KR101064931B1

KR101064931B1 - 바이메탈을 이용한 안전장치

Info

Publication number: KR101064931B1
Application number: KR1020040112849A
Authority: KR
Inventors: 시부야시로; 나카니시요시히로
Original assignee: 주식회사 고마츠라이트 제작소
Priority date: 2004-01-16
Filing date: 2004-12-27
Publication date: 2011-09-20
Also published as: KR20050075687A; JP2005203277A; JP4170232B2

Abstract

바이메탈을 이용한 안전장치에 있어서 안전성이 우수하며 소형이고 생산성이 좋은 것을 제공한다. 아암터미널(6), 가동아암(7), 베이스터미널(3), 바이메탈(5) 및 PTC(4)를 포함하는 부품이 수지케이스(2)에 내장되고 바이메탈(5)는 가동 자유로운 상태로 설치되어 있으며 또 바이메탈(5) 및 PTC(4)는 전기회로와 접속되어 있지 않은 상태로 설치되어 있다. 통상 바이메탈 및 PTC는 전기회로와 접속되어 있지 않은 상태로 설치되어 있으며 바이메탈(5)의 작동에 의한 차단상태시에 가동아암(7), 바이메탈(5), PTC(4) 및 베이스터미널(3)이 도통상태가 된다. 바이메탈(5)과 PTC(4)의 병용에 의하여 안전성이 높아지며 또 바이메탈(5) 및 PTC(4)를 전기회로와 접속할 필요가 없어서 소형의 바이메탈(5) 및 PTC(4)를 사용할 수 있기 때문에 소형화가 가능하며 접점가공 공정 및 전기회로와의 접속공정이 불필요해진다.

바이메탈, PTC, 베이스터미널, 가동아암

Description

바이메탈을 이용한 안전장치 {Safety Apparatus using bimetal}

도 1은 본 발명의 일실시예에 관련한 안전장치의 단면도,

도 2는 상기 안전장치에서의 바이메탈이 수지 케이스의 베이스 선반에 놓여졌을 때의 단면도,

도 3은 다른 실시예로서 커버 단자를 갖는 상기 안전장치의 단면도,

도 4는 상기 안전장치에 있어서 이상 온도 상승으로 바이메탈이 작동한 상태의 단면도,

도 5의 (a)(b)는 상기 안전장치에 이용된 원통 형상의 PTC의 정면도 및 측면도,

도 6은 변형예로서 전극이 부여된 PTC가 설치된 안전장치의 단면도,

도 7은 변형예로서 PTC를 설치하기 위한 돌기를 갖는 베이스터미널을 이용하였을 때의 단면도,

도 8의 (a)(b)는 상기 돌기를 갖는 베이스 터미널의 정면도 및 측면도,

도 9는 변형예로서 PTC와 베이스터미널이 고정되었을 때의 단면도.

본 발명은 전기제품에 과전류가 흘렀을 경우 혹은 전기제품의 온도가 과도하게 상승한 경우 전류를 차단하는 바이메탈과 PTC를 필수 부품으로 하는 전기제품의안전장치에 관한 것이다.

종래 바이메탈을 이용한 안전장치는 자동차, 가전 등의 모터에 과전류가 흘렀을 경우나 온도가 과도하게 상승한 경우 등의 이상이 일어났을 때, 안전을 확보하기 위해 전류를 차단하는 보호장치로서 사용되고 있다. 최근 전기제품의 소형화, 고성능화에 따라 확실하게 안전이 확보되고 소형화된 안전장치가 요구되고 있다. 예를 들면 휴대전화나 노트북형 PC 등에 사용되는 2차 전지용 안전장치, 자동차용 모터나 충전기 등의 직류 회로용 안전장치, 에어콘의 팬, 세탁기 등의 직류 회로용 안전장치 등에 안전성이 높고 소형화된 안전장치가 요구되고 있다.

바이메탈을 전기제품의 안전부품으로서 사용한 경우 전기제품의 온도가 과도하게 상승하면 바이메탈이 형상을 변화(이후「작동」으로 기재)시켜 오프(OFF)상태가 되어서 전류는 차단된다. 그러나 전류 차단에 의하여 온도가 저하되면 바이메탈은 작동전의 형상으로 되돌아가 온(ON)상태가 되고 전류가 흘러 나와서 안전이 확보되기 전에 통전이 개시되는 일이 있어서 안전면에서 개량이 요구되고 있다.

이러한 개량 방법으로서 바이메탈과 가열 저항체를 병용하는 안전장치가 개발되고 있다(특허문헌 1참조). 이 제안에서는 전기제품과 바이메탈을 직렬로 접속하고 가열 저항체인 PTC를 병렬로 접속하고 있다. 정상시, 거의 대부분의 전류는 바이메탈을 통하여 흐르고, PTC에 흐르는 전류는 미량으로 PTC의 온도상승은 거의 보이지 않는다. 그러나 온도 상승 등의 이상시는 바이메탈이 작동하여서 오프상태 가 되고 바이메탈에 흐르는 전류가 차단되어 모든 전류는 PTC로 흐른다. PTC는 흐르는 전류량이 증가하면 다량의 줄(joule)열을 발생하여서 PTC의 온도가 대폭으로 상승하고 바이메탈을 계속적으로 가열하여서 바이메탈의 오프상태를 지속시킨다. 이와 같은 동작을 수행하므로 바이메탈과 PTC가 조합된 안전장치는 안전성이 높은 유효한 장치인 것이다.

(특허문헌1) 특개평7-153499호 공보

상기 특허문헌 1에 기재된 안전장치는 바이메탈과 PTC를 사용하고 각각을 전기제품과 접속시켜서 사용된다. 그러나 이상발생을 감지하는 온도가 불안정하게 되는 일이 있다. 또 바이메탈 및 PTC를 전기제품과 전기적으로 접속시킴에 있어서는 바이메탈이나 PTC에 접점을 설치하고 전원회로와 접속시키기 때문에 바이메탈이나 PTC의 형상이나 소형화에 제약이 있으며 안전장치의 소형화, 박형화에는 한계가 있었다. 또 바이메탈으로의 접점 부여나 전원회로의 접속은 기술적으로 번잡하고 공정이 많아져서 생산성이 나빠지는 과제도 있었다.

본 발명은 이상발생을 감지하는 온도범위가 안정되어 안전성이 뛰어나며, 소형으로 생산성이 좋은 바이메탈을 이용한 안전장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 청구항 1의 발명은 아암 터미널, 가동아암, 베이스터미널, 바이메탈 및 온도 서미스터(이하 PTC)를 포함하는 부품이 전기제품의 온도를 받을 수 있는 상태에 있는 수지 케이스내에 내장되고 상기 아암터미널, 가동아암 및 베이스터미널은 직렬로 접속되어 평상시에 전기제품의 전류가 흐르는 상태에 있으며 온도 상승에 의하여 바이메탈이 작동하면 가동아암이 변위시켜져 그 가동아암과 베이스터미널과의 접속이 차단되도록 구성되어 이루어지는 바이메탈을 이용한 안전장치에 있어서, 상기 수지 케이스내에 통상 상기 바이메탈은 가동 자유로운 상태로 설치되고 또 바이메탈 및 PTC는 전기회로와 접속되어 있지 않은 상태로 설치되어 있으며 상기 바이메탈 작동에 의한 차단 상태시에 상기 가동아암, 바이메탈, PTC 및 베이스터미널이 도통상태가 되는 것이다.

청구항 2의 발명은 청구항 1에 기재된 바이메탈을 이용한 안전장치에 있어서 수지케이스 커버와 가동아암과의 사이에 바이메탈 작동시에 가동아암이 변위하여서 맞닿는 커버단자가 끼워 넣어져 있는 것이다.

청구항 3의 발명은 청구항 1 또는 청구항 2에 기재되어 있는 바이메탈을 이용한 안전장치에 있어서 바이메탈 및 베이스터미널과 상대하는 PTC 표면의 30~98%에 전극이 부여되어 있는 PTC임을 특징으로 한다.

청구항 4의 발명은 청구항 1 내지 청구항 3의 어느 항에 기재된 바이메탈을 이용한 안전장치에 있어서 전극이 부여되어 있는 표면을 제외하는 PTC 표면이 코팅제로 덮여져 있는 PTC임을 특징으로 한다.

청구항 5의 발명은 청구항 1 내지 청구항 4의 어느 항에 기재된 바이메탈을 이용한 안전장치에 있어서 베이스터미널이 PTC를 설치하기 위한 돌기를 갖고 있는것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 일실시예에 관련한 바이메탈을 이용한 안전장치에 관하여 도면을 참조하여서 설명한다.

도 1은 안전장치의 일실시예를 나타내는 단면도이다. 안전장치(1)은 전기제품과 전기회로(미도시)에 접속되어 있으며 전기제품 사용시에 일어나는 과전류나 이상온도 상승으로부터 전기제품을 보호하는 장치이다. 이 안전장치(1)은 전기제품의 온도를 받을 수 있는 상태에 있는 수지케이스(2)의 베이스(2a)에 베이스터미널(3)이 설치되고 그리고 PTC(4), 바이메탈(5), 아암터미널(6)에 접속된 가동아암(7)이 차례로 삽입되고 이들의 위에서부터 수지 케이스(2)의 커버(2b)로 뚜껑이 덮어져 있다. PTC(4) 및 바이메탈(5)은 도전성을 갖지만 어느 쪽도 전기를 흘리기 위한 접점이나 배선은 없다. 바이메탈(5)는 가동아암(7)과 접촉하는 일이 없고 도 1에서 나타낸 바와 같이 PTC(4)의 위 또는 도 2에서 나타낸 바와 같이 수지 케이스(2)의 베이스(2a)의 선반(2c) 위에 가동 자유로운 상태로 설치된다.

베이스터미널(3)과 아암터미널(6)의 일단은 수지케이스(2)의 외부로 도출되어 있으며 각각 전기제품과 전기회로에 접속된다. 가동아암(7)과 아암터미널(6)은 용접, 볼트체결 등 공지의 방법으로 접속되어 있다. 가동아암(7)과 아암터미널(6)은 도 1에서 나타내는 바와 같이 두 개의 부품을 접속하는 방법이 바람직하지만 가동아암(7)과 아암터미널(6)은 일체여도 지장없다. 베이스터미널(3)과 가동아암(7)은 접한 상태로 배치되어 있다. 베이스터미널(3)과 가동아암(7)과의 접촉을 확실하게 하기 위해 각각 접점(3a,7a)를 가지고 있는 것이 바람직하다. 또 수지케이스(2)의 베이스(2a)와 베이스터미널(3)은 각각의 부품이어도 좋지만 인서트성형에 의하 여 일체화되어 있는 쪽이 바람직하다. 또 아암터미널(6)은 수지케이스(2)의 베이스(2a) 혹은 커버(2b)와 인서트성형으로 일체화되어 있어도 좋다. 수지케이스(2)의 베이스(2a)와 커버(2b)는 용접이나 접착체 등으로 접착되어 있다.

도 3은 본 발명의 안전장치의 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.

이 예는 베이스터미널(3), PTC(4), 바이메탈(5), 아암터미널(6)에 접속된 가동아암(7), 커버단자(8)가 수지케이스(2)의 베이스(2a)와 커버(2b)로 구성되는 수지케이스(2)내에 내장되어 있다. 커버단자(8)은 중간누름(8a)나 스토퍼(8b)를 갖는 부품으로 가동아암(7)과 수지케이스(2)의 커버(2b) 사이에 설치된다. 전기제품의 이상 온도 상승 등에 의하여 가동아암(7)의 온도가 소정 온도 이상이 되면 바이메탈(5)이 작동한다. 온도상승 정도에 따라 바이메탈(5)이 작동하는 폭은 다르므로 바이메탈(5)로 밀어 올려지는 가동아암(7)의 밀어 올려지는 폭도 변동하고 가동아암(7)과 베이스터미널(3)의 분리가 충분하게 이루어지지 않거나 수지케이스(2)의 커버(2b)에 닿아서 가동아암(7)이 변형하는 일이 있었다. 그 때문에 바이메탈(5)을 크게 하거나 가동아암(7)과 수지케이스(2)의 커버(2b) 간격을 넓게 잡는 일이 있다.

커버단자(8)은 중간누름(8a)나 스토퍼(8b)를 갖으며 가동아암(7)이 밀어 올려지는 폭이 작은 경우라도 가동아암(7)이 중간누름(8a)이나 스토퍼(8b)에 닿음으로써 가동아암(7)의 접점(7a)가 밀어 올려지는 폭을 크게 하여서 확실하게 가동아암(7)의 접점(7a)와 베이스터미널(3)의 접점(3a)를 분리할 수 있다. 이 중간누름(8a)은 가동아암(7)의 중심부(7c)에 설치되어 있으면 좋고 형상등은 임의이다. 스토퍼(8b)는 도 3에서 나타낸 바와 같이 가동아암(7)의 접점(7a)와 중심부(7c)와의 사이에서 접점(7a)에 가까운 위치에 설치된다. 형상은 특별히 제약이 없다. 이 중간누름(8a)과 스토퍼(8b)는 한 쪽만이라도 설치되어 있어도 좋다.

또 커버단자(8)은 수지케이스(2)의 커버(2b)와 일체화가 가능하며 수지케이스(2)의 커버(2b)와 가동아암(7)과의 공간을 가능한 한 좁게할 수 있다. 커버단자(8)를 끼워 넣음으로써 가동아암(7)의 움직임 폭이 작아도 확실하게 전류차단을 수행할 수 있으며 또 수지케이스(2)의 커버(2b)와의 공간을 좁게하는 것이 가능하므로 안전장치의 소형화, 박형화를 도모할 수 있다. 수지케이스(2)의 커버(2b)와 커버단자(8)는 각각의 부품이어도 좋으며 인서트성형에 의하여 수지케이스(2)의 커버(2b)와 커버단자가 일체화되어 있는 쪽이 바람직하다. 또 가동아암(7)은 바이메탈(5)이 작동하여서 가동아암(7)과 접하는 개소에 돌기(7b)를 갖고 있다.

이 돌기(7b)의 부여에 의하여 바이메탈(5)의 작동량이 작아도 확실하게 가동아암(7)을 밀어 올릴 수 있으므로 소형의 바이메탈을 사용할 수 있으며 바이메탈(5)과 가동아암(7)의 공간을 좁게하는 것도 가능해진다.

다음으로 본 발명의 안전장치(1)의 동작을 도 1 및 도 4에 의하여 설명한다. 전기제품이 안전하게 사용되고 있는 동안 안전장치(1)는 도시되어 있지 않은 전기제품과 아암터미널(6)과 베이스터미널(3)이 도출한 개소에 접속되어 있다. 안전장치(1)내에서는 아암터미널(6)과 접속된 가동아암(7)과 베이스터미널(3)이 접하여 전기가 흐르고 있다. PTC(4)와 바이메탈(5)은 전류가 흐르고 있지 않은 상태로 유지되고 있다. 전기제품이 이상하게 온도 상승하면 가동아암(7)의 온도가 상승하여서 도 4에서 나타낸 바와 같이 바이메탈(5)이 작동하여서 가동아암(7)을 밀어 올리고 가동아암(7)과 베이스터미널(3)이 분리되어서 전기제품은 전류차단(오프) 상태가 된다. 바이메탈(5)은 전기회로와 접속되어 있지 않기 때문에, 전기회로와의 전기적 연결에 기초한 온도변화는 없다. 이 때 바이메탈(5)은 PTC(4)와 접촉하고 이로 인하여 아암터미널(6), 가동아암(7), 바이메탈(5), PTC(4) 및 베이스터미널(3)(어느 쪽도 도전성 있음)이 이어져서 PTC(4)에 전류가 흐른다. 전류가 흐르면 PTC(4)는 다량의 줄(joule)열을 발생하여서 온도가 상승하고 전원이 차단될 때까지 바이메탈(5)를 가열하므로 바이메탈(5)은 가동아암(7)을 밀어 올린 그 상태를 유지하여서 가동아암(7)과 베이스터미널(3)은 전류차단의 상태가 계속된다. PTC(4)에 흐른 전류의 대부분은 발열 발생에 사용되어 베이스터미널(3)로 흐르는 전류는 상당히 작아져서 실질적으로 전류차단의 상태가 되므로 전기제품의 안전성을 유지할 수 있다.

이어서 본 발명에서 사용하는 부품에 관하여 설명한다.

바이메탈(5)로서는 공지의 바이메탈이 사용된다. 예를 들면 고열팽창측은 Cu-Ni-Mn, 저열팽창측은 Ni-Fe의 두 개의 재료를 적층시킨 것이 사용된다. 작동온도 및 복귀온도는 사용되는 전기제품의 요구에 의하여 다르지만 본 발명에서는 작동온도 90±25℃, 복귀온도 50±15℃의 바이메탈이 바람직하다. 본 발명에서 사용하는 바이메탈(5)은 접점이 불필요하고 전기회로와의 접속도 필요없기 때문에 바이메탈의 가장 긴 개소의 길이가 2~4㎜의 정도의 것이 사용 가능하다.

PTC(4)는 전류가 흐르면 다량의 줄열을 발생하고 높은 온도를 유지하는 소자 이다. PTC(4)로서는 세라믹제 소결체나 폴리머에 카본 등의 도전성 입자를 분산시킨 것이 사용된다. 본 발명에서는 티탄산 바륨을 포함하는 세라믹제 소결체가 바람직하게 사용된다. 또 티탄산 바륨 이외에 티탄산 스트론튬, 티탄산 칼슘 등이 포함되어 있어도 좋다. 본 발명에서는 PTC(4)는 저항값 범위 5~20Ω, 저항 급변점 온도(퀴리 온도) 65~90℃의 특성을 갖는 것이 바람직하다. PTC(4)의 형상은 특별히 제약은 없으며 원통 형상, 각기둥 형상 등 여러가지 형상의 것이 사용된다. 도 5(a), (b)에 원통형상을 예시하였다. PTC(4)는 전극이 없어도 사용가능하며 도 5에서 나타낸 바와 같이 전극(4a,4b)가 부여된 것이 적합하게 사용된다. PTC(4)는 전기회로와 접속할 필요가 없기 때문에 특성을 갖는 범위에서 가능한 한 작은 형상의 것을 사용할 수 있다. 원통형상이라면 지름 1.5~2.5㎜, 두께 0.2~0.4㎜의 크기의 것이 사용 가능하다.

PTC(4)의 표면에 전극을 부여하는 경우 도 6에서 나타낸 바와 같이 전극(4a)은 작동한 바이메탈(5)과 접촉하는 PTC(4)의 표면과, 전극(4b)은 베이스터미널(3)과 접촉하는 PTC(4)의 표면에 부여된다. 전극은 공지의 방법으로서 PTC(4) 표면에 부여된다. 예를 들면 금, 은, 백금, 구리, 알루미늄이나 이들 금속의 화합물로부터 얻어지는 도전성 분말의 단독물, 혹은 이들 혼합물을 폴리에스테르계 폴리머, 에폭시계 수지, 아크릴계 수지 등 유기계의 분산제에 혼합 분산된 전극 페이스트를 PTC(4)의 소정의 면에 스크린 인쇄, 코터(coater), 수동도포, 기계도포 등의 방법으로 도포하거나 은, 니켈, 구리 등을 무전해 도금함으로써 부여된다. PTC(4) 표면의 전극(4a,4b)은 도 5에서 나타낸 바와 같이 PTC(4)의 가장 바깥 단부에서 0.01㎜ 이상, 바람직하게는 0.05㎜ 이상 떨어진 상태로 부여된다. 전극(4a,4b)의 두께는 특히 제약은 없지만 0.001㎜ 이상 바람직하게는 0.003~0.2㎜이다. 전극은 PTC(4) 표면의 30∼98%, 바람직하게는 50∼95% 부여된다.

세라믹제의 PTC(4)는 주지와 같이 약해서 안전장치(1)의 제조시나 사용시에 파손할 경우가 있다. PTC(4)의 파손조각이 안전장치(1)의 수지케이스(2)내에 존재한 경우 도통되지 않는 등 전기적으로 좋지 못한 상태의 원인이 되는 일이 있으며 안전장치로서의 기능을 저해할 우려가 있다. 그 때문에 본 발명에서는 전원이 부여되어 있지 않는 PTC(4) 표면의 일부 이상이 코팅제로 코팅되어 있는 PTC(4)가 바람직하게 사용된다.

PTC(4)의 표면 코팅은 공지의 유기계, 무기계의 코팅제를 이용할 수 있다. 표면코팅은 전극부(4a,4b)를 제외한 PTC(4)의 표면에 수행된다. 이 표면 코팅은 전극부(4a,4b)를 제외한 PTC(4)의 표면전체가 코팅되어 있는 것이 바람직하지만 일부분이라도 코팅되어 있으면 PTC(4)의 파손방지 효과가 있다. 따라서 일부분이라도 코팅되어 있으면 본 발명의 실시범위이다. 또 코팅제는 PTC(4) 표면만이 아니라 내부까지 함침(含浸)하고 있는 것이 파손방지 효과가 커서 바람직하다. 코팅 두께는 특별히 제약은 없지만 얇은 것이 0.3㎜ 이하, 바람직하게는 0.001~0.1㎜이다.

PTC(4) 표면을 코팅하는 재료로서는 공지의 유기계나 무기계의 코팅제가 사용된다. 유기계의 코팅제로서는 폴리에스테르계 폴리머, 폴리우레탄계 폴리머, 폴리아미드계 폴리머, 폴리에스테르에텔계 폴리머, 폴리에스테르 우레탄계 폴리머, 폴리올레핀계 폴리머, 폴리카보네이트계 폴리머, 폴리이미드계 폴리머 등 공지의 열가소성 폴리머나 열가소성 엘라스토머나 자외선, 열 등으로 경화하는 에폭시계, 아크릴계, 우레탄계, 실리콘계 등의 열경화성 수지나 감광성수지 등이 사용된다.

이들 중에서는 자외선, 열 등으로 경화하는 에폭시계, 아크릴계, 우레탄계, 실리콘계 등의 수지가 PTC(4)표면으로의 도포가 쉽고 PTC(4)의 내부로 함침하기 쉬우며 파손 방지효과도 높기 때문에 바람직하게 사용된다.

PTC(4) 표면으로의 상기 유기계 코팅제에 의한 코팅은 스크린 인쇄, 코터,수동도포, 기계도포 등의 공지의 도포방법에 의하여 실시된다. 이하에서 도포의 구체적인 예를 기재하는데 이들의 방법에 한정되는 것은 아니다. 열가소성수지를 코팅하는 경우 적절한 용매에 수지를 0.1∼10% 정도 용해하고 그 용액을 PTC(4) 표면에 얇게 도포한 후 건조 등에 의하여 용매를 제거하는 방법으로 수행된다.

자외선, 가시광이나 열로 경화하는 에폭시계, 아크릴계, 우레탄계, 실리콘계의 코팅제의 경우, 이들의 코팅제를 PTC(4)에 공지의 방법으로 얇게 도포한 후 경화에 필요한 소정시간, 자외선, 가시광 등을 조사하거나 혹은 가열함으로써 PTC(4) 표면을 코팅할 수 있다. 또 PTC(4) 표면에 도장을 칠하는 방법에 따라서도 코팅가능하다.

PTC(4)는 PTC(4)의 전극(4b)가 베이스터미널(3)의 상면과 접촉하도록 놓여진다. 베이스터미널(3)의 상면은 평활하여도 좋지만 PTC(4)의 전극(4b)와 베이스터미널(3)의 상면과의 접촉이 불안정하게 되어서 접촉면적이 변동하는 일이 있다. PTC(4)의 전극(4b)와 베이스터미널(3)의 상면을 확실하게 접촉시켜서 접촉면적을 안정시키기 위해, 도 7에서와 같이 베이스터미널(3)의 상면에 요철이나 돌기(3b)를 설치하는 것이 바람직하다. 베이스터미널(3)의 상면에 돌기(3b)를 설치하는 경우 PTC(4)를 안정한 상태로 유지할 수 있으면 돌기(3b)의 수나 형상은 특별히 제약하지 않는다. 통상 돌기(3b)의 수는 3~5개임이 바람직하다. 돌기(3b)의 배치예를 도8(a)(b)에서 나타내었지만 이에 한정되는 것은 아니다. 돌기는 베이스터미널(3)의 프레스 가공시 동시에 설치할 수 있다. 또 도전성의 재료를 용접 등의 방법으로 베이스터미널(3)의 상면에 취부하여 돌기(3b)로 할 수도 있다.

또 PTC(4)는 가동자유로운 상태로 베이스터미널(3) 위에 설치하여도 좋으며 확실하게 안정한 상태로 설치하기 위해 도 9에서와 같이 PTC(4)와 베이스터미널(3)을 접착제(9)등으로 고정하여도 좋다. 이 경우 고정에 사용하는 접착제(9)에 의하여 통전선이 저하되는 일을 방지하기 위해 은, 알루미늄, 구리의 분말 등을 함유하는 접착제를 사용하는 것이 바람직하다. 또 접착제(9)로 PTC(4)를 베이스터미널(3)에 고정하는 경우, 상기 돌기(3b)는 있어도 없어도 어느 쪽도 좋다. 고정 방법은 베이스터미널(3)의 상면에 상기 접착제(9)를 떨어뜨리고, 그리고 PTC(4)를 조금 압력을 걸어서 두는 등의 방법으로 수행되어진다.

베이스터미널(3)이나 아암 터미널(6)에는 구리, 니켈 등이 가동아암(7)은 구리, 스테인레스, 티탄 등의 도전성이 있는 금속재료가 사용된다. 커버단자(8)은 도전성을 특별히 필요로 하지 않지만 구리, 스테인레스 등의 금속재료를 사용하는 것이 바람직하다. 베이스터미널(3), 아암터미널(6), 가동아암(7),커버단자(8)은 어느 쪽도 프레스 가공에 의하여 제조된다.

전기제품이 정상으로 사용되고 있는 경우 베이스터미널(3)과 가동아암(7)은 접촉하여서 통전하고 있다. 가동아암(7)의 선단에는 베이스터미널(3)과 통전을 좋게 하기 위해 접점(7a)가 설치되어 있다. 가동아암(7)의 접점(7a)의 표면과 베이스터미널(3)의 접촉면(3a)의 표면은 재표 표면 그대로여도 좋지만 접촉이 불안정하게 되는 일이 있고 통전이 저해되는 일이 있다. 그 때문에 가동아암(7)의 접점(7a)의 표면 및 베이스터미널(3)의 접촉면(3a)의 한쪽 또는 양쪽을 거칠게 하여서 접촉면적을 늘리는 것이 바람직하다. 조화(粗化)의 방법은 접점(7a)의 표면부나 베이스터미널(3)의 접촉면(3a)을 줄로 깎거나 프레스 가공시 요철을 설치하거나 금속재료로로 두드리는 등 공지의 방법으로 표면을 거칠게 하여도 좋고 또 금속끼리를 충돌시키는 예를 들면 가동아암(7)의 접점(7a)와 베이스터미널(3)의 접촉면(3a)를 충돌시키는 등의 방법이 있다. 조화하는 개소는 가동아암(7)의 접점(7a)가 작동하는 범위에 의하여 적절하게 결정된다. 접점에 사용되는 재료로서는 니켈-은 합금, 구리-은 합금, 금-은 합금 등이 있다.

수지케이스(2)는 폴리페닐렌설파이드(PPS), 액정폴리머(LCP), 폴리부틸렌텔레프탈레이트(PBT), 폴리아미드(PA)등의 수지를 사용하고 사출성형에 의하여 수지케이스(2)의 커버(2b)와 수지 케이스(2)의 베이스(2a)를 각각 성형하여서 얻어진다. 수지케이스(2)의 베이스(2a)와 커버(2b)는 베이스터미널(3), PTC(4), 바이메탈(5), 아암터미널(6), 가동아암(7), 커버단자를 끼워 넣은 후 초음파 용융이나 접착제 등에 의해 접촉된다. 수지케이스(2)의 베이스(2a)와 커버(2b)는 각각 단독으로 사출성형되어도 좋고 수지케이스(2)의 베이스(2a)는 베이스터미널(3)을 커버(2b)는 커버단자(8)을 인서트 성형하여도 좋다. 또 수지 케이스(2)의 커버(2b)에는 금속재 료를 사용할 수도 있다.

본 발명의 안전장치는 과전류가 흐른 경우나 온도가 이상하게 상승한 경우의 안전장치로서 사용되는 용단(溶斷) 휴즈를 대신하는 보호 스위치, 교류, 직류전원출력의 과전류 보호 스위치, 회로기판의 전원공급 입구에 설치되는 과전류 보호 스위치로 사용된다. 구체적인 예로서는 전지, 전기각로, 전기모포, 전기밥솥 등의 전기제품이나 자동차, 산업기기용 온도 센서 등이 있다. 이상의 여러가지 전기제품에 이용가능하며 바이메탈(5)이 작동하여서 전류를 차단한 후 PTC(4)의 줄열로 바이메탈(5)의 복귀를 방지할 수 있으므로 과전류에 의한 트러블 가능성이 있는 전지 등의 전기제품에 바람직하게 사용된다. 또 본 발명의 바이메탈(5)은 가동 자유로이 설치되고, 바이메탈(5), PTC(4) 모두 전원과 접속하는 회로가 필요없으므로 형상이나 크기에 제약이 없으며 가능한 한 소형이며 박형이 가능하므로 소형의 전기제품의 안전장치로서 적합하다. 또 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니며 여러가지 변형 이용이 가능하다.

본원은 일본 특허출원 2004-009720에 의거하고 있으며 그 내용은 상기 특허출원의 명세서 및 도면을 참조함에 따라서 결과적으로 본원 발명에 합체되어야만 하는 것이다.

본 발명에 따르면 바이메탈 및 PTC는 전기회로와 접속되어 있지 않는 상태로 설치되어 있으며 이상 발생을 감지하는 온도범위가 안정하고 바이메탈 및 PTC를 병용함으로써 안전성이 높다. 그리고 바이메탈 및 PTC에는 전류를 흐르게 하기 위한 접점가공이나 전기회로와의 접속가공이 불필요하기 때문에 바이메탈이나 PTC의 형상은 기능을 저해하지 않으면 가능한 한 소형화나 박형화로 이루어진 것의 사용이 가능해진다. 또 배선용의 공간이 불필요하므로 수지 케이스 자체의 소형화도 가능하게 된다. 그리고 또한 바이메탈 및 PTC로의 접점가공 공정이나 전기회로와의 접속가공 공정이 불필요하게 된다.

Claims

아암터미널, 가동아암, 베이스터미널, 바이메탈 및 온도 서미스터(이하, PTC)를 포함하는 부품이 전기제품의 온도를 받을 수 있는 상태에 있는 수지 케이스내에 내장되고 상기 아암터미널, 가동아암 및 베이스터미널은 직렬로 접속되어 통상 전기제품의 전류가 흐르는 상태에 있으며, 온도 상승에 의하여 바이메탈이 작동하면 가동아암이 변위시켜져 그 가동아암과 베이스터미널과의 접속이 차단되도록 구성되어 이루어지는 바이메탈을 이용한 안전장치에 있어서,

상기 바이메탈 및 베이스터미널과 상대하는 상기 PTC 표면의 30~98%에 전극이 부여되어 있고, 상기 전극은 도전성 분말을 유기계의 분산제에 혼합 분산한 것이며,

상기 수지 케이스내에 통상 상기 바이메탈은 가동 자유로운 상태로 설치되고 또 바이메탈 및 PTC는 전기회로와 접속되어 있지 않은 상태로 설치되어 있으며,

상기 바이메탈 작동에 의한 차단 상태시에 상기 가동아암, 바이메탈, PTC 및 베이스터미널이 도통상태가 되는 것을 특징으로 하는 바이메탈을 이용한 안전장치.
제 1항에 있어서, 수지 케이스의 커버와 가동아암과의 사이에 바이메탈 작동시에 가동아암이 변위하여서 맞닿는 커버단자가 끼워넣어져 있는 것을 특징으로 하는 바이메탈을 이용한 안전장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 전극이 부여되어 있는 표면을 제외하는 상기 PTC 표면이 코팅제로 덮어져 있는 PTC임을 특징으로 하는 바이메탈을 이용한 안전장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 베이스터미널이 상기 PTC를 설치하기 위한 돌기를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 바이메탈을 이용한 안전장치.
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