記可動接点４２の他端部は、前記金属キャップ
４６の内面に押圧接触している。

【００４５】ここで、形状記憶合金とは異なる材質から
なる他の部材４４は、可動接点４２の低抵抗化を図るた
めには、形状記憶合金からなる部材４３よりも低抵抗の
部材を結合すればよいし、可動接点４２の動作特性を改
善するためには、形状記憶合金からなる部材４３の熱膨
張係数α１とは異なる熱膨張係数α２を有する部材を結
合すればよい。すなわち、他の材質よりなる部材４４と
して例えば銅部材を用いる場合は、可動接点４２の低抵
抗化と熱膨張係数を異ならせることとが同時に達成でき
る。また、形状記憶合金とは異なる材質からなる他の部
材４４として、動作温度以下で既に変形している形状記
憶ポリマーを結合すれば、永久歪に＋αを与えることが
できる。形状記憶合金からなる部材４３とそれとは異な
る材質からなる他の部材４４とを結合するには、はんだ
付け，導電ペースト付け，抵抗溶接，プラズマ溶接，超
音波溶接，両者に孔をあけて金属または非金属製のピン
を挿入してかしめる方法，あるいは塗付等の方法の中か
ら適宜選択すればよい。今、可動接点４２の形状記憶合
金からなる部材４３の熱膨張係数α１と銅部材４４の熱
膨張係数α２とが、α１＞α２の関係にある場合は、バ
イメタル効果によって、可動接点４２の他端部が金属キ
ャップ４６の内面への押圧力が大きくなり、接触抵抗を
低減できる。

【００４６】上記の保護素子Ｅにおいて、金属ベース４
１および金属キャップ４６を電子機器に直列に接続する
とともに、金属ベース４１を電子機器の異常時に温度上
昇する個所に設置しておく。すると、金属ベース４１−
可動接点４２−金属キャップ４６の経路で電子機器に通
電される。このとき、他の部材４４として銅部材を用い
ておれば、内部抵抗が小さくなる。

【００４７】電子機器の異常等により温度が過昇した場
合は、形状記憶合金からなる部材４３が記憶している平
板状の形状に復帰する。ここで、形状記憶合金からなる
部材４３の片面に、それとは熱膨張係数が異なる他の部
材４４が結合してあるので、バイメタル効果によって、
可動接点４２の形状変化が急峻となり、金属キャップ４
６からの離隔時にスパークが発生し難い。

【００４８】

【実施態様５の変形例】上記の保護素子Ｅに代えて、可
動接点４２の形状記憶合金からなる部材４３と他の部材
４４とを上下逆に貼り合わせて、例えば、金属ベース４
１の代わりに絶縁基板に離隔して一対の導体を形成し、
可動接点の一端部を一方の導体に接続固定するととも
に、可動接点の他端部を他方の導体に押圧接触するよう
にしてもよい。

【００４９】

【実施態様６】次に、本発明の請求項１１ないし１３に
対応する第６実施態様の保護素子Ｆについて説明する。
この第６実施態様の保護素子Ｆは、可動接点の少なくと
も他端部に形状記憶合金よりも低抵抗層を形成したもの
である。図７は本発明の第６実施態様の保護素子Ｆの断
面図を示す。図７において、５１は矩形状または円形状
の一方の導体となる金属ベースで、その表面に可動接点
５２の一端部が接続固定されている。この可動接点５２
は、形状記憶合金からなる部材５３の少なくとも他端
部，望ましくは全面に、形状記憶合金からなる部材５３
よりも低抵抗の材料よりなる低抵抗層５４が形成されて
いる。金属ベース５１の周縁部には絶縁部材５５を介し
て金属キャップ５６が固着封止されている。前記可動接
点５２の他端部は、金属キャップ５６の内面に押圧接触
している。前記低抵抗層５４は、例えばＡｕ，Ａｇ，Ｐ
ｄ，Ｐｔ等の貴金属やＣｕ，Ｎｉ等の金属，またはこれ
らを主成分とする合金、およびこれらを主成分とするＡ
ｇ−ＣｄＯ，Ａｇ−ＣｕＯ等の複合材料，またははんだ
等よりなり、例えばめっき，蒸着、スパッタリング等の
方法で形成される。

【００５０】上記の保護素子Ｆによれば、低抵抗層５４
によって可動接点５２と他方の導体である金属キャップ
５６との接触抵抗が小さくなり、内部抵抗の小さい保護
素子が得られる。特に、図示例のように、形状記憶合金
からなる部材５３の全面に低抵抗層５４を形成した場合
は、可動接点５２の抵抗値が小さくなり、より内部抵抗
の小さい保護素子が得られる。

【００５１】

【実施態様７】次に、本発明の請求項１４に対応する第
７実施態様の保護素子Ｇについて説明する。この第７実
施態様の保護素子Ｇは、可動接点の他方の導体との接触
面積を増大したものである。図８は本発明の第７実施態
様の保護素子Ｇの断面図を示す。図８において、６１は
矩形状または円形状の一方の導体となる金属ベースで、
その一部に形状記憶合金からなる可動接点６２の一端部
が溶接等により接続固定されている。可動接点６２はそ
の中途部で２回折り曲げられている。６３は金属ベース
６１の周縁部に設けられたリング状または枠状の絶縁部
材で、この絶縁部材６３を介して他方の導体である金属
キャップ６４が固着封止されている。そして、前記可動
接点６２の他端部は、金属キャップ６４の内面に面接触
状態で接触している。

【００５２】この第７実施態様の保護素子Ｇは、可動接
点６２が他方の導体である金属キャップ６４に面接触状
態で接触しているので、接触面積が増大して接触抵抗が
小さくなり、内部抵抗が小さい保護素子が得られるとい
う特長がある。

【００５３】

【実施態様７の変形例】図８の第７実施態様の保護素子
Ｇの変形例として、可動接点６２の形状を、その中途部
でＳ字状に折り曲げて、可動接点６２の他端部が他方の
導体である金属キャップ６４に面接触状態で接触するよ
うにしてもよい。また、可動接点の形状はそのままにし
て、金属キャップ６４の天板部の下面形状を可動接点の
形状に合致する形状にして、接触面積を増大するように
してもよい。

【００５４】

【実施態様８】次に、本発明の請求項１６に対応する第
８実施態様の保護素子Ｈについて説明する。この第８実
施態様の保護素子Ｈは、ＰＴＣ素子を一体に組み込んだ
ものである。図９は本発明の第８実施態様の保護素子Ｈ
の断面図を示す。図９において、７１は矩形状または円
形等のＰＴＣ素子で、その表面の一部に導体７２が形成
されており、この導体７２の上に板状の形状記憶合金か
らなる可動接点７３の一端部が接続固定されている。Ｐ
ＴＣ素子７１の周縁部分には、絶縁部材７４を介して他
方の導体である金属キャップ７５が固着封止されてい
る。前記可動接点７３の他端部は、この金属キャップ７
５の内面に押圧接触している。

【００５５】この第８実施態様の保護素子Ｈは、ＰＴＣ
素子７１と金属キャップ７５とを電子機器に直列接続す
るとともに、ＰＴＣ素子７１を電子機器の異常時に温度
が上昇する個所に設置しておく。すると、ＰＴＣ素子７
１−可動接点７３−金属キャップ７５の経路で電子機器
に通電できる。

【００５６】電子機器の異常等によって、電子機器に過
電流が流れた場合には、ＰＴＣ素子７１がその抵抗値を
増大し電流値を抑制して保護する。また、電子機器の異
常等によって、電子機器の温度が過昇した場合には、可
動接点６３が記憶している平板状の形状に復帰するた
め、可動接点７３の他端部が金属キャップ７５から離隔
して、通電電流を遮断するため、電子機器のそれ以上の
温度過昇が防止され、電子機器の発火に起因する火災も
未然に防止される。

【００５７】

【実施態様９】次に、本発明の請求項１７および１８に
対応する第９実施態様の保護素子Ｉについて説明する。
この第９実施態様の保護素子Ｉは、絶縁基板にスルーホ
ールを形成して導体を導出するとともに、金属キャップ
を圧入により封止したものである。図１０は本発明の第
９実施態様の保護素子Ｉの断面図を示す。図１０におい
て、８１はアルミナセラミック等の絶縁基板で、後述す
る圧入封止のために、その上端肩部が図示するように面
取りないし曲面化されており、離隔した位置に一対のス
ルーホール８２，８３が形成されている。これらのスル
ーホール８２，８３には、導電物質が充填されて導体８
４，８５が形成されている。一方の導体８４には形状記
憶合金からなる板状の可動接点８６の一端部が接続固定
され、他端部は他方の導体８５に押圧接触されている。
８７は金属キャップで、絶縁基板８１に圧入により封止
されている。このため、本実施例における金属キャップ
８７は、図４ないし図９における金属キャップ２４，３
６，４６，５６，６４，７５に比較して、薄肉に形成さ
れている。８８は絶縁基板８１と金属キャップ８７とを
気密に封止するはんだ等の軟金属で、封止に先だって、
予め絶縁基板８１の周縁部および金属キャップ８７の内
周面のいずれか一方または両方に被着させておき、圧入
に伴って絶縁基板８１の外周面と金属キャップ８７の内
周面との間の隙間を埋めるものである。

【００５８】このように、絶縁基板８１にスルーホール
８２，８３を形成し、スルーホール８２，８３に導電物
質を充填して導体８４，８５を形成すると、リードが不
要で表面実装が可能になる。なお、上記実施態様では、
スルーホール８２，８３に導電物質を充填して導体８
４，８５を形成する場合について説明したが、金属また
は合金製の導電体により、または金属または合金製の導
電体と導電物質とを併用することにより導体を形成して
もよい。また、上記実施態様のように、金属キャップ８
７を絶縁基板８１に圧入により固着封止すると、封止時
に加熱を伴わないので、封止が容易であるのみならず、
可動接点８６に熱歪が残留することがない。

【００５９】

【実施態様９の変形例１】上記実施態様では、可動接点
８６が記憶形状に復帰した場合に、単に可動接点８６の
他端部が他方の導体８５から離隔する場合について説明
したが、可動接点８６の他端部が他方の導体８５から離
隔後に金属キャップ８７に押圧接触するようにしてもよ
い。このようにすれば、常温時は導体８４，８５間が導
通し、可動接点８６が記憶形状に復帰後は導体８４と金
属キャップ８７との間で導通するようになり、所謂ブレ
ーク接点とメーク接点とを有する３端子構造の保護素子
が得られる。

【００６０】

【実施態様９の変形例２】上記実施態様では、絶縁基板
８１に一対のスルーホール８２，８３を形成し、スルー
ホール８２，８３に導電物質を充填して一対の導体８
４，８５を形成する場合について説明したが、一方のス
ルーホール８２のみを形成し、スルーホール８２に導電
物質を充填して導体８４のみを形成するようにしてもよ
い。このようにすれば、上記と同様にリードが不要で表
面実装が可能であるとともに、常温時は導体８４と金属
キャップ８７間が非導通状態であり、可動接点８６の記
憶形状への復帰によりその他端部が金属キャップ８７に
押圧接触して、導体８４と金属キャップ８７間が導通状
態になる，所謂メーク接点を有する保護素子が得られ
る。。

【００６１】

【実施態様９の変形例３】上記実施態様９の変形例２で
は、可動接点８６が常温時に平板状で記憶形状への復帰
によって湾曲する場合について説明したが、可動接点８
６が常温時に湾曲状でその他端部が金属キャップ８７に
押圧接触しており、記憶形状への復帰により平板状にな
るようにしてもよい。その場合は、所謂ブレーク接点を
有する保護素子が得られる。

【００６２】なお、上記実施態様９およびその変形例１
ないし３のスルーホールを設けてこのスルーホールを介
して導体を導出する構造は、金属ベースを用いる場合に
採用することができる。もちろん、金属ベースを用いる
場合は、一方の導体は金属ベースが兼ねるので不要であ
り、また、他方の導体は当然金属ベースのスルーホール
にガラス，樹脂等の絶縁物を介して導出する必要があ
る。

【００６３】なお、本発明の上記各実施態様は、特定の
構造のものについて説明したが、本発明は上記実施例に
示した構造に限定されるものではなく、本発明の精神を
逸脱しない範囲で、各種の変形が可能であることはいう
までもない。

【００６４】例えば、図１、図３に示す第１，第２実施
態様の保護素子Ａ、Ｂにおいて、導体２，３および１
２，１３にリード４，５および１４，１５を接続しない
で、図５に示す第４実施態様の保護素子Ｄと同様に、導
体２，３および１２，１３を絶縁基板１，１１の端面を
通って裏面まで延長して形成して、表面実装型にするこ
とができる。

【００６５】また、図７の第６実施態様の保護素子Ｆに
示す、可動接点５２の少なくとも他方の導体と接触する
他端部または全体に、Ａｕ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｐｔ等の貴金
属層やＣｕ，Ｎｉ等の金属またはこれらを主成分とする
合金や、これらを主成分とするＡｇ−ＣｄＯ，Ａｇ−Ｃ
ｕＯ等の複合材料や、はんだ層よりなる低抵抗層５４を
形成する構成は、図１ないし図６に示す保護素子Ａ〜Ｅ
および図８から図１０に示す保護素子Ｇ〜Ｉで採用する
ことができる。

【００６６】さらに、図８の第７実施態様の保護素子Ｇ
に示す面接触状態の可動接点６２の構成は、図１〜図７
の実施態様の保護素子Ａ〜Ｆおよび図９〜図１０の実施
態様の保護素子Ｈ〜Ｉにおいて採用してもよい。

【００６７】さらにまた、図９の第８実施態様の保護素
子ＨにおけるＰＴＣ素子７１は、図１ないし図８に示す
第１ないし第７実施態様の保護素子Ａ〜Ｇおよび図１０
に示す第９実施態様の保護素子Ｉにおいて採用すること
もできる。

【００６８】さらにまた、一対の導体を形成した絶縁基
板と、金属ベースとは、相互に入れ替えてもよい。

【００６９】

【発明の効果】本発明は以上のように、一対の導体と、
前記一方の導体に一端部が接続固定され前記他方の導体
に他端部が押圧接触させられた板状の形状記憶合金から
なる可動接点とを有し、前記可動接点がキャップによっ
て封止されていることを特徴とする保護素子であるか
ら、部品点数が少なく小型で、かつ偏平状で低背化さ
れ、しかも底面が平面のため熱応答性に優れた保護素子
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施態様の保護素子Ａの断面図

【図２】本発明の第１実施態様の保護素子Ａの動作後
の断面図

【図３】本発明の第２実施態様の保護素子Ｂの断面図

【図４】本発明の第３実施態様の保護素子Ｃの断面図

【図５】本発明の第４実施態様の保護素子Ｄの断面図

【図６】本発明の第５実施態様の保護素子Ｅの断面図

【図７】本発明の第６実施態様の保護素子Ｆの断面図

【図８】本発明の第７実施態様の保護素子Ｇの断面図

【図９】本発明の第８実施態様の保護素子Ｈの断面図

【図１０】本発明の第９実施態様の保護素子Ｉの断面
図

【符号の説明】

Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ保護素子１、１１、３１、８１絶縁基板２、３、１２、１３、３２、３３、８４、８５導体４、５、１４、１５リード６、１６、２２、３４、４２、５２、６２、７３、８６
可動接点７、１７絶縁キャップ８、１８封止樹脂１９バイアス用の板ばね２１、４１、５１、６１一方の導体（金属ベース）２３、３５、４５、５５、６３、７４絶縁部材２４、３６、４６、５６、６４、７５他方の導体（金
属キャップ）２５低融点合金４３、５３形状記憶合金からなる部材４４形状記憶合金とは異なる材料からなる部材５４低抵抗層７１ＰＴＣ素子８２、８３スルーホール８７他方の導体（金属キャップ）（圧入封止用）

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｈ 37/52 Ｈ０１Ｈ 37/52 ＦＧ 37/76 37/76 Ｄ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の導体と、前記一方の導体に一端部が
接続固定され前記他方の導体に他端部が押圧接触させら
れた板状の形状記憶合金からなる可動接点とを有し、前
記可動接点がキャップによって封止されていることを特
徴とする保護素子。
【請求項２】絶縁基板に離隔して形成した一対の導体
と、前記一方の導体に一端部が接続固定され前記他方の
導体に他端部が押圧接触させられた板状の形状記憶合金
からなる可動接点と、前記絶縁基板に固着封止されてい
るキャップとを有することを特徴とする保護素子。
【請求項３】前記可動接点の他端部にバイアス用の板ば
ねを取り付けて、周囲温度が形状記憶合金の記憶形状へ
の復帰温度よりも降下することによって前記可動接点の
他端部が再度他方の導体に押圧接触するように付勢した
ことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の
保護素子。
【請求項４】一方の導体となる金属ベースと、前記金属
ベースに一端部を接続固定された板状の形状記憶合金か
らなる可動接点と、金属ベースの周縁部分上に絶縁部材
を介在して固着封止された他方の導体となる金属キャッ
プとを有し、前記可動接点の他端部を前記金属キャップ
に押圧接触させたことを特徴とする保護素子。
【請求項５】前記可動接点の他端部を、他方の導体とな
る金属キャップに低融点合金で接続固定したことを特徴
とする請求項４に記載の保護素子。
【請求項６】形状記憶合金からなる可動接点の復帰後の
形状と、その後の室温形状とを異ならせたことを特徴と
する保護素子。
【請求項７】前記可動接点が、記憶形状への復帰温度で
記憶形状に復帰し、それよりも低い温度では永久変形ひ
ずみにより前記他方の導体に押圧接触する位置まで戻る
ことを特徴とする請求項６に記載の保護素子。
【請求項８】前記可動接点が、形状記憶合金からなる部
材にそれよりも低抵抗の他の部材を結合したものである
ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の
保護素子。
【請求項９】前記可動接点が、形状記憶合金からなる部
材にそれとは熱膨張係数が異なる他の部材を結合したも
のであることを特徴とする請求項１ないし７に記載の保
護素子。
【請求項１０】前記形状記憶合金からなる部材と他の部
材とが、はんだ付け，導電性ペースト，抵抗溶接，プラ
ズマ溶接，超音波溶接，かしめ，塗付の中から選択され
たいずれかによって結合されていることを特徴とする請
求項８または９に記載の保護素子。
【請求項１１】前記可動接点が、その少なくとも他の導
体との接触部に、可動接点よりも低抵抗層を有すること
を特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の保
護素子。
【請求項１２】前記低抵抗層が、Ａｕ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｐ
ｔ，Ｃｕ，Ｎｉの群から選択されたいずれかの金属，そ
れらを主成分とする合金，またはそれらを主成分とする
Ａｇ−ＣｄＯ，Ａｇ−ＣｕＯの複合材のいずれか，また
ははんだ材により形成されていることを特徴とする請求
項１１に記載の保護素子。
【請求項１３】前記低抵抗層が、めっき，蒸着，スパッ
タリングのいずれかにより形成されていることを特徴と
する請求項１２に記載の保護素子。
【請求項１４】前記可動接点の他端部が、他の導体と面
接触状態となっていることを特徴とする請求項１ないし
１３のいずれかに記載の保護素子。
【請求項１５】前記可動接点が、周囲温度の過昇または
過電流のいずれか一方または両方で動作することを特徴
とする請求項１ないし１４のいずれかに記載の保護素
子。
【請求項１６】板状のＰＴＣ素子と、このＰＴＣ素子に
一端部が接続固定された板状の形状記憶合金からなる可
動接点と、前記ＰＴＣ素子の周縁部分に絶縁部材を介在
して固着封止された金属キャップとを有し、前記可動接
点の他端部が前記金属キャップに押圧接触または低融点
合金で接続されていることを特徴とする保護素子。
【請求項１７】絶縁基板に少なくとも一つのスルーホー
ルを形成し、このスルーホールを介して導出された導体
と、前記導体に一端部が接続固定され他方の導体に他端
部が押圧接触させられた板状の形状記憶合金からなる可
動接点と、前記絶縁基板に封止されたキャップとを有す
ることを特徴とする保護素子。
【請求項１８】前記金属キャップが、前記絶縁基板また
は金属ベースに圧入により封止されていることを特徴と
する請求項１ないし１７のいずれかに記載の保護素子。