專利名稱：感溫材料型溫度熔絲的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種在筒形外殼內容納感溫材料，使彈簧對其作用，在規定溫度下切斷電路或使電路進入導通狀態的感溫材料型溫度熔絲，特別涉及選擇感溫材料使用的材料，改善感溫材料的加工以及耐久性的感溫材料型溫度熔絲。
背景技術：
溫度熔絲，作為正確地檢測設備的異常過熱，迅速地切斷或者接通電路的保護部件，廣泛應用于各種家電產品、便攜設備、通信設備、專用設備、車載設備、AC適配器、充電器、電動機、電池、其他電子部件。歷來，溫度熔絲，根據作為可熔體的感溫材料大體分為兩類，有使用導電的低熔點合金的可熔合金型溫度熔絲和使用非導電的感溫材料的感溫材料型溫度熔絲。它們都是所謂的非復原型溫度開關，其中任何一種都在周圍溫度異常上升時動作，切斷設備的電流或者使電路進入導通狀態，從而保護設備。工作溫度由使用的感溫材料決定，通常作為從60℃到250℃、額定電流在從0.5A到15A的范圍內起作用的保護部件配齊各種規格，是在規定的工作溫度下反轉開始時常溫狀態下的導通或切斷狀態，使切斷或導通狀態的電氣保護裝置。
使用非導電性的感溫材料的感溫材料型溫度熔絲，通常在筒形外殼的兩端安裝引線，把具有規定的熔融溫度的有機化學藥品成型加工為規定形狀而得到的感溫材料容納在外殼內，使用壓縮彈簧把可動導電體擠壓在其上，由此而構成。例如，在特開平10-177833號公報中介紹了外殼是玻璃管，在該管內的一部分形成一對導電膜，在該管內順序插入感溫材料、可在通電位置和切斷位置之間移動的可動導電體、以及在該可動導電體上隔著絕緣體擠壓的壓縮彈簧構造的溫度熔絲。
另外，在特開平5-307925號公報中介紹了使用金屬殼作為筒形外殼，一方開口側的引線鉚接固定，另一方的開口側的引線隔著絕緣套管固定，在該金屬殼內把感溫材料夾在兩個彈簧板間，在常溫時使彈簧板和殼的內壁面接觸的簡化結構的溫度熔絲。再有，在特開平9-282992號公報中介紹了在一方和導出引線電接觸的金屬殼內順序插入彈性體、感溫材料、金屬片、彈簧可動片、以及密封陶瓷，另一方的引線貫通陶瓷配置的溫度熔絲。另外，在特開平5-135649號公報以及特開平11-111135公報中特別介紹了使用強壓縮彈簧和弱壓縮彈簧作為彈簧部件，對可動接點體作用擠壓力，可靠地檢測工作溫度時的移動的公知的溫度熔絲。
使用上述感溫材料的溫度熔絲，因為使用感溫材料比較純粹的有機化學藥品，使該物質形成顆粒后成型加工為規定的形狀，作為感溫材料，所以由于感溫材料的軟化、變形、升華、潮解等容易受環境條件的影響，從在制造上各工序的管理以及制成成品后的保管條件來看存在許多問題。例如，在特開平2-281525號公報中敘述了由于在固定收納感溫材料的殼和外部導出引線時產生的殘留應力產生間隙，外部濕氣侵入殼內部，給感溫材料惡劣影響。因此，在感溫材料的成型加工中，因為材料自身具有潮解性，通過接觸外部大氣會變形或者升華，所以要求為隔斷大氣完全密封的管理。
另外，成型加工品的硬度等的機械強度弱，有時在溫度熔絲裝配中由于彈簧作用變形而不適配。再有，對于制成成品后的溫度熔絲，在高溫高濕的保管條件下有時由于感溫材料的升華和潮解等影響制品壽命，電氣特性降低。特別是，在使用有機化學藥品的現有的感溫材料中，在高溫下軟化變形顯著而慢慢縮小，使接點分離，產生不配合。因此，希望有能夠不容易受使用環境或者隨時間變遷的影響、即使暴露在周圍嚴酷的保管環境氣體或者沐浴在高溫高濕或有害氣體的環境中在感溫材料自身也不會產生缺陷這樣的感溫材料型溫度熔絲。
發明內容
本發明是為了消除上述缺點而提出的，其目的是提供一種著眼于感溫材料的物理化學特性選擇使用感溫材料的新的而且改良的感溫材料型溫度熔絲。
根據本發明，感溫材料選擇使用熱可塑性樹脂作為材料，在選擇時考慮物理化學性質，選擇在成型加工、制造工序中處理容易、具有能夠應對在成形后的變質或變形等特性的材料，其結果，提供物理化學特性改善、具有穩定的動作特性的感溫材料型溫度熔絲。具體說，公開了一種感溫材料型溫度熔絲，它具有由在規定的溫度下熔融的熱可塑性樹脂組成的感溫材料、容納該感溫材料的筒形外殼、形成在外殼的一端開口側安裝的第一電極的第一引線部件、形成在外殼的另一端開口側安裝的第二電極的第二引線部件、在外殼內容納的感溫材料上系留的可動導電部件、擠壓作用在在外殼內容納的可動導電部件上的彈簧部件，在感溫材料熔融時切換第一和第二電極間成為切斷或導通狀態的感溫材料型溫度熔絲。
特別是，感溫材料混合使用在熱可塑性樹脂的主材料中添加賦予希望的物理化學特性的添加物例如由無機物質組成的充填物而使作為電氣特性的絕緣電阻值和耐電壓值提高的材料，作為機械特性的成型加工或者強度性的改良劑、再有起作為化學特性的防氧化或者防老化作用的改良劑等。因此，可以抑制現有的有機化學藥品的感溫材料中發生的變形、變質，得到具有穩定動作特性的感溫材料型溫度熔絲。
圖1A是在常溫狀態中本發明的感溫材料型溫度熔絲的縱剖面圖，圖1B是在異常溫度上升狀態中本發明的感溫材料型溫度熔絲的縱剖面圖。
具體實施例方式
本發明的感溫材料型溫度熔絲，例如如圖1A所示，具有由在規定的工作溫度下熔融的熱可塑性樹脂組成的感溫材料3；作為容納感溫材料3的筒狀外殼1的筒狀金屬殼；在該金屬殼的一端開口側鉚接固定安裝的、以殼的內壁面作為第一電極的第一引線部件2；在該金屬殼的另一端開口側安裝的絕緣套管9；貫通絕緣套管9配置的、其尖端部作為第二電極的第二引線部件10；在第一電極和第二電極之間自由移動、在該金屬殼內容納的、作為與其內周壁電接觸的可動導電部件7的可動接點體；在該金屬殼內容納的、在可動接點體上系留的作為起擠壓作用的彈簧部件6、8的壓縮彈簧部件，感溫材料熔融時切換第一和第二電極間成為切斷或者導通狀態。
這里所謂用本發明的溫度熔絲切換為導通狀態，包含由于感溫材料的熔點或者熱變形、在施加負載中切斷電路的情況兩者。優選壓縮彈簧部件由強壓縮彈簧和弱壓縮彈簧組成，強壓縮彈簧抵抗弱壓縮彈簧的彈力使可動接點體擠壓接觸第二電極。特別是，強壓縮彈簧在其兩端通過擠壓板配置在感溫材料和可動接點體之間，謀求裝配的容易化同時彈簧動作的穩定化，通過感溫材料熔融時弱壓縮彈簧的擠壓力，成為使可動接點體移動而切斷電路、平時ON—異常時OFF的溫度熔絲。另一方面，如果使強壓縮彈簧和感溫材料一體化在壓縮狀態下配置的話，則可以提供在感溫材料熔融時抵抗弱壓縮彈簧的擠壓力使可動接點體移動導通電路的平時OFF—異常時ON的感溫材料型溫度熔絲。
作為感溫材料的熱可塑性樹脂是通用塑料或工程塑料，選擇使用包含聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯醇(PVA)、聚氯化亞乙烯基(PVDC)、聚乙烯對苯二酸酯(PET)等通用熱可塑性樹脂，或者聚酰胺(PA)、聚縮醛(POM)、聚碳酸酯(PC)、聚丁烯對苯二酸酯(PBT)、聚氟化亞乙烯基(PVDF)、對聚苯硫(PPS)、聚酰胺亞胺(PAI)、聚酰亞胺(PI)、聚四氟乙烯(PTFE)等工程熱可塑性樹脂以及氟樹脂等、具有對應規定的工作溫度的熔點、根據需要具有希望的物理化學性質的材料。另外，根據需要，可以組合使用兩種或兩種以上的熱可塑性樹脂。
具體說，如果工作溫度是165℃的話，就可以選擇具有和此相同溫度的熔點的聚縮醛(POM)，另外如果工作溫度是220℃的話，就可以選擇具有和此相近熔點溫度的聚丁烯對苯二酸酯(PBT)。本發明的特征是使用熱可塑性樹脂的溫度熔絲，但是最好對應所使用的熱可塑性樹脂的物理化學諸特性采取改善希望的特性的對策。例如，在容易氧化或老化的化學特性的場合，最好混合防氧化劑或防老化劑。例如，例如，2，6-二-特丁基-p-甲酚、丁基化羥基苯甲醚、2，2’-亞甲基雙(4-乙基-6-特丁基酚)、1，1，3-三(2-乙基-4-羥基5-特丁基苯基)丁烷、二月桂基硫二丙酸鹽、雙肉豆蔻硫二丙酸鹽、三苯磷酸鹽等。例如，作為感溫材料，在使用聚乙烯的場合，添加0.001～0.1質量％的2，6-二-特丁基-p-甲酚的話十分有效。
另外，如果有關于感溫材料的加工或者加工后的感溫材料的機械硬度或者電氣絕緣性的物理特性的問題的話，則添加無機物質的填充劑。填充劑的添加有利于改善電阻值和絕緣性。作為無機填充劑，例如有氧化鋁、二氧化硅、硅酸鈣、硅酸鋁、碳黑、碳酸鈣、碳酸鎂、高嶺土、滑石粉等。在提高絕緣電阻或者耐電壓性這一點上優選氧化鋁、二氧化硅。
使用熱可塑性樹脂的本發明的感溫材料的特色，在于與現有的有機化學藥品感溫材料相比強度高，感溫材料的加工容易。在現有的藥品中，加工成粒后壓錠，作成感溫材料，但是，通過使用熱可塑性樹脂，通過注射成形或者擠壓成形，可以廉價地、大量地制作。此外，使用有機化學藥品感溫材料屢屢成問題的、在高溫高濕下的軟化變形或者由于水分而潮解或者升華等，使用熱可塑性樹脂感溫材料幾乎不發生。因此，不僅裝配前的保管容易，而且可以消除隨時間變化感溫材料縮小和伴隨這種縮小開關功能的不適配。
本發明的感溫材料型溫度熔絲的另一的實施例可以舉出下面的溫度熔絲，其具有由在規定的溫度下熔融的熱可塑性樹脂組成的感溫材料；容納該感溫材料的筒狀金屬殼；在該金屬殼的一端開口側鉚接固定安裝的、以殼的內壁面作為第一電極的第一引線部件；在該金屬殼的另一端開口側安裝的絕緣套管；貫通該絕緣套管、其尖端部作為第二電極的第二引線部件；在第一電極和第二電極之間配置的、具有導電性以及彈性、在縱長方向延伸的兩個舌片狀平板，在該兩個舌片狀平板間夾持感溫材料，使平板的背面與殼的內壁面接觸，感溫材料熔融時使舌片狀平板變窄，成為非接觸狀態。
作為本發明的再一實施例，公開了在筒狀絕緣管內容納感溫材料、第一和第二引線部件分別固定在該絕緣管的開口側同時和這些引線部件電接觸的第一和第二電極分別在內壁面上形成、在絕緣管內容納能從這些第一和第二電極的通電位置到切斷位置移動的導電體、該導電體由在絕緣管一端配置的彈簧隔著絕緣體向感溫材料擠壓的感溫材料型溫度熔絲。
第一實施例圖1A和圖1B表示本實施例的感溫材料型溫度熔絲，圖1A是常溫的平常時的剖面圖，圖1B是異常加熱動作時的溫度熔絲的剖面圖。該感溫材料型溫度熔絲具有用銅、黃銅等良導體制成的作為熱傳導性能良好的外殼1的圓筒狀金屬殼；在該金屬殼的一端開口側鉚接固定的第一引線部件2；包含在該金屬殼內容納的感溫材料3、一對擠壓板4、5、作為彈簧部件6的強壓縮彈簧、作為具有良導電性和適度彈性的銀合金的可動導電部件7的可動接點體、以及作為彈簧部件8的弱壓縮彈簧的開關功能部件；插入金屬殼另一端開口的絕緣套管9；貫通該絕緣套管9、從金屬殼絕緣配置的第二引線部件10構成。
再有，固定接點11在第二引線部件10的內部尖端在圖1A的常溫狀態接觸可動接點體，在圖1B的異常溫度上升狀態離開可動接點體。另外，密封樹脂12密封金屬殼的開口和絕緣套管9和第二引線部件10。然后，絕緣套管13在金屬殼的開口處高高隆起密封密封樹脂12。這里，感溫材料3是以熱可塑性樹脂為主材料成型加工的，選擇在溫度熔絲的規定的工作溫度熔融的材料使用。另外，如果利用優良的強度的話，即使省略擠壓板4，同樣也可以得到長期保管特性，而且因為是不通過擠壓板4的結構，可以提供響應速度優良的溫度熔絲。
第二實施例作為本發明的另一實施例，說明使用熱可塑性樹脂的感溫材料的簡化結構的溫度熔絲。該溫度熔絲和上述實施例同樣，具有由在規定的工作溫度下熔融的熱可塑性樹脂組成的感溫材料；容納該感溫材料的筒狀金屬殼；在該金屬殼的一端開口側鉚接固定安裝的、以殼的內壁面作為第一電極的第一引線部件；在該金屬殼的另一端開口側插入安裝固定的絕緣套管；貫通該絕緣套管、尖端部作為第二電極的第二引線部件，進而還具有使起可動導電部件和彈簧部件兩種功能那樣夾持感溫材料的兩個平板彈簧，該彈簧在金屬殼的內壁面的第一電極和第二引線部件的尖端部的第二電極之間配置。
即，由具有導電性和彈性的、在縱長方向延伸的兩個舌片組成的平板彈簧是一端固定、與第二引線部件的第二電極電氣機械結合、使另一端邊緣自由分開的平板彈簧，通過在該舌片狀平板間從邊緣分開側夾持感溫材料起擠壓作用來保持感溫材料，同時使舌片狀平板的背面接觸金屬殼的內壁面的第一電極。因此，在常溫的平常時通過平板彈簧維持導電狀態，而在周圍溫度上升到特定溫度以上時感溫材料熔融，平板彈簧由于壓縮力縮回而斷開和內壁面的接觸，切斷第一和第二引線部件間的電氣電路。
這里，選定例如聚縮醛(POM)樹脂、聚丁烯對苯二酸酯(PBT)樹脂作為熱可塑性樹脂時，溫度熔絲的工作溫度，在采樣數10個中分別分散為160.5～162.5℃、225～227℃，確認ΔT＝2℃。該實施例構成溫度熔絲的部件少、結構簡單，此外，可以有效發揮感溫材料的由熱可塑性樹脂產生的強度。
第三實施例在本實施例中，感溫材料型溫度熔絲在筒狀絕緣管內容納感溫材料，在把第一和第二引線部件分別固定在該絕緣管的開口側的同時分別在殼的內壁面的一部分上形成第一和第二電極，在絕緣管內容納能從這些第一和第二電極的通電位置到切斷位置移動的球狀導電體，具有隔著球狀絕緣體向感溫材料側擠壓該球狀導電體的彈簧這樣構成。彈簧配置在絕緣管的一端，隔著球狀絕緣體向感溫材料側擠壓球狀導電體。平常時導電體處于和內壁面的第一和第二電極接觸的狀態，位于維持電路的導通狀態的位置。感溫材料由于溫度上升而超過規定的溫度時熔融，由此，導電體受彈簧的擠壓向切斷位置移動，切斷電路。該實施例的結構也簡單，有效利用對強度有利的熱可塑性樹脂感溫材料。
根據本發明，感溫材料，可以從選定范圍廣闊的熱可塑性樹脂中選擇，可以比較便宜地提供，通過根據需要使用添加物、考慮物理化學特性，成型加工容易，可以抑制成形的感溫材料的變形變質，可望實現長壽命化和動作穩定化。特別是，裝配加工的容易度和感溫材料的強度的改善使得能夠有助于感溫材料型溫度熔絲的構成部件的簡單化，提供低成本的產品。另外，關于溫度熔絲的保管和隨時間的變化，因為不使用現有技術中那樣的有機化學藥品，因此即使在高濕度或者有害氣體的環境氣體中放置，也可以實現穩定性，防止腐蝕或絕緣惡化，無論在保管還是在使用中都能防止包含電氣性能的性能降低，抑制隨時間變化，經常在規定的工作溫度下正確動作，提高穩定性和可靠性，實用效果大。
權利要求
1.一種感溫材料型溫度熔絲，其特征在于，具有由在規定的溫度下熔融的熱可塑性樹脂構成的感溫材料(3)；容納該感溫材料的筒狀外殼(1)；形成在所述外殼的一端開口側安裝的第一電極的第一引線部件(2)；形成在所述外殼的另一端開口側安裝的第二電極的第二引線部件(10)；容納在所述外殼中，系留在所述感溫材料上的可動導電部件(7)；以及在該外殼內容納，擠壓所述可動導電部件的彈簧部件(6、8)，通過感溫材料在工作溫度下熔融，切換所述第一電極和第二電極間的電路。
2.權利要求1所述的感溫材料型溫度熔絲，其特征在于，所述感溫材料是在熱可塑性樹脂材料中混合賦予所希望的物理或化學特性的添加物成型加工而成的。
3.權利要求2所述的感溫材料型溫度熔絲，其特征在于，所述添加物是由無機物質組成的填充物，可以改變所述感溫材料的絕緣電阻值或耐電壓值等電氣特性。
4.權利要求2所述的感溫材料型溫度熔絲，其特征在于，所述添加物是所述感溫材料的成型加工或強度性能的改善劑，或是氧化或老化的防止劑，可以改變其機械或化學特性。
5.權利要求1所述的感溫材料型溫度熔絲，其特征在于，所述筒形外殼是筒狀金屬殼，具有插入其端部開口的絕緣套管，所述第一引線部件在所述金屬殼的一端開口側鉚接固定，實現電氣上和機械上的連接，同時在外殼的內壁面上形成所述第一電極，所述第二引線部件貫通所述絕緣套管，在所述金屬殼的另一端開口側絕緣安裝，在其前端部形成所述第二電極，所述可動導電部件是在所述第一電極和所述第二電極之間可自由移動的可動接點體，所述彈簧部件是在所述可動接點體上系留的壓縮彈簧部件。
6.權利要求5所述的感溫材料型溫度熔絲，其特征在于，所述壓縮彈簧部件由強壓縮彈簧和弱壓縮彈簧組成，所述感溫材料非動作時所述強壓縮彈簧抵抗所述弱壓縮彈簧的彈力使所述可動接點體抵接于所述第二電極。
7.權利要求6所述的感溫材料型溫度熔絲，其特征在于，所述強壓縮彈簧配置在所述感溫材料和所述可動接點體之間，在所述感溫材料熔融時利用所述弱壓縮彈簧的擠壓力移動所述可動接點體將切斷電路。
8.權利要求6所述的感溫材料型溫度熔絲，其特征在于，所述壓縮彈簧以用所述感溫材料壓縮的狀態配置，在所述感溫材料熔融時抵抗所述弱壓縮彈簧的擠壓力移動所述可動接點體使電路導通。
9.權利要求1所述的感溫材料型溫度熔絲，其特征在于，所述筒形外殼是筒狀金屬殼，具有封閉端部開口的絕緣套管，所述第一引線部件在所述金屬殼的一端開口側鉚接固定，實現電氣上和機械上的連接，同時在外殼的內壁面上形成所述第一電極，所述第二引線部件貫通所述絕緣套管，在所述金屬殼的另一端開口側絕緣安裝，在其前端部形成第二電極，所述可動導電部件和所述彈簧部件是配置在所述第一電極和所述第二電極之間的具有導電性及彈性的，在縱方向延伸的兩片舌片狀平板，在該兩片舌片狀平板之間夾著所述感溫材料，接觸所述金屬殼的內壁面，在所述感溫材料熔融時使所述舌片狀平板間變窄，成為非接觸狀態。
10.權利要求1所述的感溫材料型溫度熔絲，其特征在于，所述筒形外殼是筒狀絕緣管，所述第一及第二引線部件分別固定在所述絕緣管的開口側，同時分別在所述絕緣管的內壁面上形成所述第一及第二電極，所述可動導電部件是可從所述第一電極和所述第二電極的通電位置移動到切斷位置的導電體，所述彈簧部件配置在所述絕緣管的一端，隔著絕緣體把所述導電體壓向所述感溫材料。
全文摘要
本發明著眼于感溫材料(3)的物理化學特性，其目的是提供一種選擇使用感溫材料的新的而且改良的感溫材料型溫度熔絲。為實現該目的，本發明的感溫材料型溫度熔絲的特征在于，具有由在規定的溫度下熔融的熱可塑性樹脂構成的感溫材料(3)；容納感溫材料的筒狀外殼(1)；形成在外殼的一端開口側安裝的第一電極的第一引線部件(2)；形成在外殼的另一端開口側安裝的第二電極的第二引線部件(10)；容納在外殼中系留在感溫材料上的可動導電部件(7)；在外殼內容納的，擠壓可動導電部件的彈簧部件(6，8)，通過感溫材料在工作溫度下熔融切換所述第一電極和第二電極間的電路。
文檔編號H01H37/76GK1647224SQ03808910
公開日2005年7月27日 申請日期2003年4月22日 優先權日2002年4月24日
發明者吉川時弘 申請人:恩益禧肖特電子零件有限公司