CN106663566B - 保护设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供额定电压以及额定电流大、能够充分地抑制在动作时产生电弧、进而针对主电路的短路等所导致的过电流也能够适当地保护的保护设备。本发明的保护设备包括以下组件而构成：(i)保护元件，包括第1温度熔断器和电阻体而构成，在异常时通过对电阻体通电而电阻体发热，通过该热而第1温度熔断器进行动作，切断电流；(ii)PTC元件及第2温度熔断器，相互串联地电连接，并且并联地电连接于所述第1温度熔断器；以及(iii)电流熔断器，串联地电连接于所述第1温度熔断器。

Description

保护设备
技术领域
本发明涉及保护设备。
背景技术
在各种电路中，在流过比额定电流大的电流的情况和/或施加比额定电压大的电压的情况下，为了保护在电路中嵌入的电气/电子装置和/或电气/电子零件、或者电气/电子电路，在电路中嵌入保护设备。
作为这样的保护设备，已知如下保护设备、即所谓熔断电阻器件，它包括温度熔断器和电阻体而构成，在异常时通过对电阻体通电而使电阻体发热，利用该热使温度熔断器进行动作(专利文献1)。
另外，作为其他保护设备，提出了将双金属片开关和PTC(positive temperaturecoefficient，正温度系数热敏电阻)元件并联地连接使用(专利文献2)。在这样的保护设备中，在达到过电流条件时，双金属片开关的双金属片部分变成高温而其接点间隔开而开路，电流换流到PTC元件。其结果，PTC元件由于过电流跳闸到高温/高电阻状态而将在PTC元件中流过的电流实质上切断。
专利文献1：日本特开2009－295567号公报
专利文献2：国际公开第2008/114650号
发明内容
通过专利文献1记载的保护设备，在大部分的情况下，能够实现充分的保护，但在使用高电压或者高电流的电池或者电源的电气装置中，在这样的保护设备的额定电压以及额定电流下有时未必充分，要求更大的额定电压以及额定电流。
另外，专利文献1记载的保护设备一般当在锂离子蓄电池中产生过充电的情况下，出于保护锂离子蓄电池的目的而使用。专利文献1记载的保护设备具有3个端子。当在锂离子蓄电池的充电电路中使用的情况下，这些端子分别与电源、蓄电池以及开关(或者控制用IC等)连接(分别称为电源侧端子、蓄电池侧端子以及开关侧端子)。然后，通过按照电源－电源侧端子－温度熔断器－蓄电池侧端子－蓄电池的顺序串联连接来构成主电路，通过按照电源－开关－开关侧端子－电阻体－蓄电池侧端子－蓄电池的顺序串联连接来构成副电路。在产生过充电的情况下，开关接通而对副电路通电、即对电阻体通电，通过在此产生的热，温度熔断器熔断。通过这样将主电路断开，保护锂离子蓄电池免受过充电影响。然而，可知这样的结构不能说一定适合于进行保护以免受当在主电路中发生短路的情况等下可能产生的过电流的影响。
通过专利文献2记载的保护设备，在大部分的情况下，能够实现充分的保护，但根据条件，特别是当在比较高的电压下使用的情况下，发现有时未必能够充分地抑制在切断时产生的电弧。另外，即使在通过PTC元件跳闸变成高电阻状态而实质上切断电流的流动的情况下，实际上仍流过微小电流(泄漏电流)。虽说是微小电流，仍察觉到有时优选将其流动切断。另外，如果持续通过微小电流，则直至消除异常为止的时间变长，在这种情况下，PTC元件持续动作，从而有可能产生不佳状况。
因此，本发明想要解决的课题在于提供一种额定电压以及额定电流更大、能够进一步抑制在动作时产生电弧、进而针对主电路的短路等所导致的过电流也能够更适当地进行保护的保护设备。
在第1要旨中，本发明提供一种保护设备，其特征在于，包括：
(i)保护元件，包括第1温度熔断器和电阻体而构成，在异常时通过对电阻体通电而电阻体发热，通过该热而第1温度熔断器进行动作，切断电流；
(ii)PTC元件及第2温度熔断器，相互串联地电连接，并且并联地电连接于所述第1温度熔断器；以及
(iii)电流熔断器，串联地电连接于所述第1温度熔断器。
在第2要旨中，本发明提供一种具有上述保护设备的电气装置。
本发明的保护设备在嵌入有该保护设备的电路或者电气装置中，在产生某种异常的情况下，通过对保护元件的电阻体通电，使第1温度熔断器进行动作来保护电路。此时，能够使在该第1温度熔断器中流过的电流的一部分换流到PTC元件侧的电路，所以能够抑制电弧的产生，其结果，保护设备的耐压提高。另外，在第1温度熔断器进行动作之后，PTC元件跳闸而变成高温，利用该热，使处于PTC元件的热影响下的第2温度熔断器熔断，从而能够使电路完全开路。进而，即使在由于短路等而在主电路中流过过电流的情况下，也能够使电流熔断器进行动作而切断电流，所以针对这样的过电流也能够提供适合的保护。
附图说明
图1是本发明的保护设备的1个方案的电路图。
图2是本发明的保护设备的其他方案的电路图。
图3是本发明的保护设备的其他方案的电路图。
图4是本发明的保护设备的其他方案的电路图。
图5是本发明的保护设备的其他方案的电路图。
(符号说明)
1：保护设备；2：保护元件；4：PTC元件；4’：PTC元件；6：第2温度熔断器；7：电流熔断器；8：第1温度熔断器；8’：第1温度熔断器；10：电阻体；12：端子；14：端子；16：端子；20：端子；22：端子。
具体实施方式
以下，参照附图，详细说明本发明的保护设备。但是，应当注意，本发明的保护元件不限于图示的方案。
图1示出与本发明的保护设备的一个方案对应的电路图。如图1所示，本发明的保护设备1包括保护元件2、PTC元件4、第2温度熔断器6以及电流熔断器7，PTC元件4和第2温度熔断器6相互串联地电连接，对它们并联地电连接保护元件2，进而，将电流熔断器7并联地电连接于PTC元件4以及第2温度熔断器6、并且串联地电连接于保护元件2。保护元件2是在图1中用虚线包围的部分，包括第1温度熔断器8以及电阻体10而构成。通过对电阻体10进行通电而在电阻体中产生的热，第1温度熔断器8熔断，从而该保护元件2进行动作。进而，保护设备1具有用于与电源连接的端子12、用于与应该保护的电气装置连接的端子14以及用于对电阻体10通电的端子16。端子12－电流熔断器7－第1温度熔断器8(以及与其并联地电连接的PTC元件4－第2温度熔断器6)－端子14构成用于电流从电源流到电气装置的主电路的一部分，端子16－电阻体10－端子14构成用于对电阻体10进行通电的副电路的一部分。
在本发明的保护设备1中，在正常时，第1温度熔断器8的电阻值比PTC元件4的电阻值充分小，所以电流按照端子12→电流熔断器7→第1温度熔断器8→端子14的顺序(或者与其相反)流过，在PTC元件4以及第2温度熔断器6中实质上不流过电流。
本发明的保护设备具有2个保护机构。1个保护机构是基于保护元件2进行动作的机构，在异常时、即产生对于电路或者电气装置而言不优选的状况时，例如在出现过电压、异常发热、过充电等的情况下，从端子16对电阻体10进行通电，由此电阻体10发热。通过该热，第1温度熔断器8进行动作(即保护元件2进行动作)，由此在第1温度熔断器8中流过的电流换流到PTC元件4，通过该换流的电流而PTC元件4跳闸(动作)。接下来，通过跳闸了的PTC元件4产生的热，第2温度熔断器6熔断，电路完全开路，电路或者电气装置被保护。另1个保护机构当在电路或者电气装置中由于短路等而产生过电流的情况下，电流熔断器7熔断，由此在电流熔断器7中流过的电流换流到PTC元件4，与上述同样地，通过该换流的电流而PTC元件4跳闸，第2温度熔断器6熔断，主电路开路，保护电路或者电气装置免受过电流影响。此外，通常，过电流可能被电流熔断器7切断，但通过设计成响应过电流而对保护元件2的电阻体10通电，还能够被保护元件2切断。通过这样设计，能够更可靠地进行保护。
在本发明的保护设备中使用的保护元件中，以热耦合的方式配置电阻体以及第1温度熔断器。即，第1温度熔断器处于电阻体的热影响下，由于在电阻体中产生的热而熔断，从而进行动作。第1温度熔断器的设置数量没有特别限定，可以是一个或者多个、例如2个或者3个。第1温度熔断器的设置部位串联地电连接于应该保护的电路或者电气装置，并联地电连接于PTC元件以及第2温度熔断器，只要在电阻体的热影响下配置，就没有特别限定，可以设置于电阻体的连接部位的上游和/或下游中的任意一方。
关于在上述保护元件中使用的电阻体，只要是能够用作发热体的电阻体，则没有特别限定。
作为在上述保护元件中使用的第1温度熔断器，能够采用使用一般用作温度熔断器的材料的温度熔断器，除了例如市面销售的温度熔断器以外，还能够将焊锡等低熔点金属(还包含低熔点合金)用于第1温度熔断器。作为优选的低熔点金属，没有特别限定，可以列举例如Sn－3.0Ag－0.5Cu、Sn－58Bi。对于本领域技术人员，能够根据本说明书的内容，将适合的温度熔断器选择为第1温度熔断器，以能够发挥目标的功能。
上述第1温度熔断器既可以通过一般的熔断、即通过熔断器部件熔融并且由于其表面张力被吸引到部件两端的电极而分裂，从而进行动作，或者，也可以通过利用机械性的辅助机构、例如弹簧、磁铁等，使连接有熔断器部件的电极彼此物理上分离，确保绝缘距离，从而进行动作。
在优选的方案中，上述保护元件具有机械性地辅助第1温度熔断器的动作的机构。在该方案中，关于第1温度熔断器的电极，既可以一方是可动电极、另一方是固定电极，或者，也可以双方是可动电极。通过使用这样的机械性的辅助机构，能够瞬时地确保绝缘距离，所以能够进一步抑制电弧的产生。
作为上述保护元件的例子，可以列举熔断电阻器件。熔断电阻器件是指具有电阻体以及通过由于对该电阻体通电产生的热而熔融的低熔点金属(作为温度熔断器发挥功能)的带电阻体的温度熔断器。
优选的是，使用具有以下特征的熔断电阻器件，即：具有一对引线固定电极，与这些引线固定电极并排设置导引轴，可动电极在被导引轴插通了的状态下跨在所述引线固定电极之间地配设，通过低熔点合金将各引线固定电极的前端与可动电极之间以及所述导引轴与可动电极之间接合，在所述可动电极处设置使从所述引线固定电极间隔开的方向的力起作用的压缩弹簧，通过所述低熔点合金的熔融，由压缩弹簧对可动电极施力而从所述引线固定电极间隔开。
更优选的是，使用具有以下特征的熔断电阻器件，即：在熔断电阻器件中，将在电阻体的两端安装引线导体而构成的电阻器的一方的引线导体用作导引轴，作为压缩弹簧而使用线圈弹簧，该线圈弹簧在电阻体与可动电极之间被所述一方的引线导体插通，在电阻器的一方的引线导体与两个引线固定电极中的某一个之间连接电阻器通电发热电路。
上述熔断电阻器件记载于例如日本专利第4630403号公报、日本专利第4757931号公报、日本专利第4630404号公报、日本专利第4757895号公报、日本专利第4757898号公报、日本专利第4943359号公报以及日本专利第4943360号公报。关于这些文献，通过参照将整体并入到本说明书中。
此外，在图1中，第1温度熔断器仅为1个，但不限于此，也可以使用多个例如2个或者2个以上的第1温度熔断器。另外，保护元件无需如上述熔断电阻器件那样是一个电子零件，电阻体以及第1温度熔断器被配置成在异常时通过对电阻体通电而电阻体发热，利用该热将第1温度熔断器切断即可。
在本发明的保护设备中使用的PTC元件没有特别限定，能够使用以往使用的PTC元件、例如聚合物PTC元件或者陶瓷PTC元件。优选的PTC元件是聚合物PTC元件。PTC元件的设置数量没有特别限定，可以是一个或者多个例如2个或者3个。关于PTC元件的设置部位，只要串联地电连接于应该保护的电路或者电气装置以及第2温度熔断器、并且并联地电连接于第1温度熔断器，则没有特别限定。
上述聚合物PTC元件具有层状的PTC要素以及配置于其两侧的电极(例如金属箔)，该层状的PTC要素是通过压出包含分散有导电性填充剂(例如炭黑、镍合金等)的聚合物(例如聚乙烯、聚偏氟乙烯等)而构成的导电性组成物而得到的。但是，也可以对PTC要素直接连接引线等其他要素，在该情况下，电极可省略。
在优选的方案中，PTC元件在使用温度下，具有保护元件的额定电压/异常电流以下的电阻值。即，在该方案中，以在第1温度熔断器进行动作时，使在第1温度熔断器中流过的电流换流到PTC元件，以避免对保护元件施加比其额定电压高的电压。
在此，在本说明书中，“额定电流”以及“额定电压”分别意味着：针对温度熔断器、电流熔断器、PTC元件、保护元件、保护设备等各电气要素设定的、使得在稳定地施加该电流以及电压的情况下各元件能够发挥预定的功能并且能够安全地使用的最大电流以及最大电压。
对保护元件(具体而言，第1温度熔断器)施加的电压为对保护设备施加的电压(在图1中端子12－端子14之间的电压)。因此，保护设备的两端电压在第1温度熔断器5进行动作时，不超过保护元件的额定电压即可。即，满足下式即可。
Ed’≤Er…(1)
[在式中，Ed’＝第1温度熔断器进行动作时(异常时)的保护设备的两端电压，Er＝保护元件的额定电压]
保护设备的两端电压为下式。
Ed＝Ic×Rd…(2)
[在式中，Ed＝保护设备的两端电压，Ic＝电路电流，Rd＝保护设备整体的电阻]
在此，Rd为保护元件(第1温度熔断器)、PTC元件以及第2温度熔断器的合成电阻，所以有下式。
Rd＝1/(1/R1+1/(Rp+R2))
[在式中，R1＝保护元件(第1温度熔断器)的电阻，Rp＝PTC元件的电阻，R2＝第2温度熔断器的电阻]
Rp比R2充分大，所以R2可忽略，有下式。
Rd＝1/(1/R1+1/Rp)…(3)
进而，在发生异常而第1温度熔断器进行动作时，第1温度熔断器的电阻值可视为∞，所以1/R1可忽略。即，第1温度熔断器进行动作时的保护设备整体的电阻(Rd’)为下式。
Rd’＝1/(1/Rp)＝Rp…(3’)
根据式(1)、(2)以及(3’)，如果将异常时的电路电流(在本说明书中也称为异常电流)、例如在异常是短路的情况下的短路电流设为Ic’，则
Ic’×Rp≤Er
进行变形，得到下式
Rp≤Er/Ic’
[在式中，Rp＝PTC元件的电阻，Er＝保护元件的额定电压，Ic’＝异常电流]。
这样，通过将PTC元件的电阻值设为额定电压/异常电流以下，能够使在动作时对保护元件施加的电压为额定电压以下。即，通过尽可能地减小PTC元件的电阻值，在异常时可容许的电流变大。
此外，上述使用温度是指在正常状态下使用本发明的保护设备的环境的温度，根据保护设备的用途、设置场所等来决定。使用温度典型地是室温(约20～25℃)，但不限于此，也可以处于例如更高的温度、具体而言约25～100℃、例如约30～60℃的范围。另外，上述异常电流意味着在发生异常时、例如短路时在保护设备中流过的电流值。
在其他优选的方案中，聚合物PTC元件在比聚合物PTC元件的聚合物材料的软化点低10℃的温度、优选低5℃的温度下，具有保护元件的额定电压/异常电流以下的电阻值。
上述聚合物PTC元件的聚合物材料的软化点能够通过依照例如JIS K7206进行测定而得到。如果聚合物PTC元件的温度变成比该软化点高的温度，则PTC元件的电阻值的上升率急剧变大，例如电阻值－温度曲线的切线的斜率变成25℃下的斜率的5倍以上。
一般地，聚合物PTC元件的聚合物材料的软化点被设定为比使用温度高出几十℃。因此，通过在比软化点稍微低的温度、例如低10℃的温度、优选低5℃的温度下，聚合物PTC元件具有保护元件的额定电压/异常电流以下的电阻值，从而即使在由于某种理由而PTC元件的周围的温度变成所设想的使用温度以上的情况下，也能够在第1温度熔断器进行动作时抑制电弧的产生。
在再另一个优选的方案中，PTC元件具有比第1温度熔断器的绝缘时间长的动作时间。
在本说明书中，上述PTC元件的动作时间意味着从保护元件进行动作而换向了的电流通到PTC元件至PTC元件的两端(电极)之间的电压达到保护元件的额定电压的时间。
在本说明书中，上述第1温度熔断器的绝缘时间意味着从第1温度熔断器进行动作至确保其绝缘的时间。例如，在第1温度熔断器的动作基于一般的熔断的情况下，意味着从熔断器部件开始熔断、即从熔断器部件熔融变细而其电阻值开始上升的时间点至熔断后熔断器部件凝固的时间。另外，在第1温度熔断器通过机械性的辅助机构而动作的情况下，意味着从连接第1温度熔断器的电极之间的熔断器部件(低熔点金属)发生熔融而电极彼此开始分离至变成能够可靠地保持绝缘距离的状态的时间。
关于上述PTC元件的动作时间，在第1温度熔断器的动作基于一般的熔断的情况下，优选为30毫秒以上，更优选为40毫秒以上。
另外，关于上述PTC元件的动作时间，在机械性地辅助第1温度熔断器的动作的情况下，优选为3毫秒以上，更优选为5毫秒以上。
此外，在图1中，PCT元件仅为1个，但不限于此，也可以使用多个、例如2个或者2个以上的PCT元件。
关于第1温度熔断器，通过在电阻体中产生的焦耳热而熔断器部件发生熔融，熔融了的熔断器部件被熔断，或者，通过机械性的辅助机构而被分断，分断了的熔断器部件之间(电极之间)的距离达到绝缘距离以上，从而安全地切断电流。在熔断或者分断了的部件之间(电极之间)的距离小于绝缘距离的状态下，可能产生电弧，但如果达到绝缘距离以上，则电弧消弧。然而，在第1温度熔断器通过一般的熔断而动作的情况下，刚刚熔断后的部件不完全凝固而具有流动性，所以有时变形而分断了的部件之间的距离小于绝缘距离。另外，在第1温度熔断器通过机械性的辅助机构、例如弹簧而被分断的情况下，在分断后的一定时间内，可动电极振动，所以与另一方的电极的距离不确定，有时小于绝缘距离。此时，如果对保护元件施加的电压超过保护元件的额定电压，则剧烈地产生电弧，可能产生对应该保护的设备造成损伤等严重的不佳状况。如上所述，通过使PTC元件的动作时间比第1温度熔断器的部件的绝缘时间长，能够避免上述那样的问题，能够安全地切断电流。
在本发明的PTC设备中使用的第2温度熔断器没有特别限定，除了市面销售的温度熔断器以外，还能够使用一般用作温度熔断器的部件。第2温度熔断器的设置数量没有特别限定，可以是一个或者多个、例如2个或者3个。第2温度熔断器的设置部位只要处于PTC元件的热影响下，串联地电连接于应该保护的电路或者电气装置以及PTC元件，则没有特别限定。
在优选的方案中，第2温度熔断器具有比PTC元件的跳闸温度低的动作温度。第2温度熔断器具有这样的动作温度，从而能够在PTC元件跳闸之后使第2温度熔断器可靠地熔断，能够更可靠地使电路完全开路。
上述PTC元件的跳闸温度意味着PTC元件跳闸(动作)而变成高温、高电阻状态的状态下的温度、具体而言PTC元件的电阻值变成正常时的103倍以上时的温度。
在更优选的方案中，第2温度熔断器具有比PTC元件的跳闸时间长的异常电流下的熔断时间。第2温度熔断器具有这样的熔断时间，从而能够在PTC元件跳闸之后、即大幅抑制电流之后，进行第2温度熔断器的熔断，能够抑制与第2温度熔断器的熔断相伴的电弧的产生。
PTC元件的跳闸时间意味着从保护元件进行动作而换向了的电流通到PTC元件至PTC元件跳闸而变成高温/高电阻状态、具体而言PTC元件的电阻值变成正常时的103倍以上的时间。
第2温度熔断器的熔断时间意味着在从保护元件进行动作而换向了的电流通到第2温度熔断器至在持续流过该电流的情况下第2温度熔断器被熔断的时间。
在更优选的方案中，第2温度熔断器在PTC元件处于跳闸状态的情况下的泄漏电流下，具有异常电压以上的耐压性。PTC元件在跳闸之后，也可能流过泄漏电流(微小电流)、例如约30mA的电流。第2温度熔断器在这样的泄漏电流中具有异常电压(在异常时例如短路时对电路施加的电压)以上的耐压，从而能够抑制与第2温度熔断器的熔断相伴的电弧的产生。
此外，当然，PTC元件以及第2温度熔断器需要在第1温度熔断器之后进行动作，所以不处于电阻体的热影响下。
这样，本发明的保护设备在保护元件的第1温度熔断器进行动作时，能够使在第1温度熔断器中流过的电流的一部分分流到PTC元件侧的电路，能够抑制在动作时产生电弧，所以即使在流过超过保护元件的额定电压的电压和/或超过额定电流的电流的电路或者电气装置中使用，也能够安全地切断电流。
在本发明的PTC设备中使用的电流熔断器没有特别限定，能够使用市面销售的电流熔断器。只要是本领域技术人员，就能够根据期望的特性，适当地选择所使用的电流熔断器。
在图1中，电流熔断器是1个，但也可以使用2个以上的电流熔断器。在使用2个以上的电流熔断器的情况下，它们既可以相互串联地电连接，也可以并联地连接。根据增大电流熔断器整体的额定电流的观点，优选并联地使用2个以上的电流熔断器。
关于电流熔断器的设置部位，只要设置于主电路(即在正常时从电源对电气装置供电的电路、在图1中从端子12经由第1温度熔断器8到达端子14的电路)上，则没有限定。
电流熔断器既可以如图1所示并联地电连接于PTC元件4以及第2温度熔断器6，也可以如图2所示串联地电连接于PTC元件4以及第2温度熔断器6。
优选的是，电流熔断器如图1所示，并联地电连接于PTC元件4以及第2温度熔断器6。通过这样与PTC元件并联地配置，在电流熔断器熔断时，在其中流过的电流换流到PTC元件侧的电路，所以能够抑制电弧的产生，耐压提高。
在优选的方案中，上述电流熔断器具有上述保护元件的额定电流的130％以上、优选145％以上、更优选160％以上的额定电流。通过设为这样的范围的额定电流，能够更加容许施加电流的偏差。另外，具有上述保护元件的额定电流的200％以下、优选180％以下的额定电流。通过设为这样的范围的额定电流，能够进一步提高针对过电流的灵敏度。此外，在使用2个以上的电流熔断器的情况下，该额定电流意味着各电流熔断器的额定电流的合成值。
在优选的方案中，上述电流熔断器具有上述保护元件的额定电压的200％以上、优选250％以上的额定电压。通过设为这样的范围的额定电压，在异常时可容许的电流变大。
在优选的方案中，上述电流熔断器具有比上述保护元件高出20％以下、优选15％以下、更优选10％以下的额定电压。
在更优选的方案中，上述保护元件2、PTC元件4、第2温度熔断器6以及电流熔断器7也可以以仅使端子12、14以及16从壳体突出的方式收容于同一壳体内。通过这样收容于1个壳体内，容易将保护设备嵌入到电气装置或者电路。
本发明的保护设备除了在过电压、异常发热、过充电等异常时通过对保护元件的电阻体通电来使电路断开的功能以外，还具有当在主电路中流过过电流的情况下通过电流熔断器熔断而使电路断开的功能，所以能够针对各种异常，提供适合的保护。
以上，说明了本发明的保护设备，但本发明能够进行各种改变。
图3示出本发明的保护设备的其他方案的电路图。
在该方案中，本发明的保护设备还包括另1个PTC元件4’。即，该方案中的本发明的保护设备包括2个PTC元件。这些PTC元件被相互并联地电连接，并且，与第2温度熔断器串联地电连接。其他结构与图1所示的方案实质上相同。
在图3中，使用2个PTC元件，但还能够使用2个以上的PTC元件。这些PTC元件相互并联地电连接，并且与第2温度熔断器串联地电连接。
在这样使用多个PTC元件的情况下，上述“PTC元件的电阻值”为这些多个PTC元件的合成电阻值。因此，通过这样并联地使用多个PTC元件，能够进一步减小“PTC元件的电阻值”，容易使PTC元件的电阻值成为保护元件的额定电压/异常电流以下。
在该方案中，也是只要电流熔断器的设置部位设置于主电路上，则没有限定。即，相对于PTC元件以及第2温度熔断器，既可以电串联地配置，也可以电并联地设置。
图4示出本发明的保护设备的再另一个方案的电路图。
在该方案中，本发明的保护设备还包括再另1个第1温度熔断器8’。
在该方案中，也是只要电流熔断器的设置部位设置于主电路上，则没有限定。即，相对于PTC元件以及第2温度熔断器，既可以电串联地配置，也可以并联地设置。另外，也可以设定于第1温度熔断器8以及8’之间。
图5示出本发明的保护设备的再另一个方案的电路图。
在图1所示的方案中，电阻体嵌入于与第1温度熔断器相同的电路，但在图5中，在将电阻体嵌入到其他独立的电路这一点上不同。因此，在该方案中，本发明的保护设备具有4个端子、即端子12、端子14、端子20以及端子22。其他结构与图1所示的方案实质上相同。
在第2要旨中，本发明还提供具有上述本发明的保护设备而构成的电气装置。

Claims (19)

1.一种保护设备，包括以下组件而构成：
(i)保护元件，包括第1温度熔断器和电阻体而构成，在异常时通过对电阻体通电而电阻体发热，通过该热而第1温度熔断器进行动作，切断电流；
(ii)PTC元件及第2温度熔断器，相互串联地电连接，并且被热耦合并且并联地电连接于所述第1温度熔断器，其中在所述第1温度熔断器进行动作之后，所述PTC元件跳闸而变成高温高电阻状态，通过跳闸的所述PTC元件产生的热，使所述第2温度熔断器熔断，从而电路开路；以及
(iii)电流熔断器，串联地电连接于所述第1温度熔断器；
其中使用温度下的PTC元件的电阻值比所述保护元件的额定电压或异常电流时的电阻值低，其中所述使用温度表示在正常状态下使用所述保护设备的环境的温度。
2.根据权利要求1所述的保护设备，其特征在于，
电流熔断器对PTC元件以及第2温度熔断器串联地电连接。
3.根据权利要求1所述的保护设备，其特征在于，
电流熔断器并联地电连接于PTC元件以及第2温度熔断器。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的保护设备，其特征在于，
保护元件是熔断电阻器件。
5.根据权利要求4所述的保护设备，其特征在于，
熔断电阻器件具有一对引线固定电极，与这些引线固定电极并排设置导引轴，可动电极在被导引轴插通了的状态下跨在所述引线固定电极之间地配设，通过低熔点合金将各引线固定电极的前端与可动电极之间以及所述导引轴与可动电极之间接合，在所述可动电极处设置使从所述引线固定电极间隔开的方向的力起作用的压缩弹簧，通过所述低熔点合金的熔融，由压缩弹簧对可动电极施力而从所述引线固定电极间隔开。
6.根据权利要求5所述的保护设备，其特征在于，
在熔断电阻器件中，将在电阻体的两端安装引线导体而构成的电阻器的一方的引线导体用作导引轴，作为压缩弹簧而使用线圈弹簧，该线圈弹簧在电阻体与可动电极之间被所述一方的引线导体插通，在电阻器的一方的引线导体与两个引线固定电极中的某一个之间连接电阻器通电发热电路。
7.根据权利要求1～3中的任意一项所述的保护设备，其特征在于，
在保护元件中，第1温度熔断器和电阻体分别嵌入于不同的独立的电路。
8.根据权利要求1～3中的任意一项所述的保护设备，其特征在于，
PTC元件是聚合物PTC元件。
9.根据权利要求1所述的保护设备，其特征在于，
比聚合物PTC元件的聚合物材料的软化点低10℃的温度下的PTC元件的电阻值比所述保护元件的额定电压或异常电流时的电阻值低。
10.根据权利要求1～3中的任意一项所述的保护设备，其特征在于，
PTC元件的动作时间比第1温度熔断器的熔断器部件的绝缘时间长，其中所述动作时间表示从保护元件进行动作而换向了的电流流通到PTC元件至PTC元件的两端之间的电压达到保护元件的额定电压的时间，并且所述绝缘时间表示从第1温度熔断器进行动作至确保其绝缘的时间。
11.根据权利要求1～3中的任意一项所述的保护设备，其特征在于，
PTC元件的动作时间是3毫秒以上，其中所述动作时间表示从保护元件进行动作而换向了的电流流通到PTC元件至PTC元件的两端之间的电压达到保护元件的额定电压的时间。
12.根据权利要求1～3中的任意一项所述的保护设备，其特征在于，
包括与所述PTC元件并联地电连接、并且与第2温度熔断器串联地电连接的1个或者2个以上的其他PTC元件。
13.根据权利要求1～3中的任意一项所述的保护设备，其特征在于，
第2温度熔断器的动作温度比PTC元件的跳闸温度低。
14.根据权利要求1～3中的任意一项所述的保护设备，其特征在于，
异常电流下的第2温度熔断器的熔断时间比PTC元件的跳闸时间长，其中所述熔断时间表示在从保护元件进行动作而换向了的电流流通到第2温度熔断器至在持续流过该电流的情况下第2温度熔断器被熔断的时间，并且所述跳闸时间表示从保护元件进行动作而换向了的电流流通到PTC元件至PTC元件跳闸而变成高温高电阻状态的时间。
15.根据权利要求1所述的保护设备，其特征在于，
第2温度熔断器在PTC元件处于跳闸状态的情况下的泄漏电流下，具有异常电压以上的耐压性。
16.根据权利要求1所述的保护设备，其特征在于，
电流熔断器的额定电压是保护元件的额定电压的200％以上。
17.根据权利要求1所述的保护设备，其特征在于，
电流熔断器的额定电流是保护元件的额定电流的130％以上。
18.根据权利要求1所述的保护设备，其特征在于，
将保护元件、PTC元件、第2温度熔断器以及电流熔断器收容于壳体中。
19.一种电气装置，具有权利要求1～18中的任意一项所述的保护设备。
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