KR20140092341A

KR20140092341A - 보호 장치

Info

Publication number: KR20140092341A
Application number: KR20147013017A
Authority: KR
Inventors: 히로후미 모치즈키; 가츠아키 스즈키; 아라타 다나카
Original assignee: 타이코 일렉트로닉스 저팬 지.케이.
Priority date: 2011-10-20
Filing date: 2012-10-19
Publication date: 2014-07-23
Also published as: US9831056B2; CN104011823A; TWI594284B; TW201330042A; CN104011823B; US20150035641A1; WO2013058362A1; JP6117106B2; JPWO2013058362A1

Abstract

본 발명은 수지 베이스(14), PTC 소자(24), 바이메탈 소자(26), 아암(28) 및 상방 플레이트(46)를 포함하고, 이들이 수지 하우징 내에 수용되어 있는 보호 장치로서, 수지 베이스(14)는 인서트 성형된 터미널(12)을 포함하고, 수지 베이스(14)의 공간 내에서 터미널(12) 상에, PTC 소자(24), 바이메탈 소자(26), 아암(28) 및 상방 플레이트(46)가 이 순서로 겹친 상태에서, 이들을 덮도록 인서트 성형함으로써 형성된 수지 커버(16)를 더 포함하고, 수지 베이스(14)의 공간은, 상방 플레이트(46)에 의해 실질적으로 폐쇄된 상태에 있고, 수지 베이스(14) 및 수지 커버(16)는 일체로 접착되어 수지 하우징을 규정하고, 평상 시에는 터미널(12)과 아암(28)이 전기적으로 직렬로 접속된 상태에 있고, 바이메탈 소자(26)가 작동하는 이상 시에는, 터미널(12)과 아암(28)이 전기적으로 차단된 상태가 되는 한편, 터미널(12), PTC 소자(24), 바이메탈 소자(26) 및 아암(28)이 이 순서로 전기적으로 직렬로 접속된 상태로 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 보호 장치를 제공한다.

Description

보호 장치{PROTECTION DEVICE}

본 발명은 전기 또는 전자 장치(예를 들어 모터, 2차 전지팩)에 과잉 전류가 흐른 경우, 혹은 전기 또는 전자 장치 또는 그 주위의 온도가 과도하게 상승한 경우, 그러한 장치를 흐르는 전류를 실질적으로 차단하는, 바이메탈 소자 및 PTC 소자를 포함하는 보호 장치에 관한 것이다.

전기 장치(예를 들어 모터)에 전류가 과잉으로 흘러서 전기 장치가 매우 높은 온도가 된 경우, 과잉 전류 이외의 어떠한 이유에서 전기 장치의 온도가 매우 높은 온도가 된 경우 등의 이상(異常)이 발생했을 때, 전기 장치를 흐르는 전류를 차단하여, 필요에 따라서 그러한 이상을 해소하여, 전기 장치의 안전을 확보할 필요가 있다. 그와 같이 전류를 차단하는 수단으로서 바이메탈 소자가 사용되고 있다.

바이메탈 소자는, 바이메탈 금속의 시트 부재를 포함하고, 그 자체가 특정한 온도를 초과하여 고온이 된 경우, 또는 그 주위 분위기의 온도가 높아져서 바이메탈 소자가 특정한 온도를 초과하여 고온이 된 경우, 작동해서(즉, 변형되어), 바이메탈 소자를 흐르는 전류를 차단하도록 구성되어 있다.

그러한 바이메탈 소자가 전기 장치에 내장되어 있는 경우, 과잉 전류 또는 다른 이유에 의해 전기 장치가 이상 고온이 되면 작동하여 전류를 차단한다. 전류의 차단에 의해 전기 장치의 온도가 저하되지만, 바이메탈 소자는, 그 온도도 저하되므로, 원래의 형상으로 되돌아가고(즉, 복귀하고), 그 결과, 전기 장치의 안전을 확보하기 전에, 다시 전류가 흐르는 것을 허용하게 될 수 있다.

그와 같이 다시 전류가 흐르는 것을 방지하기 위해서는, 바이메탈 소자가 작동한 상태를 확보·유지할 필요가 있다. 그 때문에, 전기 장치의 회로에 있어서 바이메탈 소자를 직렬로 배치하고, 그 회로의 전류를 차단할 수 있도록 함과 함께, 바이메탈 소자에 대하여 PTC 소자가 병렬로 배치되어 있다. 이러한 배치에 의해, 바이메탈 소자가 작동한 경우에, 그것을 흐르고 있던 전류를 PTC 소자로 우회시키고, 그 전류에 의해 PTC 소자가 줄열을 발생하고, 그 열을 바이메탈 소자에 전달하여 바이메탈 소자의 작동 상태를 확보할 수 있다.

이와 같이 전기 회로에 있어서 바이메탈 소자를 직렬로 배치하고, 또한 PTC 소자를 바이메탈 소자에 대하여 병렬로 배치하도록 구성된 보호 장치가 알려져 있다. 이러한 보호 장치는, 예를 들어 하기 특허문헌 1에 개시되어 있다. 그러한 보호 장치에서는, 터미널을 갖는 수지 베이스가 그것에 설치한 공간 내에 PTC 소자, 바이메탈 소자 및 아암을 포함하고, 상방 플레이트를 미리 설치한 커버가 수지 베이스 상에 배치되고, 이 상태에서 수지 베이스와 수지 커버가 접착제 또는 초음파 용융에 의해 접착되어 있다.

일본 특허 공개 제2005-203277호 공보

상술한 바와 같은 보호 장치의 성능에 대하여 다양한 검토를 거듭한 결과, 보호 장치는, 바이메탈 소자의 특성과 PTC 소자의 특성을 조합함으로써, 바이메탈 소자가 복귀하는 데 기인하는 문제점을 해결할 수 있는 점에서 우수하지만, 장치의 내부에 배치되어 있는 다양한 요소간의 접촉부에 있어서의 양호한 전기적 접속 상태의 유지가 반드시 충분한 것은 아니고, 그 결과, 보호 장치가 그 기능을 충분히 다하지 못하게 되는 경우가 있는 것을 발명자들은 깨달았다.

또한 검토를 진행시키면, 수지 베이스와 수지 커버에 의해 수지 하우징이 형성되어 있지만, 보호 장치 주위의 산소가 수지 하우징 내에 침입하여, 거기에 배치되어 있는 바이메탈 소자 및 PTC 소자 등의 요소의 금속 부분이 산화되는 것이 바람직하지 않다는 결론에 이르렀다.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 바이메탈 소자 및 PTC 소자를 포함하는 보호 장치에 있어서, 그 내부에 산소가 침입하는 것을 더욱 억제한 새로운 보호 장치를 제공하는 것, 그리고, 그러한 보호 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.

상술한 과제에 대하여 예의 검토를 거듭한 결과, 수지 베이스의 공간을 상방 플레이트가 실질적으로 폐쇄하도록 보호 장치를 구성함으로써 과제를 해결할 수 있는 데 이르렀다. 또한, 그러한 보호 장치는, 수지 베이스의 공간 내에 PTC 소자, 바이메탈 소자 및 아암을 공간 내에 배치하고, 그 후, 상방 플레이트에 의해 수지 베이스의 공간을 폐쇄한 상태에서 인서트 성형함으로써 제조할 수 있는 것을 알아내었다.

따라서, 제1 요지에 있어서, 본 발명은 수지 베이스, PTC 소자, 바이메탈 소자, 아암 및 상방 플레이트를 포함하고, 이들이 수지 하우징 내에 수용되어 있는 보호 장치를 제공하고, 이 보호 장치는,

수지 베이스는, 인서트 성형에 의해 수지 베이스와 일체화된 터미널을 포함하고,

수지 베이스의 공간 내에서 터미널 상에, PTC 소자, 바이메탈 소자, 아암 및 상방 플레이트를 이 순서로 겹친 상태에서, 이들을 덮도록 인서트 성형함으로써 형성된 수지 커버를 더 포함하고,

수지 베이스의 공간은, 상방 플레이트에 의해 실질적으로 폐쇄된 상태에 있고,

수지 베이스 및 수지 커버는, 일체로 접착되어 수지 하우징을 규정하고,

평상 시에는 터미널과 아암이 전기적으로 직렬로 접속된 상태에 있고,

바이메탈 소자가 작동하는 이상 시에는, 터미널과 아암이 전기적으로 차단된 상태가 되는 한편, 터미널, PTC 소자, 바이메탈 소자 및 아암이 이 순서로 전기적으로 직렬로 접속된 상태가 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 보호 장치에서는, 아암 상에 배치된 상방 플레이트가 수지 베이스의 공간을 폐쇄하고 있는 상태에서 수지 베이스와 수지 커버가 일체로 접착되어 있으므로, 수지 베이스의 공간 안으로 산소가 침입하는 것이 보다 곤란해진다.

본 발명의 보호 장치의 하나의 바람직한 형태에서는, 수지 베이스의 공간을 규정하는 벽면의 외측과 수지 커버를 규정하는 벽면의 내측이 인접 상태에서 이들 벽면이 일체로 접착되어 있다. 이 경우, 수지 베이스와 수지 커버의 접착은, 면접착 상태(즉, 수지 베이스의 면과 수지 커버의 면 사이의 접착)로 되고, 보호 장치의 외부로부터 수지 베이스의 공간 안까지 산소의 침입 경로가 보다 길어지므로, 산소의 공간 안으로의 침입이 보다 곤란해진다. 이러한 면 접촉은, 수지 베이스의 공간이 그 전체 둘레에 걸쳐서 존재하는 벽면에 의해 규정되고, 또한 수지 커버가 그러한 벽면의 외측에 인접하는 벽면을 그 전체 둘레에 걸쳐 갖는 것이 바람직하다. 이 경우, 수지 하우징의 전체 둘레에 걸쳐서 보다 긴 침입 경로가 확보된다.

더 바람직한 형태에서는, 수지 베이스의 공간 저부에서 노출되어 있는 터미널 상에서, PTC 소자, 바이메탈 소자 및 아암이 수지 베이스의 공간 내에 배치된 상태에서, 아암 상에 배치된 상방 플레이트가 공간을 실질적으로 폐쇄하도록 이들 요소의 어셈블리를 형성하고, 이 어셈블리를 소정의 금형에 넣은 상태에서 사출 성형함으로써, 즉 인서트 성형함으로써 수지 커버를 어셈블리의 주위에 형성한다. 그 결과, 실질적으로 수지 베이스의 하면 이외가 노출되지 않도록 덮는 수지 커버가 형성되어 있도록 수지 커버와 수지 베이스를 일체로 접착한다.

이와 같이 인서트 성형함으로써, 수지 베이스를 규정하는 면과 수지 커버를 규정하는 면이 서로 인접하는 부분에 있어서 이들 면이 일체로 접착되고, 바람직하게는 수지 베이스의 공간을 규정하는 벽면의 외측과 수지 커버를 규정하는 벽면의 내측이 인접 상태에서 이들 벽면이 일체로 접착된 수지 하우징이 형성된다. 단, 보호 장치를 소정의 회로 또는 그에 접속된 전기 요소(예를 들어 리드, 패드, 랜드, 배선 등)에 접속하기 위해서, 수지 하우징의 한쪽 측방의 벽면을 관통하여 터미널의 단부분(端部分)이 바깥쪽을 향해서 연장되고, 또한 수지 하우징의 다른 쪽 측방의 벽면을 관통하여 아암의 단부분이 바깥쪽을 향해서 연장되어 있지만, 수지 하우징 내에 배치된 다양한 요소, 예를 들어 터미널의 단부분 이외의 부분, PTC 소자, 바이메탈 소자, 아암의 단부분 이외의 부분(실질적으로 가동인 부분), 상방 플레이트는 수지 하우징의 외측으로 노출되어 있지 않은 것이 바람직하다. 특히, 수지 베이스의 터미널의 단부분 이외의 부분은 수지 베이스의 하면에 노출되어 있지 않은 것이 바람직하다.

본 발명의 보호 장치의 하나의 바람직한 형태에서는, 수지 베이스 및 수지 커버는 동일한 플라스틱 재료로 되어 있다. 사용할 수 있는 플라스틱 재료는 어느 것이든 적당한 것이면 되고, 예를 들어 LCP라 칭해지는 액정 중합체, 특히 서모 트로픽형의 것을 사용할 수 있다. 액정 중합체로서는, 예를 들어 방향족 폴리에스테르계 수지를 예시할 수 있다. 다른 형태에서는, 수지 베이스 및 수지 커버가 다른 플라스틱 재료로 되어 있어도 되고, 그 경우에는, 중합체 재료는 서로 상용성(相溶性)인 것이 바람직하다. 이와 같이, 동일하거나 또는 서로 상용성의 플라스틱 재료를 사용하는 경우, 수지 베이스와 수지 커버의 접착에 의한 일체성이 보다 충분히 확보된다.

제2 요지에 있어서, 본 발명은 수지 베이스, PTC 소자, 바이메탈 소자, 아암 및 상방 플레이트를 포함하고, 이들이 수지 하우징 내에 수용되어 있는 보호 장치를 제조하는 방법을 제공하고, 이 제조 방법은,

(1) 터미널을 인서트로 해서 인서트 성형함으로써, 터미널이 일체화되고, 그 상방에 공간을 갖는 수지 베이스를 얻는 공정,

(2) 터미널의 상방에, PTC 소자, 바이메탈 소자, 아암 및 상방 플레이트를 이 순서로 겹쳐서 이들의 어셈블리를 형성하는 공정,

(3) 어셈블리를 인서트로 해서 금형에 배치하고, 상방 플레이트가 수지 베이스의 공간을 폐쇄한 상태에서, 수지 커버를 인서트 성형하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 보호 장치의 제조 방법에서는, 수지 베이스의 공간 내에 PTC 소자, 바이메탈 소자 및 아암을 공간 내에 배치하고, 그 후, 상방 플레이트에 의해 수지 베이스의 공간을 폐쇄한 상태에서 인서트 성형하여, 수지 커버를 수지 베이스에 일체로 접착할 수 있다. 이와 같이 인서트 성형함으로써, 제조되는 보호 장치에 있어서, 수지 베이스와 수지 커버 사이의 접착은, 상술한 바와 같이 면접착 상태로 할 수 있어, 수지 베이스의 공간 안으로의 산소의 액세스가 보다 곤란해진다.

본 발명의 보호 장치에서는, 그 주위로부터 그 내부로의 산소의 침입이 보다 곤란해지고, 그 결과, 보호 장치는 장기간에 걸쳐서 안정되게 그 기능을 다할 수 있다. 또한, 본 발명의 보호 장치의 제조 방법에서는, 그와 같이 장기간에 걸쳐 안정되게 그 기능을 다할 수 있는 보호 장치를 간편하게 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 보호 장치의 단면도를 모식적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 보호 장치의 사시도를 모식적으로 도시한다.
도 3은 장치로서 완성 상태에 있는, 본 발명의 보호 장치를, 그것을 구성하는 요소로 임시로 분해한 경우에 얻어지는 분해 사시도를 모식적으로 도시한다.
도 4는 수지 베이스의 사시도를 모식적으로 도시한다.
도 5는 공간에 소정의 요소를 배치한 후에, 수지 베이스에 상방 플레이트를 위치 결정한 후의 상태의 사시도를 모식적으로 도시한다.

이어서, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명은 기본적으로는, 상술 또는 후술하는 바와 같이, 수지 베이스의 공간을 상방 플레이트가 실질적으로 폐쇄하도록 보호 장치를 구성하는 것, 또한 그러한 보호 장치는, 수지 베이스의 공간 내에 PTC 소자, 바이메탈 소자 및 아암을 공간 내에 배치하고, 그 후, 상방 플레이트에 의해 수지 베이스의 공간을 폐쇄한 상태에서 인서트 성형하는 것, 및 이에 관련된 기술적 사항에 특징이 있고, 본 발명의 보호 장치 및 보호 장치의 제조 방법의 그 밖의 부분에 대해서는, 상기 특허문헌에서 개시되어 있는 바와 같은 이미 알려진 사항을 적용할 수 있기 때문에, 상세한 설명을 생략한다. 따라서, 본 발명의 보호 장치를 구성하는 다양한 요소의 형상, 그것을 구성하는 재료 등은, 특별히 언급하지 않는 한, 이미 알려진 것을 사용할 수 있다. 또한, PTC 소자로서는, 소위 중합체 PTC 소자를 사용하는 것이 특히 바람직하다.

중합체 PTC 소자란, 도전성 충전제(예를 들어 카본 블랙, 니켈 합금 등)가 분산되어 있는 중합체(예를 들어 폴리에틸렌, 폴리비닐리덴플루오라이드 등)를 포함하여 이루어지는 도전성 조성물을 압출함으로써 얻어지는 층상(層狀)의 PTC 요소 및 그 양측에 배치된 전극(예를 들어 금속박)을 포함한다. 다른 형태로서는, PTC 소자는, PTC 요소가 세라믹으로 되어 있는, 소위 세라믹 PTC 소자여도 된다.

본 발명의 보호 장치에 있어서, PTC 소자로서 중합체 PTC 소자를 사용하는 경우, 그 저항값은, 0.5Ω 이상인 것이 바람직하고, 0.60Ω 이상인 것이 보다 바람직하고, 예를 들어 0.65Ω 또는 그 이상이다. 이 경우, 바이메탈 소자가 작동한 경우에, 일반적으로는 그 상태를 유지하기 위해 필요한 열을 PTC 소자가 공급할 수 있다. 이러한 저항값보다 작은 경우, 사용 조건에 따라서는, 보호 디바이스가 채터링을 일으키는 경우가 있고, 보호 장치의 오동작을 초래하는 경우가 있다. 또한, 중합체 PTC 소자의 저항값은, 바람직하게는 10Ω 이하이다. 이보다 큰 저항값의 PTC 소자는, 그 제조 시에 있어서, 저항값의 편차를 작게 하는 것이 용이하지 않은 경우가 있다.

또한, 출원인의 실험에서는, 1V(직류)/23A의 조건으로 인가한 경우, 세라믹 PTC 소자(저항값: 10Ω)를 사용한 보호 장치가 채터링을 일으킨 데 반해, 예를 들어 중합체 PTC 소자의 저항값이 0.65Ω인 경우, 채터링은 전혀 일어나지 않았다. 발명자의 다양한 검토에 따르면, 중합체 PTC 소자의 저항값이 0.5Ω 이상, 특히 0.60Ω 이상이면, 채터링을 실질적으로 회피할 수 있다고 추측할 수 있다.

또한, 본 명세서에 있어서, 중합체 PTC 소자의 저항값이란, 중합체를 포함하여 이루어지는 도전성 조성물을 압출하여 얻어지는 PTC 요소의 양측에 전극(바람직하게는 니켈박)을 압착하여 얻어지는 중합체 PTC 소자의 양 전극 사이에 25℃에서 6.5㎷(직류)의 전압을 인가한 상태에서 측정되는 전류값 및 인가 전압으로부터 산출되는 저항값(4단자법에 의한 측정, 저항 측정기의 측정 레인지의 인가 전류: 100㎃)을 의미한다. 또한, 전극의 저항값은 PTC 요소의 저항값과 비교한 경우, 무시할 수 있을 만큼 작으므로, PTC 소자의 저항값은, PTC 요소의 저항값과 실질적으로 같다.

또한, 본 발명의 보호 장치에 있어서, PTC 소자로서 중합체 PTC 소자를 사용하는 경우, 그 저항값은, 1.2Ω 이상인 것이 보다 바람직하고, 3.5Ω 이상인 것이 보다 바람직하고, 4Ω 이상인 것이 특히 바람직하고, 예를 들어 4.5Ω 또는 그 이상이다. 본 발명의 보호 장치를 사용하는 경우에는, 바이메탈 소자가 작동하여 회로를 흐르는 전류를 우회시킨 후에, 중합체 PTC 소자가 트립한 상태에 있어서도 회로에 미량의 전류(누설 전류 또는 리크 전류)가 흐를 수 있다. 이러한 누설 전류 또는 리크 전류가 보다 작은 쪽이 바람직한 경우가 있다. 예를 들어, 2차 전지팩과 같은 전기 장치에 보호 소자를 사용할 때에 있어서, 3V의 전압이 인가된 상태에서 누설 전류를 25℃에서 200㎃ 이하로 하고자 하는 요청이 있다. 중합체 PTC 소자의 저항값을 상기와 같이 어느 정도 크게 함으로써, 예를 들어 중합체 PTC 소자의 저항값을 4Ω 이상으로 함으로써, 그와 같은 요청을 만족시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 보호 장치에 있어서, PTC 소자로서 중합체 PTC 소자를 사용하는 경우, 25℃의 측정 온도, 3V(직류)의 인가 전압의 조건에서, 중합체 PTC 소자의 저항값이 4.5Ω인 경우에는, 누설 전류가 175㎃이며, 중합체 PTC 소자의 저항값이 1.7Ω인 경우, 누설 전류가 220㎃이고, 중합체 PTC 소자의 저항값이 0.8Ω인 경우, 누설 전류가 225㎃로 되는 것을 실험적으로 확인할 수 있다. 중합체 PTC 소자의 저항값은, 도전성 충전제로서의 카본 블랙의 양을 변경함으로써 바꾸었다.

본 발명의 보호 장치의 단면도를 도 1에, 사시도를 도 2에 모식적으로 도시한다. 또한, 도 1의 단면도는, 도 2에 있어서 일점쇄선으로 나타내는 직선 X₁-X₂를 포함하는 평면을 따라 보호 장치를 수직 방향으로 절단했을 때의 보호 장치의 내부의 상태를 나타낸다. 단, 도 1의 일점쇄선 X₁-X₂로 나타낸 바와 같이, 좌우의 방향이 도 1과 도 2는 반대로 되어 있다.

본 발명의 보호 장치(10)는 터미널(12)을 갖는 수지 베이스(14) 및 수지 커버(16)를 일체로 접착함으로써 형성된 수지 하우징(18)을 포함한다. 수지 베이스(14)는 공간(20)을 갖고, 그 저부에서는 터미널(12)의 일부분(22)이 노출되고, 그 부분의 상방에 PTC 소자(24)가 배치되고, 그 상방에 바이메탈 소자(26)(바이메탈 플레이트)가 배치되고, 그 상방에 아암(28)이 배치되어 있다. 바이메탈 소자(26)는 수지 베이스의 공간(20) 내에 설치한 돌기(30) 및 스텝부(30') 상에서 지지되어, PTC 소자(24)로부터 이격되어 있다(도 1에서는, 이 이격 상태가 반드시 명확하지는 않지만, 실제로 충분한 공간을 두고 이격되어 있다). 또한, 바이메탈 소자는, 평상 시에는 도시한 바와 같이, 위를 향해서 볼록해지도록 만곡된 상태이며, 소정의 온도를 초과했을 때에, 작동하여 아래를 향해서 볼록해지도록 변형되고, 그 결과, PTC 소자(24)와, 상세하게는 그 금속 전극과 접촉하여 전기적으로 접속된 상태로 된다. 또한, 바이메탈 소자(26)는 하나의 바람직한 형태에서는, 그 하면의 중앙부 부근에, 평상 시에는 PTC 소자(24)로부터 이격되어 있는 돌기, 예를 들어 선단부가 PTC 소자(24)로부터 이격되어 있는 돔 형상의 볼록부를 가져도 된다. 이 돌기는, 바이메탈 소자(26)가 작동하여, 도 1 또는 도 3에 도시하는 위를 향해서 볼록한 상태로부터 아래를 향해서 볼록해지는 경우에, PTC 소자(24)와 접촉하도록 구성되어 있다. 그 경우, 돌기의 높이에 상당하는 분만큼 여분으로 아암(28)이 상방으로 밀어 올려지게 되므로, 바이메탈 소자(26) 자체의 만곡의 정도가 보다 작은 경우에도, 아암(28)을 충분히 밀어 올리게 되므로, 그러한 돌기를 형성하는 것은 유리하다.

또한, 터미널(12)의 상기 일부분(22)의 나머지 부분(32)은 수지 하우징(18)의 측면을 관통하여 바깥쪽을 향해서 연장되어 있다. 이 부분(32)은 소정의 전기 요소에 전기적으로 접속하기 위한 부분이며, 터미널의 본래 기능을 다한다. 도시한 바와 같이, 부분(32)에 접점(34)을 설치해도 된다.

아암(28)은 그 일부분(36)이 수지 베이스의 공간(20) 내에 위치하고, 나머지 부분(38)은 터미널(12)과 마찬가지로, 수지 하우징(18)의 측면을 관통하여 바깥쪽을 향해서 연장되어 있다. 이 부분(38)은 소정의 전기 요소에 전기적으로 접속하기 위한 부분이며, 터미널(12)과 마찬가지의 기능을 다한다. 도시한 바와 같이, 부분(38)에 접점(40)을 설치해도 된다.

아암 부분(36)은 도시한 바와 같이, 그 선단부(42)가 약간 하방에 위치하도록 만곡되어 있는 상태로 형성되고, 선단부(42)에는 접점(44)이 설치되어 있는 것이 바람직하다. 도시한 형태에서는, 정상 시의 보호 장치를 나타내고, 접점(44)이 노출되어 있는 터미널 부분(22)에 접촉하고 있다. 바이메탈 소자(26)가 작동하여 상술한 바와 같이 위를 향해서 볼록한 상태가 되면, 바이메탈 소자(26)는 PTC 소자(24)에 접촉함과 함께, 아암 부분(36)을 상방으로 밀어 올리고, 그 결과, 선단부(42)가 상방으로 이동하여, 접점(44)과 터미널 부분(22)의 접촉 상태가 해제된다.

그 결과, 정상 시에는, 터미널(12) → 접점(44) → 선단부(42) → 아암 부분(36) → 아암 부분(38)의 순 또는 이 반대의 순서로 전류가 흐르지만, 바이메탈 소자(26)가 작동한 경우에는, 터미널(12) → PTC 소자(24) → 바이메탈 소자(26) → 아암 부분(36) → 아암 부분(38)의 순 또는 이 반대의 순서로 전류가 흐른다. PTC 소자(24)에 전류가 흐르면, PTC 요소가 발열하고, 그 열이 바이메탈 소자(26)의 변형 상태를 유지할 수 있다.

본 발명의 보호 장치에 있어서, 아암 부분(36)의 상방에는, 상방 플레이트(46)가 배치되어 있다. 상방 플레이트(46)는 바이메탈 소자(26)가 작동함으로써, 아암 부분(36)이 상방으로 이동할 때, 소정의 고온이 되고 있는 바이메탈 소자(26)로부터의 열에 의해 가열 상태에 있을 수 있는 선단부(42) 또는 접점(44)(엄밀하게는 도시하는 접점의 반대측)이 접촉하여 열을 소산(消散)시키는 기능을 갖는다. 따라서, 상방 플레이트(46)는 우수한 열전도성을 갖는 것이 바람직하고, 열은, 상방 플레이트(46)의 단부로부터 그것에 접촉하고 있는 아암을 거쳐서 부분(38)을 통해서 산일(散逸)한다. 따라서, 상방 플레이트(46)는 예를 들어 금속 시트에 의해 형성되어 있다. 그 결과, 바이메탈 소자(26)로부터 수지 커버(16)로 전달되는 열량을 가급적 저감시킬 수 있고, 열에 의해 수지 커버(16)가 받는 영향을 최소한으로 할 수 있다.

도시한 바와 같이, 상방 플레이트(46)는 수지 베이스(14)에 의해 규정되어 있는 공간(20)을 실질적으로 폐쇄하고 있다. 또한, 「실질적으로 폐쇄한다」란, 본 발명의 보호 장치의 제조 방법에 있어서, 수지 커버(16)를 형성하기 위해 인서트 성형하는 경우에, 성형에 사용하는 용융 수지가 공간(20) 내에 침입할 수 없는 상태에 있는 것을 의미한다. 바꾸어 말하면, 본 발명의 보호 장치에 있어서는, 수지 커버(16)를 형성하기 위해 사용한 수지가, 공간(20) 내에 침입하지 않은 상태에 있는 것을 의미한다.

도 3에, 도 1 및 도 2에 도시하는 본 발명의 보호 장치를, 그것을 구성하는 요소마다 분해한 모습을 모식적으로 도시한다. 또한, 도 3은 장치로서 완성 상태에 있는, 본 발명의 보호 장치(10)를 그것을 구성하는 요소로 임시로 분해한 경우에 얻어지는 분해 사시도를 모식적으로 도시하는 것으로서, 도 3에 도시하는 요소를 조립함으로써, 본 발명의 보호 장치가 얻어지는 것은 아닌 점에 유의해야 한다.

수지 베이스(14)에 배치한 터미널(12) 상에 PTC 소자(24)가 배치되고, 그 상방에 위치하도록 바이메탈 소자(26)가 돌기(30) 및 스텝부(30') 상에 배치되고, 그 상방에 위치하도록 아암(28)이 배치되어 있다. 또한, PTC 소자와 바이메탈 소자 사이 및 바이메탈 소자와 아암 사이의 양쪽이 접촉 상태에 있어서는 안되며, 따라서, 이들 사이의 한쪽 또는 양쪽이 이격 상태에 있으면 된다. 도 1에 도시한 형태에서는, PTC 소자(24)와 바이메탈 소자(26)는 접촉 상태에 있지만, 바이메탈 소자(26)와 아암(28)은 이격 상태에 있다.

아암(28)은 수지 베이스(14)에 설치한 돌기(48)에 예를 들어 끼워 넣는 구멍(50)을 갖고, 또한 수지 베이스(14)에 설치한 구멍(52)에 끼워 넣는 다리부(54)를 갖는다. 돌기(48) 및 다리부(54)가 각각 끼워 넣어짐으로써, 아암(28)이 수지 베이스(14)에 대하여 소정과 같이 위치 결정된다.

또한, 도 4에 도시하는 수지 베이스(14)의 사시도에서 이해할 수 있듯이, 돌기(48)는 예를 들어 원통 형상이며, 구멍(50)에 끼워 넣은 후에, (그리고, 후술하는 바와 같이 상방 플레이트의 구멍에 끼워 넣은 후에) 코오킹함으로써, 도시한 바와 같이, 그 정상부가 하방 부분보다 커지도록 형성되어 있어도 된다. 도 4에 도시하는 수지 베이스(14)가 갖는 공간(20)은 PTC 소자(24)를 수용하는 부분(56) 및 아암의 선단부(42)를 수용하는 부분(58)을 갖는다. 부분(56)의 주위에는, 돌기(30) 및 스텝부(30')를 포함하는 단차부가 둘레 형상으로 형성되고, 부분(56)의 저부에서는 터미널의 일부분(60)이 노출되어 있다. 또한, 부분(58)의 저부에 있어서도 터미널의 일부분(62)이 노출되고, 이 일부분(62)은 돌출부(64)를 갖고, 아암의 선단부(42)의 접점(44)의 접촉을 용이하게 한다.

도 4에 도시한 형태에서는, 터미널의 일부분(60)에는, 3개의 낮은 돔 형상의 접점(66)이 배치되고, PTC 소자(24)와의 전기적 접속을 용이하게 확보할 수 있도록 되어 있다. 또한, 이들 접점 사이에 위치하는 원형 부분은 상기 일부분에 설치한 개구부를 나타내고, 거기에는 성형에 사용한 수지(70)가 존재한다.

이러한 수지 베이스(14)의 부분(56) 내에, PTC 소자(24)를 배치하여, 터미널의 일부분(60)과 전기적으로 접속된 상태로 하고, 이어서 바이메탈 소자(26)를 돌기(30) 및 스텝부(30')를 포함하는 둘레 형상으로 형성된 단차부 상에 놓고, 이어서 아암(28)을 배치하고, 그 구멍(50)에 돌기(48)를 끼워 넣는다. 이어서, 상방 플레이트(46)를 아암(28) 상에 위치 결정한다.

상방 플레이트(46)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 양측에 한 쌍의 다리부(72)를 갖고, 이 다리부(72)는 개구부를 갖는다. 이 개구부에는, 수지 베이스(14)의 양측에 설치한 돌기(74)를 끼워 넣도록 구성되어 있다. 상방 플레이트(46)의 위치 결정은, 거기에 설치한 구멍(68 및 68') 내에 수지 베이스의 돌기(48 및 48')를 끼워 넣고, 또한 다리부(72)에 설치한 개구부에 돌기(74)를 끼워 넣고, 그 후 돌기(48 및 48')의 정상부를 찌부러뜨려 코오킹함으로써 실시해도 된다.

이러한 상방 플레이트(46)의 위치 결정에 의해, 수지 베이스의 공간(20)을 규정하는, 즉 포위하는 벽의 상면과 상방 플레이트(46)의 하면이 실질적으로 접촉한다. 이 접촉은, 상술한 구멍(68 및 68') 및 다리부(72)의 끼워 넣기에 의해, 상방 플레이트(46)와 수지 베이스(14)가 서로 약간의 힘으로 서로 가압하는 상태로 되는 것이 특히 바람직하다. 그 결과, 수지 베이스(14)를 구성하는 수지의 탄성에 의해, 금속제의 상방 플레이트(46)의 뒤측 주변부가, 수지 베이스(14)의 벽의 상면으로 약간 밀려 들어가게 되는 것이 바람직하며, 본 발명의 특징인, 「수지 베이스의 공간은, 상방 플레이트에 의해 실질적으로 폐쇄된 상태」를 용이하게 확보할 수 있다.

이와 같이, 상방 플레이트(46)를 위치 결정한 후의 상태를 도 5에 모식적으로 사시도로 나타낸다. 이 상태는, 수지 베이스의 공간(20)의 저부에서 노출되어 있는 터미널(12) 상에서, PTC 소자(24), 바이메탈 소자(26) 및 아암(28)이 수지 베이스의 공간(20) 내에 배치된 상태에서, 아암(28) 상에 배치된 상방 플레이트(46)가 공간을 실질적으로 폐쇄하는, 이들 요소의 어셈블리가 형성된 상태에 대응한다.

또한, 상방 플레이트(46)는 도시한 바와 같이 그 중앙부가 바깥쪽을 향해서(도면에서는 위를 향해서) 돌출된 형상(즉, 그것을 하방에서 보면, 오목부를 갖는 형상)으로 되어 있는 것이 바람직하다. 그에 의해, 상방 플레이트(46)의 강도가 증가하고, 상방 플레이트에 보다 얇은 금속 재료를 사용해도, 후술하는 인서트 성형 시에 도 6에 있어서 아래를 향해서 작용하는 힘에 대하여 그 형상을 유지할 수 있다.

도 5에 도시한 어셈블리를 소정의 금형에 넣고, 금형의 한쪽 측방으로부터 아암의 일부분(38)이 바깥쪽을 향해서 연장되고, 또한 금형의 다른 쪽 측방으로부터 터미널의 일부분(32)이 바깥쪽을 향해서 연장된 상태에서 수지를 사출 성형함으로써, 즉 인서트 성형함으로써 수지 커버(16)를 어셈블리의 주위에, 즉 수지 베이스(14)의 주위에 형성한다. 이 인서트 성형에 의해 금형에 공급되는 용융 수지는, 수지 베이스(14)의 수지 부분과 접촉하는 개소에서 그 수지와 일체로 되고, 수지 베이스(14)와 수지 커버(16)의 접착 상태가 확보된다. 특히 수지 베이스(14)를 구성하는 수지와, 인서트 성형에 의해 공급되는 수지가 상술한 바와 같이 동일한 수지 또는 상용성이 있는 수지인 경우에는, 이 일체성이 한층 확실하게 된다. 또한, 인서트 성형 시에 금형에 공급되는 수지의 압력이 상방 플레이트(46)를 수지 베이스(14)를 향해서(즉, 도 1에 있어서 아래를 향해서) 가압하므로, 상방 플레이트(46)에 의한 수지 베이스(14)의 공간의 폐쇄를 보다 한층 확보할 수 있다.

바람직한 형태에서는, 수지 커버(16)는 수지 베이스의 공간(20)을 규정하는 벽(76)에 인접하는 벽(78)을 갖는다. 보다 상세하게는, 벽(76)의 외측(80)과 벽(78)의 내측(82)이 인접하고, 이들이 일체로 접착되어 있다. 도시한 형태에서는, 수지 커버(16)는 수지 베이스(14)의 공간을 규정하는 측벽(76)의 실질적으로 전체 둘레에 걸쳐 그것에 인접하는 측벽(78)을 갖도록 형성되어 있다. 이 경우, 면끼리가 인접하여 접착되어 있으므로, 상술한 면접착 상태가 형성되므로, 산소가 공간(20) 내에 침입하는 경로가 보다 길어지고, 따라서, 산소의 공간 안으로의 침입을 보다 확실하게 억제할 수 있다.

앞서 설명한 본 발명의 보호 장치의 제조 방법은, 수지 베이스, PTC 소자, 바이메탈 소자, 아암 및 상방 플레이트를 포함하고, 이들이 수지 하우징 내에 수용되어 있는 보호 장치를 제조하는 방법으로서, 이 제조 방법은,

(3) 어셈블리를 인서트로 해서 금형에 배치하고, 상방 플레이트가 수지 베이스의 공간을 폐쇄한 상태에서, 수지 커버를 인서트 성형하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하고, 인서트 성형에 의해, 수지 베이스와 일체로 접착된 수지 커버가 형성되고, 일체로 접착된 이들이 수지 하우징을 구성한다.

또한, 본 발명의 방법에서는, 공정 (1) 및 공정 (3)에 있어서 인서트 성형을 실시한다. 이러한 제조 방법은, 1차 성형 및 2차 성형을 실시하는 이중 성형 또는 오버 몰드 성형이라고도 불린다. 즉, 본 발명은 1차 인서트 성형과 2차 인서트 성형 사이에, 어셈블리를 형성하는 공정을 포함하는, 상술한 본 발명의 보호 장치의 제조 방법이다.

10 : 보호 장치
12 : 터미널
14 : 수지 베이스
16 : 수지 커버
18 : 수지 하우징
20 : 공간
22 : 터미널의 일부분
24 : PTC 소자
26 : 바이메탈 소자
28 : 아암
30 : 돌기
30' : 스텝부
32 : 터미널의 일부분
34 : 접점
36, 38 : 아암의 일부분
40 : 접점
42 : 아암의 선단부
44 : 접점
46 : 상방 플레이트
48, 48' : 돌기
50 : 구멍
52 : 구멍
54 : 다리부
56 : PTC 소자 수용 부분
58 : 아암 선단부 수용 부분
60, 62 : 터미널의 일부분
64 : 돌출부
66 : 접점
68, 68' : 구멍
70 : 수지 노출 부분
72 : 다리부
74 : 돌기
76, 78 : 벽
80 : 벽의 외측
82 : 벽의 내측

Claims

수지 베이스, PTC 소자, 바이메탈 소자, 아암 및 상방 플레이트를 포함하고, 이들이 수지 하우징 내에 수용되어 있는 보호 장치로서,
수지 베이스는, 인서트 성형에 의해 수지 베이스와 일체화된 터미널을 포함하고,
수지 베이스의 공간 내에서 터미널 상에, PTC 소자, 바이메탈 소자, 아암 및 상방 플레이트를 이 순서로 겹친 상태에서, 이들을 덮도록 인서트 성형함으로써 형성된 수지 커버를 더 포함하고,
수지 베이스의 공간은, 상방 플레이트에 의해 실질적으로 폐쇄된 상태에 있고,
수지 베이스 및 수지 커버는, 일체로 접착되어 수지 하우징을 규정하고,
평상 시에는 터미널과 아암이 전기적으로 직렬로 접속된 상태에 있고,
바이메탈 소자가 작동하는 이상 시에는, 터미널과 아암이 전기적으로 차단된 상태가 되는 한편, 터미널, PTC 소자, 바이메탈 소자 및 아암이 이 순서로 전기적으로 직렬로 접속된 상태로 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 보호 장치.
제1항에 있어서,
수지 베이스의 공간을 규정하는 외측 벽면과 수지 커버를 규정하는 내측 벽면이 인접 상태에서 일체로 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 보호 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
수지 베이스 및 수지 커버는 동일한 플라스틱 재료 또는 서로 상용성(相溶性)의 플라스틱 재료로 되어 있는 보호 장치.
수지 베이스, PTC 소자, 바이메탈 소자, 아암 및 상방 플레이트를 포함하고, 이들이 수지 하우징 내에 수용되어 있는 보호 장치를 제조하는 방법으로서,
(1) 터미널을 인서트로 해서 인서트 성형함으로써, 터미널이 일체화되고, 그 상방에 공간을 갖는 수지 베이스를 얻는 공정,
(2) 터미널의 상방에, PTC 소자, 바이메탈 소자, 아암 및 상방 플레이트를 이 순서로 겹쳐서 이들의 어셈블리를 형성하는 공정,
(3) 어셈블리를 인서트로 해서 금형에 배치하고, 상방 플레이트가 수지 베이스의 공간을 폐쇄한 상태에서, 수지 커버를 인서트 성형하는 공정을 포함하는, 보호 장치의 제조 방법.
제4항에 있어서,
보호 장치는, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 장치인, 보호 장치의 제조 방법.