热保护器的制作方法

专利名称：热保护器的制作方法
技术领域：
本发明涉及防止电气产品的温度过高用的热保护器(thermalprotector)，更为详 细地来说，涉及在未产生热点(hot spot)的安全状态下组装聚合物PTC的热保护器。
背景技术：
以往，作为电气产品的温度过高防止装置，采用内置有与触点电路并联连接的陶 瓷的PTC(正温度系数件，Positive Temperature Coefficient)的自保持型的热保护器。这样的热保护器主要以防止使用商用电源的电气产品的温度过高为对象，对 100 200V的高电压的电流进行截止控制。然而，在一部分像电池组那样使用低电压的电流的领域，在温度过高防止装置中 也采用了陶瓷PTC。在这样的以防止温度过高为目的的热保护器的用途中，当用在低于商用电源电压 的电压的电路的情况下，内置的PTC也可以采用低阻抗的聚合物PTC。该聚合物PTC的电流截止原理为，因温度上升引起的聚合物在熔点附近的热膨胀 使得聚合物体积膨胀，从而将介有分散于聚合物中的导电性粒子的导电路径切断，由此内 部阻抗急剧上升，从而使电流大幅地减小。然而，该体积膨胀因某种原因而受到妨碍时，存在着产生局部性的电流集中现象， 即产生所谓热点的情况。图5是专利文献1公开的“PTC导电性聚合物设备”的剖视图。该PTC导电性聚合 物设备在由外壳1和封堵该外壳1的开口部的绝缘性材料11构成的外壳中，保持第一金属 部件2和第二金属部件3。第一金属部件2和第二金属部件3分别形成有延伸至外壳外的端子元件21和31， 并且在外壳内形成向内侧凸状地弯曲的保持元件22和32。在保持元件22和32的大致中央部，在大致对置的位置分别形成凸起部221和 321。在这些凸起部221和321之间保持有在两面具备层状金属电极41和42的PTC元件 43。该PTC导电性聚合物设备利用凸起部221和321将PTC元件43的电极41、42在 狭窄范围内压住，因此存在着当PTC元件43发热时产生上述的热点的可能。此外，为了将该PTC导电性聚合物设备的结构转变为自保持型，即使与保持元件 22和32并列地组装双金属(bimetal)的电流截止电路，在将PTC元件43配置于保持元件 22和32的中间的结构中，来自PTC元件43的热也无法有效地传递到双金属，因此在图5所 示的专利文献1的PTC导电性聚合物设备的结构中，不可能应用为自保持型。另外，在自保持型的热保护器中采用陶瓷PTC已被广泛公知。图6是示出现有的采用陶瓷PTC的自保持型的热保护器的结构的透视俯视图及其 侧剖面。该自保持型的热保护器50具备由绝缘性壳体51、封堵该绝缘性壳体51的开口部 的绝缘性封堵部件52构成的外壳。
在外壳内设有由热传导性优良的金属板构成的可动板53 ；组装于该可动板53的 双金属54 ；安装于可动板53的可动侧端部的可动触点55 ；在与该可动触点55对置的位置 具备固定触点56的第一导电性部件57 ；与可动板53的固定侧端部的下表面接触地进行配 置的陶瓷PTC 58 ；以及与可动板53的固定侧端部的上表面接触地进行配置的第二导电性 部件59。第二导电性部件59、可动板53的固定侧端部、以及陶瓷PTC 58通过支柱59定位， 以上下夹持可动板53的固定侧端部的方式配置的第二导电性部件59和陶瓷PTC 58通过 支柱52的上下端部而被铆定，第二导电性部件59、可动板53的固定侧端部以及陶瓷PTC 58被压接固定。并且，第一导电性部件57和第二导电性部件59为了与外部电路连接而分别形成 有延伸至外壳外的第一端子部57-1和第二端子部59-1。该自保持型热保护器50通过周围环境的温度上升而使作为热随动元件的双金属 54的翘曲反转，由此可动板53的可动侧端部随该反转而抬起。由此，可动触点55从图6所 示的闭合位置向上移动，断开可动触点55与固定触点56的触点电路，使第一端子部57-1 和第二端子部59-1之间的电流被截止。在陶瓷PTC 58的上下表面分别形成薄层的电极。上述第一端子部57-1和第二端 子部58-1之间被截止的电流经由上述上下表面的电极流入陶瓷PTC 58。由此，陶瓷PTC 58发热，维持双金属54的反转状态，即自保持型热保护器50的电 流截止状态，并且通过由发热引起的电气阻抗值的上升使流入陶瓷PTC 58的电流大幅地 降低。然而，在图6所示的现有的自保持型热保护器50中，为了将陶瓷PTC 58的发热有 效地传递至双金属54，通过支柱52的铆接将陶瓷PTC 58的上表面电极侧压接于可动板53 的固定侧端部，且将下表面电极侧压接于第一导电性部件57。陶瓷PTC 58因发热而引起的体积膨胀极小以至于可以无视，因此，不存在PTC导 电性聚合物设备中所述的产生热点的可能。然而，在图6所示的现有的自保持型热保护器50的阻抗元件(陶瓷PTC 58)的配 置结构中，如上所述地将上表面电极侧压接于可动板53的固定侧端部，且将下表面电极侧 压接于第一导电性部件57，形成板状体的最广范围的面积的上下表面被从上下稳固地压住 的状态。因此，在与图6相同的结构中使用作为低阻抗的阻抗元件的聚合物PTC的情况下， 由于如上所述地被从上下稳固地压住，因此妨碍了发热时聚合物PTC的热膨胀引起的体积 膨胀的自由度，必然会产生所述的热点。专利文献1 日本特表2000-505594号公报

发明内容
本发明的目的在于，鉴于上述现有的实际情况，提供在即使因发热时的热膨胀引 起体积膨胀也不会产生热点的安全状态下组装聚合物PTC的热保护器。首先，第一发明的热保护器在周围温度上升至预定温度以上时的电流截止后通过 内置的阻抗元件的发热进行自保持，该热保护器构成为具有热随动元件，该热随动元件在
6预定温度反转动作；导电性的可动板，该可动板具有接续至外部电路的一方的固定端部、以 及该固定端部相反侧的设有可动触点的可动端部，并且通过上述热随动元件在上述预定温 度的反转动作而驱动上述可动端部，使上述可动触点从闭合侧移动至断开侧；导电性的固 定板，该固定板在与上述可动触点对置的位置设有固定触点，并具有接续至上述外部电路 的另一方的连接部；以及上述阻抗元件，该阻抗元件将内部阻抗体的两面电极的一方的电 极经由第一端子部件与上述可动板的上述固定端部连接并固定，并将另一方的电极经由第 二端子部件以可摆动的状态与上述固定板连接。在该热保护器中，例如，上述第二端子部件构成为具有挠曲部，并且该第二端子部 件经由该挠曲部以可摆动的方式与上述固定板连接。此外，例如，上述阻抗元件形成为板状体，并且设有沿该板状体的厚度方向贯穿上 述内部阻抗体和上述两面电极的孔，上述第一端子部件在与上述孔重合的部分形成有直径 比上述孔小的小径孔，并且利用在上述孔的内部形成铆接部的部件将直径比上述孔小的小 径孔的周围铆定，从而将上述第一端子部件连接固定于上述可动板的上述固定端部，上述 第二端子部件在与上述孔重合的部分形成有直径至少不小于上述孔的等径大径孔，在该第 二端子部件与热保护器主体框体内壁之间形成有间隙，上述间隙为该第二端子部件可摆动 因上述阻抗元件的上述内部阻抗体的热膨胀而增加的厚度的量。接着，第二发明的热保护器在周围温度上升至预定温度以上时的电流截止后通过 内置的阻抗元件的发热进行自保持，该热保护器构成为具有热随动元件，该热随动元件在 预定温度反转动作；导电性的可动板，该可动板具有接续至外部电路的一方的固定端部、以 及该固定端部相反侧的设有可动触点的可动端部，并且通过上述热随动元件在上述预定温 度的反转动作而驱动上述可动端部，使上述可动触点从闭合侧移动至断开侧；第一端子部 件，该第一端子部件在与上述可动触点对置的位置设有固定触点，并且具有接续至上述外 部电路的另一方的连接部，该第一端子部件以可相对于热保护器主体框体摆动的方式进行 配置；以及上述阻抗元件，该阻抗元件的内部阻抗体的两面电极的一方的电极经由第二端 子部件与上述可动板的上述固定端部连接并固定，而另一方的电极与上述第一端子部件连 接。在该热保护器中，例如，上述阻抗元件形成为板状体，并设有沿该板状体的厚度方 向贯穿上述内部阻抗体和上述两面电极的孔，上述第一端子部件在与上述孔重合的部分形 成有直径至少不小于上述孔的等径大径孔，在该第一端子部件与热保护器主体框体内壁之 间形成有间隙，上述间隙为该第一端子部件可摆动因上述阻抗元件的上述内部阻抗体的热 膨胀而增加的厚度的量，上述第二端子部件在与上述孔重合的部分形成有直径比上述孔小 的小径孔，利用在上述孔的内部形成铆接部的部件将比上述孔小的小径孔的周围铆定从而 将该第二端子部件连接固定于上述可动板的上述固定端部。在上述第一和第二发明的热保护器中，例如，还具有防止上述绝缘性填充材料向 内部侵入的绝缘性部件，该绝缘性部件配设于比对热保护器主体框体的开口部进行封堵的 绝缘性填充材料靠内部侧且比上述阻抗元件靠外部侧的位置。此外，第三发明的热保护器在周围温度上升至预定温度以上时的电流截止后通过 内置的阻抗元件的发热进行自保持，该热保护器构成为具有可动侧端子，该可动侧端子形 成有接续至外部电路的一方的端子部、以及在该端子部的相反侧端部形成有支柱孔和铆接部；热随动元件，该热随动元件具有在预定温度反转动作的动作部、以及与该动作部连设并 形成有与上述支柱孔相同形状的支柱孔的连接部；可动板，该可动板具有端部，该端部形 成有与该热随动元件的一端卡合的钩接部；可动触点，该可动触点形成于该端部的上述钩 接部的钩形成方向的相反侧面；以及连接部，该连接部在上述端部的相反侧端部形成有形 状与上述支柱孔相同的支柱孔；上述阻抗元件，该阻抗元件具有形成为板状体的内部阻抗 体和分别形成于该内部阻抗体的两面的面电极，该阻抗元件形成沿上述板状体的厚度方向 贯穿上述内部阻抗体和上述两面的面电极且直径比上述支柱孔大的支柱孔，上述面电极中 一方的面电极经由第一端子部件与上述可动板的上述连接部连接，另一方的面电极与第二 端子部件连接；固定侧端子，该固定侧端子与上述第二端子部件连接，形成直径与上述支柱 孔相同的支柱孔和铆接部，具有接续至上述外部电路的另一方的端子部；支柱，该支柱贯穿 上述可动侧端子、上述热随动元件、上述可动板、上述阻抗元件、以及上述固定侧端子的各 部件的直径与上述支柱孔相同的支柱孔和直径比上述支柱孔大的支柱孔，将上述可动侧端 子的上述铆接部和上述固定侧端子的上述铆接部铆定，保持上述各部件；以及绝缘性刚性 部件，该绝缘性刚性部件形成得比上述阻抗元件的上述内部阻抗体和分别形成于该内部阻 抗体的两面的上述面电极的厚度高，并且该绝缘性刚性部件被夹装于上述支柱和形成于上 述阻抗元件的直径比上述支柱孔大的支柱孔的内壁之间。上述第一 第三发明的热保护器的特征在于，上述阻抗元件即使是聚合物 PTC (正温度系数件，Positive Temperature Coefficient)也能够有效地发挥作用。由此，根据本发明，构成为将与板状体的PTC的两面的电极中一方的电极连接的 端子部件固定于可动板的固定侧，并使与另一方的电极连接的端子部件可摆动与因PTC的 热膨胀而增加的厚度对应的量，因此，能够提供即使采用聚合物PTC作为PTC也能够有效地 发挥作用的自保持型的热保护器。


图IA示出用于实施例1的热保护器的阻抗元件模块的立体图。图IB是图IA的俯视图。图IC是图IA的侧剖视图。图2A是示出将阻抗元件模块组装于实施例1的热保护器的外壳内而完成的热保 护器的透视俯视图。图2B是图2A的侧剖视图。图3A是示出用于实施例2的热保护器的阻抗元件模块的立体图。图3B是图3A的俯视图。图3C是图3A的侧剖视图。图4A是实施例3的热保护器的内部结构的分解立体图。图4B是图4A的组装结束后的热保护器的剖视图。图5是现有的PTC导电性聚合物设备的剖视图。图6是示出现有的采用陶瓷PTC的自保持型的热保护器的结构的透视俯视图及其 侧剖面。标号说明
50 现有的自保持型热保护器；51-1 绝缘性壳体；51-2 绝缘性封堵部件；52 支 柱；53 可动板；54 双金属；55 可动触点；56 固定触点；57 第一导电性部件；58 陶瓷 PTC ；59 第二导电性部件；60 阻抗元件模块；61 阻抗元件(聚合物PTC) ；62 内部阻抗 体；62a、62b 电极；63 第一端子部件；63_1 可动触点侧外部连接用端子部；63_2 小径孔 的周围部；64 第二端子部件；64-1 固定触点侧摆动端子部；64-la 角部；65 孔；66 小 径孔；67 等径大径孔；70 热保护器；71 壳体；72 绝缘性填充材料；73 外壳；74 热随 动元件(双金属bimetal) ；75 可动板；76 可动触点侧端子；77 可动触点；78 固定触 点；79 固定板；79-1 固定触点侧端子；81 支柱；82 密封膜；85 阻抗元件模块；86 聚合 物PTC ；87 固定触点侧端子部件；87-1 固定触点侧外部端子；88 可动触点侧端子部件； 88-1 可动触点侧外部端子；88-2 小径孔的周围部；89 内部阻抗体；89a、89b 电极；91 固定触点；92 外壳；93 孔；94 小径孔；95 铆接部件；96 可动板；97 可动侧端子；98 孔；100 热保护器；101 双金属；102 壳体；103 绝缘性填充材料；104 可动触点；105 卡合爪；107 :双金属；108 :可动板；109 垫片；110 阻抗元件模块；111 固定触点侧端子； 112 支柱；112-1 凸缘部；113 下层部；114 上层部；115 稍小的孔；116 稍大的孔；117 端子连接部；118 孔；119 端子连接部；121 孔；122 可动触点；123 爪部；124 孔；125 内部阻抗体；126 可动触点侧连接端子；127 固定触点侧连接端子；128 孔；129 支撑部； 131 触点部；132 阶差孔；134 外壳；135 热保护器。
具体实施例方式图IA示出用于实施例1的热保护器的阻抗元件模块的立体图。图IB是图IA的俯 视图，图IC是图IA的侧剖视图。图1A、图1B、图IC所示的阻抗元件模块60由聚合物PTC 61、第一端子部件63以及第二端子部件64构成。在本例中，作为阻抗元件的聚合物PTC 61由内部阻抗体62、以及分别贴合于该内 部阻抗体62的上下的表面的薄层状的电极62a和62b构成，整体形成为板状体。在内部阻抗体62的上下两面的电极的一方的电极62b贴合有第一端子部件63。 在该第一端子部件63形成有可动触点侧外部连接用端子部63-1，该可动触点侧外部连接 用端子部63-1从与内部阻抗体62的电极62b贴合的贴合面进一步向比内部阻抗体62靠 外侧的方向延伸。此外，在内部阻抗体62的另一方的电极62a上贴合有第二端子部件64。在该第二 端子部件64形成有固定触点侧摆动端子部64-1，该固定触点侧摆动端子部64-1从与内部 阻抗体62的电极62a贴合的贴合面进一步向比内部阻抗体62靠外侧的方向延伸。在上述板状态的聚合物PTC 61，形成有沿板状体的厚度方向贯穿内部阻抗体62 及两表面的电极62a和62b的孔65。该孔65在图中形成为大致长方形，然而孔65例如可 以是圆形、三角形、四边以上的多边形，孔65的形状并未限定。在图1A、图1B、图IC中，第一端子部件63在与孔65重合的部分形成有直径比孔 65小的小径孔66。该第一端子部件63通过将比孔65小的小径孔66的周围部63_2以铆 接部件铆定，从而与后述可动板的固定端部连接并被固定。S卩，该阻抗元件模块构成为，在作为后述热保护器的一个要素组装到热保护器的 外壳内时，能够利用外壳隔着可动板的固定端部支撑阻抗元件模块整体。
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此外，第二端子部件64在与孔65重合的部分形成有直径至少不小于孔65的等径 大径孔67。此外，固定触点侧摆动端子部64-1在将阻抗元件模块组装到外壳内时，在长度 的中途大致呈直角地弯曲，在该弯曲的角部形成圆角，并在比弯曲部靠聚合物PTC 61的一 侧形成挠曲部。图2A是示出将由聚合物PTC 61、第一端子部件63以及第二端子部件64构成的阻 抗元件模块组装于热保护器的外壳内，完成本例的热保护器的整体的透视俯视图。图2B为 其侧剖视图。另外，在图2A、图2B中，将与图1A、图1B、图IC所示的构成部分相同的构成部 分标以与图1A、图1B、图IC相同的符号来示出。图2A、图2B所示的热保护器为，在周围温度上升至预定温度以上时的电流截止后 利用内置的阻抗元件(聚合物PTC 61)的发热进行自保持的热保护器。图2A、图2B所示的热保护器70具备外壳73，该外壳73由箱状的壳体71、以及封 堵该壳体71的开口部(图中右方的端部)的绝缘性填充材料72形成。在外壳73的内部具备作为在预定温度进行反转动作的热随动元件的双金属74、 以及与该双金属74的反转动作协调动作的导电性的可动板75。可动板75具有固定端部(图中左方的端部)和该固定端部相反侧的可动端部，并 且在可动端部设有可动触点77，该固定端部与接续至外部电路一方的可动触点侧端子76 连接。该可动板75通过双金属74在预定温度的反转动作，驱动可动端部以使可动触点77 从闭合侧(图2B的位置)移动至断开侧(向上方背离的位置)。在与该可动触点77对置的位置设有固定触点78。固定触点78固定安装于导电性 的固定板79，该固定板79具有接续至外部电路另一方的固定触点侧端子79-1。在上述的可动触点侧端子76的与可动板75连接的连接部(图的左端侧)、形成该 连接部的可动板75的固定端部、以及固定板79，在与图1所示的阻抗元件模块的第一端子 部件63的小径孔66对应的位置，分别形成有直径与孔66大致相同的孔。并且，绝缘性的支柱81贯穿上述各孔从外壳73的底部贯通至上部为止而形成。支 柱81以下部的凸缘部卡合于固定板79，该支柱81的上部兼作在聚合物PTC 61的大径孔 65的内部形成铆接部的铆接部件。通过该支柱81的上部的铆接，第一端子部件63将该小径孔66的周围部63_2铆 定。由此，第一端子部件63、可动触点侧端子76、可动板75的固定端部、以及固定板79利 用支柱81定位并相互压接，并且被固定于外壳73内。由此，聚合物PTC 61也经由第一端 子部件63被定位固定于外壳73内。其中，聚合物PTC 61的固定触点侧摆动端子部64-1在长度的中途大致呈直角地 向下方弯曲，进而在其下方弯折至水平方向。在该第二端子部件64的向下方呈直角地弯曲 的弯曲的角部64-la形成圆角。此外，弯折至水平方向的端部64-lb固定并连接于固定板 79。由此，第二端子部件64在比该弯曲的角部64-la靠聚合物PTC 61侧形成挠曲部， 该第二端子部件64相对于由聚合物PTC 61的热膨胀引起的体积膨胀能够摆动。整体配置成在形成有该挠曲部的第二端子部件64与外壳73的上部内壁之间形成 间隙h。间隙h被设定为这样的间隙第二端子部件64的挠曲部可摆动因聚合物PTC 61的 内部阻抗体62的热膨胀而增加的厚度的量。
10金属74的一端(图中的右方端部)被夹持并固定于可动触点侧端子 76与可动板75的固定端部之间，作为反转动作的自由端的图中的左方端部卡合于可动板 75的、形成保持可动触点77的自由端的爪部75-1。此外，聚合物PTC 61靠近并配置于双 金属74的固定端侧的大致1/2的上方。由此，当聚合物PTC 61发热时，该发热通过热传导经由第一端子部件63和可动触 点侧端子76向双金属74的固定端子、通过辐射和外壳73内的对流向双金属74的固定端 侧的大致1/2，整体来说高效地向双金属74传递。另外，在将各部件组装于上述外壳73内时，首先，在外壳73外进行上述的内部结 构的组装，然后将组装结束后的内部结构从壳体71的开口部插入壳体71内，在开口部附近 的比聚合物PTC 61更靠开口部侧的适当位置形成密封膜82。该密封膜82的形成可以在如上所述地将内部结构从壳体71的开口部插入壳体71 内后进行，或者也可以在于外壳73外组装内部结构时预先形成在预期的位置。这样，在将内部结构插入到壳体71内并固定于预定位置后，从开口部填入绝缘性 填充材料72并使其固化。绝缘性填充材料72通过配置于比聚合物PTC 61更靠开口部侧 的位置的密封膜82阻止了向壳体71的深处的侵入，因此不会妨碍聚合物PTC 61的其它部 件的功能。该热保护器70在平常使用时是如图2B所示地在固定触点78与可动触点77的触 点电路闭合的状态下使用的。此时，电流也分流至聚合物PTC61，然而在可动触点侧端子76 与固定触点侧端子79-1之间流动的电流的大部分流过触点电路，流至聚合物PTC 61的分 流部分的电流非常少。因此，该分流电流的量并未达到可使聚合物PTC 61发热的程度。对如上所述的结构的实施例1的热保护器70的动作在以下说明。首先，当热保护器70的环境温度(周围温度)上升至预定温度以上时，双金属74 从图2B的朝上凸的状态反转动作成为朝上凹的状态。随着该双金属74的反转动作，可动板75的保持可动触点77的自由端向上方移 动。由此，可动触点77被从固定触点78拉起，图2B所示的可动触点77与固定触点78之 间的电流电路截止。触点电路被截止后的可动触点侧端子76与固定触点侧端子79-1之间的电流的全 部的量流过聚合物PTC 61，使聚合物PTC 61发热。如上所述地，聚合物PTC 61的发热通过 直接的热传导以及间接的辐射和对流高效地传导至双金属74。这样，通过从聚合物PTC 61传递至双金属74的热量使双金属74增加的温度达到 上述的预定温度以上，因此双金属74不会恢复图2B所示的平常状态而是维持触点电路的 电流截止状态，直到从外部强制地使可动触点侧端子76与固定触点侧端子79-1之间的电 流截止为止。由此，实现了在电流截止后利用内置的阻抗元件的发热进行自保持的热保护器 70。另外，一般来说，聚合物PTC在如上所述地发热时会因热膨胀而出现体积膨胀，使 流过内部的电流大幅地降低，因此在触点电路截止后不会出现电流的大量损失。此外，对于该体积膨胀的出现，在本例的热保护器70的结构中，第一端子部件63 将聚合物PTC 61的位置固定，该第一端子部件63的相反侧的第二端子部件64形成挠曲部
11并在第二端子部件64与外壳73的上部内壁之间形成间隙h。并且，该间隙h被设定为这样的间隙第二端子部件64的挠曲部可摆动因聚合物 PTC 61的内部阻抗体62的热膨胀而体积增加的厚度的量。由此，聚合物PTC 61的热膨胀引起的体积膨胀的自由度不会受到外部压力的妨 碍，并且，贴合于聚合物PTC 61的第一端子部件63和第二端子部件64分别在较广范围中 与聚合物PTC 61的薄层状的电极61a和61b连接，上述两个原因相互配合，从而无需担心 聚合物PTC 61产生热点的问题。这样，本例的热保护器70能够采用在发热时电流截止功能具有不稳定要素的聚 合物PTC作为阻抗元件，同时能够发挥稳定的电流截止功能和电流截止后的自保持功能。接着，对实施例2的热保护器进行说明。图3A是示出用于实施例2的热保护器的阻抗元件模块的立体图，图3B为其俯视 图，图3C为其侧剖视图。图3A、图3B、图3C所示的阻抗元件模块85由聚合物PTC 86、固定 触点侧端子部件87、以及可动触点侧端子部件88构成。在本例中，作为阻抗元件的聚合物PTC 86由内部阻抗体89、以及分别贴合于该内 部阻抗体89的上下的表面的薄层状的电极89a和89b构成，并且整体形成为板状体。上述的固定触点侧端子87在其中央部贴合于内部阻抗体89的电极89a的整个表 面。在该固定触点侧端子87的、从贴合于内部阻抗体89的电极89a的贴合面向其长边方 向(图的左右方向)的一方延伸出来的端部形成有固定触点91。并且，相反侧的端部如图 3B、图3C所示地呈细长形延伸至外壳92的外部，并形成固定触点侧外部端子87-1。另一方面，可动触点侧端子88的一方的端部侧贴合于内部阻抗体89的电极89b 的整个表面。该可动触点侧端子88的另一方的端部成细长形延伸，并如图3B、图3C所示地 形成外壳92的外部的可动触点侧外部端子88-1。在上述板状态的聚合物PTC 86形成有沿板状体的厚度方向贯穿内部阻抗体89及 两表面的电极89a和89b的孔93。本例的孔93也是在图中形成为大致长方形，然而孔93 例如可以是圆形、三角形、四边以上的多边形，孔93的形状并未限定。在图3A、图3B中虽未确切示出，不过如图3C所示地，可动触点侧端子88在与孔 93重合的部分形成有直径比孔93小的小径孔94。该可动触点侧端子88通过将比孔93小 的小径孔94的周围部88-2以铆接部件95铆定，从而该可动触点侧端子88与可动板96的 固定端部一起连接并固定于可动侧端子97。S卩，该阻抗元件模块85构成为，如图3B、图3C所示地，在作为热保护器100的一个 要素组装到热保护器100的外壳92内时，能够利用外壳92隔着可动板96的固定端部以及 可动侧端子97支撑阻抗元件模块85整体。在上述的固定触点侧端子87的与孔93重合的部分形成有直径至少不小于孔93 的等径大径孔98。铆接部件95所形成的铆接部形成于孔93和孔98的重合高度以内的空 间中，除了将可动触点侧端子88通过小径孔94的周围部88-2固定于外壳92侧以外，不存 在限制阻抗元件模块95的功能的作用。并且，在本例的情况下，在固定触点侧端子87的下表面和外壳92的下部内壁之间 形成间隙h。间隙h被设定为这样的间隙固定触点侧端子87可摆动因聚合物PTC 86的 内部阻抗体89的热膨胀而增加的厚度的量。
如图3 (B)、图3 (C)所示，上述阻抗元件模块85在通过兼作支柱的铆接部件95组 装于可动板96、双金属101、可动侧端子97后，被插入热保护器100的外壳92的壳体102 中，并将壳体102的开口部以绝缘性填充材料103封堵。上述可动板96在固定端部(图的右方端部)的相反侧即自由端侧的端部附近将 可动触点104保持于与固定触点91对置的位置，并在该端部形成从上向右方折回的卡爪 105。上述双金属101将一方的端部(图的右方端部)插入到在可动侧端子97的折回 部97的下部与可动板96的固定端部之间形成的间隙，并将另一方的端部(图的左方端部) 插入到在可动板96的折回的卡爪105与自由端侧端部之间形成于的间隙，从而以能够反转 动作的方式被组装并保持于可动板96。另外，在图3B、图3C中虽未图示，然而在本例中，在将各部件组装到上述的外壳92 内时，也可以在比开口部附近的聚合物PTC 86更靠开口部侧的适当位置形成图2B所示的 密封膜82。在该情况下，该密封膜82的形成当然也可以在将内部结构插入壳体102后进行， 或者在于外壳102外组装内部结构时预先形成在预期的位置。此外，在本例中，当聚合物PTC 86发热时，该发热经由可动触点侧端子88和可动 板95的固定端部直接热传导至双金属101，并且通过将聚合物PTC 101配置于接近可动板 95的固定端侧的下表面的大致1/2的区域，从而将由来自聚合物PTC 86的辐射加热的可动 板95的热量传导至双金属101，进而通过外壳92内的对流也将热量传导至双金属101。这样，在本例中，当聚合物PTC 86发热时，其热量也能够整体上高效地传导至双 金属101。接下来，对如上所述地构成的实施例2的热保护器100的动作在以下作说明。首 先，当热保护器100的环境温度(周围温度)上升至预定温度以上时，双金属101从图3C 的朝上凸的状态反转动作并成为朝上凹的状态。随着该双金属101的反转动作，可动板96的保持可动触点104的自由端向上方移 动。由此，可动触点104被从固定触点91拉起，图3C所示的可动触点104与固定触点91 之间的电流电路截止。触点电路被截止后的固定触点侧外部端子87-1与可动触点侧外部端子88-1之间 的电流的全部的量流过聚合物PTC 86，使聚合物PTC 86发热。如上所述地，该聚合物PTC 86的发热被高效地传递至双金属101。由于从该聚合物PTC 86传递至双金属101的热量达到的温度对双金属101来说 在预定温度以上，因此双金属101不会恢复图3C所示的平常状态而是维持触点电路的电流 截止状态，直到从外部强制地使固定触点侧外部端子87-1与可动触点侧外部端子88-1之 间的电流截止为止。由此，在本实施方式中，也实现了通过在电流截止后利用内置的阻抗元件的发热 进行自保持的热保护器100。此外，在本实施方式中，可动触点侧端子88将聚合物PTC 86的位置固定，该可动 触点侧端子88的相反侧的固定触点侧端子87与外壳92的壳体102的下部内壁之间形成有 间隙h，因此相对于由聚合物PTC 86的发热引起的热膨胀即体积膨胀的出现，固定触点侧端子87向外壳92的壳体102的下部内壁侧摆动与该体积膨胀引起的体积增加对应的量。由此，聚合物PTC 86的热膨胀引起的体积膨胀的自由度不会受到外部压力的妨 碍，并且，贴合于聚合物PTC 86的固定触点侧端子87和可动触点侧端子88分别在较广范 围中与聚合物PTC 86的薄层状的电极89a和89b连接，因此无需担心聚合物PTC 86产生 热点的问题。这样，本例的热保护器100也能够采用在发热时电流截止功能具有不稳定要素的 聚合物PTC作为阻抗元件，同时能够发挥稳定的电流截止功能和电流截止后的自保持功 能。然而，在上述的实施例1和2中，通过阻抗元件模块60或者85的可动触点侧的端 子(第一端子部件63或者可动触点侧端子部件88)使阻抗元件模块60或者85位置固定， 并将固定触点侧的端子(第二端子部件64或者固定触点侧端子部件87)以可摆动的方式 配置于外壳内，从而不会妨碍阻抗元件模块60或85的内部阻抗体的热膨胀引起的体积膨 胀的自由度，然而不妨碍阻抗元件模块的内部阻抗体的热膨胀引起的体积膨胀的自由度的 结构并不限定于此。对不妨碍阻抗元件模块的内部阻抗体的热膨胀引起的体积膨胀的自由度的其他 结构作为实施例3在以下作说明。图4A是实施例3的热保护器的内部结构的分解立体图，图4B是组装完成的热保 护器的剖视图。另外，图4B是从图4A的支柱112的部分横向(图4A的从斜向左下方向到 斜向右上方向)切断的剖视图。如图4A所示，本例的热保护器的内部结构由可动触点侧端子106、双金属107、可 动板108、垫片109、阻抗元件模块110、固定触点侧端子111、以及支柱112构成。如图4A、图4B所示，可动触点侧端子106由后方(图4A的斜向左上方向)的安装 部、下层部113和上层部114构成，在下层部113形成稍小的孔115，在上层部114的与孔 115重合的位置形成稍大的孔116。双金属107在平常时朝上形成为凸状，在双金属107的前方(图4A的斜向右下方 向)的端部形成有从稍靠侧方朝前方延伸的端子连接部117。此外，在该端部形成有与可动 触点侧端子106的下层部113的孔115大致相同形状的孔118。可动板108与双金属107同样地形成有从前方的端部的稍靠侧方朝前方伸延伸的 端子连接部119，在该端部也形成有与可动触点侧端子106的下层部113的孔115大致相 同形状的孔121。此外，在后方的端部，在端部附近形成有向下表面方向锻造成的可动触点 122，并且在最靠端部形成有从上部向前方折回的爪部123。垫片109形成为长方形的框状，由框的内周形成的孔124的大小形成得与可动触 点侧端子106的下层部113的孔115形状大致相同。阻抗元件模块110由内部阻抗体125、可动触点侧连接端子126以及固定触点侧连 接端子127构成。可动触点侧连接端子126和固定触点侧连接端子127的后部分别与形成 于内部阻抗体125的上下两面的未图示的薄层电极膜的整个表面连接并固定。此外，在该阻抗元件模块110形成有贯穿内部阻抗体125、可动触点侧连接端子 126和固定触点侧连接端子127的孔128。该孔128的大小形成为与上述垫片109的长方 形的框的外周大致相同的大小。
固定触点侧端子111由连续设置于端子部的后方的支撑部129、以及从该支撑部 129再向后方连设的触点部131构成。虽未特别图示，在触点部131的端部，在与可动触点 122对置的位置设有固定触点。此外，在支撑部129的固定触点侧端子111所在的端部附近形成阶差孔132。在阶 差孔132的内周径形成有下方大上方小的阶差。支柱112的下部卡合于该阶差孔132。支柱112在其下部外周形成有与上述的孔132的下方的较大的阶差卡合的凸缘部 112-1，而该凸缘部112-1之上形成为与可动触点侧端子106的下层部113的孔115大致相 同形状。如图4A的单点划线133所示地，将各部件按照各部件的孔128、124、121、118、 115 (和116)的顺序嵌合于支柱112，并将支柱112的上部压溃。另外，此时，在将双金属 107的后端部插入到可动板108的爪部123的间隙的同时，使各孔卡合于支柱112。由此，如图4B所示，可动触点侧端子106、双金属107、可动板108、垫片109、阻抗 元件模块110、以及固定触点侧端子111重合成为一体，从而完成由支柱112定位固定的内 部结构。如图4B所示，将该内部结构收纳于本例的热保护器136的外壳134，完成本例的热 保护器135。所完成的热保护器135的外观形状和内部配置除了支柱的功能和形状不同的方 面以及电气连接形态不同的方面以外，与图3B、图3C所示的热保护器100是大致相同的。因此，在本例中，如果由聚合物PTC构成的内部阻抗体125发热的话，其热量能够 整体上高效地传递至双金属107。在本例的热保护器135的内部结构中，各部件的重合在厚度方向设有游隙，然而 各部分相对于可动触点侧端子106的电连接通过端子连接部117、端子连接部119、可动触 点侧连接端子126的钎焊或者焊接等进行，相对于固定触点侧端子111的电连接通过固定 触点侧连接端子127的钎焊或者焊接等进行。因此，即使各部件的重合的厚度方向存在游隙，也不会对电连接有任何妨碍。此 外，垫片109的高度形成为比阻抗元件模块110的厚度(高度)高。该高度的差为与上述各部件的重合的厚度方向的游隙的合计值大致相同的量，并 且该高度的差形成为在阻抗元件模块110的内部阻抗体125发热时因热膨胀引起的体积膨 胀而使厚度增加时能够吸收该厚度的增加量。接着，对如上所述地构成的实施例3的热保护器136的动作在以下作说明。首先， 当热保护器135的环境温度(周围温度)上升至预定温度以上时，双金属107从图4A的朝 上凸的状态反转动作成为朝上凹的状态。随着该双金属107的反转动作，可动板108的保持可动触点122的自由端向上方 移动。由此，可动触点122被从设于固定触点侧端子111的触点部131的未图示的固定触 点拉起，可动触点侧端子106与固定触点侧端子111之间的电流电路被截止。触点电路被截止后的固定触点侧端子111与可动触点侧端子106之间的电流的全 部的量流入阻抗元件模块110的由聚合物PTC构成的内部阻抗体125，使内部阻抗体125发 热。如上所述地，该内部阻抗体125的发热高效地传递至双金属107。基于传递至该双金属107的热量的温度对双金属107来说在预定温度以上，因此双金属107不会恢复平常状态而是维持触点电路的电流截止状态，直到从外部强制地使固 定触点侧端子111与可动触点侧端子106之间的电流截止为止。由此，在本实施方式中，也实现了在电流截止后利用内置的阻抗元件的发热进行 自保持的热保护器135。此外，在本实施方式中，如上所述地，垫片109的高度形成得比阻抗元件模块110 的厚度(高度)更高，该高度的差形成为在阻抗元件模块110的内部阻抗体125发热时，在 因热膨胀引起的体积膨胀而使厚度增加时能够吸收该厚度的增加量。由此，由聚合物PTC构成的内部阻抗体125的热膨胀引起的体积膨胀的自由度不 会受到外部压力的妨碍。并且，贴合于内部阻抗体125的可动触点侧连接端子126和固定 触点侧连接端子127分别在较广范围中与内部阻抗体125的上下表面的未图示的薄层状电 极连接，因此无需担心使由聚合物PTC构成的内部阻抗体125产生热点的问题。这样，本例的热保护器135也能够采用在发热时电流截止功能具有不稳定要素的 聚合物PTC作为阻抗元件，同时能够发挥稳定的电流截止功能和电流截止后的自保持功 能。
权利要求
一种热保护器，该热保护器在周围温度上升至预定温度以上时的电流截止后通过内置的阻抗元件的发热进行自保持，其特征在于，该热保护器具有主体框体；热随动元件，该热随动元件在预定温度反转动作；导电性的可动板，该可动板具备可动触点；导电性的固定板，该固定板具备固定触点；阻抗元件，该阻抗元件在内部阻抗体的两面具有电极；以及第一和第二端子部件，所述第一和第二端子部件分别贴合于所述阻抗元件的所述两面的电极，所述主体框体由一面具有开口部的箱体和封堵所述开口部的绝缘性填充材料构成，并且所述主体框体内置所述热随动元件、所述可动板、所述固定板的大部分、所述阻抗元件、所述第一端子部件以及所述第二端子部件，所述热随动元件的对置端部分别与所述可动板的对应的端部卡合，所述可动板具有接续至外部电路的一方的固定端部、以及该固定端部相反侧的具备所述可动触点的可动端部，并且通过所述热随动元件在所述预定温度的反转动作而驱动所述可动端部，使所述可动触点从闭合侧移动至断开侧，所述固定板在与所述可动触点对置的位置具备所述固定触点，并具有接续至所述外部电路的另一方的连接部，所述阻抗元件形成为板状体，并设有沿该板状体的厚度方向贯穿所述内部阻抗体和所述两面的电极的孔，所述第一端子部件在与所述孔重合的部分形成有直径比所述孔小的小径孔，并且，利用在所述孔的内部形成铆接部的部件将直径比所述孔小的小径孔的周围铆定并连接固定于所述可动板的所述固定端部，所述第二端子部件在与所述孔重合的部分形成有直径至少不小于所述孔的等径大径孔，该第二端子部件在延长部分具有挠曲部，在该第二端子部件与所述主体框体的内壁之间形成有间隙，所述间隙为该挠曲部可摆动因所述阻抗元件的所述内部阻抗体的热膨胀而增加的厚度的量，该第二端子部件经由与所述挠曲部连设的弯曲端部与所述固定板连接。
2.一种热保护器，该热保护器在周围温度上升至预定温度以上时的电流截止后通过内 置的阻抗元件的发热进行自保持，其特征在于，该热保护器具有 主体框体；热随动元件，该热随动元件在预定温度反转动作；导电性的可动板，该可动板具备可动触点；阻抗元件，该阻抗元件在内部阻抗体的两面具有电极；以及固定触点侧端子部件和可动触点侧端子部件，所述固定触点侧端子部件和可动触点侧 端子部件分别贴合于所述阻抗元件的所述两面的电极，所述主体框体由一面具有开口部的箱体和封堵所述开口部的绝缘性填充材料构成，并 且所述主体框体内置所述热随动元件、所述可动板、所述阻抗元件、所述第一端子部件以及所述第二端子部件，所述热随动元件的对置端部分别与所述可动板的对应的端部卡合， 所述可动板具有接续至外部电路的一方的固定端部、以及该固定端部相反侧的具备所 述可动触点的可动端部，并且通过所述热随动元件在所述预定温度的反转动作而驱动所述 可动端部，使所述可动触点从闭合侧移动至断开侧，所述阻抗元件形成为板状体，并设有沿该板状体的厚度方向贯穿所述内部阻抗体和所 述两面的电极的孔，所述可动触点侧端子部件具有从贴合于所述阻抗元件的电极的部分延伸并接续至所 述外部电路的一方的连接部，在与所述孔重合的部分形成直径比所述孔小的小径孔，并且， 利用在所述孔的内部形成铆接部的部件将直径比所述孔小的小径孔的周围铆定并连接固 定于所述可动板的所述固定端部，所述固定触点侧端子部件具有从贴合于所述阻抗元件的电极的部分分别向相反方向 延伸的端部，一方的端部被固定于所述主体框体并且在与所述可动触点对置的位置具备固 定触点，另一方的端部形成有接续至所述外部电路的另一方的连接部，在该固定触点侧端 子部件与所述主体框体的内壁之间形成有间隙，该间隙为该固定触点侧端子部件的比固定 于所述主体框体的端部靠所述连接部侧的部分可摆动因所述阻抗元件的所述内部阻抗体 的热膨胀而增加的厚度的量。
3.根据权利要求1或2所述的热保护器，其特征在于，在所述主体框体的内部还具有绝缘性部件，该绝缘性部件配设于比所述绝缘性填充材 料靠内部侧且比所述阻抗元件靠外部侧的位置，防止所述绝缘性填充材料向内部的侵入。
4.一种热保护器，该热保护器在周围温度上升至预定温度以上时的电流截止后通过内 置的阻抗元件的发热进行自保持，其特征在于，该热保护器具有可动侧端子，该可动侧端子形成有接续至外部电路的一方的端子部、以及在该端子部 的相反侧端部形成有支柱孔和铆接部；热随动元件，该热随动元件具有在预定温度反转动作的动作部、以及与该动作部连设 并形成有形状与所述支柱孔相同的支柱孔的连接部；可动板，该可动板具有端部，该端部形成有与所述热随动元件的一端卡合的钩接部； 可动触点，该可动触点形成于所述端部的所述钩接部的钩形成方向的相反侧面；以及连接 部，该连接部在所述端部的相反侧端部形成有形状与所述支柱孔相同的支柱孔；所述阻抗元件，该阻抗元件具有形成为板状体的内部阻抗体和分别形成于该内部阻抗 体的两面的面电极，该阻抗元件形成沿所述板状体的厚度方向贯穿所述内部阻抗体和所述 两面的面电极且直径比所述支柱孔大的支柱孔，所述面电极中一方的面电极经由第一端子 部件与所述可动板的所述连接部连接，另一方的面电极与第二端子部件连接；固定侧端子，该固定侧端子与所述第二端子部件连接，并形成直径与所述支柱孔相同 的支柱孔和铆接部，并具有接续至所述外部电路的另一方的端子部；支柱，该支柱贯穿所述可动侧端子、所述热随动元件、所述可动板、所述阻抗元件以及 所述固定侧端子各部件的直径与所述支柱孔相同的支柱孔和直径比所述支柱孔大的支柱 孔，将所述可动侧端子的所述铆接部和所述固定侧端子的所述铆接部铆定，保持所述各部件；以及绝缘性刚性部件，该绝缘性刚性部件形成得比所述阻抗元件的所述内部阻抗体和分别 形成于该内部阻抗体的两面的所述面电极的厚度高，并且该绝缘性刚性部件被夹装于所述 支柱和形成于所述阻抗元件的直径比所述支柱孔大的支柱孔的内壁之间。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的热保护器，其特征在于， 所述阻抗元件为聚合物PTC，该聚合物PTC为聚合物正温度系数件。
全文摘要
对于本发明的在即使因发热时的热膨胀引起体积膨胀也不会产生热点的安全状态下组装聚合物PTC的自保持型热保护器，当热保护器(70)的双金属(74)在预定温度反转动作时，可动板(75)的可动触点(77)向上方移动而从固定触点(78)离开，触点间的电流即可动触点侧端子(76)与固定触点侧端子(79-1)之间的电流截止，被截止的电流流至聚合物PTC(61)，使聚合物PTC(61)发热，使聚合物PTC(61)热膨胀且阻抗值升高。把聚合物PTC(61)的位置固定了的第一端子部件(63)相反侧的第二端子部件(64)形成有挠曲部，并在第二端子部件(64)与外壳(73)的上部内壁之间形成间隙(h)，由此，因聚合物PTC(61)的热膨胀引起的厚度方向的体积增加量被第二端子部件(64)的挠曲部吸收，聚合物PTC(61)的体积膨胀的自由度不会受到外部压力的妨碍。
文档编号H01H37/32GK101925973SQ200880125440
公开日2010年12月22日 申请日期2008年10月3日 优先权日2008年1月28日
发明者武田秀昭 申请人:打矢恒温器株式会社