JP2007511875A - 過剰温度保護装置の製造方法並びに過剰温度保護装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 過剰温度保護装置が機能的に確実かつ汎用に使用可能であり、コンパクトなレイアウトに統合され得るような簡単かつ容易に適応可能な様式で製造されることを可能にする方法並びに過剰温度保護装置を提供する。
【解決手段】 本発明は、加熱導体(１５)を含むサポート(１３)に対して塗布される過剰温度保護装置(１１)に関する。前記加熱導体(１５)は、錫ベースの保護要素（２４）が接着剤(２１)によってその頂部に事前固定される遮断部(１７)を有する。加熱導体(１５)を越えて突出する各端部は、銀製のポリマーペースト（２６）によって、それに対して電気的に連絡される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、加熱導体（１５，１１５）がサポート（１３，１１３）上に配置され、過剰温度保護装置が加熱導体の加熱領域内およびその電流通路内に設けられ、何れの場合も、固有温度で融解する保護要素（２４，１２４）の一端が、第１のステップにおいて、好ましくは接着剤（２１，１２１）によって、少なくとも加熱導体の近傍において機械的に固定されるようにする、過剰温度保護装置の製造方法に関し、保護装置すなわち過剰温度保護装置にも関する。

ドイツ特許出願第１０１ ５０ ０２７ Ｃ１号は、融解導体要素と加熱抵抗体要素とを備えた厚膜保護コンポーネントを開示する。融解導体要素としての抵抗体の層は、加熱抵抗体要素の導体層の２端部間におけるギャップに被せて直接に配置される。温度が過剰になると、融解導体要素が融解し、電気供給を遮断する。

ドイツ特許出願第１９７ ０４ ０９７号もまた、ガラス・セラミック製サポート上に融解導体要素を備えた過剰温度保護装置の構造を開示する。
ドイツ特許出願第１０１ ５０ ０２７ Ｃ１号 ドイツ特許出願第１９７ ０４ ０９７号

本発明の課題は、先行技術の問題を排除することを可能にして、特には過剰温度保護装置が機能的に確実かつ汎用に使用可能であり、コンパクトなレイアウトに統合され得るような簡単かつ容易に適応可能な様式で製造されることを可能にして、以上で規定されたような方法並びに過剰温度保護装置を提供することである。

この課題は、請求項１の特徴を有する方法と、請求項９の特徴を有する過剰温度保護装置とによって解決される。本発明の有益かつ好適な発展は、更なる請求項の主題事項を形成するものであり、以下で説明される。その製造方法による過剰温度保護装置の発展の特徴もまた、前記装置に対して適用される。各請求項の表現内容は、本件明細書の内容に組み込まれる。過剰温度保護装置とその製造方法との両者に関する特徴は、以下では部分的に一度だけ説明されるが、過剰温度保護装置とその製造方法との両者に対して適用される。

発明の実施の形態

本発明によれば、加熱導体すなわち加熱器は、その製造方法の間、例えばセラミック製サポートであるサポート上に配置される。加熱導体の加熱領域すなわち加温領域の中において、かつ前記加熱導体の電力供給源に向かう電流通路の中において、過剰温度保護装置が設けられる。第１のステップにおける前記過剰温度保護装置の製造に関して、固有温度で融解する保護要素の一方の領域すなわち端部は、少なくとも加熱導体の近傍において機械的に固定される。電気絶縁性の機械的な固定は、接着による事前固定としてすなわち接着剤を使用して有益に行われることが可能である。その保護要素は、遮断部の両側において導電体に到達し得るものであるか、或いは少なくともそれに近接するようにして延在しても良い。第２のステップにおいて、一方における保護要素の領域すなわち端部と、他方における加熱導体またはその電気供給源との間の電気的な接触が生じる。これは、保護要素の事前固定を介して、特には電気的な接触である更なる製造がより容易に実行され得ることを意味する。結果として、例えば電気的な接触は、連続的なプロセスで行われ得ることになり、そこでは、更なる電気的接触作用もまた実行され得る。これは、以下で、更に詳細に説明される。

機械的な固定または事前固定のための接着剤は、その固定作用が維持されるようにして、加熱導体または加熱器の作動温度において安定的かつ耐久的に留まるべきである。それは、自硬性であるか、或いは硬化剤による硬化性であっても良い。接着剤の塗布は、例えばスクリーン印刷、ディスペンサー、その他による連続的なプラントにおけるものであるように、従来的な製造方法の様式で行われ得る。接着剤は、サポートに対して直接に塗布され得る。これは、好適には、電気回路の２つの開放端部の間において、加熱導体に電力を供給するための電流通路の中において、或いは加熱導体通路の中において行われる。このスペースは、ギャップの様式で構築されても良い。保護要素は、接着剤の塗布の後、取り付けられ得る。

電気的な接触を形成するために、１つの実施形態では、導電性の接触材料を塗布することが可能である。これは、一方では、完全な保護要素または１つまたはそれ以上のその領域において、他方では、加熱導体またはその電流通路を形成するその他の導体に対して行われ得る。例えば、この目的のためには、例えば銀である非常に優れた導電製の金属をその中に備えたポリマーペーストを使用することが可能である。そのようなポリマーペーストの乾燥温度または硬化温度は、保護要素の融点より下でなければならない。これは、ポリマーペーストによる作業ステップの結果、保護要素の機械的な安定性に関して何も問題が無いことを保証する。

もう１つの実施形態では、例えば溶接を使用して、加熱導体または電流通路内のその他の導体に対する保護要素の直接的な導電性の接続を形成することが可能である。溶接のとき、保護要素と導体の間に残され得る接着剤の残留物を溶かし去ることが可能であり、確実な接触が、これらによって妨げられることはない。

保護要素は、好適には、例えば平坦な断面を備えた棒材として伸張される。その平坦な断面は、保護要素において加熱器による非常に優れた加熱作用が存在して、保護装置の迅速な応答性を改善し得るという利点を有する。保護要素は、一方では低温融解合金から製造され、他方では純粋な金属から製造されても良い。成分と正確な合金比率との選択を介して、融点およびその融解反応は、所望の様式で調整され得る。

粉体から保護要素を製造することもまた可能であり、その粉体は、例えばスクリーン印刷またはディスペンサーによって塗布され得るポリマーペーストを、混合有機体サポートによって形成する。この場合、事前固定用の接着剤の特性は、ポリマーペーストを通して設定され得る。そのようなペーストは、塗布の後、硬化され得る。ペーストの硬化を介して、電気的な接触が、概ね導体または電流通路において生じ得る。それは代替的に、例えば上述の様式のうちの１つにおいて、硬化作用の後、独立のプロセスによって行われても良い。

電気的な接触が生じた後、特にはカバー材料層であるカバーが、上述の構造に対して塗布され得る。それは、絶縁機能を有し得るものでもある。特にはシリコーンである弾性の抵抗体カバー材料を使用することが有益である。その結果、保護装置すなわち過剰温度保護装置は、保護要素の融解の前後およびその間にその機能に対して悪影響を与えるかもしれない外部の影響から保護される。

加熱導体または電流通路の導体と保護要素との間のスペースは、保護装置の反応の後にもガルバニック・ギャップが少なくとも０．８ｍｍであり、好適には１ｍｍまたはそれ以上であることを保証するに足るほど十分に大きく形成されることが重要である。接点バンクは、遮断部の両側における導体または加熱導体の近傍に設けられ得るものであり、主にそれに向かって、保護要素による接触が生じる。ここでは、銀製の接点が使用されても良い。

本発明の好適な展開に関するこれらの特徴および更なる特徴は、請求項、明細書および図面から推測され得るものであり、それらの個別的な特徴は、独立して或いは副次的な組合せの形態を採って本発明に関する１つの実施形態およびその他の分野において実行され得るものであり、本文において保護が請求されている独立して保護可能かつ有益な構造を提示し得るのである。本件出願を個々のセクションおよび副次的な見出しに細分することは、如何なる様式においても、本文において為された陳述の全般的な有効性を限定するものではない。

これ以降、本発明の実施形態が、以下のように概略的図面を参照して説明される。

図１は、例えば加熱装置の中に組み込まれ得るような過剰温度保護装置１１を示す。加熱導体１５は、例えば薄いセラミック製プレートであっても良いサポート１３上に配置される。加熱導体１５は、例えばドイツ特許出願１００２１５１２ Ａ１号に従ったような厚膜加熱要素であっても良い。加熱導体の通路内には、数ｍｍの幅を備えた遮断部１７が存在する。前記遮断部１７まで延在する加熱導体１５の端部は、銀製の接点バンク１９を担持する。

視認可能であるように、接着剤２１は、遮断部１７内およびサポート１３上に存在する。細長い保護要素２４は、接着剤２１上に押圧される。保護要素２４は、それが銀製の接点バンク１９にオーバーラップするような様式で遮断部１７の長さの全体にわたって突出する。しかしながら、保護要素２４は、銀製の接点バンク１９と直接に接触するものではなく、実際には、それらの間に接着剤２１の薄膜が存在するということが明瞭に視認可能である。

銀製のポリマーペースト２６は、電気的な接触の目的のために、保護要素２４の両端において、或いは加熱導体１５の端部の近傍において設けられる。それは、ハンダの形態を採って、保護要素２４の両端および銀製の接点バンク１９の一部、およびより詳細には加熱導体１５の端部領域にオーバーラップする。その構成の上には、図示のような完全な構造体をカバーするシリコーン製のカバー２８が配置され得るのであり、カバー２８の下から食み出ているのは加熱導体１５だけである。

図示の保護要素２４は、例えば、２３２℃の融点を有する錫であっても良い。より高い始動温度または開始温度の場合には、銅の合金化または例えば亜鉛の使用が可能である。その長さは例えば３mmであっても良く、幅が２mm、高さが０.１mmであっても良い。これは、２０００ワットを越える定格出力を備えた加熱装置を過剰な温度から保護することを可能にする。

図２で示される過剰温度保護装置１１１の場合には、保護要素１２４は、加熱導体１１５の端部の間の遮断部１１７の近傍において接着剤１２１によって事前固定される。しかしなから、ここでの電気的な接触は、接着剤の事前固定および実行可能な硬化の後に生じるものであり、保護要素１２４の左右の端部は、銀製の接点バンク１１９に対して溶接される。溶着部１２９は、接点溶接または仮付けの形態を採るものであっても良い。所定の状況において銀製の接点バンク１１９と保護要素１２４の間に配置される接着剤１２１は、その高い溶接温度によって焼き尽くされ、或いは蒸発されるものであり、全ての事例において、完全な電気的接続が達成される。

従って、ここでは明らかに、二重の溶接プロセスが必要とされているが、図１による接触ポリマーペーストの塗布を経済的に使用することも可能である。最後に、保護装置はカバー１２８によってもう一度カバーされる。

過剰温度保護装置１１の場合に、接着剤２１が、如何にして横方向に食み出していて、接点バンク１９と保護要素２４の間に配置されるのかということが、図３の平面図から明らかである。しかしながら、右側に示される過剰温度保護装置１１１の場合には、接着剤１２１は食み出さず、視認可能なものでもない。

次は、製造方法を説明する。

本発明による上述の過剰温度保護装置の製造方法の場合には、加熱導体１５を備えたサポート１３が、既に存在している。銀製の接点バンク１９は、遮断部１７の両側のコーティングとして塗布され得る。代替的には、この領域内において、加熱導体１５は、例えば銀製のものである優れた導電性のコーティングを設けられていても良い。

次に、少量の接着剤２１が、遮断部１７の中に配置される。これは、例えば噴霧投与またはスクリーン印刷による様々な塗布装置によって実行され得る。続いて、保護要素２４は、その各端部が好ましくは銀製の接点バンク１９または加熱導体１５の上に載置され或いは少なくともそれにオーバーラップするような様式で、接着剤の上に配置される。接着剤２１の機能として、後者は、所定の状況において、硬化されなければならないが、自硬性であっても良い。接着剤２１が硬くなると、保護要素２４の事前固定が生じた。

この後、保護要素２４と加熱導体１５の間の電気的な接触が生じる。この目的のために、上述の銀製のポリマーペースト２６は、例えば接着剤２１と同じ様式で塗布されても良い。銀製ポリマーペースト２６の硬化の後、保護要素２４の特性または構造の劣化は何もあってはならない。過剰温度保護装置が高温用として使用されることになるならば、銀製ポリマーペースト２６は、銀製の導電性ペーストに代替されても良い。

図２による代替例の場合には、接着剤１２１の硬化の後、保護要素１２４の端部が、その下の銀製接点バンク１９に対して溶接される。

最後に、カバーが、例えば上述のシリコーン層の形態を採って、保護装置１１または１１１に被せて配置される。プラスチックまたはその他のカバー材料を有することもまた可能である。

図１による銀製ポリマーまたはその他の銀製ペーストを電気的な接触を形成するために使用するとき、後者は温度上昇に対して敏感ではなくなる。これは、保護装置の反応を遅くすることになる。しかしながら、図２において示される溶接ジョイントは、その接触が特には温度上昇である温度変動の影響を比較的受け易いようにする。特に迅速な反応が所望されるならば、溶接ジョイントの使用が推奨される。

各図面に示された過剰温度保護装置のうちの１つによれば、加熱導体内の組込みにおいて、後者を直接にモニターし、結果として加熱回路をもモニターすることが可能である。そのような過剰温度保護装置は、加熱導体に対する電力供給源の近傍すなわち専ら電気リード線の中に設けることもまた可能である。従って、任意の選択可能なポイントにおいて、過剰な熱の発生が確実に回避され得るのである。

実行可能な１つの用途の具体例は、湯沸かしまたはホットプレート用の加熱装置である。全ての水が沸騰の後に蒸発してしまったならば、その温度は最大許容値を超過することになる。本件の発明による保護装置を使用するときには、例えばほぼ２３０℃であるような設定可能な温度を超過することを防ぐことが可能なのである。

加熱導体と保護要素の間における導電性ポリマーペーストによる接触を備えている過剰温度保護装置の第１実施形態を介する断面図を示す。 加熱導体に対する保護要素と接点バンクの間の溶接による電気的な接触を備えた図１の実施形態のバリエーションを示す。 組み合せて図示される２つの実施形態の平面図を示す。

Claims (17)

1. 加熱導体（１５，１１５）がサポート（１３，１１３）上に配置され、過剰温度保護装置が加熱導体の加熱領域内およびその電流通路内に設けられ、何れの場合も、固有温度で融解する保護要素（２４，１２４）の一端が、第１のステップにおいて、好ましくは接着剤（２１，１２１）によって、少なくとも加熱導体の近傍において機械的に固定されるようにする、過剰温度保護装置（１１，１１１）の製造方法であって、第２のステップにおいて、保護要素の端部と加熱導体またはそのリード線との間で電気的な接触が生じることを特徴とする、過剰温度保護装置（１１，１１１）の製造方法。
2. 機械的な固定が、第１のステップにおいて、加熱導体（１５，１１５）の作動温度において安定的かつ耐久的であり、特には絶縁接着剤である接着剤（２１，１２１）によって行われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 接着剤（２１，１２１）がサポート（１３，１１３）に対して直接に塗布され、それに続いて、保護要素（２４，１２４）が取り付けられ、接着剤が、好ましくは、加熱導体の電流通路内の電気回路の２つの開放端部の間におけるスペース（１７，１１７）の中において塗布されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 加熱導体（１５，１１５）またはその電流通路に対する保護要素（２４，１２４）の電気的な接触が、好ましくは銀製のポリマーペースト（２６，１２６）である導電性の接触材料の塗布によって生じ、銀製のポリマーペーストの乾燥温度または硬化温度が、保護要素材料の融点より下にあることを特徴とする、先行する１〜３請求項の１つに記載の方法。
5. 加熱導体（１５，１１５）に向かう電流通路内における保護要素（２４，１２４）の電気的な接続が、加熱導体の電気リード線または加熱導体それ自体に対する保護要素の直接的な導電性の接続によって行われ、好ましくは溶接部（１２９）によって行われることを特徴とする、先行する請求項１〜４の１つに記載の方法。
6. 保護要素（２４，１２４）が、細長くて特には棒形状であり、それが、好ましくは低温融解合金であるかまたは純粋な金属によって構成され、かつ１つのコンポーネントであることを特徴とする、先行する請求項１〜５の１つに記載の方法。
7. 混合有機体サポートの支援を受ける粉体の形態を採る保護要素が、ポリマーペーストとして塗布され、好ましくは塗布が、ディスペンサーの支援を受けて、或いはスクリーン印刷によって行われ、特にはポリマーペーストが単に塗布の後に硬化されるだけであることを特徴とする、先行する請求項１〜６の１つに記載の方法。
8. 好ましくはシリコーンであるカバー材料のコーティング（２８，１２８）が、過剰温度保護装置（１１，１１１）の構造に対して塗布されることを特徴とする、先行する請求項１〜７の１つに記載の方法。
9. 加熱導体（１５，１１５）をその上に備えたサポート（１３，１１３）を有する特には加熱器のための過剰温度保護装置であって、電流通路が、ギャップの様式における遮断部（１７，１１７）を有する加熱導体またはその電気リード線に関連付けられ、固有温度で融解する保護要素（２４，１２４）は、それが、何れの場合も、遮断部の両側において導体または加熱導体にほぼ到達し、そのギャップの横方向に並んだ導体または加熱導体と保護要素との間の更なる電気的な接続（２６，１２９）が補足的に存在するようにした様式において、事前固定（２１，１２１）によって前記遮断部の近傍に配置されることを特徴とする、過剰温度保護装置。
10. 機械的な事前固定は、保護要素（２４，１２４）がそれによって導体（１５，１１５）上またはサポート（１３，１１３）上に保持される接着剤（２１，１２１）であることを特徴とする、請求項９に記載の過剰温度保護装置。
11. 導体または加熱導体（１５，１１５）に対する保護要素（２４，１２４）の電気的な接続が、好ましくは銀製のポリマーペースト（２６）である導電性の接触材料によって設けられることを特徴とする、請求項９または１０に記載の過剰温度保護装置。
12. 導体または加熱導体（１５，１１５）における電気的な接触が、何れの場合も、保護要素（２４，１２４）の１つの領域とのその溶接接続（１２９）であることを特徴とする、請求項９または１０に記載の過剰温度保護装置。
13. 保護要素（２４，１２４）が、加熱導体（１５，１１５）の加熱領域内に配置され、好ましくは加熱導体または導体と保護要素との間のスペースは、保護要素（２４，１２４）の融解による過剰温度保護装置の始動の後に、電流通路が遮断されるようにしたものであり、特にはその遮断スペースが少なくとも０．８ｍｍであることを特徴とする、請求項９から１２のうちの１つに記載の過剰温度保護装置。
14. 保護要素（２４，１２４）の材料が、純粋な金属または低温融解合金であり、有益には合金または金属の融点が過剰温度保護装置（１１，１１１）の始動温度に適合されることを特徴とする、請求項９から１３のうちの１つに記載の過剰温度保護装置。
15. カバー（２８，１２８）が、少なくとも保護要素（２４，１２４）の上において解放可能ではない様式で設けられ、そのカバーが、好ましくはシリコーンを有し或いはそれによって構成されることを特徴とする、請求項９から１４のうちの１つに記載の過剰温度保護装置。
16. 特には銀製の接点である接点バンク（１９，１１９）が、導体または加熱導体（１５，１１５）に対する遮断部（１７，１１７）のエッジにおける電流通路内の保護要素（２４，１２４）と接触するように設けられることを特徴とする、請求項９から１５のうちの１つに記載の過剰温度保護装置。
17. 保護要素（２４，１２４）が、特には細長くて棒状の形態を採るモールディングであることを特徴とする、請求項９から１６のうちの１つに記載の過剰温度保護装置。
    

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