JPWO2016171257A1

JPWO2016171257A1 - 保護素子

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Publication number: JPWO2016171257A1
Application number: JP2017514213A
Authority: JP
Inventors: 正明岩井; 剛滝澤
Original assignee: Littelfuse Inc
Current assignee: Littelfuse Inc
Priority date: 2015-04-24
Filing date: 2016-04-22
Publication date: 2018-02-15
Also published as: EP3288042A1; CN107430913A; WO2016171257A1; KR20170138416A; US20180082769A1; EP3288042A4; TW201703064A

Abstract

本発明は、第１主表面および第２主表面を有する層状のＰＴＣ要素とＰＴＣ要素の第１主表面上に位置する第１電極とＰＴＣ要素の第２主表面上に位置する第２電極とを有して成る保護素子であって、第１電極の少なくとも一部と第２電極の少なくとも一部とが、ＰＴＣ要素を介して対向するように位置し、第１主表面の一部が、露出していることを特徴とする保護素子に関する。

Description

本発明は、保護素子に関する。

電子または電気機器に異常が生じた場合、例えば、そのような機器に過剰電流が流れた場合またはそのような機器が異常高温になった場合、その電子・電気機器に流れる電流を遮断する保護素子として、種々の保護素子、例えば、バイメタル素子、温度ヒューズ素子、ＰＴＣ（positive temperature coefficient）素子等が用いられている。

米国特許第６，０５１，８１４号

ＰＴＣ素子を保護対象の機器に組み入れる場合、ＰＴＣ素子は、かしめ、ボルト、ネジ等により固定される。ＰＴＣ素子がこのように固定される場合、ＰＴＣ素子に一定の圧力がかかり、ＰＴＣ要素の膨張が妨げられ、本来の機能を発揮できない、あるいは破損する等の不具合が生じ得る。

上記のような理由から、ＰＴＣ素子に作用する圧力を小さくするために種々の対策がとられている。例えば、ＰＴＣ素子と、ネジ等の固定部材との間に樹脂製のガスケットを配置することにより、ＰＴＣ素子に作用する圧力を緩和している。また、ＰＴＣ素子をバネ等の弾性部材で固定することにより、ＰＴＣ素子に作用する圧力を緩和している（例えば、特許文献１）。しかしながら、このような対策では、ＰＴＣ素子に作用する圧力をある程度緩和することはできるが、ＰＴＣ素子の本来の機能を発揮させるには十分でない場合があった。具体的には、動作状態での抵抗値の低下、定格電圧の低下、電流遮断応答性の低下等が生じ得る。例えば、通常ＰＴＣ素子の抵抗値は、高温時（例えば１３０℃）には、室温時の数十万倍になるが、ＰＴＣ素子が加圧されている状態では、数百倍程度しか上昇しない。

従って、本発明の目的は、ＰＴＣ素子の本来の機能を損なうことなく、電子または電気機器に組み入れることができるＰＴＣ素子を提供することにある。

本発明者らは、上記の問題について鋭意検討した結果、ＰＴＣ要素の加圧される部分に電流が実質的に流れないようにＰＴＣ素子を設計することにより、加圧状態であっても、ＰＴＣ素子の温度が上昇した場合に、本来の抵抗上昇率が得られるであろうと考えた。そして、本発明者らは、固定のために加圧されるＰＴＣ要素の部分に電流が流れないＰＴＣ素子についてさらに検討した結果、ＰＴＣ要素の少なくとも一方の主表面に、電極が存在しない部分を設け、固定のために加圧される部分と、主表面上の電極とを実質的に電気的に離隔させることによって、目的のＰＴＣ素子が得られることを見出し、本発明に至った。

本発明の第１の要旨において、
第１主表面および第２主表面を有する層状のＰＴＣ要素と
ＰＴＣ要素の第１主表面上に位置する第１電極と
ＰＴＣ要素の第２主表面上に位置する第２電極と
を有して成る保護素子であって、
第１電極の少なくとも一部と第２電極の少なくとも一部とが、ＰＴＣ要素を介して対向するように位置し、
第１主表面の一部が、露出していることを特徴とする保護素子が提供される。

本発明の第２の要旨において、上記の保護素子を含んで成る、電気または電子機器が提供される。

本発明の第３の要旨において、第１主表面および第２主表面を有する層状のＰＴＣ要素と
ＰＴＣ要素の第１主表面上に位置する第１電極と
ＰＴＣ要素の第２主表面上に位置する第２電極と
を有して成り、第１電極の少なくとも一部と第２電極の少なくとも一部とが、ＰＴＣ要素を介して対向するように位置し、第１主表面の一部が、露出していることを特徴とする保護素子の固定方法であって、上記第１主表面の露出部分に、ＰＴＣ素子の厚み方向に圧力を付勢することにより固定することを特徴とする方法が提供される。

本発明によれば、ＰＴＣ要素の少なくとも一方の主表面上の電極を、固定のための圧力がかかる部分から電気的に離隔するように配置することにより、圧力を緩和するための措置をとることなく、ＰＴＣ素子を固定した場合であっても、ＰＴＣ素子本来の機能を発揮させることが可能になり、また、ＰＴＣ素子の損傷のリスクを低減することができる。

図１（ａ）は、本発明の一の実施形態の保護素子１ａを第１電極８側から見た平面図を模式的に示す。図１（ｂ）は、保護素子１ａの直線ｘ−ｘに沿った保護素子の厚さ方向の断面図を模式的に示す。図２は、本発明の保護素子における電流の流れを説明するための図である。図３は、本発明の別の実施形態の保護素子１ｂの断面図を模式的に示す。図４は、本発明の別の実施形態の保護素子１ｃの断面図を模式的に示す。図５は、本発明の別の実施形態の保護素子１ｄの断面図を模式的に示す。図６は、本発明の別の実施形態の保護素子１ｅの断面図を模式的に示す。図７（ａ）は、本発明の別の実施形態の保護素子１１ａを第１電極８側から見た平面図を模式的に示す。図７（ｂ）は、保護素子１１ａの直線ｘ−ｘに沿った保護素子の厚さ方向の断面図を模式的に示す。図８は、図７に示す保護素子１１ａが固定された状態を模式的に示す図である。図９（ａ）は、本発明の別の実施形態の保護素子１１ｂを第１電極８側から見た平面図を模式的に示す。図９（ｂ）は、保護素子１１ｂの直線ｘ−ｘに沿った保護素子の厚さ方向の断面図を模式的に示す。図１０は、本発明の一の実施態様のソケット３１の斜視図を模式的に示す。図１１は、図１０のソケット３１を、それを構成する要素に仮に分解したとした場合に得られる分解斜視図を模式的に示す。図１２は、図１０のソケット３１の絶縁性スペーサー４４を斜め下から見た場合の斜視図を模式的に示す。図１３（ａ）〜（ｃ）は、実施例において用いた、ボルトにより加圧されたＰＴＣ素子の断面図を模式的に示す。

本発明の保護素子について、図面を参照しながら詳細に説明する。

本発明の一の実施形態である保護素子１ａは、概略的には、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、第１主表面２および第２主表面４を有する層状のＰＴＣ要素６と、ＰＴＣ要素６の第１主表面２上に位置する第１電極８と、ＰＴＣ要素６の第２主表面４上に位置する第２電極１０とを有する。第１電極８と第２電極１０の一部とは、ＰＴＣ要素６を介して対向するように位置している。第１電極８は、ＰＴＣ要素の第１主表面２の一部を覆っており、ＰＴＣ要素６の第１主表面２は、一部１２が露出している。即ち、第１主表面は、第１電極により覆われていない部分を有する。尚、本発明において、露出部１２は、第１電極等の導電性材料により覆われていなければよく、絶縁性物質、例えば保護コーティング等により覆われていてもよい。

本発明で用いられるＰＴＣ要素は、ポリマーＰＴＣ要素である。上記ポリマーＰＴＣ要素は、周知のものを用いることができ、一般的に、導電性充填剤（例えばカーボンブラック、ニッケル合金等）が分散しているポリマー（例えばポリエチレン、ポリビニリデンフルオライド等）を含んで成る導電性組成物を押出して所定のサイズに分割することによって得られる。１つの態様では、ＰＴＣ要素は、その主表面の少なくとも一方に、薄い層状電極（例えば、箔電極）を有する、いわゆるポリマーＰＴＣ素子であってもよい。ポリマーＰＴＣ要素が高温状態となって膨張すると、内部に分散している導電性充填剤の相互間距離が大きくなり、抵抗値が増加する。

上記ＰＴＣ要素６の厚みは、特に限定されないが、例えば、０．０１ｍｍ〜５ｍｍ、好ましくは０．０５ｍｍ〜３ｍｍ、より好ましくは０．１ｍｍ〜１ｍｍであり得る。

上記第１電極８および第２電極１０を構成する材料は、同じであってもよく、または異なっていてもよい。第１電極および第２電極を構成する材料としては、導電性材料であれば特に限定されないが、例えば、導電性金属材料、具体的にはニッケル、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム、スズ、チタン、あるいはそれら金属の合金が挙げられる。

また、本発明において、第１電極８および第２電極１０は、例えば２層以上の導電性材料層、例えば導電性金属層から構成されていてもよい。

保護素子１ａは、第１電極８および第２電極１０を介して、他の電気要素に接続される。従って、保護素子１ａを流れる電流は、図２の矢印で示されるように、第１電極８および第２電極１０間を、これらに挟まれた部分のＰＴＣ要素を介して流れ、露出部分１２に対応する部分のＰＴＣ要素には電流は実質的に流れない。

保護素子１ａの機器への固定は、露出部分１２の少なくとも一部を、例えばかしめることにより、あるいはネジで固定することにより行われる。固定により、露出部分１２には、ＰＴＣ要素を厚み方向に圧縮するように圧力が作用するが、第１電極８が存在する部分にはこのような圧力はかからない。

保護素子１ａが動作する場合、即ち、ＰＴＣ要素が高温になって膨張する場合、圧力がかかっている露出部分１２に対応する部分のＰＴＣ要素は十分に膨張することができないが、圧力がかかっていない第１電極８に対応する部分のＰＴＣ要素は、十分に膨張することができ、この部分の抵抗値は大きく増大する。従って、第１電極８および第２電極１０間の電流の経路が実質的に遮断され、保護素子１ａを流れる電流が遮断される。尚、この場合も微少電流は流れうる。

好ましい態様において、露出部分１２の幅ｄ^１は、ＰＴＣ要素６の厚みｔよりも大きいことが好ましい。このように露出部分１２の幅を広くすることにより、第１電極８と固定により圧力が付勢された部分との間の距離を、第１電極８と第２電極１０との間の距離よりも大きくすることが可能になり、動作時に、第１電極８から圧力が付勢された部分に電流が流れることを、より確実に防止することができる。

本実施形態において、露出部分１２は、ＰＴＣ要素の端部領域に位置する。露出部分をＰＴＣ要素の端に寄せることにより、第１電極８の面積をより大きくすることが可能になり、保護素子１ａの定格電流を向上させることができる。

本実施形態の保護素子は、固定のためにネジ等の固定部材と接触する箇所のＰＴＣ要素が露出し、金属層を有していないので、固定部材に電流が流れにくく、より安全に固定することができる。

本発明は、上記した実施形態に限定されず、種々の改変が可能である。

一の実施形態において、図３に示すように、保護素子１ｂは、露出部分１２を、ＰＴＣ要素６の両端部に有する。このように両端部に露出部分を設置することにより、２箇所での固定が可能になり、より安定に固定することができる。保護素子１ｂのその他の構成は、保護素子１ａと同様であり得る。

上記実施形態に示されるように、本発明の保護素子において、露出部分１２は１つに限定されず、２またはそれ以上の露出部分が存在してもよい。また、その存在箇所は、特に限定されない。

別の実施形態において、図４に示すように、保護素子１ｃは、第１主表面２上に、さらに第１金属層１４を有する。第１金属層１４は、露出部分１２に沿って存在し、第１電極８から離隔されている。保護素子１ｃは、第１金属層１４の部分において固定される。このように固定箇所に金属層を設置することにより、固定箇所の剛性が向上し、より安定した固定が可能になる。保護素子１ｃのその他の構成は、保護素子１ａと同様であり得る。

第１金属層１４を構成する材料は、特に限定されないが、第１電極と同じ材料から構成され得る。

好ましい態様において、露出部分１２の幅ｄ^２は、ＰＴＣ要素６の厚みｔよりも大きいことが好ましい。このように露出部分１２の幅を広くすることにより、第１電極８と第１金属層１４との間の距離が、第１電極８と第２電極１０との間の距離よりも大きくなり、第１電極８から第１金属層１４に電流が流れることを、より確実に防止することができる。

一の実施形態において、図５に示すように、保護素子１ｄは、第２主表面４の第１主表面２の露出部分１２と対向する部分１６が露出している。このように第１主表面および第２主表面上に、対向して露出部分を設置することにより、この部分に第１電極または第２電極から電流が流れることをより確実に防止することができる。保護素子１ｄのその他の構成は、保護素子１ａと同様であり得る。

上記実施形態に示されるように、本発明の保護素子において、第２電極は、その少なくとも一部が、第１電極とＰＴＣ要素を介して対向するように設置されていれば、他の部分は第２主表面のいずれの箇所に存在してもよい。

一の実施形態において、図６に示すように、保護素子１ｅは、第１主表面２上に第１金属層１４を、第２主表面４上に第２金属層１８を有する。第１金属層１４および第２金属層１８は、互いに対向して位置し、それぞれ、露出部分１２および露出部分１６に沿って存在し、第１電極８および第２電極１０から離隔されている。保護素子１ｅは、第１金属層１４および第２金属層１８の部分において固定される。このように固定箇所に金属層を設置することにより、固定箇所の剛性が向上し、より安定した固定が可能になる。保護素子１ｅのその他の構成は、保護素子１ｄと同様であり得る。

第２金属層１８を構成する材料は、特に限定されないが、第２電極１０と同じ材料から構成され得る。

好ましい態様において、露出部分１２および露出部分１６の幅ｄ^３は、ＰＴＣ要素６の厚みｔよりも大きいことが好ましい。このように露出部分１２および露出部分１６の幅を広くすることにより、第１電極８と第１金属層１４との間の距離、ならびに第２電極１０と第２金属層１８との間の距離が、第１電極８と第２電極１０との間の距離よりも大きくなり、第１電極８から第１金属層１４に、または第２電極１０から第２金属層１８に電流が流れることを、より確実に防止することができる。

図１〜６に示した保護素子の平面形状（即ち、ＰＴＣ要素の第１主表面側から見た形状）は、長方形であるが、本発明はこれに限定されず、本発明の保護素子の平面形状は種々の形状であってもよい。例えば、本発明の保護素子は、ＰＴＣ要素の厚み方向に貫通する開口部を有していてもよく、好ましくは、円環状であり得る。

一の実施形態において、図７（ａ）および（ｂ）に示すように、保護素子１１ａは、厚さ方向に貫通する開口部を有する、円環状のＰＴＣ要素６、第１電極８および第２電極１０を有する。第１電極８および第２電極１０の円形の開口部の中心が、ＰＴＣ要素６の開口部の中心軸上に位置するように、第１電極８、ＰＴＣ要素６、および第２電極１０の順に重ねられている。換言すれば、第１電極８、ＰＴＣ要素６、および第２電極１０のそれぞれの円形開口部が同心円状に存在する。

第１電極８の内径は、ＰＴＣ要素６および第２電極１０の内径よりも大きい（尚、内径とは、円環の内側の円形開口部の直径を意味する）。従って、保護素子１１ａにおいて、第１電極８は、ＰＴＣ要素６の第１主表面２を完全には覆っておらず、第１主表面の一部１２は、保護素子１１ａの上部に露出している。また、第２電極１０の内径および外径は、ＰＴＣ要素６の内径および外径と同じ大きさである。従って、第２電極１０は、ＰＴＣ要素６の第２主表面４を完全に覆っている。

保護素子１１ａは、図８に示されるように、ネジ（またはボルト）２２のような固定部材により、他の部材、例えば電気要素等２４に固定することができる。詳細には、ネジ２２の頭部により、保護素子１１ａの露出部分１２において、ＰＴＣ要素６を図面下向きに押しつけることにより、保護素子１１ａが固定される。固定の為の圧力は、ＰＴＣ要素６のネジ２２との接触面のみに作用し、他の部分（例えば、第１電極８が存在する部分）には作用しない。

保護素子１１ａの温度が高温になった場合、ＰＴＣ要素６は膨張しようとするが、ネジ２２と接触している部分は、ネジ２２からの圧力により膨張することができない。一方、ネジ２２により圧力を付勢されていない他の箇所、即ち第１電極８が存在する箇所では膨張することができる。保護素子１１ａを流れる電流は、第１電極８からＰＴＣ要素６を介して第２電極１０（またはその逆）に流れ、固定箇所（露出部分１２）には流れないので、第１電極８と第２電極１０に挟まれた部分のＰＴＣ要素が膨張することにより、保護素子１１ａに流れる電流は、実質的に遮断される。

保護素子が円環状である場合、上記ＰＴＣ要素６の外径は、特に限定されず、用途に応じて適宜選択することができ、例えば、５ｍｍ〜１００ｍｍ、１０ｍｍ〜５０ｍｍ、または１５ｍｍ〜２５ｍｍであり得る。

上記ＰＴＣ要素６の内径は、特に限定されず、例えば、１ｍｍ〜１０ｍｍ、好ましくは３ｍｍ〜８ｍｍであり得る。

上記した保護素子１ａ〜１ｅと同様に、保護素子１１ａも種々の改変が可能である。

一の実施形態において、図９（ａ）および（ｂ）に示すように、保護素子１１ｂは、第１主表面２上に、さらに第１金属層１４を有する。第１金属層１４は円環状である。第１金属層１４の内径は、ＰＴＣ要素６の内径と同じ大きさであり、外径は、第１電極８の内径よりも小さい。第１金属層１４は、第１電極８から露出部分１２により離隔されている。従って、図９（ａ）に示されるように、保護素子１１ｂを第１電極側から見た場合、円環の内側から、第１金属層１４、露出部分１２、第１電極８が順に存在している。保護素子１１ｂのその他の構成は、保護素子１１ａと同様であり得る。

一の実施形態において、上記した保護素子１ｄと同様に、保護素子１１ａの第２主表面上に露出部分を設けてもよい。また、別の実施態様において、上記した保護素子１ｅと同様に、保護素子１１ｂの第２主表面上に露出部分および第２金属層を設けても良い。

図示した態様では、ＰＴＣ要素の外側輪郭および内側輪郭（即ち、開口部）の形状は円状であるが、これらは、他の形状、例えば、三角形、四角形、五角形などの多角形、楕円、あるいはこれらを組み合わせた形状であってもよい。また、ＰＴＣ要素の開口部は、必ずしもＰＴＣ要素の中心部に存在する必要はなく、例えば、ＰＴＣ要素の周辺部にあってよい。

本発明の保護素子は、ＰＴＣ要素と、第１電極および第２電極を別途製造し、これらを貼り合わせることにより製造することができる。別法として、ＰＴＣ要素の両主表面が、第１電極および第２電極により完全に覆われた素子を得、露出部分に対応する箇所の電極を、エッチング処理、サンドブラスト処理、カッター等で切除することにより、製造することができる。

本発明の保護素子は、ネジ、かしめ等により電子または電気機器に取り付けた場合であっても、ＰＴＣ素子本来の機能を発揮し得る。また、ネジ、かしめ等を用いる取り付けは、溶接、はんだ、接着剤等を用いる場合と比較して、取り付け、取り外しが容易になる。さらに、接続に際して、接続部を加熱する必要がないことから、熱に弱い部材に対しても設置することが可能になる。従って、種々の電子または電気機器、例えばシガーライターソケット、二次電池、二次電池セル、掃除機、冷蔵庫、自動車部品などの保護素子として用いることができる。

従って、本発明は、第２の要旨において、上記した本発明の保護素子を有して成る電気装置、例えばソケットを提供する。

以下、本発明のソケットの一の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

本発明の一の実施形態であるソケット３１は、概略的には、図１０および１１に示すような構造を有する。具体的には、ソケット３１は、
ソケット本体部３２と、
前記ソケット本体部３２の外側底面３４上に、第２電極１０が外側底面３４に接触するように配置された上記した本発明の保護素子１１ｂと、
上記保護素子１１ｂの第１電極８上に配置された端子４２と、
上記端子４２上に、端子４２の主表面から離隔するように設置された、突出部４０を有する絶縁性スペーサー４４と、
絶縁性スペーサー４４上に配置された端子４６と、
ソケット本体部３２の内側底面上に配置され絶縁部材４８と
を含んで成り、これらが、絶縁部材４８側から挿入され、保護素子１１ｂに接触しないように端子４６側まで貫通したボルト５２と、端子４６側に位置するナット５４により固定されている。

ソケット３１において、端子４６−（ナット５４）−ボルト５２は電気的に接続され、電流経路が形成されており、端子４６を電源（図示していない）の正極（または負極）に電気的に接続することにより、ボルト５２が、ソケット３１の正極（または負極）として機能する。端子４６−ボルト５２間の電気的接続は直接であってもよく、ナット５４を介してもよい。また、端子４２−第１電極８−ＰＴＣ要素６−第２電極１０−ソケット本体部３２は電気的に接続され、電流経路が形成されており、端子４２を電源の負極（または正極）に接続することにより、ソケット本体部３２が、ソケット３１の負極端子（または正極端子）として機能する。

ソケット本体部３２の形状は、特に限定されず、用途に応じて適宜変更することができる。

ソケット本体部３２は端子としても機能することから、少なくとも一部、好ましくは全部が導電性材料から構成される。導電性材料は、特に限定されないが、例えば、ニッケル、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム、スズ、チタン、あるいはそれら金属の合金であり得る。

端子４２は、他の電気要素、例えば電源に接続する機能を有している限りいずれの形状であってもよい。本実施形態において、端子４２は、保護素子１１ｂの第１電極８に電気的に接続されている。好ましくは、端子４２は、第１電極８に、導電性接着剤、はんだ等により接続される。

絶縁性スペーサー４４は、保護素子１１ｂと端子４６とを電気的に離隔するために用いられる。絶縁性スペーサー４４は、底面に突出部４０（図１２）を有しており、この突出部は、端子４２の開口部を通り、第１金属層１４に達し、第１金属層１４を下方向に押しつけることにより保護素子１１ｂを固定している。

絶縁性スペーサー４４は、突出部４０により保持されており、絶縁性スペーサー４４の底面部は、端子４２から離隔されている。従って、絶縁性スペーサー４４の突出部４０の高さは、端子４２の厚みの合計よりも大きい。絶縁性スペーサー４４の突出部の高さと、端子４２の厚みとの差は、トリップした場合のＰＴＣ要素６の厚みの増加分よりも大きければよく、例えば１０μｍ以上、好ましくは１００μｍ以上、より好ましくは５００μｍ以上であり得る。

絶縁性スペーサー４４を構成する材料は、絶縁性であれば特に限定されないが、絶縁性樹脂であることが好ましい。絶縁性樹脂は、特に限定されないが、例えば、熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂、具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、フッ素系樹脂、ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン）樹脂、ポリカーボネート−ＡＢＳアロイ樹脂、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタラート）樹脂、エラストマー等の樹脂であってもよい。

端子４６は、他の電気要素、例えば電源に接続する機能を有している限りいずれの形状であってもよい。本実施形態において、端子４６は、絶縁性スペーサー４４の窪みにより位置決めされている。

絶縁部材４８は、ボルト５２とソケット本体部３２とを電気的に離隔するために用いられる。

絶縁部材４８を構成する材料は、絶縁性であれば特に限定されないが、絶縁性樹脂であることが好ましい。絶縁性樹脂は、特に限定されないが、例えば、熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂、具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、フッ素系樹脂、ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン）樹脂、ポリカーボネート−ＡＢＳアロイ樹脂、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタラート）樹脂、エラストマー等の樹脂であってもよい。

絶縁部材４８の形状は、ボルト５２とソケット本体部３２とを電気的に離隔する機能を発揮し得る限り、特に限定されない。

ボルト（ネジ）５２は、保護素子１１ｂおよびソケット本体部３２と接触しないように配置され、直接またはナット５４を介して、端子４６に電気的に接続されている。ボルト５２は、他の電気要素に接続するための端子としても機能する。

ボルト５２は端子としても機能することから、導電性材料から構成される。導電性材料は、特に限定されないが、例えば、ニッケル、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム、スズ、チタン、あるいはそれら金属の合金であってもよい。

ナット５４を構成する材料は、好ましくは導電性材料であり、ボルト５２と同じ材料が用いられる。

本発明の保護素子の固定または取り付けは、好ましくは、保護素子の第１主表面の露出部分に、ＰＴＣ素子の厚み方向に圧力を付勢することにより行われる。

従って、本発明は、第３の要旨において、上記した本発明の保護素子の固定または取り付け方法を提供する。

具体的には、本発明は、第１主表面および第２主表面を有する層状のＰＴＣ要素と
ＰＴＣ要素の第１主表面上に位置する第１電極と
ＰＴＣ要素の第２主表面上に位置する第２電極と
を有して成り、第１電極の少なくとも一部と第２電極の少なくとも一部とが、ＰＴＣ要素を介して対向するように位置し、第１主表面の一部が、露出していることを特徴とする保護素子の固定または取り付け方法であって、上記第１主表面の露出部分に、ＰＴＣ素子の厚み方向に圧力を付勢することにより固定するまたは取り付ける方法を提供する。

好ましい態様において、圧力が付勢される箇所は、第１主表面の露出部分の内、第１電極の端からの距離が、ＰＴＣ要素の厚みよりも大きい箇所であることを特徴とする。このような箇所に圧力を付勢することにより、電流が、第１電極から、ＰＴＣ要素の圧力が作用している箇所を介して、第２電極に流れることをより確実に防止することができる。

以上、本発明を図面を参照しながら説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の改変が可能である。

実施例１
外径２１ｍｍ、内径８．３ｍｍのＰＴＣ素子（試料Ａ、図１３（ａ））の第１電極の一部をカッターで切り取り、第１電極の内径が１２ｍｍ、ＰＴＣ要素の内径および第２電極の内径が８．３ｍｍであるＰＴＣ素子（試料Ｂ、図１３（ｂ））を作製した。

同様に、第１電極の一部および第２電極の一部をカッターで切り取り、第１電極および第２電極の内径が１２ｍｍ、ＰＴＣ要素の内径が８．３ｍｍであるＰＴＣ素子（試料Ｃ、図１３（ｃ））を作製した。

上記の試料Ａ〜Ｃ、図１３に示すようにボルト２６（ネジ頭外径８．０ｍｍ）、ワッシャー２８（外径９．９ｍｍ）および六角ナット３０（対角距離８．１ｍｍ、二面幅７．０ｍｍ）で締め付け（締付けトルク：１ｋｇｆ）、各試料の温度−抵抗特性を測定した。また、対照として、締付け前の試料ＡおよびＢの温度−抵抗特性を測定した。トリップ前（２５℃）およびトリップ後（１７５℃）での各試料の抵抗値を下記表に示す。

上記の結果から、試料Ａは、試料ＢおよびＣと比較して、トリップ時の抵抗値の上昇が非常に小さかった。これは、試料Ａは、ＰＴＣ要素の両主表面が電極に覆われ、電極上からボルトで締め付けられているので、電極によりＰＴＣ要素の膨張が阻害されたためと考えられる。一方、試料ＢおよびＣは、少なくとも一方の電極が、加圧部分から分離しているので、ＰＴＣ要素の膨張が阻害されず、本来と同等の抵抗値が得られたと考えられる。

本発明の保護素子は、電子または電気機器に、ねじまたはかしめ等により取り付けることができ、多種多様な電子または電気機器の保護素子として利用できる。

１ａ〜１ｅ…保護素子
２…第１主表面
４…第２主表面
６…ＰＴＣ要素
８…第１電極
１０…第２電極
１１ａ，１１ｂ…保護素子
１２…露出部分
１４…第１金属層
１６…露出部分
１８…第２金属層
２２…ネジ
２４…電気要素
２６…ボルト
２８…ワッシャー
３０…ナット
３１…ソケット
３２…ソケット本体部
３４…外側底面
４０…突出部
４２…端子
４４…絶縁性スペーサー
４６…端子
４８…絶縁部材
５２…ボルト
５４…ナット

Claims

第１主表面および第２主表面を有する層状のＰＴＣ要素と
ＰＴＣ要素の第１主表面上に位置する第１電極と
ＰＴＣ要素の第２主表面上に位置する第２電極と
を有して成る保護素子であって、
第１電極の少なくとも一部と第２電極の少なくとも一部とが、ＰＴＣ要素を介して対向するように位置し、
第１主表面の一部が、露出していることを特徴とする保護素子。
第１主表面の露出部分と対向する第２主表面の一部が露出していることを特徴とする、請求項１に記載の保護素子。
第１主表面上にさらに第１金属層を有し、当該金属層が、第１電極と離隔されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の保護素子。
第１電極と第１金属層との距離が、ＰＴＣ要素の厚みよりも大きいことを特徴とする、請求項３に記載の保護素子。
第２主表面上にさらに第２金属層を有し、当該金属層が、第２電極と離隔されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の保護素子。
第２電極と第２金属層との距離が、ＰＴＣ要素の厚みよりも大きいことを特徴とする、請求項５に記載の保護素子。
第１主表面の露出部分が、ＰＴＣ要素の端部領域に位置する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の保護素子。
第１金属層が、ＰＴＣ要素の端部領域に位置し、
第１主表面の露出部分が、第１金属層に沿って位置する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の保護素子。
ＰＴＣ要素、第１電極および第２電極が、開口部を有することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の保護素子。
ＰＴＣ要素、第１電極および第２電極が、円環状であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の保護素子。
第１主表面の露出部分が、ＰＴＣ要素の内縁部に沿って存在することを特徴とする、請求項１０に記載の保護素子。
第１金属層が、ＰＴＣ要素の内縁部に沿って存在し、
第１主表面の露出部分が、第１金属層に沿って位置することを特徴とする、請求項１０に記載の保護素子。
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の保護素子を有して成ることを特徴とする電気装置。
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の保護素子を有して成ることを特徴とする２次電池セル。
請求項１〜１２のいずれかに記載の保護素子を含んで成ることを特徴とするソケット。
ソケット本体部と、
前記ソケット本体部の外側底面上に、第２電極が外側底面に接触するように配置された請求項１〜１２のいずれかに記載の保護素子と、
上記保護素子の第１電極上に配置された端子と、
上記端子上に、端子の主表面から離隔するように設置された、突出部を有する絶縁性スペーサーと、
絶縁性スペーサー上に配置された別の端子と、
ソケット本体部の内側底面上に配置された絶縁部材と
を含んで成り、これらが、絶縁部材側から挿入され、保護素子に接触しないように別の端子側まで貫通したボルトと、別の端子側に位置するナットにより固定されている
ことを特徴とする、請求項１５に記載のソケット。
第１主表面および第２主表面を有する層状のＰＴＣ要素と
ＰＴＣ要素の第１主表面上に位置する第１電極と
ＰＴＣ要素の第２主表面上に位置する第２電極と
を有して成り、第１電極の少なくとも一部と第２電極の少なくとも一部とが、ＰＴＣ要素を介して対向するように位置し、第１主表面の一部が、露出していることを特徴とする保護素子の固定方法であって、上記第１主表面の露出部分に、ＰＴＣ素子の厚み方向に圧力を付勢することにより固定することを特徴とする、方法。
圧力が付勢される箇所が、第１電極の端からの距離が、ＰＴＣ要素の厚みよりも大きい箇所であることを特徴とする請求項１７に記載の方法。