CN101552155A - 感温颗粒型温度熔断器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种感温颗粒型温度熔断器，其目的在于，抑制由于金属压板的存在始终施加压缩弹簧部件的按压力的感温颗粒的变质，以使动作温度的变动最小化，在对规定的动作温度下熔融的感温颗粒(3)通过金属压板(4)的存在始终施加压缩弹簧(6)的按压力，其中，感温颗粒(3)使用热塑性树脂材料，金属压板(4)使用不锈钢材料，避免两者抵接的接触面的变色、变质或者变形，抑制规定的动作温度随着时间变化而产生的变动。

Description

感温颗粒型温度熔断器

技术领域

本发明涉及在金属壳体的筒型管壳内容纳感温颗粒(pellet)、压缩弹簧以及可动触点体而在规定温度下断开或者接通电路的感温颗粒型温度熔断器，尤其涉及通过选择用于感温颗粒及与该感温颗粒抵接的金属压板的材料、对于在保存或者正常使用中的环境条件也能稳定地维持高精度的动作温度的感温颗粒型温度熔断器。

背景技术

温度熔断器作为准确检测设备的异常过热、快速使电路断开或者接通的保护元器件，被用于各种家电产品、便携式设备、通信设备、办公室设备、车载设备、AC适配器、充电器、电动机、电池、以及其他电子元器件。以往的温度熔断器根据易熔体即感温材料被大致分为两类，即：使用导电性的低熔点合金的易熔合金型温度熔断器；以及使用非导电性的感温物质的感温颗粒型温度熔断器。这两类温度熔断器都是在周围温度异常上升时动作，将设备的电流断开或者形成通电路径的导通状态以保护设备，是所谓的非复原型温度开关。虽然动作的温度由使用的感温材料决定，但通常预备有作为在从60℃到250℃、额定电流从0.5A到15A的范围起作用的各种保护元器件。

使用非导电性的感温颗粒的感温颗粒型温度熔断器，通常在筒型管壳的两端安装导线，在管壳内容纳将在规定的温度下软化熔融的物质成形为颗粒形状的感温颗粒，对其以压缩弹簧等使按压力作用在可动触点体。在筒型管壳使用筒型金属壳体，在一个端部铆接固定导线，在另一开口插入固定贯穿配置有导线的绝缘衬套，在该金属壳体内装入：感温颗粒、强弱两种压缩弹簧、以及受到可动触点体及强压缩弹簧的按压力并传递赋予感温颗粒和可动触点体的两片金属压板(参照专利文献1、专利文献2、专利文献3、专利文献4)。

专利文献1：日本实用新型实开昭62-58843号公报

专利文献2：日本专利特开平05-135649号公报

专利文献3：日本专利特开平11-111135号公报

专利文献4：日本专利特开2003-317590号公报

发明内容

对于上述的感温颗粒型温度熔断器，已知感温材料使用的是高纯度的化学药品或根据动作温度选择的热塑性树脂，或者压板是从非变质材料中选择的。这是因为使用纯度比较高的化学药品进行颗粒成形，并放置在高温高湿的环境条件下时，确认与感温颗粒直接接触的铜材料金属压板会变色。将化学药品作为材料的感温颗粒与活性较强的铜进行化学反应，由于形成螯合环的螯合效果等使铜会产生变色。另外，对于与将银作为主体的可动触点体被强压缩弹簧按压而接触的一侧的金属压板，在始终被赋予按压力的接触面出现银迁移现象，往往由于该现象对铜材料金属压板也引起变形或变质。根据寿命试验等，在将由铜材料圆板制成的金属压板对感温颗粒进行按压的状态下放置时，在温度65℃、相对湿度95％的高温高湿环境下经过几百小时后，确认了在与感温颗粒接触的金属压板的抵接面出现明显的变色。因此，期望提出一种避免使用或者保存状态的环境或时间变化的影响，并且即使暴露在充满高温高湿或有害气体的周围的恶劣的气氛的环境下，感温颗粒本身也不产生问题的感温颗粒型温度熔断器。以往，是将金属压板材料的铜或者铜锌、与感温颗粒的化学药品组合使用，结果确认了铜或者铜锌的压板与感温颗粒的接触所引起的变质劣化反应。为解决这样的变质劣化反应，实现了着眼于选定金属压板及感温颗粒的材料组合或恶劣的环境负载下的选定法的改良方案。结果，可以延长温度熔断器的实用寿命等，对于产品的差别化而言是极为有利的。另外，作为其他问题，以往，大多数化学药品由于与圆板材质的铜进行反应而熔点或强度改变，结果不适合作为温度熔断器。明确了铜材料金属压板的变质还会给感温颗粒的软化、变形、升华、潮解性等带来影响，并提出了对其改良的方法。

所以，本发明的目的在于提供一种新型的且经过改良的感温颗粒型温度熔断器，该熔断器为了解决在与上述的金属压板相对的感温颗粒产生的变色、变质或者变形的缺点，是着眼于选定用于感温颗粒的感温材料及与其抵接的金属压板的化学特性而提出方案，关于感温颗粒的使用材料及在始终按压状态下接触的金属压板的材质，是从可以经受规定的环境条件的非变质材料中选定一方或双方的材料。

另外，抑制由于金属压板的存在始终施加压缩弹簧部件的按压力的感温颗粒的变质，使动作温度的变动最小化。其目的在于提供一种感温型温度熔断器，该感温型温度熔断器是在将不锈钢材料的金属压板与特别将热塑性树脂材料用作感温材料的感温颗粒的组合中，根据施加环境负载时的评价结果而选定并使用感温颗粒。

根据本发明，可以提供一种感温颗粒型温度熔断器，该感温颗粒型温度熔断器包括：将在规定的动作温度下软化熔融的感温颗粒与可动触点体、金属压板及压缩弹簧部件一并容纳的金属壳体；以及包含在该金属壳体的一端铆接固定的导线及在其另一端贯穿开口阻塞用绝缘衬套且在内侧前端具有固定触点的导线的一对引出导线部件，在上述感温颗粒动作时，由于上述压缩弹簧部件的弹簧压力作用，使上述可动触点体沿着金属壳体内壁面接触滑动，从上述固定触点离开，将一对引出导线部件之间断开，其特征是，在上述可动触点体与上述感温颗粒之间配置强压缩弹簧部件，至少在上述强压缩弹簧部件与上述感温颗粒之间存在传递弹簧按压力的金属压板，上述感温颗粒从避免由于上述金属压板的接触而随着时间的变化所导致的变质、即感温颗粒的分解、劣化等产生的熔点变化的感温材料中选定，据此抑制上述感温颗粒的变色、变质或者变形。例如，金属压板用非变质材料选定不锈钢这样的化学上稳定的金属材料的、具有规定的机械强度的材料，关于感温颗粒的感温材料与使用的金属压板的材料的组合，选定可避免在相互接触的抵接面变色、变质或者变形的物质。较为理想的是使用热塑性树脂材料的感温颗粒与不锈钢材料的金属压板的组合，其作用效果不仅可以提高机械强度，而且抑制变质劣化的效果也较为显著。明确了不锈钢制压板在强度及抑制变质的效果方面与以往的铜材料比较，是有利的。毋庸置疑的是不锈钢可以用于防腐、防锈的目的，但值得注意的是温度熔断器的热塑性树脂材料的感温颗粒与金属压板的适应性。

从本发明的其他观点，其特征在于，温度熔断器用感温颗粒是从在高温保存及/或高湿保存所施加的环境负载的耐久试验中与金属压板的抵接面不产生变质的感温材料中选定。其特征在于，作为其具体的条件，环境负载的高温保存条件是，比规定的动作温度大致低10℃，较为理想的是低5℃～15℃，观察经过5000小时后的变化，来进行选定。另外，环境负载的高湿保存条件是，在规定的动作温度为100℃以下时在温度65℃、相对湿度95％的条件下，在超过100℃时在温度85℃、相对湿度95％的条件下，观察经过5000小时后的变化，来进行选定。此处，感温颗粒型温度熔断器的特征是，这样的耐久试验的选定基准是经过5000小时后的动作温度的变动在5℃以内。

根据本发明，发现通过选定感温颗粒及与其抵接接触的金属压板的组合材料，可以提高动作温度的精度。例如，利用非变质材料的不锈钢压板和热塑性树脂感温材料的感温颗粒，可避免由于两者接触而产生的感温颗粒的变色、变质或者变形。另外，抑制通过将感温颗粒及与其抵接的金属压板暴露在高温高湿或有害气体的恶劣的外部环境而产生的感温颗粒本身的变质或问题，使负载环境带来的动作温度的变动最小化。特别是，解决在使用以往的铜材料的金属压板时出现的变色或者变质所带来的不利影响和感温颗粒的变质而产生的软化熔点或动作温度的变动等问题。本发明的温度熔断器，在对于其保存以及使用中的环境负载的随时间变化中，即使长期放置在高温或高湿度的气氛中也能实现稳定化。所以，阻止由于金属压板的不同材质与感温颗粒的化学反应所带来的腐蚀或特性变化。特别是，防止包含温度熔断器的电气特性的性能下降，有益于确保对于随着时间的变化也能在规定的动作温度下准确工作等稳定性和可靠性。作为表示本发明的效果的一个例子，在根据特定试验的评价法中，验证了金属压板由于以往的铜或者铜锌与本发明的不锈钢的不同，而在作用效果上的显著差异。该特定试验法是关于动作温度的热降解加速试验，是测定在规定的负载环境(热循环试验条件

1000次)后施加一定负荷时的热变形温度、即动作温度的评价方法。本方法中，是对于将动作温度113℃的聚烯烃系树脂即低密度聚乙烯用于感温材料的感温颗粒，计测初始品和环境负载后的动作温度之差，结果是，在使用以往的铜制金属压板时之差为偏离5℃以上，而在使用不锈钢制金属压板时之差是0.5℃。所以很清楚，本发明在赋予高温且高湿保存等环境负载后，使动作温度的变动最小化，在动作上维持高精度，提高了可靠性。另外，在该热降解加速试验中采用热机械分析(TMA)方法，该热机械分析(TMA)方法是一面通过一定的程序使样品的温度变化，一面施加负荷，测定该物质的变形作为温度或者时间的函数。在试验中使用的测定仪器是岛津制作所制造的TMA-50，测定条件为：升温速度1℃/分钟、压缩负荷值10gf，都在相同条件下进行计测。另外，具有的效果是：由于与铜材料的接触导致熔点变化或强度变化而不适合用作温度熔断器的感温颗粒的化学药品，也因使用不锈钢材料等而变成可以使用等，能够扩展了化学药品的选择范围。

附图说明

图1是本发明的实施例的常温时的感温颗粒型温度熔断器(A)的纵向剖视图。

图2是本发明的实施例的、图1的因异常温度上升而动作后的感温颗粒型温度熔断器(B)的纵向剖视图。

标号说明

1金属壳体、2第一导线部件(引出导线部件)、3感温颗粒、4金属压板(不锈钢压板)、5金属压板、6强压缩弹簧、7可动触点体、8弱压缩弹簧、9绝缘衬套、10第二导线部件(引出导线部件)、11固定触点、12封口树脂、13绝缘筒体、A常温时的感温颗粒型温度熔断器、B因异常温度上升而动作后的感温颗粒型温度熔断器。

具体实施方式

根据本发明，披露的感温颗粒型温度熔断器的特征是，包括：在规定的动作温度下熔融的感温颗粒；容纳该感温颗粒的筒型金属壳体；在该金属壳体的一端铆接固定的第一导线部件；阻塞该金属壳体的另一端开口的绝缘衬套；贯穿该绝缘衬套、在内侧端面形成固定触点的第二导线部件；容纳在该金属壳体中、与内壁面接触的可动触点体；系留在该可动触点体的压缩弹簧部件；以及传递该压缩弹簧部件的按压力的金属压板，上述金属压板及上述感温颗粒是选定为在相互接触的抵接部位不会随着时间发生变化的非变质材料，据此关于将上述第一及第二导线部件之间的电路断开的规定动作温度的设定值，使其随着时间变动的值最小化。此处，其特征是，上述感温颗粒是热塑性树脂材料，上述金属压板是具有规定的机械强度的不锈钢材料，据此抑制由于上述感温颗粒与上述金属压板的接触而产生的随着时间的变化。并且，披露的感温颗粒型温度熔断器的特征是，该感温颗粒从在高温保存及/或高湿保存所施加的环境负载的耐久试验中与上述金属压板的抵接面不产生变质的感温材料中选定。

如图1所示，本发明的感温颗粒型温度熔断器包括：将在规定的动作温度下软化熔融的感温颗粒与可动触点体、金属压板及强弱压缩弹簧部件一并容纳的金属壳体；以及包含在该金属壳体的一端铆接固定的导线、及在其另一端贯穿开口阻塞用绝缘衬套且在内侧前端具有固定触点的导线的一对引出导线部件，在感温颗粒动作时，由于上述压缩弹簧部件的弹簧压力作用，使可动触点体沿着金属壳体内壁面接触滑动，从固定触点离开，将一对引出导线部件之间断开。此处，其特征是，上述感温颗粒使用热塑性树脂材料的烯烃系树脂，上述金属压板由具有规定的机械强度的不锈钢材料制成。换言之，感温颗粒型温度熔断器的特征是，包括：在规定的温度下软化熔融的感温颗粒3；容纳该感温颗粒的筒型金属壳体1；在该金属壳体的一端铆接固定的第一导线部件2；阻塞该金属壳体的另一端开口的绝缘衬套9；贯穿该绝缘衬套且在内侧端面形成固定触点的第二导线部件10；容纳在该金属壳体中、与内壁面接触的可动触点体7；系留在该可动触点体的强压缩弹簧6及弱压缩弹簧8的压缩弹簧部件；以及为了大致均等传递该压缩弹簧部件的按压而配置在上述强压缩弹簧6的两侧的金属压板4、5，上述金属压板的至少与上述感温颗粒3接触的金属压板4使用不锈钢材料，据此抑制上述感温颗粒的变质，使环境负载引起的规定的动作温度的变动最小化，提高动作温度的精度。具体而言，在对规定的动作温度下熔融的感温颗粒3由于金属压板4的存在始终施加强压缩弹簧6的按压力的感温颗粒型温度熔断器中，感温颗粒3使用热塑性树脂材料，金属压板4使用不锈钢材料，避免两者抵接的接触面的变色、变质或者变形，抑制规定的动作温度随着时间变化而产生的变动。因此，抑制了由于金属压板的存在始终施加压缩弹簧部件的按压力的感温颗粒的变质，可以使动作温度的变动最小化。另外，压缩弹簧部件包含强压缩弹簧和弱压缩弹簧，在强压缩弹簧的两侧装入金属压板。强压缩弹簧一方面克服弱压缩弹簧的弹力使可动触点体按压接触固定触点，且另一方面对感温颗粒赋予按压力，都由于金属压板的存在而使装配容易，并且实现赋予的弹簧按压力稳定。

例如，较为理想的是上述规定的机械强度是使金属压板的厚度为0.1mm～0.3mm而得到的强度。

另外，作为构成上述感温颗粒3的热塑性树脂材料，可以使用聚烯烃树脂，例如可以使用聚乙烯、聚丙烯等单体或者它们的混合物。另外，作为这样的材料，可以使用平均重量分子量为1000～400000的从蜡到树脂的各种形态的材料。另外，对于构成感温颗粒3的材料，也可以包含以往已知的化学药品，作为这样的化学药品，例如可以使用日本专利特开2002-163966号公报(JP2002-163966A1)中所披露的有机物。

实施例

图1及图2表示本发明所涉及的实施例的感温颗粒型温度熔断器分别在常温的平常时和异常加热的动作时的温度熔断器的局部剖视图。该感温颗粒型温度熔断器包括：是铜、黄铜等良导体的热传导性良好的有底圆筒状金属壳体1；在其一个有底侧铆接固定的第一导线部件2；包含容纳在该金属壳体1内的感温颗粒3、一对金属压板4、5、强压缩弹簧6、可动触点体7及弱压缩弹簧8的开关功能元器件；插入金属壳体1的开口的绝缘衬套9；贯穿该绝缘衬套9、以及与金属壳体1绝缘配置的第二导线部件10而构成。此处，固定触点11是在第二导线部件10的内侧前端、与可动触点体7接触的固定触点。开关功能元器件内，感温颗粒3是将热塑性树脂作为主材料，成形加工为圆柱状，其材料从在温度熔断器的规定的动作温度下熔融但不会随着时间产生变质的烯烃系树脂中选择。金属压板4、5用作为本发明的特征点的非变质材料的不锈钢由圆板状压板形成，配置在强压缩弹簧6的两侧，使按压力平均地作用在感温颗粒3或可动触点体7，通过它均匀施加弹簧压力。另外，由于必须到考虑导电性，所以可动触点体7由银合金制成的良导体制成，是在周边具有多个舌片的近似星型，使其具有适当的弹性与金属壳体1的内壁面接触滑动。另一方面，阻塞金属壳体1的开口的绝缘衬套9，其梯形部分卡合在形成于金属壳体1的前端侧的台阶部，使金属壳体1的露出部分向内侧弯曲，抑制绝缘衬套9在金属壳体1内的运动。此外，用流动状的封口树脂12密封绝缘衬套9的上表面外侧，为了增大金属壳体1与第二导线部件10的沿面距离而固定陶瓷绝缘筒体13。

在上述结构中，常温时感温颗粒3是固体，强压缩弹簧6克服弱压缩弹簧8的弹力，处于将可动触点体7强力按压在固定触点11的接触状态。所以，两导线部件之间以第一导线部件2～金属壳体1～可动触点体7～固定触点11～第二导线部件10的路径保持导通状态。另一方面，若周围温度异常上升，到达感温颗粒3的熔点，则感温颗粒3熔融，其结果是，由于强压缩弹簧6伸长，其弹力消失，所以弱压缩弹簧8伸长，可动触点体7远离固定触点11，如图2所示，第一与第二导线部件之间成为断开状态。此处，感温颗粒3与金属压板4从互相平面接触的状态释放。此处应该注意的是，由于对金属压板4选择不锈钢这样的非变质材料，所以几乎不会看到在以往的铜材料圆板时产生的变色及变质。此外，由于感温颗粒也使用热塑性树脂的烯烃系树脂，所以能在规定的动作温度稳定起作用。在本实施例中，由于对金属压板使用不锈钢圆板，所以也不会看到随着时间产生的变色、变质及变形。

这样的温度熔断器的制造方法，是将铆接固定有第一导线部件2的金属壳体1，使第一导线部件2置于下侧直立状支承，从上端开口依次向该金属壳体1内插入感温颗粒3、金属压板4、强压缩弹簧6、金属压板5、可动触点体7、弱压缩弹簧8。在插入弱压缩弹簧8后，将预先对绝缘衬套9插通第二导线部件10而形成一体化的绝缘衬套9嵌合在金属壳体1的开口部分。而且，将金属壳体1的比绝缘衬套9露出的部分向中心轴侧进行铆接，以固定绝缘衬套9。接着，在绝缘衬套9的上表面提供成为封口树脂12的流动状树脂，在该树脂未固化的时候，对第二导线部件10插通绝缘筒体13，挤压流动状树脂。在流动状树脂固化之前，流动状树脂通过第二导线部件10和绝缘筒体13的间隙上升，一部分流出至绝缘筒体13的上部，流动状树脂固化的结果是，残留封口树脂12，得到图1所示的温度熔断器。关于此处感温颗粒3的选定，要提示的是应该在赋予环境负载的条件下进行选定。具体而言，在施加高温保存及/或者高湿保存的环境负载的条件设定下，从至少与上述金属压板的抵接面的端面侧部分不变质的热塑性树脂材料中选定。作为其中环境负载的高温保存条件，提出比规定的动作温度大致低10℃，理想的是低5℃～15℃，观察经过5000小时后的变化，来进行选定。作为环境负载的高湿保存条件，提出在规定的动作温度为100℃以下时为温度65℃、相对湿度95％的条件下，在超过100℃时在温度85℃、相对湿度95％的条件下，观察经过5000小时后的变化，来进行选定。通过使用在这样条件下选定的感温颗粒，使规定的动作温度的变动值最小化，可以提供与以往相比能高精度动作的感温颗粒型温度熔断器。

Claims (7)

1.一种感温颗粒型温度熔断器，包括：将在规定的动作温度下软化熔融的感温颗粒与可动触点体、金属压板及压缩弹簧部件一并容纳的金属壳体；以及包含在该金属壳体的一端铆接固定的导线及在其另一端贯穿开口阻塞用绝缘衬套且在内侧前端具有固定触点的导线的一对引出导线部件，在所述感温颗粒动作时，由于所述压缩弹簧部件的弹簧压力作用，使所述可动触点体沿着金属壳体内壁面接触滑动，从所述固定触点离开，将一对引出导线部件之间断开，其特征在于，在所述可动触点体与所述感温颗粒之间配置强压缩弹簧部件，至少在所述强压缩弹簧部件和所述感温颗粒之间存在传递弹簧按压力的金属压板，所述感温颗粒从避免由于所述金属压板的接触而随着时间的变化所导致的变质的感温材料中选定，据此抑制所述感温颗粒的变色、变质或者变形。

2.一种感温颗粒型温度熔断器，其特征在于，包括：在规定的动作温度下熔融的感温颗粒；容纳该感温颗粒的筒型金属壳体；在该金属壳体的一端铆接固定的第一导线部件；阻塞该金属壳体的另一端开口的绝缘衬套；贯穿该绝缘衬套、在内侧端面形成固定触点的第二导线部件；容纳在该金属壳体中、与内壁面接触的可动触点体；系留在该可动触点体的压缩弹簧部件；以及传递该压缩弹簧部件的按压力的金属压板，所述金属压板及所述感温颗粒是选定为在相互接触的抵接部位不会随着时间发生变化的非变质材料，据此关于将所述第一及第二导线部件之间的电路断开的规定动作温度的设定值，使其随着时间变动的值最小化。

3.如权利要求1或2所述的感温颗粒型温度熔断器，其特征在于，所述感温颗粒是热塑性树脂材料，所述金属压板是具有规定的机械强度的不锈钢材料，据此抑制由于所述感温颗粒与所述金属压板的接触而产生的随着时间的变化。

4.如权利要求1或2所述的感温颗粒型温度熔断器，其特征在于，所述感温颗粒是从在高温保存及/或高湿保存所施加的环境负载的耐久试验中与所述金属压板的抵接面不产生变质的感温材料中选定。

5.如权利要求4所述的感温颗粒型温度熔断器，其特征在于，所述环境负载的高温保存条件是，比所述规定的动作温度低5℃至15℃，观察经过5000小时后的变化，来进行选定。

6.如权利要求4所述的感温颗粒型温度熔断器，其特征在于，所述环境负载的高湿保存条件是，在规定的动作温度为100℃以下为温度65℃、相对湿度95％的条件下，在超过100℃时在温度85℃、相对湿度95％的条件下，观察经过5000小时后的变化，来进行选定。

7.如权利要求5或6所述的感温颗粒型温度熔断器，其特征在于，所述耐久试验的选定基准是经过5000小时后的动作温度的变动在5℃以内。

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