DE2602538A1

DE2602538A1 - Schmelzsicherung

Info

Publication number: DE2602538A1
Application number: DE19762602538
Authority: DE
Inventors: Juichiro Ozawa
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-09-23
Filing date: 1976-01-23
Publication date: 1977-03-31
Also published as: US4031497A; JPS5239162A; JPS5534569B2; NL7607090A

Description

Liedl, Nöih, Zeitlsr

Patentanwälte München 22 · Steiηsdο rfstraße 21 - 22 · Telefon 089 / 29 84 62

A 7648

JUICHERO OZAWA c/o Susumu Industrial Co., Ltd. No. 14, Umamawashi-cho, Kamitoba, Minami-ku, Kyoto-shi / Japan

Schmelzsicherung

Die Erfindung betrifft eine Schmelzsicherung, insbesondere in Form eines schmelzbaren Widerstandes.

Eine derartige Schmelzsicherung wird beispielsweise zum Feuerschutz im Falle der Überlastung von eleictrischen Maschinen oder Geräten aufgrund falscher Bedienung oder anormaler Betriebsbedingungen, verwendet.

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In den letzten Jahren sind die verschiedensten elektronischen und elektrischen Geräte in Haushalten und dgl. eingeführt worden. Die entsprechende Ausgestaltung dieser Geräte, insbesondere im Hinblick auf Feuerschutz, ist äußerst wichtig. In gleicher Weise werden industrielle Anlagen, wie beispielsweise elektronische Rechenanlagen, Telefonselbstwählsysteme und dgl., von Jahr zu Jahr größer und umfangreicher und demgemäß erhöht sich auch die Gefahr des ausbrechenden Feuers in derartigen Anlagen. Ein Ausbrechen des Feuers kann die gesamte wertvolle Anlage zerstören.

Schmelzwiderstände, welche im allgemeinen zum Schutz gegen Feuer in den vorbeschriebenen Geräten verwendet werden, wirken bei normalem Stromfluß als gewöhnliche Widerstände. Wenn jedoch beispielsweise durch einen Kurzschluß ein anormal hoher Strom fließt, schmilzt ein bestimmter Teil des Widerstandes, wodurch der Stromkreis geöffnet wird. Hierdurch wird das Gerät gegen Überhitzung und mögliches Feuer geschützt.

An einen Widerstand, der in der im vorstehenden beschriebenen Weise wirken soll, werden folgende Anforderungen gestellt:

1. Er soll mit einer Betriebssicherheit gleich der gewöhnlicher Widerstände wirken, wobei die Gefahr, eine falsche Betriebsweise des Gerätes zu bewirken, ausgeschlossen ist.

2. Wenn ein Überstrom in Höhe eines vorbestimmten Wertes fließt, soll der Widerstand möglichst rasch und sicher schmelzen, so daß möglichst schnell der Stromkreis geöffnet wird.

3. Wenn der Widerstand geschmolzen ist, soll die Entstehung eines Lichtbogens unterbunden sein, damit Verbrennungen und Rauchentwicklung, welche unter Umständen zu einem Sekundärfeuer führen können, ausgeschlossen sind.

4. Die Betriebsbedingungen, bei denen ein Schmelzen in Ersaheinung treten soll, d. h. die Höhe des Stromes und die Dauer desselben, sollen so genau und reproduzierbar wie möglich vorbestimmbar sein.

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Ausgabe der Erfindung ist es daher, eine Schmelzsicherung, insbesondere in Form eines Schmelzwiderstandes, zu schaffen, der die vorstehenden Anforderungen erfüllt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Schmelzsicherung, insbesondere einen Schmelzwiderstand mit einer Grundplatte aus wärmebeständigem Material, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß die Grundplatte wenigstens teilweise von einer dünnen Schicht aus einem organischen Material bedeckt ist, das bei Erhitzung zerfällt und sich über die Grundplatte ein länglicher Film aus einem schmelzbaren Widerstandsmaterial erstreckt, von dem wenigstens ein Teil auf der Schicht aus organischem Material aufliegt und daß der Film aus dem Widerstandsmaterial an einen Stromkreis anschließbar ist und bei einem Überstrom durch die erzeugte Erhitzung die dünne Schicht aus dem organischen Material schmelzbar und zersetzbar ist, so daß der Stromkreis, In welchen der Widerstandsfilm geschaltet ist, unterbrochen ist.

Die Erfindung zeigt demnach einen schmelzbaren Widerstand, der aus einem länglichen Widerstandsfilm besteht, von dem ein Teil auf einem auf eine Grundplatte aufgebrachten Film aus einer organischen Substanz angeordnet ist. Der Film aus der organischen Substanz kann schmelzen, wenn durch den länglichen Widerstandsfilm, welcher in eine Schaltung geschaltet ist, ein Überstrom fließt. Der Film aus dem organischen Material zersetzt sich dabei, wodurch der Schaltkreis unterbrochen wird. Der Film aus dem organischen Material ist bevorzugt durch die Polymerisation eines Monomers durch Glimmentladung innerhalb einer Gasätmosphäre des Monomers erzeugt.

Bevorzugt besteht das Widerstandsmaterial, das in Form eines länglichen Filmes auf die Grundplatte aufgebracht ist, aus Chromnickel. Ein Teil dieses länglichen Widerstandsfilmes ist auf dem Film aus der organischen Substanz angeordnet. Die organische Substanz kann durch Erhitzung bei einem durch den Widerstandsfilm fließenden Überstrom geschmolzen werden, die sich zersetzt.

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In den Figuren ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Anhand dieser Figuren soll die Erfindung noch näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen schmelzbaren Widerstand;

Fig. 2 eine schnittbildliche Darstellung entlang der Linie II-II der Fig.

und

Fig. 3 die Herstellungsschritte des Widerstandes in den Fig. 1 und 2, bei denen der organische Film auf der Grundplatte durch Glimmentladung gebildet wird.

Der schmelzbare Widerstand, welcher in den Figuren dargestellt ist, besteht aus einer Grundplatte 1 aus Keramik, beispielsweise aus Aluminiumoxid. Auf diese Grundplatte ist ein Film 2 aus einem organischen Material, beispielsweise Kunststoff, aufgebracht. Zwischen Elektroden 3, die sich auf der Grundplatte 1 befinden, ist ein Widerstandsfilm 4 aus einem schmelzbaren Widerstandsmaterial geschaltet. Ein Teil 5 des Widerstandsfilmes 4 ist auf dem Film 2 aus dem organischen Material angeordnet.

Wenn der durch den Widerstandsfilm 4 fließende Strom auf einen Wert anwächst, der über einem vorbestimmten Wert liegt, wächst die Temperatur des Widerstandsfilmes 4 rasch auf eine Höhe an, bei der der Film 2 aus dem organischen Material, auf welchem der Widerstandsfilm 4 angeordnet ist, erweicht und zerfließt, so daß der Teil 5 des Widerstandsfilmes zerstört wird und damit der Stromkreis geöffnet wird. Die Schmelzeigenschaft eines derartigen schmelzbaren Widerstandes kann so eingestellt werden, daß er bei einem ganz bestimmten Strom innerhalb eines großen Strombereiches schmilzt, indem das Material die Dicke und die Breite des Filmes 2 aus dem organischen Material sowie die Breite, die Dicke und die Musterung des Widerstandsfilmes 4 entsprechend ausgewählt werden.

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ün folgenden soll ein praktisches Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt werden.

Auf einer Keramikplatte 1 aus Aluminiumoxid mit einer Abmessung von. 8, 5mm χ 5,5mm χ 0, 65mm ist ein rechtwinkliger Film mit einer Abmessung von 4,5mm χ lmm aus einem organischen Material mit einem hohen Molekulargewicht in einer Dicke von etwa 10. 000 Ä aufgebracht. Der Film aus dem organischen Material wird, wie in Fig. 3 dargestellt, gebildet. Im Innern einer Vakuumentladungsröhre 6 ist die Grundplatte 1, welche in geeigneter Weise maskiert ist, angeordnet. Die Vakuumentladungsröhre 6 wird mit einer Gasatmosphäre bei niedrigem Druck gefüllt. Als Gas wird DivtayE^enaolrMonomer bei einem Druck von 0, 5 Torr verwendet. Dieses Gas dient als Ausgangsmaterial für das organische Material mit dem hohen Molekulargewicht. An Entladungselektroden 7 und 8 wird eine Wechselspannung von 500 V und 5 KHz aus einer Spannungsquelle 11 gelegt. Hierdurch erzeugt man ein Glimmentladungsplasma, wobei das Monomer durch die Energie des Plasmas polymerisiert wird und auf der Grundplatte 1 der Film aus dem organischen Material mit hohem Molekulargewicht entsteht.

Dann wird unter Ausnützung der Vakuumaufdampftechnik ein länglicher Widerstandsfilm 4 aus Chromnickel mit einer Dicke von 600 A und einer Breite von 0,1 mm gebildet. Anschließend wird an den beiden Endkanten der Grundplatte 1 Kupfer aufgedampft, wodurch die Elektroden 3 gebildet werden. Mit diesen Elektroden sind Enden 9 und 10 des Widerstandsfilmes 4 verbunden. Der Teil 5 des Widerstandsfilmes 4 aus Chromniekel, welcher auf dem Film 2 aus dem organischen Material aufliegt, ist 4,5 mm lang.

Die Eigenschaften des schmelzbaren Widerstandes der in der vorbeschriebenen Weise hergestellt worden ist, sind die folgenden:

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-r-

Widerstandswert 3,6 K -5%

Unterbrechungsspannung 160 V - 10 V oder weniger

Geschätzte Lebensdauer weniger als - 1 % (1. 000 Stunden)

Geschätzte Leistung 1/4 Watt bei 30 V

Der im vorstehenden beschriebene schmelzbare Widerstand hat die folgenden Eigenschaften:

1. Da der schmelzbare Widerstand genaue Abmessungen aufweist, sind die Bedingungen, bei denen er schmilzt und bei denen der durch ihn hindurchfließende Strom unterbrochen wird, genau vorherbestimmbar.

2. Da der Film aus dem organischen Material durch die Polymerisierung eines Monomers durch Glimmentladung innerhalb einer Gasatmosphäre des Monomers bei niedrigem Druck hergestellt ist, kann die Dicke des organischen Films genau eingestellt werden, so daß man eine stabile Unterbrechungsspannung in reproduzierbarer Weise im Gegensatz zum Stand der Technik erhält. Beim Stand der Technik wird der organische Film aus einer Platte oder einem Streifen einer organischen Substanz durch Schneiden in die gewünschte Form hergestellt oder es wird ein synthetisches Harz in einem Lösungsmittel gelöst und als Film auf eine Grundplatte aufgetragen.

3. Die Abmessungen können so gewählt werden, daß das Schmelzen bei bestimmten Stromwerten, die aus einem großen Bereich ausgewählt werden können, erfolgt.

4. Die Länge 1 des schmelzbaren Teiles kann so bemessen sein, daß jedes Risiko eines sich Wiederschließens des Stromkreises ausgeschlossen wird.

5. Eine hohe Stromentladung oder ein Lichtbogen findet während des Schmelzens und während der Unterbrechung des Stromes nicht statt.

6. Die Unterbrechung des Stromkreises erfolgt unmittelbar bzw. innerhalb von 10 Sekunden des Fließens dee Überlaststromes.

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Anstelle des in Fig. 3 dargestellten Glimmentladungsplasmas zur Herstellung des Filmes 2 aus dem organischen Material kann man ein Reaktionssystem verwenden, wie es in Fig. 4 dargestellt ist. Hierbei ist die Grundplatte 1 auf den Entladungselektroden 7 a:\d ^ö angeordnet. Der Film 2 aus dem organischen Material kann jedoch auch beispielsweise durch Wachsen in einer Gasphase durch Aufdampfen oder durch Überziehen hergestellt werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Schmelzsicherung, insbesondere Schmelzwiderstand, mit einer Grundplatte aus wärmebeständigem Material, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (1) wenigstens teilweise von einer dünnen Schicht (2) aus einem organischen Material bedeckt ist, das bei Erhitzung zerfällt und sich über die Grundplatte (1) ein länglicher Film (4) aus einem schmelzbaren Widerstandsmaterial erstreckt, von dem wenigstens ein Teil auf der Schicht aus dem organischen Material aufliegt und daß der Film aus dem Widerstandsmaterial an einen Stromkreis anschließbar ist und bei einem Überstrom durch die erzeugte Erhitzung die dünne Schicht aus dem organischen Material schmelzbar und zersetzbar ist, so daß der Stromkreis, in welchen der Widerstandsfilm geschaltet ist, unterbrochen ist.

2. Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Schicht (2) aus dem organischen Material durch Polymerisation eines Monomers mit Hilfe einer Glimmentladung in einer Gasatmosphäre des Monomers hergestellt ist.

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