DE102005033428A1

DE102005033428A1 - Thermosensor, Thermosicherung und Methoden zur Herstellung eines Thermosensors

Info

Publication number: DE102005033428A1
Application number: DE102005033428A
Authority: DE
Inventors: Toshiro Kawanishi
Original assignee: Uchihashi Estec Co Ltd
Current assignee: Uchihashi Estec Co Ltd
Priority date: 2004-08-04
Filing date: 2005-07-18
Publication date: 2006-02-23
Also published as: CN1734695A; JP2006049063A; JP4410056B2; US20060028315A1; US7385474B2

Abstract

In dem Thermosensor der Erfindung sind beide Enden 21, 22 eines elastischen Teils 2 an ein Gehäuse 1 in der Art verbunden, dass das elastische Teil 2 in eine längs gerichtete Richtung verspannt ist, um das elastische Teil 2 in eine konvex gebogene Form zu formen, ein Endbereich der konvex gebogenen Form in einem vorgegebenen Winkel DOLLAR I1 in Bezug auf das Gehäuse 1 erhöht ist, ein flexibler Winkel des anderen Endes 22 der konvex gebogenen Form ist 0, die Befestigung des einen Endbereichs 21 des elastischen Teils 2 und des Körpers 1 ist mit einem schmelzbaren Material 3 erfolgt und ein Schmelzpunkt oder ein Erweichungspunkt des schmelzbaren Materials 3 ist eine Betriebstemperatur.

Description

1. HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Thermosicherung, in welcher der Schmelzpunkt oder der Erweichungspunkt eines schmelzbaren Materials als Betriebstemperatur festgelegt wird, einen Thermosensor, welcher in der Thermosicherung verwendet wird und eine Methode zur Herstellung eines Thermosensors.
2. ERLÄUTERUNG DES BETREFFENDEN BEREICHS
Eine Thermosicherung, welche eine abnormale Erwärmung eines elektrischen oder elektronischen Apparats detektiert und welche eine Unterbrechungsfunktion, basierend auf der Detektion zur Unterbrechung einer Stromversorgung der Vorrichtung bereitstellt, wobei eine Überhitzung des Apparats und das Auftreten eines Feuers verhindert, ein System, in welchem die elastische Verformungsenergie gespeichert ist und die elasti sche Verformungsenergie durch Schmelzen oder Erweichen eines schmelzbaren Materials freigegeben wird, ist bekannt.

Zum Beispiel wird ein elastisches Metallstück 2' vorgespannt befestigt, wie dies in 10A aus 10 gezeigt ist, wobei beide Enden des elastischen Materialstücks 2' gegen eine Biegereaktionskraft an einem Paar von stationären Verbindungen 41', 42' durch eine schmelzbare Legierung (Lot) 3', welches einen vorgegebenen Schmelzpunkt hat, befestigt. Wenn die Umgebungstemperatur auf den Schmelzpunkt der schmelzbaren Legierung 3' angehoben wird, schmilzt die schmelzbare Legierung und die Verformungskraft des elastischen Metalls 2 wird freigesetzt, um die Verbindung zwischen einem Ende des elastischen Metallstücks 2 und einer stationären Verbindung 42', wie in 10d aus 10 gezeigt, freizugeben, wodurch die Stromversorgung unterbrochen wird (vgl. japanische Patentanmeldung, Offenlegungsschrift Nr. 7-29481).

Wie in 11A aus 11 gezeigt, ist eine Vorrichtung, in welcher ein Kontaktkörper 2' einen vorgegebenen Schmelzpunkt hat, bekannt, dabei sind eine Aufnahmeplatte 15', eine Kompressionsfeder 1' und eine Aufnahmeplatte 16', welche abschnittsweise in einem Metallgehäuse 14' aufgenommen, wobei ein Leitungsanschluss 13' an einem Ende angeordnet ist, welche von einem Ende beginnt. Des weiteren ist ein Kontakt 42', in welchem der äußere Umfang in einem Gleitkontakt mit der inneren Fläche des Metallgehäuses steht, in dem Gehäuse aufgenommen, eine Hülse für einen Anschlusspunkt 17' ist auf der anderen Seite des Metallgehäuses 14' fixiert, und eine Auslösefedern 18' ist zwischen der Hülse 17' und dem Kontakt 42' aufgenommen, wobei ein Leitungsweg bereitgestellt wird, welcher den Weg über den Leitungsanschluss 13' -> das Metallgehäuse 14' -> den Kontakt 42' -> einen Anschlusspunkt 41' bildet. Wenn die Umgebungstemperatur über dem Schmelzpunkt des Kontaktkörpers 2' ansteigt und des Kontaktkörper 2' schmilzt, wird die Verspannungskraft der Kompressionsfeder 1' freigesetzt und der Kontakt 42' wird von dem Anschlussende des Anschlusspunkts 41' durch die Verspannungskraft der Auslösefeder 18', wie in 11B der 11 gezeig, getrennt, wodurch der Leitungsweg unterbrochen wird (siehe "Electrical Engineering Handbook", 1. Ausgabe, Institute of Electrical Engineers of Japan, 28. Februar 1988, S. 818).

Im System, wie es in 10 gezeigt wird, wirkt jedoch die Biegereaktionskraft M' und die expandierende Kraft F' des elastischen Metallstücks auf die schmelzbare Legierung (Lot). Aus diesem Grund ist die Kraftverteilung in der schmelzbaren Legierung kompliziert, ein Wandern wird aufgrund der Kraftkonzentration leicht hervorgerufen und ein Funktionsfehler tritt leicht auf. Da die schmelzbare Legierung einen Teil eines Leitungsweges bildet, kann die schmelzbare Legierung Wärme dadurch entwickeln, dass ein gesteigerter Widerstands durch die Wanderung der schmelzbaren Legierung erzeugt wird und somit die Möglichkeit, einer Fehlbedienung, durch eine Selbsterhitzung auftritt. Des weiteren können Funktionsfehler durch Einschnürungen der geschmolzenen Legierung auftreten.

In dem System, wie es in 11 gezeigt wird, kann der Kontaktkörper durch eine gleichmäßige Belastung durch einen Druckausgleich der Aufnahmeplatte regelmäßig belastet werden, jedoch ist diese Struktur kompliziert. Aus diesem Grund ist das System zwangsläufig nachteilig für die Miniaturisierung und die Kostennachteilig.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Langzeitstabilität eines Thermosensors in der Art sicherzustellen, in welcher elas tische Verformungsenergie eines elastischen Teils dessen elastische Verformungsenergie mittels einer Verbindungsbefestigung durch ein schmelzbares Material, wie einem Lot, gehalten und durch Schmelzen des schmelzbaren Materials freigesetzt wird, wobei eine Funktion bewirkt wird und die Funktionszuverlässigkeit einer Thermosicherung, welche einen Thermosensor verwendet, zu verbessern.

Der Thermosensor der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass beide Enden eines elastischen Teils an einem Gehäuse durch einen Zustand befestigt sind, bei welchem das elastische Teil in eine Längsrichtung belastet ist, um das elastische Teil in eine konvexe gebogene Gestalt zu formen, ein Endbereich der konvex gebogenen Gestalt ist durch einen vorbestimmten Winkel in Bezug auf das Gehäuse erhöht, ein flexibler Winkel des anderen Endes der konvex gebogenen Gestalt ist Null, die Befestigung eines Endbereichs des elastischen Teils und des Gehäuses ist mittels einem schmelzbaren Material bewirkt und ein Schmelzpunkt oder ein Erweichungspunkt des schmelzbaren Materials eine Funktionstemperatur ist.

Der Thermosensor der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Thermosensor ein Endbereich des elastischen Teils nach innen gefaltet ist und ein gefaltetes Stück mit einer Fläche des Gehäuses durch ein schmelzbares Material oberflächenverbunden ist.

Der Thermosensor der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Thermosensor ein Endbereich des elastischen Teils gefaltet ist, und eine innere seitliche Fläche eines gefalteten Stücks mit einer hinteren Fläche eines Anschlussbereiches des Gehäuses mittels des schmelzbaren Material oberflächenverbunden ist.

Der Thermosensor der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Thermosensor das elastische Teil ein Metall, ein Verbundmaterial aus einem Metall und einem Kunststoff oder ein Polymer ist.

Der Thermosensor der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Thermosensor das schmelzbare Material ein Metall mit niedrigem Schmelzpunkt ist.

Der Thermosensor der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Thermosensor das schmelzbare Material ein thermoplastischer Kunststoff ist.

Der Thermosensor der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Thermosensor das elastische Teil aus einem Metall ist und einen Teil eines Leitungsweges bildet.

Die Thermosicherung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Thermosensor so gestaltet ist, dass er an einer Gehäusefläche angeordnet ist, eine Oberfläche aus einem Paar von Elektroden, welche über einen Spalt angeordnet sind, bildet, ein elastisches Metall des Thermosensors und eine Elektrode elektrisch miteinander verbunden sind, und das elastische Metall des Thermosensors und eine der Elektroden miteinander in Kontakt sind.

Die Thermosicherung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Thermosicherung eine stationäre Elektrode und eine bewegliche Elektrode hat und der Thermosensor in der Art aufgenommen ist, dass die bewegliche Elektrode mit der stationären Elektrode durch eine Funktion des Thermosensors in Kontakt tritt.

Das Verfahren zur Herstellung eines Thermosensors der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung des Thermosensors und ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Endbereich eines breiten elastischen Materialteils in Oberflächenkontakt zu einem breiten Materialkörper über ein schmelzbares Material ist, das verbundene Teil in eine Vielzahl von Streifen geschnitten ist und das elastische Teilstück zurückgefaltet ist, um den oberflächenverbundenen Teil als einen Abschluss anzuordnen oder das elastische Materialteil zurückgefaltet ist, um den oberflächenverbundenen Teil als einen Abschluss anzuordnen und das verbundene Teil in eine Vielzahl von Streifen geschnitten ist, und danach ein weiterer Endbereich des elastischen Teilstückes mit einem Gehäuse in einem flexiblen Winkel von 0 in der Art fixiert wird, dass das elastische Teilstück in eine längsgerichtete Richtung belastet ist.

Das Verfahren zur Herstellung eines Thermosensors der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung des Thermosensors und ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Endbereich eines weiten elastischen Materialteils in Oberflächenverbindung mit einer rückwärtigen Fläche eines Verbindungsbereichs eines breiten Materialkörpers über ein schmelzbares Material verbunden ist, das verbundene Teil in eine Vielzahl von Streifen geschnitten ist und das elastische Teilstück rückwärts zu einer Oberfläche eines Gehäuses gefaltet ist oder das elastische Materialteil zu einer Oberfläche des Gehäuses zurückgefaltet ist und das verbindende Teil in eine Vielzahl von Streifen geschnitten ist und danach anschließend ein anderer Endbereich des elastischen Teilstückes mit dem Gehäuse in einem flexiblen Winkel von 0 in der Art befestigt wird, dass das gefaltete elastische Teilstück in eine längsgerichtete Richtung belastet ist.

Der dynamische Zustand des elastischen Teils kann in der Art angenähert werden, dass in dem Fall, wo eine Reihe, in welcher ein Ende fixiert und das andere gelenkig unterstützt ist dieser, in eine axiale Richtung belastet ist. Das Aufbringen ei ner gebogenen Momentenreaktionskraft auf den fixierten Bereich des einen Endes des elastischen Teils, welches zu einer gelenkig unterstützten Seite korrespondiert, kann ausreichend nieder gehalten werden. Die Hauptkraft welche auf die Fläche der verbundenen Zwischenfläche durch das schmelzbare Material zwischen einem Ende des elastischen Teils und dem Körper wirkt kann auf Scherkräfte begrenzt werden, so dass eine Spaltkraft, welche durch die gebogene Momentenreaktionskraft auf den Zwischenbereich wirkt, weitgehend reduziert werden kann.

Aus diesem Grund kann die Fläche der verbundenen Zwischenfläche durch das schmelzbare Material stabil gehalten werden und eine Fehlfunktion durch beispielsweise das Auftreten eines Abwanderns des schmelzbaren Materials von der verbindenden Zwischenfläche ausreichend verhindert werden.

In einer Batteriepackung aus einer Lithium-Ionen-Zweitbatterie, einer Lithium-Polymer-Zweitbatterie oder dergleichen ist eine Thermosicherung, welche abnormale Wärmeentwicklungen der Batterie oder eines Powerleistungstransistors detektiert, notwendig, wobei dieser die Energieverteilung unterbricht. Die Thermosicherung der Erfindung kann einfach miniaturisiert werden und kann zufriedenstellend in einen Batteriepack eingebunden werden. Konsequenter Weise kann die Thermosicherung als eine Batterie-Thermosicherung bevorzugt verwendet werden.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Ansicht, welche den Thermosensor der Erfindung zeigt;
2 ist eine Ansicht, welche einen dynamischen Zustand einer Reihe zeigt, in welcher ein Ende fixiert und das andere gelenkig gelagert ist;
3 ist eine Ansicht, welche einen dynamischen Zustand des Thermosensors der Erfindung zeigt;
4 ist eine Ansicht, welche ein Verfahren zur Herstellung eines elastischen Teils für ein Gehäuse zeigt, das in dem Thermosensor der Erfindung verwendet wird;
5 ist eine Ansicht, welche ein Ausführungsbeipiel der Thermosicherung der Erfindung zeigt;
6 ist eine Ansicht, welche einen Zustand der Thermosicherung, wie sie in 5 gezeigt, nach dem Betrieb zeigt;
7-1 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel für ein Gehäusestück für die Verwendung einer Thermosicherung der Erfindung zeigt;
7-2 ist eine Ansicht, welche ein Teil der Herstellungsschritte für die Thermosicherung zeigt, wobei das Gehäuseteil aus 7-1 verwendet wird;
7-3 ist eine Ansicht, welche einen anderen Teil der Herstellungsschritte für die Thermosicherung zeigt, wobei das Gehäuseteil aus 7-1 verwendet wird;
7-4 ist eine Ansicht, welche ein weiteres Teil der Herstellungsschritte für die Thermosicherung, wobei das Gehäusestück aus 7-1 verwendet wird;
7-5 ist eine Ansicht, welche eine Ausführungsform der Thermosicherung zeigt, in welcher das Gehäuseteil aus 7-1 verwendet ist;
8 ist eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Thermosicherung der Erfindung;
9 ist eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Thermosicherung der Erfindung;
10 ist eine Darstellung einer konventionellen Thermosicherung; und
11 ist eine Ansicht eines weiteren Beispiels einer konventionellen Thermosicherung.
BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
1A und 1B aus 1 zeigen unterschiedliche Beispiele der grundsätzlichen Struktur des Thermosensors der Erfindung.
In Bezug auf 1A und 1B aus 1 bezeichnet 1 ein Gehäuse, 2 bezeichnet ein elastisches Teil mit einer plattenähnlichen, folienähnlichen oder linearen Form und 3 bezeichnet ein schmelzbares Material.
In dem Beispiel aus 1A aus 1 ist ein Endbereich 21 des elastischen Teils 2 durch ein schmelzbares Material 3 in Oberflächenverbindung zu der Fläche des Gehäuses 1, das elastische Teil 2 ist rückwärts mit einem vorgegebenen Winkel θL' gefaltet, wobei ein Abschluss des oberflächenverbunden Bereichs 3 eine Verschalung ist und ein anderer Endbereich 22 des elastischen Teils 2 in Oberflächenverbindung mit dem Gehäuse 1 mit einem flexiblen Winkel von 0 durch ein entsprechendes Mittel, wie beispielsweise durch Nietung oder Schweißen 4, in der Art verbunden wird, dass eine längsgerichtete Belastungskraft p auf das elastische Teil 2 wirkt.
In dem Beispiel 1B aus 1 ist der eine Endbereich 21 des elastischen Teils 2 in Flächenverbindung mit der rückwärtigen Seite eines Verbindungsbereiches des Gehäuses 1 durch ein schmelzbares Material 3 verbunden und das elastische Teil 2 ist rückwärts zu einer Oberfläche des Gehäuses 1 in einem vorgegebenen Winkel als θL' gefaltet, und der andere Endbereich 22 des elastischen Teils 2 ist mit dem Gehäuse 1 in einem flexiblen Winkel von 0 durch adäquate Mittel, wie eine Nietung oder Schweißung 4, in der Art verbunden, dass eine längsgerichtete Belastungskraft p auf das elastische Teil 2 wirkt.
In den beiden Grundstrukturen, wird das elastische Teil 2 in eine konvex gebogene Form verformt und die elastische gebogene Verformungsenergie gespeichert. Wenn das schmelzbare Material 3 schmilzt oder erweicht, wird die Befestigung der Flächenverbindung gelöst, die elastische gebogene Verformungsenergie freigesetzt und die Höhe h der konvex gebogenen Form reduziert. Die Reduzierung erscheint als ein hitzedetektierendes Signal und der Sensor arbeitet. In den beiden Grundstrukturen ist ein Endbereich 20 des elatischen Teil 2, welches in eine konvex gebogene Form verformt ist, dynamisch äquivalent zu einer steifen Verbindung eines vorgegebenen Winkels.
2 zeigt eine Reihe, in welcher ein Ende fixiert ist und das andere Ende gelenkbeweglich gelagert (lange Reihe) ist und welche dazu verwendet wird, den dynamischen Zustand des Thermosensors der Erfindung zu erläutern.
In Bezug auf die 2 wird ein gebogenes Moment an einem Punkt
(x, y) gleich M_x d2y/dx2 = – Mx/EIbefestigt (EI ist die flexible Steifigkeit der Reihe) und das Biegemoment M_x wird durch Mx = py – M0x/Lvorgegeben.
Wenn p/EI = k², ergibt sich hierdurch die Form y einer konvexen Kurve wie folgt: y = A[cos kx – (sin kx/kL) + (x/L) –1] tan kL = kL.
Da die Höhe h der konvexen Kurve y am Punkt x = L' bekannt ist, kann der Koeffizient A wie folgt erhalten werden:
Y_x=L' = h, (dy/dx)_x=L' = 0
Aus diesem Grund ergibt sich der flexible Winkel durch θL an dem gelenkbeweglichen Ende wie folgt: θL = (dy/dx)x=L = A[(cos kL/L) – k(sin kL) + 1/L].
In Bezug auf 2 wird, sogar wenn das gelenkbewegliche Ende dynamisch fixiert wird (ersetzen durch eine steife Verbindung mit dem selben Winkel wie der flexible Winkel des gelenkbeweglichen Endes) der dynamische Zustand unverändert sein. Eine Reihe, dargestellt als durchgehende Linie 3A in 3, wird nun erörtert. In der Reihe ist ein Ende eine steife Verbindung n mit einem Winkel θL, das andere Ende hat einen flexiblen Winkel von 0 und eine längsgerichtete Belastungskraft von p. Die gebogene Momentenreaktionskraft in dem einen Ende oder der steifen Verbindung (nachfolgend als ein Ende mit steifer Verbindung) n ist 0.
Eine Reihe, dargestellt durch eine gestrichelte Linie 3B in 3, in welcher ein steif verbundenes Ende einen Winkel von θL' und das andere einen flexiblen Winkel von 0 hat, wird nun erörtert. Die Biegemomentreaktionskraft ML' wirkt auf ein Ende der steifen Verbindung und entspricht dem Biegemoment, welches notwendig ist, um dem Winkel θL des einen Endes der steifen Verbindung in dem Zustand der durchgehenden Linie 3A zu entsprechen, wobei die Biegemomentreaktionskraft die auf ein Ende der steifen Verbindung n wirkt 0 in Bezug auf den Winkel θL' ist. Der Unterschied zwischen θL und θL' kleiner ist, ist die Biegemomentreaktionskraft ML', welche auf ein Ende der steifen Verbindung der unterbrochenen Linie 3b wirkt, kleiner ausgeführt.
In dem Thermosensor der Erfindung, wie in 1 gezeigt, sind beide Enden des elastischen Teils 2 unter einer vorgegebenen längsgerichteten Belastungskraft p in der Art fixiert, dass der Winkel der steifen Verbindung 20, welche eines der Enden der steifen Befestigung ist, einen vorbestimmten Winkel θL' aufweist und der flexible Winkel des anderen Ende 22 gleich 0 ist. Der Winkel θL' der steifen Verbindung kann in der Art festgelegt werden, dass der Winkel θL so gewählt wird, dass die gebogene Momentenreaktionskraft 0 ist. Aus diesem Grund kann die gebogene Momentenreaktionskraft in dem befestigten Bereich des einen Endes 21 des elastischen Teils mittels dem schmelzbaren Material 3 reduziert werden und die Reaktionskraft, welche auf die verbindende Zwischenfläche des schmelzbaren Materials 3 wirkt, auf die Reaktionskraft gegen beispielsweise die längsgerichtete Belastungskraft p beschränkt werden, so dass die Kraft im Wesentlichen aus einer Scherkraft besteht. Kraft, die auf der gebogenen Momentenreaktionskraft basiert und welche ein Teilen der verbindenden Zwischenfläche bewirkt, kann in ausreichendem Maße verhindert werden.
Wenn die längsgerichtete Vorspannkraft, welche auf das elastische Teil wirkt, mit p bezeichnet wird und die Fläche der verbindenden Zwischenfläche mit s bezeichnet wird, ist die Scherkraft τ (tan) der Verbindungszwischenfläche wie folgt gegeben: τ = p/S. Die Scherkraft der verbindenden Zwischenfläche muss größer sein als f/S. Die Scherkraft muss mit einem ausreichenden Sicherheitsfaktor bereitgestellt werden. Aus diesem Grund wird bevorzugt ein Loch, eine Ausnehmung oder eine Nut in eine oder beide der anderen Endbereiche des elastischen Teils eingefügt und mit der Gehäusefläche, über eine Flächenverminderung miteinander in der Art verbunden, dass das schmelzbare Material in das Loch oder dergleichen eindringt oder es wird ein oder beide der anderen Endbereiche des elastischen Teils und die Gehäusefläche, welche miteinander flächenverbunden sind, aufgerauht, wodurch die Scherfestigkeit der verbundenen Zwischenfläche vergrößert wird. Alternativ kann um die Zwischenfläche, welche durch das schmelzbare Material flächenverbunden ist, mechanisch zu verstärken, das schmelzbare Material auf die Anschlussfläche des elastischen Teils und die Gehäusefläche aufgebracht werden.
Für das Gehäuse 1 sollte ein Material verwendet werden, welches die längsgerichtete Belastungskraft p aushält.
Für das elastische Teil 2 kann ein Metall, ein synthetischer Kunststoff oder ein Verbundmaterial aus einem Metall und einem synthetischen Kunststoff verwendet werden. Solch ein Verbundmaterial kann auch einen Kunststoff umfassen, welcher mit einem Metallpuder vermengt wird. Wenn ein Material, welches einen hohen elektrischen Widerstand, wie ein Kunststoff, zu welchem ein metallischer Puder gemischt wurde, als elastisches Teil verwendet wird kann der Sensor oder die Sicherung dadurch betätigt werden, dass das schmelzbare Material durch eine Hitzeentwicklung aufgrund der Energieverteilung eines Widerstandes geschmolzen wird.
Als das schmelzbare Material 3 kann eine schmelzbare Legierung, wie beispielsweise ein Lot, ein einzelnes Metall, ein thermoplastischer Kunststoff oder ein konduktiver thermoplastischer Kunststoff, zu welchem ein konduktives Pulver zugefügt wird, verwendet werden.
Eine Fläche oder beide Flächen der gesamten Länge des elastischen Teils können mit dem schmelzbaren Material beschichtet werden, um die flexible Steifigkeit des elastischen Teils über die gesamte Länge zu vereinheitlichen. Dies ist insbesondere effektiv, um eine Konzentration der Biegekraft zu verhindern.
Für das Gehäuse kann, wie nachfolgend beschrieben, eine Basis für ein Gehäuse einer Thermosicherung verwendet werden. Üblicher Weise wird eine Elektrode, welche einen Leitungsbereich aufweist, als Gehäuse verwendet und ein Endbereich des elastischen Teils ist mit dem Anschlussbereich der Elektrode über ein schmelzbares Material flächenverbunden.
Ein Anschlussteil der Elektrode und das elastische Teil können in der nachfolgenden Art erhalten werden. Wie in 4A aus 4 gezeigt, ist eine Endbereich eines breiten elastischen Materi alteils 2a durch eine Wärmerolle, eine elektromagnetische Induktionsheizung oder dergleichen mittels einem schmelzbaren Materials 3a zu einer Oberfläche eines Anschlussbereiches eines breiten Elektrischenmaterials 3a in Flächenverbindung. Wie in 4B aus 4 dargestellt, wird das verbundene Teil mittels eines Stanzschneiders in eine Vielzahl rechteckiger Streifen geschnitten. Wie in 4C aus 4 gezeigt, wird anschließend das elastische Teil 2 der Streifenstücke rückwärts in einem vorgegebenen Winkel gefaltet.
Ein breites Elektrodenmaterial und ein breites elastisches Materialteil können miteinander flächenverbunden sein, das elastische Materialteil kann rückwärts in einem vorgegebenen Winkel gefaltet sein und das verbindende Teil kann dann in eine Vielzahl von rechteckigen Streifen geschnitten werden.
Wie in 4D aus 4 gezeigt, wird das Falten des elastischen Teilstücks 2 oder des breiten elastischen Materialteils 2a dann ausgeführt, wenn das Stück oder das Material zu der Seitenfläche des Gehäuses gegenüberliegend der Verbindungsfläche 3a bewegt wird.
Nachdem das Verbindungsteil der Elektrode und das elastische Teil hergestellt ist, wird der andere Endbereich 22 des elastischen Teils 2 durch eine Flächenverbindung mit der Gehäusefläche in einem flexiblen Winkel von 0 befestigt. Für die Befestigung ist es günstig, eine Nietung zu verwenden, in welcher ein zuvor angebrachter Vorsprung aus einem synthetischen Kunststoff (welcher einen Erweichungspunkt aufweist, der höher ist als der Erweichungspunkt des schmelzbaren Material) als Fixierbereich, ein klebendes Mittel, welches einen Schmelz- oder Erweichungspunkt aufweist, der höher ist als der Schmelz- oder Erweichungspunkt des schmelzbaren Materials oder Schweißen verwendet wird (bevorzugt Schweißen, bei welchem ein Fließmittel verwendet wird) wie beispielsweise Widerstandschweißen oder elektromagnetisch insultiertes Wärmeschweißen, verwendet wird.
Wie zuvor beschrieben, ist der Thermosensor der Erfindung dynamisch äquivalent mit einer Reihe, in welcher ein Ende fixiert ist und das andere Ende gelenkunterstützt ist. Wenn die Höhe der konvexen Kurve gleich h ist und die Länge des elastischen Teil gleich L ist, ist die gespeicherte, elastische gebogene Verformungsenergie ein Mittelwert zwischen der elastischen gebogenen Verformungsenergie 2h²π⁴/L³ einer Reihe, in welcher beide Enden fixiert sind und die elastische gebogene Verformungsenergie h²π⁴/(2L³) einer Reihe, in welcher beide Enden gelenkunterstützt sind. Als Vergleich mit einem Thermosensor, in welchem beide Enden des elastischen Teils in einem flexiblen Winkel von 0 befestigt sind, kann die Länge des elastischen Teils in dem Umstand, dass die selbe elastisch geformte Verformungsenergie gespeichert wird, gekürzt werden. Dies ist vorteilhaft, um einen Thermosensor zu miniaturisieren.
Wenn die Höhe h des konvexen Bogens identisch ist, ist die gesamte Länge der konvexen Biegung in einer Reihe, in welcher ein Ende fixiert ist und das andere Ende gelenkunterstützt ist, länger (ungefähr 1,2-fach) als in dem Fall, in welchem eine Reihe mit beiden Enden fixiert ist. Unter den Voraussetzungen der gleichen Gesamtlänge der konvexen Biegung ergibt sich, dass der Abstand zwischen den Unterstützungen in der Reihe gekürzt ist. In dem Thermosensor der Erfindung kann dementsprechend die Länge reduziert werden.
5A aus 5 ist eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der Thermosicherung der Erfindung, 5B aus 5 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 5B-5B in 5A aus 5 und 5C aus 5 ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie 5C-5C aus 5A von 5.
In Bezug auf 5 bezeichnen 51 und 52 ein Paar Elektroden, welche über einen Spalt angeordnet sind und 510 und 520 bezeichnen Leitungsbereiche der Elektroden. Die Elektrode 51 wird ebenfalls als Gehäuse verwendet. Das Bezugszeichen 2 bezeichnet eine elastische Metallplatte, in welcher ein Endbereich 21 rückwärts gefaltet ist, um so eine steife Verbindung mit dem zuvor erwähnten Winkel θL' zu bilden und flächig mit einem Anschlussbereich der Elektroden 51 über das schmelzbare Material 3 verbunden und fixiert zu sein. In diesem Zustand wird die längsgerichtete Belastungskraft p auf die elastische Platte 2 aufgebracht, um der elastischen Platte 2 eine gebogene Verformungsenergie zu geben und ein anderer Endbereich 22 der elastischen Platte 2 ist in flächigem Kontakt und mit den Elektroden 51 in einem flexiblen Winkel von 0 durch Nieten 4 oder dergleichen fixiert. Diese Anordnung ist von einem Gehäuse 6 umgeben und die äußere Fläche der konvexen Biegung der elastischen Platte 2 ist in Kontakt mit einer anderen Elektrode 52.
Für das Gehäuse 6 wird ein Isolator, wie Keramiken oder ein synthetischer Kunststoff, verwendet. Das Gehäuse kann aus zwei geteilten oberen und unteren Stücken gebildet werden und beispielsweise durch eine Schmelzverbindung, wie beispielsweise mit Hochfrequenzschweißen, einem klebrigen Hilfsstoff oder Verbindungen zusammengefügt werden.
Für die Thermosicherung ergibt sich üblicherweise die elektrische Leitung durch einen Weg über den Leitungsbereich der einen Elektrode -> die elastische Platte -> die Kontaktfläche der elastischen Platte und der anderen Elektrode -> den Leitungsbereich der anderen Elektrode. Da das schmelzbare Materi al 3 nicht in diesem Leitungsweg integriert ist, nimmt die Leitfähigkeit des schmelzbaren Materials nicht an dem Leitungweg teil. Für das schmelzbare Material kann also auch ein thermoplastischer Kunststoff verwendet werden.
Die Betätigung der Thermosicherung wird nun beschrieben. Wenn die externe Temperatur ansteigt und das schmelzbare Material 3 auf den Schmelzpunkt oder den Erweichungspunkt erwärmt wird, wird die Flächenverbindung des schmelzbaren Materials 3 zwischen dem einen Endbereich 21 der elastischen Platte und der einen Elektrode 51 durch die gebogene Verformungsenergie der elastischen Platte 2 freigegeben. Wie in 6 gezeigt, wird die elastische Platte 2 dann in ihre ursprüngliche flache, plattenförmige Form zurückgeführt m die Biegungshöhe der elastischen Platte auf 0 zurückzusetzen. Als ein Ergebnis wird der Kontakt zwischen der elastischen Platte 2 und der anderen Elektrode 52 unterbrochen und eine nicht wiederherstellbare Unterbrechungsfunktion ist abgeschlossen. In diesem Fall ist die Voraussetzung zum Starten dieser Betätigung, dass das schmelzbare Material schmilzt oder erweicht und die elastische Verformungsenergie des elastsichen Teils freigesetzt wird. Auch wenn eine Einschnürung des schmelzbaren Materials auftritt, ist aus diesem Grund die Funktionalität der Betätigung nicht betroffen.
Um eine verlässliche Isolierung zwischen dem gefalteten Bereich des Anschlusses für das elastische Teil und die andere Elektrode sicherzustellen, ist es zu bevorzugen, einen isolierenden Film 502 auf die andere Elektrode 52, wie in 6 gezeigt, aufzubringen.
Ein Kontaktdruck ist auf die Kontaktfläche zwischen der äußeren Fläche der konvexen Biegung der elastischen Platte 2 und der anderen Elektrode 52, wie in 5B aus 5 gezeigt, aufge bracht und der Kontaktwiderstand wird reduziert. Um ferner den Kontaktwiderstand zu reduzieren, kann die Kontaktfläche durch Lot, welches einen niedrigeren Schmelzpunkt hat als das schmelzbare Material, befestigt werden. In diesem Fall ist die Schicht des Lots mit niedrigem Schmelzpunkt vorzugsweise ausreichend dünn zu gestalten, um Einschnürungen reduzieren.
In der Thermosicherung der Erfindung ist es bevorzugt, die oberen und unteren Gehäuseteile wie üblich zu gestalten. Die 7-1 bis 7-5 zeigen solche Ausführungsformen.
7-1 [(7-1A) aus 7-1 ist eine Draufsicht, (7-1B) ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie 71A-71B aus (7-1A) aus 7-1, (7-1C) ist eine Seitenansicht von links und (7-1D) ist eine Seitenansicht von rechts] zeigt ein Beispiel eines Gehäusestücks 60, in welchem die Seitenwandbereiche 62, 62 auf beiden Seiten des Basisbereichs 61 angeordnet sind, Stufen 63 sind in der Mitte des Seitenwandbereiches in einer längsgerichteten Richtung gebildet und eine dreieckige Erhöhung 64 dient als eine Energieleitung für eine Ultraschallschweißung, welche auf der inneren Halbfläche der oberen Fläche von jedem der seitlichen Wände angeordnet ist. Ein genieteter Vorsprung 4, in welchem die Breite schmäler ist als die innere Breite des Gehäuseteils, ist an einer Seite des Basisbereichs angeordnet. Hilfswände 65, welche etwas höher sind als die obere Fläche der Seitenwände 62, sind auf der anderen Endseite des Basisbereichs 61 derart angeordnet, dass diese mit den Seitenwänden 62 entsprechend eingefasst werden.
Wenn die Breite der Hilfswände 65 gleich a ist, die Breite des genieteten Vorsprungs 4 gleich b ist, die innere Breite des Gehäusestücks gleich c ist, dann ist (2b+a) etwas schmäler als c. Ein Spalt (c-a-2b), der als Ergebnis dieses Werteverhältnisses entsteht, ist klein und kann durch Formänderung des Kunststoffs des Gehäuses während einer Wärmeverbindung durch Ultraschallschweißung der Gehäusestücke, was später beschrieben wird, geschlossen werden.
Die Thermosicherung der Erfindung wird durch die Verwendung solcher Gehäuseteile in der folgenden Art hergestellt. Erstens wird ein Loch in dem elatischen Teil, welches eine Elektrode bereitstellt, geöffnet wobei dieses, wie in 4 gezeigt, erhalten wird. Wie in 7-2 gezeigt [(7-2A) aus 7-2 ist eine Draufsicht, (7-2B) ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie 72B-72B aus (7-2A) aus 7-2 und (7-2C) ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie 72C-72C aus (7-2B) aus 7-2] wird die Elektrode 51 welche durch das elastische Teil 2 bereitgestellt wird und in welchem das Loch geöffnet ist, mit einem Gehäuseteil 60 durch eine Heißverpressung der Nietenvorsprünge 4 fixiert. Wie in 7-3 gezeigt, ist die Elektrode 52 nicht mit einem elastischen Teil ausgestattet, ein Loch wird geöffnet und die Elektrode wird an dem anderen Gehäuseteil 60 mit dem Loch durch eine Heißverpressung der Nietenvorsprünge 4 befestigt. Wie in 7-4 anschließend gezeigt, werden die beiden Gehäuseteile vertikal in der Art übereinander angeordnet, dass ihre Elektrodenleitungsbereiche entgegengesetzt ausgerichtet sind und die Seitenwände der Gehäuseteile 60, 60 miteinander durch eine Verbindung der Stufen 63, 63 verbunden werden. Anschließend werden die verbundenen Gehäuseteile in eine Ultraschallschweißung gegeben und die Energieleitungen der Gehäuseteile werden gequetscht und geschweißt, wodurch die Herstellung der Thermosicherung vervollständigt wird.
Um die Niveaus der Leitungsbereiche zueinander in Übereinstimmung zu halten, wird der eine Leitungsbereich 520 über eine Stufe entlang der Abschlussfläche des Gehäuses, wie in 7-5 gezeigt, gebogen. Der hiernach erreichte Zustand der Thermosicherung ist in den 7-1 bis 7-2 dargestellt und funktioniert im Wesentlichen identisch mit dem in 6 gezeigten. Die Thermosicherung weist ein Merkmal auf, dass der Anschlussendbereich des elastischen Teils 2, welcher beim Schmelzen oder Erweichen des schmelzbaren Materials freigegeben wird, in einem Raum unmittelbar unterhalb des Vorsprungs zur Nietung des Gehäuseteils 60 auf der Seite der Elektrode 52 aufgenommen wird, wobei ein wiederherstellen des Kontakts mit der Elektrode 52 sicher verhindert werden kann.
8A aus 8 ist eine Draufsicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Thermosicherung der Erfindung und 8B aus 8 ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie 8B-8B in 8A aus 8. Die Leitungsverbindung ist aus einem elastischen Metall hergestellt und ein Anschlussbereich des Leiters wird als elastisches Teil des Thermosensors verwendet.
8C aus 8 ist eine Ansicht, welche den Zustand der Ausführungsform nach Betätigung darstellt.
In Bezug auf 8 bezeichnet 1 die Basis des Körpers eines Gehäuses, welcher durch einen Isolator, wie Keramiken oder einen synthetischen Kunststoff, gebildet ist und 510 bezeichnet eine Leitungsverbindung. Ein Anschlussendbereich 2 der Leitungsverbindung ist durch ein plattenförmges elastisches Metall gebildet. Das vordere Ende des Anschlussendbereiches 2 ist nach innen gefaltet, so, dass es eine steife Verbindung mit dem zuvor bezeichneten Winkel θL' in Bezug auf den Basiskörper 1 bildet und das gefaltete Stück ist mittels dem schmelzbaren Material 3, wie beispielsweise einem thermoplastischen Kunststoff, flächig verbunden. In diesem Zustand wird eine längsgerichtete Belastungskraft p auf den Anschlussbe reich 2 aufgebracht, um die gebogene Vorspannungsenergie aufzubringen und ein rückseitiger Bereich des Verbindungsendbereichs 2 ist Gehäusefläche durch Nietung, Schweißen 4 oder dergleichen in flächigen Kontakt und fixiert mit der, wodurch der Thermosensor der Erfindung gebildet wird.
In dem Fall, dass ein schmelzbares Metall in der verbindenden Befestigung des Anschlussbereiches 2 des elastischen Verbindungsleiters Gehäuseseite mittels eines Flächenkontaktes verwendet wird, kann die Befestigung nach der Metallisierung der Gehäusefläche durch Aufbringen und Ätzen einer Metallfolie oder Bedrucken oder Aushärten einer metallischen Puderpaste bewirkt werden.
Das Bezugszeichen 520 bezeichnet einen weiteren flachen Verbindungsleiter, in welchem ein Verbindungsbereich 52 derart gebogen und geformt ist, dass er in Kontakt mit der gebogenen Oberfläche des Verbindungsendbereichs 2 des einen elastischen Verbindungsleiters ist.
Das Bezugszeichen 6 bezeichnet ein Gehäuse, welches durch einen Isolator, wie beispielsweise Keramiken oder einen synthetischen Kunststoff, gebildet wird und an einem Basiskörper, zum Beispiel urch eine Schmelzbefestigung, wie beispielsweise Hochfrequenzschweißen (in dem Fall, dass beide, die Basis und das Gehäuse, aus einem synthetischen Kunststoff hergestellt sind), einem klebenden Hilfsstoff oder Befestigungselementen fixiert wird.
Im Fall des einen Verbindungsleiters wird eine elastische runde Leitung verwendet, in welcher ein Verbindungsendbereich durch Quetschung verschmälert wird.
In der Thermosicherung erfolgt normalerweise die elektrische Leitung durch einen Weg über eine elektrische Verbindung 510 -> die Kontaktfläche zwischen einem konvex gebogenen Bereich des Verbindungsbereiches 2 der Verbindungsleitung und dem Verbindungsbereich 52 des anderen Verbindungsleiters 520 -> die andere Verbindungsleitung 520. Da das schmelzbare Material 3 nicht in dem Leitungsweg integriert ist, nimmt die Leitfähigkeit des Schmelzmaterials keinen Einfluss auf den Leitungsweg.
Die Funktion der Thermosicherung wird nun beschrieben. Wenn die externe Temperatur angehoben wird und das schmelzbare Material 3 auf den Schmelzpunkt oder den Erweichungspunkt erwärmt wird, wird die Flächenverbindung des schmelzbaren Materials 3 zwischen dem Verbindungsendbereich 2 der einen Verbindungsleitung und der Gehäusefläche durch die gebogene Verformungsenergie des Verbindungsendbereichs 2 der einen elastischen Verbindungsleitung freigegeben. Wie in 8c aus 8 gezeigt, wird dann der Verbindungsendbereich 2 des elastischen Verbindungsleiters in die ursprüngliche flache, plattenförmige Form zurückgeführt, um die Verformungshöhe des Verbindungsendbereiches 2 auf 0 zu setzen. Als ein Ergebnis wird die Kontaktfläche zwischen dem Verbindungsbereich 2 der einen elastischen Verbindungsleitung und dem Verbindungsbereich 52 der anderen Verbindungsleitung 520 unterbrochen und eine nicht wiederherstellbare Unterbrechungsfunktion abgeschlossen.
Auch in dem zuvor beschriebenen Fall wird ein Kontaktdruck auf die Kontaktfläche zwischen der äußeren gebogenen Fläche des Verbindungsendbereichs 2 des elastischen Verbindungsleiters und des Verbindungsendbereichs 52 des anderen Verbindungsleiters 520 aufgebracht und der Kontaktwiderstand wird reduziert. Um ferner den Kontaktwiderstand weiter zu reduzieren, kann die Kontaktfläche durch Lot, welches einen niedrigeren Schmelzpunkt hat als das schmelzbare Material, befestigt werden.
9A aus 9 ist eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der Thermosicherung der Erfindung und 9B aus 9 ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie 9B-9B aus 9A von 9. Die Ausführungsform weist eine stationäre Elektrode und eine bewegliche Elektrode auf und der Thermosensor der Erfindung ist mit aufgenommen. 9C aus 9 ist eine Darstellung, welche den Zustand der Ausführungsform nach der Betätigung darstellt.
In Bezug auf 9 bezeichnet 1 einen Basiskörper eines Gehäuses, welcher durch einen Isolator, wie beispielsweise Keramiken oder einen synthetischen Kunststoff, gebildet wird, 51 bezeichnet die bewegliche Elektrode, 510 bezeichnet eine Verbindungsbereich, welcher zusammen mit der beweglichen Elektrode 51 gebildet wird, 52 bezeichnet die stationäre Elektrode, 520 bezeichnet eine Verbindungsbereich, welcher zusammen mit der stationären Elektrode 52 gebildet ist und A bezeichnet einen Thermosensor. Für den Thermosensor wird ein Endbereich 21 der elastischen Platte 2 aus einem Metall oder einem synthetischen Kunststoff gebildet und nach innen mit einem vorgegebenen Winkel gefaltet. Das gefaltete Stück 21 ist in Flächenkontakt und mit der Gehäusefläche durch Schmelzen und Erhärten des schmelzbaren Materials 3, welches eine schmelzbare Legierung oder ein thermoplastischer Kunststoff ist um eine steife Verbindung mit dem zuvor erwähnten Winkel θL' bildet verbunden und fixiert. In diesem Zustand wird in der selben Weise, wie zuvor beschrieben, eine längsgerichtete Belastungskraft p auf die elastische Platte 2 aufgebracht, um eine gebogene Verformungsenergie auf die elastische Platte 2 aufzubringen und ein anderer Endbereich 22 der elastischen Platte 2 ist in Flächenkontakt und mit der Gehäusefläche durch eine Nietung, Schweißung 4 oder dergleichen verbunden.
Das Schweißen und die Befestigung der elastischen Platte 2 an der Gehäuseseite mit einem Flächenkontakt und die Verbindung und Befestigung durch ein Schmelzmaterial 3 mit einem Flächenkontakt können dann erfolgen, nachdem die Körperfläche durch Aufbringen und Ätzen einer metallischen Folie oder Bedrucken oder Aushärten einer metallischen Puderpaste, metallisiert wird.
Das Bezugszeichen 6 bezeichnet ein Gehäuse, welches aus einem Isolator, beispielsweise Keramiken oder einem synthetischen Kunststoff, hergestellt ist und mit dem Basiskörper 1 durch beispielsweise eine Schmelzverbindung, wie beispielsweise einer Hochfrequenzschweißung (in diesem Fall sind beide, die Basis und das Gehäuse, aus einem synthetischen Kunststoff hergestellt) einem klebenden Hilfsstoff oder Zusammenstecken miteinander verbunden.
Für die Thermosicherung wird üblicher Weise eine elektrische Leitung durch einen Weg bereitgestellt, der über eine Verbindungsleitung -> die stationäre Elektrode -> die Kontaktfläche zwischen der stationären Elektrode und der beweglichen Elektrode -> die bewegliche Elektrode -> und die andere Verbindungsleitung erfolgt. Da das schmelzbare Material 3 nicht in den Leitungsweg eingebunden ist, nimmt der Widerstand des schmelzbaren Materials keinen Anteil an dem Leitungsweg.
Die Funktion der Thermosicherung wird nun beschrieben. Wenn die externe Temperatur erhöht wird und das schmelzbare Material 3 auf den Schmelzpunkt oder den Erweichungspunkt erwärmt wird, wird die Flächenverbindung durch das schmelzbare Material 3 zwischen der elastischen Platte 2 und der Gehäusefläche durch die gebogene Verformungsenergie der elastischen Platte 2 des Thermosensors A freigegeben. Wie in 9C aus 9 gezeigt, wird die elastische Platte 2 dann in ihre ursprüngliche fla che, plattenförmige Form zurückgeführt und die Verformungshöhe der elastischen Platte 2 des Thermosensors wird A auf 0 gesetzt. Als ein Ergebnis wird die bewegliche Elektrode 51 durch ihre Elastizität zusammen mit der elastischen Platte 2 des Thermosensors A bewegt und von der stationären Elektrode 52 getrennt, wodurch eine nicht wiederherstellbare Unterbrechungsfunktion abgeschlossen ist.
Für das elastische Metallmaterial kann beispielsweise Phosphorbronze verwendet werden. In dem Fall, dass ein Kunststoffprodukt als elastisches Material verwendet wird, kann FRP in welchen ein Kunststoff (ein thermoplastischer Kunststoff oder ein duroplatischer Kunststoff), durch Fasern, wie beispielsweise Glasfasern, Metallfasern oder synthetische Fasern, verstärkt ist, hochsteifes Engineering Plastic oder dergleichen in Bezug auf das Verhältnis zu dem Schmelzpunkt eines thermoplastischen Kunststoffes, welches als schmelzbares Material verwendet wird, ausgewählt werden. Für das plastische Material kann ein Verbundmaterial aus einem elastischen Metallmaterial und einem synthetischen Kunststoff, wie beispielsweise einem laminierten Teil aus einer Phosphorbronzeplatte und einem Polyamidfilm, verwendet werden.
Zum Beispiel werden die Größen des elastischen Teils auf die folgende Art festgelegt. Im Fall einer metallischen elastischen Platte beträgt die Dicke 0,008 bis 0,1 mm, die Breite 0,3 bis 4,6 mm und die Länge 1,5 bis 11 mm.
Als ein Kunststoff für das elastische Material können ein thermoplastischer Kunststoff als schmelzbares Material und Kunststoffe mit einem vorgegebenen Schmelzpunkt, aus folgenden Stoffen ausgewählt werden: Engineering Kunststoffe, wie Polyethylen Terephthalate, Polyethylenenaphthalate, Polyamide, Polyimide, Polybutylenterphthalate, Polyphenylenoxide, wie Poly acetal, Polycarbonate, Polyphenylenesulfid, Polyoxibenzol, Polyetheretherketone und Polyetherimide; Polypropylene; Polyvinylchloride; Polyvinylacetate; Polymethylmethacrylate; Polyvinylidenechloride; Polytetrafluoroethylene; Ethylentetrafluoroethylen-Copolymere; Ethylenvinylacetat-Copolymere (EVA); AS-Kunststoffe, ABS-Kunststoffe, Ionomer; AAS-Kunststoff; ACS-Kunststoff; etc.
Für das Gehäuse können anstatt dieser Kunststoffe auch Keramiken verwendet werden. Die Dimensionen des Gehäuses sind beispielsweise wie folgt, so dass die Dicke zwischen 0,3 bis 1,5 mm, die Breite 1 bis 5 mm und die Länge 2 bis 12 mm betragen.
Als eine schmelzbare Legierung, wie sie als schmelzbares Material verwendet wird, ist es bevorzugt, eine Legierung zu verwenden, welche keine Bestandteile aufweist, die gefährlich für das biologische System, wie beispielsweise Blei oder Cadmium sind. Eine Verbindung, welche einen Schmelzpunkt aufweist, der für die Betriebstemperatur der Thermosicherung verwendbar ist, kann beispielsweise wie folgt ausgewählt werden:

[A] Verbindungen von In-Sn-Bi-Legierungen, wie (1) 43 % < Sn ≤ 70 %, 0,5 % ≤ In ≤ 10 % und ergänzend Bi, (2) 25 % ≤ Sn ≤ 40 %, 50 % ≤ In ≤ 55 % und ergänzend Bi, (3) 25 % < Sn ≤ 44 %, 55 % < In ≤ 74 % und 1 % ≤ Bi < 20 %, (4) 46 % < Sn ≤ 70 %, 18 % ≤ In < 48 % und 1 % ≤ Bi ≤ 12 %, (5) 5 % ≤ Sn ≤ 28 %, 15 % ≤ In < 37 % und ergänzend Bi (ausgenommen ein Bereich von Bi ± 2 %, In und Sn ± 1 (5) 5 % ≤ Sn ≤ 28 %, 15 % ≤ In < 37 % und ergänzend Bi (ausgenommen ein Bereich von Bi ± 2 %, In und Sn ± 1 In 25,2 % und Sn 17,3 in Bezug auf Bi 57,5 %, % und Bi 54 %, In 29,7 % und Sn 16,3 %), (6) 10 % ≤ Sn ≤ 18 %, 37 % ≤ In ≤ 43 % und ergänzend Bi, (7) 25 % < Sn ≤ 60 %, 20 % ≤In < 50 % und 12 % < Bi ≤ 33% (8) eine Verbindung, in welcher 0,01 bis 1 Gew.-Anteil aus einem Gesamten aus einem oder zwei oder mehr aus Ag, Au, Cu, Ni, Pb, Pt, Sb, Ga, Ge und P zu 100 Gew.-Anteilein aus einem von (1) bis (7) zusammengefügt werden, (9) 33 % ≤ Sn ≤ 43 %, 0,5 & ≤ In ≤ 10 % und ergänzend Bi, (10) eine Verbindung, in welcher 3 bis 5 Gew.-Anteile von Bi zu 100 Gew.-Anteilen von 47 % ≤ Sn ≤ 49 % und 51 ≤ In ≤ 53 % gegeben werden, (11) 40 % ≤ Sn ≤ 46 %, 7 % ≤ Bi ≤ 12 % und ergänzend In, (12) 0,3 % ≤ Sn ≤%, 51 1,5 % ≤ In ≤ 54 % und ergänzend Bi, (13) 2,5 % ≤ Sn ≤%, 25 10 % ≤ Bi ≤ 35 % und ergänzend In, (14) eine Verbindung, in welcher 0,01 bis 7 Gew.-Anteile eines Gesamten aus einem oder zwei oder mehr aus Ag, Au, Cu, Ni, Pb, Pt, Sb, Ga, Ge und P zu 100 Gew.-Anteilen aus einem von (9) bis (13) zusammengefügt sind, und (15) eine Verbindung, in welcher 0,01 bis 7 Gew.-Anteile eines Gesamten aus einem oder zwei oder mehr aus Ag, Au, Cu, Ni, Pb, Pt, Sb, Ga, Ge und P zu 100 Gew.-Anteilen von 10 % ≤ Sn ≤ 25 %, 48 % ≤ In ≤ 60 % und ergänzend Bi zusammengefügt sind;
[B] Verbindungen aus Bi-Sn-Sb-Legierungen, wie (16) 30 % ≤ Sn ≤ 70 %, 0,3 % ≤ Sb ≤ 20 % und ausgleichend Bi, und (17) eine Verbindung, in welcher 0,01 bis 7 Gew.-Anteile eines Gesamten aus einem oder zwei oder mehr von Ag, Au, Cu, Ni, Pb, Pt, Ga, Ge und P zu 100 Gew.-Anteilen aus (16) zusammengefügt sind;
[C] Verbindungen die zu 100 Gew.-Anteilen aus (16) ergänzt sind
[C] Verbindungen aus In-Sn-Legierungen, wie (18) 52 % ≤ In ≤ 85 % und ergänzend Sn, und (19) eine Verbindung, in welcher 0,01 bis 7 Gew.-Anteile aus einem Gesamten aus einen oder zwei oder mehr aus Ag, Au, Cu, Ni, Pb, Pt, Sb, Ga, Ge und P zu 100 Gew.-Anteilen aus (18) zusammengefügt sind;
[D] Verbindungen aus In-Bi-Legierungen, wie (20) 45 % ≤ Bi ≤ 55 % und ausgleichend In, und (21) eine Verbindung, in welcher 0,01 bis 7 Gew.-Anteile eines Gesamten aus einem oder zwei oder mehr aus Ag, Au, Cu, Ni, Pb, Pt, Sb, Ga, Ge und P zu 100 Gew.-Anteilen aus (20) zusammengefügt sind;
[E] Verbindungen aus Bi-Sn-Legierungen, wie (22) 55 % < Bi ≤ 56 % und als ausgleichend Sn und (23) eine Verbindung, in welcher 0,01 bis 7 Gew.-Anteile eines Gesamten aus einem oder zwei oder mehr aus Ag, Au, Cu, Ni, Pb, Pt, Ga, Ge und P zu 100 Gew.-Anteilen aus (22) zusammengefügt sind;
[F] In-Legierungen, wie (24) eine Verbindung, in welcher 0,01 bis 7 Gew:-Anteile aus einem Gesamten aus einem oder zwei oder mehr von Au, Bi, Cu, Ni, Pb, Pt, Ga, Ge und P zu 100 Gew.-Anteilen von In zusammengefügt sind, (25) eine Verbindung, in welcher 0,01 bis 7 Gew.-Anteile eines Gesamten aus einem oder zwei oder mehr aus Au, Bi, Cu, Ni, Pb, Pt, Ga, Ge und P zu 100 Gew.-Anteilen 90 aus % ≤ In ≤9 % und 0,1 99,% ≤ Ag ≤ 10 % zusammengefügt sind, und (26) eine Verbindung, in welcher 0,01 bis 7 Gew.-Anteile eines Gesamten aus einem oder zwei oder mehr aus Au, Bi, Cu, Ni, Pb, Pt, Ga, Ge und P zu 100 Gew.-Anteilen 95 aus % ≤ In ≤% und 0,1 99,9 % ≤ Sb ≤ 5 % zusammengefügt sind; und (27) eine Verbindung, in welcher 0,01 bis 7 Gew.-Anteile eines Gesamten von einem oder zwei oder mehr aus Au, In, Cu, Ni, Pb, Pt, Ga, Ge und P zu 100 Gew.-Anteilen aus 2 % ≤ Zn ≤%, 70 15 % ≤ Sn ≤95 % und als Ausgleich Bi und der Legierung zusammengefügt sind.

Wenn die schmelzbare Legierung einen großen Anteil an Metall mit einer kristallinen Struktur von b.c.c., c.p.h. oder dergleichen aufweist, wird eine Verformung des Kunststoffs nieder gehalten und die Kriechfestigkeit kann verbessert werden.
Bevorzugt decken diese Legierungen, insbesondere Bi-reiche Legierungen, schichtweise das metallische elastische Teil ab.
Für die Elektroden und die Verbindungsleitungen kann ein leitendes Metall oder eine leitende Legierung, wie Nickel, Kupfer oder eine Kupferlegierung, verwendet und, wenn möglich, können diese platiniert werden.
Wie zuvor beschrieben, kann eine Elektrode an dem Verbindungsendbereich einer Verbindungsleitung angeordnet werden, und ein Verbindungsendbereich eines elastischen Metallverbindungsleiters kann durch Quetschen in eine elastische plattenförmige Gestalt gebracht werden.
In diesm Fall kann der Körper und der Verbindungsleiter außerhalb des Gehäuses eine willkürliche Form aufweisen.
Ein verbindender Bereich einer Elektrode oder eines Verbindungsleiters, ein elastisches Teil oder bei beiden, können schmelzbaren Metalle durch ein Material lokal ersetzt werden, welches eine gute Schweißbarkeit aufweist.
Die Elektrode mit dem Leitungsbereich und der Verbindungsleiter haben beispielsweise eine Dicke von 0,05 bis 0,3 mm und eine Breite von 0,5 bis 4,6 mm.

Claims

Ein Thermosensor, in welchem ein elastisches Teil mit dem Körper verbunden ist, wobei beide Enden des elastischen Teils mit dem Körper in der Art verbunden sind, dass das elastische Teil in eine längsgerichtete Richtung belastet ist, um das elastische Teil in eine konvexe gebogene Form zu bringen, eine Endseite der konvex gebogenen Form ist durch einen vorgegebenen Winkel in Bezug auf den Körper erhöht, ein flexibler Winkel des anderen Endes der konvex gebogenen Form ist 0, die Befestigung des einen Endbereichs des elastischen Teils und des Körpers wird mittels einem schmelzbaren Material bewirkt und ein Schmelzpunkt oder ein Erweichungspunkt des schmelzbaren Materials ist eine Betriebstemperatur.
Ein Thermosensor gemäß Anspruch 1, wobei ein Endbereich des elastischen Teils nach innen gefaltet ist und ein gefaltetes Stück mit einer Fläche des Körpers über das schmelzbare Material flächenverbunden ist.
Ein Thermosensor gemäß Anspruch 1, wobei ein Endbereich des elastischen Teils nach innen gefaltet ist und eine innere Seitenfläche eines gefalteten Stücks mit einer rückwärtigen Fläche eines Verbindungsbereichs des Körpers über das schmelzbare Material oberflächenverbunden ist.
Ein Thermosensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das elastische Teil ein Metall, ein Verbundwerkstoff aus einem Metall und einem Kunststoff oder ein Polymer ist.
Ein Thermosensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das schmelzbare Material ein Metall mit niedrigem Schmelzpunkt ist.
Ein Thermosensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das schmelzbare Material ein thermoplastischer Kunststoff ist.
Ein Thermosensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das elastische Teil ein Metall ist und einen Bereich des Leitungsweges bildet.
Eine Thermosicherung, wobei ein Thermosensor gemäß Anspruch 7 derart gestaltet ist, dass er eine Körperfläche bildet, aus einer Oberfläche einer der paarweisen Elektroden, welche über einen Spalt angeordnet sind, ein elastisches Metall des Thermosensors und eine Elektrode sind miteinander elektrisch leitend verbunden und das elastische Metall des Thermosensors und eine weitere Elektrode sind miteinander in Kontakt.
Eine Thermosicherung, wobei die Thermosicherung eine stationäre und eine bewegliche Elektrode aufweist und ein Thermosensor entsprechend wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6 in der Art aufgenommen ist, dass die bewegliche Elektrode mit der stationären Elektrode durch eine Operation des Thermosensors in Kontakt kommen.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Thermosensors gemäß Anspruch 2, wobei ein Endbereich eines breiten elastischen Materials mit einem breiten Körpermaterial mittels einem schmelzbaren Material oberflächenverbunden ist, wobei das verbundene Teil in eine Vielzahl von Streifen geschnitten ist und das elastische Teilstück rückwärts gefaltet ist um den Verbindungsflächenbereich ab eine Verschalung zu bilden oder das elastische Materialteil rückwärts mit dem Flächenverbindungsbereich als eine Verschalung gefaltet ist und das Verbindungsteil in eine Vielzahl von Streifen geschnitten ist, und anschließend ein andere Endbereich des elastischen Teilstücks an den Körper mit einem flexiblen Winkel von 0 in der Art befestigt wird, dass das gefaltete elastische Teilstück in eine längsgerichtete Richtung belastet wird.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Thermosensors gemäß Anspruch 3, wobei ein Endbereich eines breiten elastischen Materialstücks mit einer rückwärtigen Fläche eines Verbindungsendbereichs eines breiten Körpermaterials mittels eines schmelzbaren Materials oberflächenverbunden wird, wobei das verbundene Teil in eine Vielzahl von Streifen geschnitten ist und das elastische Teilstück rückwärts zu einer Fläche eines Körpers gefaltet wird oder das elastische Material rückwärts zu einer Fläche des Körpermaterials gefaltet ist und das verbindende Teil in eine Vielzahl von Streifen geschnitten ist und anschließend der andere Endbereich des elastischen Teilstücks an das Gehäuse mit einem flexiblen Winkel von 0 in der Art fixiert ist, dass das gefaltete elastische Teilstück in eine längsgerichtete- Richtung belastet ist.