KR20170138416A

KR20170138416A - 보호 소자

Info

Publication number: KR20170138416A
Application number: KR1020177027983A
Authority: KR
Inventors: 마사아키 이와이; 츠요시 다키자와
Original assignee: 타이코 일렉트로닉스 저팬 지.케이.
Priority date: 2015-04-24
Filing date: 2016-04-22
Publication date: 2017-12-15
Also published as: WO2016171257A1; US20180082769A1; EP3288042A1; CN107430913A; EP3288042A4; JPWO2016171257A1; TW201703064A

Abstract

본 발명은, 제1 메인 표면 및 제2 메인 표면을 가지는 층 형상의 PTC 요소와 PTC 요소의 제1 메인 표면상에 위치하는 제1 전극과 PTC 요소의 제2 메인 표면상에 위치하는 제2 전극을 가지고 이루어지는 보호 소자에 있어서, 제1 전극의 적어도 일부와 제2 전극의 적어도 일부가, PTC 요소를 통하여 마주보도록 위치하고, 제1 메인 표면의 일부가, 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 보호 소자에 관한 것이다.

Description

보호 소자

본 발명은, 보호 소자에 관한 것이다.

전자 또는 전기기기의 이상이 발생한 경우, 예를 들면, 그와 같은 기기에 과잉 전류가 흐른 경우 또는 그와 같은 기기가 이상 고온이 된 경우, 그 전자, 전기기기에 흐르는 전류를 차단하는 보호 소자로서, 다양한 보호 소자, 예를들면, 바이메탈 소자, 온도 퓨즈 소자, PTC(positive temperature coefficient) 소자 등이 사용되고 있다.

[선행기술문헌]

[특허 문헌]

특허 문헌 1: 미국특허 제6,051,814호

PTC 소자를 보호 대상의 기기에 조립하는 경우, PTC 소자는, 코킹(cauking), 볼트, 나사 등에 의하여 고정된다. PTC 소자가 이와 같이 고정되는 경우, PTC 소자에 일정 압력이 걸리고, PTC 요소의 팽창이 방지되며, 본래 기능을 발휘할 수 없거나, 파손되는 등의 문제가 생길 수 있다.

상기와 같은 이유 때문에, PTC 소자에 작용하는 압력을 적게 하기 위하여 다양한 대책이 세워지고 있다. 예를들면, PTC 소자와, 나사 등의 고정부재 사이에 수지제의 개스킷을 배치함으로써, PTC 소자에 작용하는 압력을 완화하고 있다. 또한, PTC 소자를 스프링 등의 탄성부재로 고정함으로써, PTC 소자에 작용하는 압력을 완화하고 있다(예를 들면, 특허 문헌 1). 그러나, 이와 같은 대책에서는, PTC 소자에 작용하는 압력을 어느 정도 완화할 수는 있으나, PTC소자의 본래 기능을 발휘시키기에는 부족한 경우가 있다. 구체적으로는, 동작 상태에서의 저항값 저하, 정격전압의 저하, 전류차단 응답성의 저하 등이 생길 수 있다. 예를 들면, PTC 소자의 저항값은 통상, 고온시(예를들면 130℃)에는, 실온 등의 수십만배가 되지만, PTC 소자가 가압되고 있는 상태에서는, 수백배 정도밖에 상승하지 않는다.

따라서, 본 발명의 목적은, PTC 소자의 본래의 기능을 손상하는 일이 없이, 전자 또는 전기기기에 조립될 수 있는 PTC 소자를 제공하는 것에 있다.

본 발명자들은, 상기의 문제에 관하여 예의 검토한 결과, PTC 요소가 가압되는 부분에 전류가 실질적으로 흐르지 않도록 PTC 소자를 설계함으로써, 가압 상태에 있더라도, PTC 소자의 온도가 상승한 경우에, 본래의 저항 상승율이 얻어질 것이라고 생각했다. 그리고, 본 발명자들은, 고정을 위하여 가압되는 PTC 요소의 부분에 전류가 흐르지 않는 PTC 소자에 관하여 더 검토한 결과, PTC 요소의 적어도 일측의 메인 표면에, 전극이 존재하지 않는 부분을 형성하고, 고정을 위하여 가압되는 부분과, 메인 표면상의 전극을 실질적으로 전기적으로 이격시킴으로써, 목적하는 PTC 소자가 얻어질 수 있음을 발견하여, 본 발명에 도달하였다.

본 발명의 제1의 요지에 있어서,

제1 메인 표면 및 제2 메인 표면을 가지는 층 형상의 PTC 요소와

PTC 요소의 제1 메인 표면상에 위치하는 제1 전극과

PTC 요소의 제2 메인 표면상에 위치하는 제2 전극

을 가지고 이루어지는 보호 소자에 있어서,

제1 전극의 적어도 일부와 제2 전극의 적어도 일부가, PTC 요소를 통하여 마주보도록 위치하고,

제1 메인 표면의 일부가, 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 보호 소자가 제공된다.

본 발명의 제2의 요지에 있어서, 상기의 보호 소자를 포함하여 이루어진, 전기 또는 전가기기가 제공된다.

본 발명의 제3의 요지에 있어서, 제1 메인 표면 및 제2 메인 표면을 가지는 층 형상의 PTC 요소와

PTC 요소의 제1 메인 표면상에 위치하는 제1 전극과

PTC 요소의 제2 메인 표면상에 위치하는 제2 전극을 가지고 이루어지며, 제1 전극의 적어도 일부와 제2 전극의 적어도 일부가, PTC 요소를 통하여 마주보도록 위치하고, 제1 메인 표면의 일부가, 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 보호 소자의 고정 방법에 있어서, 상기 제1 메인 표면의 노출 부분에, PTC 소자의 두께 방향으로 압력을 가하는 것에 의하여 고정되는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다.

본 발명에 의하면, PTC 요소의 적어도 일측의 메인 표면상의 전극을, 고정을 위하여 압력이 걸리는 부분으로부터 전기적으로 이격하도록 배치함으로써, 압력을 완화하기 위한 조치를 취하는 일이 없이, PTC 소자를 고정한 경우라도, PTC 소자 본래의 기능을 발휘시키는 것이 가능하게 되며, 또한, PTC 소자의 손상 리스크를 저감할 수 있다.

도 1(a)는, 본 발명의 일 실시 형태의 보호 소자(1a)를 제1 전극(8)측에서 바라본 평면도를 모식적으로 나타낸다. 도 1(b)는, 보호 소자(1a)의 직선 x-x에 따른 보호 소자의 두께 방향의 단면도를 모식적으로 나타낸다.
도 2는, 본 발명의 보호 소자에 있어서 전류의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은, 본 발명의 다른 실시 형태의 보호 소자(1b)의 단면도를 모식적으로 나타낸다.
도 4는, 본 발명의 다른 실시 형태의 보호 소자(1c)의 단면도를 모식적으로 나타낸다.
도 5는, 본 발명의 다른 실시 형태의 보호 소자(1d)의 단면도를 모식적으로 나타낸다.
도 6은, 본 발명의 다른 실시 형태의 보호 소자(1e)의 단면도를 모식적으로 나타낸다.
도 7(a)는, 본 발명의 다른 실시 형태의 보호 소자(11a)를 제1 전극(8)측에서 바라본 평면도를 모식적으로 나타낸다. 도 7(b)는, 보호 소자(11a)의 직선 x-x에 따른 보호 소자의 두께 방향의 단면도를 모식적으로 나타낸다.
도 8은, 도 7에 나타낸 보호 소자(11a)가 고정된 상태를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 9(a)는, 본 발명의 다른 실시 형태의 보호 소자(11b)를 제1 전극(8)측에서 바라본 평면도를 모식적으로 나타낸다. 도 9(b)는, 보호 소자(11b)의 직선 x-x에 따른 보호 소자의 두께 방향의 단면도를 모식적으로 나타낸다.
도 10은, 본 발명의 일 실시 형태의 소켓(31)의 사시도를 모식적으로 나타낸다.
도 11은, 도 10의 소켓(31)을, 그것을 구성하는 요소에 임시로 분해하였다는 경우에 얻어질 수 있는 분해 사시도를 모식적으로 나타낸다.
도 12는, 도 10의 소켓(31)의 절연성 스페이서(44)를 사선 아래로부터 바라본 경우의 사시도를 모식적으로 나타낸다.
도 13(a) 내지 도 13(c)는, 실시예에 있어서 사용된, 볼트에 의하여 가압된 PTC 소자의 단면도를 모식적으로 나타낸다.

본 발명의 보호 소자에 관하여, 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

본 발명의 일 실시예인 보호 소자(1a)는, 개략적으로는, 도 1(a) 및 도 1(b)와 같이, 제1 메인 표면(2) 및 제2 메인 표면(4)을 가진 층 형상의 PTC 요소(6)와, PTC 요소(6)의 제1 메인 표면(2)상에 위치하는 제1 전극(8)과, PTC 요소(6)의 제2 메인 표면(4)상에 위치하는 제2 전극(10)을 가진다. 제1 전극(8)과 제2 전극(10)의 일부는, PTC 요소(6)를 통하여 마주보도록 위치하고 있다. 제1 전극(8)은, PTC 요소의 제1 메인 표면(2)의 일부를 덮고 있으며, PTC 요소(6)의 제1 메인 표면(2)은, 일부(12)가 노출되어 있다. 즉, 제1 메인 표면은, 제1 전극에 의하여 덮여있지 않은 부분을 가진다. 그리고, 본 발명에 있어서, 노출부(12)는, 제1 전극 등의 도전성 재료에 의하여 덮여있지 않으면 좋고, 절연성 물질, 예를 들면 보호 코팅 등에 의하여 덮여있어도 좋다.

본 발명에서 사용되는 PTC 요소는, 폴리머 PTC 요소이다. 상기 폴리머 PTC 요소는, 주지의 것을 사용할 수 있으며, 일반적으로, 도전성 충전제(예를 들면 카본 블록, 니켈 합금 등)가 분산되어 있는 폴리머(예를들면 폴리에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride) 등)을 포함하여 이루어지는 도선성 조성물을 압출하여 소정 사이즈로 분할함으로써 얻어진다. 하나의 실시 형태에서는, PTC 요소는, 그 메인 표면의 적어도 일측에, 얇은 층 형상 전극(예를 들면, 박막 전극)을 가지는, 이른바 폴리머 PTC 소자라도 좋다. 폴리머 PTC 요소가 고온 상태가 되어 팽창하면, 내부에 분산되어 있는 도전성 충전제의 상호간 거리가 커지게 되며, 저항값이 증가한다.

상기 PTC 요소(6)의 두께는, 특히 한정되지 않지만, 예를 들면, 0.01mm~5mm, 바람직하게는 0.05mm~3mm, 더욱 바람직하게는 0.1mm~1mm일 수 있다.

상기 제1 전극(8) 및 제2 전극(10)을 구성하는 재료는, 같아도 좋고, 또는 달라도 좋다. 제1 전극 및 제2 전극을 구성하는 재료로서는, 도전성 재료라면 특히 한정되지 않지만, 예를 들면, 도전성 금속재료, 구체적으로는 니켈, 스테인리스, 철, 구리, 알루미늄, 주석, 티탄, 혹은 이들 금속의 합금을 들 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 제1 전극(8) 및 제2 전극(10)은, 예를 들면 2층 이상의 도전성 재료층, 예를 들면 도전성 금속층으로 구성되어 있어도 좋다.

보호 소자(1a)는, 제1 전극(8) 및 제2 전극(10)을 통하여, 다른 전극 요소에 접속된다. 따라서, 보호 소자(1a)를 흐르는 전류는, 도 2의 화살표로 나타낸 바와 같이, 제1 전극(8) 및 제2 전극(10) 사이를, 이것들을 밀착 지지하는 부분의 PTC 요소를 통하여 흐르고, 노출부분(12)에 대응하는 부분의 PTC 요소에는 전류는 실질적으로 흐르지 않는다.

보호 소자(1a)의 기기에 대한 고정은, 노출부분(12)의 적어도 일부를, 예를들면 코킹(cauking)하는 것에 의하여, 혹은 나사로 고정함에 의하여 이루어진다. 고정에 의하여, 노출부분(12)에는, PTC 요소를 두께 방향으로 압축하도록 압력이 작용하지만, 제1 전극(8)이 존재하는 부분에는 이와 같은 압력이 걸리지 않는다.

보호 소자(1a)가 동작하는 경우, 즉, PTC 요소가 고온이 되어 팽창하는 경우, 압력이 걸리고 있는 노출부분(12)에 대응하는 부분의 PTC 요소는 충분히 팽창할 수 없지만, 압력이 걸리고 있지 않은 제1 전극(8)에 대응하는 부분의 PTC 요소는, 충분히 팽창할 수 있으며, 이 부분의 저항값은 크게 증대된다. 따라서, 제1 전극(8) 및 제2 전극(10) 사이의 전류의 경류가 실질적으로 차단되고, 보호 소자(1a)를 흐르는 전류가 차단된다. 그리고, 이 경우도 미소전류는 흐를 것이다.

바람직한 실시 형태에 있어서, 노출부분(12)의 폭(d¹)은, PTC 요소(6)의 두께(t)보다도 큰 것이 바람직하다. 이와 같이 노출부분(12)의 폭을 넓게 함으로써, 제1 전극(8)과 고정에 의하여 압력이 작용하는 부분과의 거리를, 제1 전극(8)과 제2 전극(10) 사이의 거리보다도 크게 할 수 있게 되며, 동작시에, 제1 전극(8)으로부터 압력이 걸린 부분에 전류가 흐르는 것을, 더욱 확실하게 방지할 수 있다.

본 실시 형태에 있어서, 노출부분(12)은, PTC 요소의 단부 영역에 위치한다. 노출부분을 PTC 요소의 끝에 가깝게 함으로써, 제1 전극(8)의 면적을 더욱 크게 할 수 있게 되며, 보호 소자(1a)의 정격전류를 향상시킬 수 있다.

본 실시 형태의 보호 소자는, 고정을 위하여 나사 등의 고정부재와 접촉하는 개소의 PTC 요소가 노출되고, 금속층을 가지고 있지 않으므로, 고정부재에 전류가 흐르기 힘들고, 더욱 안전하게 고정할 수 있다.

본 발명은, 상기한 실시 형태에 한정되지 않고, 다양한 개량과 변형이 가능하다.

일 실시 형태에 있어서, 도 3과 같이, 보호 소자(1b)는, 노출부분(12)을, PTC 요소(6)의 양단부에 가진다. 이와 같이 양단부에 노출부분을 설치함으로써, 2 개소에서의 고정이 가능하게 되고, 더욱 안정적으로 고정할 수 있다. 보호 소자(1b)의 기타 구성은, 보호 소자(1a)와 같은 형태일 수 있다.

상기 실시 형태와 같이, 본 발명의 보호 소자에 있어서, 노출부분(12)은 1개로 한정되지 않으며, 둘 또는 그 이상의 노출부분이 존재하여도 좋다. 또한, 그 존재 개소는, 특히 한정되지 않는다.

다른 실시 형태에 있어서, 도 4와 같이, 보호 소자(1c)는, 제1 메인 표면(2)상에, 제1 금속층(14)을 더 가진다. 제1 금속층(14)은, 노출부분(12)을 따라 존재하고, 제1 전극(8)으로부터 이격되어 있다. 보호 소자(1c)는, 제1 금속층(14)의 부분에 있어서 고정된다. 이와 같이 고정 개소에 금속층을 설치함으로써, 고정 개소의 강성이 향상되고, 더욱 안정된 고정이 가능하게 된다. 보호 소자(1c)의 기타 구성은, 보호 소자(1a)와 같은 형태일 수 있다.

제1 금속층(14)을 구성하는 재료는, 특히 한정되지 않지만, 제1 전극과 같은 재료로 구성될 수 있다.

바람직한 실시 형태에 있어서, 노출부분(12)의 폭(d²)은, PTC 요소(6)의 두께(t)보다도 큰 것이 바람직하다. 이와 같이 노출부분(12)의 폭을 넓게 함으로써, 제1 전극(8)과 제1 금속층(14) 사이의 거리가, 제1 전극(8)과 제2 전극(10)사이의 거리보다도 크게 되며, 제1 전극(8)으로부터 제1 금속층(14)에 전류가 흐르는 것을, 더욱 확실하게 방지할 수 있다.

일 실시 형태에 있어서, 도 5와 같이, 보호 소자(1d)는, 제2 메인 표면(4)의 제1 메인 표면(2)의 노출부분(12)과 마주보는 부분(16)이 노출되어 있다. 이와 같이 제1 메인 표면 및 제2 메인 표면상에, 마주보는 노출부분을 설치함으로써, 이 부분에 제1 전극 또는 제2 전극으로부어 전류가 흐르는 것을 더욱 확실하게 방지할 수 있다. 보호 소자(1d)의 기타 구성은, 보호 소자(1a)와 같은 형태일 수 있다.

상기 실시 형태에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 보호 소자에 있어서, 제2 전극은, 그것의 적어도 일부가, 제1 전극과 PTC 요소를 통하여 마주보도록 설치되어 있으면, 다른 부분은 제2 메인 표면의 어느 개소에 존재하여도 좋다.

일 실시 형태에 있어서, 도 6과 같이, 보호 소자(1e)는, 제1 메인 표면(2) 상에 제1 금속층(14)을, 제2 메인 표면(4) 상에 제2 금속층(18)을 가진다. 제1 금속층(14) 및 제2 금속층(18)은, 서로 마주보고 위치하며, 각각, 노출부분(12) 및 노출부분(16)을 따라 존재하고, 제1 전극(8) 및 제2 전극(10)으로부터 이격되어 있다. 보호 소자(1e)는, 제1 금속층(14) 및 제2 금속층(18)의 부분에 있어서 고정된다. 이와 같이 고정 개소에 금속층을 설치함으로써, 고정 개소의 강성이 향상되고, 더욱 안정된 고정이 가능하게 된다. 보호 소자(1e)의 기타 구성은, 보호 소자(1d)와 같은 형태일 수 있다.

제2 금속층(18)을 구성하는 재료는, 특히 한정되지 않지만, 제2 전극(10)과 같은 재료로 구성될 수 있다.

바람직한 실시 형태에 있어서, 노출부분(12) 및 노출부분(16)의 폭(d³)은, PTC 요소(6)의 두께(t)보다도 큰 것이 바람직하다. 이와 같이 노출부분(12) 및 노출부분(16)의 폭을 넓게 함으로써, 제1 전극(8)과 제1 금속층(14) 사이의 거리, 그리고 제2 전극(10)과 제2 금속층(18) 사이의 거리가, 제1 전극(8)과 제2 전극(10)사이의 거리보다도 크게 되며, 제1 전극(8)으로부터 제1 금속층(14)에, 또는 제2 전극(10)으로부터 제2 금속층(18)에 전류가 흐르는 것을, 더욱 확실하게 방지할 수 있다.

도 1 내지 도 6에 나타낸 보호 소자의 평면 형상(즉, PTC 요소의 제1 메인 표면측에서 본 형상)은, 직사각형이지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않으며, 본 발명의 보호 소자의 평면 형상은 다양한 형상이어도 좋다. 예를들면, 본 발명의 보호 소자는, PTC 요소의 두께 방향으로 관통하는 개구부를 가지고 있어도 좋고, 바람직하게는, 원형 링 형상일 수도 있다.

일 실시 형태에 있어서, 도 7(a) 및 도 7(b)와 같이, 보호 소자(11a)는, 두께 방향으로 관통하는 개구부를 가지는, 원형 링 형상의 PTC 요소(6), 제1 전극(8) 및 제2 전극(10)을 가진다. 제1 전극(8) 및 제2 전극(10)의 원형 개구부의 중심이, PTC 요소(6)의 개구부 중심축상에 위치하도록, 제1 전극(8), PTC 요소(6), 및 제2 전극(10)의 순으로 겹쳐져 있다. 바꿔말하면, 제1 전극(8), PTC 요소(6), 및 제2 전극(10) 각각의 원형 개구부가 동심원 형상으로 존재한다.

제1 전극(8)의 내경은, PTC 요소(6) 및 제2 전극(10)의 내경보다도 크다(그리고, 내경이란, 원형 링의 내측의 원형 개구부의 직경을 의미한다). 따라서, 보호 소자(11a)에 있어서, 제1 전극(8)은, PTC 요소(6)의 제1 메인 표면(2)을 완전히 덮지 않으며, 제1 메인 표면의 일부(12)는, 보호 소자(11a)의 상부에 노출되어 있다. 또한, 제2 전극(10)의 내경 및 외경은, PTC 요소(6)의 내경 및 외경과 같은 크기이다. 따라서, 제2 전극(10)은, PTC 요소(6)의 제2 메인 표면(4)을 완전히 덮고 있다.

보호 소자(11a)는, 도 8과 같이, 나사(22)(또는 볼트)와 같은 고정부재에 의하여, 다른 부재, 예를 들면 전기요소 등(24)에 고정될 수 있다. 상세하게는, 나사(22)의 머리부에 의하여, 보호 소자(11a)의 노출부분(12)에 있어서, PTC 요소(6)를 도면의 아래를 향하여 밀어 누름으로써, 보호 소자(11a)가 고정된다. 고정을 위한 압력은, PTC 요소(6)의 나사(22)와 접촉면에만 작용하고, 다른 부분(예를들면, 제1 전극(8)이 존재하는 부분)에는 작용하지 않는다.

보호 소자(11a)의 온도가 고온이 된 경우, PTC 요소(6)는 팽창하려고 하지만, 나사(22)와 접촉하고 있는 부분은, 나사(22)로부터의 압력에 의하여 팽창할 수 없다. 한편, 나사(22)에 의하여 압력을 받고있지 않은 다른 개소, 즉 제1 전극(8)이 존재하는 개소에서는 팽창할 수 있다. 보호 소자(11a)를 흐르는 전류는, 제1 전극(8)으로부터 PTC 요소(6)를 통하여 제2 전극(10, 또는 그 역)을 흐르며, 고정개소(노출부분(12))에는 흐르지 않으므로, 제1 전극(8)과 제2 전극(10)에 밀착 지지된 부분의 PTC 요소가 팽창함으로써, 보호 소자(11a)에 흐르는 전류는, 실질적으로 차단된다.

보호 소자가 원형 링 형상인 경우, 상기 PTC 요소(6)의 외경은, 특히 한정되지 않고, 용도에 대응하여 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들면, 5mm~100mm, 10mm~50mm, 또는 15mm~25mm일 수 있다.

상기 PTC 요소(6)의 내경은, 특히 한정되지 않고, 예를 들면, 1mm~10mm, 바람직하게는 3mm~8mm일 수 있다.

상기한 보호 소자(1a~1e)와 같은 형태로, 보호 소자(11a)도 다양한 개량 및 변형이 가능하다.

일 실시 형태에 있어서, 도 9(a) 및 (b)와 같이, 보호 소자(11b)는, 제1 메인 표면(2)상에, 제1 금속층(14)을 더 가진다. 제1 금속층(14)은 원형 링 형상이다. 제1 금속층(14)의 내경은, PTC 요소(6)의 내경과 같은 크기이며, 외경은, 제1 전극(8)의 내경보다도 작다. 제1 금속층(14)은, 제1 전극(8)으로부터 노출부분(12)에 의하여 이격되어 있다. 따라서, 도 9(a)와 같이, 보호 소자(11b)를 제1 전극측에서 본 경우, 원형 링의 내측으로부터, 제1 금속층(14), 노출부분(12), 제1 전극(8)이 순차적으로 존재하고 있다. 보호 소자(11b)의 기타 구성은, 보호 소자(11a)와 같은 형태일 수 있다.

일 실시 형태에 있어서, 상기한 보호 소자(1d)와 같은 형태로, 보호 소자(11a)의 제2 메인 표면상에 노출부분을 형성하여도 좋다. 또한, 다른 실시 형태에 있어서, 상기한 보호 소자(1e)와 같은 형태로, 보호 소자(11b)의 제2 메인 표면상에 노출부분 및 제2 금속층을 형성하여도 좋다.

도시한 실시 형태에서는, PTC 요소의 외측 윤곽 및 내측 윤곽(즉, 개구부)의 형상은 원 형상이지만, 이것들은, 다른 형상, 예를 들면, 삼각형, 사각형, 오각형 등의 다각형, 타원, 혹은 이것들의 조합된 형상이어도 좋다. 또한, PTC 요소의 개구부는, 반드시 PTC 요소의 중심부에 존재할 필요는 없으며, 예를들면, PTC 요소의 주변부에 있어도 좋다.

본 발명의 보호 소자는, PTC 요소와, 제1 전극 및 제2 전극을 별도로 제조하고, 이것들을 서로 붙임으로써 제조할 수 있다. 별도의 방법으로서, PTC 요소의 양 메인 표면이, 제1 전극 및 제2 전극에 의하여 완전히 덮인 소자를 구하여, 노출부분에 대응하는 개소의 전극을, 에칭 처리, 샌드블라스트 처리, 커터 등으로 잘라서 제거함으로써, 제조할 수 있다.

본 발명의 보호 소자는, 나사, 코킹 등에 의하여 전자 또는 전기기기에 설치된 경우라도, PTC 소자 본래의 기능을 발휘할 수 있다. 또한, 나사, 코킹 등을 이용한 설치는, 용접, 납땜, 접착제 등을 이용한 경우와 비교하여, 설치, 분리가 용이하게 된다. 그리고, 접속할 때에, 접속부를 가열할 필요가 없기 때문에, 열에 약한 부재에 대하여도 설치할 수 있게 된다. 따라서, 다양한 전자 또는 전기기기, 예를들면 시거 라이터 소켓, 이차전지, 이차전지 셀, 청소기, 냉장고, 자동차 부품 등의 보호 소자로서 이용할 수 있다.

따라서, 본 발명은, 제2의 요지에 있어서, 상기한 본 발명의 보호 소자를 가지고 이루어지는 전기 장치, 예를들면 소켓을 제공한다.

이하, 본 발명의 소켓의 일 실시 형태에 관하여, 도면을 참조하면서 상세히 설명할 것이다.

본 발명의 일 실시 형태인 소켓(31)은, 개략적으로는, 도 10 및 도 11과 같은 구조를 가진다. 구체적으로는, 소켓(31)은,

소켓 본체부(32)와,

상기 소켓 본체부(32)의 외측 바닥면(34)상에, 제2 전극(10)이 외측 바닥면(34)에 접촉하도록 배치된 상기한 본 발명의 보호 소자(11b)와,

상기 보호 소자(11b)의 제1 전극(8)상에 배치된 단자(42)와,

상기 단자(42)상에, 단자(42)의 메인 표면으로부터 이격하도록 설치된, 돌출부(40)를 가지는 절연성 스페이서(44)와,

절연성 스페이서(44)상에 배치된 단자(46)와,

소켓 본체부(32)의 내측 바닥면 상에 배치된 절연 부재(48)

를 포함하여 이루어지고, 이것들이, 절연 부재(48)측으로부터 삽입되어, 보호 소자(11b)에 접촉하지 않도록 단자(46)측까지 관통한 볼트(52)와, 단자(46)측에 위치하는 너트(54)에 의하여 고정되어 있다.

소켓(31)에 있어서, 단자(46)-(너트(54))-볼트(52)는 전기적으로 접속되고, 전류 경로가 형성되어 있으며, 단자(46)를 전원(도시하지 않음)의 양극(또는 음극)에 전기적으로 접속함으로써, 볼트(52)가, 소켓(31)의 양극(또는 음극)으로서 기능한다. 단자(46)-볼트(52) 사이의 전기적 접속은 직접이어도 좋고, 너트(54)를 통하여도 좋다. 또한, 단자(42)-제1 전극(8)-PTC 요소(6)-제2 전극(10)-소켓 본체부(32)는 전기적으로 접속되어, 전류 경로가 형성되어 있으며, 단자(42)를 전원의 음극(또는 양극)에 접속함으로써, 소켓 본체부(32)가, 소켓(31)의 음극 단자(또는 양극 단자)로서 기능한다.

소켓 본체부(32)의 형상은, 특히 한정되지 않으며, 용도에 대응하여 적절히 변경할 수 있다.

소켓 본체부(32)는 단자로서도 기능하는 것이므로, 적어도 일부, 바람직하게는 전부가 도전성 재료로 구성된다. 도전성 재료는, 특히 한정되지 않지만, 예를들면, 니켈, 스테인리스, 철, 구리, 알루미늄, 주석, 티탄, 혹은 이러한 금속들의 합금일 수 있다.

단자(42)는, 다른 전기요소, 예를들면 전원에 접속하는 기능을 가지고 있는 한 어떠한 형상이라도 좋다. 본 실시 형태에 있어서, 단자(42)는, 보호 소자(11b)의 제1 전극(8)에 전기적으로 접속되어 있다. 바람직하게는, 단자(42)는, 제1 전극(8)에, 도전성 접착제, 납땜 등에 의하여 접속된다.

절연성 스페이서(44)는, 보호 소자(11b)와 단자(46)를 전기적으로 이격하기 위하여 이용된다. 절연성 스페이서(44)는, 바닥면에 돌출부(40, 도 12)를 가지고 있으며, 이러한 돌출부는, 단자(42)의 개구부를 통하여, 제1 금속층(14)에 닿으며, 제1 금속층(14)을 아래를 향하여 밀어 누름으로써 보호 소자(11b)를 고정하고 있다.

절연성 스페이서(44)는, 돌출부(40)에 의하여 보호 지지되어 있으며, 절연성 스페이서(44)의 바닥면부는, 단자(42)로부터 이격되어 있다. 따라서, 절연성 스페이서(44)의 돌출부(40) 높이는, 단자(42)의 두께의 합계보다도 크다. 절연성 스페이서(44)의 돌출부의 두께와, 단자(42)의 두께의 차는, 트립(trip)한 경우의 PTC 요소(6)의 두께의 증가분보다도 크면 좋으며, 예를들면 10㎛ 이상, 바람직하게는 100㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 500㎛ 이상일 수 있다.

절연성 스페이서(44)를 구성하는 재료는, 절연성이라면 특히 한정되지 않지만, 절연성 수지인 것이 바람직하다. 절연성 수지는, 특히 한정되지 않지만, 예를 들면, 열가소성수지 및 열경화성수지, 구체적으로는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 불소계 수지, ABS(아크릴로니트릴부타디엔스티렌) 수지, 폴리카보네이트-ABS알로이 수지, PBT(폴리부틸렌테레프탈레이트) 수지, 엘라스토머 등의 수지여도 좋다.

단자(46)는, 다른 전기요소, 예를들면, 전원에 접속하는 기능을 가지고 있는 한 어떠한 형상이어도 좋다. 본 실시 형태에 있어서, 단자(46)는, 절연성 스페이서(44)의 오목함에 의하여 위치 결정되어 있다.

절연 부재(48)는, 볼트(52)와 소켓 본체부(32)를 전기적으로 이격하기 위하여 사용된다.

절연 부재(48)를 구성하는 재료는, 절연성이라면 특히 한정되지 않지만, 절연성 수지인 것이 바람직하다. 절연성 수지는, 특히 한정되지 않지만, 예를 들면, 열가소성수지 및 열경화성수지, 구체적으로는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 불소계 수지, ABS(아크릴로니트릴부타디엔스티렌) 수지, 폴리카보네이트-ABS알로이 수지, PBT(폴리부틸렌테레프탈레이트) 수지, 엘라스토머 등의 수지여도 좋다.

절연 부재(48)의 형상은, 볼트(52)와 소켓 본체부(32)를 전기적으로 이격하는 기능을 발휘할 수 있는 한, 특히 한정되지 않는다.

볼트(52, 나사)는, 보호 소자(11b) 및 소켓 본체부(32)와 접촉하지 않도록 배치되어, 직접 또는 너트(54)를 통하여, 단자(46)에 전기적으로 접속되어 있다. 볼트(52)는, 다른 전기요소에 접속하기 위한 단자로서도 기능한다.

볼트(52)는 단자로서도 기능하는 것이므로, 도전성 재료로 구성된다. 도전성 재료는, 특히 한정되지 않지만, 예를들면, 니켈, 스테인리스, 철, 구리, 알루미늄, 주석, 티탄, 혹은 이러한 금속들의 합금일 수 있다.

너트(54)를 구성하는 재료는, 바람직하게는 도전성 재료이며, 볼트(52)와 같은 재료가 이용된다.

본 발명의 보호 소자의 고정 또는 설치는, 바람직하게는, 보호 소자의 제1 메인 표면의 노출부분에, PTC 소자의 두께 방향으로 압력을 가함으로써 이루어진다.

따라서, 본 발명은, 제3의 요지에 있어서, 상기한 본 발명의 보호 소자의 고정 또는 설치 방법을 제공한다.

구체적으로는, 본 발명은, 제1 메인 표면 및 제2 메인 표면을 가지는 층 형상의 PTC 요소와

PTC 요소의 제1 메인 표면상에 위치하는 제1 전극과

PTC 요소의 제2 메인 표면상에 위치하는 제2 전극

을 가지고 이루어지며, 제1 전극의 적어도 일부와 제2 전극의 적어도 일부가, PTC 요소를 통하여 마주보도록 위치하며, 제1 메인 표면의 일부가, 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 보호 소자의 고정 또는 설치 방법에 있어서, 상기 제1 메인 표면의 노출부분에, PTC 소자의 두께 방향으로 압력을 가함으로써 고정 또는 설치하는 방법을 제공한다.

바람직한 실시 형태에 있어서, 압력이 걸리는 개소는, 제1 메인 표면의 노출부분의 안, 제1 전극의 끝에서부터의 거리가, PTC 요소의 두께보다도 큰 개소인 것을 특징으로 한다. 이와 같은 개소에 압력을 가함으로써, 전류가, 제1 전극으로부터, PTC 요소의 압력이 작용하고 있는 개소를 통하여, 제2 전극으로 흐르는 것을 더욱 확실하게 방지할 수 있다.

이상, 본 발명을 도면을 참조하면서 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니며, 다양한 개량 및 변경이 가능하다.

실시예1

외경 21mm, 내경 8.3mm인 PTC 소자(시료 A, 도 13(a))의 제1 전극 일부를 커터로 잘라내어, 제1 전극의 내경이 12mm, PTC 요소의 내경 및 제2 전극의 내경이 8.3mm인 PTC 소자(시료 B, 도 13(b))를 제작하였다.

같은 형태로, 제1 전극의 일부 및 제2 전극의 일부를 커터로 잘라내어, 제1 전극 및 제2 전극의 내경이 12mm, PTC 요소의 내경이 8.3mm인 PTC 소자(시료 C, 도 13(c))를 제작하였다.

상기의 시료 A~C, 도 13과 같이 볼트(26, 나사 머리 외경 8.0mm), 와셔(28, 외경 9.9mm) 및 육각 너트(30, 대각 거리 8.1mm, 2면의 폭 7.0mm)로 체결하여(체결 토크: 1kgf), 각 시료의 온도-저항 특성을 측정하였다. 또한, 대조로서, 체결전의 시료 A 및 B의 온도-저항 특성을 측정하였다. 트립하기 전(25℃) 및 트립한 후(175℃)에서의 각 시료의 저항값을 하기의 표에 나타낸다.

상기의 결과로부터, 시료 A는, 시료 B 및 시료 C와 비교하여, 트립시의 저항값 상승이 매우 적었다. 이것은, 시료 A는, PTC 요소의 양 메인 표면이 전극으로 덮여져, 전극 위로부터 볼트로 체결되어 있기 때문에, 전극에 의하여 PTC 요소의 팽창이 저해되기 때문이라 생각된다. 한편, 시료 B 및 C는, 적어도 일측의 전극이, 가압 부분으로부터 분리되어 있으므로, PTC 요소의 팽창이 저해되지 않고, 본래와 동등한 저항값이 얻어진다고 생각된다.

(산업상의 이용 가능성)

본 발명의 보호 소자는, 전자 또는 전기기기에, 나사 또는 코킹 등에 의하여 설치될 수 있으며, 다종 다양한 전자 또는 전기기기의 보호 소자로서 이용할 수 있다.

1a~1e...보호 소자
2...제1 메인 표면
4...제2 메인 표면
6...PTC 요소
8...제1 전극
10...제2 전극
11a, 11b...보호 소자
12...노출부분
14...제1 금속층
16...노출부분
18...제2 금속층
22...나사
24...전기요소
26...볼트
28...와셔
30...너트
31...소켓
32...소켓 본체부
34...외측 바닥면
40...돌출부
42...단자
44...절연성 스페이서
46...절연 부재
52...볼트
54...너트

Claims

제1 메인 표면 및 제2 메인 표면을 가진 층 형상의 PTC 요소와
PTC 요소의 제1 메인 표면상에 위치하는 제1 전극과
PTC 요소의 제2 메인 표면상에 위치하는 제2 전극
을 가지고 이루어지는 보호 소자에 있어서,
제1 전극의 적어도 일부와 제2 전극의 적어도 일부가, PTC 요소를 통하여 마주보도록 위치하고,
제1 메인 표면의 일부가, 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 보호 소자.
청구항 1에 있어서, 상기 제1 메인 표면의 노출 부분과 마주보는 제2 메인 표면의 일부가 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 보호 소자.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 제1 메인 표면상에 제1 금속층을 추가로 포함하고, 해당 금속층이, 제1 전극과 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 보호 소자.
청구항 3에 있어서, 상기 제1 전극과 제1 금속층과의 거리가, PTC 요소의 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 보호 소자.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 메인 표면상에 제2 금속층을 추가로 포함하고, 해당 금속층이, 제2 전극과 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 보호 소자.
청구항 5에 있어서, 상기 제2 전극과 제2 금속층과의 거리가, PTC 요소의 두께보다도 큰 것을 특징으로 하는 보호 소자.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 메인 표면의 노출부분이. PTC 요소의 단부 영역에 위치하는 보호 소자.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 금속층이, PTC 요소의 단부 영역에 위치하고, 상기 제1 메인 표면의 노출 부분이, 제1 금속층을 따라 위치하는 보호 소자.
청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 PTC 요소, 제1 전극 및 제2 전극이, 개구부를 가지는 것을 특징으로 하는 보호 소자.
청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서, 상기 PTC 요소, 제1 전극 및 제2 전극이, 원형 링 형상인 것을 특징으로 하는 보호 소자.
청구항 10에 있어서, 상기 제1 메인 표면의 노출 부분이, PTC 요소의 내측 가장자리부를 따라 존재하는 것을 특징으로 하는 보호 소자.
청구항 10에 있어서, 상기 제1 금속층이, PTC 요소의 내측 가장자리부를 따라 위치하는 것을 특징으로 하는 보호 소자.
청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항의 보호 소자를 가지고 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항의 보호 소자를 가지고 이루어지는 것을 특징으로 하는 2차 전지 셀.
청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항의 보호 소자를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 소켓.
청구항 15에 있어서,
소켓 본체부와,
상기 소켓 본체부의 외측 바닥면 상에, 제2 전극이 외측 바닥면에 접촉하도록 배치된 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 기재된 보호 소자와,
상기 보호 소자의 제1 전극 상에 배치된 단자와,
상기 단자상에, 단자의 메인 표면으로부터 이격하도록 설치된, 돌출부를 가지는 절연성 스페이서와,
절연성 스페이서 상에 배치된 별도의 단자와,
소켓 본체부의 내측 바닥면 상에 배치된 절연 부재를 포함하여 이루어지고, 이것들이, 절연 부재측으로부터 삽입되어, 보호 소자에 접촉하지 않도록 별도의 단자측까지 관통된 볼트와, 별도의 단자측에 위치하는 너트에 의하여 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 소켓.
제1 메인 표면 및 제2 메인 표면을 가지는 층 형상의 PTC 요소와
PTC 요소의 제1 메인 표면상에 위치하는 제1 전극과
PTC 요소의 제2 메인 표면상에 위치하는 제2 전극을 가지고 이루어지며, 제1 전극의 적어도 일부와 제2 전극의 적어도 일부가, PTC 요소를 통하여 마주보도록 위치하고, 제1 메인 표면의 일부가, 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 보호 소자의 고정 방법에 있어서,
상기 제1 메인 표면의 노출 부분에, PTC 소자의 두께 방향으로 압력을 가하는 것에 의하여 고정되는 것을 특징으로 하는 방법.
청구항 17에 있어서, 압력이 가해지는 개소가, 제1 전극의 끝으로부터의 거리가 PTC 요소의 두께보다도 큰 개소인 것을 특징으로 하는 방법.