(57)【要約】過電圧ヒューズ付き電気セラミック構成素子において、少なくとも１つのセラミック基板（１）と電気導体部材（１０）とを介して形成される、第１のコンタクト（５）と、第２のコンタクト（１５）との間の電流路が定められており、電気導体部材（１０）は、基板と直接熱コンタクトしていて、構成素子の設定作動電圧の超過時に、基板の加熱の結果、溶融して電流路を遮断するように構成されている。電気導体部材（１０）によってコンタクト接続される電流路の各領域間が電気的にアークするのが、電気絶縁材料（２０）によって阻止される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
過電圧ヒューズ付き電気構成素子において、
少なくとも１つの第１のセラミック基板（１）を有しており、
前記第１のセラミック基板（１）の第１のコンタクト（５）と、第２のコンタクト（１５）との間に、前記第１のセラミック基板（１）と前記第１のセラミック基板（１）にコンタクト接続している電気導体部材（１０）とを介して形成される電流路が定められており、
前記電気導体部材（１０）を囲む電気絶縁材料が、前記電気導体部材（１０）によって橋絡される前記電流路の各領域間での電気アークを阻止するように設けられており、
前記電気導体部材（１０）は、構成素子の所定の作動電圧の超過時に、前記第１の基板（１）の加熱の結果溶融するように構成されている
ことを特徴とする電気構成素子。
【請求項２】
電気導体部材（１０）に第２の電気コンタクト（１５）が接続されており、
第１のセラミック基板（１）と前記第２の電気コンタクト（１５）との間に電気絶縁材料（２０）が設けられている
請求項１記載の電気構成素子。
【請求項３】
電気導体部材（１０）は、第１の基板（１）を第２の基板（３０）に導電接続し、
前記第１の基板（１）に第１のコンタクト（５）が直接設けられており、前記第２の基板（３０）に第２のコンタクト（１５）が設けられており、
電気絶縁材料（２０）が、前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられている
請求項１記載の電気構成素子。
【請求項４】
電気導体部材（１０）は、電気コンタクト（５，１５）から熱的に絶縁されている
請求項１から３迄の何れか１記載の電気構成素子。
【請求項５】
両基板（１，３０）を重ねて積層し、
電気導体部材（１０）は、前記両基板（１，３０）間の中間スペース（３５）内に設けられており、
電気コンタクト（５，１５）は、各々前記基板（１，３０）の、前記中間スペース（３５）とは相互に反対側の面（１Ａ，３０Ａ）をコンタクト接続する
請求項１から４迄の何れか１記載の電気構成素子。
【請求項６】
カプセル部（５０）が設けられており、該カプセル部（５０）により、絶縁材料（２０）を収容するための中空スペースが形成されて密閉される請求項１から５迄の何れか１記載の電気構成素子。
【請求項７】
カプセル部（５０）は、耐熱性である請求項１から６迄の何れか１記載の電気構成素子。
【請求項８】
ケーシング（４５）が取り付けられており、該ケーシングは、基板（１又は１，３０）、電気導体部材（１０）、カプセル部（５０）付の電気絶縁材料（２０）及び少なくとも部分的に電気コンタクト（５，１５）を囲んでいる請求項１から７迄の何れか１記載の電気構成素子。
【請求項９】
基板（１又は１，３０）は、パリスタセラミックを有している請求項１から８迄の何れか１記載の電気構成素子。
【請求項１０】
基板（１又は１，３０）は、パリスタセラミックをＺｎＯのベース上に有している請求項１から９迄の何れか１記載の電気構成素子。
【請求項１１】
電気絶縁材料（２０）は、液滴又は流体状である請求項１から１０迄の何れか１記載の電気構成素子。
【請求項１２】
電気絶縁材料（２０）は、シリカ又はガラス球である請求項１から１１迄の何れか１記載の電気構成素子。
【請求項１３】
電気導体部材（１０）は、はんだである請求項１から１２迄の何れか１記載の電気構成素子。
【請求項１４】
電気導体部材（１０）は、約８０℃〜１８０℃の融点のはんだである請求項１から１３迄の何れか１記載の電気構成素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度安全装置付の電気セラミック構成素子に関する。
【０００２】
その種の構成素子には、例えば、パリスタが属する。その種の公知の構成素子の基板は、例えば、亜鉛酸化物のベース上の種々の金属酸化物の混合から形成されていることがよくある。パリスタは、非直線状に電圧に依存する抵抗変化を有していて、電気回路を過電圧から保護するために用いられる。その際、パリスタの抵抗値は、印加電圧の上昇に連れて低下する。
【０００３】
過電圧（作動電圧が、パリスタの許容可能限界値を超過する）の生起の際、パリスタの順方向電流が急激に上昇する。そうすることによって、同様に損失電力が強く増大して、パリスタが加熱される。その際、過電圧が長く持続すると、加熱したり、燃焼したりすることがある。
【０００４】
刊行物ドイツ連邦共和国特許公開第３３１８５８８号公報から、電気回路を過電圧や過剰温度から保護するためのパリスタ保護素子が公知である。この素子は、パリスタ上に、ばね弾性の電流リード部が固定された低温溶融はんだが取り付けられた機械的な構成から構成されている。過電圧が生起し、従って、パリスタが加熱した際、はんだが溶融し、その際、それに続いて、ばね弾性の構成によって、第２の電流リード部との不可逆的な低抵抗短絡橋絡部が形成される。その際、ばね弾性の構成によって、弾性の電流リード部とパリスタとの距離も増大して、電気アークを阻止することができる。この機械的な構成の欠点は、非常にコスト高にしか実施することができないという点にある。
【０００５】
刊行物日本国公開特許第０４１５１８０４号には、パリスタケーシング内に統合された温度安全装置が開示されており、この温度安全装置は、電気導体部材を介してパリスタの内部電極と接続されている。その際、この温度安全装置は、パリスタと温度安全装置との間で熱伝導を行える材料によって囲まれている。従って、長時間持続する過電圧の結果、パリスタが加熱した場合、パリスタの熱が温度安全装置に伝達されて、温度安全装置を作動することがある。この構成の欠点は、温度安全装置がパリスタと直接熱コンタクトしているのではなく、従って、熱伝導中の損失に基づいて、比較的高い温度で初めて作動されるという点にある。
【０００６】
従って、本発明の課題は、前述の欠点を回避した電気セラミック構成素子用の簡単な熱ヒューズを提供することにある。
【０００７】
この課題は、請求項１記載の要件によって解決される。本発明の有利な実施例は、その他の請求項に記載されている。
【０００８】
本発明は、少なくとも１つの第１のセラミック基板付の電気セラミック構成素子である。作動電圧が所定許容限界値を超過しない通常作動時に、第１のセラミック基板と電気導体部材とを介して２つの電気コンタクト間に電流が流れる。第１のセラミック基板は、電気導体部材をコンタクト接続し、そのために、電気導体部材と直接熱コンタクトしている。作動電圧の超過時には、損失電力が増大する結果、第１のセラミック基板が強く加熱し、その結果、電気導体部材も加熱される。その際、電気導体部材は、所定の温度から溶融し、従って、電流が遮断されるように構成されている。電気絶縁材料は、電気導電部によってコンタクト接続される各導電領域間での電気アークを阻止し、そのようにして、電流路を高い信頼度で遮断することができるようになる。
【０００９】
従来技術に対する本発明の利点は、電気導体部材が本発明によると、第１のセラミック基板と直接熱コンタクトされる点にある。この理由から、第１のセラミック基板を囲むように被覆することによって損失なしに熱伝導することができるようになる。そのために、過剰温度安全装置が、第１の基板での比較的低い温度で作動することができ、従って、従来技術のヒューズよりもかなり感度が高い。そのことから、電気導体部材の溶融後、電気アークが本発明によると簡単に電気絶縁材料によって阻止することができるという別の利点が得られる。電気導体部材の溶融後コンタクトを相互に動かすために、コスト高な機械的なばね弾性構成にする必要はない。
【００１０】
第１の基板は、例えば、酸化亜鉛をベースにしたパリスタセラミックを含むことができる。電気導体部材は、有利には、例えば、約８０℃〜１８０℃の溶融点の低温溶融はんだである。電気絶縁材料として、例えば、シリカ又はガラス球のような、液滴又は流体状の材料を使うことができる。
【００１１】
この利点は、電気導体部材である、はんだの溶融後、液滴又は流体状の材料が流体状の金属内に浸透することができ、そのようにして、アーク、従って、電気アークが生じるのを高い信頼度で阻止することができる。
【００１２】
有利には、ポリフェニル硫化物（ＰＰＳ）のような耐熱性プラスチック製のカプセルを設けることができ、このカプセルは、絶縁液滴又は流体状の材料用の容器を提供し、その際、それと同時に構成素子の機械的な安定性が高まる。
【００１３】
温度安全装置とカプセルが統合された電気セラミック構成素子全体は、有利なやり方で唯１つのケーシングによって被覆されているようにしてもよい。そうすることによって、所要スペースが僅かなコンパクトな構成素子にすることができる。
【００１４】
以下、本発明について、図示の実施例を用いて詳細に説明する。
【００１５】
図１Ａ及び１Ｂは、２つのセラミック基板に温度安全装置が統合された本発明のパリスタの平面図及び横断面図であり、
図２Ａ及び２Ｂは、セラミック基板が１つだけしかない本発明のパリスタの平面図及び横断面である。
【００１６】
図１Ａ及び１Ｂには、各々約６０乃至７５Ｖの作動電圧で作動する２つのパリスタ基板１及び３０の直列回路が設けられており、その結果、約１３０Ｖの作動電圧を総体的に構成することができる。両パリスタ基板１及び３０は、電気導体部材１０、つまり、約８０℃〜１８０℃の溶融温度の低温溶融はんだによって、相互に導電接続されている。電気絶縁材料２０は、有利には、シリカとして構成して、両パリスタ基板間に設けて、はんだ１０を囲むようにするとよい。電気コンタクト５及び１５として、例えば、スズメッキされた銅線を使うとよい。有利には、ポリフェニル硫化物（ＰＰＳ）のような耐熱プラスチック製のプラスチックリング５０は、カバーとしての両セラミック基板１及び３０と共に、絶縁材料２０用の中空スペースを形成する。この中空スペースは、栓５０Ａによって閉じられている。外部アークを阻止するために、温度安全装置が統合された構成素子全体が、有利には、例えば、エポキシ樹脂製のケーシング４５によって囲まれているようにしてもよい。
【００１７】
強い過電圧の場合には、構成素子の電気導体部材１０は、高い信頼度で数秒以内に溶融する。温度安全装置の作動時点で、構成素子のケーシングの温度は、僅か約１２０℃にすぎない。そうすることによって、構成素子が燃焼開始せず、構成素子の周囲に燃えるものもないようにすることができる。それと同時に、約１ｍｍ厚のはんだ線を用いることによって、約８０００Ａの電流サージ（パルス波形８／２０μｓ）に耐えることができる。即ち、本発明の過剰温度安全装置によって、電流が分流した際に損害を被らずに済む。
【００１８】
本発明のパリスタの電気特性を変更するために、例えば、ＳｉＣのベース上に、異なる２つのパリスタ材料１及び３０を使用することもできる。
【００１９】
２つのセラミック基板付の実施例の利点は、電気コンタクト５及び１５を電気導体部材１０から空間的に分離することができるという点にある。電気導体部材は、両パリスタ基板の間の中間スペース３５内に設けられており、電気コンタクトは、各々、パリスタ基板の、中間スペースとは反対側の面１Ａ，３０Ａをコンタクト接続する。そうすることによって、電気導体部材と電気コンタクトとの良好な熱遮蔽を行うことができ、その結果、高いはんだ耐熱性が得られるようになる。そうすることによって、従来技術の温度安全装置に較べて、温度安全装置を作動せずに、電気コンタクトを問題なくはんだ付け乃至溶接することができる。
【００２０】
図２Ａには、パリスタ基板１が１つしか設けられていない本発明のパリスタの平面図が示されており、図２Ｂには、横断面図が示されている。この場合には、電気導体部材１０は、第２の電気コンタクト１５及びパリスタ基板１に直接接続されている。プラスチックとして有利に構成されたリング５０により、電気絶縁材料２０の収容のための中空スペースが形成され、この実施例では、この電気絶縁材料により、パリスタ基板１と第２の電気コンタクト１５との間の電気アークを阻止することができる。この装置構成全体に、構成部を密閉するカバー５０Ｂを設けてもよい。更に、パリスタ基板１は、電気コンタクト５によってコンタクト接続される。
【００２１】
択一的な実施例は、過熱時に、２つのセラミック基板付の実施例と同じ特性と、２つのセラミック基板付の実施例と同じ電流分流を行うことができる。
【００２２】
本発明は、前述の具体的な実施例に限定されるものではない。本発明の範囲内で、例えば、使用されるセラミック基板の個数、使用されるセラミック基板相互の装置構成、及び、使用される各セラミック材料の種類に関して、別の変形実施例も可能であることは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】１Ａ及び１Ｂは、２つのセラミック基板に温度安全装置が統合された本発明のパリスタの平面図及び横断面図。
【図２】２Ａ及び２Ｂは、セラミック基板が１つだけしかない本発明のパリスタの平面図及び横断面。
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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