(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースと、
前記ケースに収容され、板状の第１の抵抗発熱体、前記第１の抵抗発熱体の両側に設置された一対の電極、及び前記一対の電極からそれぞれ引き出された入力線及び出力線を備えるサーミスタと、
前記ケースに収容され、電流の入力線及び出力線を備える抵抗体と、
前記サーミスタの入力線と前記抵抗体の入力線とを連結する入力連結部と、
前記サーミスタの出力線と前記抵抗体の出力線とを連結する出力連結部と、
一端は前記入力連結部に結合され、他端は前記ケースの外部に延長される第１のリードワイヤと、
一端は前記出力連結部に結合され、他端は前記ケースの外部に延長される第２のリードワイヤと、を含み、
前記サーミスタはＮＴＣサーミスタを含み、前記抵抗体は、前記ＮＴＣサーミスタより小さい抵抗値を有する巻線抵抗体を含み、前記ＮＴＣサーミスタと前記巻線抵抗体が熱的に影響を与え合うように隣接して配置され、
無負荷状態では、前記ＮＴＣサーミスタ及び前記巻線抵抗体のうち抵抗値が小さい前記巻線抵抗体が電流のメジャーフローパスに、抵抗値が大きい前記ＮＴＣサーミスタが電流のマイナーフローパスになり、負荷状態では、前記巻線抵抗体の熱が伝達され、抵抗値が前記巻線抵抗体の抵抗値より小さくなった前記ＮＴＣサーミスタが電流のメジャーフローパスに、前記巻線抵抗体が電流のマイナーフローパスになるように構成され、前記巻線抵抗体と前記ＮＴＣサーミスタとの間の熱的不均衡が解消される、
ことを特徴とする回路保護装置。
【請求項２】
前記巻線抵抗体は、ロッド状に構成され、板状である前記ＮＴＣサーミスタの中央部に配置され、前記巻線抵抗体の長手方向中心線が前記ＮＴＣサーミスタと実質的に平行に配置された、
ことを特徴とする請求項１に記載の回路保護装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路保護装置に関し、より詳細には、ケースの内部に挿入された複数の抵抗発熱体が熱的に互いに影響を与え合い、複数の抵抗発熱体間の熱的不均衡を減少させるように配置された回路保護装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子製品に電源が印加されると、瞬間的に大容量の電流が流れるようになるが、これを突入電流（Ｉｎｒｕｓｈ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）と称する。電子製品に装着された回路基板に突入電流が反復的に流入する場合、回路基板に搭載された電子部品や半導体素子の破壊及び劣化によって寿命短縮及び機能低下などがもたらされるので、別途の回路保護用素子が回路基板に装着される。
【０００３】
このような回路保護用素子の一つとしてサーミスタ（Ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒ）が知られている。サーミスタは、熱的に抵抗値が敏感に変化する抵抗素子であって、特に、自体温度又は周囲温度の変化に伴って電気的抵抗値が変化するという特性を有する。サーミスタのうち負の温度係数を有するサーミスタをＮＴＣサーミスタ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒ）と言う。このようなＮＴＣサーミスタは、自体温度又は周辺温度の上昇と共に抵抗値が減少する。
【０００４】
このようなＮＴＣサーミスタの特性により、ＮＴＣサーミスタは、突入電流抑制用保護素子として活用される。突入電流を低下させるとき、抵抗値が大きいＮＴＣサーミスタを使用するほど大きな効果を発揮する。このように抵抗値が大きいＮＴＣサーミスタを使用すると、突入電流を低下させるのには大きな効果を発揮するが、突入電流を低下させた後は持続的に電力損失及び熱損失が発生する。したがって、ＮＴＣサーミスタを通じて突入電流を低下させるときは、抵抗値が小さいＮＴＣサーミスタを使用することが好ましい。
【０００５】
また、突入電流を低下させた後の電力及び熱損失を減少させるためには、表面積が広いか、良好な放熱特性を有するＮＴＣサーミスタを使用することが好ましい。
【０００６】
特許文献１には、放熱特性が向上した回路保護素子が開示されている。この回路保護素子は、ケースの内部にディスクタイプの発熱抵抗体を挿入し、ケースの内部を充填材で充填することによって放熱特性を向上させている。また、特許文献２には、ケース内に発熱性電子素子が収納され、樹脂型セメントでケースの内部を充填することによって放熱特性を向上させた発熱軽減型電子部品が開示されている。
【０００７】
しかし、このような回路保護素子は、個別的には放熱特性が良好であり得るが、このような回路保護素子が回路基板に多数装着される場合、各保護素子間の熱的不均衡がもたらされ、依然として電力及び熱損失が発生する。すなわち、多数の回路保護素子が装着された回路基板に突入電流が流入する場合、各回路保護素子ごとに抵抗値又は熱的特性が異なり、特定の回路保護素子のみに集中的に電流が流れたり、その反対に電流がほとんど流れないという問題が発生する。その結果、特定の回路保護素子は回路保護機能を行えない場合が発生し、各回路保護素子間の熱的不均衡が発生し、電力又は熱損失がもたらされる。例えば、抵抗値が５ΩであるＮＴＣサーミスタと抵抗値が５．１ΩであるＮＴＣサーミスタとが搭載された回路基板に突入電流が印加される場合、抵抗値が５ΩであるＮＴＣサーミスタは、抵抗が０．２Ωに減少しながら温度が１３０℃に上昇するが、抵抗値が５．１ΩであるＮＴＣサーミスタは、抵抗が４Ωに少し減少しながら温度も４５℃程度に上昇し、抵抗値の差が小さいとしても両サーミスタ間の著しい熱的不均衡がもたらされ、このような熱的不均衡は、時間の経過と共にさらに激しくなる。
【０００８】
また、電子製品の大型化、ＯＬＥＤ、ＵＨＤなどの高画質ディスプレイ装置の出現などで電子製品に多量の電流が流れるようになり、このために、抵抗値が小さい回路保護素子の採用が要求されるが、従来のＮＴＣサーミスタを活用した回路保護素子では抵抗値を減少させるのに限界がある。すなわち、抵抗を減少させるためにはＮＴＣサーミスタのサイズを増加させなければならないが、ＮＴＣサーミスタは、サイズを増加させるほど製造単価が幾何級数的に上昇するので、単純にＮＴＣサーミスタのサイズを拡大して抵抗を減少させるのには限界がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】韓国特許公開２０１２―９３０３号公報
【特許文献２】日本特許公開２００７―１０３６８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上述した問題を解決するためのものであって、ケース内に複数の抵抗発熱体が熱的に互いに影響を与え合うように配置され、熱的不均衡による熱的損失を減少させ得る回路保護装置を提供することを主な目的とする。
【００１１】
本発明の他の目的は、ケース内にＮＴＣサーミスタと一般抵抗体を接続して配置し、一般抵抗体の発熱がＮＴＣサーミスタに影響を与えるようにすることによって、熱的不均衡による熱的損失を減少させ得る回路保護装置を提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、ケース内にＮＴＣサーミスタと一般抵抗体を接続して配置し、無負荷状態では一般抵抗体が電流のメインフローパスになり、負荷状態ではＮＴＣサーミスタが電流のメインフローパスになるように構成することによって、安定性が向上し、寿命が延長される回路保護装置を提供することにある。
【００１３】
本発明の他の目的は、ケース内に複数の抵抗発熱体を効率的に接続し、比較的小さい合成抵抗値を有する回路保護装置を提供することにある。
【００１４】
本発明の他の目的は、ケース内の複数の抵抗発熱体間の接続及び配置を効果的に具現し、回路基板における設置空間を減少させ得る回路保護装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記目的を達成するための本発明の回路保護装置は、ケースと、前記ケースに収容され、板状の第１の抵抗発熱体、前記第１の抵抗発熱体の両側に設置された一対の電極、及び前記一対の電極からそれぞれ引き出された入力線及び出力線を備えるサーミスタと、前記ケースに収容され、電流の入力線及び出力線を備える抵抗体と、前記サーミスタの入力線と前記抵抗体の入力線とを連結する入力連結部と、前記サーミスタの出力線と前記抵抗体の出力線とを連結する出力連結部と、一端は前記入力連結部に結合され、他端は前記ケースの外部に延長される第１のリードワイヤと、一端は前記出力連結部に結合され、他端は前記ケースの外部に延長される第２のリードワイヤとを含み、前記サーミスタはＮＴＣサーミスタを含み、前記抵抗体は、前記ＮＴＣサーミスタより小さい抵抗値を有する巻線抵抗体を含み、前記ＮＴＣサーミスタと前記巻線抵抗体が熱的に影響を与え合うように隣接して配置され、無負荷状態では、前記ＮＴＣサーミスタ及び前記巻線抵抗体のうち抵抗値が小さい前記巻線抵抗体が電流のメジャーフローパス、抵抗値が大きい前記ＮＴＣサーミスタが電流のマイナーフローパスになり、負荷状態では、前記巻線抵抗体の熱が伝達され、抵抗値が前記巻線抵抗体の抵抗値より小さくなった前記ＮＴＣサーミスタが電流のメジャーフローパス、前記巻線抵抗体が電流のマイナーフローパスになるように構成され、前記巻線抵抗体と前記ＮＴＣサーミスタとの間に熱的不均衡が解消されることを特徴とする。
【００１６】
また、前記巻線抵抗体は、ロッド状に構成され、板状である前記ＮＴＣサーミスタの中央部に配置され、前記巻線抵抗体の長手方向中心線が前記ＮＴＣサーミスタと実質的に平行に配置されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の回路保護装置によると、ケース内に複数の抵抗発熱体が熱的に互いに影響を与え合うように配置され、熱的不均衡による熱的損失を減少させることができる。
【００１８】
また、本発明の回路保護装置によると、ケース内にＮＴＣサーミスタと一般抵抗体を接続して配置し、一般抵抗体の発熱がＮＴＣサーミスタに影響を与えるようにすることによって、熱的不均衡による熱的損失を減少させることができる。
【００１９】
また、本発明によると、ケース内にＮＴＣサーミスタと一般抵抗体を接続して配置し、無負荷状態では一般抵抗体が電流のメインフローパスになり、負荷状態ではＮＴＣサーミスタが電流のメインフローパスになるように構成することによって、安定性が向上し、寿命が延長される回路保護装置を具現することができる。
【００２０】
また、本発明によると、ケース内に複数の抵抗発熱体を効率的に接続し、比較的小さい合成抵抗値を有する回路保護装置を具現することができる。
【００２１】
また、本発明によると、ケース内の複数の抵抗発熱体間の接続及び配置を効果的に具現することによって、回路基板における設置空間を減少させ得る回路保護装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る回路保護装置の実施例１の斜視図である。
【図２】図１のＡ―Ａ線に沿う断面図である。
【図３】図１のＢ―Ｂ線に沿う断面図である。
【図４】本発明に係る回路保護装置の実施例１において回路保護素子がケースに収容された状態の斜視図である。
【図５】本発明に係る回路保護装置の実施例１において回路保護素子がケースに収容された後、充填材が充填された状態の斜視図である。
【図６】本発明の実施例１における無負荷状態の電流の流れを示した図である。
【図７】本発明の実施例１における負荷状態の電流の流れを示した図である。
【図８】本発明に係る回路保護装置の実施例２の斜視図である。
【図９】図６のＡ―Ａ線に沿う断面図である。
【図１０】図６のＢ―Ｂ線に沿う断面図である。
【図１１】本発明に係る回路保護装置の実施例２において回路保護素子がケースに収容された状態の斜視図である。
【図１２】本発明に係る回路保護装置の実施例２において回路保護素子がケースに収容された後、充填材が充填された状態の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下では、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００２４】
本発明の実施例１は、ケース１０、サーミスタ２０及び抵抗体３０を備えている。
【００２５】
図１を参照すると、ケース１０は、両側壁１１、後面壁１２、前面壁１３及び底壁１４を備えており、これらによってサーミスタ２０と抵抗体３０が収容される収容溝１５が形成され、上面は開放される。前面壁１３には、後述するリードワイヤが引き出されるように案内する案内溝１６が形成される。
【００２６】
図２と図３を参照すると、サーミスタ２０は、抵抗発熱体２１、前記抵抗発熱体２１の両側に設置された一対の電極２２、及び前記一対の電極２２からそれぞれ引き出される入力線２３及び出力線２４を備えており、これらはコーティング材２５でコーティングされる。
【００２７】
抵抗体３０は、抵抗素子３１、前記抵抗素子３１の両側に設置された一対の電極３２、及び前記一対の電極３２からそれぞれ引き出される入力線３３及び出力線３４を備えており、これらはコーティング材３５でコーティングされる。
【００２８】
図１〜図３に示したように、前記サーミスタ２０の入力線２３と前記抵抗体３０の入力線３３は、入力連結部４０によって連結される。このような入力連結部４０は、クランピング装置などで構成することもでき、前記サーミスタ２０の入力線２３と前記抵抗体３０の入力線３３とを一体に連結することもできる。
【００２９】
これと同様に、前記サーミスタ２０の出力線２４と前記抵抗体３０の出力線３４は、出力連結部５０によって連結される。このような出力連結部５０は、クランピング装置などで構成することもでき、前記サーミスタ２０の出力線２４と前記抵抗体３０の出力線３４とを一体に連結することもできる。
【００３０】
一方、電源を前記サーミスタ２０と前記抵抗体３０に印加するための第１のリードワイヤ６０が設けられるが、前記リードワイヤ６０の一端は前記入力連結部４０に結合され、他端は前記ケース１０の案内溝１６を介して外部に延長される。また、前記サーミスタ２０と前記抵抗体３０から電流が流れ出ることを案内するための第２のリードワイヤ７０が設けられるが、前記第２のリードワイヤ７０の一端は前記出力連結部５０に結合され、他端は前記ケース１０の案内溝１６を介して外部に延長される。
【００３１】
また、ケース１０にサーミスタ２０と抵抗体３０が収容された状態で充填材８０が充填されるが、このような充填材８０は、サーミスタ２０と抵抗体３０を収容溝１５の内部で支持するだけでなく、サーミスタ２０と抵抗体３０からの放熱が効果的に行われるようにする。したがって、充填材８０としては、放熱特性に優れた材質が使用されることが好ましい。
【００３２】
図４及び図５は、本発明に係る回路保護装置の実施例１の組立過程を示した図である。まず、ケース１０、サーミスタ２０及び抵抗体３０が設けられる。サーミスタ２０と抵抗体３０は、入力連結部４０と出力連結部５０によって連結され、これら連結部４０、５０には、第１のリードワイヤ６０と第２のリードワイヤ７０がそれぞれ結合される。
【００３３】
このような状態で、図４に示したように、サーミスタ２０と抵抗体３０がケース１０の収容溝１５に収容される。このとき、第１のリードワイヤ６０と第２のリードワイヤ７０の端部は、それぞれ案内溝１６を介して外部に延長される。
【００３４】
その後、ケース１０の収容溝１５に充填材８０が充填され、回路保護装置が完成する。このように完成した回路保護装置は、回路基板に装着され、突入電流を制限する役割をする。
【００３５】
一方、本実施例において、サーミスタ２０は、全体的に板状を有するＮＴＣサーミスタであって、抵抗体は、巻線抵抗体としてロッド状を有する。このようなＮＴＣサーミスタと巻線抵抗体は、互いに熱伝逹がうまく行われながらも全体のサイズを減少させ得る配置関係を有することが好ましく、ＮＴＣサーミスタと巻線抵抗体が隣接しながらも対向面積が広く配置されることがさらに好ましい。特に、前記巻線抵抗体は、前記ＮＴＣサーミスタの中央部に配置され、前記巻線抵抗体の長手方向中心線が前記ＮＴＣサーミスタと実質的に平行に配置される。これは、回路保護装置のサイズを減少させるだけでなく、サーミスタ２０と抵抗体３０が熱的に互いに影響を与え合い、熱的不均衡を減少させるためである。すなわち、サーミスタ２０と抵抗体３０に電流が流れると、これらは発熱するようになるが、発熱量が多いものから発熱量が少ないものに熱伝逹が行われ、両者間の熱的不均衡を解消することができる。
【００３６】
また、サーミスタ２０と抵抗体３０は、同一の抵抗値を有することもでき、異なる抵抗値を有することもできる。いずれの抵抗値を有するとしても、サーミスタ２０と抵抗体３０は並列連結構造を有するので、合成抵抗値は、サーミスタ２０の抵抗値及び抵抗体３０の抵抗値より小さくなる。したがって、サーミスタ２０と抵抗体３０の単独では具現しにくい比較的小さい合成抵抗値を有する回路保護装置を具現することができる。一般に、ＮＴＣサーミスタの抵抗値は、そのサイズが大きいほど小さくなる一方、そのサイズが大きいほど製造単価が幾何級数的に上昇する。したがって、本実施例のように、ＮＴＣサーミスタとを巻線抵抗値を並列に連結し、両者間の熱的不均衡を減少させ得るだけでなく、安価に比較的小さい合成抵抗値を有する回路保護装置を具現することができる。また、電子製品の大型化、ＯＬＥＤ、ＵＨＤなどの高画質ディスプレイ装置の出現などで電子製品に多量の電流が流れるようになり、このために、抵抗値が小さい回路保護素子の採用が要求されるが、本発明によってこのような要求に対処することもできる。
【００３７】
特に、サーミスタ２０と抵抗体３０が異なる抵抗値を有する場合、サーミスタ２０及び抵抗体３０のうち抵抗値が小さい回路保護素子から出た熱が、抵抗値が大きい回路保護素子に伝達され、抵抗値が大きい回路保護素子の抵抗変化を促進する。
【００３８】
例えば、図６に示したように、抵抗値が５ΩであるＮＴＣサーミスタと抵抗値が１Ωである抵抗体とが搭載された回路基板に突入電流が印加される場合、これらの合成抵抗値は０．８３３Ωで、初期状態（本明細書では、このような状態を「無負荷状態」（Ｎｏｎ―ｌｏａｄ  ｓｔａｔｅ）という）では、抵抗値が小さい抵抗体３０がメジャーフローパス、すなわち、メジャー（Ｍａｊｏｒ）電流パス（図６における太い矢印）になり、抵抗値が大きいＮＴＣサーミスタはマイナーフローパス、すなわち、マイナー（Ｍｉｎｏｒ）電流パス（図６において細い矢印）になる。したがって、ＮＴＣサーミスタと抵抗体との間に一時的に熱的不均衡がもたらされるが、このような熱的不均衡は、時間の経過と共に減少及び解消される。これは、抵抗体から出た熱がＮＴＣサーミスタに伝達され、ＮＴＣサーミスタの抵抗値が急速に低くなるので、ＮＴＣサーミスタに流れる電流量も増加し、その結果、ＮＴＣサーミスタでもより多くの発熱が起こり、ＮＴＣサーミスタと抵抗体との間の熱的不均衡が減少及び解消される。本明細書では、このように熱的不均衡が減少又は解消された熱的平衡（Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ）状態を「負荷状態」（Ｌｏａｄ  ｓｔａｔｅ）と言う。実際には、負荷状態（熱的平衡状態）での合成抵抗は０．３７５Ωになった。
【００３９】
図７に示したように、負荷状態（熱的平衡状態）では、抵抗体の抵抗値は１Ωで、ＮＴＣサーミスタの抵抗値は０．６Ωと低くなり、抵抗値が小さいＮＴＣサーミスタがメジャーフローパス、すなわち、メジャー電流パス（図７における太い矢印）に、抵抗値が大きい抵抗体はマイナーフローパス、すなわち、マイナー電流パス（図７における細い矢印）になり、電流パスの転移（ｓｈｉｆｔ）が発生することを確認することができる。このようにケース内にＮＴＣサーミスタと一般抵抗体を接続して配置し、無負荷状態では一般抵抗体が電流のメインフローパスになり、負荷状態ではＮＴＣサーミスタが電流のメジャーフローパスになるように構成することによって、安定性が向上し、寿命が延長される回路保護装置を具現することができる。
【実施例２】
【００４０】
次に、本発明の実施例２について図面を参照して説明する。
【００４１】
実施例２も、実施例１と同様に、ケース１０、サーミスタ２０及び抵抗体３０を備えている。したがって、同一の構成に対しては同一の参照番号を使用し、これらについての詳細な説明は省略する。実施例１と実施例２の相違点は、サーミスタ２０と抵抗体３０との連結構造にある。
【００４２】
図８〜図１２を参照すると、実施例２の回路保護装置は、抵抗体３０の出力線３４とサーミスタ２０の入力線２３とを連結する連結部４０”を備えている。このような連結部は、別途のクランピング装置や連結手段を通じて連結することもでき、一体に連結することもできる。また、実施例２の回路保護装置は、一端は抵抗体３０の入力線３３に連結され、他端はケース１０の案内溝１６を介して外部に延長される第１のリードワイヤ６０’と、一端はサーミスタ２０の出力線２４に連結され、他端はケース１０の案内溝１６を介して外部に延長される第２のリードワイヤ７０’とを備えている。ここでも、抵抗体３０と入力線３３との連結及びサーミスタ２０と出力線２４との連結は、別途のクランピング装置や連結手段を通じて行うこともでき、一体に行うこともできる
一方、実施例２でも、サーミスタ２０は、全体的に板状を有する抵抗値が大きいＮＴＣサーミスタ２０であって、抵抗体３０としては、抵抗値が小さい巻線抵抗体が使用され、巻線抵抗体の長手方向中心線がＮＴＣサーミスタと実質的に平行に配置されることが好ましい。このようにすると、ＮＴＣサーミスタ２０と抵抗体３０との間の熱的不均衡を解消することができる。
【００４３】
また、サーミスタと抵抗体は、同一の抵抗値を有することもでき、異なる抵抗値を有することもできる。
【符号の説明】
【００４４】
１０    ケース
２０    サーミスタ
３０    抵抗体
４０    入力連結部
５０    出力連結部
６０、６０’    第１のリードワイヤ
７０、７０’    第２のリードワイヤ
８０    充填材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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