JP2020009734A

JP2020009734A - ビスマスベースの合金をスイッチまたはコンセントの電力切断部材とする方法

Info

Publication number: JP2020009734A
Application number: JP2018147427A
Authority: JP
Inventors: 湘雲易; Hsiang Yun I
Original assignee: Green Idea Tech Inc
Current assignee: Green Idea Tech Inc
Priority date: 2018-07-03
Filing date: 2018-08-06
Publication date: 2020-01-16
Also published as: CN110676103A; US10937602B2; TWI677889B; TW202006762A; CN110676103B; US20200013564A1

Abstract

【課題】ビスマスベースの合金をスイッチまたはコンセントの電力切断部材とする方法の提供。【解決手段】本発明のビスマスベースの合金をスイッチまたはコンセントの電力切断部材とする方法は、スイッチまたはコンセントに使用され、該スイッチまたは該コンセントが、電流の導通に用いる２つの導電部材と、電力切断部材を含み、ビスマスベースの合金を利用して該電力切断部材とし、該ビスマスベースの合金の融点が１００℃〜３８０℃の間であり、該電力切断部材が該融点以下の環境において、該２つの導電部材が相互に接触して電流を導通することができ、かつ該電力切断部材は該電流を受け取るのみで、該電流を導通する媒体とされず、該スイッチまたは該コンセントの動作温度が該融点に近づく、またはこれを超えると、該電力切断部材が剛性を失い、該２つの導電部材を互いに分離させ、電力切断状態を形成する。【選択図】図１

Description

本発明は、ビスマスベースの合金をスイッチまたはコンセントの電力切断部材とする方法に関し、特に、ビスマスベースの合金を電力切断部材としてスイッチまたはコンセントの電気回路に使用し、該電力切断部材がヒューズと異なり、電流を通過させる媒体とせず、異常な熱エネルギーにより該電力切断部材の剛性を破壊し、電力切断を達成する方法に関する。

中華民国特許第３２１３５２号の「ワイヤ上スイッチ構造の改良」はヒューズを備えたスイッチ構造を開示しているが、該ヒューズが電源活線の経路中に配置されているため、保護作用が電流の通過に依存しており、特に過負荷の電流でやっと該ヒューズを切断させることができるもので、ヒューズの動作時に電流を通過させる必要があり、一方で電流が過大のときのみヒューズの切断が可能であるため、往々にして低融点の鉛錫合金、亜鉛を使用してヒューズとするが、その導電性は銅にはるかに及ばない。延長コンセントを例とすると、延長コンセントは主に銅を導電体として使用するが、延長コンセントに中華民国特許第３２１３５２号のスイッチを組み合わせて電源を制御する場合、ヒューズの導電率が優れず、エネルギー消費の問題が生じやすい。

中華民国特許第３８２５６８号の「双極自動切断式安全スイッチ」は、バイメタル型の過負荷保護スイッチを開示しているが、バイメタルは同様に電流が通過する経路中に配置する必要があり、電流の通過によって変形を生じ、特に過負荷の電流でやっと該バイメタルを変形させて電気回路を中断させることができる。

中華民国特許第３２１３５２号明細書中華民国特許第３８２５６８号明細書

このため、本発明の目的は、ビスマスベースの合金をスイッチまたはコンセントの電力切断部材とする方法を提供することにある。

本発明のビスマスベースの合金をスイッチまたはコンセントの電力切断部材とする方法は、スイッチまたはコンセントに使用され、該スイッチまたは該コンセントが、電流の導通に用いる２つの導電部材と、電力切断部材を含み、ビスマスベースの合金を利用して該電力切断部材とし、該ビスマスベースの合金の融点が１００℃〜３８０℃の間であり、該電力切断部材が該融点以下の環境において、該２つの導電部材が相互に接触して電流を導通することができ、かつ該電力切断部材は該電流を受け取るのみで、該電流を導通する媒介とされず、該スイッチまたは該コンセントの動作温度が該融点に近づく、またはこれを超えると、該電力切断部材が剛性を失い、該２つの導電部材を互いに分離させ、電力切断状態を形成する。

上述の該２つの導電部材が互いに分離され、電力切断状態が形成された後、該電力切断部材は規制されて該２つの導電部材に同時に接触することがない。

上述の該２つの導電部材が互いに分離され、電力切断状態が形成された後、該電力切断部材は一体を維持し、分裂しない。

さらに、該ビスマスベースの合金は、ビスマスと、カドミウム、インジウム、銀、錫、鉛、アンチモン、銅のうちのいずれかの金属を含む。または、該ビスマスベースの合金は、５０％〜７０％の間のビスマスと、３０％〜５０％の間の錫を含む。さらに、該ビスマスベースの合金は、添加金属を含み、該添加金属は、ヒ素、カルシウム、テルル、水銀からいずれか、またはその任意の組み合わせが選択され、該添加金属の該ビスマスベースの合金における割合が０.０１％〜２０％の間である。

さらに、該２つの導電部材のうち、少なくとも１つの導電部材が作用力を具備する、または受け取り、該作用力が該２つの導電部材を相対して遠ざけることができるが、該作用力は該融点以下で該電力切断部材の剛性を破壊することはできない。

さらに、該電力切断部材は該融点以下で外力を利用して該２つの導電部材を規制し、該２つの導電部材を選択的に接触させることができる。該外力はばねの弾性力である。

上述の技術的特徴に基づき、次の効果を達成することができる。

１.電力切断部材がヒューズではなく、電流伝達経路上に位置せず、電流の伝達を担わないため、本発明をスイッチまたはコンセントに使用したとき、電力切断部材の導電性が銅に及ばなくても、スイッチまたはコンセントの電力性能に直接影響しない。

２.２つの導電部材が互いに分離され、電力切断状態が形成された後、該電力切断部材が元の位置に規制され、該２つの導電部材に同時に接触することがなく、非絶縁性の電力切断部材が高温により破壊された後も、２つの導電部材に接触して意図しない導電が発生することがない。

３.２つの導電部材が互いに分離され、電力切断状態が形成された後、該電力切断部材が一体を維持して分裂せず、非絶縁性の電力切断部材が高温により破壊された後も、２つの導電部材に接触して意図しない導電が発生することがない。

４.ビスマスベースの合金の融点は約１００℃〜３８０℃の間であり、例えば電力切断部材にビスマス錫合金を使用した場合、その融点は１３８℃であるが、融点に近づく前に剛性が失われ始めるため、導電回路の過熱の検出に非常に適している。

本発明の実施例１において、電力切断部材をスイッチに用い、スイッチが非導通状態にあることを示す断面図である。本発明の実施例１において、電力切断部材をスイッチに用い、スイッチが導通状態にあることを示す断面図である。本発明の実施例１において、電力切断部材をスイッチに用い、電力切断部材が過熱で破壊されて非導通状態が形成されたことを示す断面図である。本発明の実施例２において、電力切断部材をアダプタコンセントに用いた立体図である。図４において、活線端子と活線がＪ字形電力切断部材により規制されて接触し、ストッパ部材がＪ字形電力切断部材の外縁に設置された状態を示す概略図である。本発明の実施例２において、電力切断部材をアダプタコンセントに用い、電力切断部材が過熱により破壊され、かつ破壊部位がストッパ部材により規制された状態を示す概略図である。

上述の技術的特徴を総合し、本発明のビスマスベースの合金をスイッチまたはコンセントの電力切断部材とする方法の主な効果について、以下で実施例を挙げてはっきり説明する。

本発明の実施例１を図１に示す。本実施例はロッカースイッチを例としており、座体１と、第１導電部材２と、第２導電部材３と、可動導電部材と、電力切断部材５を含む。そのうち、該第１導電部材２と該第２導電部材３はいずれも該座体１に穿置される。該可動導電部材はロッキング導電部材４であり、該ロッキング導電部材４が該第１導電部材２に跨設され、該第１導電部材２に電気的に接続される。在本実施例において、本発明の定義する「２つの導電部材」が即ち第２導電部材３とロッキング導電部材４に相当する。該電力切断部材５は材質がビスマスベースの合金であり、ビスマスベースの合金の融点は１００℃〜３８０℃の間である。例えば、該ビスマスベースの合金はビスマス錫二元系合金であり、５０％〜７０％の間のビスマスと３０％〜５０％の間の錫を含み、そのうち、ビスマス錫二元系合金の融点は約１３８℃であるが、融点に近づく前に剛性が失われ始めるため、導電回路の過熱の検出に非常に適している。または、該ビスマスベースの合金は、ビスマスと、カドミウム、インジウム、銀、錫、鉛、アンチモン、銅のいずれかの金属を含み、ビスマスと前述の金属で構成されるビスマスベースの合金の融点が１００℃〜３８０℃の間であれば、本発明の実行可能な実施例となる。上述のビスマスベースの合金はさらに添加金属を含むことができ、該添加金属は、ヒ素、カルシウム、テルル、水銀からいずれか、またはその任意の組み合わせが選択され、かつ該ビスマスベースの合金における該添加金属の割合が０.０１％〜２０％の間であるため、異なる使用環境に応じてビスマスベースの合金中に異なる添加金属を選択することができる。

動作温度が異常に上昇した場合、活線回路を切断することが最善であるため、該第１導電部材２が使用上活線第１端、該第２導電部材３が使用上活線第２端となっており、該ロッキング導電部材４により該第１導電部材２と第２導電部材３を導通させて、活線回路を形成する。

本実施例の該ロッカースイッチはさらに、操作ユニット６を備え、該ロッキング導電部材４を操作して該第１導電部材２と該第２導電部材３を連通させ、活線回路を形成する、または該第１導電部材２と該第２導電部材３の回路を切断し、活線に切断を形成するために用いられる。該操作ユニット６は該座体１上に組み込まれ、かつ操作部材６１と、第１弾性部材６２を含み、該操作部材６１が該座体１に枢着され、該操作部材６１を一定限度内で往復枢動させることができる。該操作部材６１は熱伝導ハウジング６１１を含み、該熱伝導ハウジング６１１が該ロッキング導電部材４に接触し、該電力切断部材５が該熱伝導ハウジング６１１内に設置され、該第１弾性部材６２の一端が該操作部材６１に当接され、他端が該電力切断部材５に係止され、該電力切断部材５が剛性を備え、該第１弾性部材６２が圧縮されて規制され、第１弾性力を具備し、該第１弾性力を外力として該ロッキング導電部材４を制御し、該第２導電部材３に接触させて回路を形成する、または該ロッキング導電部材４を制御し、該第２導電部材３に接触させて回路切断を形成する。

該ロッカースイッチはさらに第２弾性部材７を備え、該第２弾性部材７は本実施例においてばねであり、該第２弾性部材７が第２弾性力を備え、該第２弾性力を作用力として該操作部材６１に作用させ、上述の第１弾性力が小さくなったとき、該第２導電部材３が該作用力を受け取り、該ロッキング導電部材４と該第２導電部材３を互いに遠ざけることができる。上述の該第２導電部材３が該作用力を受け取ることができることが即ち、本発明の所謂「少なくとも１つの導電部材が作用力を受け取る」ことである。

図２に示すように、使用者が該操作部材６１を操作して、該熱伝導ハウジング６１１を該ロッキング導電部材４上で摺動させると、該ロッキング導電部材４にシーソーのような運動形態で該第２導電部材３と選択的に接触または分離させることができる。該熱伝導ハウジング６１１が該ロッキング導電部材４上で該ロッキング導電部材４上の銀接点４１の方向に摺動すると、前述の外力が該銀接点４１を該第２導電部材３に接触させて、通電状態を形成する。

図３に示すように、第１導電部材２または第２導電部材３が接続された外部導電設備に異常な状態が生じ、熱エネルギーが発生すると、該熱エネルギーが第１導電部材２または第２導電部材３を介してロッキング導電部材４に伝達され、さらに該熱伝導ハウジング６１１を介して該電力切断部材５に伝達され、該電力切断部材５が該熱エネルギーを吸収して徐々に剛性を失う。例えば該電力切断部材５の材質がビスマス錫合金である場合、その融点は１３８℃であるが、該融点に近づく前に剛性が失われ始めるため、該外力の作用下で、該電力切断部材５が該第１弾性部材６２の圧迫を受けて変形し、第１弾性部材６２が軟化した電力切断部材５内に進入して、第１弾性部材６２が長く伸び、これにより該外力が小さくなるか失われ、このとき該第２弾性部材７の作用力が該外力より大きくなり、該熱伝導ハウジング６１１を動かして該ロッキング導電部材４上で摺動させ、該ロッキング導電部材４の銀接点４１を該第２導電部材３から離脱させて電力切断状態が形成され、これにより過熱保護の作用が達成される。本実施例において、異常な熱エネルギーを受けて剛性を失った電力切断部材５は、その変形後も熱伝導ハウジング６１１内に規制され、第２導電部材３とロッキング導電部材４に同時に接触することがない。特に説明すべきは、該電力切断部材５はヒューズと電力切断手段が異なり、本発明の電力切断部材５は電流の伝達を担っていないため、該電力切断部材５の導電性が銅に及ばなくても、回路の電力性能に直接影響しない点である。このほか、図３に示すように、本実施例の電力切断部材５は非絶縁体に属し、電力切断部材５の破壊変形時、または変形後、熱伝導ハウジング６１１内に規制され、外部に溢れ出たり、ずれたりして再びロッキング導電部材４と第２導電部材３を連通させ、該ロッカースイッチがオフの状態下で意図せず電源を導通させてしまうことがない。電力切断保護の過程で、動作温度が上昇し、電力切断部材５が破壊されると、電源がそれに伴ってすぐに中断され、電源が一旦中断されれば、動作温度もそれに伴って低下し、電力切断部材５は冷却されて変形後の状態が維持される。

本発明の実施例２を図４と図５に示す。本実施例はアダプタコンセントの例であり、絶縁本体１Ｃと、活線端子２Ｃと、中性線端子３Ｃと、活線４Ｃと、中性線５Ｃと、電力切断部材６Ｃと、ストッパ部材７Ｃを含む。

該絶縁本体１Ｃは、活線差込口１１Ｃと中性線差込口１２Ｃを備えている。該活線端子２Ｃは該絶縁本体１Ｃ内に設置され、かつ該活線差込口１１Ｃに対応し、端子延伸部２１Ｃを備えている。該中性線端子３Ｃは該絶縁本体１Ｃ内に設置され、かつ該中性線差込口１２Ｃに対応している。該活線４Ｃと該中性線５Ｃは、該活線端子２Ｃと該中性線端子３Ｃにそれぞれ対応しており、該活線４Ｃ上に活線弾性片４１Ｃが設置され、該活線弾性片４１Ｃが弾性的な作用力を備えており、該作用力が活線弾性片４１Ｃを該端子延伸部２１Ｃから遠ざけるように付勢する。該電力切断部材６Ｃは概ねＪ字形を呈し、本実施例は該電力切断部材６Ｃにビスマス錫二元系合金を使用する。該電力切断部材６Ｃは端部で該活線端子２Ｃの端子延伸部２１Ｃと該活線４Ｃの活線弾性片４１Ｃを挟持し、該電力切断部材６Ｃの剛性による規制で、該活線端子２Ｃと該活線４Ｃを相互に接触させて回路を形成することができる。該中性線端子３Ｃと該中性線５Ｃは半田付けまたはその他の固定方法で連接固定され、回路を形成する。該ストッパ部材７Ｃは該電力切断部材６Ｃの外縁に配置される。本実施例において、本発明の定義する「２つの導電部材」は即ち活線弾性片４１Ｃと端子延伸部２１Ｃに相当し、そのうち、活線弾性片４１Ｃの弾性的作用力が即ち本発明の定義する「少なくとも１つの導電部材が作用力を具備する」ことに相当する。

図６に示すように、回路が過熱すると、該電力切断部材６Ｃが徐々に剛性を失い、電力切断部材６Ｃが徐々に剛性を失う過程で該作用力により該電力切断部材６Ｃが略Ｌ字形に変形され、活線弾性片４１Ｃに対する規制が失われ、該活線端子２Ｃの端子延伸部２１Ｃと該活線４Ｃの活線弾性片４１Ｃの間が該作用力により開かれて回路切断が形成され、これにより過熱保護作用が達成される。そのうち、該電力切断部材６Ｃが破壊された後、該ストッパ部材７Ｃが該電力切断部材６Ｃを拘束し、該電力切断部材６Ｃが上述の作用力を受けて隨意に動かないようにすることができる。同様に、本実施例において、該電力切断部材６Ｃは電流の伝達を担っていないため、該電力切断部材６Ｃの導電性が銅に及ばなくても、回路の電力性能に直接影響しない。このほか、図６に示すように、本実施例の電力切断部材６Ｃは非絶縁体に属し、電力切断部材６Ｃの破壊変形時または変形後、電力切断部材６Ｃは一体を維持して分裂せず、かつストッパ部材７Ｃと端子延伸部２１Ｃにより共同で元の位置に規制され、外部にずれて再び端子延伸部２１Ｃと與活線弾性片４１Ｃを連通させ、該コンセントが電力切断状態下で意図せず電源を導通させてしまうことがない。電力切断保護の過程で、動作温度が上昇し、電力切断部材６Ｃが破壊されると、電源がそれに伴ってすぐに中断され、電源が一旦中断されれば、動作温度もそれに伴って低下し、電力切断部材６Ｃは冷却されて変形後の状態が維持される。

上述の実施例の説明を総合すると、本発明の操作、使用及び本発明の効果について充分に理解することができる。以上の実施例は、本発明の最良の実施例に基づくものであり、これらを以って本発明の実施の範囲を限定することはできず、本発明の特許請求の範囲及び明細書の内容に基づいた簡単な同等効果の変化や修飾はすべて本発明の範囲内に含まれる。

１座体
２第１導電部材
３第２導電部材
４ロッキング導電部材
４１銀接点
５電力切断部材
６操作ユニット
６１操作部材
６１１熱伝導ハウジング
６２第１弾性部材
７第２弾性部材
１Ｃ絶縁本体
２Ｃ活線端子
３Ｃ中性線端子
４Ｃ活線
５Ｃ中性線
６Ｃ電力切断部材
７Ｃストッパ部材
１１Ｃ活線差込口
１２Ｃ中性線差込口
２１Ｃ端子延伸部
４１Ｃ活線弾性片

Claims

ビスマスベースの合金をスイッチまたはコンセントの電力切断部材とする方法であって、スイッチまたはコンセントに使用され、該スイッチまたは該コンセントが、電流の導通に用いる２つの導電部材と、電力切断部材を含み、ビスマスベースの合金を利用して該電力切断部材とし、該ビスマスベースの合金の融点が１００℃〜３８０℃の間であり、該電力切断部材が該融点以下の環境において、該２つの導電部材が相互に接触して電流を導通することができ、かつ該電力切断部材は該電流を受け取るのみで、該電流を導通する媒体とされず、該スイッチまたは該コンセントの動作温度が該融点に近づく、またはこれを超えると、該電力切断部材が剛性を失い、該２つの導電部材を互いに分離させ、電力切断状態を形成する、ことを特徴とする、ビスマスベースの合金をスイッチまたはコンセントの電力切断部材とする方法。
前記２つの導電部材が互いに分離され、電力切断状態が形成された後、該電力切断部材が規制されて該２つの導電部材に同時に接触することがないことを特徴とする、請求項１に記載のビスマスベースの合金をスイッチまたはコンセントの電力切断部材とする方法。
前記２つの導電部材が互いに分離され、電力切断状態が形成された後、該電力切断部材が一体を維持して分裂しないことを特徴とする、請求項１に記載のビスマスベースの合金をスイッチまたはコンセントの電力切断部材とする方法。
前記ビスマスベースの合金が、ビスマスと、カドミウム、インジウム、銀、錫、鉛、アンチモン、銅のうちのいずれかの金属を含むことを特徴とする、請求項１に記載のビスマスベースの合金をスイッチまたはコンセントの電力切断部材とする方法。
前記ビスマスベースの合金が、５０％〜７０％の間のビスマスと、３０％〜５０％の間の錫を含むことを特徴とする、請求項１に記載のビスマスベースの合金をスイッチまたはコンセントの電力切断部材とする方法。
前記ビスマスベースの合金がさらに添加金属を含み、該添加金属が、ヒ素、カルシウム、テルル、水銀からいずれか、またはその任意の組み合わせが選択されることを特徴とする、請求項５に記載のビスマスベースの合金をスイッチまたはコンセントの電力切断部材とする方法。
前記ビスマスベースの合金における該添加金属の割合が、０.０１％〜２０％の間であることを特徴とする、請求項６に記載のビスマスベースの合金をスイッチまたはコンセントの電力切断部材とする方法。
前記２つの導電部材のうち、少なくとも１つの導電部材が作用力を具備する、または受け取り、該作用力は該２つの導電部材を相対して遠ざけることができるが、該融点以下で該電力切断部材の剛性を破壊することはできないことを特徴とする、請求項１に記載のビスマスベースの合金をスイッチまたはコンセントの電力切断部材とする方法。
前記電力切断部材が該融点以下で外力を利用して該２つの導電部材を規制し、該２つの導電部材を選択的に接触させることができることを特徴とする、請求項１に記載のビスマスベースの合金をスイッチまたはコンセントの電力切断部材とする方法。
前記外力がばねの弾性力であることを特徴とする、請求項９に記載のビスマスベースの合金をスイッチまたはコンセントの電力切断部材とする方法。