內建突波吸收及斷路結構的開關模組的制作方法
【專利摘要】一種內建突波吸收及斷路結構的開關模組，是以一過電流保護開關為主體，利用其耐高溫殼體于內部空間巧妙內建一突波吸收及斷路結構，其包括：壓縮彈簧、束帶、壓敏電阻(又稱突波吸收器)、感溫接合物及一桿件。當開關模組的第一接點與第二接點接觸導通(ON)時，遇到突波超量或高壓雷擊使壓敏電阻溫度上升高于感溫接合物熔化值，迫使感溫接合物熔化并使束帶松開，以使壓縮彈簧向上彈升，推頂桿件向上位移，強迫接觸簧片上的第一接點脫離第二接點，使第一接線片在雙合金屬片并未變形跳脫的情狀下，即可瞬間與第二接線片形成斷路(OFF)，以達用電安全的功效。
【專利說明】
內建突波吸收及斷路結構的開關模組
技術領域
[0001]本發明是有關一種內建突波吸收及斷路結構的開關模組，尤指一種過電流保護開關內建一突波吸收及斷路保護結構。
【背景技術】
[0002]圖1A及圖1B是揭露現有一種過電流保護開關10，其大體上包括:一殼體11，其上端設有一壓塊12，又于底端處分設有第一接線片12a、第二接線片12b及第三接線片12c，其中該第一接線片12a設有一雙合金屬接觸簧片13及第一接點131，該第二接線片12b上方相對于該第一接點，設有一可與其接觸的第二接點121 連動件14，其一端樞口設在該壓塊12底部，另一端連動該雙合金屬接觸貪片13的自由端，借由該壓塊12的按壓，驅動該雙合金屬接觸簧片13上的第一接點131接觸該第二接點121形成導通(ON)，且當電流發生過載時，該雙合金屬接觸簧片13的曲張度因溫度升高而發生變形，并使該第一接點131脫離該第二接點121形成斷路(OFF)，以構成一過電流保護開關10的形態。此類型專利見諸于中國臺灣公告第540811、367091、320335、262168、208384號等專利中。
[0003]但查，上述現有過電流保護開關10，是針對電流過載所設計的結構，但是，對于突波超量或高壓雷擊等突發狀況，而造成電壓瞬間過載，并無自動斷路(OFF)的保護裝置，因此易對電器用品造成損害或使用上有安全之虞。
[0004]是以，為了使用上安全，在諸多的電路中，現有過電流保護開關10在使用時，另外再并接一突波吸收器(壓敏電阻(Metal Oxide Varistor)及主電源串接一溫度保險絲，防止過電壓時所造成的損害。
[0005]圖2是TW第1408717號(美國專利US Patent N0.8，643，462)專利，其揭露一種防突波的『開關模組』，應用于一電源系統，此開關模組包括一電源開關105、一絕緣件106、一突波吸收器107及一熱縮帶108。絕緣件106插設在電源開關105上；突波吸收器107與電源開關105相鄰；熱縮帶108與突波吸收器107及絕緣件106連接，熱縮帶108用以借由突波吸收器107的溫升產生收縮作用；當絕緣件106于初始狀態時，不影響電源開關的切換，當熱縮帶108的遇熱收縮程度足以驅動絕緣件阻斷電源開關105的啟動時，電源開關105呈斷路狀態。但查，該絕緣件106、突波吸收器107及熱縮帶108等組件設在電源開關105的外部，并非與電源開關105同為一整體性結構。
[0006]是以，上揭現有開關結構除有質量難確保，高溫危險，反應緩慢外，皆有體積過大、構件太復雜的局限性，因此需要更多空間及組立工序，故只能采外接獨立于開關外部的方式施作，無法內建在開關內，因此尚有改善空間。
[0007]依據UL1449第三版(2009.10)即有新增TYPE 4SPD-組件類的突波保護器的規范。同時新版并納入低電壓(1000V以下)避雷器(Low Voltage surge Arrestres)檢驗。名稱由(Transient Voltage Surge Suppressors)改為(Surge Protective Devices)顯見組件一體化與具備防雷(surge Arrestres)快速斷電的必要性。
[0008]是以，思考如何將一突波吸收及斷路結構共同內建于具防火耐溫材質殼體的過電流保護開關10內，確保雷擊高壓及突波超量時的斷路作動皆能順利完成，為本發明所欲解決的課題。
【發明內容】
[0009]本發明所要解決的主要技術問題在于，克服現有技術存在的上述缺陷，而提供一種內建突波吸收及斷路結構的開關模組，其除了具備電流過載保護開關原有的功能外，在同一個開關內同時兼具突波吸收及斷路功能，以達用電安全的功效；在于將內建突波吸收及斷路結構內建在開關模組內，使其具有整體安全性且方便組裝在插座等電器產品的功效。
[0010]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0011]—種內建突波吸收及斷路結構的開關模組，包括:一殼體，其上端設有一壓塊，又于底端處分設有一作為正極輸入的第一接線片、一作為正極輸出的第二接線片及一作為負極輸入的第三接線片，其中該第一接線片上連接一雙合金屬片，該雙合金屬片中間設有一接觸簧片及第一接點，該第二接線片上段部表面相對于該第一接點，設有一可與其接觸的第二接點；一連動件，其一端樞設在該壓塊底部，另一端連動該接觸簧片的自由端，借由該壓塊的按壓，驅動該雙合金屬片及其上的接觸簧片變形，進而使該接觸簧片上的第一接點接觸該第二接點形成導通(ON)，且當電流發生過載時，該雙合金屬片的曲張度因溫度升高而發生變形，并使該接觸簧片上的第一接點脫離該第二接點形成斷路(OFF)，以構成一電流過載保護開關模組的形態；其特征在于:
[0012]—突波吸收及斷路結構，內建在該殼體內，并位于該接觸簧片42的下方，其包括:至少一個壓敏電阻，該壓敏電阻其具備一上、下表面，以及一組電連接件；一壓縮彈簧，其設置在該壓敏電阻的一表面上；一束帶，其具備一第一端及一對應的第二端，該束帶將壓縮彈簧壓縮在該壓敏電阻上，并使該第一端及第二端成相向對應且接近的形態；至少一感溫接合物，呈膠固狀黏在該壓敏電阻的表面，同時將該束帶的第一端及第二端黏結，使其呈環狀體緊束該壓縮彈簧；一桿件，其位于在該接觸簧片的底面。
[0013]借此，當該第一接點與該第二接點接觸導通(ON)時，遇到高電壓使該壓敏電阻溫度瞬間上升高于該感溫接合物熔化值，迫使該感溫接合物熔化，并使該束帶松開，據以使該壓縮彈簧向上彈升，進而使得該桿件向上位移，強迫該接觸簧片上的第一接點脫離該第二接點，使該第一接線片在該雙合金屬片并未變形跳脫的情狀下，即可瞬間以輕微的推力與該第二接線片形成斷路(OFF)。
[0014]依據前揭特征，該感溫接合物選自:非金屬類熱敏物質、金屬類低溫快熔金屬化合物其中之一。
[0015]借助上揭技術特征，本發明解決了現有電流過載保護開關外接突波吸收器的缺失，利用一般電流過載保護開關耐溫防火的內部空間，巧妙內建一突波吸收及斷路結構，遇突波超量或高壓雷擊時，利用發熱的壓敏電阻與可瞬間熔解的感溫接合物，使得束帶松開，并利用壓縮彈簧向上彈力推頂桿件，使第一、二接點脫離，迅速形成斷路。是以，本發明除了具備電流過載保護功能外，進一步在同一個開關內同時兼具過電壓保護與突波吸收功能并具突波超量斷路設計，具有用電安全且在配設使用方便的功效。
[0016]本發明的有益效果是，其除了具備電流過載保護開關原有的功能外，在同一個開關內同時兼具突波吸收及斷路功能，以達用電安全的功效；在于將內建突波吸收及斷路結構內建在開關模組內，使其具有整體安全性且方便組裝在插座等電器產品的功效。
【附圖說明】
[0017]下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
[0018]圖1A是現有一種電流過載保護開關的外觀立體圖。
[0019]圖1B是現有一種電流過載保護開關的剖視圖。
[0020]圖2是現有TW 1408717 (即美國專利US Patent N0.8，643，462)防突波斷路方式的示意圖。
[0021]圖3是本發明一較佳實施例的結構剖視圖，其顯示開關在OFF狀態。
[0022]圖4是本發明一較佳實施例的結構剖視圖，其顯示開關在ON狀態。
[0023]圖4A是圖4中4A-4A側面斷面剖視圖。
[0024]圖5是本發明的使用狀態圖，其顯示感溫接合物溶解而束帶松開，桿件產生位移形成接點斷路(OFF)。
[0025]圖5A是圖5中5A-5A側面斷面剖視圖。
[0026]圖6是本發明一較佳實施例的主要組件分解立體圖。
[0027]圖7A是顯示本發明使用二個壓敏電阻差別接線的示意圖。
[0028]圖7B是顯示本發明使用三個壓敏電阻與束帶差別位置結合的示意圖。
[0029]圖8是本發明一較佳實施例的正面外觀立體圖。
[0030]圖9是本發明一較佳實施例的底面外觀及接線端立體圖。
[0031]圖中標號說明:
[0032]30開關模組
[0033]31 殼體
[0034]32 壓塊
[0035]33連動件
[0036]34止擋面
[0037]35定位面
[0038]36 穿槽
[0039]37 狹溝
[0040]38顯示單元
[0041]40第一接線片
[0042]41雙合金屬片
[0043]411自由端
[0044]42接觸簧片
[0045]421 第一接點
[0046]50第二接線片
[0047]51上段部
[0048]511 第二接點
[0049]52 缺口
[0050]60第三接線片
[0051]61第四接線片
[0052]62第五接線片
[0053]70、71a、71b、71c突波吸收及斷路結構
[0054]71壓敏電阻
[0055]711 表面
[0056]712電連接件
[0057]72、72a、72b 感溫接合物
[0058]73壓縮彈簧
[0059]74 束帶
[0060]741 第一端
[0061]742 第二端
[0062]75 桿件
[0063]751 底座
【具體實施方式】
[0064]首先，請參閱圖3?圖6所示，本發明一較佳實施例包括:一殼體31，其上端設有一壓塊32，又于底端處分設有一作為正極輸入的第一接線片40、一作為正極輸出的第二接線片50，及一作為負極輸入的第三接線片60，其中該第一接線片40連接一雙合金屬片41，該雙合金屬片41中間設有一接觸簧片42及第一接點421，該第二接線片50的上段部51，相對于該第一接點421的位置，設有一可與其接觸的第二接點511 連動件33，其上端樞設在該壓塊32底部，底端連動該雙合金屬片41的自由端411，如圖4及圖4A所示，借由該壓塊32的按壓，驅動該雙合金屬片41向上，迫使接觸簧片42向下彈跳變形，使其上的第一接點421接觸該第二接點511形成導通(ON)，且當電流過載時，該接觸簧片41的曲張度因溫度升高而發生變形，跳回圖3所示的狀態，并使該第一接點421脫離該第二接點511形成斷路(OFF)，以構成一以電流過載保護開關為本體的開關模組30 ;但，以上構成屬先前技術(Pr1r Art)，容不贊述。
[0065]本發明的特征在于:在電流過載保護開關架構下的開關模組30，其一可行實施例，該第二接線片50的上段部51于該第二接點511的側邊設有一缺口 52 ;—突波吸收及斷路結構70，內建在該殼體31內，并位于該接觸簧片42的下方，其包括:
[0066]至少一個壓敏電阻(又稱突波吸收器)71，該壓敏電阻71其具備一上、下表面711及一組電連接件712，該電連接件712可以是導電線、導電片或自壓敏電阻71表面所延伸的導電件皆可。
[0067]—壓縮彈簧73，其設置在該壓敏電阻71的表面711上；一束帶74，其具備一第一端741及一對應的第二端742，該束帶74將壓縮彈簧73壓縮在該壓敏電阻71上，并使該第一端741及第二端742成相向對應的形態；亦即意利用該束帶74將常態呈伸長狀態的壓縮彈簧73使其收縮受到壓制力，而成為較短的長度。
[0068]至少一感溫接合物72，呈膠固狀黏在該壓敏電阻71其一表面上，并將該束帶74的第一端741及第二端742黏著固定在該壓敏電阻71表面上，使該束帶74呈環狀體緊束該壓縮彈簧73，使其收縮受到壓制力而呈現較短的長度。本實施例中，該感溫接合物72可為非金屬的熱敏物質所構成，或金屬類的低溫快熔金屬化合物(例如:一般保險絲用的金屬化合物)所構成，但不限定于此。因此，只要在壓敏電阻(突波吸收器)71溫升達到所設定溫度時，且此類物質在溫度未升至高溫時即熔化的導電或非導電物質皆可。此化合物在于有固定的熔點，快速斷鏈熔解特性。此外，該感溫接合物72與束帶74的材質可為金屬與非金屬的交互使用，例如以非金屬的束帶與金屬類感溫接合物組合，或是束帶74與感溫接合物72皆為相同的感溫材質而黏著于壓敏電阻71發熱表面711上者皆為可行。故只要能黏著于壓敏電阻71的表面711上，且當壓敏電阻71發熱時可使的熔斷令束帶74分離者皆為可行，此為通常設計者皆知，容不贅述。
[0069]—桿件75，其上端穿出該第二接線片50的上段部51的缺口 52，并于該接觸簧片42上的第一接點421接觸該第二接點511時，位在該接觸簧片42的底面；本實施例中，該桿件75可設有一底座751，并以該底座751抵靠在該壓縮彈簧73的頂面，但不限定于此，例如只要該桿件75的寬度大于該壓縮彈簧73的頂面即可實施。而該桿件75的主要功能在于，當開關模組30異常時，用以向上推頂該接觸簧片42，強迫其上的第一接點421脫離該第二接點511。
[0070]請續參閱圖5及圖5A，該第一接點421與該第二接點511原來呈接觸導通(ON)時，但遇到高電壓使該壓敏電阻71溫度瞬間上升高于該感溫接合物72的熔化值時，會迫使該感溫接合物72熔化，并使該束帶74松開，導致該壓縮彈簧73的壓制力瞬間消失而向上彈升，進而推頂該桿件75向上位移，強迫該該接觸簧片42上的第一接點421脫離該第二接點511，使該第一接線片40在該雙合金屬片41并未變形跳脫的情狀下，即可瞬間與該第二接線片50形成斷路(OFF)。
[0071]圖6所示是本發明的主要組件分解立體圖，本發明的突波吸收及斷路結構70，主要包括前述:壓敏電阻(又稱突波吸收器)71、感溫接合物72、壓縮彈簧73、束帶74及桿件75所構成；請同時配合圖3至圖5各圖所示，該突波吸收及斷路結構70設在該第一接線片40與該第二接線片50之間，本實施例中，在該殼體31內部空間設有一直向的止擋面34，以及一橫向定位面35，該定位面35供該第二接線片50的上段部51放置定位，是以，該定位面35相對于的該上段部51的缺口 52的位置，設有一穿槽36，以使該桿件75通過；再者，該殼體31內部空間在該第一接線片40與該第二接線片50之間，設有一組相向對應的狹溝37，供該壓敏電阻71的兩側嵌入定位，借以使整個突波吸收及斷路結構70穩固內建在該殼體31內。
[0072]本發明是利用開關模組30過電壓時，該壓敏電阻71溫度瞬間升高至默認值時，迫使粘貼在該壓敏電阻71表面711的感溫接合物72瞬間熔解。該壓敏電阻(Metal OxideVaristor或Voltage Dependent Resistor, VDR)，又稱變阻器或突波吸收器，是一種具有顯著非奧姆導體性質的電子組件，電阻值會隨外部電壓而改變，因此它的電流-電壓特性曲線具有顯著的非線性，廣泛的被應用在電子線路中，來防護因為電力供應系統的瞬時電壓突波所可能對電路的傷害。本發明運用壓敏電阻71當高壓來到時，其表面溫度迅速升高至默認值時，該感溫接合物72即可迅速反應而瞬間熔解，使得該束帶74被松開，使該壓縮彈簧73的壓制力瞬間消失而向上彈升，進而使得該桿件75產生位移，強迫該接觸簧片42上的第一接點421脫離該第二接點511，使該第一接線片40在該雙合金屬片41并未變形跳脫的情狀下，即可以輕微的推力瞬間與該第二接線片50形成斷路(OFF)。
[0073]上揭實施例中所揭示的壓敏電阻71為一個，但不限定于此；圖7A顯示本發明使用二個并接配線的壓敏電阻71與束帶74結合的示意圖，其優點是可增加突波吸收功能，并利用二個壓敏電阻71a、71b的兩個相對應的表面711，當高壓來到時，以二個表面發熱溫度，具有使該感溫接合物72更加迅速反應而瞬間熔解，增進使用的安全性。除此之外，另一方式可將另一壓敏電阻接腳改與地線相接，作三線型電路簡易正極、地極的保護，除具原有的交流電火線極與中性極突波吸收保護外，另具正極與地極間多一組突波吸收保護結構，此亦為可行實施例，容不贅述。
[0074]圖7B顯示本發明使用三個壓敏電阻71a、71b、71c與束帶74結合作三線型電路的完整保護的示意圖，其與上揭實施例的差異在于:利用位置差以第一個感溫接合物72a，將該束帶74的第一端741固定在第一個壓敏電阻71a與第二個壓敏電阻71b之間，第二端742利用第二個感溫接合物72b固定在第二個壓敏電阻71b與第三個壓敏電阻71c之間；而三個壓敏電阻皆各自獨立配接于火線、中性線、地線三組線間，借此以達到任一組突波超量溫升或雷擊任一電極高壓時皆可完成斷路作動。同理以此位置差結合方法搭配并接配線亦可如前節所述，使三個壓敏電阻并接達三倍突波吸收功能，用于兩線型電路中的實施例，是以，借由圖7A及圖7B的揭露及說明得知，本發明獨創在電流過載保護開關的殼體31內部內建的壓敏電阻71，可以是一個或一個以上的構成皆可實施，容不贅述。
[0075]圖8是本發明一較佳實施例的正面外觀立體圖，本實施例中，該殼體31表面可設有一突波吸收及斷路結構70使用狀態的顯示單元38，也就是說，該開關模組30內部的感溫接合物72已經熔化，導致接點已經跳脫，此時該顯示單元38，可借由LED燈泡或頂塊等組件，告知使用者該開關模組30內部的狀態，或由桿件75推頂另一組負極接點使同步分離成為正負雙線斷路結構。但，該顯示單元38的構成或負極接點分離結構與前述方式相同，為具有通常知識者所能輕易完成，容不贅述。
[0076]圖9是圖8的底面外觀立體圖，本實施例中，該殼體31底面除了現有的正極輸入的第一接線片40、正極輸出的第二接線片50、負極輸入的第三接線片60之外，還包括設有一作為負極輸出的第四接線片61及一作為地極(G)的第五接線片62，用以供前揭的壓敏電阻71的電連接件712作地極(G)連接；以此，本發明的開關模組30更具完整性。
[0077]借助上揭技術特征，本發明解決了現有電流過載保護開關須外接溫度保險絲及突波吸收器的缺失，在一電流過載保護開關的內部空間，巧妙內建一突波吸收及斷路結構70，遇突波高電壓時，利用發熱的壓敏電阻71與可瞬間熔解的感溫接合物72，使得束帶74松開，并利用壓縮彈簧73向上彈力推頂桿件75，使二接點脫離，迅速形成斷路。是以，本發明除了具備電流過載保護功能外，進一步在同一個開關內同時兼具過電壓保護與突波吸收功能并具突波超量斷路設計，具有用電安全且在配設使用方便的功效。
[0078]以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。
[0079]綜上所述，本發明在結構設計、使用實用性及成本效益上，完全符合產業發展所需，且所揭示的結構亦是具有前所未有的創新構造，具有新穎性、創造性、實用性，符合有關發明專利要件的規定，故依法提起申請。
【主權項】
1.一種內建突波吸收及斷路結構的開關模組，包括: 一殼體，其上端設有一壓塊，又于底端處分設有第一接線片、第二接線片及第三接線片，其中該第一接線片上連接一雙合金屬片，該雙合金屬片中間設有一接觸簧片及第一接點，該第二接線片上段部表面相對于該第一接點，設有一可與其接觸的第二接點； 一連動件，其一端樞設在該壓塊底部，另一端連動該接觸簧片的自由端，借由該壓塊的按壓，驅動該雙合金屬片及其上的接觸簧片變形，進而使該接觸簧片上的第一接點接觸該第二接點形成導通，且當電流發生過載時，該雙合金屬片的曲張度因溫度升高而發生變形，并使該接觸簧片上的第一接點脫離該第二接點形成斷路，以構成一電流過載保護開關的形態；其特征在于: 一突波吸收及斷路結構，內建在該殼體內，并位于該接觸簧片的下方，其包括: 至少一個壓敏電阻，該壓敏電阻具備一上、下表面，以及一組電連接件； 一壓縮彈簧，其設置在該壓敏電阻的一表面上； 一束帶，其具備一第一端及一對應的第二端，該束帶將壓縮彈簧壓縮在該壓敏電阻上，并使該第一端及第二端呈相向對應的形態； 至少一感溫接合物，呈膠固狀黏在該壓敏電阻的表面，同時將該束帶的第一端及第二端黏結，使其呈環狀體緊束該壓縮彈簧； 一桿件，其上端位于在該接觸簧片的底面； 借此，當該第一接點與該第二接點接觸導通時，遇到高電壓使該壓敏電阻溫度瞬間上升高于該感溫接合物的熔化值，迫使該感溫接合物熔化并使該束帶松開，以使該壓縮彈簧向上彈升，進而推頂該桿件向上位移，強迫該接觸簧片上的第一接點脫離該第二接點，使該第一接線片在該雙合金屬片并未變形跳脫的情狀下，即可以輕微的推力瞬間與該第二接線片形成斷路。2.根據權利要求1所述的內建突波吸收及斷路結構的開關模組，其特征在于，所述感溫接合物選自:非金屬的熱敏物質、金屬的低溫快熔金屬化合物其中之一。3.根據權利要求2所述的內建突波吸收及斷路結構的開關模組，其特征在于，所述束帶與該感溫接合物包括為金屬與非金屬兩種不同材質。4.根據權利要求2所述的內建突波吸收及斷路結構的開關模組，其特征在于，所述束帶與該感溫接合物為相同的感溫材質。5.根據權利要求1所述的內建突波吸收及斷路結構的開關模組，其特征在于，所述殼體內部空間設有一直向的止擋面及一橫向定位面，該定位面供該第二接線片的上段部放置定位。6.根據權利要求5所述的內建突波吸收及斷路結構的開關模組，其特征在于，所述第二接線片的上段部于該第二接點的側邊設有一缺口，該定位面相對于的該上段部的缺口的位置，設有一穿孔，以使該桿件穿伸。7.根據權利要求1所述的內建突波吸收及斷路結構的開關模組，其特征在于，所述殼體內部空間在該第一接線片與該第二接線片之間，設有一組相向對應的狹溝，供該壓敏電阻的兩側嵌入定位。8.根據權利要求1所述的內建突波吸收及斷路結構的開關模組，其特征在于，所述桿件設有一底座，并以該底座抵靠在該壓縮彈簧的頂面。9.根據權利要求1所述的內建突波吸收及斷路結構的開關模組，其特征在于，所述壓敏電阻為一個，并以一個感溫接合物將該束帶的第一端及第二端固定在該壓敏電阻的表面。10.根據權利要求1所述的內建突波吸收及斷路結構的開關模組，其特征在于，所述壓敏電阻為二個，并以一個感溫接合物將該束帶的第一端及第二端固定在該二個壓敏電阻之間。11.根據權利要求1所述的內建突波吸收及斷路結構的開關模組，其特征在于，所述壓敏電阻為三個，感溫接合物為二個，并以第一個感溫接合物將該束帶的第一端固定在第一個壓敏電阻與第二個壓敏電間，該束帶的第二端是利用第二個感溫接合物固定在第二個壓敏電阻與第三個壓敏電阻之間。12.根據權利要求1所述的內建突波吸收及斷路結構的開關模組，其特征在于，所述殼體表面還包括設有一開關模組使用狀態的顯示單元，且該殼體表面設有一作為負極輸出的第四接線片及一作為地極的第五接線片，用以供該壓敏電阻的電連接件作地極連接。
【文檔編號】H02H9/04GK105869963SQ201510029824
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2015年1月21日
【發明人】王怡翔, 王怡穎
【申請人】王怡翔, 王怡穎