CN106463221A - 浪涌吸收元件 - Google Patents

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Abstract

浪涌吸收元件具有：压敏电阻基体；一对电极，它们与所述压敏电阻基体的两端面电气地连接，将所述压敏电阻基体夹持；外部引线，其分别与所述一对电极电气地连接；外装部件，其将所述电极包覆；以及热膨胀体，其设置于所述一对电极之间，且会由于所述压敏电阻基体产生的热而不可逆地进行膨胀，将所述一对电极之中的至少一者从所述压敏电阻基体分离。所述热膨胀体开始进行膨胀的温度例如大于或等于180℃。

Description

浪涌吸收元件
技术领域
本发明涉及一种浪涌吸收元件，该浪涌吸收元件保护电子部件及安装有电子部件的电路免受浪涌电压的影响。
背景技术
浪涌吸收元件具有如下功能，即，在施加大于或等于一定值的高电压时使浪涌电流流过，保护后段的电路。浪涌吸收元件通常为如下构造，即，在ZnO等的压敏电阻基体的两端安装一对电极，从各电极引出外部引线，并且压敏电阻基体及电极由外装部件覆盖。
压敏电阻基体由于流过电流，动作开始电压降低。即，压敏电阻基体由于流过电流，导致浪涌吸收元件的功能劣化，逐渐地接近短路(short-circuit)状态。因此，作为浪涌吸收元件，如果在压敏电阻基体多次施加过大的浪涌电压而持续劣化，则最终会出现短路(short-circuit)故障。
例如，在专利文献1中记载了一种带双金属件的金属氧化物压敏电阻，其具有在以保护电子部件为目的所使用的浪涌电压吸收用的金属氧化物压敏电阻(浪涌吸收元件)中内置双金属件的功能。
专利文献1：日本实开平1-86202号公报
发明内容
专利文献1所记载的带双金属件的金属氧化物压敏电阻，如果对包含金属氧化物的压敏电阻基体施加大于或等于额定电压的浪涌电压，则由于压敏电阻基体的发热，双金属件变形而成为开路(开放)状态，将流过金属氧化物压敏电阻的电流断开。随后，如果电流断开，则金属氧化物压敏电阻自然冷却，双金属件返回至原位而恢复为短路(short-circuit)状态，再次恢复浪涌吸收元件的功能。
然而，专利文献1所记载的带双金属件的金属氧化物压敏电阻，不阻止压敏电阻基体自身的劣化。因此，如果金属氧化物压敏电阻自然冷却，则双金属件返回至原位而恢复为短路(short-circuit)状态，因此存在下述可能性，即，对金属氧化物压敏电阻(浪涌吸收元件)施加大于或等于额定电压的浪涌电压，反复流过电流而发生短路(short-circuit)故障，导致金属氧化物压敏电阻的温度上升。
本发明的目的在于抑制在吸收浪涌的功能劣化后的浪涌吸收元件流过电流。
本发明的浪涌吸收元件的特征在于，具有：压敏电阻基体；一对电极，它们与所述压敏电阻基体的两端面电气地连接，将所述压敏电阻基体夹持；外部引线，其分别与所述一对电极电气地连接；外装部件，其将所述电极包覆；以及热膨胀体，其设置于所述一对电极之间，且会由于所述压敏电阻基体产生的热而不可逆地进行膨胀，将所述一对电极之中的至少一者从所述压敏电阻基体分离。
发明的效果
本发明能够对在浪涌吸收元件的吸收浪涌的功能劣化后的状态下的短路(short-circuit)故障的发生进行抑制。
附图说明
图1是表示实施方式1涉及的浪涌吸收元件的剖视图。
图2是表示实施方式1涉及的浪涌吸收元件的开路状态的剖视图。
图3是表示实施方式2涉及的浪涌吸收元件的局部剖视图。
图4是表示实施方式2涉及的浪涌吸收元件的开路状态的局部剖视图。
图5是表示实施方式3涉及的浪涌吸收元件的局部剖视图。
图6是表示实施方式3涉及的浪涌吸收元件的开路状态的局部剖视图。
具体实施方式
一边参照附图，一边对用于实施本发明的方式(实施方式)详细地进行说明。
实施方式1.
图1是表示实施方式1涉及的浪涌吸收元件的剖视图。图2是表示实施方式1涉及的浪涌吸收元件的开路状态的剖视图。
浪涌吸收元件10具有在施加大于或等于一定值的高电压时使浪涌电流流过的功能，即浪涌吸收功能。如图1及图2所示，实施方式1的浪涌吸收元件10具有：压敏电阻基体11、一对电极12a、12b、外部引线13a、13b、外装部件15a、15b、以及热膨胀体14。
压敏电阻基体11包含例如ZnO或者SRTiO3等金属氧化物，但能够用于压敏电阻基体11的材料不限定于前面叙述的金属氧化物。压敏电阻基体11具有一对端面11Ta、11Tb和侧部11S。将它们连接。一对端面11Ta、11Tb彼此相对。侧部11S将一对端面11Ta、11Tb进行连接。
一对电极12a、12b分别与压敏电阻基体11的两个端面11Ta、11Tb电气地连接。具体地说，电极12a与压敏电阻基体11的端面11Ta电气地连接，电极12b与压敏电阻基体11的端面11Tb电气地连接。利用这样的构造，一对电极12a、12b将压敏电阻基体11夹持，且彼此没有电气地连接。
外部引线13a、13b分别与一对电极12a、12b的各个电极电连接。外装部件15a、15b将一对电极12a、12b包覆。
压敏电阻基体11与电极12b通过例如导电性粘接剂等粘接而电气地连接。压敏电阻基体11与电极12a通过例如导电膏等而可分离地且电气地连接。在本实施方式中，压敏电阻基体11及电极12b、压敏电阻基体11及电极12a中的至少一组可分离地且电气地连接即可。因此，也可以是压敏电阻基体11及电极12b、压敏电阻基体11及电极12a这两组通过例如导电膏等而电气地连接。
热膨胀体14配置于压敏电阻基体11的侧部11S，设置于一对电极12a、12b之间，被一对电极12a、12b夹持。热膨胀体14由于压敏电阻基体11产生的热而不可逆地进行膨胀，使一对电极12a、12b之中的至少一者从压敏电阻基体11分离。在本实施方式中，电极12b粘接于压敏电阻基体11，电极12a通过导电膏等而与压敏电阻基体11连接，因此由于热膨胀体14膨胀，电极12a从压敏电阻基体11分离。如上所述，也可以为电极12b从压敏电阻基体11分离，也可以为电极12a、12b这两者从压敏电阻基体11分离。
例如，压敏电阻基体11劣化，动作开始电压降低而成为短路故障状态，其结果，由于在压敏电阻基体11流过大电流，因此压敏电阻基体11产生热。由于这样产生的热传递至热膨胀体14，因此热膨胀体14不可逆地进行膨胀(热膨胀)，使电极12a从压敏电阻基体11分离。
热膨胀体14以卷绕在压敏电阻基体11的侧部11S的方式配置。热膨胀体14通过例如绝缘性的粘接剂等而与电极12a及电极12b粘接。外装部件15a、15b例如为树脂，将电极12a、12b覆盖，且将热膨胀体14的一部分覆盖。这样，在本实施方式中，外装部件15a、15b将热膨胀体14的一部分包覆，但没有将热膨胀体14全部包覆。因此，能够从浪涌吸收元件10的外部识别没有被外装部件15a、15b包覆的热膨胀体14的部分。另外，热膨胀体14如后面叙述的那样，由于热而进行膨胀，但由于外装部件15a、15b没有将热膨胀体14全部包覆，因此对阻碍热膨胀体14的膨胀进行抑制。
热膨胀体14例如是能够由于热而不可逆地进行膨胀的树脂。作为能够由于热而不可逆地进行膨胀的树脂，例如使用“住友スリーエム”公司产的AF-3024。能够由于热而不可逆地进行膨胀的树脂的热膨胀体14如果达到预定的温度，则在内部形成多个气孔，成为发泡状态而进行膨胀，外形的尺寸增大。热膨胀体14如果一旦在内部形成了多个气孔，则在冷却后体积也不会减少。这样，热膨胀体14不可逆地进行膨胀。即，热膨胀体14如果一旦膨胀，则维持膨胀后的状态。
如果热膨胀体14不可逆地进行膨胀而外形的尺寸变大，则一对电极12a、12b彼此的距离变大。其结果，如图2所示，热膨胀体14将电极12a从压敏电阻基体11分离，在压敏电阻基体11与电极12a之间形成绝缘空隙16。如果电极12a从压敏电阻基体11分离，则浪涌吸收元件10成为开路(开放)状态，因此即使对一对电极12a、12b施加电压，在压敏电阻基体11也不流过电流。
如果对压敏电阻基体11多次施加过大的浪涌电压而多次流过过大的电流，则压敏电阻基体11劣化，动作开始电压降低而接近短路故障状态。即，浪涌吸收元件10的浪涌吸收功能劣化。如果压敏电阻基体11接近短路故障状态，则动作开始电压降低，因此在浪涌吸收元件10连接于电源线的相间这样的情况下，在压敏电阻基体11流过电流而发热，温度上升。其结果，浪涌吸收元件10的温度上升，更具体地说，外装部件15a、15b的温度上升。
热膨胀体14由于通过在劣化后的压敏电阻基体11流过的电流所引起的压敏电阻基体11的发热，不可逆地进行膨胀。因此，如果热膨胀体14一旦膨胀，则如图2所示，浪涌吸收元件10维持为在压敏电阻基体11与电极12a之间形成绝缘空隙16后的状态。因此，如果热膨胀体14一旦膨胀，则浪涌吸收元件10维持开路(开放)状态。浪涌吸收元件10在热膨胀体14膨胀之后，在压敏电阻基体11不流过电流，因此在浪涌吸收功能降低后的状态下，能够对安装有浪涌吸收元件10的电源线、电路或者设备之类的短路(short-circuit)故障的发生进行抑制。另外，浪涌吸收元件10在浪涌吸收功能降低后的状态下，抑制压敏电阻基体11及外装部件15a、15b的温度上升。
将热膨胀体14开始进行不可逆的膨胀的温度称为膨胀开始温度。热膨胀体14在大于或等于膨胀开始温度(例如180℃)时不可逆地进行膨胀。膨胀开始温度根据能够由于热而不可逆地进行膨胀的树脂的规格而不同，因此并不限定于前面叙述的180℃。膨胀开始温度例如优选小于或等于外装部件15a、15b的耐热温度，更优选在上述温度的基础上低5℃至10℃左右。通过使外装部件15a、15b的规格以及在热膨胀体14使用的能够进行膨胀的树脂的规格中的至少一者进行变更，从而能够使膨胀开始温度小于或等于外装部件15a、15b的耐热温度。
如果浪涌吸收元件10成为浪涌吸收功能劣化后的状态，则热膨胀体14不可逆地进行膨胀，浪涌吸收元件10维持安全侧的开路(开放)状态。其结果，在浪涌吸收功能劣化后的浪涌吸收元件10不流过电流，因此能够对安装有浪涌吸收元件10的电路或者设备之类的短路(short-circuit)故障的发生进行抑制。另外，浪涌吸收元件10能够对在浪涌吸收功能劣化后的状态下在压敏电阻基体11继续流过电流的情况进行抑制。其结果，浪涌吸收元件10抑制温度上升，因此安全性提高。并且，由于热膨胀体14在小于或等于外装部件15a、15b的耐热温度下不可逆地进行膨胀，因此能够在小于或等于耐热温度下使用外装部件15a、15b。
在本实施方式中，热膨胀体14使用由于热而不可逆地进行膨胀的树脂，但只要会由于热而不可逆地进行膨胀即可，并不限定于树脂。例如，热膨胀体14也可以为如果大于或等于膨胀开始温度，则进行变形以使一对电极12a、12b彼此的距离变大的形状记忆合金。另外，热膨胀体14也可以为下述构造体，即，气化物质或者热膨胀系数大的材料被封入在由会塑性变形的材料制作的容器中。
实施方式2.
图3是表示实施方式2涉及的浪涌吸收元件的局部剖视图。图4是表示实施方式2涉及的浪涌吸收元件的开路状态的局部剖视图。
如图3及图4所示，浪涌吸收元件20具有：压敏电阻基体21、一对电极22a、22b、外部引线23a、23b、以及外装部件25a、25b。压敏电阻基体21具有与实施方式1涉及的浪涌吸收元件10所具有的压敏电阻基体11相同的形状及功能。
浪涌吸收元件20与实施方式1的浪涌吸收元件10的不同之处在于热膨胀体24的形状及功能。热膨胀体24为柱状的部件，在一对电极22a、22b之间具有弯曲部24B。弯曲部24B弯曲呈S字状。弯曲部24B在从浪涌吸收元件20的外侧观察不到的弯曲部分的内侧设置有标记24a。标记24a表示出下述情况：浪涌吸收元件20所具有的压敏电阻基体21劣化，其结果，浪涌吸收元件20成为了开路(开放)状态。
在本实施方式中，浪涌吸收元件20具有多个热膨胀体24。多个热膨胀体24被夹持于一对的电极22a与电极22b之间，且配置于压敏电阻基体21的侧部21S的外侧。在从与压敏电阻基体21的端面21Ta、21Tb正交的方向观察浪涌吸收元件20的情况下，多个热膨胀体24a优选沿压敏电阻基体21的侧面21S延伸的方向，分别大致等间隔地进行配置。这样，在多个热膨胀体24a不可逆地膨胀后的情况下，能够使一对的电极22a与电极22b的距离均等地变大。其结果，电极22a或者电极22b可靠地从压敏电阻基体21分离。
多个热膨胀体24的数量不受限定，但浪涌吸收元件20优选具有至少3个热膨胀体24。如果这样，则抑制在多个热膨胀体24不可逆地进行膨胀时的电极22a或者电极22b的倾斜度，因此电极22a或者电极22b可靠地从压敏电阻基体21分离，浪涌吸收元件20可靠地成为开路(开放)状态。
如果压敏电阻基体21的劣化持续进行，则浪涌吸收元件20的动作开始电压降低而接近短路故障状态。在该状态下，如果在压敏电阻基体21流过电流而热膨胀体24的温度变得大于或等于膨胀开始温度，则热膨胀体24不可逆地进行膨胀，弯曲部21B伸展。由于热膨胀体24不可逆地进行膨胀，因此电极22a从压敏电阻基体21分离，在压敏电阻基体21与电极22a之间形成绝缘空隙26。
如果热膨胀体24的弯曲部24B伸展，则能够从热膨胀体24的外侧观察到在弯曲部分的内侧设置的标记24a，因此浪涌吸收元件20能够让用户知道成为了开路(开放)状态。热膨胀体24的材质及膨胀开始温度与在实施方式1中说明的热膨胀体14等同。
这样，浪涌吸收元件20取得与实施方式1的浪涌吸收元件10相同的作用及效果。并且，浪涌吸收元件20能够让用户知道成为了开路(开放)状态，进而能够促使浪涌吸收元件20的更换。通过更换为新的浪涌吸收元件20，从而能够可靠地保护后段的电路免受浪涌电压的影响。
实施方式3.
图5是表示实施方式3涉及的浪涌吸收元件的局部剖视图。图6是表示实施方式3涉及的浪涌吸收元件的开路状态的局部剖视图。
如图5及图6所示，浪涌吸收元件30具有：压敏电阻基体31、一对电极32a、32b、外部引线33a、33b、外装部件35a、35b、以及热膨胀体34。浪涌吸收元件30所具有的压敏电阻基体31具有与实施方式1的浪涌吸收元件10相同的形状及功能。
浪涌吸收元件30与实施方式1的浪涌吸收元件10的不同之处在于，在一对电极32a、32b或者外装部件35a、35b分别安装有将热膨胀体34覆盖的盖34a、34b。
盖34a、34b设置于一对电极32a、32b的彼此相对的面。盖34a安装于电极32a，盖34b安装于电极32b。盖34a、34b例如也可以通过分别将电极32a、32b弯折而与电极32a、32b一体地形成，也可以成为与各个电极32a、32b分体的部件而分别安装于电极32a、32b。盖34a、34b也可以分别安装于外装部件35a、35b。
盖34a、34b设置于被一对电极32a、32b夹持的热膨胀体34的外侧。如图5所示，盖34a和盖34b的与安装于电极32a、32b的部分相反侧的端部相互重叠。通过这样的构造，盖34a、34b将热膨胀体34覆盖。在热膨胀体34不可逆地进行膨胀而一对电极32a、32b间的距离变大的情况下，盖34a、34b的与安装于电极32a、32b的部分相反侧的端部打开。
如果压敏电阻基体31的劣化持续进行，则浪涌吸收元件30的动作开始电压降低而接近短路故障状态。在该状态下，如果在压敏电阻基体31流过电流而热膨胀体34的温度变得大于或等于膨胀开始温度，则热膨胀体34不可逆地进行膨胀。由于热膨胀体34不可逆地进行膨胀，因此电极32a从压敏电阻基体31分离，在压敏电阻基体31与电极32a之间形成绝缘空隙36。
如果热膨胀体34膨胀，则盖34a与盖34b之间打开，变得能够从外侧观察到热膨胀体34，因此浪涌吸收元件30能够让用户知道成为了开路(开放)状态。热膨胀体34的材质及膨胀开始温度与在实施方式1中说明的热膨胀体14等同。
这样，浪涌吸收元件30取得与实施方式1的浪涌吸收元件10相同的作用及效果。并且，浪涌吸收元件30能够让用户知道浪涌吸收元件30成为了开路(开放)状态，并且能够促使浪涌吸收元件30的更换。通过更换为新的浪涌吸收元件30，从而可靠地保护后段的电路免受浪涌电压的影响。
热膨胀体34的盖34a、34b侧优选是与盖34a、34b及外装部件35a、35b中的至少一组不同的颜色。如果这样，则在盖34a、34b打开时，由于热膨胀体34与盖34a、34b及外装部件35a、35b中的至少一组为不同颜色，因此用户容易识别热膨胀体34。其结果，浪涌吸收元件30能够可靠地让用户知道浪涌吸收元件30成为了开路(开放)状态。
作为实施方式1的让用户知道浪涌吸收元件10成为了开路(开放)状态的方法，例如列举出下述等方法，即，在热膨胀体14的外表面涂敷在大于或等于膨胀开始温度时颜色变化的涂料，或者将在大于或等于膨胀开始温度时颜色变化的材料用于热膨胀体14。
另外，也可以通过在例如浪涌吸收元件10的后段的电路设置传感器和警报器，从而让用户知道浪涌吸收元件10成为了开路(开放)状态，该传感器对实施方式1的热膨胀体14由于热而膨胀的情况进行检测，该警报器基于在传感器检测出热膨胀体14的由于热而发生的膨胀时的输出，发出警报。对热膨胀体14膨胀的情况进行检测的传感器例如为对热膨胀体14的长度进行检测的传感器、对热膨胀体14的温度大于或等于膨胀开始温度的情况进行检测的温度传感器等。警报器例如也可以在传感器检测出热膨胀体14的膨胀时，发出光及声音中的至少一者。
以上对实施方式1至实施方式3进行了说明，但实施方式1至实施方式3并不限定于前面叙述的内容。另外，在前面叙述的结构要素中包含本领域技术人员容易想到的要素、实质上相同的要素、以及所谓的等同范围内的要素。并且，前面叙述的结构要素能够适当地进行组合。并且，在不脱离实施方式1至实施方式3的主旨的范围内，能够进行结构要素的各种省略、置换以及变更之中的至少一者。
标号的说明
10、20、30浪涌吸收元件，11、21、31压敏电阻基体，12a、12b、22a、22b、32a、32b电极，13a、13b、23a、23b、33a、33b外部引线，14、24、34热膨胀体，24a故障显示标记，34a、34b盖，15a、15b、25a、25b、35a、35b外装部件。

Claims (6)

1.一种浪涌吸收元件，其特征在于，具有：
压敏电阻基体；
一对电极，它们与所述压敏电阻基体的两端面电气地连接，将所述压敏电阻基体夹持；
外部引线，其分别与所述一对电极电气地连接；
外装部件，其将所述电极包覆；以及
热膨胀体，其设置于所述一对电极之间，且会由于所述压敏电阻基体产生的热而不可逆地进行膨胀，将所述一对电极之中的至少一者从所述压敏电阻基体分离。
2.根据权利要求1所述的浪涌吸收元件，其特征在于，
所述热膨胀体构成为，在所述热膨胀体膨胀时，能够从所述热膨胀体的外侧观察到在所述热膨胀体设置的标记。
3.根据权利要求1所述的浪涌吸收元件，其特征在于，
具有盖，该盖分别设置于所述一对电极或者所述外装部件，将所述热膨胀体覆盖，
在所述热膨胀体由于热而不可逆地进行膨胀时所述盖打开，以使得能够识别所述热膨胀体。
4.根据权利要求1所述的浪涌吸收元件，其特征在于，
在所述热膨胀体的表面涂敷有涂料，该涂料在达到所述热膨胀体不可逆地进行膨胀的温度时，使所述热膨胀体的颜色发生变化。
5.根据权利要求1所述的浪涌吸收元件，其特征在于，具有：
传感器，其对所述热膨胀体由于热而不可逆地进行膨胀的情况进行检测；以及
警报器，其基于在所述传感器检测出所述热膨胀时的输出，发出警报。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的浪涌吸收元件，其特征在于，
所述热膨胀体开始进行膨胀的温度大于或等于180℃。
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