DE112008003632B4

DE112008003632B4 - Hitzeschutz

Info

Publication number: DE112008003632B4
Application number: DE112008003632.2T
Authority: DE
Inventors: Hideaki Takeda
Original assignee: Uchiya Thermostat Co Ltd
Current assignee: Uchiya Thermostat Co Ltd
Priority date: 2008-01-28
Filing date: 2008-10-03
Publication date: 2023-04-06
Anticipated expiration: 2028-10-04
Also published as: CN101925973A; WO2009095961A1; US8421580B2; DE112008003632T5; JP5009380B2; CN101925973B; US20100308954A1; US20130076480A1; JPWO2009095961A1; US8736416B2

Abstract

Hitzeschutz (70) mit Selbsthaltefunktion mittels Wärme, die durch ein eingebettetes Widerstandselement (61) erzeugbar ist, nach Unterbrechung eines elektrischen Stroms bei einem Anstieg der Umgebungstemperatur auf eine vorbestimmte Temperatur oder darüber, umfassend:ein Hauptgehäuse (73);ein thermisch betätigbares Element (74), das sich bei der vorbestimmten Temperatur umgekehrt krümmt;eine leitende bewegliche Platte (75) mit einem beweglichen Kontakt (77);eine leitende Befestigungsplatte (79) mit einem festen Kontakt (78);das Widerstandselement (61) mit Elektroden (62a, 62b) auf beiden Oberflächen eines internen Widerstands (62); undeinen ersten Anschluss (63) und einen zweiten Anschluss (64), die auf die Elektroden (62a, 62b) an den beiden Oberflächen des Widerstandselements (61) geklebt sind,wobei das Hauptgehäuse (73), konfiguriert mit einem Gehäuse (71), welches an einer Seite eine mit einem Isolierfüllstoff (72) abgedichtete Öffnung besitzt, das thermisch betätigbare Element (74), die bewegliche Platte (75), einen Hauptteil der Befestigungsplatte (79), das Widerstandselement (61) und den ersten Anschluss (63) und den zweiten Anschluss (64) enthält,wobei zugewandte Endteile des thermisch betätigbaren Elements (74) mit entsprechenden Endteilen der beweglichen Platte (75) in Eingriff stehen,wobei die bewegliche Platte (75) ein festes Ende, welches mit einem von zwei externen Schaltkreisen verbindbar ist, und ein bewegliches Ende, welches den beweglichen Kontakt (77) auf einer dem festen Ende gegenüberliegenden Seite enthält, aufweist, wobei das bewegliche Ende antreibbar ist, um den beweglichen Kontakt (77) von einer geschlossenen Seite zu einer offenen Seite hin zu treiben, wenn das thermisch betätigbare Element (74) sich bei der vorbestimmten Temperatur umgekehrt krümmt;wobei die Befestigungsplatte (79) einen festen Kontakt (78) an einer Stelle gegenüber dem beweglichen Kontakt (77) aufweist und einen Verbindungsteil (79-1) aufweist, der mit dem anderen der zwei externen Schaltkreise verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet,dass das Widerstandselement (61) in Form einer Platte ausgebildet ist, wobei ein Loch (65) in Dickenrichtung der Platte vorgesehen ist, welches in den internen Widerstand (62) und die Elektroden (62a, 62b) auf den beiden Oberflächen hineinragt,dass ein Loch (66), welches kleiner ist als das in den internen Widerstand (62) und die Elektroden (62a, 62b) hineinragende Loch (65), in dem ersten Anschluss (63) in einem Bereich ausgebildet ist, der sich mit dem in den internen Widerstand (62) und die Elektroden hineinragenden Loch (65) überlappt,dass der erste Anschluss (63) verbunden ist mit und fixiert ist an dem festen Ende der beweglichen Platte (75) durch Verpressen eines Umfangs des Lochs (66), welches kleiner ist als das in den internen Widerstand (62) und die Elektroden (62a, 62b) hineinragende Loch (65), mit einem Element (81), welches ein Stauchteil innerhalb des in den internen Widerstand (62) und die Elektroden (62a, 62b) hineinragenden Lochs (65) bildet, unddass ein Loch (67), welches mindestens gleich groß ist wie oder größer ist als das Loch (65), welches in den internen Widerstand (62) und die Elektroden (62a, 62b) hineinragt, in dem zweiten Anschluss (64) in einem Bereich ausgebildet ist, der sich mit dem in den internen Widerstand (62) und die Elektrode (62a, 62b) hineinragenden Loch (65) überlappt,dass der zweite Anschluss (64) ein Wölbungsteil in einem vorstehenden Bereich aufweist sowie zwischen einer Innenwand des Hauptgehäuses (73) und dem zweiten Anschluss (64) eine Lücke (h) bildet, in welcher der Wölbungsteil innerhalb eines Bereichs einer Dickenvergrößerung aufgrund von Wärmeausdehnung des internen Widerstands (62) des Widerstandselements (61) schwanken kann, wobei der zweite Anschluss (64) mit der Befestigungsplatte (79) über eine gebogene Ecke (64-1 a) benachbart zu dem Wölbungsteil verbunden ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Hitzeschutz mit Selbsthaltefunktion mittels Wärme, die durch ein eingebettetes Widerstandselement erzeugbar ist, nach Unterbrechung eines elektrischen Stroms bei einem Anstieg der Umgebungstemperatur auf eine vorbestimmte Temperatur oder darüber.
Technischer Hintergrund
Üblicherweise wird als Einrichtung zum Verhindern eines zu starken Temperaturanstiegs eines Elektrogeräts ein selbsthaltender Hitzeschutz, der ein Keramik-PTC-Element (Positive Temperature Coefficient) enthält, das parallel zu einem Kontaktschaltkreis ist, gebraucht.
Solche Hitzeschutzelemente sollen vornehmlich einen zu starken Temperaturanstieg bei einem Elektrogerät vermeiden, welches von einer handelsüblichen Spannungsquelle Gebrauch macht, wobei diese Art von Hitzeschutzelementen die Unterbrechung eines elektrischen Stroms bei einer Spannung von 100 bis 200 V steuert.
Allerdings wird bei einigen Hitzeschutzelementen eine PTC-Keramik als Bauelement zum Verhindern eines zu starken Temperaturanstiegs sogar in einem Bereich eingesetzt, in welchem ein elektrischer Strom bei geringer Spannung, beispielsweise aus einem Batteriepaket, fließt.
Wenn ein derartiges Hitzeschutzelement zum Verhindern eines zu starken Temperaturanstiegs in einer Schaltung verwendet wird, bei der die Spannung gleich oder geringer ist als die handelsübliche Netzspannung, so steht ein Polymer-PTC-Element mit geringem Widerstand als eingebettetes PTC-Element zur Verfügung.
Das Prinzip des Unterbrechens eines elektrischen Stroms mit einem solchen Polymer-PTC-Element besteht darin, dass ein Leitungspfad über leitende, in einem Polymer dispergierte Partikel durch eine Volumenausdehnung unterbrochen wird, welche verursacht wird durch eine Wärmeausdehnung in der Nähe des Schmelzpunkts des Polymers aufgrund einer Temperaturzunahme, was zu einem raschen Anstieg eines Innenwiderstands führt, welcher einen elektrischen Strom signifikant verringert.
Wenn es derzeit aus irgendeinem Grund dazu kommt, dass eine Volumenausdehnung verhindert wird, so entsteht ein Hotspot-Phänomen, bei dem sich ein elektrischer Strom lokal konzentriert.
5 ist eine Querschnittansicht eines leitfähigen Polymerbauelements vom PCT-Typ, wie es in JP 2000 - 505 594 A offenbart ist. Das leitfähige Polymerbauelement vom PCT-Typ besitzt ein Gehäuse, das sich aus einem Gehäuse 1 und einem Isolierelement 11 zum Abdichten einer Öffnung des Gehäuses 1 zusammensetzt. Außerdem werden von dem Gehäuse ein erstes Metallelement 2 und ein zweites Metallelement 3 gehalten.
An dem ersten Metallelement 2 und dem zweiten Metallelement 3 sind Anschlusselemente 21 bzw. 31 angeformt, die von dem Gehäuse nach außen wegstehen, wobei Halteelemente 22 und 32 innerhalb des Gehäuses konvex nach innen gebogen sind.
In der Nähe der Mitte der Halteelemente 22 und 32 sind an einander gegenüberliegenden Stellen nach oben konvexe Bereiche 221 und 321 gebildet. Ein PTC-Element 43 mit schichtweisen Metallelektroden 41 und 42 auf beiden Oberflächen wird zwischen den nach oben konvexen Teilen 221 und 321 gehalten.
Bei diesem leitfähigen Polymerbauelement vom PCT-Typ werden die Elektroden 41 und 42 des PTC-Elements 43 durch die nach oben konvexen Teile 221 und 321 in einen engen Raum gedrückt. Daher ist es möglich, dass dann, wenn das PTC-Element 43 Wärme erzeugt, der oben angesprochene Hotspot auftritt.
Wenn außerdem eine mittels eines Bimetalls implementierte Stromunterbrechungsschaltung parallel zu den Halteelementen 22 und 23 eingebettet ist, um die Struktur des leitfähigen Polymerbauelements vom PCT-Typ zu einem selbsthaltenden Bauelementtyp umzuwandeln, so kann die von dem PTC-Element 43 erzeugte Hitze von dem Bimetall nicht effektiv in einer Struktur geleitet werden, in welcher das PTC-Element 43 zwischen den Halteelementen 22 und 32 angeordnet ist. Deshalb ist die in 5 dargestellte und in JP 2000 - 505 594 A offenbarte Struktur des leitfähigen Polymerbauelements vom PCT-Typ nicht für einen selbsthaltenden Bautyp geeignet.
Bekannt ist ein selbsthaltender Hitzeschutz, der von einem keramischen PTC-Element Gebrauch macht.
6 ist eine perspektivische Drauf- und Seiten-Schnittansicht einer Struktur eines selbsthaltenden Hitzeschutzes, der von einem herkömmlichen keramischen PTC-Element Gebrauch macht. Der selbsthaltende Hitzeschutz 50 besitzt ein Gehäuse, welches zusammengesetzt ist aus einem Isoliergehäuse 51-1 und einer Isolierdichtung 51-2, um eine Öffnung des Isoliergehäuses 51-1 abzudichten.
Innerhalb des Gehäuses sind eine bewegliche Platte 53 aus Metallblech mit hoher Wärmeleitfähigkeit, ein an der beweglichen Platte 53 befestigtes Bitmetall 54, ein am beweglichen Ende der beweglichen Platte 53 vorgesehener beweglicher Kontakt 55, ein erstes leitendes Element 57 mit einem festen Kontakt 56 an einer dem beweglichen Kontakt 55 gegenüberliegenden Stelle, ein keramisches PTC-Element 58 in Berührung mit der Unterseite eines festen Endes der beweglichen Platte 53 und ein zweites leitendes Element 59 in Kontakt mit einer Oberseite des festen Endes der beweglichen Platte 53 vorgesehen.
Das zweite leitende Element 59, das feste Ende der beweglichen Platte 53 und das keramische PTC-Element 58 werden ausgerichtet mit Hilfe eines Stützpfostens 52, wobei das zweite leitende Element 59 und das keramische PTC-Element 58, die das feste Ende der beweglichen Platte 53 zwischen sich aufnehmen, durch die oberen Enden des Stützpfostens 52 zusammengestaucht werden, wodurch das zweite leitende Element 59, das feste Ende der beweglichen Platte 53 und das keramische PTC-Element 58 zusammengedrückt und fixiert werden.
Darüber hinaus ragen für das erste leitende Element 57 und das zweite leitende Element 59 ein erstes Anschlussteil 57-1 bzw. ein zweites Anschlussteil 59-1 aus dem Gehäuse heraus, um an eine externe Schaltung angeschlossen zu werden.
Bei diesem selbsthaltenden Hitzeschutz 50 wird das bewegliche Ende der beweglichen Platte 53 von dem Bimetall 54, welches ein thermisch betätigbares Element ist, nach oben bewegt, wobei sich das Teil mit zunehmend höherer Umgebungstemperatur in Umkehrrichtung verformt. Im Ergebnis bewegt sich der bewegliche Kontakt 55 aus der in 6 dargestellten Schließstellung nach oben, um einen Stromkreis mit dem festen Kontakt 56 zu öffnen, so dass ein elektrischer Stromfluss zwischen dem ersten Anschlussteil 57-1 und dem zweiten Anschlussteil 59-1 unterbrochen wird.
Auf der Oberseite und der Unterseite des keramischen PTC-Elements 58 sind Dünnschichtelektroden ausgebildet. Der zwischen dem ersten Anschlussteil 57-1 und dem zweiten Anschlussteil 59-1 unterbrochene Stromfluss fließt über die Elektroden auf der Oberseite und der Unterseite in das keramische PTC-Element 58.
Im Ergebnis erzeugt das keramische PTC-Element 58 Wärme, demzufolge der umgekehrte Krümmungszustand, das heißt der Stromunterbrechungszustand des selbsthaltenden Hitzeschutzes 50 aufrecht erhalten wird, während gleichzeitig der in dem keramischen PTC-Element 58 fließende elektrische Strom deutlich reduziert wird aufgrund einer Zunahme des elektrischen Widerstandswerts bei Wärmeentstehung.
Bei dem in 6 dargestellten herkömmlichen selbsthaltenden Hitzeschutz 50 werden dabei die Seiten der auf der Oberseite und der Unterseite des keramischen PTC-Elements 58 befindlichen Elektroden gegen das feste Ende der beweglichen Platte 53 bzw. das erste leitende Element 57 gepresst, indem sie von dem Stützpfosten 52 zusammengequetscht werden, wodurch die von dem keramischen PTC-Element 58 erzeugte Wärme wirksam zu dem Bimetall 54 geleitet wird.
Bei dem keramischen PTC-Element 58 ist dessen Volumenausdehnung durch Wärmeentstehung gering genug, um ignoriert werden zu dürfen. Folglich besteht keine Möglichkeit, dass es zu der Entstehung des Hotspots kommt, wie er in Verbindung mit dem PTC-leitenden Polymerbauelement beschrieben wurde.
Wenn allerdings das Widerstandselement (das keramische PTC-Element 58) in dem herkömmlichen selbsthaltenden Hitzeschutz 50 in der in 6 dargestellten Weise angeordnet wird, werden die Seiten der auf der Oberseite und der Unterseite befindlichen Elektroden gegen das feste Ende der beweglichen Platte 53 bzw. gegen das erste leitende Element 57 gepresst, und die Oberseite und die Unterseite, die die größten Flächen der Platte aufweisen, werden stark nach oben und nach unten gedrückt.
Wenn also das Polymer-PTC-Element als Widerstandselement mit geringem Widerstandswert in einer Struktur ähnlich derjenigen, die in 6 gezeigt ist, verwendet wird, so wird das Polymer-PTC-Element in der beschriebenen Weise stark nach oben und nach unten gedrückt. Aus diesem Grund wird der Freiheitsgrad der durch die Wärmeausdehnung des Polymer-PTC-Elements zum Zeitpunkt der Wärmeentstehung veranlassten Volumenausdehnung beeinträchtigt, was zu einem unvermeidlichen Auftreten des oben beschriebenen Hotspots führt.
DE 100 37 161 A1 zeigt eine Wärmeschutzeinrichtung mit: einem elektrisch leitenden feststehenden Blech, das an einem Ende einen Festkontakt und am anderen Ende einen als Außenanschluss dienendes erstes Anschlusselement aufweist; einem elastischen und elektrisch leitenden beweglichen Blech, das an einem Ende über einen beweglichen Kontakt verfügt, wobei der bewegliche Kontakt durch die elastische Kraft am Festkontakt zum Anliegen gebracht wird; einem als Außenanschluss dienenden zweiten Anschlusselement, das mit dem beweglichen Blech verbunden ist; einem sich bei Überschreiten seiner Temperatur über einen festgelegten Wert hinaus zurückbiegenden Bimetall, wodurch das bewegliche Blech durch die Biegekraft des Bimetalls bewegt wird, sodass sich der bewegliche Kontakt vom Festkontakt abhebt; und einem aus einem PTC-Bauelement bestehenden und zwischen dem festen Blech und dem beweglichen Blech angeordneten Heizwiderstand, wobei der mittlere Bereich des beweglichen Blechs mit einem U-förmigen Schlitz versehen ist und in Längsrichtung des beweglichen Blechs eine Lasche bildet, die Lasche mit einer Oberseite der oberen Elektrode des Heizwiderstands und eine Unterseite der unteren Elektrodenfläche des Heizwiderstandes mit dem festen Blech zum direkten Anliegen gebracht wird und Bereiche des beweglichen Blechs an beiden Seiten des Schlitzes als elastische Seitenabschnitte vorhanden sind. US 3 840 834 A zeigt eine als Schutzeinrichtung oder Schalter dienende Vorrichtung mit einem rückstellbaren Indikator, wobei die Vorrichtung ein PTC-Heizelement in Verbindung mit einem Bimetallelement, das eine Verriegelungsfunktion für eine federvorgespannte Anzeige bereitstellt, aufweist.
Offenbarung der Erfindung
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, im Hinblick auf die oben beschriebenen Umstände des Standes der Technik einen Hitzeschutz mit einem Polymer-PTC-Element in einen sicheren Zustand zu schaffen, bei dem auch dann kein Hotspot entsteht, wenn es zu einer Volumenausdehnung durch Wärmeausdehnung während der Wärmeentstehung kommt.
Die Aufgabe wird jeweils mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsbeispiele sind in den sich jeweils anschließenden Unteransprüchen definiert.
Ein Hitzeschutz gemäß einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist ein Hitzeschutz mit Selbsthaltung bei Wärme, die von einem eingebetteten Widerstandselement erzeugt wird, nachdem ein elektrischer Strom unterbrochen wurde, wenn die Umgebungstemperatur auf eine vorbestimmte Temperatur oder darüber angestiegen ist. Der Hitzeschutz umfasst: ein thermisch betätigbares Element, das sich bei einer vorbestimmten Temperatur umgekehrt krümmt; eine leitende bewegliche Platte mit einem festen Ende, welches an eine von zwei externen Schaltungen angeschlossen ist, und einem beweglichen Ende, wobei an einer Seite gegenüber dem festen Ende ein beweglicher Kontakt vorgesehen ist, das bewegliche Ende angetrieben wird, um den beweglichen Kontakt aus einer Schließstellung in eine Offenstellung im Rahmen einer umgekehrten Krümmung des thermisch betätigbares Elements bei der vorbestimmten Temperatur zu bewegen; eine leitende Befestigungsplatte mit einem festen Kontakt an einer Stelle gegenüber dem beweglichen Kontakt, und einen Verbindungsteil, der an die andere der externen Schaltungen angeschlossen ist; und das Widerstandselement, wobei eine der Elektroden auf den beiden Flächen des internen Widerstands mit dem festen Endteil der beweglichen Platte über einen ersten Anschluss verbunden und damit fixiert ist, und die andere Elektrode mit der Befestigungsplatte über einen zweiten Anschluss in einen Zustand verbunden ist, in welchem der zweite Anschluss fluktuieren kann.
Bei diesem Hitzeschutz besitzt beispielsweise der zweite Anschluss ein Wölbungsteil und ist mit der Befestigungsplatte derart verbunden, dass er innerhalb der Befestigungsplatte über das Wölbungsteil fluktuieren kann.
Darüber hinaus ist das Widerstandselement beispielsweise in Form einer Platte ausgebildet und besitzt ein Loch, welches in den internen Widerstand sowie die Elektroden auf beiden Flächen in Dickenrichtung der Platte hineinragt, wobei der erste Anschluss ein Loch enthält, das kleiner ist als das Loch in einem sich mit dem Loch überlappenden Bereich, und verbunden ist und fixiert ist an dem festen Ende der beweglichen Platte durch Quetschen eines Umfangs des Lochs, das kleiner ist als das Loch, mittels eines Elements, welches innerhalb des Lochs einen Quetschteil bildet, und der zweite Anschluss ein Loch besitzt, welches mindestens gleich oder größer ist als das Loch in einem Bereich, der sich mit dem Loch überlappt, und zwischen der Innenwand des Hauptgehäuses des Hitzeschutzes und dem zweiten Anschluss eine Lücke ausbildet ist, in welcher der zweite Anschluss aufgrund einer Dickenzunahme durch Wärmeausdehnung des internen Widerstands des Widerstandselements fluktuieren kann.
Ein Hitzeschutz nach einer zweiten Ausführung ist ein Hitzeschutz, der Selbsthaltung bei Wärme ausführt, die durch ein eingebettetes Widerstandselement nach einer Unterbrechung elektrischen Stroms erzeugt wird, nachdem eine Umgebungstemperatur auf eine vorbestimmte Temperatur oder darüber angestiegen ist. Der Hitzeschutz enthält: ein thermisch betätigbares Element, das sich bei einer vorbestimmten Temperatur umgekehrt krümmt; eine leitende bewegliche Platte mit einem festen Ende, welches an eine von zwei externen Schaltungen angeschlossen ist, und einem beweglichen Ende, an welchem ein beweglicher Kontakt auf einer dem festen Ende abgewandten Seite vorgesehen ist, wobei das bewegliche Ende angetrieben wird, um den beweglichen Kontakt von einer geschlossenen Seite zu einer offenen Seite bei einer umgekehrten Krümmung des thermisch betätigbares Elements bei der vorbestimmten Temperatur zu bewegen; einen ersten Anschluss, in welchem ein fester Kontakt an einer dem beweglichen Kontakt gegenüberliegenden Stelle vorgesehen ist, und der einen Verbindungsteil besitzt, der mit der anderen der externen Schaltungen verbunden ist, wobei der erste Anschluss derart ausgebildet ist, dass er mit einem Hauptgehäuse des Hitzeschutzes fluktuieren kann; und das Widerstandselement, wobei eine der Elektroden auf beiden Seiten eines internen Widerstands verbunden ist und fixiert ist an dem festen Ende der beweglichen Platte über einen zweiten Anschluss, während die andere Elektrode mit dem ersten Anschluss verbunden ist.
Bei diesem Hitzeschutz ist das Widerstandselement beispielsweise in Form einer Platte ausgebildet, in Dickenrichtung der Platte erstreckt sich ein Loch, welches in den internen Widerstand und die Elektroden auf den beiden Oberflächen eindringt, ein Loch, welches mindestens gleich ist oder größer ist als das Loch, in einem Bereich ausgebildet ist, der sich mit dem Loch in dem ersten Anschluss überlappt, wobei zwischen einer Innenwand des Hauptgehäuses des Hitzeschutzes und dem ersten Anschluss eine Lücke ausgebildet ist, innerhalb der der erste Anschluss in dem Dickenbereich, der durch die Wärmeausdehnung des internen Widerstands des Widerstandselements zugenommen hat, fluktuieren kann, , und ein Loch, welches kleiner ist als das erwähnte Loch, ist in einem Bereich vorgesehen, welches sich mit dem Loch in dem zweiten Anschluss überlappt, der verbunden ist mit und fixiert ist an dem festen Endteil der beweglichen Platte durch Stauchen eines Umfangs des Lochs, welches kleiner als das vorerwähnte Loch ist, mit Hilfe eines Elements, welches innerhalb des Lochs ein Gesenk bildet.
Der Hitzeschutz nach der ersten und der zweiten Ausführung umfasst außerdem beispielsweise ein Isolierelement, welches an einer Stelle vorgesehen ist, die weiter innen liegt als ein Isolierfüllstoff zum Abdichten einer Öffnung des Hauptgehäuses des Hitzeschutzes, aber weiter außerhalb als das Widerstandselement, und welches verhindert, dass der Isolierfüllstoff tiefer eindringt.
Ein Hitzeschutz gemäß einer dritten Ausführung ist ein Hitzeschutz mit Selbsthaltung bei Wärme, die von einem eingebetteten Widerstandselement erzeugt wird, nachdem ein elektrischer Strom unterbrochen wurde, als eine Umgebungstemperatur auf eine vorbestimmte Temperatur oder darüber angestiegen ist. Der Hitzeschutz umfasst: einen Anschluss der beweglichen Seite, der einen mit einem von zwei externen Schaltkreisen verbundenen Anschlussteil besitzt, und in welchem ein Stützpfostenloch sowie ein Stauchteil an einem Endbereich einer dem Endteil gegenüberliegenden Seite gebildet sind; ein thermisch betätigbares Element mit einem Endteil, das mit dem einen der zwei externen Schaltkreise verbunden ist, einen Anschluss der beweglichen Seite, wo ein erstes Stützpfostenloch und ein Stauchteil an einem Ende einer dem Endteil gegenüberliegenden Seite gebildet sind, ein umgekehrtes Krümmungsteil, welches sich bei einer vorbestimmten Temperatur umgekehrt krümmt, und ein Verbindungsteil, welches mit dem umgekehrten Krümmungsteil vereint ist, und in welchem ein zweites Stützpfostenloch mit der gleichen Form wie das erste Stützpfostenloch gebildet ist; eine bewegliche Platte mit einem Endteil, wo ein Hakenteil, der mit einem Ende des thermisch betätigbaren Elements in Eingriff steht, ausgebildet ist, einen beweglichen Kontakt, der an einer Oberflächenseite abgewandt zu der Richtung gebildet ist, wo ein Haken des Hakenteils an dem Ende gebildet ist, und einen Verbindungsteil, wo ein zweites Stützpfostenloch mit der gleichen Form wie das erste Stützpfostenloch an einem Ende auf einer Seite gegenüber dem Endteil vorgesehen ist; ein Widerstandselement, welches einen plattenförmig ausgebildeten internen Widerstand besitzt, außerdem Oberflächenelektroden, die auf beiden Oberflächen des internen Widerstands gebildet sind, und in welchem ein drittes Stützpfostenloch, das größer ist als das erste Stützpfostenloch, durch den internen Widerstand und die Oberflächenelektroden auf den beiden Seiten in Dickenrichtung der Platte ausgebildet ist, wobei eine der Oberflächenelektroden mit dem Verbindungsteil der beweglichen Platte über einen ersten Anschluss verbunden ist und die andere Elektrode mit einem zweiten Anschluss verbunden ist; einen Anschluss der festen Seite, der mit dem zweiten Anschluss verbunden ist und einen Anschlussteil besitzt, der mit dem anderen der externen Schaltkreise verbunden ist, und in welchem ein viertes Stützpfostenloch mit der gleichen Größe wie das erste Stützpfostenloch und ein Stauchteil gebildet sind; einen Stützpfosten, der in das Stützpfostenloch gleicher Größe wie die Stützpfostenlöcher von Teilen wie dem Anschluss der beweglichen Seite, dem thermisch betätigbares Element, der beweglichen Platte, dem Widerstandselement und dem Anschluss der festen Seite, und ein Stützpfostenloch, welches größer ist als das erste Stützpfostenloch, eindringt, und der die Teile durch Stauchen der Stauchteile des Anschlusses der beweglichen Seite und des Anschlusses der festen Seite hält; und ein starres Isolierelement, welches höher ausgebildet ist als die Dicke des internen Widerstands des Widerstandselements und die Oberflächenelektrode auf den beiden Oberflächen des internen Widerstands, und welches zwischen dem Stützpfosten und einer Innenwand eines Stützpfostenlochs liegt, welches größer ist als das in dem Widerstandselement ausgebildete Stützpfostenloch.
Bei den Hitzeschutzelementen nach der ersten bis dritten Ausführung kann das Widerstandselement auch ein leitfähiges Polymerbauelement vom PCT-Typ (Positive Temperature Coefficient) sein.
Wie oben beschrieben, ist erfindungsgemäß ein an eine der Elektroden auf beiden Oberflächen eines plattenförmigen PTC-Elements gekoppelter Anschluss an einer feststehenden Seite einer beweglichen Platte fixiert, und ein mit der anderen Elektrode verbundener Anschluss ist so konfiguriert, dass er ein Fluktuieren, das heißt Schwanken innerhalb des Dickenbereichs ermöglicht, welcher durch die Wärmeausdehnung des PTC-Elements vergrößert wurde. Im Ergebnis kann ein selbsthaltender Hitzeschutz bereitgestellt werden, bei dem das PTC-Element wirksam auch als leitfähigen Polymerbauelements vom PCT-Typ funktioniert.
Figurenliste

1A ist eine perspektivische Ansicht, die ein Widerstandsmodul veranschaulicht, welches in einem Hitzeschutz gemäß einer ersten Ausführungsform verwendet wird;
1B ist eine Draufsicht auf 1A;
1C ist eine Seiten-Schnittansicht der 1A;
2A ist eine perspektivische Draufsicht, die einen Hitzeschutz veranschaulicht, der vervollständigt wird durch Einbetten des Widerstandsmoduls innerhalb eines Gehäuses des Hitzeschutzes nach der ersten Ausführungsform;
2B ist eine Seiten-Schnittansicht der 2A;
3A ist perspektivische Ansicht, die ein Widerstandsmodul veranschaulicht, welches in einem Hitzeschutz nach einer zweiten Ausführungsform eingesetzt wird;
3B ist eine Draufsicht der 3A;
3C ist eine Seiten-Schnittansicht der 3A;
4A ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines inneren Aufbaus eines Hitzeschutzes nach einer dritten Ausführungsform;
4B ist eine Querschnittansicht des Hitzeschutzes, der gegenüber 4A zusammengebaut ist;
5 ist eine Querschnittansicht eines herkömmlichen PTC-leitenden Polymerbauelements; und
6 ist eine perspektivische Drauf- und Seiten-Schnittansicht einer Struktur eines selbsthaltenden Hitzeschutzes unter Verwendung einer herkömmlichen PTC-Keramik.

Bezugszeichenliste

50: herkömmlicher selbsthaltender Hitzeschutz
51-1: Isoliergehäuse
51-2: Isolierdichtung
52: Stützpfosten
53: Bewegliche Platte
54: Bimetall
55: beweglicher Kontakt
56: fester Kontakt
57: erstes leitendes Element
58: PTC-Keramik(element)
59: zweites leitendes Element
60: Widerstandsmodul
61: Widerstandselement (Polymer-PTC-Element)
62: Interner Widerstand
62a, 62b: Elektrode
63: erster Anschluss
63-1: Externer Verbindungsanschluss der beweglichen Kontaktseite
63-2: Peripherie des kleineren Lochs
64: Zweiter Anschluss
64-1: Fluktuationsanschluss der festen Kontaktseite
64-1 a: Ecke
65: Loch
66: kleineres Loch
67: gleiches oder größeres Loch
70: Hitzeschutz
71: Gehäuse
72: Isolierfüllstoff
73: Hauptgehäuse
74: Thermisch betätigbares Element (Bimetall)
75: Bewegliche Platte
76: Anschluss der beweglichen Kontaktseite
77: Beweglicher Kontakt
78: Fester Kontakt
79: Befestigungsplatte
79-1: Anschluss der festen Kontaktseite
81: Stützpfosten
82: Dichtungsfilm
85: Widerstandselement
86: Polymer-PTC-Element
87: Anschluss der festen Kontaktseite
87-1: Externer Anschluss der festen Kontaktseite
88: Anschluss der beweglichen Kontaktseite
88-1: Externer Anschluss der beweglichen Kontaktseite
88-2: Peripherie des kleineren Lochs
89: Interner Widerstand
89a, 89b: Elektrode
91: Fester Kontakt
92: Hauptgehäuse
93: Loch
94: Kleinerer Durchmesser
95: Stauchteil
96: Bewegliche Platte
97: Anschluss der beweglichen Seite
98: Loch
100: Hitzeschutz
101: Bitmetall
102: Gehäuse
103: Isolierfüllstoff
104: Beweglicher Kontakt
105: Haken
107: Bimetall
108: Bewegliche Platte
109: Distanzstück
110: Widerstandsmodul
111: Anschluss der festen Kontaktseite
112: Stützpfosten
112-1: Flanschteil
113: Unterer Schichtteil
114: Oberer Schichtteil
115: Etwas kleineres Loch
116: Etwas größeres Loch
117: Anschlussverbindungsteil
118: Loch
119: Anschlussverbindungsteil
121: Loch
122: Beweglicher Kontakt
123: Hakenteil
124: Loch
125: Interner Widerstand
126: Verbindungsanschluss der beweglichen Seite
127: Verbindungsanschluss der festen Seite
128: Loch
129: Stützteil
131: Kontaktteil
132: Höhendifferenzloch
134: Gehäuse
135: Hitzeschutz

Bester Weg zum Ausführen der Erfindung
1A ist eine perspektivische Ansicht, die ein Widerstandsmodul veranschaulicht, welches in einem Hitzeschutz nach einer ersten Ausführungsform verwendet wird. 1B ist eine Draufsicht auf das Widerstandsmodul. 1C ist eine seitliche Schnittansicht des Widerstandsmoduls. Das in den 1A, 1B und 1C dargestellte Widerstandsmodul 60 besteht aus einem Polymer-PTC-Element 61, einem ersten Anschluss 63 und einem zweiten Anschluss 64.
Bei dieser Ausführungsform setzt sich das Polymer-PTC-Element 61 als Widerstandselement zusammen aus einem internen Widerstand 62 und Dünnschichtelektroden 62a und 62b, die auf die Oberseite bzw. die Unterseite des internen Widerstands 62 aufgeklebt sind. Das gesamte Polymer-PTC-Element 61 ist in Form einer Platte gestaltet.
Auf die eine Elektrode 62b der auf der Oberseite und der Unterseite des internen Widerstands 62 befindlichen Elektroden ist ein erster Anschluss 63 aufgeklebt. Für den ersten Anschluss 63 ist ein externer Verbindungsanschluss der beweglichen Kontaktseite, 63-1 ausgebildet, welcher von der auf die Elektrode 62b des internen Widerstands 62 aufgeklebten Fläche nach außen wegsteht.
Ferner ist auf die andere Elektrode 62a des internen Widerstands 62 der zweite Anschluss 64 aufgeklebt. Bei dem zweiten Anschluss 64 ist ein Fluktuationsanschluss der festen Kontaktseite 64-1 ausgebildet, welcher von der auf die Elektrode 62a des internen Widerstands 62 aufgeklebten Fläche nach außen wegsteht.
Bei dem oben beschriebenen plattenförmigen Polymer-PTC-Element 61 ist in Dickenrichtung der Platte ein Loch 65 ausgebildet, welches in den internen Widerstand 62 und in die auf die beiden Oberflächen aufgeklebten Elektroden 62a und 62b eindringt. Dieses Loch 65 ist etwa wie ein Rechteck geformt. Allerdings kann das Loch 65 auch beispielsweise in Form eines Kreises oder eines Polygons mit drei oder mehr Seiten ausgebildet sein. Die Form des Lochs 65 ist nicht beschränkt.
In den 1A, 1B und 1C ist in dem ersten Anschluss 63 ein Loch 66 in einem das Loch 65 überlappenden Bereich ausgebildet, welches kleiner ist als das Loch 65. Der erste Anschluss 63 ist durch Stauchen einer Peripherie 63-2 des Lochs 66, welches kleiner ist als das Loch 65, mit Hilfe eines Stauchteils verbunden mit und fixiert an einem festen Ende einer weiter unten zu beschreibenden beweglichen Platte.
Das gesamte Widerstandsmodul ist so konfiguriert, dass es über das feste Ende der ein Element eines noch zu beschreibenden Hitzeschutzes bildenden beweglichen Platte durch das Gehäuse innerhalb des Gehäuses des Hitzeschutzes gehalten wird.
Darüber hinaus ist in dem zweiten Anschluss 64 ein Loch 67 gebildet, welches mindestens gleich groß ist wie oder größer ist als das Loch 65, und zwar in einem Bereich, der sich mit dem Loch 65 überlappt. Wenn außerdem das Widerstandsmodul in das Gehäuse eingebettet wird, wird der Fluktuationsanschluss der festen Kontaktseite, 64-1, nahezu unter einem rechten Winkel an einem gewissen Zwischenpunkt gebogen, wobei die Biegeecke ähnlich wie ein „R“ geformt ist, wobei ein Wölbungsteil auf der Seite des Polymer-PTC-Elements 61 gebildet wird, der weiter innen liegt als die Biegeecke.
2A ist eine perspektivische Draufsicht, die einen Zustand veranschaulicht, in welchem der Hitzeschutz dieser Ausführungsform vervollständigt wird durch Einbetten des aus dem Polymer-PTC-Element 61, dem ersten Anschluss 63 und dem zweiten Anschluss 64 bestehenden Widerstandsmoduls in das Gehäuse des Hitzeschutzes. 2B ist eine Seiten-Schnittansicht des Hitzeschutzes. In den 2A und 2B sind gleiche Komponenten wie sie in 1A, 1B und 1C dargestellt sind, mit den gleichen Bezugszeichen wie in den 1A, 1B und 1C bezeichnet.
Der in den 2A und 2B dargestellte Hitzeschutz ist ein Hitzeschutz, der eine Selbsthaltung mit Hilfe von Hitze ausführt, die durch das eingebettete Widerstandselement (das Polymer-PTC-Element 61) erzeugt wird, nachdem elektrischer Strom unterbrochen wurde, als eine Umgebungstemperatur auf eine vorbestimmte Temperatur oder darüber angestiegen war.
Der in den 2A und 2B dargestellte Hitzeschutz 70 besitzt ein Hauptgehäuse 73, das durch ein kastenförmiges Gehäuse 71 und einen Isolierfüllstoff 72, der zum Abdichten einer (am rechten Ende dieser Figuren befindlichen) Öffnung des Gehäuses 71 dienenden Isolierfüllstoff 72 gebildete ist.
Innerhalb des Hauptgehäuses 73 sind ein Bimetall 74 als thermisch betätigbares Element, der sich bei einer vorbestimmten Temperatur in umgekehrter Richtung krümmt, und eine bei der umgekehrten Krümmung des Bimetalls 74 arbeitende leitende bewegliche Platte 75 enthalten.
Die bewegliche Platte 75 besitzt ein festes Ende (das linke Ende in den Figuren), welches mit einem Anschluss der beweglichen Seite 76 verbunden ist, der wiederum mit einer von zwei externen Schaltungen verbunden ist, und ein bewegliches Ende auf einer dem festen Ende abgewandten Seite. An dem beweglichen Ende befindet sich ein beweglicher Kontakt 77. Das bewegliche Ende der beweglichen Platte 75 wird durch die umgekehrte Krümmung des Bimetalls 74 bei der vorbestimmten Temperatur angetrieben, um den beweglichen Kontakt 77 zu bewegen von einer geschlossenen Seite (der in 2B dargestellten Stellung) zu einer offenen Seite (einer nach oben abgesetzten Position).
An einer dem beweglichen Kontakt 77 gegenüberliegenden Stelle befindet sich ein fester Kontakt 78. Der feste Kontakt 78 ist sicher an einer leitenden Befestigungsplatte 79 fixiert, die einen Anschluss der festen Kontaktseite, 79-1, besitzt, welcher mit der anderen der zwei externen Schaltungen verbunden ist.
In einem an die bewegliche Platte 75 des Anschlusses der beweglichen Seite 76 angeschlossenen Verbindungsteil (das linke Ende der Figuren), dem festen Ende der beweglichen Platte 75, die den Verbindungsteil bildet, und der Befestigungsplatte 79 ist ein Loch mit nahezu der gleichen Größe wie der des Lochs 76 an einer Stelle ausgebildet, die dem kleineren Loch 66 des ersten Anschlusses 63 des in 1 gezeigten Widerstandselements entspricht.
Ein isolierender Stützpfosten 81 erstreckt sich vom Boden zur Oberseite des Hauptgehäuses 73 durch diese Löcher hindurch. Der Bodenteil des Stützpfostens 81 steht an einem Flanschteil in Eingriff mit der Befestigungsplatte 79. Der obere Teil des Stützpfostens 81 dient als Stauchelement, welches einen Stauchteil innerhalb des großen Lochs 65 des Polymer-PTC-Elements 61 konfiguriert.
Eine Peripherie 63-2 des kleineren Lochs 66 des ersten Anschlusses 63 wird von dem oberen Teil des Stützpfostens 61 angepresst. Im Ergebnis sind der erste Anschluss 63, der Anschluss der beweglichen Seite, 76, das feste Ende der beweglichen Platte 75 und die Befestigungsplatte 79 von dem Stützpfosten 81 miteinander ausgerichtet, werden gegeneinander gepresst und innerhalb des Hauptgehäuses 73 fixiert. Als Folge davon ist auch die Lage des Polymer-PTC-Elements 61 innerhalb des Hauptgehäuses 73 über den ersten Anschluss 63 fixiert.
Allerdings ist der Fluktuationsanschluss der festen Kontaktseite, 64-1, des Polymer-PTC-Elements 61 nahezu unter rechtem Winkel an einem Zwischenpunkt nach unten gebogen und dann weiter unten in horizontaler Richtung weggebogen. An einer Ecke 64-1 a des zweiten Anschlusses 64, der unter rechtem Winkel nach unten gebogen ist, wird die Form eines „R“ gebildet. Außerdem ist das in horizontaler Richtung abgebogene Ende 64-1 b sicher an der Befestigungsplatte 79 angeschlossen.
Im Ergebnis bildet der zweite Anschluss 64 einen Wölbungsteil auf der Seite des Polymer-PTC-Elements 61 weiter innen als die Ecke 64-1 a, und kann mit einer durch Wärmeausdehnung des Polymer-PTC-Elements 61 verursachten Volumenvergrößerung fluktuieren.
Der gesamte Hitzeschutz ist derart ausgebildet, dass zwischen dem zweiten Anschluss 64, der den Wölbungsteil bildet, und der oberen Innenwand des Hauptgehäuses 73 eine Lücke h gebildet ist. Die Lücke h wird als Spaltraum eingerichtet, in welchen der Wölbungsteil des zweiten Anschlusses 64 innerhalb des Bereichs einer Dicke schwanken kann, welche durch die Wärmeausdehnung des internen Widerstands 62 des Polymer-PTC-Elements 61 zugenommen hat.
Das eine Ende (das rechte Ende in 2B) des Bimetalls 74 liegt zwischen dem Anschluss der beweglichen Seite 76 und dem festen Ende der beweglichen Platte 75 und wird dort fixiert, das andere Ende (das linke Ende in 2B), welches ein freies Ende bei dem umgekehrten Krümmungsvorgang ist, steht in Eingriff mit einem Haken 75-1, der an dem freien Ende gebildet ist, welches den beweglichen Kontakt 77 der beweglichen Platte 75 trägt. Außerdem ist das Polymer-PTC-Element 61 über nahezu einer Hälfte des Bimetalls 74 an dem feststehenden Ende angeordnet.
Demzufolge kann, wenn das Polymer-PTC-Element 61 Wärme erzeugt, die gesamte Wärme wirksam zu dem Bimetall 74 geleitet werden, wobei Wärmeleitung zu dem festen Ende des Bimetalls 74 über den ersten Anschluss 63 und den Anschluss 76 der beweglichen Kontaktseite führt und außerdem Strahlung und Konvektion innerhalb des Hauptgehäuses 73 für nahezu eine Hälfte des Bimetalls 74 an der Seite des festen Endes stattfinden.
Wenn die oben beschriebenen Bauteile in das Hauptgehäuse 73 eingebettet werden, wird zunächst der innere Aufbau außerhalb des Hauptgehäuses 73 zusammengesetzt, der zusammengesetzte innere Aufbau wird von der Öffnung des Gehäuses 71 her in das Gehäuse 71 eingeführt, und an einer passenden Stelle in der Nähe der Öffnung etwas außerhalb des Polymer-PTC-Elements 71 wird ein Dichtungsfilm 82 ausgebildet.
Der Dichtungsfilm 82 kann ausgebildet werden, nachdem der innere Aufbau in das Gehäuse 71 von der Öffnung des Gehäuses 71 her eingeführt wurde, wie oben erläutert wurde. Alternativ kann der Dichtungsfilm 82 auch vorab an einer geeigneten Stelle ausgebildet werden, wenn der interne Aufbau außerhalb des Hauptgehäuses 73 zusammengesetzt wird.
Nachdem der interne Aufbau in das Gehäuse 71 eingesetzt und an einer vorbestimmten Stelle fixiert wurde, wie oben ausgeführt wurde, wird das Gehäuse 71 mit dem Isolierfüllstoff 72 an der Öffnung gefüllt, und der Füllstoff wird ausgehärtet. Der Isolierfüllstoff 72 behindert nicht die Funktionen des Polymer-PTC-Elements 61 und anderer Bauteile, weil der Isolierfüllstoff 72 an einem tieferen Eindringen in das Gehäuse 71 durch den Dichtungsfilm 82 gehindert wird, welcher an der Stelle an der Öffnungsseite weiter außerhalb des Polymer-PTC-Elements 61 angeordnet ist.
Der Hitzeschutz 70 wird normalerweise in einem Zustand verwendet, in welchem der Kontaktschaltkreis zwischen dem festen Kontakt 78 und dem beweglichen Kontakt 77 geschlossen ist, wie 2B zeigt. Währen dieser Zeit wird elektrischer Strom auch zu dem Polymer-PTC-Element 61 verzweigt. Allerdings fließt der größte Teil des elektrischen Stroms, welcher zwischen dem Anschluss 76 der beweglichen Kontaktseite und dem Anschluss 79-1 der festen Kontaktseite fließt, in den Kontaktschaltkreis, während die Menge des in das Polymer-PTC-Element 61 abgezweigten Stroms sehr gering ist. Folglich ist die Menge des abgezweigten Stroms nicht groß genug, damit das Polymer-PTC-Element 61 Wärme erzeugen kann.
Im folgenden werden Arbeitsweisen des Hitzeschutzes 70 mit dem oben beschriebenen Aufbau entsprechen der ersten Ausführungsform beschrieben.
Zunächst, wenn die Umwelttemperatur (Umgebungstemperatur) des Hitzeschutzes 70 auf eine vorbestimmte Temperatur oder darüber ansteigt, krümmt sich das Bimetall 74 in umgekehrter Richtung aus dem nach oben konvexen Zustand gemäß 2B in den nach oben gerichteten konkaven Zustand.
Das freie Ende, welches den beweglichen Kontakt 77 der beweglichen Platte 75 trägt, hebt durch die umgekehrte Krümmung des Bimetalls 74 ab. Im Ergebnis wird der bewegliche Kontakt 77 von dem festen Kontakt 78 getrennt, und der Stromschaltkreis, wie er in 2B zwischen dem beweglichen Kontakt 77 und dem festen Kontakt 78 dargestellt ist, wird unterbrochen.
Die gesamte Menge des Stroms zwischen dem Anschluss 76 der beweglichen Kontaktseite und dem Anschluss 79-1 der festen Kontaktseite bei Unterbrechung des Kontaktschaltkreises fließt in das Polymer-PTC-Element 61, welches demzufolge Wärme erzeugt. Wie oben erläutert, wird die von dem Polymer-PTC-Element 61 erzeugte Wärme wirksam durch direkte Wärmeleitung sowie durch indirekte Strahlung und Konvektion in der oben beschriebenen Weise zu dem Bimetall 74 geleitet.
Eine dem Bimetall 74 durch die aus dem Polymer-PTC-Element 61 dem Bimetall 74 in der oben beschriebenen Weise zugeleitete Wärmemenge vermittelte Temperatur ist gleich oder größer als die oben erwähnte vorbestimmte Temperatur. Deshalb wird das Bimetall 74 nicht in den in 2B dargestellten Normalzustand zurückgestellt, sondern der Stromunterbrechungszustand des Kontaktschaltkreises wird aufrecht erhalten, solange der Strom zwischen dem Anschluss 76 der beweglichen Kontaktseite und dem Anschluss 79-1 der festen Kontaktseite von außerhalb her zwangsweise unterbrochen bleibt.
Im Ergebnis wird der Hitzeschutz 70 in der Weise implementiert, dass er ein Selbst-Halten mit Hilfe der Wärme ausführt, welche durch das eingebettete Widerstandselement erzeugt wird, nachdem ein elektrischer Stromfluss unterbrochen wurde.
In einem Polymer-PTC-Element wird normalerweise eine Volumenausdehnung hervorgerufen durch die oben erläuterte Wärmeausdehnung im Fall der Hitzeentstehung, wobei ein elektrischer Stromfluss im Inneren deutlich reduziert wird. Aus diesem Grund wird die Stärke des elektrischen Stroms nach Unterbrechung des Kontaktschaltkreises nicht beträchtlich verringert.
Bei dem Aufbau des Hitzeschutzes 70 dieser Ausführungsform bildet außerdem der zweite Anschluss 64 auf der dem ersten Anschluss 63 gegenüberliegenden Seite, wo das Polymer-PTC-Element 61 angeordnet und fixiert ist, den Wölbungsteil, und es ist die Lücke h zwischen der oberen Innenwand des Hauptgehäuses 73 und dem zweiten Anschluss 64 vorgesehen, um die hervorgerufene Volumenausdehnung aufzunehmen.
Diese Lücke h ist als Zwischenraum eingestellt, in welchem der Wölbungsteil des zweiten Anschlusses 64 schwanken oder fluktuieren kann innerhalb eines Dickenbereichs, der durch die Volumenausdehnung vergrößert wurde, die ihrerseits verursacht wurde durch die Wärmeausdehnung des internen Widerstands 62 des Polymer-PTC-Elements 61.
Im Ergebnis wird der Freiheitsgrad der Volumenausdehnung aufgrund der Wärmeausdehnung des Polymer-PTC-Elements 61 nicht durch externen Druck beeinträchtigt, und der erste Anschluss sowie der zweite Anschluss 64, die auf das Polymer-PTC-Element 61 geklebt sind, sind mit großen Flächen der Dünnschichtelektroden 61a und 61b des Polymer-PTC-Elements 61 verbunden, wodurch die Möglichkeit ausgeschlossen ist, dass es zu dem Problem der Entstehung eines Hotspots an dem Polymer-PTC-Element 61 kommt.
Wie oben erläutert wurde, kann der Hitzeschutz 70 dieser Ausführungsform die stabile Stromunterbrechungsfunktion realisieren, außerdem die Selbsthaltefunktion nach Unterbrechung des Stromflusses, obschon das Polymer-PTC-Element mit einem instabilen Element als Widerstandselement für die Stromunterbrechungsfunktion zur Zeit der Wärmeentstehung verwendet wird.
Als nächstes wird ein Hitzeschutz nach einer zweiten Ausführungsform beschrieben.
3A ist eine perspektivische Ansicht, die ein Widerstandsmodul zeigt, welches in dem Hitzeschutz nach der zweiten Ausführungsform eingesetzt wird. 3B ist eine Draufsicht auf das Widerstandsmodul. 3C ist eine Seiten-Schnittansicht des Widerstandsmoduls. Das Widerstandsmodul 85, das in den 3A, 3B und 3C dargestellt ist, setzt sich zusammen aus einem Polymer-PTC-Element 86, einem Anschlusselement der festen Kontaktseite 87 und einem Anschlusselement 88 der beweglichen Kontaktseite.
Bei dieser Ausführungsform setzt sich das Polymer-PTC-Element 86 als Widerstandselement zusammen aus einem internen Widerstand 89 und Dünnschichtelektroden 89a und 89b, die auf die Oberseite bzw. die Unterseite des internen Widerstands 69 aufgeklebt sind. Das gesamte Polymer-PTC-Element 86 ist in Form einer Platte ausgestaltet.
Ein Mittelteil des Anschlusses 87 der festen Kontaktseite ist auf die gesamte Oberfläche der Elektrode 89a des internen Widerstands 89 aufgeklebt. An dem Anschluss 87 der festen Kontaktseite ist ein fester Kontakt 91 an einem Ende ausgebildet, welches von der Oberfläche der Elektrode 89a des internen Widerstands 89 absteht, auf der der Anschluss in Längsrichtung (in der Figur in horizontaler Richtung) aufgeklebt ist. Ein Ende der gegenüberliegenden Seite steht von dem in den 3B und 3C dargestellten Hauptgehäuse 92 weg, wodurch ein dünner externer Anschluss 87-1 der festen Kontaktseite gebildet wird.
Ein Ende des Anschlusses 88 der beweglichen Kontaktseite ist auf die gesamte Oberfläche der Elektrode 89b des internen Widerstands 89 aufgeklebt. Das andere Ende des Anschlusses 88 der beweglichen Kontaktseite steht ab, um einen dünnen externen Anschluss 88-1 der beweglichen Kontaktseite außerhalb des Hautgehäuses 92 zu bilden, wie dies in den 3B und 3C gezeigt ist.
In dem plattenförmigen Polymer-PTC-Element 86 ist in Dickenrichtung ein Loch 93 ausgebildet, welches in den internen Widerstand 89 und in die auf den beiden Oberflächen 89 gebildeten Elektroden 89a und 89b eindringt. Außerdem ist das Loch 93 bei dieser Ausführungsform etwa in Form eines Rechtecks geformt. Allerdings kann das Loch 93 auch beispielsweise kreisförmig oder polygonförmig mit drei oder mehr Seiten ausgebildet sein. Die Form des Lochs 93 ist nicht beschränkt.
Wie in 3C dargestellt ist, ist in einem Bereich, der sich mit dem Loch 93 des Anschlusses 88 der beweglichen Kontaktseite überlappt, ein Loch 94 gebildet, welches kleiner ist als das Loch 93, obschon dies nicht deutlich in den 3A und 3B gezeigt ist. Der Anschluss 88 der beweglichen Kontaktseite ist verbunden mit und fixiert an einem Anschluss 97 der beweglichen Seite, zusammen mit dem festen Ende der beweglichen Platte 86, in dem eine Peripherie 88-2 des Lochs 94, welches kleiner ist als das Loch 93, mit einem Stauchteil 95 verpresst ist, welches auch als aus einem Isolierstoff gebildeter Stützpfosten fungiert.
Das gesamte Widerstandsmodul 85 ist also derart konfiguriert, dass es von dem Hauptgehäuse 92 über das feste Ende der beweglichen Platte 96 und den Anschluss 97 der beweglichen Seite gehalten wird, wenn das Widerstandsmodul 85 in das Hauptgehäuse 92 des Hitzeschutzes 70 als ein Element des Hitzeschutzes 100 eingebettet ist, wie in den 3B und 3C gezeigt ist.
In dem oben beschriebenen Anschluss 87 der festen Kontaktseite ist ein Loch 98, welches mindestens gleich groß ist wie oder größer ist als das Loch 93, in einem sich mit dem Loch 93 überlappenden Bereich ausgebildet. Durch den Stauchteil 95 innerhalb eines Raums gleicher oder geringerer Höhe als die Höhe der überlappenden Löcher 93 und 98 wird ein Stauchteil gebildet. Die Funktionen des Widerstandsmoduls 85 sind nicht beschränkt mit der Ausnahme, dass der Anschluss 88 der beweglichen Kontaktseite auf der Seite des Hauptgehäuses 92 über die Peripherie 88-2 des kleineren Lochs 94 fixiert ist.
Bei dieser Ausführungsform ist eine Lücke h zwischen der Unterseite des Anschlusses 87 der festen Kontaktseite und einer unteren Innenwand des Hauptgehäuses 92 gebildet. Die Lücke h ist als freier Bereich eingestellt, in welchem der Anschluss 87 der festen Kontaktseite innerhalb eines Dickenbereichs fluktuieren kann, der sich mit der Wärmeausdehnung des internen Widerstands 89 des Polymer-PTC-Elements 86 vergrößert.
Wie in den 3B und 3C dargestellt ist, wird das oben beschriebene Widerstandselement 85 in ein Gehäuse 102 des Hauptgehäuses 92 des Hitzeschutzes 100 eingeführt, nachdem es zusammengefügt wurde mit der beweglichen Platte 96, dem Bimetall 101 und dem Anschluss 97 der beweglichen Seite mit Hilfe des Stauchteils 95, welches außerdem als Stützpfosten fungiert, und die Öffnung des Gehäuses 102 wird mit einem Isolierfüllstoff 103 versiegelt.
An der beweglichen Platte 96 wird ein beweglicher Kontakt 104 an einer Stelle gegenüber dem festen Kontakt 91 in der Nähe der gegenüberliegenden Seite gehalten, das heißt der freien Endseite des festen Endteils (dem rechten Ende in dieser Figur), außerdem von einem Haken 105, der an dem Endteil von oben nach rechts hin umgefaltet ist.
Ein Ende (das rechte Ende in dieser Figur) des Bimetalls 101 ist in einen Spalt eingesetzt, der zwischen dem Boden eines gebogenen Teils 97 und dem festen Ende der beweglichen Platte 96 gebildet ist, und das andere Ende (das linke Ende in dieser Figur) ist in einen Hohlraum eingesetzt, der gebildet wird zwischen dem gefalteten Haken 105 der beweglichen Platte 96 und dem Endbereich des freien Endes, wodurch das Bimetall 101 im montierten Zustand in der Lage ist, sich in die umgekehrte Richtung zu krümmen, während es von der beweglichen Platte 96 gehalten wird.
Auch bei dieser Ausführungsform kann der in 2B dargestellte Dichtungsfilm 82 an einer geeigneten Stelle auf der Öffnungsseite weiter außerhalb des Polymer-PTC-Elements 86 in der Nähe der Öffnung ausgebildet werden, wenn die Bauteile in das Hauptgehäuse 92 eingebettet sind, obschon der Dichtungsfilm 82 in den 3B und 3C nicht dargestellt ist.
Auch in diesem Fall kann der Dichtungsfilm 82 gebildet werden, nachdem der interne Aufbau in das Gehäuse 101 eingesetzt wurde. Alternativ kann der Dichtungsfilm 82 natürlich auch vorab an einer gewünschten Stelle ausgebildet werden, wenn der interne Aufbau außerhalb der Gehäuse 102 zusammengebaut wird.
Außerdem wird bei dieser Ausführungsform durch das Polymer-PTC-Element 86 erzeugte Wärme direkt über den Anschluss 88 der beweglichen Kontaktseite und das feste Ende der beweglichen Platte 95 direkt zu dem Bimetall 101 geleitet, wenn das Polymer-PTC-Element 86 Wärme erzeugt, und das Polymer-PTC-Element 101 ist eng unterhalb nahezu einer Hälfte der Fläche der Unterseite des festen Endes der beweglichen Platte 95 angeordnet, wodurch Wärme von der beweglichen Platte 95, die durch Strahlung seitens des Polymer-PTC-Elements 86 erwärmt wird, zu dem Bimetall 101 geleitet wird, dem außerdem durch Konvektion innerhalb des Hauptgehäuses 92 Wärme zugeführt wird.
Wie oben beschrieben wurde, kann auch bei dieser Ausführungsform die von dem Polymer-PTC-Element 86 erzeugte Wärme insgesamt wirksam dem Bimetall 101 zugeleitet werden, wenn das Polymer-PTC-Element 86 Wärme erzeugt.
Im Folgenden werden Arbeitsweisen des Hitzeschutzes 100 mit dem oben beschriebenen Aufbau erläutert. Zunächst, wenn eine Umwelttemperatur (Umgebungstemperatur) des Hitzeschutzes 100 auf eine vorbestimmte Temperatur oder darüber ansteigt, krümmt sich das Bimetall 102 aus dem in 3C dargestellten, nach oben konvexen Zustand in den nach oben konkaven Zustand.
Das freie Ende, welches den beweglichen Kontakt 104 der beweglichen Platte 96 hält, steigt mit der umgekehrten Krümmung des Bimetalls 101 hoch. Im Ergebnis trennt sich der bewegliche Kontakt 104 von dem festen Kontakt 91, und ein in 3C dargestellter Stromschaltkreis zwischen dem beweglichen Kontakt 104 und dem festen Kontakt 91 wird unterbrochen.
Die Gesamtmenge elektrischen Stroms zwischen dem externen Anschluss für die feste Kontaktseite 87-1 und dem externen Anschluss für die bewegliche Kontaktseite, 88-1 bei unterbrochenem Stromkreis fließt in das Polymer-PTC-Element 86, welches dann Wärme erzeugt. Die von dem Polymer-PTC-Element 86 erzeugte Wärme wird in der oben beschriebenen Weise effektiv zu dem Bimetall 101 geleitet.
Eine durch die von dem Polymer-PTC-Element 86 dem Bimetall 101 zugeführte Wärmemenge erhöhte Temperatur ist gleich oder größer als eine vorbestimmte Temperatur für das Bimetall 101. Deshalb wird das Bimetall 101 nicht in den in 3C dargestellten Normalzustand zurückgestellt, und der Stromunterbrechungszustand des Kontaktschaltkreises wird aufrecht erhalten, bis der Strom zwischen dem externen Anschluss 87-1 für die feste Kontaktseite und dem externen Anschluss 88-1 für die bewegliche Kontaktseite von außerhalb zwangsweise unterbrochen wird.
Im Ergebnis wird auch mit dieser Ausführungsform der Wärmeschutz 100 implementiert, der einen Selbsthaltebetrieb ausführt, wenn von dem eingebetteten Widerstandselement nach Unterbrechung des elektrischen Stroms Wärme erzeugt wird.
Darüber hinaus ist auch bei dieser Ausführungsform der Spalt h zwischen dem Anschluss der festen Kontaktseite, 87, wo sich das Polymer-PTC-Element 86 befindet und fixiert ist, auf der Seite gegenüber dem Anschluss 88 für die bewegliche Kontaktseite und der unteren Innenwand des Gehäuses 102 des Hauptgehäuses 92 gebildet. Deshalb schwankt der Anschluss 87 der festen Kontaktseite in Richtung der unteren Innenwand des Gehäuses 102 des Hauptgehäuses 92 innerhalb des Dickenbereichs, welcher zugenommen hat aufgrund einer Volumenausdehnung, die verursacht wurde durch eine Wärmeausdehnung bei der Wärme, die von dem Polymer-PTC-Element 86 mit damit einhergehender Volumenvergrößerung erzeugt wurde.
Im Ergebnis wird der Freiheitsgrad der Volumenausdehnung aufgrund der Wärmeausdehnung des Polymer-PTC-Elements 86 nicht durch äußeren Druck beeinträchtigt. Darüber hinaus sind der Anschluss 87 für die feste Kontaktseite und der Anschluss 88 für die bewegliche Kontaktseite, die auf das Polymer-PTC-Element 86 geklebt sind, mit großen Flächen der Dünnschichtelektroden 89a und 89b des Polymer-PTC-Elements 86 verbunden, wodurch die Möglichkeit ausgeschaltet wird, dass das Polymer-PTC-Element 86 einen Hotspot verursacht.
Wie oben beschrieben wurde, kann der Hitzeschutz 100 nach dieser Ausführungsform auch die stabile Stromunterbrechungsfunktion und die Selbsthaltefunktion erfüllen, nachdem ein elektrischer Strom unterbrochen wurde, selbst wenn das Polymer-PTC-Element ein instabiles Element ist, welches als Widerstandselement für die Stromunterbrechungsfunktion bei der Wärmeentstehung verwendet wird.
Bei den oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsformen wird der Freiheitsgrad der Volumenausdehnung aufgrund der Wärmeausdehnung des internen Widerstands des Widerstandsmoduls 60 bzw. 85 nicht beeinträchtigt durch Fixieren der Lage des Widerstandsmoduls 60 bzw. 85 mit dem Anschluss (dem ersten Anschluss 63 oder dem Anschluss der beweglichen Kontaktseite 88) auf der Seite des beweglichen Kontakts des Widerstandsmoduls 60 bzw. 85, und durch Anordnen des Anschlusses (des zweiten Anschlusses 64 oder des Anschlusses der festen Kontaktseite, 87) auf der festen Kontaktseite, so dass das Widerstandsmodul innerhalb des Gehäuses Größenschwankungen ausführen kann. Allerdings ist ein Aufbau, der den Freiheitsgrad der Volumenausdehnung aufgrund der Wärmeausdehnung des internen Widerstands des Widerstandsmoduls nicht auf diesen speziellen Fall beschränkt.
Ein weiterer Aufbau, bei dem der Freiheitsgrad der Volumenausdehnung aufgrund der Wärmeausdehnung des internen Widerstands des Widerstandsmoduls nicht beschränkt wird, wird im Folgenden als dritter Ausführungsform erläutert.
4A ist eine auseinandergezogene, perspektivische Ansicht des internen Aufbaus eines Hitzeschutzes nach der dritten Ausführungsform, wobei 4B eine Seiten-Schnittansicht des zusammengesetzten Hitzeschutzes ist. 4B ist eine Schnittansicht des an dem Stützpfosten 112 in 4A in horizontaler Richtung (schräg von links unten nach rechts oben in 4A) geschnittenen Hitzeschutzes.
Wie in 4A gezeigt ist, setzt sich der innere Aufbau des Hitzeschutzes nach dieser Ausführungsform zusammen aus einem Anschluss der beweglichen Kontaktseite, 106, einem Bimetall 107, einer beweglichen Platte 108, einem Distanzstück 109, einem Widerstandsmodul 110, einem Anschluss der festen Kontaktseite 111 und einem Stützpfosten 112.
Wie in den 4A und 4B gezeigt ist, besteht ein Installationsteil des Anschlusses der beweglichen Kontaktseite, 106 in einem hinteren Abschnitt (in schräger Richtung nach oben links in 4A) aus einem unteren Schichtteil 113 und einem oberen Schichtteil 114. Ein etwas kleineres Loch 115 ist in dem unteren Schichtteil 113 ausgebildet, wohingegen ein etwas größeres Loch 116 an einer sich mit dem Loch 115 überlappenden Stelle in dem oberen Schichtteil 114 ausgebildet ist.
Das Bimetall 107 befindet sich normalerweise in einem nach oben konvexen Zustand, und ein Anschlussverbindungsteil 117, der aus einer Seite nach vorn wegsteht, ist an dem vorderen Ende ausgebildet (in einer schrägen Richtung nach unten rechts in 4A). Außerdem ist an dem vorderen Ende ein Loch 118 nahezu der gleichen Größe wie das Loch 115 des unteren Schichtteils 113 des Anschlusses der beweglichen Kontaktseite, 106 an dem vorderen Ende ausgebildet.
An der beweglichen Platte 108 ist ähnlich dem Bimetall 107 ein Anschlussverbindungsteil 119 angeformt, der von der Seite des vorderen Endes nach vorn wegsteht. Außerdem befindet sich an diesem vorderen Ende ein Loch 121 nahezu der gleichen Größe wie das Loch 115 des unteren Schichtteils 113 des Anschlusses der beweglichen Kontaktseite, 106. Darüber hinaus ist ein nach unten wegstehender beweglicher Kontakt 122 in der Nähe des Endteils am hinteren Ende ausgebildet, und ganz am Ende ist ein Hakenteil 123 nach vorn umgefaltet.
Das Distanzstück 119 hat die Form eines rechteckigen Rahmens. Die Größe eines Lochs 124, das durch einen Innenumfang des Rahmens gebildet wird, ist nahezu genauso bemessen wie die des Lochs 115 des unteren Schichtteils 113 des Anschlusses der beweglichen Kontaktseite, 106.
Das Widerstandsmodul 110 setzt sich zusammen aus einem internen Widerstand 125, einem Verbindungsanschluss 126 der beweglichen Kontaktseite und einem Verbindungsanschluss 127 der festen Kontaktseite. Die hinteren Teile des Verbindungsanschlusses 126 der beweglichen Kontaktseite und des Verbindungsanschlusses 127 der festen Kontaktseite sind mit der Gesamtheit der Oberflächen der Dünnschichtelektrodenfilme verbunden und daran fixiert, welche hier nicht dargestellt sind, die aber sowohl auf der Oberseite als auch der Unterseite des internen Widerstands 125 ausgebildet sind.
Darüber hinaus ist in dem Widerstandsmodul 110 ein Loch 128 ausgebildet, welches den internen Widerstand 125, den Verbindungsanschluss 126 der beweglichen Kontaktseite und den Verbindungsanschluss 127 der festen Kontaktseite durchdringt. Die Größe des Lochs 128 ist nahezu die gleiche wie der Außenumfang des rechteckigen Rahmens des Distanzstücks 109.
Der Anschluss 111 der festen Kontaktseite setzt sich zusammen aus einem Trägerteil 129, der am hinteren Bereich des Anschlussteils angeformt ist, und einem Kontaktteil 131, der am hinteren Ende des Trägerteils 129 angeformt ist. An dem Ende des Kontaktteils 131 befindet sich ein fester Kontakt an einer Stelle gegenüber dem beweglichen Kontakt 122, obschon dies nicht speziell dargestellt ist.
Darüber hinaus ist in der Nähe des Endteils des Trägerteils 129 ein Höhendifferenzloch 1 32 ausgebildet, in welchem sich der Anschluss 111 der festen Kontaktseite befindet. Innerhalb des Höhendifferenzlochs 132 sind Höhenunterschiede in absteigender Reihenfolge von unten nach oben innerhalb des Innenumfangs ausgebildet. Der Boden des Stützpfostens 112 wirkt mit dem Höhendifferenzloch 132 zusammen.
An einem Außenumfang des Bodens des Stützpfostens 112 befindet sich ein Flanschteil 112-1, der in Eingriff steht mit der größeren Höhendifferenz am Boden des Lochs 132, und der obere Teil des Stützpfostens 112 ist mit etwa der gleichen Größe ausgebildet wie das Loch 115 des unteren Schichtteils 113 des Anschlusses 106 der beweglichen Kontaktseite.
Wie in 4A durch eine strichpunktierte Linie dargestellt ist, sind die jeweiligen Elemente an dem Stützpfosten 112 über ihre Löcher 128, 124, 121, 118 und 115 (und 116) in dieser Reihenfolge angebracht, so dass der obere Teil des Stützpfostens 112 exakt in Löcher passt, ohne dass zusätzlicher Raum vorhanden ist. Dabei wirken die Löcher mit dem Stützpfosten 112 zusammen, während der hintere Teil des Bimetalls 107 in den Hohlraum des Hakens 123 der beweglichen Platte 108 eingesetzt ist.
Im Ergebnis überlappen sich der Anschluss 106 der beweglichen Kontaktseite, das Bimetall 107, die bewegliche Platte 108, das Distanzstück 112, das Widerstandsmodul 110 und der Anschluss 111 der festen Kontaktseite, wodurch sie zu einem einzigen Teil integriert sind, wie in 4B dargestellt ist. Damit ist der innere Aufbau ausgerichtet und fixiert durch den Stützpfosten 112.
Der Hitzeschutz 135 dieser Ausführungsform wird vervollständigt durch Unterbringen des inneren Aufbaus in ein Gehäuse 134 des Hitzeschutzes 135, wie in 4B gezeigt ist.
Das äußere Erscheinungsbild und der innere Aufbau des vollständigen Hitzeschutzes 135 sind nahezu die gleichen wie bei dem Hitzeschutz 100 nach den 3B und 3C, nur dass die Funktionen und die Form des Stützpfostens und die Formen der elektrischen Verbindung verschieden sind.
Auch bei dieser Ausführungsform lässt sich die gesamte Wärme wirksam in das Bimetall 107 leiten, wenn der aus dem Polymer-PTC-Element bestehende interne Widerstand 125 Wärme erzeugt.
In dem inneren Aufbau des Hitzeschutzes 135 dieser Ausführungsform überlappen sich die jeweiligen Bauteile mit Toleranzen in Dickenrichtung. Elektrische Verbindungen der Bauteile werden mit dem Anschluss 106 der beweglichen Kontaktseite beispielsweise durch Löten oder Schweißen des Anschlussverbindungsteils 117, des Anschlussverbindungsteils 119 und des Verbindungsanschlusses 126 der beweglichen Kontaktseite hergestellt, wobei die elektrischen Verbindungen der Bauteile mit dem Anschluss 111 der festen Kontaktseite beispielsweise durch Löten oder Schweißen des Verbindungsanschlusses 127 der festen Kontaktseite zustande kommen.
Selbst wenn also in Dickenrichtung der einander überlappenden Bauteile Toleranzen vorgesehen werden, so gibt es keine Probleme hinsichtlich der elektrischen Verbindungen. Außerdem ist das Distanzstück 109 mit größerer Höhe ausgebildet, als es der Dicke (Höhe) des Widerstandsmoduls 107 entspricht.
Eine Höhendifferenz entspricht nahezu den gesamten Toleranzen, das heißt Raumzugaben in Dickenrichtung der einander überlappenden Elemente, und diese Differenz ist diejenige Differenz, die eine Zunahme der Dicke absorbieren kann, wenn sich die Dicke aufgrund einer Volumenvergrößerung erhöht, die verursacht wird durch eine Wärmeausdehnung, wenn der interne Widerstand 125 des Widerstandsmoduls 110 Wärme erzeugt.
Die Arbeitsweisen des Hitzeschutzes 135 mit dem oben beschriebenen Aufbau der dritten Ausführungsform werden im Folgenden beschrieben. Zunächst, wenn eine Umfeldtemperatur (Umgebungstemperatur) des Hitzeschutzes 135 auf eine vorbestimmte Temperatur oder darüber ansteigt, krümmt sich das Bimetall 107 in umgekehrter Richtung aus einem nach oben konvexen Zustand gemäß 4A in den nach oben konkaven Zustand.
Das freie Ende, welches den beweglichen Kontakt 122 der beweglichen Platte 108 trägt, hebt mit der umgekehrten Krümmung des Bimetalls 107 ab. Im Ergebnis wird der bewegliche Kontakt 122 von dem hier nicht dargestellten festen Kontakt in dem Kontaktteil 131 des Anschlusses 111 der festen Kontaktseite getrennt, und ein Stromschaltkreis zwischen dem Anschluss 106 der beweglichen Kontaktseite und dem Anschluss 111 der festen Kontaktseite wird unterbrochen.
Die Gesamtmenge des elektrischen Stroms zwischen dem Anschluss 111 der festen Kontaktseite und dem Anschluss 106 der beweglichen Kontaktseite bei Unterbrechung des Stromschaltkreises fließt in den internen Widerstand 125, der sich aus dem Polymer-PTC-Element des Widerstandsmoduls 110 zusammensetzt, und dadurch erzeugt der interne Widerstand 125 Wärme. Die von dem internen Widerstand 125 erzeugte Wärme wird wirksam zu dem Bimetall 107 geleitet, wie oben erläutert wurde.
Eine Temperatur der dem Bimetall 107 zugeleiteten Wärme ist eine vorbestimmte Temperatur oder ein noch höherer Wert für das Bimetall 107. Deshalb wird das Bimetall 107 nicht eher in den Normalzustand zurückgestellt, bis ein zwischen dem Anschluss 111 der festen Kontaktseite und dem Anschluss 107 der beweglichen Kontaktseite fließender elektrischer Strom von außerhalb zwangsweise unterbrochen wird. Im Ergebnis wird der Stromunterbrechungszustand des Kontaktschaltkreises aufrechterhalten.
Wie oben erläutert wurde, lässt sich auch durch diese Ausführungsform der Hitzeschutz 125 realisieren, der eine Selbsthaltefunktion ausführt mit der Hitze, die von dem eingebetteten Widerstandselement erzeugt wird, nachdem der elektrische Strom unterbrochen wurde.
Darüber hinaus ist bei dieser Ausführungsform, wie oben beschrieben wurde, die Höhe des Distanzstücks 109 größer gewählt als die Dicke (Höhe) des Widerstandsmoduls 110, und eine Differenz zwischen den Höhen ist eine Differenz, die eine Dickenzunahme absorbieren kann, wenn sich die Dicke erhöht aufgrund einer Volumenausdehnung, die ihre Ursache in der Wärmeausdehnung hat, wenn der interne Widerstand 125 des Widerstandsmoduls 110 Wärme erzeugt.
Dementsprechend wird der Freiheitsgrad der Volumenausdehnung aufgrund der Wärmeausdehnung des internen Widerstands 125, der durch das Polymer-PTC-Element gebildet wird, nicht durch externen Druck beeinträchtigt. Darüber hinaus sind der Verbindungsanschluss 126 der beweglichen Kontaktseite und der Verbindungsanschluss 127 der festen Kontaktseite, die auf den internen Widerstand 125 geklebt sind, über große Flächen verbunden mit den Dünnschichtelektroden, die hier nicht dargestellt sind, die sich aber auf der Oberseite und der Unterseite des internen Widerstands 125 befinden. Daher besteht keine Möglichkeit, dass der aus dem Polymer-PTC-Element gebildete interne Widerstand 125 einen Hotspot bildet.
Wie oben erläutert wurde, lässt sich auch bei dem Hitzeschutz 135 dieser Ausführungsform die stabile Stromunterbrechungsfunktion und die Selbsthaltefunktion nach Unterbrechung eines elektrischen Stromflusses sogar mittels des Polymer-PTC-Elements realisieren, welches ein instabiles Element ist und hier als Widerstandselement für die Stromunterbrechungsfunktion zur Zeit der Wärmebildung verwendet wird.

Claims

Hitzeschutz (70) mit Selbsthaltefunktion mittels Wärme, die durch ein eingebettetes Widerstandselement (61) erzeugbar ist, nach Unterbrechung eines elektrischen Stroms bei einem Anstieg der Umgebungstemperatur auf eine vorbestimmte Temperatur oder darüber, umfassend: ein Hauptgehäuse (73); ein thermisch betätigbares Element (74), das sich bei der vorbestimmten Temperatur umgekehrt krümmt; eine leitende bewegliche Platte (75) mit einem beweglichen Kontakt (77); eine leitende Befestigungsplatte (79) mit einem festen Kontakt (78); das Widerstandselement (61) mit Elektroden (62a, 62b) auf beiden Oberflächen eines internen Widerstands (62); und einen ersten Anschluss (63) und einen zweiten Anschluss (64), die auf die Elektroden (62a, 62b) an den beiden Oberflächen des Widerstandselements (61) geklebt sind, wobei das Hauptgehäuse (73), konfiguriert mit einem Gehäuse (71), welches an einer Seite eine mit einem Isolierfüllstoff (72) abgedichtete Öffnung besitzt, das thermisch betätigbare Element (74), die bewegliche Platte (75), einen Hauptteil der Befestigungsplatte (79), das Widerstandselement (61) und den ersten Anschluss (63) und den zweiten Anschluss (64) enthält, wobei zugewandte Endteile des thermisch betätigbaren Elements (74) mit entsprechenden Endteilen der beweglichen Platte (75) in Eingriff stehen, wobei die bewegliche Platte (75) ein festes Ende, welches mit einem von zwei externen Schaltkreisen verbindbar ist, und ein bewegliches Ende, welches den beweglichen Kontakt (77) auf einer dem festen Ende gegenüberliegenden Seite enthält, aufweist, wobei das bewegliche Ende antreibbar ist, um den beweglichen Kontakt (77) von einer geschlossenen Seite zu einer offenen Seite hin zu treiben, wenn das thermisch betätigbare Element (74) sich bei der vorbestimmten Temperatur umgekehrt krümmt; wobei die Befestigungsplatte (79) einen festen Kontakt (78) an einer Stelle gegenüber dem beweglichen Kontakt (77) aufweist und einen Verbindungsteil (79-1) aufweist, der mit dem anderen der zwei externen Schaltkreise verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandselement (61) in Form einer Platte ausgebildet ist, wobei ein Loch (65) in Dickenrichtung der Platte vorgesehen ist, welches in den internen Widerstand (62) und die Elektroden (62a, 62b) auf den beiden Oberflächen hineinragt, dass ein Loch (66), welches kleiner ist als das in den internen Widerstand (62) und die Elektroden (62a, 62b) hineinragende Loch (65), in dem ersten Anschluss (63) in einem Bereich ausgebildet ist, der sich mit dem in den internen Widerstand (62) und die Elektroden hineinragenden Loch (65) überlappt, dass der erste Anschluss (63) verbunden ist mit und fixiert ist an dem festen Ende der beweglichen Platte (75) durch Verpressen eines Umfangs des Lochs (66), welches kleiner ist als das in den internen Widerstand (62) und die Elektroden (62a, 62b) hineinragende Loch (65), mit einem Element (81), welches ein Stauchteil innerhalb des in den internen Widerstand (62) und die Elektroden (62a, 62b) hineinragenden Lochs (65) bildet, und dass ein Loch (67), welches mindestens gleich groß ist wie oder größer ist als das Loch (65), welches in den internen Widerstand (62) und die Elektroden (62a, 62b) hineinragt, in dem zweiten Anschluss (64) in einem Bereich ausgebildet ist, der sich mit dem in den internen Widerstand (62) und die Elektrode (62a, 62b) hineinragenden Loch (65) überlappt, dass der zweite Anschluss (64) ein Wölbungsteil in einem vorstehenden Bereich aufweist sowie zwischen einer Innenwand des Hauptgehäuses (73) und dem zweiten Anschluss (64) eine Lücke (h) bildet, in welcher der Wölbungsteil innerhalb eines Bereichs einer Dickenvergrößerung aufgrund von Wärmeausdehnung des internen Widerstands (62) des Widerstandselements (61) schwanken kann, wobei der zweite Anschluss (64) mit der Befestigungsplatte (79) über eine gebogene Ecke (64-1 a) benachbart zu dem Wölbungsteil verbunden ist.
Hitzeschutz (100) mit Selbsthaltefunktion mittels Wärme, die durch ein eingebettetes Widerstandselement (85) erzeugbar ist, nach Unterbrechung eines elektrischen Stroms bei einem Anstieg der Umgebungstemperatur auf eine vorbestimmte Temperatur oder darüber, umfassend: ein Hauptgehäuse (92); ein thermisch betätigbares Element (101), das sich bei der vorbestimmten Temperatur umgekehrt krümmt; eine leitende bewegliche Platte (96) mit einem beweglichen Kontakt (104); ein Widerstandselement (85) mit Elektroden (89a, 89b) auf beiden Oberflächen eines internen Widerstands (89); und einen Anschluss (87) einer festen Kontaktseite und einen Anschluss (88) einer beweglichen Kontaktseite, die auf die Elektroden (89a, 89b) auf beiden Oberflächen des internen Widerstandselements (89) aufgeklebt sind, wobei das Hauptgehäuse (92) konfiguriert ist mit einem Gehäuse (102) mit einer Öffnung auf einer Seite und einem Isolierfüllstoff (103) zum Abdichten der Öffnung und das thermisch betätigbare Element (101), die bewegliche Platte (96), das Widerstandselement (85), den Anschluss (87) der festen Kontaktseite und den Anschluss (88) der beweglichen Kontaktseite enthält, wobei zugewandte Enden des thermisch betätigbaren Elements (101) mit entsprechenden Enden der beweglichen Platte (96) in Eingriff stehen, wobei die bewegliche Platte (96) ein festes Ende, welches mit einem von zwei externen Schaltkreisen verbindbar ist, und ein bewegliches Ende, welches den beweglichen Kontakt (104) auf einer Seite entgegengesetzt zu dem festen Ende aufweist, besitzt, wobei das bewegliche Ende bei einer umgekehrten Krümmung des thermisch betätigbaren Elements (101) bei der vorbestimmten Temperatur angetrieben wird, um den beweglichen Kontakt (104) von einer geschlossenen Seite zu einer offenen Seite hin zu bewegen, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandselement (85) in Form einer Platte ausgebildet ist, und in Dickenrichtung der Platte ein Loch (93) vorgesehen ist, welches in den internen Widerstand (89) und die Elektroden (89a, 89b) auf den beiden Oberflächen eindringt, dass der Anschluss (88) der beweglichen Kontaktseite einen Verbindungsteil (88-1) aufweist, der von einem auf eine (89b) der Elektroden (89a, 89b) des Widerstandselements (85) aufgeklebten Abschnitt weg steht, und mit dem einen der zwei externen Schaltkreise verbindbar ist, dass ein Loch (94), welches kleiner ist als das in den internen Widerstand (89) und die Elektroden (89a, 89b) eindringende Loch (93), in dem Anschluss (88) der beweglichen Kontaktseite in einem Bereich gebildet ist, welcher sich mit dem in den internen Widerstand (89) und die Elektroden (89a, 89b) eindringenden Loch (93) überlappt, dass der Anschluss (88) der beweglichen Kontaktseite verbunden ist mit und befestigt ist an dem festen Ende der beweglichen Platte (96) durch Verpressen eines Umfangs des Lochs (94), welches kleiner ist als das in den internen Widerstand (89) und die Elektroden (89a, 89b) eindringende Loch (93), mit einem Element, welches ein Stauchteil (95) innerhalb des in den internen Widerstand (89) und die Elektroden (89a, 89b) eindringenden Lochs (93) bildet, und dass der Anschluss (87) der festen Kontaktseite Enden besitzt, die jeweils von einem Bereich in entgegengesetzte Richtungen wegstehen, der auf die andere der Elektroden (89a) des Widerstandselements (85) geklebt ist, wobei eines der Enden einen festen Kontakt (91) an einer Stelle gegenüber dem beweglichen Kontakt (104) besitzt und an dem Hauptgehäuse (92) befestigt ist, und wobei das andere Ende einen Verbindungsteil (87-1) aufweist, der mit dem anderen der zwei externen Schaltkreise verbindbar ist und zwischen einer Innenwand des Hauptgehäuses (92) eine Lücke (h) bildet, in der eine Seite des Verbindungsteils (87-1) weiter innen als das an dem Hauptgehäuse (92) befestigte Ende in einem Bereich einer Dickenvergrößerung aufgrund von Wärmeausdehnung des internen Widerstands (89) des Widerstandselements (85) schwanken kann.
Hitzeschutz (70; 100) nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin umfassend: ein Isolierelement, welches an einer Stelle weiter innen als der Isolierfüllstoff (72; 103) und weiter außen als das Widerstandselement (61; 85) vorgesehen ist, und welches verhindert, dass der Isolierfüllstoff (72; 103) tiefer in das Hauptgehäuse (73; 92) eindringt.
Hitzeschutz (135) mit Selbsthaltefunktion mittels Wärme, die durch ein eingebettetes Widerstandselement (110) erzeugbar ist, nach Unterbrechung eines elektrischen Stroms bei einem Anstieg der Umgebungstemperatur auf eine vorbestimmte Temperatur oder darüber, umfassend: einen Anschluss (106) einer beweglichen Seite, an dem ein mit einem von zwei externen Schaltkreisen verbindbarer Anschlussteil gebildet ist, und an dem ein erstes Stützpfostenloch (115) und ein Stauchteil (95) an einem Ende auf einer Seite gegenüber dem Endteil gebildet sind; ein thermisch betätigbares Element (107) mit einem umgekehrten Krümmungsteil, der sich bei der vorbestimmten Temperatur umgekehrt krümmt, und mit einem Verbindungsteil (117), der dem umgekehrten Krümmungsteil benachbart ist und in welchem ein zweites Stützpfostenloch (118) mit der gleichen Form wie das erste Stützpfostenloch (115) gebildet ist; eine bewegliche Platte (108) mit einem Ende, an welchem ein mit einem Ende des thermisch betätigbaren Elements (107) in Eingriff stehender Hakenteil (123) gebildet ist, mit einem beweglichen Kontakt (122) auf einer Seite abgewandt von einem Haken des Hakenteils (123), der an dem Ende gebildet ist, und mit einem Verbindungsteil (119), wo ein weiteres zweites Stützpfostenloch (121) mit der gleichen Form wie das erste Stützpfostenloch (115) an einem Ende auf einer Seite abgewandt von dem Ende gebildet ist; ein Widerstandselement (110), das einen internen Widerstand (125) in Form einer Platte aufweist, an dessen beiden Oberflächen Oberflächenelektroden ausgebildet sind, und in welchem ein weiteres zweites Stützpfostenloch (128), welches größer ist als das erste Stützpfostenloch (115), durch den internen Widerstand (125) und die Oberflächenelektroden hindurch auf beiden Oberflächen in Dickenrichtung der Platte gebildet ist, wobei eine der Oberflächenelektroden auf den beiden Oberflächen mit dem Verbindungsteil (119) der beweglichen Platte (108) über einen ersten Anschluss (126) verbunden ist und die andere Oberflächenelektrode mit einem zweiten Anschluss (127) verbunden ist; einen Anschluss (111) der festen Seite, der mit dem zweiten Anschluss (127) verbunden ist und einen Anschlussteil besitzt, der mit dem anderen der zwei externen Schaltkreise verbindbar ist, und in welchem ein weiteres zweites Stützpfostenloch (132) mit der gleichen Größe wie das erste Stützpfostenloch (115) und ein Stauchteil (112-1) gebildet sind; ein Stützpfosten (112), der die zweiten Stützpfostenlöcher gleicher Größe, nämlich die Stützpfostenlöcher der Elemente wie dem Anschluss (126) der beweglichen Seite des thermisch betätigbaren Elements (107), der beweglichen Platte (108), dem Widerstandselement (110) und dem Anschluss (111) der festen Seite, sowie ein weiteres zweites Stützpfostenloch (128), welches größer ist als das erste Stützpfostenloch (115), durchdringt, und der die Elemente durch Verpressung mit dem Stauchteil (112-1) an dem Anschluss (126) der beweglichen Seite und dem Stauchteil (112-1) des Anschlusses (111) der festen Seite hält; und ein starres Isolierelement (109), welches eine größere Dicke besitzt als der interne Widerstand (125) des Widerstandselements (110) und die auf den beiden Oberflächen des internen Widerstands (110) gebildeten Oberflächenelektroden, und welches zwischen dem Stützpfosten (112) und einer Innenwand des in dem Widerstandselement (110) ausgebildeten Stützpfostenlochs (128) angeordnet ist.
Hitzeschutz nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, bei dem das Widerstandselement (61, 85, 110) ein leitfähiges PCT-Polymerbauteil, nämlich ein Bauteil mit positivem Temperaturkoeffizienten ist.