KR20040097381A

KR20040097381A - 온도 보호 소자

Info

Publication number: KR20040097381A
Application number: KR10-2004-7016985A
Authority: KR
Inventors: 스즈끼가쯔아끼
Original assignee: 타이코 일렉트로닉스 레이켐 케이. 케이.
Priority date: 2002-04-25
Filing date: 2003-04-24
Publication date: 2004-11-17
Also published as: WO2003092029A1; US7532101B2; EP1501110A4; EP1501110A1; CN1663005A; JP4119159B2; US20060197646A1; KR100996773B1; JP2003317593A; TW200402747A; TWI277115B

Abstract

2개의 전극(6, 7) 사이에 도전성 폴리머(5)를 개재시킨 폴리머 PTC 소자(1)와, 폴리머 PTC 소자(1)의 한 쪽 전극(7)에 접합된 금속 부재(2)를 구비하고, 폴리머 PTC 소자(1)의 다른 쪽 전극(6)과 금속 부재(2) 사이에 통전한 상태를 주변의 환경 온도가 소정의 온도를 초과하는 것을 계기로 하여 해제하는 온도 보호 소자를 구성하고, 도전성 폴리머(5)에는 환경 온도가 소정의 온도를 초과하면 열팽창하는 특성을 부여하고, 금속 부재(2)에는 열팽창에 의해 과열된 도전성 폴리머(5)의 발열에 의해 용융되는 재료를 선택하여 사용한다.

Description

온도 보호 소자{TEMPERATURE PROTECTION DEVICE}

대부분의 가전 제품에는, 주변의 환경 온도가 한계치를 넘으면 회로로의 통전을 해제하여 기기의 안전을 확보하는 온도 보호 소자가 사용되고 있다. 이러한 종류의 온도 보호 소자로서는, 비교적 저렴한 통형 퓨즈, 갈고리가 달린 퓨즈, 플러그 퓨즈 등이 있지만, 이들은 일반적으로 정격 전류가 작으므로[2A(암페어) 정도], 예를 들어 전자 레인지와 같이 사용하는 회로 전류가 비교적 큰(15 내지 20A 정도) 가전 제품에는 사용할 수 없다. 그래서, 이러한 가전 제품에는 바이메탈을 사용한 브레이커를 온도 보호 소자로서 대용하고 있는 경우가 있다.

그러나, 이 바이메탈 타입의 브레이커는 부품 개수가 많아 구조가 복잡하고, 상기한 바와 같은 각종 퓨즈와 비교하여 매우 고가이므로, 가전 제품의 제조 비용을 올리는 하나의 요인이 되고 있다.

본 발명은, 예를 들어 가전 제품 등의 전기 기기의 회로를 구성하고, 주변의 환경 온도가 소정의 온도를 넘으면 회로로의 통전을 해제하여 상기 전기 기기의 안전을 확보하기 위한 온도 보호 소자에 관한 것이다.

도1은 본 발명의 온도 보호 소자의 제1 실시 형태를 도시한 도면이며, 온도 보호 소자를 한 쪽 측면으로부터 사시한 도면이다.

도2는 본 발명의 온도 보호 소자의 제1 실시 형태를 도시한 도면이며, 온도 보호 소자를 다른 쪽 측면으로부터 사시한 도면이다.

도3은 본 발명의 온도 보호 소자를 어떤 전기 기기의 회로에 설치한 경우의 통전 시간과 폴리머 PTC 소자의 표면 온도의 관계를 나타낸 그래프이다.

도4는 본 발명의 온도 보호 소자를 어떤 전기 기기의 회로에 설치한 경우의통전 시간과 폴리머 PTC 소자의 표면 온도의 관계를 나타낸 그래프이다.

도5는 본 발명의 온도 보호 소자의 제2 실시 형태를 도시한 도면이며, 온도 보호 소자를 한 쪽 측면으로부터 사시한 도면이다.

도6은 본 발명의 온도 보호 소자의 제2 실시 형태를 도시한 도면이며, 온도 보호 소자를 다른 쪽 측면으로부터 사시한 도면이다.

본 발명은 상기의 사정에 비추어 이루어진 것으로, 구조가 단순하고 저렴하게 조달 가능한 온도 보호 소자를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기한 과제를 해결하기 위해, 이하의 수단을 채용하였다. 즉, 본 발명의 온도 보호 소자는, 2개의 전극 사이에 도전성 폴리머를 개재시킨 폴리머 PTC 소자와, 상기 폴리머 PTC 소자의 한 쪽 전극에 접합된 금속 부재를 구비하고, 상기 폴리머 PTC 소자의 다른 쪽 전극과 상기 금속 부재 사이에 통전한 상태를 주변의 환경 온도가 소정의 온도를 초과하는 것을 계기로 하여 해제하는 온도 보호 소자이며,

상기 도전성 폴리머에 상기 환경 온도가 상기 소정의 온도를 초과하면 열팽창하는 특성이 부여되고, 상기 금속 부재에는 열팽창에 의해 과열된 상기 도전성 폴리머의 발열에 의해 용융되는 재료가 선택되어 있는 것을 특징으로 한다.

도전성 폴리머는, 예를 들어 폴리에틸렌과 카본 블랙을 혼련한 후, 방사선에 의해 가교함으로써 구성되는 고분자 수지체이다. 도전성 폴리머의 내부에는, 상온의 환경 하에서는 카본 블랙의 입자가 이어져 존재하므로 전류가 흐르는 다수의 도전 패스가 형성되어, 양호한 도전성이 발휘된다. 그런데, 주위 환경 온도의 상승이나 도전 패스를 흐르는 전류의 초과 등에 의해 도전성 폴리머가 열팽창되면, 카본 블랙의 입자 사이 거리가 확대되어 도전 패스가 끊어져 도전성이 급격히 저하된다(저항치가 급격히 증대됨). 이를 도전성 폴리머의 플러스의 저항 온도 특성, 즉 PTC(Positive Temperature Coefficient)라 하며, 본 발명에서는 이 특성을 이용하고 있다.

우선, 본 발명의 온도 보호 소자를 전기 기기의 회로에 폴리머 PTC 소자의다른 쪽 전극과 금속 부재 사이에 통전되도록 하여 설치한다. 상온의 환경 하에서 이 회로에 소정의 전류가 흐르면, 도전성 폴리머는 양호한 도전성을 발휘하여 회로의 통전 상태가 확보된다.

전기 기기의 과열 등의 원인으로 본 발명의 온도 보호 소자를 포함하는 회로 주변의 환경 온도가 상승하여, 미리 설정된 한계 온도(소정의 온도)를 넘으면 도전성 폴리머는 주위로부터 전달되는 열에 영향을 받아 팽창하고, 내부의 도전 패스가 끊어져 저항치를 급격히 증대시킨다. 또한, 저항치를 증대시킴으로써 과열된 도전성 폴리머의 발열에 의해 금속 부재가 용융되어 폴리머 PTC 소자의 다른 쪽 전극 사이에서 찢겨, 불가역적으로 통전 상태가 끊어진다.

본 발명의 온도 보호 소자는 상기한 바와 같이 기능하여 전기 기기의 안전을 확보하는 것이지만, 그 구조는 2개의 전극 사이에 도전성 폴리머를 개재시킨 폴리머 PTC 소자와 비교적 융점이 낮은 금속 부재로 이루어져, 바이메탈 타입의 브레이커와 비교하면 부품수가 적고 구조도 단순하므로, 저렴한 제조 비용을 실현할 수 있다.

본 발명의 온도 보호 소자는, 2개의 전극 사이에 도전성 폴리머를 개재시킨 제1 폴리머 PTC 소자와, 상기 2개의 전극 사이에 도전성 폴리머를 개재시킨 제2 폴리머 PTC 소자와, 상기 제1 폴리머 PTC 소자의 한 쪽 전극과 상기 제2 폴리머 PTC 소자의 한 쪽 전극 사이에 가설되어 각각에 접합된 제1 금속 부재와, 상기 제1 폴리머 PTC 소자의 다른 쪽 전극과 상기 제2 폴리머 PTC 소자의 다른 쪽 전극 사이에 가설되어 각각에 접합된 제2 금속 부재를 구비하고, 상기 제1 폴리머 PTC 소자의한 쪽 전극과 상기 제2 폴리머 PTC 소자의 다른 쪽 전극 사이에서 상기 제1 및 제2 금속 부재를 거쳐서 통전한 상태를 주변의 환경 온도가 소정의 온도를 초과한 것을 계기로 하여 해제하는 온도 보호 소자이며,

상기 제1 및 제2 폴리머 PTC 소자의 각각의 도전성 폴리머에 상기 환경 온도가 상기 소정의 온도를 초과하면 열팽창되는 특성이 부여되고, 상기 제1 및 제2 금속 부재에는 열팽창에 의해 과열된 상기 도전성 폴리머의 발열에 의해 용융되는 재료가 선택되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 온도 보호 소자는 2개의 전극 사이에 도전성 폴리머를 개재시킨 폴리머 PTC 소자 2개와 비교적 융점이 낮은 금속 부재 2개로 이루어져, 바이메탈 타입의 브레이커와 비교하면 부품수가 적고 구조도 단순하므로, 저렴한 제조 비용을 실현할 수 있다. 게다가, 통전의 경로가 병렬로 구성되어 있으므로, 매우 소형이면서 회로 전류가 비교적 높은 전기 기기로의 대응이 가능해진다.

[제1 실시 형태]

본 발명의 온도 보호 소자의 제1 실시 형태를 도1 내지 도4에 도시하여 설명한다. 도1 및 도2에 있어서, 부호 1은 폴리머 PTC 소자, 2는 금속 부재, 3, 4는 폴리머 PTC 소자(1) 및 금속 부재(2)에 각각 통전 가능하게 접합된 단자이다. 폴리머 PTC 소자(1)는 직사각형이고 판형인 도전성 폴리머(5)와, 도전성 폴리머(5)와 같은 형상, 같은 치수로 그 양측면에 접합된 금속제의 전극(6, 7)으로 이루어진다. 이러한 구조의 폴리머 PTC 소자(1)는, 두께가 균일한 도전성 폴리머의 미가공판의 양면에 전극(6, 7)이 되는 니켈박을 각각 압착한 워크를 잘라낸 것이다. 단자(3, 4)는 본 실시 형태의 온도 보호 소자를 전기 회로 중에 설치할 때의 접속 단자가 된다.

도전성 폴리머(5)는, 예를 들어 폴리에틸렌과 카본 블랙을 혼련한 후, 방사선에 의해 가교함으로써 구성되는 고분자 수지체이다. 도전성 폴리머(5)의 내부에는, 상온의 환경 하에서는 카본 블랙의 입자가 이어져 존재하므로, 전류가 흐르는 다수의 도전 패스가 형성되어 양호한 도전성이 발휘되지만, 주위 환경 온도의 상승이나 도전 패스를 흐르는 전류의 초과 등에 의해 도전성 폴리머(5)가 열팽창되면, 카본 블랙의 입자 사이 거리가 확대되어 도전 패스가 끊어져 도전성이 급격히 저하되어 버린다(저항치가 급격히 증대됨)고 하는 특성을 갖고 있다.

금속 부재(2)는 비교적 융점이 낮은 재료를 가는 단책형으로 형성한 것으로, 폴리머 PTC 소자(1)를 구성하는 한 쪽 전극(7)에 통전 가능하게 접합되어 있다. 단자(3)는 폴리머 PTC 소자(1)를 구성하는 다른 쪽 전극(6)에 통전 가능하게 접합되고, 단자(4)는 폴리머 PTC 소자(1)에 일체 접하지 않고 금속 부재(2)에 통전 가능하게 접합되어 있다. 이들은 본 실시 형태의 온도 보호 소자를 전기 회로 중에 설치할 때의 접속 단자가 된다.

상기한 바와 같은 구성의 온도 보호 소자가 주변의 환경 온도가 한계 온도(소정의 온도) ; p ℃를 초과하는 것을 계기로 하여 회로 전류 ; qA(암페어)의 전기 회로의 통전 상태를 해제하기 위해 기능하도록, 폴리머 PTC 소자(1)를 구성하는 도전성 폴리머(5) 및 금속 부재(2)에는 다음과 같은 특성이 부여되어 있다.

우선, 도전성 폴리머(5)에는 도3에 나타낸 바와 같이 회로 전류인 qA의 통전에 의해 발열하고, 환경 온도의 높이에 관계없이 스스로 온도를 그 때의 환경 온도보다도 고온으로 유지하는 동시에, 환경 온도가 한계 온도인 p ℃를 초과하면 열팽창을 개시하는 특성이 부여되어 있다.

상세하게 서술하면, 도전성 폴리머(5)는 열팽창하지 않아도 통전되면 약간이라도 저항을 발생시켜 발열한다. 그로 인해, 통전 상태에 있는 도전성 폴리머(5)의 온도는 그 때의 환경 온도보다도 항상 고온이 된다[통전 상태가 아니면 도전성폴리머(5)의 온도는 환경 온도와 동등하게 밖게 되지 않지만 스스로 발열하는 만큼 고온이 됨]. 즉, 환경 온도가 한계 온도인 p ℃에 도달하였을 때에, 도전성 폴리머(5)의 온도는 p ℃보다도 높은 r ℃가 된다. 그래서, 도전성 폴리머(5)에는 작동 온도를 r ℃로 하여 스스로 온도가 r ℃를 초과하면 열팽창을 개시하는 특정이 부여되어 있는 것이다.

또한, 도전성 폴리머(5)에는 열팽창되어 과열되면 발열량과 방열량이 모두 평형 상태가 되어 스스로 온도를 거의 일정하게 유지하는 특성이 부여되어 있다. 평형 상태에 이르렀을 때의 도전성 폴리머(5)의 온도는 작동 온도인 r ℃보다도 높은 s ℃ 전후가 된다.

이러한 특성은 도전성 폴리머(5) 중의 카본 블랙의 함유량이나 가교시의 방사선의 조사량을 적절하게 조절하여, 도전성 폴리머(5)의 열팽창시의 저항치를 적당히 설정함으로써 부여된다.

다음에, 금속 부재(2)에는 그 융점이 도전성 폴리머(5)가 열팽창을 개시하는 온도(r ℃) 이상이며, 또한 열팽창되어 과열된 도전성 폴리머(5)의 발열량과 방열량이 평형 상태가 되는 온도(s ℃) 이하인 재료가 선택되어 있다. 여기서는, 금속 부재(2)의 융점을 t(r ≤ t ≤ s) ℃로 한다.

상기한 바와 같이 구성되고, 또한 폴리머 PTC 소자(1)를 구성하는 도전성 폴리머(5) 및 금속 부재(2)에 상기한 바와 같은 특성을 부여한 온도 보호 소자를 회로 전류가 qA(암페어)인 전기 기기의 회로에 단자(3, 4) 사이에 통전이 이루어지도록 하여 설치하고, 상온의 환경 하에서 이 회로에 qA의 전류를 통전하면 단자(3),전극(6), 도전성 폴리머(5), 전극(7), 금속 부재(2), 단자(4)의 순(혹은 그 반대)으로 전류가 흐른다. 폴리머 PTC 소자(1)를 구성하는 도전성 폴리머(5)는, 상온의 환경 하에서는 양호한 도전성을 발휘하여 회로의 통전 상태가 확보된다.

전기 기기의 과열 등의 원인으로 온도 보호 소자를 포함하는 회로 주변의 환경 온도가 상승하여, 미리 설정된 한계 온도인 p ℃를 넘으면 도전성 폴리머(5)는 주위로부터 전달되는 열에 영향을 받아 팽창하고, 내부의 도전 패스가 끊어져 저항치를 급격히 증대시킨다. 또한, 저항치를 증대시킴으로써 과열된 도전성 폴리머(5)의 온도는 금속 부재(2)의 융점인 t ℃를 넘어 s ℃를 향하고, 그 발열에 의해 전극(7) 사이에서 금속 부재(2)가 용단되어, 단자(3, 4) 사이의 통전 상태가 불가역적으로 끊어진다.

본 실시 형태의 온도 보호 소자는, 상기한 바와 같이 기능하여 한계 온도를 넘은 전기 기기의 안전을 확보하는 것이지만, 그 구조는 2개의 전극(6, 7) 사이에 도전성 폴리머(5)를 개재시킨 폴리머 PTC 소자(1)와 비교적 융점이 낮은 금속 부재(2)로 이루어져, 바이메탈 타입의 브레이커와 비교하면 부품수가 적고 구조도 단순하여, 제조 비용도 저렴하게 억제된다.

또한, 만에 하나라도 금속 부재(2)가 용단되지 않고 단자(3, 4) 사이의 통전 상태가 계속되었다고 해도, 도전성 폴리머(5)는 발열량과 방열량이 평형하여 s ℃ 전후로 유지되므로, 도전성 폴리머(5)가 소실되어 2개의 전극(6, 7)이 단락되는 등의 위험이 없어 안전하다.

본 실시 형태의 온도 보호 소자에 있어서는, 도전성 폴리머(5)에 환경 온도가 한계 온도인 p ℃를 초과하면 열팽창을 개시하는 특성과, 열팽창하여 과열되면 발열량과 방열량이 모두 평형 상태가 되어 스스로 온도를 거의 일정하게 유지하는 특성이 부여되어 있지만, 도전성 폴리머(5)에 후자의 특성에다가 다음과 같은 특성을 부여해도 좋다. 즉, 도4에 나타낸 바와 같이 열팽창되어 과열되면 열폭주를 일으켜, 평형 상태에 이르지 않고 온도를 계속 상승시켜 모두 스스로 파괴하는 특성이다. 이 경우의 파괴라 함은, 온도의 상승에 의해 심하게 산화되어 PTC 특성을 갖지 않은 상태에서 성질을 변화시켜 버리는 것을 말한다. 이러한 특성은, 상기와 마찬가지로 도전성 폴리머 중의 카본 블랙의 함유량이나 가교시 방사선의 조사량을 적절하게 조절하여 도전성 폴리머(5)의 열팽창시의 저항치를 적절하게 설정함으로써 부여되지만, 상기한 바와 같이 열팽창시의 발열량과 방열량이 평형 상태가 되는 특성을 부여한 도전성 폴리머와 비교하면, 열팽창시의 저항치가 낮게 억제되게 된다.

상기한 바와 같은 특성을 부여함으로써, 도전성 폴리머(5)가 열팽창을 개시하는 온도(r ℃)로부터 열폭주를 일으켜 파괴하는 온도(u ℃)까지의 범위가 매우 넓어져, 금속 부재(2)의 선정시에는 그 온도 범위 내에 융점이 존재하는 재료를 채용하면 되므로, 재료 선택의 폭이 넓어져 보다 저렴한 재료를 선택하는 것이 가능하다. 또한, 열팽창시의 저항치를 낮게 억제함으로써, 열팽창시에 단자(3, 4) 사이에 인가되는 전압이 억제되므로, 결과적으로 상기 온도 보호 소자를 보다 고전압의 회로에 사용하는 것도 가능해진다.

본 실시 형태의 온도 보호 소자에 있어서는, 도전성 폴리머(5)에 단자(3, 4)사이에 qA를 훨씬 넘는 과전류가 흘렀을 때에 발열하여 스스로 온도를 금속 부재(2)의 융점보다도 고온으로 하는 특성을 추가하여 부여해도 좋다. 이러한 특성을 추가하면, 온도 보호 소자를 포함하는 회로에 가령 상온의 환경 하라도 어떠한 원인으로 과전류가 흐르면, 도전성 폴리머(5)가 줄열에 의한 자기 발열을 발생시켜 열팽창되고, 과열된 도전성 폴리머(5)의 발열에 의해 금속 부재(2)가 용융하여 전극(7) 사이에서 찢겨, 불가역적으로 통전 상태가 끊어진다. 즉, 본래의 온도 보호 소자로서의 기능에다가 과전류 보호 소자로서의 기능이 부가되므로, 범용성이 매우 높아진다.

[제2 실시 형태]

본 발명의 온도 보호 소자의 제2 실시 형태를 도5 및 도6에 도시하여 설명한다. 또한, 상기 제1 실시 형태에 있어서 이미 설명한 구성 요소에는 동일 부호를 붙이고 설명은 생략한다.

도5 및 도6에 있어서, 부호 11, 12는 모두 폴리머 PTC 소자(제1 및 제2 폴리머 PTC 소자), 13, 14는 모두 금속 부재(제1 및 제2 금속 부재), 15, 16은 폴리머 PTC 소자(11, 12)에 각각 접합된 단자이다. 폴리머 PTC 소자(11, 12)의 구조나 형상은, 상기 제1 실시 형태에서 설명한 폴리머 PTC 소자(1)와 동일하며, 폴리머 PTC 소자(11)는 직사각형이고 판형인 도전성 폴리머(17)와, 도전성 폴리머(17)와 동일 형상, 동일 치수로 그 양측면에 접합된 금속제의 전극(18, 19)으로 이루어지고, 폴리머 PTC 소자(12)는 직사각형이고 판형인 도전성 폴리머(20)와, 도전성 폴리머(17)와 동일 형상, 동일 치수로 그 양측면에 접합된 금속제의 전극(21, 22)으로 이루어진다. 2개의 폴리머 PTC 소자(11, 12)는 동일면 내에 각각의 1변을 평행하게 이격시켜 배치되어 있다.

금속 부재(13)는 비교적 융점이 낮은 재료를 가는 단책형으로 형성한 것으로, 폴리머 PTC 소자(11)의 한 쪽 전극(18)과 폴리머 PTC 소자(12)의 한 쪽 전극(21) 사이에 가설되어 각각에 통전 가능하게 접합되어 있다. 금속 부재(14)는, 폴리머 PTC 소자(11)의 다른 쪽 전극(19)과 폴리머 PTC 소자(12)의 다른 쪽 전극(22) 사이에 가설되어 각각에 통전 가능하게 접합되어 있다. 2개의 금속 부재(13, 14)는 가능한 한 이격되어 배치되어 있다.

단자(15)는 폴리머 PTC 소자(11)의 전극(18)에 금속 부재(13)에는 일체 접하는 일 없이 통전 가능하게 접합되고, 단자(16)는 폴리머 PTC 소자(12)의 전극(22)에 금속 부재(14)에는 일체 접하는 일 없이 통전 가능하게 접합되어 있다. 이들은 본 실시 형태의 온도 보호 소자를 전기 회로 중에 설치할 때의 접속 단자가 된다.

상기한 바와 같은 구성의 온도 보호 소자가, 주변의 환경 온도가 한계 온도(소정의 온도) ; p ℃를 초과하는 것을 계기로 하여, 회로 전류 ; qA(암페어)의 전기 회로의 통전 상태를 해제하기 위해 기능하도록, 폴리머 PTC 소자(11, 12)를 구성하는 도전성 폴리머(17, 20) 및 금속 부재(13, 14)에는 상기 제1 실시 형태에 있어서의 폴리머 PTC 소자(1)를 구성하는 도전성 폴리머(1) 및 금속 부재(2)와 동일한 특성이 부여되어 있다(도3 참조).

상기한 바와 같이 구성되고, 또한 폴리머 PTC 소자(11, 12)를 구성하는 도전성 폴리머(17, 20) 및 금속 부재(13, 14)에 상기한 바와 같은 특성을 부여한 온도보호 소자를 회로 전류가 qA(암페어)인 전기 기기의 회로에, 단자(15, 16) 사이에 통전이 이루어지도록 하여 설치한다. 그리고, 상온의 환경 하에서 이 회로에 qA의 전류를 통전하면 전류는 2개로 나누어져 병렬로 흐르며, 한 쪽 전류는 단자(15), 전극(18), 금속 부재(13), 전극(21), 도전성 폴리머(20), 전극(22), 금속 부재(2), 단자(16)의 순(혹은 그 반대)으로 흐르고, 다른 쪽 전류는 단자(15), 전극(18), 도전성 폴리머(17), 전극(19), 금속 부재(14), 전극(22), 단자(16)의 순(혹은 그 반대)으로 흐른다. 폴리머 PTC 소자(11, 12)를 구성하는 도전성 폴리머(17, 20)는, 상온의 환경 하에서는 양호한 도전성을 발휘하여 회로의 통전 상태가 확보된다.

전기 기기의 과열 등의 원인으로 온도 보호 소자를 포함하는 회로 주변의 환경 온도가 상승하여 미리 설정된 한계 온도인 p ℃를 넘으면, 도전성 폴리머(17, 20)는 주위로부터 전달되는 열에 영향을 받아 팽창하고, 내부의 도전 패스가 끊어져 저항치를 급격히 증대시킨다. 또한, 저항치를 증대시킴으로써 과열된 도전성 폴리머(17, 20)의 온도는 금속 부재(13, 14)의 융점인 t ℃를 넘어 s ℃를 향하고, 그 발열에 의해 전극(18, 21) 사이에서 금속 부재(13)가 용단되고, 전극(19, 22) 사이에서 금속 부재(14)가 용단되어 단자(15, 16) 사이의 통전 상태가 불가역적으로 끊어진다.

본 실시 형태의 온도 보호 소자는, 상기한 바와 같이 기능하여 한계 온도를 넘은 전기 기기의 안전을 확보하는 것이지만, 그 구조는 2개의 폴리머 PTC 소자(11, 12)와 비교적 융점이 낮은 금속 부재(13, 14)로 이루어지고, 바이메탈 타입의 브레이커와 비교하면 부품수가 적고 구조도 단순하여, 제조 비용도 저렴하게 억제된다.

또한, 만에 하나라도 금속 부재(13, 14)가 용단되지 않고 단자(15, 16) 사이의 통전 상태가 계속되었다고 해도, 도전성 폴리머(17, 20)는 발열량과 방열량이 평형하여 s ℃ 전후로 유지되므로, 도전성 폴리머(17, 20)가 소실되어 전극(18, 19)이나 전극(21, 22)이 단락되는 등의 위험이 없어 안전하다.

또한, 본 실시 형태의 온도 보호 소자는 통전의 경로가 병렬로 구성되어 있으므로, 매우 소형이면서 회로 전류가 비교적 높은 전기 기기로의 대응이 가능해진다.

본 실시 형태의 온도 보호 소자에 있어서도, 도전성 폴리머(17, 20)가 각각 열팽창되어 과열되면 열폭주를 일으켜, 평형 상태에 이르지 않고 온도를 계속 상승시켜 스스로 파괴하는 특성을 부여해도 좋다(도4 참조). 이에 의해서도, 금속 부재(13, 14)의 선정시에 재료 선택의 폭이 넓어져, 보다 저렴한 재료를 선택하는 것이 가능하다. 또한, 상기 온도 보호 소자를 보다 고전압의 회로에 사용하는 것도 가능해진다.

본 실시 형태의 온도 보호 소자에 있어서도, 도전성 폴리머(17, 20)에 단자(15, 16) 사이에 qA를 훨씬 넘는 과전류가 흘렀을 때에 발열하여 스스로 온도를 금속 부재(13, 14)의 융점보다도 고온으로 하는 특성을 추가하여 부여해도 좋다. 이에 의해서도, 본래의 온도 보호 소자로서의 기능 외에 과전류 보호 소자로서의 기능이 부가되므로 범용성이 매우 높아진다.

Claims

2개의 전극 사이에 도전성 폴리머를 개재시킨 폴리머 PTC 소자와, 상기 폴리머 PTC 소자의 한 쪽 전극에 접합된 금속 부재를 구비하고, 상기 폴리머 PTC 소자의 다른 쪽 전극과 상기 금속 부재 사이에 통전한 상태를 주변의 환경 온도가 소정의 온도를 초과하는 것을 계기로 하여 해제하는 온도 보호 소자이며,

상기 도전성 폴리머에 상기 환경 온도가 상기 소정의 온도를 초과하면 열팽창되는 특성이 부여되고,

상기 금속 부재에는, 열팽창에 의해 과열된 상기 도전성 폴리머의 발열에 의해 용융하는 재료가 선택되어 있는 것을 특징으로 하는 온도 보호 소자.
2개의 전극 사이에 도전성 폴리머를 개재시킨 폴리머 PTC 소자와, 상기 폴리머 PTC 소자의 한 쪽 전극에 접합된 금속 부재를 구비하고, 상기 폴리머 PTC 소자의 다른 쪽 전극과 상기 금속 부재 사이에 통전한 상태를 주변의 환경 온도가 소정의 온도를 초과하는 것을 계기로 하여 해제하는 온도 보호 소자이며,

상기 도전성 폴리머에 상기 환경 온도가 상기 소정의 온도를 초과하면 열팽창되고, 열팽창되어 과열되면 발열량과 방열량이 모두 평형 상태가 되는 특성이 부여되고,

상기 금속 부재에는 열팽창에 의해 과열된 상기 도전성 폴리머의 발열에 의해서 용융되는 동시에, 그 융점이 상기 도전성 폴리머가 열팽창을 개시하는 온도이상이며, 또한 열팽창되어 과열된 상기 도전성 폴리머의 발열량과 방열량이 평형 상태가 되는 온도 이하인 재료가 선택되어 있는 것을 특징으로 하는 온도 보호 소자.
2개의 전극 사이에 도전성 폴리머를 개재시킨 폴리머 PTC 소자와, 상기 폴리머 PTC 소자의 한 쪽 전극에 접합된 금속 부재를 구비하고, 상기 폴리머 PTC 소자의 다른 쪽 전극과 상기 금속 부재 사이에 통전한 상태를 주변의 환경 온도가 소정의 온도를 초과하는 것을 계기로 하여 해제하는 온도 보호 소자이며,

상기 도전성 폴리머에 상기 환경 온도가 상기 소정의 온도를 초과하면 열팽창되고, 열팽창되어 과열되면 발열량과 방열량의 평형 상태에 이르지 않고 열폭주하는 특성이 부여되고,

상기 금속 부재에는 열팽창에 의해 과열된 상기 도전성 폴리머의 발열에 의해서 용융되는 동시에, 그 융점이 상기 도전성 폴리머가 열팽창을 개시하는 온도 이상이며, 또한 열팽창되어 과열된 상기 도전성 폴리머가 열폭주를 일으켜 스스로 파괴하는 온도보다도 낮은 재료가 선택되어 있는 것을 특징으로 하는 온도 보호 소자.
2개의 전극 사이에 도전성 폴리머를 개재시킨 폴리머 PTC 소자와, 상기 폴리머 PTC 소자의 한 쪽 전극에 접합된 금속 부재를 구비하고, 상기 폴리머 PTC 소자의 다른 쪽 전극과 상기 금속 부재 사이에 통전한 상태를 주변의 환경 온도가 소정의 온도를 초과하는 것을 계기로 하여 해제하는 온도 보호 소자이며,

상기 도전성 폴리머에 상기 환경 온도가 상기 소정의 온도를 초과하면 열팽창되고, 상기 다른 쪽 전극과 상기 금속 부재 사이에 과전류가 흘렀을 때에 발열하여 스스로 온도를 상기 금속 부재의 융점보다도 고온으로 하는 특성이 부여되고,

상기 금속 부재에는 열팽창에 의해 과열된 상기 도전성 폴리머의 발열에 의해 용융되는 재료가 선택되어 있는 것을 특징으로 하는 온도 보호 소자.
2개의 전극 사이에 도전성 폴리머를 개재시킨 제1 폴리머 PTC 소자와, 상기 2개의 전극 사이에 도전성 폴리머를 개재시킨 제2 폴리머 PTC 소자와, 상기 제1 폴리머 PTC 소자의 한 쪽 전극과 상기 제2 폴리머 PTC 소자의 한 쪽 전극 사이에 가설되어 각각에 접합된 제1 금속 부재와, 상기 제1 폴리머 PTC 소자의 다른 쪽 전극과 상기 제2 폴리머 PTC 소자의 다른 쪽 전극 사이에 가설되어 각각에 접합된 제2 금속 부재를 구비하고, 상기 제1 폴리머 PTC 소자의 한 쪽 전극과 상기 제2 폴리머 PTC 소자의 다른 쪽 전극 사이에서 상기 제1 및 제2 금속 부재를 거쳐서 통전한 상태를 주변의 환경 온도가 소정의 온도를 초과하는 것을 계기로 하여 해제하는 온도 보호 소자이며,

상기 제1 및 제2 폴리머 PTC 소자의 각각의 도전성 폴리머에, 상기 환경 온도가 상기 소정의 온도를 초과하면 열팽창되는 특성이 부여되고,

상기 제1 및 제2 금속 부재에는 열팽창에 의해 과열된 상기 도전성 폴리머의 발열에 의해 용융되는 재료가 선택되어 있는 것을 특징으로 하는 온도 보호 소자.