KR20070082074A

KR20070082074A - 감온 펠릿형 온도 퓨즈 및 감온 펠릿의 제조 방법

Info

Publication number: KR20070082074A
Application number: KR1020070067091A
Authority: KR
Inventors: 토키히로 요시카와
Original assignee: 엔이씨 쇼트 컴포넌츠 가부시키가이샤
Priority date: 2003-10-28
Filing date: 2007-07-04
Publication date: 2007-08-20
Also published as: CN100353474C; EP1528586B1; KR20050040721A; JP4471203B2; US20050088272A1; KR100763719B1; TW200525571A; US7323966B2; JP2005158681A; TWI259483B; EP1528586A1; KR100800234B1; DE602004015043D1; CN1612277A

Abstract

감온 펠릿형 온도 퓨즈에 있어서의 동작 온도인 열변형 온도의 조정을 할 수 있고, 엄한 외부 환경에 노출되어도 변형이나 변질의 부적합함을 억제할 수 있는 감온재를 제공하고, 동작 온도의 선택 폭을 넓히고, 동작 후의 절연 저항을 개선하고, 동작시에 있어서의 응답 속도를 빠르게 하고, 또한 감온 펠릿(3)의 강도를 향상시키고, 염가의 온도 퓨즈를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해, 감온재에 고분자 물질인 열가소성 수지를 사용하고, 감온 펠릿(3)의 열변형 온도를 온도 설정 방법에 의해 조정하고, 외위기(enclosure : 1)인 금속 케이스에 스프링 부재의 강압축 스프링(6)과 약압축 스프링(8)을 함께 수용하여 기밀 밀봉한다.

펠릿, 퓨즈

Description

감온 펠릿형 온도 퓨즈 및 감온 펠릿의 제조 방법{THERMAL PELLET INCORPORATED THERMAL FUSE AND METHOD OF PRODUCING THERMAL PELLET}

본 발명은 감온 펠릿형 온도 퓨즈 및 그것에 이용하는 감온 펠릿의 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 감온재로 열가소성 수지를 사용하는 감온 펠릿형 온도 퓨즈에 관한 것이다.

온도 퓨즈는, 사용하는 감온재에 의해 크게 2개로 분류되고, 비도전성의 감온 물질을 사용하는 감온 펠릿형 온도 퓨즈와 도전성의 저융점 합금을 사용하는 가용 합금형 온도 퓨즈가 있다. 어느것이나 주위 온도가 상승할 때에 소정의 온도에서 작동하여 기기나 장치의 전류 차단 또는 통전로(通電路)의 도통을 형성하여 장치·기기류를 보호하는, 이른바 비복귀형 온도 스위치이다. 작동하는 온도는 사용하는 감온재로 결정되고, 통상, 60℃로부터 240℃, 규격 전류가 0.5A로부터 15A의 범위에서 기능하는 보호 부품으로서 상품이 갖추어지고, 초기의 상온 상태에 있어서의 도통 또는 차단 상태를 소정의 동작 온도에서 역전시켜서, 차단 또는 도통 상 태로 하는 전기적 보호 방법이다. 이 중 감온 펠릿형 온도 퓨즈는, 통상, 비도전성의 감온 펠릿을 사용하고, 이것을 양단에 리드를 부착한 외위기(外圍器 : enclosure) 내에 수용하고, 이것에 압축 스프링 등으로 가동 도전체에 가압을 작용시켜서 구성되어 있다. 감온 펠릿은 소정의 용융 온도를 갖는 화학 약품을 소정 형상으로 성형 가공으로 조립(造粒)하고, 이를 타정(打錠) 성형에 의해 펠릿화 한 것이다.

종래, 실용화되어 있는 감온 펠릿형 온도 퓨즈에 사용되고 있는 감온 펠릿의 재료는, 일반적으로 펠릿형상으로 타정한 기지의 융점을 갖는 단일한 유기 화합물로 이루어지고, 이들에 조립성(造粒性)을 올리기 위한 바인더와, 충전 밀도를 균일화하기 위한 윤활제와, 감온 펠릿의 종류를 나누기 위한 안료 등을 배합함에 의해 얻어져 왔다. 예를 들면 단일한 유기 화합물을 사용한 예로서는, 특개소60-138819호 공보에 나타낸 바와 같은 감온 펠릿형 온도 퓨즈가 알려져 있다.

이것은, 순수한 화학 약품(유기 화합물과 동의(同義)로서 이용한다.)으로서 4-메틸움벨리페론을 감온 펠릿형 온도 퓨즈의 감온 펠릿으로서 사용한 것이다. 다음에 2종 이상의 유기 화합물을 혼합함에 의해 최초의 원료와 다른 융점을 갖게 하는 방법이 이미 공지로 되어 있다. 예를 들면, 특개2002-163966호 공보 및 특개소62-246217호 공보는, 어느 것이나 기지의 2종 또는 그 이상의 유기 화합물을 혼합함으로써 최초의 유기 화합물이 갖는 융점을 하회하는 새로운 융점을 갖는 공융 혼합물을 만들어 내는 것이 가능한 것을 개시하고 있다. 또한, 그것에 의해 얻어진 공융 혼합물은, 열적 안정성과 절연성을 유지하고 있다. 이 경우에 감온 펠릿형 온 도 퓨즈에 사용되는 감온 펠릿 부재는 순수한 화학 약품을 이용하고 있고, 역으로 의도하지 않는 화학 약품이 혼입된 경우에는 융점이 변동한다고 말하여진다. 이러하기 때문에 온도 퓨즈용의 감온 펠릿에 사용되는 화학 약품은, 시약 1급이나 특급 등의 고순도품이 일반적으로 사용되는데, 그들의 모두는 저분자 화합물이 사용되어 왔다. 또한, 이들은 모두 분말상태의 화학 약품을 단일한 경우는 그대로, 2종 이상의 경우는 서로 혼합하여 펠릿형상으로 타정 성형하여 만들어지고 있다. 한편, 감온 펠릿의 융해시의 절연 저항에 관해서는 실공평6-12594호 공보에 있어서 펠릿화의 문제 해소책이 제안되어 있다.

종래, 감온 물질로서 감온 용해체로서 파라핀이나 내열 비도전성 합성 수지재를 사용한 온도 퓨즈가 특개소50-138354호 공보 및 실개소51-145538호 공보에 개시된다. 어느 경우도 사용하는 감온재 자체가 갖는 용융성을 이용하는 것이지만 선정 재료의 특성이나 구조상에 문제가 있어서 실용화되어 있지 않다.

그런데, 감온 펠릿형 온도 퓨즈에 사용되는 감온 펠릿은, 융점에 가까운 고온하에서는 감온 펠릿에 승화 현상이 보여지고 펠릿의 축소화가 생기거나 하는 일이 있다. 또한, 조해(潮解) 현상에 의해 감온 펠릿이 습기나 물 등에 용해하는 일이 있다. 어느 경우도 감온 펠릿형 온도 퓨즈에 있어서는, 단선의 원인으로 된다. 이 때문에 감온 펠릿형 온도 퓨즈는 열적·물리적·화학적으로 충분히 안정하다고 는 말하기 어렵고 환경에 의해 영향을 받는다. 또한, 분말을 굳혀서 성형하고 있기 때문에 강도적으로 약하고 제조 과정에서의 취급에 있어서 갈라짐이나 일그러짐이 발생한다는 부적합함이 생기기 쉽다. 감온 펠릿형 온도 퓨즈를 이용하는 경우에는 동작 후의 절연 저항치가 낮다는 특성상의 문제점도 있고, 예를 들면, 특개2002-163966호 공보 및 실공평6-12594호 공보에는 그러한 문제를 제기하고 있다. 또한, 근래, 온도 퓨즈의 즉응답성이 요구되는 경향에 있고, 응답 속도의 향상을 요구되고 있다. 이제까지는, 상기한 여러 문제에 대해 개별의 해결 방법이 제안되어 있지만 개별적으로 만족할 수 있는 것이 없고, 또한, 전부를 모조리 충족시킬 수 있는 재료에 관한 제안이 이루어저 있지 않았다. 예를 들면, 후에 상세히 기술하지만, 절연 저항치가 높은 재료는 반드시 조해하지 않는다는 것은 아니고, 오히려 타 재료에 비하여 잘 녹고, 승화도 하기 쉽다는 문제를 안고 있다.

상술한 감온 펠릿을 이용하는 온도 퓨즈는, 감온재로 비교적 순수한 화학 약품이 사용되고 있고, 이 물질을 조립(造粒)하여 소정의 형상으로 성형 가공하여 펠릿으로 하는 것인데, 펠릿화 후의 연화, 변형, 승화, 조해성 등 환경 조건의 영향을 받기 쉽고, 제조상의 각 처리 공정이나 제조 후의 보관 조건 등의 관점에서 많은 문제점이 있다. 예를 들면, 펠릿 성형 가공에서는 재질 자체에 조해성이 있는 것에서는 외기에 접함으로써 변형하거나 용출하거나 하기 때문에 외기 차단을 위한 엄한 실링 관리가 요구된다. 또한, 분체 성형 가공품이기 때문에 기계적 강도가 약하고 온도 퓨즈의 조립시, 스프링압에 의해 변형하여 부적합하게 되는 일이 있다. 나아가서는, 제품 후의 온도 퓨즈에 대해, 고온 고습의 보관 조건에서는 펠릿의 승 화, 조해 등 제품 수명에 영향을 받는 것이 있고, 또한 이들은 전기적 특성의 저하로도 이여진다. 화학 약품, 특히 저분자량의 화학 약품을 사용하는 종래의 감온 펠릿에서는, 고온 고습하에서의 연화 변형이 현저하여 서서히 축소하여 접점이 해리하는 부적합함을 초래한다. 그 때문에, 사용 환경이나 경시적 변화의 영향을 받기 어렵고, 주위의 엄한 보관 분위기에 폭로되어 고온 고습이나 유해 가스를 쏘이는 환경하에 있어서도 감온 펠릿 자체에 결함을 발생시키지 않는 감온 펠릿형 온도 퓨즈가 요망되고 있다.

한편, 종래의 수지재 사용의 온도 퓨즈에서는 수지재의 용해성을 이용하여 있지만, 동작 온도의 설정 방법을 구체적으로 명시하고 있지 않고, 동작 온도의 정밀도가 만족하게 얻어지지 않았다. 또한, 정확한 동작 온도가 불명하기 때문에 실용성을 결여하는 등의 결점이 있고, 이러한 결점을 개선하는 감온 펠릿형 온도 퓨즈가 요망되고 있다. 또한, 응답 속도에 관해서도 명확한 해결책이 나타나 있지 않고, 속응답성을 갖는 온도 퓨즈는 실용화에 이르고 있지 않다. 또한, 사용하는 수지재가 광범위에 걸쳐서 다른 특성을 갖기 때문에 그 선택이 어려웠다. 예를 들면, 수지재가 결정성을 갖는 열가소성 수지의 융점을 이용하는 것이라 하여도, 그 융점은 결정 정도나 조성에 의해 크게 다르고 동작 온도를 융점만으로 결정할 수 없고, 동작 온도의 조정 없이는 융점 자체로 이것을 이용할 수 있는 열가소성 수지는 한정되고, 실용적인 온도 퓨즈에서 요구되는 동작 온도 설정역에 있어서 만족되는 것은 없었다. 또한, 융점을 갖는 결정성의 열가소성 수지라도 그 흡열 피크는 브로드하고, 이제까지 온도 퓨즈에 요구되고 있는 좁은 흡열 피크를 갖는 재료와는 동떨 어진 것이고, 또한 비결정성의 열가소성 수지로는 융점 자체가 이용할 수 없었다.

감온 펠릿에 사용하는 감온재의 물리적 화학적 특성에 주목하여 사용 재료를 선정함과 함께 소정의 동작 온도를 확보하기 위한 신규이며 개량된 조정 방법을 제공하여 실용화 가능한 감온 펠릿형 온도 퓨즈를 제공한다. 즉, 종래의 감온 펠릿이 갖는 물리적 화학적인 여러 문제를 종합적으로 해결하기 위해, 온도 설정 방법을 명확하게 하여 신규이며 개량된 감온 펠릿형 온도 퓨즈를 제공하고, 이것에 사용하는 감온 펠릿의 제조 방법을 제공한다.

특히, 감온재의 선택과 소망하는 동작 온도의 조정이 가능한 온도 설정 방법에 의해, 감온 펠릿의 승화를 억제하여 특성을 개량하는 감온 펠릿을 제공한다. 또한, 고온도에서 사용 가능한 열적으로 안정한 감온 펠릿을 제공하고, 물이나 알코올에의 조해를 억제한 감온 펠릿을 제공한다. 또한, 강도를 개선하여 갈라짐이나 일그러짐의 불량을 저감하는 감온 펠릿으로서, 고온하에서의 내전압성, 절연 저항성이 향상한 감온 펠릿을 제공한다. 이들을 달성함에 의해, 동작 온도의 정밀도 및 응답 속도성이 양호하며, 고온도에서도 사용 가능한 열적으로 안정한 감온 펠릿형 온도 퓨즈를 제공한다.

또한, 종래의 순수한 저분자량의 화학 약품을 사용하여 융점을 동작 온도로서 이용하는 경우에는 수십만점이라는 풍부한 것 중에서 감온재의 선택이 가능하지만, 감온재로 고분자 물질을 사용하는 경우에는 동작 온도의 설정이 문제이고, 이 것을 해소하여 동작 정밀도를 향상시킬 필요가 있다. 또한, 고분자 물질의 사용에 의해 폭넓은 온도대를 커버할 수 있는 감온 펠릿형 온도 퓨즈를 제공한다. 더하여, 종래와 달리, 본 발명에서는 열적 그리고 물리적 화학적으로 안정한 감온재의 사용에 의해 제작이 용이한 감온 펠릿의 제조 방법을 제공한다.

이를 위해, 본 발명의 감온 펠릿형 온도 퓨즈는, 감온 펠릿을 구성하는 감온재가, 고분자 물질인 열가소성 수지로부터 선택하여 사용되고, 선택한 열가소성 수지의 열변형 온도를 온도 설정 방법에 의해 임의의 소망되는 동작 온도로 조정하여 사용한다. 즉, 가열 과정에서 열변형하는 감온재를 펠릿형상으로 성형한 감온 펠릿이 수용되는 통형(筒型) 외위기와, 외위기의 일단 개구측에 부착한 제 1 전극을 형성하는 제 1 리드 부재와, 외위기의 타단 개구측에 부착한 제 2 전극을 형성하는 제 2 리드 부재와, 외위기에 수용하여 감온 펠릿에 계류(係留)하는 가동 도전 부재와, 외위기에 수용하여 가동 도전 부재에 가압력을 작용시키는 스프링 부재를 구비하고, 감온재는 가온에 의해 가소성을 갖는 고분자 물질로 이루어지고, 감온 펠릿의 열변형의 정도를 온도 설정 방법에 의해 조정하고, 스프링 부재인 스프링의 가압력이 부여되는 감온 펠릿은 가열시에 소망하는 동작 온도에서 연화 또는 융해하여 열변형이 생기고, 감온 펠릿이 소망하는 동작 온도로 가열된 때에, 제 1 전극 및 제 2 전극 사이의 전기 회로를 전환하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로는, 소정의 온도에서 열변형하는 열가소성 수지로 이루어지는 감온 펠릿과, 이 감온 펠릿을 수용하는 통형 외위기와, 외위기의 일단 개구측의 제 1 리드 부재와, 타단 개구측의 제 2 리드 부재와, 이 외위기에 수용되는 가동 도전 부재, 이 가동 도전 부재에 가압 작용하는 강압축 스프링 및 약압축 스프링의 스프링 부재를 포함하는 스위칭 기능 부품을 구비하고, 온도 절정 방법에 의해, 감온 펠릿의 연화 또는 융해하는 열변형 온도를, 소망하는 동작 온도를 조정한 것을 특징으로 한다. 특히, 감온 펠릿은, 고분자 물질의 비결정성 열가소성 수지 또는 결정성 열가소성 수지의 어느것도 사용할 수 있다. 온도 설정 방법으로서는, 전자의 비결정성 열가소성 수지의 경우는 연화점(Tg)보다도 고온역으로 소망하는 동작 온도를 조정하고, 후자의 결정성 열가소성 수지의 경우는 보외(補外) 융해 시작 온도(Tim)와 융해 피크 온도(Tpm)로 대표되는 융해 온도 특성의 온도차를 이용한다. 또한, 후자의 경우, 결정화의 정도, 어닐 처리 또는 조핵제(造核劑)의 첨가도 온도 설정 방법으로서 이용할 수 있다.

또한, 본 발명의 온도 설정 방법에 의한 동작 온도의 조정은, 스프링에 의해, 감온 펠릿에 가하여지는 하중을 임의로 설정함에 의해 행할 수 있다. 또한, 바람직하게는, 올레핀계 수지의 사용, 열가소성 수지의 중합 또는 공중합의 이용, 일래스토머 또는 폴리머의 블렌드, 또는 가소재 등의 첨가에 의해, 감온 펠릿 자체의 열변형 온도를 설정할 수 있다. 또한, 펠릿의 기계적 강도를 변경하여 열변형 온도를 바꿀 수 있고, 그 구체적 방법으로는, 충전재 등의 첨가, 펠릿으로의 하중을 바꾸기 위한 펠릿 사이즈의 변경, 펠릿과 스프링과의 사이에 배치하는 개재판의 유무, 또는 그 크기의 변경 등의 물리적 디멘션을 바꾸는 방법이 있다.

본 발명의 감온 펠릿형 온도 퓨즈는, 소정의 온도에서 열변형하는 결정성 고분자 물질로 이루어지는 감온 펠릿과, 이 감온 펠릿을 수용하는 통형 외위기와, 이 외위기의 일단 개구측에 부착한 제 1 전극을 형성하는 제 1 리드 부재와, 타단 개구측에 부착한 제 2 전극을 형성하는 제 2 리드 부재와, 외위기 내의 감온 펠릿에 계류하는 가동 도전 부재와, 이 가동 도전 부재에 가압 작용하는 스프링 부재를 구비하고, 동작 온도에서 감온 펠릿이 융해 또는 연화함으로써 제 1 전극 및 제 2 전극 사이의 전기 회로를 전환하는 감온 펠릿형 온도 퓨즈로서, 이 감온 펠릿의 동작 온도를 온도 설정 방법에 의해 임의로 설정하는 것을 특징으로 한다. 감온 펠릿은 소정의 온도에서 융해 또는 연화하는 감온재를 이용하고, 바람직하게는 결정성 열가소성 수지를 베이스 재료로 이용하고, 이것에 각종의 첨가제, 강화재 또는 충전재를 첨가할 수 있다. 또한, 소망하는 동작 온도를 얻기 위해, 주재료인 결정성 고분자 또는 결정성 열가소성 수지의 중합도를 바꾸는 등의 융점 조정 방법을 도입할 수 있다. 즉, 동작 온도의 조정이 필요한 경우에는, 주재료의 선택 이외에, 이들을 임의로 중합하고, 공중합하고, 가소화 하고, 또는 블렌드한다.

또한, 이들 베이스 재의 고분자 물질 또는 열가소성 수지를 합성하고 정제할 때의 촉매를 바꿈에 의해, 기계적 강도, 분자량 분포 및 융점을 바꿀 수 있다. 이들에 의해 얻어진 감온 펠릿형 온도 퓨즈의 감온 펠릿은, 조해 또는 승화에 수반하는 질량 감소를 억제할 수 있다. 그리고, 물에의 조해성 등도 거의 보여지지 않고, 내전압 특성을 향상시키고, 또한 강도적으로도 갈라짐이나 일그러짐을 없게 하여, 부적합함의 발생을 저지할 수 있다. 이를 위해, 본 발명의 감온 펠릿형 온도 퓨즈는, 소정의 온도에서 융해 또는 연화하는 결정성 고분자 물질로 이루어지는 감온 펠릿과, 이 감온 펠릿을 수용하는 통형 외위기와, 외위기의 일단 개구측에 부착한 제 1 전극을 형성하는 제 1 리드 부재와, 외위기의 타단 개구측에 부착한 제 2 전극을 형성하는 제 2 리드 부재와, 외위기에 수용하여 감온 펠릿에 계류시킨 가동 도전 부재와, 외위기에 수용하여 가동 도전 부재에 가압 작용시키는 스프링 부재를 구비하고, 감온 펠릿이 소망하는 동작 온도에서 열변형하여, 제 1 전극 및 제 2 전극 사이의 전기 회로를 전환하는 감온 펠릿형 온도 퓨즈로서, 감온 펠릿은, 펠릿 단체(單體)의 조해 또는 승화 작용에 의존하는 질량 감소 정도에 응하여 선별하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 감온 펠릿의 제조 방법은, 소정의 온도에서 열변형하는 고분자 물질로 이루어지는 감온 펠릿과, 이 감온 펠릿을 수용하는 통형 외위기와, 외위기의 일단 개구측에 부착한 제 1 전극을 형성하는 제 1 리드 부재와, 외위기의 타단 개구측에 부착한 제 2 전극을 형성하는 제 2 리드 부재와, 외위기에 수용하여 감온 펠릿에 계류하는 가동 도전 부재와, 외위기에 수용하여 가동 도전 부재에 가압 작용하는 스프링 부재를 구비하고, 감온 펠릿이 소망하는 동작 온도에서 열변형하여, 제 1 전극 및 제 2 전극 사이의 전기 회로를 전환하는 감온 펠릿형 온도 퓨즈의 제조 방법으로서, 감온 펠릿은, 사출 성형, 압출 성형, 시트 펀칭(打拔) 성형 또는 재용융 성형에 의해 성형 가공된 것을 특징으로 한다.

종래의 감온 펠릿의 제조 방법은 분체 성형인데 대해, 본 발명은 용융 성형을 할 수 있기 때문에, 사출 성형, 압출 성형, 시트형상의 펀칭 가공 등을 할 수 있기 때문에, 종래로부터의 감온 펠릿의 형상은 물론, 새롭게 공동(空洞), 패여짐, 구멍을 형성한 감온 펠릿도 용이하게 형성할 수 있다. 이러한 성형의 자유도를 이 용하면, 감온 펠릿의 즉응성 및 제조 비용의 저감화에 도움이 되고, 염가로 응답 속도가 높은 온도 퓨즈를 제공할 수 있다. 또한, 가스 배리어성 및 흡습성 등에 문제가 있는 감온 펠릿의 특성을 개선하기 위해, 다른 열가소성 수지를 일부 또는 전면(全面)에 형성시키는 양태가 바람직하다.

본 발명에서는, 감온 펠릿에 사용하는 감온재로, 고분자 물질인 열가소성 수지의 단체를 사용하고, 중합, 공중합, 또는 블렌드 처리를 시행하고, 각종 첨가제를 사용한다. 이러한 온도 설정 방법에 의해, 온도 퓨즈의 감온재로서, 폭넓은 재료를 사용할 수 있게 되고, 온도 퓨즈의 동작 온도 영역을 넓힘과 함께, 종래의 온도 영역을 보완할 뿐만 아니라, 더욱 고온도 영역에 있어서 열적으로 안정한 재료의 선택을 가능하게 한다. 또한, 감온 펠릿의 물리적 특성 및 화학적 특성을 고려하여 첨가물을 선택하여 사용함에 의해, 성형 가공이 용이하게 되고, 성형한 감온 펠릿의 강도나 변형 변질을 억제하여, 장수명화와 동작 안정화를 실현할 수 있다. 특히, 조립 가공의 용이함과 펠릿 강도의 개선은, 감온 펠릿형 온도 퓨즈의 구성 부품의 간소화에 도움이 되고, 염가의 온도 퓨즈의 제공을 가능하게 한다. 한편, 온도 퓨즈의 보관 및 경시 변화에 관해서는, 고습도 또는 유해 가스 분위기에 놓여저서도 장기에 걸쳐서 안정화가 도모되고, 부식 및 절연성의 열화를 막고, 보관중은 물론 사용중에도 전기적 특성을 포함한 성능 저하를 방지하고, 경년 변화도 억제되고, 항상 소정의 동작 온도에서 정확하게 작동하는 안정성과 신뢰성의 향상에 도움이 되는 등의 실용적 효과가 크다.

또한, 본 발명의 온도 설정 방법에 의하면, 스프링 부재의 강압축 스프링과 약압축 스프링의 조합을 조정하여 가압력을 바꾸고, 사용하는 감온재의 결정성이나 비결정성에 관계없이, 소망하는 임의의 동작 온도를 얻을 수 있다. 결정성의 열가소성 수지에 관해서는, JIS-K7121에 규정된 보외 융해 시작 온도(Tim)와 융해 피크 온도(Tpm)의 온도차를 이용함으로써, 폭넓은 동작 온도 영역의 설정이 가능한 감온 펠릿형 온도 퓨즈를 제공할 수 있다. 또한, 비결정성의 열가소성 수지에 관해서는, 연화점(Tg)보다 온도가 높은 영역으로 열변형 온도를 조정하고, 이것을 가압함에 의해, 소망하는 감온 펠릿형 온도 퓨즈를 제공할 수 있다. 별도의 온도 설정 방법으로서는, 열가소성 수지 자체의 공중합화, 일래스토머 또는 폴리머의 블렌드, 또는 활석 등으로 대표되는 충전재 또는 가소재의 첨가에 의해 열변형 온도를 조정할 수 있다. 즉, 본 발명에서는 고분자 물질인 열가소성 수지의 화학적, 물리적 처리에 의한 열변형 온도의 변경과 본체 구조로 대표되는 스프링압에 의해 소망되는 열변형 온도를 실현하고, 동작 온도의 조정 및 설정을 가능하게 하는 등 그 효과는 크다.

본 발명의 감온 펠릿형 온도 퓨즈는, 휴대 기기, 통신 기기, 사무 기기, 차량탑재 기기 등 및 각종 가전 제품에 사용되는 AC 어댑터, 충전기, 모터, 전지 등의 부품에 있어서, 이상 과열을 정확하게 검지하고, 소정의 온도에서 신속하게 회로를 차단 또는 도통시키는 보호 부품으로서 이용할 수 있다.

본 발명의 감온 펠릿형 온도 퓨즈는, 소정의 동작 온도에서 열변형하는 고분자 물질의 열가소성 수지로 이루어지는 감온 펠릿과, 이 감온 펠릿을 수용하는 통형상 금속 케이스(이하, 「외위기」라고도 한다)와, 이 금속 케이스의 일단 개구측 에 코킹 고정하여 부착되어 케이스 내 벽면을 제 1 전극으로 하는 제 1 리드 부재와, 이 금속 케이스의 타단 개구측에 장착한 절연 부싱과, 이 절연 부싱을 관통 배치하여 그 선단부를 제 2 전극으로 하는 제 2 리드 부재와, 이 금속 케이스에 수용되고 그 내주벽과 전기적으로 접속하여 감온 펠릿에 계류하는 가동 접점체(이하, 「가동 도전 부재」라고도 한다)와, 이 금속 케이스에 수용되고 가동 접점체에 가압 작용하는 압축 스프링부재(이하, 「스프링 부재」라고도 한다)를 구비하고, 감온 펠릿은 가열에 의해 가소성을 갖는 고분자 물질로 이루어지고, 감온 펠릿의 열변형 정도를 온도 설정 방법에 의해 조정하고, 스프링 부재의 가압력이 부여되는 감온 펠릿은 가열시에 소망하는 동작 온도에서 연화 또는 융해하여 열변형하고, 감온 펠릿의 열변형시에 제 1 및 제 2 전극 사이를 차단 또는 도통 상태로 전환한다.

상세하게는, 압축 스프링부재가 강압축 스프링과 약압축 스프링으로 이루어지고, 강압축 스프링이 약압축 스프링의 탄성력에 대항하여 가동 접점체를 제 2 전극에 가압 접촉시킨다. 특히, 강압축 스프링은 그 양단에 가압판을 통하여 감온 펠릿 및 가동 접점체의 사이에 배치하고, 조립(組立)의 용이화와 함께 스프링 동작의 안정화가 도모되어 있다. 이와 같은 온도 퓨즈가 감온 펠릿의 열변형 온도까지 승온하면, 감온 펠릿이 변형하고, 약압축 스프링의 가압력에 의해 가동 접점체를 이동시켜서 회로 차단하고, 평상시 0N-이상시 0FF의 온도 퓨즈로 된다. 여기서, 본 발명에 있어서의 열가소성 수지는, 반드시 100%의 결정성을 가리키는 것은 아니고, 반결정성이나 비결정성이 포함되고, 온도 설정 방법과의 조합으로 사용된다.

본 발명의 감온 펠릿형 온도 퓨즈의 펠릿용 감온재로서 사용할 수 있는 결정 성의 열가소성 수지와 그 융점을 표 1에 나타낸다. 각각의 수지의 화학적 및 물리적 특성에 응하여 소망하는 동작 온도의 조정을 위해 본 발명의 온도 설정 방법을 적용할 수 있다. 한편, 펠릿용 감온재로서 사용할 수 있는 비결정성의 열가소성 수지는, 폴리 염화 비닐(PVC), 폴리 아세트산 비닐(PVAc), 폴리스티렌(PS), 폴리비닐 부틸알(PVB), 폴리메틸메타크릴레이트(P㎜A) , 폴리카보네이트(PC) 그리고 변성 폴리페닐렌에테르(변성 PPE) 등이다.

[표 1]

본 발명에 있어서, 비결정성의 열가소성 수지를 감온 펠릿으로서 사용한 경우, 온도 설정 방법에 의해, 연화점(Tg) 이상의 온도 영역으로 조정된 동작 온도에서 열변형시킴에 의해, 이상시에 동작하는 감온 펠릿형 온도 퓨즈를 얻을 수 있다.

또한, 표 1에서도 일부 열거하고 있지만, 본 발명의 온도 퓨즈용 감온 펠릿으로서 사용할 수 있는 결정성의 열가소성 수지는, 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 초고분자량 폴리에틸렌(초고분자량 PE)이나 초저밀도 폴리에틸렌(VLDPE) 등의 폴리에틸렌(PE) 외에 폴리아세탈(POM), 폴리프로필렌(PP), 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체(EVA), 에틸렌-비닐알코올 공중합체(EVOH), 폴리메틸펜텐(PMP), 폴리 불화 비닐리덴(P VdF), 3불화 염화 에틸렌-에틸렌 공중합체(ECTFE), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 4불화 에틸렌(PTFE), 4불화 에틸렌-에틸렌 공중합체(ETFE), 4불화 에틸렌-6불화 프로필렌 공중합체(FEP), 파플루오로알콕시알칸(PFA), 4불화 에틸렌에-헥사플루오로프로필렌-비닐리덴플루오라이드 공중합체, 4불화 에틸렌-헥사플루오로프로필렌-에틸 렌 공중합체(EFEP) 등의 함불소 수지(FR), 나아가서는 폴리스텔계(폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나푸탈레이트(PEN)), 폴리페닐렌술파이드(PPS), 폴리아미드(PA)로서의 PA6, PA6-6, PA12, PA11, PA9T, PA6T, PA46, PA6-10, 폴리아미드MXD6 등의 직쇄 지방족 폴리아미드, 폴리비닐알코올(PVA), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 액정 폴리머(LCP), 폴리시클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트(PCT), 에틸렌-메틸아크릴레이트 2원 공중합체(EMA), 에틸렌-에틸아크릴레이트 2원 공중합체(EEA), 에틸렌-부틸아크릴레이트 2원 공중합체(EBA), 에틸렌-아크릴산 에스테르-산 무수기 함유 모노머 3원 공중합체 등이다.

결정성의 열가소성 수지를 감온 펠릿으로서 조립한 감온 펠릿형 온도 퓨즈는, 스프링에 의한 가압을 이용함으로써, 임의로 설정되는 동작 온도에서 열변형하고 제 1 및 제 2 전극 사이을 차단 또는 도통 상태로 전환한다. 이 때, 소망하는 동작 온도의 조정은, 우선, 결정성의 열가소성 수지의 융점을 기준으로 선정하고, 다음에 보외 융해 시작 온도(Tim)와 보외 융해 종료 온도(Tem)로부터 열변형 온도를 임의로 정하는 온도 설정 방법이 적용된다. 종래의 저분자 화합물에서는, 융해 피크 온도(Tpm)와 보외 융해 시작 온도(Tim)의 차는 작으면 작을수록 온도 퓨즈로서 적합한 감온 펠릿 재료로 되어 왔지만, 본 발명에 의하면 온도 설정의 자유도는, 보외 융해 시작 온도(Tim)와 융해 피크 온도(Tpm)로 어느 정도의 폭을 갖게 함에 의해 얻을 수 있다. 즉, Tim과 Tpm의 온도차는 5℃ 이상 떨어저 있는 것, 선택 재료에 따라서는 10℃ 이상 떨어저 있는 것도 있다. 이 Tim과 Tpm의 온도차를 이용하여, 동작 온도의 편차를 적정치로 조정할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 동 일 부재를 이용한 경우라도, 온도 설정 방법으로서 감온 펠릿에 가해지는 가압 하중치를 임의로 설정함에 의해, 각각 다른 동작 온도로 조정할 수 있다.

본 발명의 특징인 소망하는 동작 온도를 조정하는 온도 설정 방법에는, 사용하는 결정성 열가소성 수지를 결정화도에 의해 선별하는 방법이 있고, 동작 정밀도를 높일 수 있다. 예를 들면, 감온 펠릿형 온도 퓨즈용 감온재로 요구되는 결정화도는, 20% 이상이거나, 30% 이상이거나, 또는 40% 이상이거나 하지만, 바람직한 결정화도는 열변형 온도의 편차 정도로 선정된다. 열가소성 수지의 결정화도는, 어닐 처리 또는 조핵제의 첨가에 의해서도 조정할 수 있기 때문에, 감온 펠릿의 온도 설정이 가능하고, 특히 결정화도가 높은 폴리올레핀계 수지에 대해 그 효과가 크다. 또한 별도의 온도 설정 방법은, 사용하는 열가소성수지의 공중합의 조정, 일래스토머 블렌드, 폴리머 블렌드, 충전재 또는 가소재의 첨가에 의해 행할 수 있다. 또한, 감온 펠릿의 열변형 온도는, 감온 펠릿에 부여하는 가압에 의해 바꿀 수 있고, 이 가압을 바꾸는 방법으로서는, 강압축 스프링과 약압축 스프링의 스프링 하중치의 조정, 강압축 스프링과 감온 펠릿의 사이에 삽입된 판재의 크기 변경에 의한 하중치 조정, 또는 감온 펠릿 자체의 치수 또는 체적의 조정에 의해 임의로 바꿀 수가 있다. 또한, 이들은, 임의로 조합시킬 수 있다. 또한 감온 펠릿의 열변형 온도는, 감온 펠릿의 기계적 강도를 변경함에 의해 조정할 수 있다.

본 발명에 의하면 감온 펠릿은, 감온재가 2종 이상의 고분자 물질로 이루어지는 경우가 포함된다. 고분자 물질에 관해서는, 표 1 및 표 2에 예시한다. 또한, 폴리머 블렌드, 폴리머로이로 하는 것, 또는 중합 또는 공중합 등을 조정함에 의해 열변형 온도를 조정할 수 있다. 예를 들면, 중합, 공중합이나 중축합시킴에 의해 새로운 성질을 갖는 감온재로 할 수 있다. 구체적으로는, 에틸렌과 아크릴레이트와의 공중합으로 특히 메틸아크릴레이트의 공중합으로는 에틸렌-메틸아크릴레이트 2원 공중합체(EMA)를 얻을 수 있고, 에틸렌과 에틸아크릴레이트의 공중합으로는 에틸렌-에틸아크릴레이트 2원 공중합체(EEA)를, 또한, 에틸렌과 부틸아크릴레이트로는 에틸렌-부틸아크릴레이트 2원 공중합체(EBA)가 있다. 기타로는 에틸렌-아크릴산 에스테르-산 무수기 함유 모노머 3원 공중합체 등이 있고, 이들은 온도 퓨즈에 있어서 중요한 요소인 동작 온도의 선택폭을 넓히는데 도움이 된다.

또한, 2종의 열가소성 수지를 서로 혼합시키면 분자 레벨에서 완전하게 섞이는 경우도 있지만 대부분은 상(相) 분리한다. 즉 상용성이 나쁜것이 일반적이다. 통상, 분자 레벨에서 완전하게 섞인다면 그 성질은 2종의 열가소성 수지의 중간적인 성질을 나타내게 된다. 또한, 양쪽의 이점을 끌어내려고 하는 경우에는, 상 분리한 구조인 채로 이용할 수 있다. 예를 들면, PA6에 고무(에틸렌·프로필렌 고무)를 혼련한 것, 또는 이것을 공중합 반응시킨 PA6/에틸렌·프로필렌 고무 랜덤 공중합체 고무 블렌드로 하여도 좋다. 특히 본 발명에서는 고무 탄성도 강도적인 특성에서 주목하여야 할 것이지만, 제조 방법 및 제조 프로세스를 바꿈에 의해 목적으로 하는 융점을 얻는 것에 주안을 두고 있다. 또한, 별도의 조합으로서는, HDPE에 PA를 블렌드하여 상용화제(相溶化劑)를 가하여 분산시켜서 폴리머 블렌드할 수도 있다. 또한, 별도의 블렌드 폴리머의 예로서는, EVA, PA 그리고 PP와 EVOH의 블렌드 폴리머이다. 이들은, 필름에 있어서의 예이다. 개개의 단독 재질에서의 필름은, 가스 배리어성이 낮기 때문에, 가스 배리어성이 높은 EV0H와의 블렌드 폴리머화에 의해 가스 배리어성을 얻는 것을 목적으로 한 블렌드 폴리머이다.

본 발명에 의하면 스티렌계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리에스테르계 수지 및 불소계 수지를 선택하여 각각 중합, 공중합이나 중축합함으로써 온도를 조정할 수 있다. 여기서, 일예를 나타낸다면 폴리아미드계 수지로 융점 220℃의 PA6을 선택한 경우, PA6T와의 공중합체로 얻어지는 PA6/6T 공중합체의 융점은, 295℃이다. 또한, PA6과 융점 260℃의 PA66과의 공중합체로 얻어지는 PA6/66 공중합체의 융점은 196℃, 그리고 PA66/6 공중합체에서는 243℃이다. 이와 같은 결정성을 갖는 열가소성 수지와 그 융점을 표 2에 나타낸다.

[표 2]

특히, 폴리에스테르계 및 불소계 수지의 공중합체에서는 융점이 비교적 넓은 범위를 갖는 공중합체를 얻을 수 있다. 더하여, 감온 펠릿에 유연성을 갖게 하기 위해 비결정성의 열가소성 고분자인 고무나 폴리에테르 등과 조합시켜서 사용할 수 있다. 예를 들면, 스티렌계 일래스토머, 올레핀계 일래스토머, 폴리아미드계 일래스토머, 우레탄계 일래스토머 또는 폴리에스테르계 일래스토머 등 또는 이들의 혼합물을 조합시킬 수 있고, 폴리올레핀계 수지가 효과적이다. 구체적으로는, 폴리에스테르계의 조합으로는, 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)와 폴리에테르와의 블록 공중합체가 도레·듀폰 주식회사제의 상품명 하이트렐로서 시판되고 있다. 이 공중합체의 융점폭은, 154℃ 내지 227℃로 폭넓게 갖추어저 있다. PBT를 단독으로 사용한 경우는, 감온 펠릿의 경도가 높아지고 나아가서는 금이 가는 경우도 있지만, PBT에 고무 탄성체의 기능을 부여한 PBT와 폴리에테르를 블록 공중합체로 함으로써 감온 펠릿에 유연성을 갖게 할수 있다. 이를 사용한 감온 펠릿형 온도 퓨즈는, 동작 온도를 조정할 수 있고, 또한, 동작 온도시에는 스무스하게 감온 펠릿을 변형시킬 수 있기 때문에, 그 결과 응답 속도를 올릴 수 있다.

불소 수지에 관해서도 공중합체의 모노머 비를 바꿈으로써 여러가지의 공중합체가 생겨나와지고 있다. 특히 4불화 에틸렌-헥사플푸오로프로필렌-비닐리덴플루오라이드 공중합체는, 저온에서 사용할 수 있으며 또한 모노머 비를 조정함으로써 융점의 영역도 110℃ 내지 195℃까지의 범위에서 선택할 수 있다. 이 예로서는, 스미토모 스리엠 주식회사제의 상품명 다이니온THV(등록상표)를 들 수 있다. 또한, 고온도대로서는, PTFE의 약 327℃를 필두로 하여 PFA의 약 305℃ 그리고 FEP의 약 270℃라는 바와 같이 지금가지의 감온 펠릿형 온도 퓨즈에는 없었던 온도대에서의 제품화가 가능해진다. 여기서, 불소 수지는, 내약품성에 우수하고, 수지로서의 연속 사용 온도도 PTFE에서 260℃, PFA에서 260℃ 그리고 FEP로 200℃에서의 사용에 견디기 때문에, 이를 온도 퓨즈용의 감온 펠릿으로 한 경우의 열안정성은 종래의 화학 약품을 이용한 분체형상의 성형품에 비하여 현격하게 안정화된다.

본 발명의 온도 설정 방법에 의한 열변형 온도의 조정은, 2종 이상의 고분자 물질의 폴리머 블렌드나 폴리머 알로이가 있고, 표 1 및 2에 기재된 재료로부터 선택되고, 또한 그 배합비(모노머 비)를 바꿈으로써 행하여진다. 여기서 EVOH의 대표적인 이름인 주식회사 쿠라레제 에발(등록 상표)을 이용하여 설명한다. EV0H는 에틸렌비닐알코올 공중합체 수지로서, 이 중합체에 있어서의 에틸렌 함유량을 바꿈으 로써 다른 융점을 갖는 그레이드가 가능해진다. 에틸렌 함유률 32mol%인 F101의 융점은 183℃, 에틸렌 함유률 44mo1%인 E105에서는 융점 165℃, 그리고 에틸렌 함유률 47mo1%인 G156에서는 융점 160℃이다. 이들은 융점을 바꾸는 것이 목적이 아니라, EV0H에서 요구되고 있는 가스 배리어성능이나 가공성의 개량에 관한 것이다. 또한, 본 발명에 의하면 열변형 온도는 중합도를 바꿈에 의해서도 가능하다. 중합은 분자량 분포를 바꿈에 의해 평균분자량이 다른 것으로 생겨진다. 이 때문에 얻어지는 결정성의 열가소성 수지는 밀도가 다르게 된다. 이 결과, 동일 성분이면서 동작 온도가 다른 감온 펠릿을, 그 밀도로 관리하는 것이 가능하게 된다. 이하, 폴리에틸렌(PE)을 예로 들어 설명한다. PE는 그 밀도에 의해 이하와 같이 분류되고, 밀도에 응하여 융점이 명확하게 되어 있다.

LDPE : 밀도 0.910 내지 0.935 융점 105 내지 110℃

HDPE : 밀도 0.941 내지 0.965 융점 130 내지 135℃

또한, 이 이외의 PE로서는, 120 내지 130℃에 융점을 갖는 LLDPE나 135 내지 138℃에 융점을 갖는 초고분자량 PE가 있고, 동일 재료의 경우에 그 밀도로부터 온도 환산하는 것이 가능하다. 그러나, 열변형 온도의 선택은, 중합도뿐만 아니라, LDPE와 HDPE 또는, LLDPE 등을 서로 혼합시킴에 의해서도 조정할 수 있다. 또한, 결정성을 갖는 고분자 물질이나 열가소성 수지에 가소재를 첨가함으로써도 열변형 온도를 내리는 것이 가능하게 된다.

본 발명에 의하면, 결정성을 갖는 고분자 물질중에 필요에 응하여 수지용 부자재를 첨가할 수 있다. 여기서 부자재는, 크게 나누면 첨가제, 강화재 및 충전재 의 3개로 분류할 수 있다. 첨가제는, 일반적으로 산화방지제, 열안정제, 광안정제, 결정핵제, 상용화제, 착색제, 항균제, 항곰팡이제, 윤활제, 발포제가 있다. 이중 온도 퓨즈에서 중요하게 되어 오는 것은 고온하에서의 열적 안정성을 내기 위한 산화방지제와 열안정제, 결정성 수지의 특징을 활용하기 위해 결정화도를 올리는 결정핵제 및 온도대를 식별하는데 유효한 방법인 착색제의 사용이 있다.

강화재로서는, 운모, 탄산 칼슘, 유리 섬유, 탄소 섬유, 아라미드 섬유 등이 있지만, 이들은 공중합이나 일래스토머 블렌드 등을 행함으로써 감온 펠릿이 필요 이상으로 연화한 경우나 고온에서의 감온 펠릿의 물리적인 치수 안정성을 유지할 필요가 있는 때에 첨가할 수 있다. 또한, 충전재로서는 활석, 클레이, 탄산 칼슘 등의 증량제가 있고, 난연제, 대전 방지제, 가소재 등이 있다. 증량제는 수지 원료의 비용을 억제하기 위해 수지중에 넣고, 난연제는 수지가 타기 어렵게 하기 위해, 그리고 대전 방지제는 수지가 전기를 축적하지 않도록 하기 위해 넣는다.

또한, 감온 펠릿의 물리적 디멘션에 의해 열변형 온도를 조정할 수가 있다. 예를 들면, 감온 펠릿에의 충전재 등의 첨가, 감온 펠릿 사이즈 또는 형상의 변경, 펠릿과 스프링과의 사이에 배치하는 개재판의 변경 등, 감온 펠릿의 물리적 디멘션을 변경하고, 기계적 강도를 조정하여 열변형 온도를 바꿀 수가 있다.

본 발명의 다른 관점에 있어서, 감온 펠릿은, 펠릿 단체의 조해성의 영향을 회피하기 위해, 조해 작용에 의존하는 질량 감소 정도에 응하여 선별하여 사용한다. 예를 들면 24시간 23℃의 수중에 침지 처리한 후, 처리 전후의 질량 감소율이 5질량% 이하가 되도록 선별된다. 바람직하게는, 펠릿 단체를 24시간 23℃의 수중에 침지시킨 후의 질량 감소율이 1질량% 이하로 되는 것을 선별하여 사용한다. 이것은 물에 용해하지 않는 것을 온도 퓨즈용 감온 펠릿으로 선택하는 것이다. 감온 펠릿의 감온재가 물에 용해하기 쉬운 재료인 경우, 이를 이용하여 감온 펠릿형 온도 퓨즈에 조립한 때에, 보관 또는 사용중의 이상 온도에 달하기 전에 작동하여 차단 단선 상태로 되거나, 물과의 반응에 의해 변질을 야기할 가능성을 수반한다. 어느것이나 온도 퓨즈에 있어서는 부적합함 발생의 원인으로 되고 피하여야 한다.

한편, 본 발명의 감온 펠릿형 온도 퓨즈에 사용하는 감온 펠릿은, 펠릿 단체의 승화 작용에 의한 영향을 회피하기 위해, 승화 작용에 의존하는 질량 감소 정도에 응하여 선별하여 사용한다. 구체적으로는 펠릿 단체의 열중량 측정(TG)에 있어서, 소정의 승온 속도로 소정의 온도로 가열 처리하고, 처리 전후의 질량 감소율에 응하여 선별하여 사용하는 양태가 바람직하다. 예를 들면, 승온 속도 5℃/분 이상으로 작동 오도까지 가열할 때의 질량 감소율이 5질량% 이하, 바람직하게는 1질량% 이하인 것을 선별하여 사용하는 것이 바람직하다. 이것은 승화 현상에 의한 부적합함 발생의 억제 방법으로서, 승화하기 쉬운 재료의 사용을 미연에 막고, 승화하기 어려운 재료를 선택함으로써 이상 온도 이외에서의 온도 퓨즈의 차단 단선을 방지함과 함께 절연 저항을 높여서 내전압을 향상시키는데 중요한 지표로 된다.

또한, 본 발명에서 사용되는 감온 펠릿은, 펠릿 단체에서의 열중량 측정(TG)에 있어서 동작 온도보다 50℃ 이상 높은 온도에 있어서의 질량 감소율이 1질량% 이하인 것을 선별하는 양태가 바람직하다. 이 감소율은 적으면 적을수록 감온 펠릿으로서는 우수하다고 말할 수 있다. 특히, 승화에 의한 질량 감소가 일어나기 어려 운 것을 나타내는 지표로서 이용할 수 있다. 이것은, 온도 퓨즈에 있어서 사용중의 체적이나 질량의 감소에 의한 단선 차단을 막는 점에서 중요하고, 온도 퓨즈의 중요한 기능인 동작 후의 절연성에 대해서도 영향을 준다. 예를 들면, 보관중 또는 사용중에 승화에 의한 접점 부근에의 부착이, 절연 저항치의 저하를 초래하고 이상 작동의 원인으로 된다. 이 때문에 감온 펠릿으로서는 고체에 있어서의 체적 고유 저항이 높고, 또한 승화가 적은 재료의 선정이 필요해진다.

따라서 본 발명의 감온 펠릿형 온도 퓨즈에 사용하는 감온 펠릿은, 작동 온도보다 높은 온도에서, 절연 저항이 적어도 1분간에 걸쳐서 0.2MΩ 이상인 양태가 알맞다. 예를 들면, 펠릿 단체의 조해성에 의종하는 질량 감소율이 5질량% 이하이고, 승화성에 의존하는 동작 온도에 잇어서의 질량 감소율이 5질량% 이하로 선별되고, 또한 이 선별된 감온 펠릿을 조립한 온도 퓨즈의 절연 저항치가, 그 동작 온도보다 50℃ 이상 높은 온도에서 측정한 때에, 적어도 1분간에 걸쳐서 0.2MΩ 이상인 양태가 바람직하다. 이것은 UL1020 규격을 만족시킨다. 상기 구조의 동작 후의 온도 퓨즈에 있어서, 동작 온도보다 100℃ 높은 온도에서 측정한 절연 저항치가 적어도 1분간에 걸쳐서 0.2MΩ 이상인 감온 펠릿을 조립한 퓨즈가 보다 바람직하다. 또한, 상기 구조의 동작 후의 온도 퓨즈로서, 350℃에서 측정한 절연 저항치가 적어도 1분간 0,2MΩ 이상인 감온 펠릿을 조립한 것, 바람직하게는 400℃에서 측정한 절연 저항치가 적어도 1분간 0.2MΩ 이상인 감온 펠릿을 조립한 것이 알맞다.

본 발명은 또다른 관점에 의하면, 감온 펠릿형 온도 퓨즈에 사용하는 감온 펠릿의 형상 구조에 주목하여 응답성을 개량하는 방법이 제안된다. 감온 펠릿의 일 반적 형상은, 원주체이지만, 필요에 응하여, 내부에 중공 공동을 형성하거나, 표면에 패여진 곳을 형성한 원주체로 하거나, 나아가서는 중공 구멍이 있는 파이프 형상체로 성형 가공하는 양태가 바람직하다. 이와 같은 형상으로 함으로써 감온 펠릿형 온도 퓨즈의 동작시의 응답 속도를 올리고, 동작 정밀도와 신뢰성을 향상시키는 것이 가능해진다.

한편, 본 발명의 감온 펠릿의 제조 방법에서는 고분자 화합물인 열가소성 수지 및 그 공중합체를 사용하기 때문에, 종래와 같이 분체를 조립(造粒)하고 타정 성형하는 외에, 용융 상태의 수지 재료의 사출 성형 또는 압출 성형에 의해 소망하는 형상으로의 성형 가공이 용이해진다. 예를 들면, 압출 성형하고, 필요하게 되는 길이로 절단함으로써 감온 펠릿이 만들어진다. 또는 감온 펠릿의 높이와 같은 두께를 가진 시트 부재를 직접 펀칭 성형하여 소망 형상의 펠릿을 제작할 수 있다. 이 때문에 복잡한 형상이라도 사출 성형을 선택함으로써 용이하게 만들 수 있고, 간단한 거의 원주 형상이나 그것에 구멍을 뚫은 거의 파이프 형상이라면 압출 성형이나 시트 펀칭 공법을 선택하면 좋다. 또한, 본 발명의 감온 펠릿은, 재용융 성형에 의해 제조할 수도 있다. 어느 제법으로 대응하더라도 제작이 용이하고 저비용으로 제작할 수 있다. 특히, 비용적으로 이용률이 높은 제법으로서 압출 성형을 선택할 수 있고, 사출 그레이드가 없는 재료는 다른 공법을 채용하는 등 제법과 재료에 있어서 선택의 폭이 넓어진다.

감온 펠릿은, 다른 2종 이상의 열가소성 수지로 이루어지고, 그 중 적어도 1종의 열가소섣 수지에 의해 동작 온도를 조정하고, 다른 1종 이상의 열가소성 수지 에 의해, 동작 온도에 기여하는 열가소성 수지의 일부 또는 저면을 덮도록 제조할 수가 잇다. 2색 성형이나 적층 시트로 함으로써, 다른 2종 이상으로 이루어지는 열가소성 수지를 이용한 감온 펠릿을 용이하게 성형할 수 있고, 특히 가스 배리어성이나 흡습성 그리고 구리피해(銅害) 등의 문제가 있는 경우에는, 감온 펠릿상의 일부 또는 전면에 보호층을 형성하여 특성 개선 펠릿을 얻을 수 있다. 이와 같이 용융한 재료로 목적하는 감온 펠릿을 얻고 있지만, 경우에 따라서는 열이력이 문제로 되는 경우 또는 융점과 열분해 온도가 가까운 재료의 경우에는 종래 공법의 분체를 굳혀서 만드는는 것도 생각된다. 또한, 감온 펠릿은, 성형 후에 어닐 처리를 시행함에 의해, 결정화도를 조정할 수 있다.

실시예 1

도 1 및 도 2에, 본 실시예의 감온 펠릿형 온도 퓨즈의 단면도를 도시하였다. 도 1은 상온의 평상시의 단면도를 도시하고, 도 2는 이상 가열한 동작시의 단면도를 도시한다. 이 구성은, 감온재의 사용 재료를 제외하고, 기본적 구조로서 엔이시 쇼트 콤포넌스 주식회사제의 감온 펠릿형 온도 퓨즈「SEFUSE」(등록상표)와 같다. 원통형상의 외위기(1)는, 구리, 황동 등의 열전도성이 양호한 금속으로 만들어진 케이스이고, 그 한쪽의 개구측에 제 1 리드 부재(2)를 코킹하여 고정하였다. 이 금속 케이스(1) 내에는, 본 발명의 특징인 감온 펠릿(3)과 함께 한 쌍의 가압판(4, 5)과, 스프링 부재인 강압축 스프링(6)과 약압축 스프링(8)과, 양도전성이며 적당한 탄성을 갖는 은(銀) 합금의 가동 도전 부재(7)를 포함하는 스위치 기능 부품을 수용하였다. 그리고, 외위기(1)의 다른쪽의 개구에 삽입된 절연 부싱(9)과, 이 절연 부싱(9)을 관통하여 외위기(1)로부터 절연 배치되고 선단에 고정 전극(11)을 갖는 제 2 리드 부재(10)를 장착하여 기밀 밀봉하였다. 외위기(1)의 다른쪽의 개구 부분은 에폭시 수지 등의 밀봉 수지(12)가 사용되고, 제 2 리드 부재(10)상에 관을 씨운 절연 애관(碍管)(13)과 함께 서로 강고하게 고착하였다. 여기서 본 발명의 특징으로 하는 감온 펠릿(3)은, 임의의 열변형 온도를 갖는 열가소성 수지를 주재료로 하여 성형 가공하고, 소망하는 동작 온도를 조정하기 위한 온도 설정 방법이 적용되어 있고, 온도 퓨즈의 소정의 동작 온도에서 열변형하는 재료를 선택하여 이용하였다. 도 1에는, 제 1 및 제 2 리드 부재(2, 10)가 도통 상태에 있는 상온시 상태의 감온 펠릿형 온도 퓨즈를 도시하고, 도 2에는, 동작 온도를 넘는 이상 온도 상태에서 양 리드 부재 사이가 차단 상태에 있는 감온 펠릿형 온도 퓨즈를 도시하였다.

다음에, 온도 퓨즈에 사용하는 감온 펠릿(3)에 관해, 본 발명에 관한 9종류의 열가소성 수지와, 종래품에 사용되고 있는 감온 재료에 관해, 펠릿 단체(單體)에서의 비교 시험을 행하고, 문제점에 관한 평가를 행하였다. 구체적 항목으로서는, 조해성, 승화성 및 기계적 강도에 관한 것이고, 각각의 평가 결과는 표 3 및 표 4에 ○ 및 ×방식으로 나타내였다. 또한 기계적 강도에 관해서는, 갈라짐 일그러짐 발생율로서 표 5에 나타내였다. 또한, 본 발명에 관한 9종류의 열가소성 수지의 명칭(구분 명칭), 시판품명(상품명)과 그레이드 및 제조 회사명과 카탈로그 사양은 다음과 같다.

1. LDPE(상품명 : 제이렉스LDPE-JM910N, 일본 폴리올레핀 주식회사제, 카탈로그 융점 108℃)

2. LLDPE(상품명 : 제이렉스LLDPE-AM83OA, 일본 폴리올레핀 주식회사제, 카탈로그 융점 122℃)

3. POM(상품명 : 유피탈F20-54, 미쯔비시 엔지니어링플라스틱 주식회사제, 카탈로그 융점 166℃)

4. PP(상품명 : 그랜드폴리푸로J557F, 그랜드폴리머 주식회사제, 카탈로그 융점 170℃)

5. HDPE(상품명 : 하이젝스HDPE-1300J, 미쓰이화학 주식회사제, 카탈로그 융점 1134℃)

6. PMP(상품명 : TPX-RT18, 미쓰이화학 주식회사제, 카탈로그 융점 237℃)

7. FEP(상품명 : 네오프론NP-101, 다이킨 공업 주식회사제, 카타로그 융점 270℃)

8. PBT(상품명 : 바록스310, 일본 GE 플라스틱 주식회사제, 카탈로그 융점 227℃)

9. RET(에틸렌-아크릴산 에스테르-산 무수기 함유 모노머 3원 공중합체로 상품명 : 렉스펄ET182, 일본 폴리올레핀 주식회사제, 카탈로그 융점 99℃).

(조해성의 검증)

본 발명에 관한 9종류의 열가소성 수지와 종래품에 사용되고 있는 감온 재료에 관해, 감온 펠릿 단체에서의 비교 시험을 행하고, 조해성에 관한 문제점에 관한 평가를 행하였다. 조해성에 관한 평가의 결과를 표 3에 나타낸다. 감온 재료의 조해성에 수반하는 부적합함의 발생은 수분에 의존하기 때문에, 그 영향을 펠릿 질량의 감소 비율로 비교 검토하였다. 시험 방법은, 미리 질량을 측정한 감온 펠릿을 23℃의 수중에 24시간 침지시키고, 그 후, 실온에서 건조시키고, 재차, 질량을 측 정하여, 수중 침지 처리 전후의 펠릿 질량을 비교함으로써, 그 감소 비율을 구하였다. 이 경우의 감소율을 5질량% 이상, 5질량% 미만 내지 1질량% 이상, 1질량% 미만 및 조해성을 확인할 수 없는 것의 4구분으로 하여 양부를 판단하였다. 시험된 펠릿은, 본 발명품에 관한 열가소성 수지 9종류와 종래품의 감온재로서 사용되고 있는 3종류였다.

[표 3]

표 3의 결과로부터 분명한 바와 같이, 종래품에서는 192℃품에서 1질량% 이하의 질량 감소가 보여지고, 110℃품에서는, 1 내지 5질량%의 범위의 질량 감소가 생기고, 또한, 113℃품에 이르러서는, 5질량% 이상의 질량 감소가 보여졌다. 특히, 레조르신을 사용한 종래품의 펠릿에서는, 재료 자체의 고유 저항치가 높음에도 불구하고 고습하에서는 조해에 의한 단선의 가능성이 높은 재료이다. 한편, 본 발명품에서는 9종 모든 재료(그레이드)에서 조해성을 확인할 수가 없었다. 이것으로부터 종래품과 비교한 경우, 분명한 차이가 확인되고, 조해성에 대한 개량품으로서 평가되었다. 본 발명품은, 고습하에서의 단선은 발생하기 어렵다고 평가되었다.

(승화성의 검증)

승화성에 관한 평가의 결과를 표 4에 나타낸다. 감온 재료의 승화성에 수반하는 부적합함은, 고온 상태에서 발생하기 쉽다. 여기서는, 감온 펠릿의 승화성을 평가하는 방법으로서, 감온 펠릿을 고온하에 두고, 그 질량 감소율로 평가를 행하였다. 시험에 이용한 시료는 조해성의 경우와 마찬가지로 9종류의 본 발명품과 3종류의 종래품이고, 시험 방법은 주식회사 시마즈제작소제 TGA-50를 이용하여, 펠릿 단체를 승온 속도 10℃/min이고 질소 가스 유량 10cc/min의 시험 조건으로 열중량 측정(TG)하였다. 각 펠릿 단체의 측정 결과는, 동작 온도에 있어서의 질량 감소율이 5질량% 이하, 동작 온도에서의 질량 감소율이 1질량% 이하, 및 동작 온도로부터 50℃ 높은 온도에서의 질량 감소율이 1질량% 이하의 3구분으로 나누어 판정하였다. 이 때의 평가 기준으로서 사용하고 있는 질량 감소율이란, 초기 질량에 대한 질량 감소를 질량%로 나타낸 것이다.

[표 4]

표 4에 나타내여지는 결과로부터 분명한 바와 같이, 동작 온도에서의 질량 감소율로 보면, 종래품인 110℃품과 192℃품은 1질량% 이하의 질량 감소율이지만, 113℃품에서는 6.21질량%의 질량 감소가 보여졌다. 또한, 동작 온도보다 50℃ 높은 온도에 있어서는, 종래품의 3품종 전부에서 1질량% 이상의 질량 감소를 확인할 수 있었다. 이에 대해 본 발명품은 모든 종류 및 측정 구분에 있어서 질량 감소율이 1질량% 이하였다. 도 4 및 도 10은 열중량 측정 분석기(TGA)에서의 온도(℃)와 승화량(mg)을 도시한 승화 특성도이다. 도 4에, 본 발명품(렉스펄(RET), 동작 온도 : 101℃)의 특성 곡선을 도시한다. 또한, 도 10에, 종래품(레조르신, 동작 온도 : 110℃)의 특성 곡선을 도시한다.

(기계적 강도의 검증)

다른 감온 펠릿의 문제점으로서, 특히 조립 전의 진동, 낙하 및 감온 펠릿끼리의 접촉 등에 의해 생기는 갈라짐·일그러짐 등이 있다. 여기서는, 감온 펠릿을, 본 발명에 관한 9종과, 종래품 3종을 이용하여, 각각에 각 100pcs의 펠릿의 낙하 (지상 1m) 시험을 행하고, 각각의 갈라짐 일그러짐의 발생수의 비교를 행하였다. 또한, 낙하 시험의 반복 회수는 10회로 하였다. 얻어진 시험 결과를 표 5에 정리한다. 이 시험 결과로부터 분명한 바와 같이, 종래품의 3종은, 그 반수 이상에 갈라짐이나 일그러짐이 발생한데 대해, 본 발명품으로부터의 발생률은 O%였다. 이 때문에, 본 발명의 감온 펠릿은, 기계적 강도에 우수하고, 갈라짐이나 일그러짐이 생기기 어려운 개량된 펠릿인 것을 알 수 있었다.

[표 5]

실시예 2

다음에, 도 1의 감온 펠릿형 온도 퓨즈의 감온 펠릿(3)에 관해 구조 형상의 변형예와 함께 각각의 작용 효과에 관해 실험하였다. 감온 펠릿(3)의 형상 구조에 관해서는, 통상, 거의 원주체 구조이지만, 도 3에 도시한 바와 같은 여러가지의 변형예에 관해 검증하였다. 본 발명에 있어서는, 열변형 온도의 설정 방법으로서, 특수 형상으로 하는 방법이 있고, 소망하는 동작 온도의 조정에 유효하다. 도 3에 감온 펠릿의 6개의 다른 형상을 도시하였다. 도 3A는, 범용의 거의 원주형상 펠릿(30)이고, 사각주에 대해 거의 원주라면, 조립성도 좋고, 또한, 이 길이 및 직경을 바꿈에 의해 임의로 동작 온도를 설정할 수가 있었다. 도 3B는, 패여짐(31)을 형성한 패여짐이 있는 펠릿(32)이고, 도 3C는, 중공의 공동부(33)을 형성한 거의 파이프형상 펠릿(34)이다. 펠릿(32, 34)은, 외형 치수로 동작 온도를 펠릿(30)과 마찬가지로 설정하였다. 또한, 패여짐(31) 및 공동부(33)는, 실시예 5에 나타낸 바와 같이, 응답 속도를 빠르게 하고 싶은 경우에 유효하였다. 이러한 형상에 더하 여, 펠릿의 치수 등을 선택하는 온도 설정 방법으로서, 외형 디멘션에 의해 열변형 온도의 조절을 할 수 있다. 이 때문에, 본 발명의 사상을 일탈하지 않는 범위라면, 형상은, 거의 원주형상에 구애받지 않고, 각종 외형의 디멘션, 예를 들면, 거의 8각형 또는 육각형이라도 좋다. 특히 치수 및 형상이 금형을 수반하지 않는 압출 성형품에 관해서는, 그 절단면에 변형도 생기지만, 이들은 소망하는 동작 온도에서의 동작 정밀도가 확보되는 것이라면, 본 발명의 동작 온도 설정 방법에 포함된다.

다음에, 도 3D, 도 3E 및 도 3F에, 다른 열가소성 수지부로 이루어지는 감온 펠릿의 예를 도시하였다. 도 3D 및 도 3E에는, 감온 펠릿(36, 38)이 동작 온도에 기여하고, 감온 펠릿(36, 38)의 표면의 일부에, 다른 열가소성 수지(35, 37)가 형성되어 있는 예를 도시하였다. 도 3F에는, 동작 온도에 기여하는 감온 펠릿(40)의 전 표면을 덮도록, 감온 펠릿(40)과 다른 열가소성 수지(39)가 형성되어 있는 예를 도시하였다. 도 3D는, 적층 시트의 펀칭 등에 의해 얻을 수 있고, 이 구조는, 선택한 열가소성 수지 재료가, 금속에 의한 영향, 특히 가압판(4)이 구리재인 경우, 열가소성 수지는, 구리피해를 입는 경우가 있고, 그 보호층(35)을 사이에 둠으로써 감온 펠릿(36)에의 영향을 막을 수 있는 점에서 유용하였다. 도 3E는, 보호층(37)이 측면에 형성되어 있는 경우이고, 이것은, 압출 성형 등에 의해 용이하게 얻을 수 있었다. 측면의 금속의 영향이 문제로 되는 경우, 또는 PA와 같이 흡습성이 높은 재료를 흡습성이 낮은 재료인 예를 들면 PET 등의 폴리에스테르계 재료로 보호층을 형성하는 경우에 유효하였다. 도 3F에서는, 전면에 감온 펠릿(40)과 다른 재료로 이루어지는 보호층(39)를 마련한 형상으로서, 이는, 사출 성형 등에 의해 용 이하게 얻을 수 잇었다. 이 경우도 도 3D 및 도 3E와 마찬가지로, 금속, 흡습 등으로부터 생기는 수지 열화로부터 감온 펠릿을 보호하는 효과가 있었다. 특히 도 3E에서는, 측면만의 보호층이였기 때문에 내흡습 등의 효과도 한정적였지만, 도 3F에서는 전면을 덮고 있기 때문에 그 효과는 큰 것이었다.

실시예 3

본 발명에 관한 열가소성 수지를 감온 펠릿(3)으로 하여, 도 1의 감온 펠릿형 온도 퓨즈를 제작한 경우, 그 동작 온도와 편차(동작 정밀도 : R)를 표 6에 나타낸다. 또한, 전기적 특성으로서의 고온시 350℃ 및 400℃에서의 절연 저항치를 표 7에 나타낸다. 표 7에서는, ○는 절연 저항치가 적어도 1분간에 걸쳐서 0.2MΩ 이상이엿던 것을 나타내고, ×는 절연 저항치가 1분간 이내에 0.2MΩ 미만으로 된 것을 나타낸다.

[표 6]

[표 7]

표 6의 결과로부터 분명한 바와 같이, 본 발명의 감온 펠릿은, 동작 온도에 있어서 종래의 감온 펠릿을 이용한 것에 비하여서도 손색이 없고 우수한 동작 정밀도이고, 높은 신뢰성인 것이 판명되었다. 동작 온도의 편차(R)는, 통상 요구되는 ±2℃의 4℃의 폭에 대해, 폭이 1℃ 이내에 있고, 온도 퓨즈로서 충분한 동작 정밀도를 갖는 것이 판명되었다.

다음에, 표 7의 결과로부터 분명한 바와 같이, 동작 후의 절연 저항치는, 종래품에서는, 동작 온도(Td)로부터 50℃ 높은 온도에서의 절연 저항치가 저하되는 것이 발생한 것에 대해, 본 발명의 9종에서는 전부, 동작 온도(Td)보다도 100℃ 높은 온도에서도 절연 저항치는 0.2MΩ 이상을 가지며, 또한, 350℃ 및 400℃에 있어서도 0.2MΩ 이상의 절연 저항치를 확인할 수 있었다. 특히, 동작 온도가 높은 불소계 수지 FEP를 사용한 감온 펠릿형 온도 퓨즈에서는 동작 온도의 고온도대에의 적용이 가능하고, 종래품의 최고 동작 온도 약 240℃를 넘는 약 268℃를 동작 온도로 하는 것이 실현 가능하게 되었다. 또한, 절연 저항치도 문제 없는 것이 판명되었다. 불소 수지의 분해 온도는, 특히 높기 때문에 연속 사용 온도를 높게 한 경우에도 열화가 적고, 또한 종래의 감온 펠릿 이상의 절연 저항치를 갖고 있는 것이 판명되었다.

실시예 4

다음에 공중합체를 감온 펠릿으로서 이용한 경우에 있어서의, 소망하는 동작 온도의 조정에 관해 내습 특성을 포함하여 검증하였다. 실험에 사용한 감온재는 에틸렌-아크릴산 에스테르-산 무수기 함유 모노머 3원 공중합체(상품명 : 렉스펄ET)이였다. 렉스펄ET182의 카탈로그 융점은 99℃이고, 밀도는 0.937이였다. 또한, 렉스펄ET184M의 카탈로그 융점은 86℃이고, 밀도는 0.945이였다. 모노머 비를 조정함으로써, 융점의 조정이 가능하고, 이들을 실제로 감온 펠릿형 온도 퓨즈에 조립하여 동작 온도를 측정한 바, 표 8에 나타낸 바와같이, 감온 펠릿형 온도 퓨즈에서는 펠릿 단체의 융점에 비하여, 동작 온도는 다소 높게 되는 경향이 있지만, 동작 온도의 편차(R)는 작은 것을 알 수 있었다. 종래의 화학 약품은, 시약 메이커에 의해, 동작 온도의 편차(R)에 약 4℃ 정도의 폭을 갖게 하여 표시하고 있다. 이 때문 에 감온 펠릿의 융점과 감온 펠릿형 온도 퓨즈와의 상관(相關)이 취해지면, 충분히 감온 펠릿형 온도 퓨즈로서 이용할 수 있음을 알 수 있었다.

[표 8]

다음에 동작 온도 101℃의 렉스펄ET182를 조립한 감온 펠릿형 온도 퓨즈의 내습 시험을 실시하였다. 비교용으로, 렉스펄ET182보다도 동작 온도가 높은 종래품(레조르신 : 동작 온도 110℃)을 이용하였다. 시험 조건은, 85℃/95%로 하였다. 온도 퓨즈 메이커로서 실시하고 있는 시험 조건은, 65℃/95%로서, 통상에 비하여 과부하의 조건에서 행하였다. 시료 수는, 각 20pcs로 실시하였다. 그 결과를 도 7에 도시한다. 여기서, 감온 펠릿의 조해성의 기준이 되는 감온 펠릿 치수에 관해, 초기치를 100%로 하고, 임의의 시간에 취출하고, 감온 펠릿의 치수를 측정하고, 추이를 기록하였다. 또한, 보관의 전후에 측정한 동작 온도 및 그 편차(R)의 결과를 표 9에 나타낸다.

[표 9]

이들의 결과로부터 분명한 바와 같이, 감온 펠릿 단체로 물에 녹기 쉬운 재료는, 감온 펠릿형 온도 퓨즈에 조립되었다 하여도 조해하고, 그 강도 저하로부터 1500시간 후에는 종래품의 화학 약품을 사용하는 감온 펠릿형 온도 퓨즈에서는 전부 단선에 이른 것에 대해, 본 발명의 열가소성 수지(렉스펄ET182)를 감온 펠릿에 이용한 경우에는, 동 조건에서 더욱이 5000시간이라는 장기에 걸쳐서 안정한 치수 추이를 하고 있다. 여기서, 렉스펄ET182에 있어서도 감온 펠릿의 치수에 감소 경향이 보여지지만, 이것은 융점 근처에서 보관됨에 의한 연화로서, 종래품와 같이 조 해가 원인이 아니었다. 또한, 5000시간 후에 취출한 감온 펠릿형 온도 퓨즈의 동작 온도 시험을 행한 바 초기치와 거의 같은 온도에서 동작하는 것도 확인할 수 있었다. 종래품보다도 동작 온도가 낮은 감온 펠릿을 같은 온도/습도 조건에서 보관하였음에도 불구하고, 종래품보다도 장기에 걸쳐서 열적, 강도적 그리고 습도적으로 안정되어 있는 것을 알 수 있었다. 이와 같이 체적 고유 저항치가 높은 재료인 레조르신(동작 온도 110℃품)에 있어서도 물에 대한 조해성은 높고, 이것을 감온 펠릿형 온도 퓨즈에 조립한 경우, 장기에 걸치는 고습하에서는, 단선에 이르는 케이스가 있는 것도 알 수 있었다.

실시예 5

다음에 일래스토머화 한 결정성을 갖는 열가소성 수지를 예로 들어 융점 조정을 검토하였다. 본 실시예에서 사용하는 일래스토머는, 열가소성 폴리에테르에스테르 일래스토머(상품명 : 하이트렐(등록상표), 도레·듀폰 주식회사제)로서, 하이트렐(등록상표)은, PBT(융점 220 내지 227℃)와 폴리에테르와의 블록 공중합체로, 이 온도 영역으로서는 154℃ 내지 227℃의 수지가 갖추어져 있다. 본 실시예에서는, 도 1 및 도 2에 도시한 감온 펠릿형 온도 퓨즈의 감온 펠릿으로서 조립하고, 감온 펠릿형 온도 퓨즈로서의 동작 온도 및 편차(R)를 측정하였다. 실험에 제공한 하이트렐은, 3046(융점 160℃), 3546L(융점 154℃), 4047(융점 182℃), 2751(융점 227℃)이고, PBT(융점 227℃, 상품명 : 바록스(등록상표), 일본 GE 플라스틱 주식회사제)를 비교용으로 더불어 시험을 하였다. 그 결과를 표 10에 나타낸다.

[표 10]

표 10으로부터 분명한 바와 같이, 하이트렐의 융점과 감온 펠릿형 온도 퓨즈의 동작 온도에서는 약간의 차가 보여지지만, 동작 정밀도의 편차(R)로서는, 전부 ±1℃ 이내에 있고 종래 기술에 비하여 손색 없는 레벨에 있었다. 이와 같이 PBT만으로는, 동작 온도가 227℃뿐이지만, PBT를 공중합 또는 일래스토머화 함으로써, 온도 퓨즈로서의 동작 온도의 조정이 가능하게 됨을 검증할 수 있었다.

실시예 6

본 실시예에서는, 감온 펠릿의 형상을 바꿈에 의해, 감온 펠릿형 온도 퓨즈로서의 응답 속도가 변화되는 것을 검증하였다. 감온 펠릿은, LDPE(상품명 : 제이렉스(등록상표)LDPE-JM910N, 일본 폴리올레핀 주식회사제, 카탈로그 융점 108℃)에 의해 작성하였다. 다음에, 도 3A에 도시한 바와 같은 원주형상(가공 없음)품(30)과, 도 3C에 도시한 바와 같은 중심에 가까이 구멍(31)을 뚫은 파이프형상(가공 있음)품(34)의 2종류를 이용하여 비교 시험을 행하였다. 시험 방법은, 융점 이상으로 가열한 오일 바스 중에, 감온 펠릿형 온도 퓨즈를 침지시키고, 그 때의 동작하기 까지의 시간을 비교하여 실시하였다.

도 8은, 횡축에 오일 바스 온도, 종축에 동작하기 까지의 시간을 나타낸다. 도 8의 결과로부터 분명한 바와 같이, 파이프혀상 공동이 있는 가공품(34)의 감온 펠릿형 온도 퓨즈가, 무가공품(30)보다도 응답 속도가 빨라지는 것을 알 수 있었다. 종래, 이와 같은 형상으로 가공하는 것은 기계 강도 등에 문제가 있고, 또한 사용시에 있어서도 고온하, 고습하에서 변형하기 쉽고, 단선의 원인으로 되기 때문에, 구조상의 변형을 채용하는 것이 곤란하였다. 그러나, 본 발명에서는 강도적으 로도 안정되고, 필요에 응하여 강화재를 콤파운드할 수 있기 때문에, 이와 같은 감온 펠릿의 가공이 가능하였다. 또한, 이 감온 펠릿에 실시하는 형상은, 도 3C에 도시한 펠릿 형상과 다른 형상로 하는 것도 가능하고, 예를 들면, 기계적 강도를 고려하면서, 측면 등에 노치나 패여짐을 형성하여 응답성을 개선할 수 있는 것이라고 고찰되었다.

실시예 7

본 실시예에서는, 감온 펠릿에의 가압력에 의해 열변형 온도를 조정할 수 있음을 검증하였다. 감온재인 고분자 물질은, 비결정성의 열가소성 수지인 테크노폴리머 주식회사제 ABS를 사용하고, 디멘션을 온도 설정 방법으로서 조합시켜서 실험하였다. 비결정성 열가소성 수지인 ABS는, 연화점이 90℃의 것을 사용하고, 이 수지재를 이용하여 각각 치수가 다른 2종류의 감온 펠릿을 준비하였다. 이 2종류의 각각의 치수는, 직경(φ) 3.2㎜이고 높이(h) 3.O㎜의 것과, 직경(φ) 3.2㎜이고 높이(h) 3.5㎜이였다. 본 실시예에서는, 표준적인 스프링 하중으로 동작 온도 시험을 행하였다. 동작 온도의 결과를 표 11에 나타낸다. 즉, 직경을 고정하고, 길이 방향만을 0.5㎜ 바꿈에 의해, 동작 온도에서 약 20℃의 동작 온도의 조정이 가능한 것이 판명되었다. 또한, 이 결과로부터 비결정성 수지라도, 동작 온도의 편차(R)는, ±1℃ 이내이고, 온도 퓨즈로서 사용 가능한 재료인 것을 알 수 있었다.

[표 11]

다음에 같은 테크노폴리머 주식회사제 ABS를 사용하여 스프링 부재의 하중에 의해 열변형 온도를 조정할 수 있음을 검증하였다. 사용한 감온 펠릿은, 상술한 원 주형상 펠릿 직경(φ) 3.2㎜이고 높이(h) 3.5㎜의 것으로 하고, 이것에 부여하는 가압력을 스프링 부재의 스프링에 의한 하중치로 조정하였다. 하중치는, 표준적 하중치와, 이것에 대해 1.3배의 하중치로 하여 비교하였다. 동작 온도 및 편차(R)의 결과를 표 12에 나타낸다.

[표 12]

표 12의 결과로부터 분명한 바와 같이, 스프링 하중치를 1.3배로 함으로써, 동작 온도로 약 9℃ 저온 동작시킬 수 있음이 판명되었다. 또한, 상기 결과로부터 분명한 바와 같이, 비결정성의 열가소성 수지를 사용하여 적당한 온도 설정 방법을 조합시킴에 의해서도, 동작 정밀도가 기존의 감온 펠릿에서 요구되는 ±2℃ 내지 ±3℃보다 작은 ±1℃ 이내로 할 수 있고, 손색이 없는 우수한 동작 정밀도를 갖는 감온 펠릿형 온도 퓨즈의 제공이 가능함을 알 수 있었다. 금회는, 약압축 스프링(8)의 변경이였지만, 강압축 스프링(6)의 변경이라도 마찬가지이며, 이들의 조합이라도 마찬가지인 것이라 고찰되었다.

실시예 8

본 실시예에서는, 감온 펠릿에 결정성의 열가소성 수지를 사용한 경우에 관해 실험하였다. 이 실시예에서는, 고분자 물질의 결정성의 열가소성 수지로서, 미쓰이화학 주식회사제 미쓰이 폴리프로(등록상표) 랜덤PP를 사용하였다. 펠릿 치수는, 직경(φ) 3.2㎜ 높이(h) 3.0㎜ 및 직경(φ) 3.2㎜ 높이(h) 3.5㎜의 2종류로 하고, 스프링 부재의 스프링 하중치는, 표준적인 것으로 하였다. 동작 온도 및 편차(R)에 관한 시험 결과를 표 13에 나타낸다. 표 13의 결과로부터 분명한 바와 같 이, 직경을 고정하고, 길이 방향만을 0.5㎜ 바꿈에 의해, 동작 온도로 약 6℃의 동작 온도의 조정이 가능함을 판명하였다. 또한, 동작 온도의 편차(R)는, ±1℃ 이내이고, 온도 퓨즈로서 사용 가능함을 알 수 있었다.

[표 13]

다음에, 마찬가지로 미쓰이화학 주식회사제 미쓰이 폴리프로(등록상표) 랜덤 공중합 PP를 사용한 감온 펠릿에 관해, 스프링 부재의 가압을 조정함으로써 열변형 온도를 바꾸는 온도 설정 방법을 적용하고, 실제의 동작 온도의 조정이 가능한 것을 실증하였다. 감온 펠릿 치수는, 직경(φ) 3.2㎜ 높이(h) 3.5㎜의 원주형상의 것이로, 감온 펠릿에 가하여지는 하중치를 표준의 것과, 이보다 1.3배 높게 함으로써 행하였다. 하중치가 다른 2종류의 감온 펠릿형 온도 퓨즈에서의 측정 결과를 표 14에 나타낸다. 스프링 하중치의 변경은, 약압축 스프링(8)의 하중치를 표준의 것과, 이를 1.3배로 한 것을 조립함으로써 행하였다.

[표 14]

각각의 동작 온도는, 감온 펠릿에 가해지는 하중치가 표준의 것에서는, 약 151℃에서 동작하는데 대해, 하중치를 1.3배로 한 쪽에서는 약 148℃에서 동작하는 것을 알 수 있었다. 이로부터, 스프링 하중치의 조정에 의해 동작 온도를 약 3℃ 조정할 수 있음을 확인할 수 있었다. 이들의 결과로부터 분명한 바와 같이, 결정성의 열가소성 수지에 고유의 융점에 구애되는 일 없이, 감온 펠릿에 가해지는 하중치를 조정함으로써, 온도 퓨즈에 요구되는 동작 온도를 설정할 수 있고, 또한, 그 조정된 동작 온도에 있어서의 동작 정밀도를 ±1℃ 이내로 할 수 있고, 온도 퓨즈 로서 충분히 사용할 수 있는 정밀도를 갖고 있음을 알 수 있었다.

실시예 9

다음에, 본 발명에 관한 감온 펠릿형 온도 퓨즈에 있어서, 감온재로서 고분자 물질의 결정성 열가소성 수지를 사용할 때에, 온도 설정 방법에 보외 융해 시작 온도(Tim)와 융해 피크 온도(Tpm)와의 온도차를 이용하는 경우에 관해 실험하였다. 도 1의 감온 펠릿에, 미쓰이화학 주식회사제 미쓰이 폴리프로(등록상표)의 호모 PP와 랜덤 공중합 PP를 사용한 경우, 및 비교로 종래의 저분자량의 화학 약품을 사용한 경우(152℃품과 169℃품)에 관해 실험하였다. 또한, 열변형 온도 조정 방법은, 스프링 부재의 약압축 스프링(8)의 하중치를 표준치 및 표준치의 1,3배로 함으로써 행하였다. 이들의 감온 펠릿에 관해, 주식회사 시마즈제작소제 시차주사 열량 계(DSC)DSC-50를 이용하고, 측정 조건을 10℃/분으로 하여 측정하였다. 도 5, 도 6, 도 11 및 도 12에 그들의 결과를 도시한다.

도 5 ; 호모 PP(미쓰이화학 주식회사제)

도 6 ; 랜덤 공중합 PP(미쓰이화학 주식회사제)

도 11 ; 152℃품(SEFUSE : 등록상표)

도 12 ; 169℃품(SEFUSE : 등록상표)

이들의 결과로부터 얻어진 보외 융해 시작 온도(Tim)와 융해 피크 온도(Tpm)로부터 온도차(△)를 계산하여 표 15에 정리하고, 표 16에 동작 온도의 측정 결과를 나타낸다.

[표 15]

[표 16]

이들의 결과로부터 분명한 바와 같이, 보외 융해 시작 온도(Tim)와 융해 피크 온도(Tpm)와의 온도차(△T)가 큰 감온재에 있어서도, 동작 정밀도(R)는 종래와 동등하고, 또한 △T가 클수록 동작 온도의 설정 방법의 적용이 유효한 것을 알 수 있었다. 또한, 금회에는, Tim과 Tpm과의 온도차로 설명하였지만, 열가소성 수지의 점도가 충분히 높은 경우나 스프링압이 약한 경우에는, 동작 온도의 설정 방법으로서는, 융해 피크 온도(Tpm)와 보외 융해 종료 온도(Tem)의 사이에 동작 온도를 설정할 수도 있다. 이 때문에, 본 발명에 있어서의 동작 온도 설정 가능 범위는, Tim과 Tem의 사이에서 임의로 설정하는 것이 가능해진다.

실시예 10

다음에 결정성 폴리에스테르를 이용한 동작 온도 설정에 관해 실험하였다. 결정성 폴리에스테르로는, 도요방적 주식회사제의 바이런(등록상표) GM470 및 GM990의 2점을 이용하였다. 이들은, 폴리에스테르의 랜덤 공중합체에 가소재를 가한 것이다. DSC 측정 결과를 표 17에 나타낸다. 다음에, 동작 온도 시험에서는, SEFUSE(등록상표)에 대해서도 아울러서 시험하였다. 열변형 온도의 조정 방법으로서는, 약압축 스프링(8)의 하중치를 표준치 및 표준치의 1.3배로 함으로써 행하였다. 동작 온도 측정 결과는, 표 18에 나타낸다.

[표 17]

[표 18]

이들의 결과로부터, △T가 약 18℃의 GM470에 관해서는, 동작 온도의 편차가 ±1℃ 이내에 있고, 또한, 스프링 하중치에 의한 온도 조정 방법의 유효성이 인정되지만, △T가 약 35℃의 GM990에 관해서는 동작 온도의 편차(R)가 크고, 조정을 할 수 없음을 알 수 있었다. 즉, △T가 너무 크면, 동작 정밀도의 편차(R)가 커지고, 실시예 9의 종래예에 보여지듯이 △T가 너무 작으면, 동작 정밀도의 편차(R)는 작지만, 온도 조정할 수 없는 것이 판명되었다. 또한, 바이런과 같이 공중합이나 가소재 첨가에 의해 감온재로서의 열변형 온도가 변하였는다고 하여도, 본 발명의 감온 펠릿형 온도 퓨즈용의 감온재로서 사용할 수 있는 것을 알 수 있었다. 그 외에, 감온재의 열변형 온도를 바꾸는 온도 설정 방법으로서는, 일래스토머, 폴리머 블렌드 및 가소재나 충전재의 첨가라도 좋다.

실시예 11

본 실시예에서는, 결정화도에 의한 결정성 열가소성 수지의 선별에 관해 실험하였다. 결정성 열가소성 수지의 결정성의 정도를 나타내는 지표로서 결정화도를 이용한다. 여기서, 결정화도 10% 내지 60%의 감온재를 엔이씨 쇼트 컴포넌츠 주식회사제의 감온 펠릿형 온도 퓨즈(상품명 SEFUSE : 등록상표)에 조립하고, 동작 온도를 측정하였다. 측정 시료 수는, 각 5pcs로 행하고, 얻어진 동작 온도의 최대치와 최소치의 차를, 동작 온도의 편차로 하여 비교하였다. 측정 결과를 표 19 및 도 9에 나타낸다.

[표 19]

이들의 결과로부터, 결정성의 열가소성 수지를 감온재로서 선택하는 경우에는, 그 결정화도에 의해 동작 온도의 편차가 변하는 것을 알 수 있었다. 온도 퓨즈 에 요구되는 일반적인 동작 온도의 편차는 ±2℃이기 때문에, 이 범위를 만족하는데 있어서, 결정화도는 20% 이상이 바람직하고, 더욱 높은 동작 정밀도인 ±1℃로 하는데는, 결정화도를 40% 이상으로 하는 것이가 바람직한 것을 알 수 있었다.

결정화도는, 어닐 처리 또는 조핵제의 첨가에 의해 조정할 수 있다. 특히 결정화도가 높은 폴리올레핀계 수지에 대해 그 효과가 크다. 또한, 본 발명의 결정화도란, 제품으로서 사용중에 생기는 어닐 효과도 포함되어 있고, 반드시 제품 출하시의 결정화도만을 가리키는 것이 아니다.

실시예 12

본 실시예에서는, 동작 온도 설정 방법으로서, 가압판(4)의 유무에 관해 실험하였다. 감온재는, 다이킨공업 주식회사제의 불소 수지인 네오프론(등록상표) FEP를 이용하였다. 동작 시험은, SEFUSE(등록상표)를 이용하여 행하였다. 또한, 다른 동작 온도 설정 방법인 스프링의 가압력 및 감온재의 치수나 체적으로 관해서는 이미 상술한 바와 같으며, 동일한 조건으로 하였다. 동작 온도 측정 결과를 표 20에 나타낸다.

[표 20]

이와 같이 동일한 감온 재료라도, 감온 펠릿(3)에 가해지는 가압을 가압판(4)의 유무에 의해 바꿈으로써, 동작 온도로 약 5℃의 조정이 가능해지는 것을 알 수 있었다. 금회는, 가압판의 유무로 행하였지만, 가압판(4)의 크기에 의해서도 감온 펠릿에 가해지는 가압을 바꿀 수 있기 때문에, 이 5℃의 범위 내에 있어서 임의의 설정이 가능해지고, 이것에 감온재 자체의 치수나 스프링의 스프링압을 조정 함으로써 또다른 동작 온도를 설정할 수 있는 것이 판명되었다.

본 발명에 있어서는, 온도 설정 방법을 적용함으로써, 동일 재료를 다른 온도에서 동작시킬 수 있고, 복수의 감온 펠릿형 온도 퓨즈에 조립할 수 있다. 또한, 감온재 자체의 선별에 더하여, 열변형 온도를 물리적 및 화학적 방법으로 조정하여, 또다른 온도에서 동작하는 온도 퓨즈를 제공할 수 있는 것을 알 수 있었다.

[표 1]

[표 2]

[표 3]

[표 4]

[표 5]

[표 6]

[표 7]

[표 8]

[표 9]

[표 10]

[표 11]

[표 12]

[표 13]

[표 14]

[표 15]

[표 16]

[표 17]

[표 18]

[표 19]

[표 20]

도 1은 본 발명의 동작 전의 감온 펠릿형 온도 퓨즈의 단면도.

도 2는 본 발명의 동작 후의 감온 펠릿형 온도 퓨즈의 단면도.

도 3A 내지 도 3F는 본 발명의 감온 펠릿형 온도 퓨즈에 사용되는 감온 펠릿의 사시도.

도 4는 본 발명의 감온 펠릿형 온도 퓨즈용의 감온 펠릿에 사용하는 열가소성 수지의 승화 특성을 도시한 도면.

도 5는 본 발명의 감온 펠릿형 온도 퓨즈용의 감온 펠릿에 사용하는 호모 PP에 관한 DSC 특성 곡선도.

도 6은 본 발명의 감온 펠릿형 온도 퓨즈용의 감온 펠릿에 사용하는 랜덤 공중합 PP에 관한 DSC 특성 곡선도.

도 7은 본 발명의 감온 펠릿형 온도 퓨즈용의 감온 펠릿의 보관에 관한 경시 변화를 도시한 도면.

도 8은 본 발명의 감온 펠릿형 온도 퓨즈용의 감온 펠릿에 관해, 가공의 유무에 의한 응답 속도의 상위를 도시한 특성도.

도 9는 본 발명의 감온 펠릿형 온도 퓨즈용의 감온 펠릿에 관해, 결정화도와 동작 온도의 편차의 관계를 도시한 특성도.

도 10은 종래의 감온 펠릿형 온도 퓨즈용의 감온 펠릿에 사용하는 감온재의 승화 특성을 도시한 도면.

도 11은 종래의 감온 펠릿형 온도 퓨즈용의 감온 펠릿에 사용하는 152℃ 감 온재에 관한 DSC 특성 곡선도.

도 12는 종래의 감온 펠릿형 온도 퓨즈용의 감온 펠릿에 사용하는 169℃ 감온재에 관한 DSC 특성 곡선도.

Claims

가열 과정에서 열변형하는 감온재를 펠릿형상으로 성형한 감온 펠릿(3)이 수용되는 통형 외위기(1)와,

상기 외위기(1)의 일단 개구측에 부착한 제 1 전극을 형성하는 제 1 리드 부재(2)와,

상기 외위기(1)의 타단 개구측에 부착한 제 2 전극을 형성하는 제 2 리드 부재(10)와,

상기 외위기(l)에 수용하여 상기 감온 펠릿(3)에 계류하는 가동 도전 부재(7)와,

상기 외위기(1)에 수용하여 상기 가동 도전 부재(7)에 가압력을 작용시키는 스프링(6, 8)을 구비하고, 상기 감온 펠릿(3)은 열가소성 수지로 이루어지고,

상기 감온 펠릿(3)의 열변형 정도를 온도 설정 방법에 의해 조정하고, 상기 스프링(6, 8)의 가압력이 부여되는 상기 감온 펠릿(3)은 가열시에 소망하는 동작 온도에서 연화 또는 융해하여 열변형이 생기고, 상기 감온 펠릿(3)이 상기 소망하는 동작 온도로 가열된 때에, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 사이의 전기 회로를 전환하며,

상기 열가소성 수지는 결정성의 폴리올레핀계 수지이고, 상기 온도 설정 방법은 상기 열가소성 수지가 갖는 보외 융해 시작 온도(Tim)와 융해 피크 온도(Tpm)의 온도차를 이용하여 열변형 온도를 조정하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하 는 감온 펠릿형 온도 퓨즈.
제 1항에 있어서,

상기 온도 설정 방법은, 어닐 처리 및 조핵제(造核劑) 첨가 공정을 구비하거나 또는 어느 한쪽을 구비하는 것을 특징으로 하는 감온 펠릿형 온도 퓨즈
제 1항에 있어서,

상기 온도 설정 방법은, 상기 열가소성 수지의 일래스토머 또는 폴리머를 블렌드하여 열변형 온도를 조정하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 감온 펠릿형 온도 퓨즈,