CN101238535A - 电气复合元件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电气元件，该电气元件根据条件而作为复原型元件和非复原型元件的任一种来发挥功能。这样的电气元件具有聚合物PTC元件和与其串联连接的温度熔丝部件，其中，温度熔丝部件被配置成处于聚合物PTC元件的热影响之下，此外，构成温度熔丝部件的金属的熔点比构成聚合物PTC元件的聚合物的熔点至少高5℃。

Description

电气复合元件
技术领域
本发明提供一种电气复合元件(electric composite element)，具体是提供一种具有聚合物PTC元件和温度熔丝(fuse)部件的电气复合元件。进而，本发明还提供一种包含具有这样的电气复合元件的、例如具有作为电路保护元件的电路的电气器件，例如二次电池组；以及还提供一种使用了这样的电气器件的电气装置，例如充电装置、便携式电话装置等。
背景技术
在使用像二次电池(例如锂离子电池)组这样的电气器件或利用了这样的器件的电气装置的情况下，会发生各种各样的异常状态。当在没有解除这样的异常状态的情况下而继续时，电气器件或者电气装置的温度上升，随后变为过热状态，在最坏的情况下还会导致火灾。
例如，在发生电气器件的端子之间变成短路状态的故障时，电气器件的温度上升变成异常状态，但只要及早发现端子之间的短路状态，将其解除的话，异常状态就会解除。例如，在二次电池组充电过程中，例如由于在端子间夹有像夹片(clip)等的具有导电性的金属片那样的异物，从而突发地发生短路状态变成为异常状态，但通过去除这样的异物，就会返回到正常状态。这样的异常状态可以说是“瞬时的异常状态(例如是能够解决的暂时的故障状态)”。虽然在电气器件中装入了电路保护元件用于在异常时保护电路，但在这样的瞬时的异常状态发生的情况下，电路保护元件使电气器件的电路永久地成为开路状态并不一定是优选的。在这种情况下，因为能够将造成异常状态的原因例如在器件的用户一侧比较简单地去除，所以电路保护元件优选是使电路暂时成为开路的复原型(reverting type)的、即为可复位(resettable)元件，以便能够在去除之后再使用电气器件。
与上述的情况相对照，在电气器件本身存在本质故障的情况(例如，在电气器件的电路设计上存在问题，在某种条件下必然有过电流流动的情况)下，电气器件的温度会上升变成异常状态。这样的异常状态一般并不能够在器件的用户一侧简单地去除其原因。即使暂且断开电流从而使电气器件的温度下降，但因错误地再度通电而使同样的异常状态发生，也会变成非常危险的状态。这样的异常状态是“重大的异常状态(例如是不能够简单地修理的本质的故障状态)”。从安全层面的观点出发，为了避免在没有去除故障原因的情况下再通电而发生的再度过热状态(以及最终发生火灾的危险)，被装入电气器件中的电路保护元件优选是使电气器件的电路永久地成为开路状态的、非复原型的，即为不可复位型(non-resettable)的元件。
作为用作电路保护元件的电气元件，例如有聚合物PTC元件。该元件在过电流流过元件时，由于焦耳热自发热从而变成高温，其结果是电阻升高从而使电路电流减少，由此具有保护电路的功能。此外，在聚合物PTC元件没有自发热，而发生了元件的周围温度上升的异常，其结果是PTC元件的温度上升的情况下，同样地元件的电阻急剧地上升。在这种情况下，当在造成周围温度上升的异常状态的电路中预先装入了聚合物PTC元件时，由于其变成高电阻的元件从而流过该电路的电流实质上被断开，来自电路的发热消失，其结果是上升了的周围温度发生下降。
在本说明书中，将聚合物PTC元件的电阻像这样地急剧上升称为PTC元件“工作(或者是跳闸(trip)(或者是切换))”，将电阻急剧上升之后的PTC元件的温度称为“工作(或者是跳闸(或者是切换))温度”。再有，将电路的异常去除之后，在聚合物PTC元件的温度下降时，其电阻值降低到原来的电阻值或与其接近的值，之后再使用电气装置时不造成实质的影响。从这个意义上说，聚合物PTC元件是复原型的元件。
在另一种方式中，作为用于电路保护器件的电气元件，使用温度熔丝部件。这是由易熔性的金属(是合金也可)形成的、多种多样形态(例如线、条、片等形态)的导电性要素。与聚合物PTC元件的情况同样，在其周围的温度上升成为规定温度时，以熔断从而使装入有熔丝部件的电路开路的方式工作。熔丝部件像这样工作的温度对应于构成熔丝部件的金属(或是合金)的熔点，在市场上有在各种温度工作的温度熔丝作为熔丝部件被出售。再有，熔丝部件在熔断之后，即使返回到比熔点低的温度，其导电功能也不会恢复。从这个意义上说，熔丝部件是非复原型元件，即是使电路永久开路的元件。
另外，在下述专利文献1中公开了将聚合物PTC元件和作为熔丝部件的熔融性金属串联连接的温度保护元件。该保护元件利用了在其周围的温度超过规定温度时，PTC元件的导电性聚合物热膨胀并过热，因该发热使熔丝部件熔融。即，在该保护元件中，被设计为当PTC元件工作时熔丝部件必然熔断。即，所公开的保护元件虽然使用了聚合物PTC元件，但仍然是非复原型元件。
专利文献1：日本专利申请公开2003-317593号公报
发明内容
发明要解决的问题
如上所述，在电气装置中会发生各种各样的异常状态。在异常状态发生时，有需要使电路始终断路的电气装置，但也有希望能够根据发生的异常状态的种类来暂时或永久地断开电气装置中的电流流动的电气装置。即，有时希望在瞬时的异常状态时暂时地断开电流，而在重大的异常状态时永久地断开电流。即，有时希望有兼具作为复原型元件的功能和作为非复原型元件的功能并根据状况来发挥其中任一功能的元件。
用于解决问题的方法
关于上述问题进行反复努力研究的结果是，发现了电气装置(或者电气器件)的温度在暂时的异常状态下比处于重大的异常状态下的低的情况比较多，在这样的情况下不希望永久地断开电气装置(或者电气器件)的电路中流动的电流，而是希望暂时地断开。相反地，也发现了在重大的异常状态下，电气装置(或者电气器件)的温度比处于暂时的异常状态下高得多的情况比较多，在这样的情况下不希望暂时地断开电气装置(或者电气器件)的电路中流动的电流，而是希望永久地断开。
此外，还发现了在聚合物PTC元件工作的状态，在该元件的周围温度低的情况下，元件本身的温度与构成该元件的PTC要素的导电性组成物的聚合物的熔点没有大的差别，而另一方面，在该元件的周围温度高的情况下，元件本身的温度比这样的聚合物的熔点要高得多。
更详细地说，在研究工作时的聚合物PTC元件的温度(特别是元件的表面(因此是电极表面)温度)、即聚合物PTC元件的电阻急剧上升之后的元件的温度和聚合物PTC元件的周围温度、即放置元件的环境的温度的关系时，发现了下面的结果：在元件工作的状态下，元件的发热量和从元件向其周围的放热量平衡，元件到达某个平衡温度(在本说明书中，将该平衡温度称为元件的温度)；在比被聚合物PTC元件中使用的导电性聚合物组成物的聚合物(特别是结晶性聚合物)的熔点充分低的周围温度的区域(例如比熔点低大约30℃或其以上的温度)中，聚合物PTC元件的温度是该聚合物的熔点或比其稍微高的温度，但随着周围温度的上升，元件的温度变为比该聚合物的熔点更高一点儿的温度，在周围温度超过聚合物的熔点时，元件的温度变得比该聚合物的熔点高得多(例如10℃～20℃，或变得更高)。
因此，发现了聚合物PTC元件在其周围温度变高时，在其工作状态下，能够变成比构成它的聚合物的熔点高得多的温度。由此，在这样高的温度下工作(即熔断)的熔丝部件、即在熔点比该聚合物的熔点高得多的熔丝部件和聚合物PTC元件热连接的情况下，不到达那样高的温度的聚合物PTC元件的工作带来了复原型的功能，而另一方面，到达了那样高的温度的聚合物PTC元件的工作能够使熔丝部件工作并熔融从而永久地断开电流，即，带来了非复原型的功能。
再有，在由聚合物PTC元件的工作导致必然发生熔丝部件的工作的情况下，不能达成本发明的问题。如上所述，在周围温度低的情况下工作时的聚合物PTC元件的温度是该聚合物的熔点或比其稍高的温度，此外，在熔丝部件的工作温度中有某种程度的公差。考虑到这些，熔丝部件的工作温度即构成熔丝部件的金属(也包含合金)的熔点需要比该聚合物的熔点至少高5℃。
基于上述的见解，本发明提供一种电气复合元件，其具有聚合物PTC元件和与其串联连接的温度熔丝部件，其特征在于，温度熔丝部件被配置成处于聚合物PTC元件的热影响之下，构成温度熔丝部件的金属的熔点比构成聚合物PTC元件的聚合物的熔点至少高5℃，优选是至少高10℃，更加优选是至少高15℃，例如至少高20℃。
在本发明的电气复合元件中，只要能够解决上述问题，聚合物PTC元件就可以是在该技术领域中周知的任何一种聚合物PTC元件。例如，构成本发明的元件的PTC元件在常温时(一般是在20℃～40℃的范围)，电阻值优选是约5mΩ～200mΩ，更加优选是约5mΩ～100mΩ，优选工作后的电阻值是工作前的电阻值(与常温时的阻值相等)的至少500倍，更加优选是至少1000倍，例如至少5000倍，特别优选是至少10000倍。
一般地聚合物PTC元件具有：由导电性聚合物组成物(例如通过挤压成形)形成的聚合物PTC要素(例如层状的聚合物PTC要素)、以及在其两侧粘着的金属电极(例如金属箔)。导电性聚合物组成物一般包含：聚合物(例如聚乙烯(PE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物(EBA)、以及乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)等)、以及在其中分散着的导电性填料(例如碳黑、镍填料、镍-钴填料等)。在本说明书中，“构成聚合物元件的聚合物”意味着在导电性聚合物组成物中包含着的这样的聚合物。
例如，有的是在将本发明的电气复合元件用作二次电池组的电路保护元件的情况下，在充电时的电池组的温度到大约60℃为止的情况下产生的异常状态下，希望发挥复原型元件的功能，另一方面，在电池组的温度超过大约90℃的情况下产生的异常状态下，希望发挥非复原型元件的功能。在这种情况下，特别优选的聚合物是EVA或EBA，优选使用工作温度为100℃～110℃的熔丝部件。
再有，在本说明书中，构成聚合物PTC元件的聚合物的熔点是指基于作为测定塑料的结晶转变温度的标准的JISK7121(塑料的转变温度测定方法)通过DSC测定的温度(峰值顶点的温度)。再有，主要的测定条件如下所示。
温度条件：20～180℃
升温速度：10℃/min
测定气氛：氮气
装置：精工电子(SEIKO INSTRUMENTS INC.)EXSTAR6000/6200
在本发明中，“温度熔丝部件”是指一般被称为“温度熔丝”的、易熔性金属(是合金也可)的导电性要素，具有各种各样的形态，此外，还公知其具有各种各样的工作温度，在市场上销售。例如，作为易熔性金属使用锡、铅、以及铋等的合金。温度熔丝部件在端部具有引线(lead)等的导电性部件也可。本发明的电气复合元件具有为了将其装入规定电路而需要的引线也可。此外，聚合物PTC元件和温度熔丝部件之间连接需要的话使用别的引线也可。“温度熔丝部件的熔点”是指构成导电性要素的易熔性金属的熔点，在实用上，以在市场上出售的温度熔丝的目录中记载的工作温度的中央值作为“温度熔丝部件的熔点”使用也无妨碍。
在本发明中，“温度熔丝部件被配置成处于聚合物PTC元件的热影响之下”是指聚合物PTC元件的热传到熔丝部件，其结果是为了能够造成熔丝部件工作、即构成温度熔丝部件的金属的熔融(之后电路开放)，以PTC元件和温度熔丝部件连接的方式进行配置。该连接是直接的或经热传导部件间接的均可。
一种优选的具体的方式是聚合物PTC元件和温度熔丝部件处于相互直接接触的状态。例如特别优选PTC元件的一个面(例如电极)或者它的一部分与温度熔丝部件的某个面(外侧面)或它的一部分处于面接触状态。在这种情况下，通过面接触而使热的传导变得有效。此外，只要能够使聚合物PTC元件的热传递到熔丝部件并使熔丝部件工作，则温度熔丝部件的引线的一部分(例如引线的前端，引线的端面)粘着到聚合物PTC元件的电极也可。在这种情况下，实质上成为点接触或者线接触。进而，只要聚合物PTC元件的热传到温度熔丝部件上，则使聚合物PTC元件和温度熔丝部件通过热传导性材料间接地连接的方式也可。例如聚合物PTC元件和温度熔丝部件通过像金属线、金属条、以及引线那样的导线连接均可。
发明效果
本发明的电气复合元件在其周围温度低的情况下，能够在不引起温度熔丝部件的熔融的情况下使聚合物PTC元件变为工作状态，即能够作为复原型的元件起作用，另一方面，在周围温度高的情况下，在聚合物PTC元件变为跳闸状态的情况下，能够使连接在其上的温度熔丝部件熔融，即，能够作为非复原型的元件起作用。
这样的本发明的电气复合元件在作为电路保护元件使用时，作为元件的周围温度为比较低的温度的复原型的电路保护元件发挥作用，在元件的周围温度变为比较高的温度的情况下作为非复原型的电路保护元件发挥作用。其结果是本发明的电气复合元件能够根据异常状态而发挥复原型或者非复原型的功能作用。
附图说明
图1示意性地表示了本发明的电气复合元件的侧面图和平面图。
图2示意性地表示了本发明的电气复合元件的制造过程。
图3是表示聚合物PTC元件A和聚合物PTC元件B的周围温度与电阻值(未工作时以及工作时)的关系的图表。
图4是表示聚合物PTC元件A工作时的表面温度与周围温度的关系的图表。
图5是表示聚合物PTC元件B工作时的表面温度与周围温度的关系的图表。
图6是表示本发明的电气复合元件的非复原型的功能的、表示试验时间和周围温度以及漏电流值的图表。以及示意性地表示平面图。
附图标记说明
在附图中，引用编号表示以下的要素：
10...电气复合元件
12...聚合物PTC元件
14...熔丝部件
16、18...引线
20...绝缘衬底
22...引线
24...接触(contact)
26、28...引线
30...树脂层。
具体实施方式
接着，参照附图进一步具体地说明本发明的电气复合元件。分别在图1(a)以及图1(b)表示本发明的电气复合元件的一例示意性的侧面图和示意性的平面图。
本发明的电气复合元件10具有：聚合物PTC元件12、以及直接连接到它的一个电极(未图示)上的长条形态的温度熔丝部件14。聚合物PTC元件12和温度熔丝部件14的连接可以以任一种适当的方法来实施，例如可通过电焊、电阻焊、钎焊、以及激光焊等来实施。在图示的方式中，温度熔丝部件14稍微弯曲，它的(实际为线状)端面连接在聚合物PTC元件12的表面电极上。
此外，在聚合物PTC元件12的另一个电极(未图示)上连接有引线(例如Ni引线)16。在熔丝部件14的另一个端部连接有其它的引线18。这些引线能够用于将电气复合元件10连接到规定的电路上。
在本发明的一个优选方式中，电气复合元件优选是以配置在支持它的支持部件上的状态来构成。即，通过在支持部件上配置PTC元件以及熔丝部件从而构成本发明的电气复合元件。在以这样的方式构成时，能够将电气复合元件作为单一元件操作，所以电气复合元件的处理变得容易是有利的。在图2示意性地表示了这样的方式。在图2顺序地表示在支持部件上形成本发明的元件的样子。
最初，准备配置电气复合元件10的绝缘衬底20。在绝缘衬底20上预先形成有连接到聚合物PTC元件12的电极上的引线22。在图示方式中，在绝缘衬底上还预先形成有接触24，在其上连接有温度熔丝部件14的一端。再有，在这些引线22以及接触24上，连接有用于将本发明的电气复合元件电连接到规定的电路上的引线26和28。
如图2(a)的示意性的平面图所示，在预先形成有引线22和接触24的绝缘衬底20上如箭头所示那样配置聚合物PTC元件12和引线26和28，将它们电连接。该连接以任一种适当的方法实施均可，例如通过回流焊实施。
接着，如图2(b)的示意性的平面图所示，将熔丝部件14以横跨PTC元件20的电极和接触24之间的方式配置并电连接。由此可得到被支持部件20支持的本发明的电气复合元件10。再有，引线22、26、和28以及接触24是根据需要而形成的，对本发明的电气元件10来说不一定是必需的。
将支持电气复合元件10的支持部件20配置在作为目标的电气器件或电气装置的规定部位，优选是在异常状态发生时温度敏感变化的部位，并按规定的方式装入电路中。再有，也可将使用电气复合元件的电气器件或电气装置的一部分作为支持部件使用，以代替图示那样的独立的支持部件。例如，在二次电池组中将引入电解质的壳体的一部分作为支持部件使用也可。
之后，如在图2(c)的示意性的平面图中所示，可以将温度熔丝部件14以及根据需要的其周边部分通过树脂层30覆盖。通过以树脂层30像这样地进行覆盖，能够保护温度熔丝部件14和聚合物PTC元件12之间的连接部以防止意外的机械性损伤，并且在聚合物PTC元件12上发生的热传到熔丝部件14时，抑制热向周围逃散导致的热损失，因在异常状态发生而工作的情况下的PTC元件12的表面温度而使熔丝部件熔融为止的时间能够缩短。即，能提高检测异常的灵敏度。
作为这样的树脂，使用任一种适当的树脂均可，但考虑到树脂层有变为高温的可能性，能够使用例如硅类树脂(硅酮树脂等)。作为其它的可以使用的树脂，能够例示出环氧类树脂、氨基甲酸乙酯类树脂等。
再有，图2(d)是图2(c)侧面图，引线22以及接触24未图示。在图示出的方式中，仅有温度熔丝部件14的端面连接到聚合物PTC元件12(从图可知，实质上接近于线接触)上，但在其它的方式中，温度熔丝部件14的端部分是平的，其下面连接在聚合物PTC元件12的电极面也可，即聚合物PTC元件12的电极的一部分和温度熔丝部件14的一部分为面接触状态也可。在这种情况下，有聚合物PTC元件12的热容易传到温度熔丝部件14上的优点。
实施例
(聚合物PTC元件的制造)
使用周知的方法和材料，按如下述概略地说明的那样来制造聚合物PTC元件A和B：
“聚合物PTC元件A”
作为聚合物是将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(ETHLENE VINYLACETATE COPOLYMER，EVA，由EQUISTAR CHEMICALS公司在市场销售，商品名为：UE635-000，熔点：约85℃)58容量％、以及作为导电性填料的碳黑(由COLUMBIAN CHEMICAL公司在市场上销售，商品名为：PM0342)42容量％混合得到了导电性组成物。
将得到的导电性组成物通过挤压成形得到片状的挤压物，在其两侧热压接镍金属箔(由福田金属箔粉工业株式会社在市场上销售，商品名为：NIT-CF-35#31(镀镍铜箔)，厚度0.035mm)作为电极，之后，分割片从而得到了聚合物PTC元件A。聚合物PTC元件A的大小是3.0mm×12.0mm×0.18mm。
对得到的聚合物PTC元件A的电极安装引线，测定聚合物PTC元件A的基本性能。即，将聚合物PTC元件A放入恒温槽，一边改变作为周围温度的恒温槽温度，一边测定未工作的聚合物PTC元件A的电阻值。此外，关于其它的聚合物PTC元件A，一边改变恒温槽温度，一边施加电压DC5V使聚合物PTC元件A工作，测定这时的漏电流以测定工作时的电阻。测定结果如图3所示。
“聚合物PTC元件B”
作为聚合物是将乙烯-丙烯酸丁酯共聚物(ETHLENE BUTYLACRYLATE COPOLYMER，EBA，由EQUISTAR CHEMICALS公司在市场销售，商品名为：EA705-009，熔点：约95℃)58容量％、以及作为导电性填料的上述的碳黑42容量％混合得到了导电性组成物。
使用得到的导电性组成物，与聚合物PTC元件A的情况同样地，得到聚合物PTC元件B。在得到的聚合物PTC元件B的电极安装引线，与前面同样地，测定未工作的PTC元件B的电阻，此外也测定使聚合物PTC元件B工作时的电阻值。测定结果如图3所示。
由图3很明显，得到的聚合物PTC元件的任何一个都具有作为PTC元件的功能。例如常温～低温是的电阻值是1×10-2Ω的等级，当元件的温度升高、或元件工作时，电阻值变大了大约5×102～1×103倍。
接着，关于制造的聚合物PTC元件A和聚合物PTC元件B，一边使用恒温槽使元件的周围温度变化，一边测定工作时的元件的表面温度。元件的表面温度是通过在元件的表面(即电极)固定热电偶从而测定的。再有在工作时，与前面同样施加DC5V，通过测定漏电流值得到电阻值。将测定结果在表1(元件A)和表2(元件B)、此外在图4(元件A)和图5(元件B)表示。
表1(元件A)
试验时间(分) 0  4  10  20  30  40  50  60  70  80  90
周围温度(℃) 40.5  43.0  48.0  58.0  69.0  77.0  86.5  96.0  106.0  115.5  125.5
PTC元件表面温度(℃) 87.0 88.0 89.5 92.5 97.0 101.0 105.5 111.0 117.0 123.5 131.0
漏电流(A) 0.135  0.132  0.122  0.104  0.084  0.071  0.058  0.046  0.036  0.027  0.021
表2(元件B)
试验时间(分) 0  4  10  20  30  40  50  60  70  80  90
周围温度(℃) 40.0  42.0  46.0  55.0  66.0  75.0  84.0  93.0  102.0  111.5  116.0
PTC元件表面温度(℃) 97.0 97.5 98.0 99.5 101.0 102.5 104.0 107.0 112.0 117.0 121.0
漏电流(A) 0.123  0.118  0.111  0.096  0.076  0.060  0.046  0.031  0.023  0.014  0.010
从这些结果可知，在任一种聚合物PTC元件的情况下，在元件的周围温度比聚合物的熔点低得多的情况、例如在低了大约35℃以上的情况下，元件的表面温度是比聚合物的熔点稍微高的温度，另一方面，在元件的周围温度比聚合物的熔点高的情况下，元件的表面温度变为比聚合物的熔点高得多的温度。
例如在使用了EVA的聚合物PTC元件A的情况下，在周围温度大约为50℃的情况下，元件的表面温度大约为90℃，在周围温度大约为85℃的情况下，元件的表面温度大约为105℃。此外，在该聚合物PTC元件A的情况下，在周围温度大约为90℃的情况下，元件的表面温度大约为108℃。因此，考虑将例如熔点为108℃(与聚合物的熔点的差＝大约23℃)的温度熔丝部件与该PTC元件组合构成本发明的电气复合元件作为电路保护元件使用的情况。
在这种情况下，在周围温度比90℃低的状态中，在聚合物PTC元件A工作的情况下，因为聚合物PTC元件A的表面温度不超过108℃，所以温度熔丝部件不熔融。因此，电气复合元件作为复原型的电路保护元件发挥功能。可是，在周围温度超过了90℃的状态中，在聚合物PTC元件A工作的情况下，因为PTC元件的表面温度超过108℃，所以温度熔丝部件熔融。因此，电气复合元件作为非复原型的电路保护元件发挥功能。
由此可知，本发明的电气复合元件虽然使用了在108℃工作的熔丝部件，却在周围温度为90℃的状态下复合元件能作为非复原型的元件发挥功能。即，可以降低能够检测重大异常状态的温度。这是因为能够利用聚合物PTC元件的热的缘故。
接着，考虑使用聚合物PTC元件B来构成与前面同样地在周围温度超过90℃时作为非复原型的元件发挥功能的复合元件的情况。聚合物PTC元件B在周围温度是90℃的情况下，因为元件的表面温度为大约105℃，所以使用在105℃工作的熔丝部件。在这种情况下与聚合物的熔点的差虽然在变为10℃这点上不同，但可以说在实质上与将聚合物PTC元件A作为例子说明了的相同。
这样，通过组合具有比构成聚合物PTC元件的聚合物的熔点至少高5℃的熔点的熔丝部件，能够根据周围温度而作为复原型或者非复原型的元件发挥功能。再有，作为用于温度熔丝部件的金属，已知有多种低熔点的金属(或合金)，能够基于应判断为重大异常状态的周围温度、聚合物PTC元件的周围温度和工作时的表面温度的关系、以及熔丝部件的金属熔点以及它和聚合物熔点的关系来适当选择。
具体如下所做，能够选择组合到某个聚合物PTC元件中的优选的熔丝部件：最初，决定应判断为重大异常状态的周围温度(Ta)。该决定是对应于使用复合元件的电气器件或电气装置来适当选择的。接着，从预先求出的聚合物PTC元件的周围温度与该元件工作的情况下的表面温度的关系，求出在周围温度是Ta情况下的聚合物PTC元件的表面温度(Ts)，选择在Ts下工作的熔丝部件。在这样选择时，在元件的周围温度比Ta低的情况下，因为元件的表面温度比Ts低，所以熔丝部件不熔融因此具有复原型元件的功能，另一方面，在元件的周围温度是Ta以上的情况下，因为元件的表面温度变为Ts以上，所以熔丝部件熔融因此具有非复原型元件的功能。
实际上，在也作为熔丝部件的工作温度的Ts和聚合物的熔点的温度差过小的情况下，元件误工作的可能性变大。例如熔丝部件可能在比公称工作温度低的温度下工作。此外，聚合物PTC元件工作时的元件表面温度可能更高。在这种情况下，往往是尽管应该作为复原型的元件发挥功能，可是熔丝部件熔融而作为非复原型的元件发挥功能。为了减少这样的误工作的可能性，需要与聚合物PTC元件的工作时的表面温度有相关的、在聚合物PTC元件的聚合物的熔点和金属的熔点之间预先设置某种程度的温度差作为安全系数。在本发明的电气复合元件的情况下，该温度差至少为5℃，该温度差越大，误工作的可能性就越低。
因此，如上所述在选择的Ts和聚合物的熔点的温度差过小的情况下，重新决定一个更高的Ta，使用该更高的Ta，与前面同样地选定熔丝部件。在进一步提高Ta时，Ts变高，结果是熔丝部件的熔点变高，因此，Ts和聚合物的熔点的温度差变大。
作为其它的方法，准备不同的聚合物PTC元件，与前面同样地，基于该聚合物PTC元件的周围温度与该元件工作时的表面温度的关系，选择别的熔丝部件。当然，从误工作的方面看优选Ts和聚合物的熔点的温度差更大，例如至少10℃，优选是至少15℃，更加优选是至少20℃。
“电气复合元件的制造”
将如上所述得到的聚合物PTC元件A和温度熔丝部件(内桥ESTEC株式会社制，商品名：44E，公称工作温度108℃)直接串联连接，制造了如图2(d)所示的本发明的电气复合元件。在该温度熔丝部件中，在两端具有引线的筒状体中配置有易熔融性金属的线状导体。再有，在该电气复合元件中，在绝缘衬底上配置的聚合体PTC元件上装载有该筒状体，进而，筒状体由硅酮树脂层所覆盖。
“复原型功能的确认”
测定如上所述制造的电气复合元件的电阻值之后，在常温(23℃)的周围温度下以多种工作电流使其工作，保持该状态之后，再次返回到常温测定元件的电阻值。其结果如表3及表4所示：
表3(工作电流30A和40A)
工作电流30A 工作电流40A
初期电阻 跳闸时间 工作后电阻 初期电阻 跳闸时间    工作后电阻
(mΩ) (msec) (mΩ) (mΩ) (msec)    (mΩ)
1 29.8 33.0 47.3 31.0 15.5    49.6
2 31.9 30.0 50.9 30.2 17.0    47.8
3 33.0 28.0 53.3 30.6 16.0    48.6
平均值 31.57 30.33 50.50 30.60 16.17    48.67
表4(工作电流50A和60A)
    工作电流50A     工作电流60A
    初期电阻   跳闸时间     工作后电阻     初期电阻     跳闸时间   工作后电阻
    (mΩ)   (msec)     (mΩ)     (mΩ)     (msec)   (mΩ)
1     32.0   10.0     51.1     30.5     5.5   50.9
2     30.5   11.0     49.0     29.3     5.5   47.8
3     31.8   10.5     51.0     32.6     5.0   53.7
平均值     31.43   10.50     50.37     30.80     5.33   50.80
在任何一种情况下，元件的电阻值在工作前和工作后均为同一级别，因此，可知即使在工作后作为元件功能没有发生实质上的差异，即，可知在周围温度低的情况下，复合元件展示出复原型的功能。
“非复原型功能的确认”
将如上所述制造的电气复合元件放入恒温槽，以40℃的周围温度使其工作后(工作电流：3A)，使恒温槽的温度、即周围温度以大约1℃/分上升，测定漏电流值。其结果如图6所示。
从图6可知，关于元件No.2，在试验开始后大约47分时，周围温度变为约93℃，这时漏电流急降为零。此外关于元件No.1，在试验开始后大约40分时，周围温度约为85℃，这时漏电流急降为零。即，可知在任何一种情况下，通过使熔丝部件熔断，复合元件展示出非复原型的功能。再有，尽管使用了工作温度是104℃的熔丝部件，但在大约90℃的周围温度下展示出非复原型的功能。
本申请基于日本专利申请2005-226910号(申请日：2005年8月4日，发明名称：电气复合元件)主张优先权。在该日本专利申请中公开的内容通过该引用而包括在本说明书中。

Claims (11)

1.一种电气复合元件，具有聚合物PTC元件和与其串联连接的温度熔丝部件，其特征在于，
温度熔丝部件被配置成处于聚合物PTC元件的热影响之下，以及
构成温度熔丝部件的金属的熔点比构成聚合物PTC元件的聚合物的熔点至少高5℃。
2.根据权利要求1所述的电气复合元件，其特征在于，构成温度熔丝部件的金属的熔点比构成聚合物PTC元件的聚合物的熔点至少高10℃。
3.根据权利要求1所述的电气复合元件，其特征在于，构成温度熔丝部件的金属的熔点比构成聚合物PTC元件的聚合物的熔点至少高20℃。
4.根据权利要求1～3的任何一项所述的电气复合元件，其特征在于，构成聚合物PTC元件的聚合物是乙烯-醋酸乙烯酯共聚物或乙烯-丙烯酸丁酯共聚物。
5.根据权利要求1～4的任何一项所述的电气复合元件，其中，聚合物PTC要素的电阻值在工作后是常温时的电阻值的至少500倍。
6.根据权利要求1～5的任何一项所述的电气复合元件，其中，温度熔丝部件至少部分地被树脂层所覆盖。
7.根据权利要求1～6的任何一项所述的电气复合元件，其中，在绝缘衬底上配置有聚合物PTC元件。
8.一种电气器件，其具有根据权利要求1～7的任何一项所述的电气复合元件。
9.根据权利要求8所述的电气器件，该电气器件是电池组，其中，电气复合元件配置在电池组的壳体的外侧。
10.一种电气装置，其具有根据权利要求9所述的电池组。
11.根据权利要求10所述的电气装置，其中，该电气装置是便携式电话装置。
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