專利名稱：保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用溫度熔絲的保護(hù)裝置，它具有在高電壓、大電流用的設(shè)備中以擴(kuò)大溫度熔絲的使用范圍為目的的保護(hù)電路。特別是涉及一種通過同時使用溫度熔絲和電流敏感熔絲而可以避免溫度熔絲剛動作之后的異常情況的保護(hù)電路。
背景技術(shù)：
溫度熔絲是一種能夠正確地檢測出電氣設(shè)備的異常過熱、并且迅速地切斷電路的保護(hù)零部件，它可用于各種家電產(chǎn)品、便攜式設(shè)備、通信設(shè)備、辦公設(shè)備、車載設(shè)備、空調(diào)、AC適配器、充電器、電池以及電子零部件。通常，溫度熔絲可以根據(jù)使用的感溫材料大致分成兩種。也就是說，具有使用導(dǎo)電性低熔點可熔合金作為感溫材料的可熔合金型溫度熔絲、以及使用不導(dǎo)電感溫物質(zhì)的感溫切片(pellets)型溫度熔絲兩種。這兩種都是對所安裝的電氣設(shè)備的異常溫度上升敏感而動作，切斷流入電氣設(shè)備的電流等，具有切換電路的導(dǎo)通狀態(tài)、保護(hù)電氣設(shè)備的功能，這就是所謂的非復(fù)位型溫度開關(guān)。換句話說，是在規(guī)定的動作溫度來使在初期常溫狀態(tài)下的導(dǎo)通狀態(tài)發(fā)生逆轉(zhuǎn)，變?yōu)榍袛酄顟B(tài)的對電氣用品的保護(hù)手，動作的動作溫度是由使用的感溫材料所決定的，通常，是在動作溫度為60℃至250℃、額定電流在0.5A至15A的范圍內(nèi)動作的品種齊備并出售的通用保護(hù)零部件。
例如，在特開2005-158681號公報以及特開2003-317589號公報中所示的那樣，具有內(nèi)部電阻小、切斷電流大的特點的感溫切片型溫度熔絲，使用熱塑性樹脂的感溫切片，可以在很大的范圍內(nèi)任意設(shè)定動作溫度。另外有雖然切斷電流小、但在帶有絕緣外殼密封安裝并可以檢測出溫度的可熔合金型溫度熔絲，它是在低熔點可熔合金上附著助熔劑，使熔融時的可熔合金形成球狀，然后再切斷，具有60℃至230℃的比較低的動作溫度。在低熔點可熔合金的表面所附著的助熔劑，如特開平06-243767號公報以及特開平04-282523號公報上所示的那樣，低熔點可熔合金在熔融溫度下熔斷時，不僅阻止了酸化膜產(chǎn)生的影響，而且使規(guī)定的溫度下熔融時可熔合金利用表面張力而形成球狀，這對于斷開兩個電極之間的電氣連接是有效的。
另一方面，電流熔絲可使用玻璃管類型、有延遲動作的時間延遲類型、耐高電壓強(qiáng)電流的類型等。一般來說，對于為額定電流的200％的過電流來說，規(guī)定要求在2分鐘以內(nèi)使其動作。另外，有即使不足額定電流的2倍但通電時間在大于等于1分鐘，也動作的電流熔絲，再有局部很細(xì)的、利用電阻的焦耳熱使其熔斷的電阻熔絲。在這樣的對電流敏感而切斷電路的電流熔絲的使用電路中，往往由于負(fù)載本身產(chǎn)生焦耳熱以及周圍溫度的上升，會招致由于過熱所帶來的危險狀態(tài)，以為了回避免這樣的危險，可同時設(shè)置溫度熔絲，切斷電路以保證安全，使之?dāng)[脫過熱狀態(tài)。
例如，大家都知道將溫度熔絲和電流熔絲混合起來使用的復(fù)合化結(jié)構(gòu)，將各種熔絲元件配置在同一基板上，或設(shè)置中間電極，進(jìn)行串聯(lián)連接，作為絕緣組件。這種復(fù)合熔絲例如已經(jīng)直到，正如特開2003-297206號公報上所示的那樣，在樹脂襯底膜上固定著一對引線導(dǎo)體的前端部分，同時在這些導(dǎo)體前端部分之間設(shè)置了中間電極，在一側(cè)連接溫度熔絲元件，在另一側(cè)連接電流熔絲元件，這樣構(gòu)成的復(fù)合熔絲。另外，如特開2000-123694號公報所示的，已知一種感知電流熔絲元件產(chǎn)生的熱量、而使溫度熔絲元件熔斷的復(fù)合熔絲；以及如特開2000-133102號公報所示的，已知一種使用帶有外框的引線框、并在中間電極和一對引線導(dǎo)體的各前端部分之間連接各熔絲元件的電流熔絲和溫度熔絲的復(fù)合結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
在將溫度熔絲安裝在電氣設(shè)備上使用的場合，是從出售的通用溫度熔絲中選擇適合負(fù)載容量的溫度熔絲來使用，但是也希望能擴(kuò)大溫度熔絲的適用范圍。例如，對于使用AC電源的電阻負(fù)載的通用型溫度熔絲，雖然為小于等于電壓250V、電流15A的范圍，但是在使用DC電源的場合，往往伴有在切斷溫度熔絲的時候所產(chǎn)生的電弧持續(xù)放電的不良情況。也就是說，在溫度熔絲過熱敏感而在動作溫度下動作以切斷電路的時候，在溫度熔絲切斷的接點間產(chǎn)生的等離子體，由于不像交流電那樣改變極性，將會招致等離子體持續(xù)放電的意外的情況。
為此，通用型溫度熔絲的適用范圍，在切斷電流大的情況時，被限制在小于等于電壓24V、電流10A的額定條件內(nèi)。另外，當(dāng)利用溫度熔絲來阻止直流感應(yīng)電阻負(fù)載、或者電源設(shè)備的過熱情況時，希望可以消除由于因溫度熔絲的動作而產(chǎn)生的切斷電路時的等離子體放電所造成的不良情況。于是，為了能夠在更高的電壓和更大的電流下使用出售的溫度熔絲，要求提供可以擴(kuò)大適用范圍的安全的保護(hù)裝置。另一方面，對于通用型的電流熔絲，備有范圍很大的電氣額定值和特性以及切斷能力的產(chǎn)品，用作為絕大部分電氣設(shè)備的保護(hù)。
因此，本發(fā)明是為了消除上述的缺點而被提出的，是提供一種具有在更高的電壓和更大的電流下、能夠使用現(xiàn)有產(chǎn)品的保護(hù)電路的型，并且加以改進(jìn)的保護(hù)裝置。因此提供了一種保護(hù)裝置，該保護(hù)裝置同時使用基于通用型的感溫切片型溫度熔絲或者可熔合金型熔絲的內(nèi)部電阻、而具有預(yù)先定好內(nèi)部電阻的電流敏感熔絲和溫度熔絲，以形成保護(hù)電路，可以適應(yīng)大負(fù)載。
本發(fā)明是具有在電源和負(fù)載之間串聯(lián)連接的保護(hù)電路的保護(hù)裝置，這種保護(hù)電路具有對電源和/或者負(fù)載的過熱敏感而動作的具有規(guī)定動作溫度的溫度熔絲、以及與溫度熔絲并聯(lián)連接并在規(guī)定的動作溫度下動作的電流敏感熔絲，電流敏感熔絲被設(shè)定成只有溫度熔絲在規(guī)定的動作溫度下動作之后才會動作。這里，電流敏感熔絲的通電電流相對于負(fù)載恒定時的主電流為小于等于50％，電流敏感熔絲動作時的規(guī)定的動作電流是大于等于電流敏感熔絲的通電電流的2倍。設(shè)定成比主電流的100％小的值，在溫度熔絲動作之后切斷電流敏感熔絲，通過這些，就可以阻止在溫度熔絲的電極之間發(fā)生的放電。
換句話說，本發(fā)明的保護(hù)裝置具有將溫度熔絲和電流敏感熔絲兩者并聯(lián)連接的保護(hù)電路。保護(hù)電路是在電源和負(fù)載間串聯(lián)連接而構(gòu)成的，根據(jù)在保護(hù)電路中使用的電流敏感熔絲的內(nèi)部電阻和溫度熔絲的內(nèi)部電阻，來決定相對于主電流的電流敏感熔絲的通電電流，基于這個通電電流來設(shè)定電流敏感熔絲的額定值。例如，關(guān)于溫度熔絲的內(nèi)部電阻，如果用包含引線的全長25mm的電阻值來表示的話，感溫切片型熔絲的內(nèi)部電阻大體上為小于等于1.5mΩ/25mm，而可熔合金型溫度熔絲的內(nèi)部電阻大體上為小于等于15mΩ/25mm，可使用任何一種。另外，雖然上述的電流熔絲的內(nèi)部電阻根據(jù)額定電流不同有各種各樣，但是通常與上述的溫度熔絲相比具有更大的值。因此，提供了一種通過使用市場上所出售的通用型的溫度熔絲和通用型的電流熔絲而使得保護(hù)電路價格便宜、而且使用在高電壓下可以適應(yīng)大電流的負(fù)載的溫度熔絲的保護(hù)裝置。
本發(fā)明中的溫度熔絲和電流敏感熔絲并聯(lián)連接的保護(hù)電路，由于只要溫度熔絲不動作，電流敏感熔絲也不會動作，在規(guī)定的動作溫度下使溫度熔絲動作時，在所規(guī)定的滯后時間之后，使電流敏感熔絲動作，因此就可以抑制在規(guī)定的動作溫度下使溫度熔絲動作時發(fā)生的電弧放電。這是由于因為電流流過保護(hù)電路的電流敏感熔絲，所以可以抑制在切斷狀態(tài)的溫度熔絲切斷的接點間或者斷線的可熔合金間施加的電壓。另一方面，雖然由于溫度熔絲的切斷動作，而在電流敏感熔絲中有很大的電流流過會使之熔斷，但是由于在切斷電路上會有時間延遲，所以不產(chǎn)生溫度熔絲的電弧放電，不產(chǎn)生伴隨著溫度熔絲切斷后放電導(dǎo)致的不良情況。一般，可熔合金型溫度熔絲在可熔體熔融時，因為迅速拉開合金，切斷電路，所以有大于等于數(shù)μ秒程度的時間延遲，是不會產(chǎn)生問題的，但是由于在溫度切片型溫度熔絲中利用感溫物質(zhì)的熔融而使動接點移動來切斷電路，因此有大于等于數(shù)秒程度的時間延遲，這是比較好的。
本發(fā)明以使用溫度熔絲的保護(hù)裝置作為特點，能夠提供一種便宜的使用出售的通用的溫度熔絲及電流敏感熔絲。也就是說，通過同溫度熔絲并聯(lián)連接電流敏感熔絲，在超過溫度熔絲的額定電壓和電流的范圍內(nèi)也可以使用，可以阻止在溫度熔絲剛切斷以后產(chǎn)生的電弧放電。特別是在用于對高電壓和強(qiáng)電流的負(fù)載的電源或者負(fù)載阻止過熱的溫度熔絲的利用領(lǐng)域中，通過和電流敏感熔絲的并聯(lián)連接，可以擴(kuò)大向大負(fù)載裝置的適用領(lǐng)域，也可以防止過熱時不良情況的發(fā)生。本發(fā)明的保護(hù)裝置以低價提供了在車輛相關(guān)、DC電動機(jī)相關(guān)的車輛空調(diào)、電動工具的安全保護(hù)方法，由于溫度熔絲的適用范圍可適用于切斷電流35A～10000A、電壓AC600V或者DC600V的負(fù)載，所以可以試圖擴(kuò)大適用的范圍。
本發(fā)明其它的目的、特征及優(yōu)點，經(jīng)參照附圖對本發(fā)明的以下詳細(xì)說明將會充分理解。


圖1表示的是使用本發(fā)明的溫度熔絲的保護(hù)裝置的電路圖。
圖2表示的是在使用本發(fā)明的溫度熔絲的保護(hù)裝置中的保護(hù)電路的電流分流狀態(tài)與熔絲內(nèi)部電阻之間的關(guān)系。
圖3A和圖3B表示的是使用本發(fā)明的溫度熔絲的保護(hù)裝置中的保護(hù)電路的電流分流狀態(tài)與熔絲內(nèi)部電阻之間的關(guān)系。圖3A表示的是正常的狀態(tài)，圖3B表示的是動作時的狀態(tài)。
具體實施例方式
根據(jù)本發(fā)明，使用溫度熔絲的保護(hù)裝置具備有保護(hù)電路。這個保護(hù)電路是具有對電源和/或者負(fù)載的過熱敏感并動作的有規(guī)定的動作溫度的溫度熔絲、以及與溫度熔絲并聯(lián)連接的在規(guī)定的動作電流下動作的電流敏感熔絲。保護(hù)電路與電源和負(fù)載串聯(lián)連接而構(gòu)成的，其特征在于，電流敏感熔絲是只有在溫度熔絲以規(guī)定的動作溫度動作后才會動作。由于這種保護(hù)裝置在高電壓和強(qiáng)電流用負(fù)載中也能使用，所以可以擴(kuò)大溫度熔絲的利用范圍。
圖1表示的是使用本發(fā)明的溫度熔絲的保護(hù)裝置的電路圖。在本發(fā)明的保護(hù)裝置10中是這樣構(gòu)成的，包含主電流用的電流熔絲(未圖示)的直流電源12和負(fù)載14連接，溫度熔絲16和電流敏感熔絲18并聯(lián)連接的保護(hù)電路20與電源12和負(fù)載14串聯(lián)。溫度熔絲16可以是感溫型切片型溫度熔絲或者可熔合金型溫度熔絲中的任何一種，根據(jù)正常時使用的電流值等，能夠從通用的出售產(chǎn)品中選出與規(guī)定的動作電流相符合的熔絲。溫度熔絲16對于負(fù)載14的過熱和/或者電源12的過熱敏感。因此可用作為阻止電源12內(nèi)的控制電路和插孔等的電路零部件的過熱。
另一方面，對于電流敏感熔絲18，希望將流過熔絲的通電電流相對于在負(fù)載中流過的正常時的主電流設(shè)定為小于等于50％，更加希望設(shè)定在小于等于20％，特別希望設(shè)定在小于等于10％。并且希望適用電流敏感熔絲18動作的規(guī)定的電流額定值設(shè)定在大于等于電流敏感熔絲的通電電流的2倍的熔絲，更加希望是大于等于2.2倍，特別希望是大于等于2.5倍。根據(jù)上述，在溫度熔絲16動作后經(jīng)規(guī)定的時間延遲可以切斷電流敏感熔絲18，在溫度熔絲16的切斷動作時可以阻止在電極間產(chǎn)生的電弧放電。作為電流敏感熔絲，可以選擇通用電流熔絲即時間延遲型、玻璃管型、耐高電壓型、直流電壓型中的任何一種，或者可以選擇電阻熔絲。電流敏感熔絲的內(nèi)部電阻比溫度熔絲的內(nèi)部電阻要大，可以在超過上述溫度熔絲的標(biāo)稱額定電壓值或者標(biāo)稱額定電流值的范圍中使用溫度熔絲。
圖2、圖3A和圖3B表示的是在保護(hù)電路中的電流的分流狀態(tài)和各熔絲內(nèi)部電阻之間的關(guān)系圖。如圖2所示，溫度熔絲26具有內(nèi)部電阻R1，電流敏感熔絲28具有內(nèi)部電阻R2。在這個電路中，從電源22流入負(fù)載24的主電流I是流過溫度熔絲26的電流I1和流過電流敏感熔絲28的電流I2的和。因此，在正常動作時，流入電流敏感熔絲28的電流I2由式(1)表示。
I2＝(R1×I)/(R1+R2)…(1)因此，電流敏感熔絲28雖然在上述的電流I2下不動作，但從在主電流I下可靠動作并調(diào)整溫度熔絲切斷后直到電流敏感熔絲切斷之間的時間延遲的觀點來看，希望設(shè)定成以比主電流I的100％小的電流值來動作，更加希望是小于等于主電流的50％，特別希望是小于等于36％。這里，包含在實用電路中利用的引線，實作為全長25mm測值的，內(nèi)部電阻R1在感溫切片型溫度熔絲的場合，大體上為小于等于1.5mΩ/25mm，多數(shù)的品種為0.7mΩ～0.9mΩ/25mm。另外，可熔合金型溫度熔絲的場合，大體上為小于等于15mΩ/25mm，多數(shù)的品種是在3mΩ～10mΩ/25mm的范圍內(nèi)，任何一種都可以使用。另一方面，電流敏感熔絲28的內(nèi)部電阻R2的范圍極大，在用通用玻璃管型的電流敏感熔絲實測時約為10mΩ～60Ω。表1中表示的是關(guān)于通用玻璃管型的電流敏感熔絲的額定電流和內(nèi)部電阻之間的關(guān)系。
表1


這里，具體的主電流I約為10A，在使用內(nèi)部電阻R1為1.0mΩ/25mm的感溫切片型溫度熔絲的場合，如果假定電流敏感熔絲的內(nèi)部電阻R2為20mΩ，則流過電流敏感熔絲28的電流I2根據(jù)式(1)可得I2＝(1×10)/(1+20)＝0.48(A)與通電電流I2為0.48A相比，通電電流的2倍的電流值為0.96A。因此，選定額定大于等于1A并且小于等于10A、內(nèi)部電阻約為20mΩ的通用電流熔絲為電流敏感熔絲，用于保護(hù)電路。
圖1是作為本發(fā)明的實施例表示的保護(hù)裝置的例子，負(fù)載14在動作中異常過熱、溫度熔絲16達(dá)到規(guī)定的動作溫度之時，溫度熔絲16動作，變?yōu)榍袛酄顟B(tài)。但是，因為并聯(lián)連接的電流敏感熔絲18以連接狀態(tài)正常動作，在切斷溫度熔絲之后，直到電流敏感熔絲動作被切斷為止，電流流過負(fù)載14。其結(jié)果，在溫度熔絲16剛切斷之后，能夠抑制電極間產(chǎn)生的電弧放電。這樣，消除了伴隨著溫度熔絲動作而的不良情況，擴(kuò)大溫度熔絲的實質(zhì)上的額定值，相比溫度熔絲單獨使用，擴(kuò)大了適用范圍。也就是說，提供了一種使用在實質(zhì)上擴(kuò)大了出售的溫度熔絲的適用范圍、而且低價格的溫度熔絲的保護(hù)裝置。對于直流用途的電阻負(fù)載，很明顯擴(kuò)大了適用范圍，可以超過溫度熔絲標(biāo)稱的額定電壓值或者額定電流值。
其次，表2及表3表示的是由溫度熔絲的內(nèi)部電阻R1、主電流I以及電流敏感熔絲的內(nèi)部電阻R2、根據(jù)上述的公式(1)來求流過電流敏感熔絲的電流值I2。表2表示的是內(nèi)部電阻R1使用1mΩ的感溫切片型溫度熔絲的情況，將主電流值I和電流敏感熔絲的內(nèi)部電阻R2作為參變量。同樣，圖3表示的是內(nèi)部電阻R1使用5mΩ的可熔合金型溫度熔絲的情況，將主電流值I和電流敏感熔絲的內(nèi)部電阻R2作為參變量。
表2


表3


如上所述，電流敏感熔絲的選擇條件是在正常的主電流流過的情況下流入電流敏感熔絲的通電電流值根據(jù)公式(1)、由表2或者表3來求得，設(shè)定額定電流為大于等于它的2倍。在這種情況下，需要使用的溫度熔絲的內(nèi)部電阻、主電流以及電流敏感熔絲自身的內(nèi)部電阻作為決定因素。另外，圖3A表示的是根據(jù)在通常使用狀態(tài)下的保護(hù)電路20中的通電電流、由I1≥I2的關(guān)系得到的不用擔(dān)心斷線的正常狀態(tài)；圖3B表示的是保護(hù)電路20的溫度熔絲在規(guī)定的動作溫度下動作時的通電電流的狀態(tài)。溫度熔絲動作時，在電流敏感熔絲中流過主電流I(＝I1+I2)，直到切斷能力為止，然后切斷。因此，在溫度熔絲動作時，由于電流敏感熔絲導(dǎo)通，在溫度熔絲的電極間伴隨著電火花和熔接而導(dǎo)致的不良情況。
本發(fā)明在不超出其精神或主要特征的情況下，能夠以其它的各種形態(tài)加以實施。因此，上述實施例在所有方面只不過僅是表示例子，不能進(jìn)行限定性的解釋。本發(fā)明的范圍是由權(quán)利要求的范圍所示的，對于說明書正文沒有任何約束。再有，屬于權(quán)利要求范圍的相同范圍的變形或變更，全部是本發(fā)明范圍內(nèi)的內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種保護(hù)裝置，具備串聯(lián)連接在電源(12)及負(fù)載(14)之間的保護(hù)電路(20)，其特征在于，所述保護(hù)電路(20)具備對電源(12)和/或者負(fù)載(14)的過熱敏感而動作的具有規(guī)定的動作溫度的溫度熔絲(16)、以及與該溫度熔絲(16)并聯(lián)連接并在規(guī)定的動作電流下動作的電流敏感熔絲(18)，將所述電流敏感熔絲(18)設(shè)定成僅在所述溫度熔絲(16)在規(guī)定的動作溫度下動作后進(jìn)行動作。
2.如權(quán)利要求1中所述的保護(hù)裝置，其特征在于，所述電流敏感熔絲(18)的通電電流相對于所述負(fù)載(14)的主電流為小于等于50％，所述電流敏感熔絲(18)動作的所述規(guī)定的動作電流是大于等于所述電流敏感熔絲(18)的通電電流的2倍，被設(shè)定成比主電流的100％小的值，在所述溫度熔絲(16)動作后所述電流敏感熔絲(18)被切斷，阻止在所述溫度熔絲(16)的電極間發(fā)生的放電。
3.如權(quán)利要求1中所述的保護(hù)裝置，其特征在于，所述的溫度熔絲(16)是內(nèi)部電阻為小于等于1.5mΩ/25mm的感溫切片型溫度熔絲，或者是內(nèi)部電阻為小于等于15mΩ/25mm的可熔合金型溫度熔絲。
4.一種保護(hù)裝置，具備有在電源(12)和負(fù)載(14)之間串聯(lián)連接的保護(hù)電路(20)，其特征在于，所述保護(hù)電路(20)是由對過熱敏感而動作的具有規(guī)定的動作溫度的溫度熔絲(16)、以及在規(guī)定的動作電流下動作的電流敏感熔絲(18)的并聯(lián)電路構(gòu)成的，設(shè)定成在所述電流敏感熔絲(18)的動作和所述溫度熔絲(16)在所述規(guī)定的動作溫度下的動作之間具有時間延遲。
5.如權(quán)利要求4中所述的保護(hù)裝置，其特征在于，所述電流敏感熔絲(18)是時間延遲型的電流熔絲或者電阻熔絲；所述電流敏感熔絲(18)的內(nèi)部電阻與所述溫度熔絲(16)的內(nèi)部電阻相比要大。
6.如權(quán)利要求5中所述的保護(hù)裝置，其特征在于，所述溫度熔絲(16)及所述電流敏感熔絲(18)是通用型的熔絲，所述溫度熔絲(16)在超過溫度熔絲的標(biāo)稱額定電壓值或者標(biāo)稱額定電流值的范圍內(nèi)使用。
全文摘要
提供了一種可以在更高電壓、更強(qiáng)電流下使用的溫度熔絲(16)的保護(hù)裝置(10)。為此，對保護(hù)裝置(10)設(shè)置了在電源(12)及負(fù)載(14)之間串聯(lián)連接的保護(hù)電路(20)，保護(hù)電路(20)是具備有對電源(12)和/或者負(fù)載(14)的過熱敏感而動作的有規(guī)定的動作溫度的溫度熔絲(16)、以及與溫度熔絲(16)并聯(lián)連接的在規(guī)定的動作電流下動作的電流敏感熔絲(18)，電流敏感熔絲(18)被設(shè)定成只有溫度熔絲(16)在規(guī)定的動作溫度下動作后進(jìn)行動作。
文檔編號H02H3/08GK1905303SQ20061010863
公開日2007年1月31日 申請日期2006年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月29日
發(fā)明者西川正泰 申請人:恩益禧肖特電子零件有限公司, 本田技研工業(yè)株式會社