(57)【要約】熱遮断装置は、プラスチックベース、二つの電極、温度感知素子と、ベースの上にフィットするプラスチックのカバーを含んでいる。温度感知素子は下方に湾曲しており、バイメタル又はトリメタルであってもよい。装置が過熱状態にさらされるとき湾曲の方向は反転し、温度感知素子が次に上方に湾曲する。温度感知素子が上方に湾曲する場合には、一つの電極の腕を持ち上げるので、電極間の電気的接続が切断される。このように、この装置は、装置が設置されている回路を保護するために過熱状態時に遮断される。温度感知素子の腐食を防ぐために、湿気絶縁層が熱遮断装置の外表面に設けられる。湿気絶縁層はエポキシ接着剤またはUV /可視光線硬化性接着剤又は光/熱硬化性接着剤であってもよい。いくつかの実施態様では、第２の湿気絶縁層が温度感知素子の表面に形成される。
2017510039.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱遮断装置であって、
ベース；
ベースの上方に位置し及び端子部を含む第1電極；
前記第1電極の一部の上方に位置する温度感知素子；
前記温度感知素子の上方に位置し及び端子部を含む第２電極；
前記温度感知素子、第1電極及び第２電極の部分を囲む構造を形成するベースの上部に嵌合するカバーであり、第1電極及び第２電極の端子部はカバー及びベースにより形成される構造から突出している、カバー；及び
カバー及びベースにより形成される構造の外表面の少なくとも一部に形成される第1湿気絶縁層、
を含む前記熱遮断装置。
【請求項２】
前記第1湿気絶縁層がエポキシ系接着剤を含む、請求項１の熱遮断装置。
【請求項３】
前記第1湿気絶縁層が硬化剤を含むエポキシ樹脂を含み、好ましくは、前記硬化剤がポリオキシプロピレンジアミンを含む、請求項１の熱遮断装置。
【請求項４】
前記第1湿気絶縁層が光硬化性接着剤又は光及び熱硬化性接着剤を含む、請求項１の熱遮断装置。
【請求項５】
前記温度感知素子が２以上の膨張層を含む、請求項１の熱遮断装置。
【請求項６】
前記温度感知素子がバイメタル又はトリメタルを含む、請求項１の熱遮断装置。
【請求項７】
前記温度感知素子の底部表面が凹表面である様に、前記温度感知素子が湾曲している、請求項１の熱遮断装置。
【請求項８】
請求項７の熱遮断装置であって、前記温度感知素子は、装置の温度がある所定の温度を超えた場合に、装置がある所定の温度を超えた後に、前記温度感知素子の頂部表面は凹面となる様に、湾曲の方向が反転（flip）する様に構成されており、好ましくは、前記温度感知素子は、前記温度感知素子の湾曲の方向が上方に反転して、第１及び第２電極間の電気的接触が切断される様に、第２電極のある一部を上昇させる様に構成されている、前記熱遮断装置。
【請求項９】
さらに、前記温度感知素子の下方に位置する正温度係数（PTC）チップを含む、請求項１の熱遮断装置。
【請求項１０】
さらに、前記温度感知素子の表面に形成された第2湿気絶縁層を含む、請求項１の熱遮断装置。
【請求項１１】
熱遮断装置であって、
ベース；
ベースの上方に位置し及び端子部を含む第1電極；
前記第1電極の一部の上方に位置する温度感知素子；
前記温度感知素子の表面に形成された第２湿気絶縁層；
前記温度感知素子の上方に位置し及び端子部を含む第２電極；及び
前記温度感知素子、第1電極及び第２電極の部分を囲む構造を形成するベースの上部に嵌合するカバーであり、第1電極及び第２電極の端子部はカバー及びベースにより形成される構造から突出している、前記カバー、
を含む前記熱遮断装置。
【請求項１２】
前記第２湿気絶縁層が接触潤滑剤もしくは接触コーティングを含み、好ましくは、接触コーティングは疎水性フッ素化ポリマーを含む、請求項１１の熱遮断装置。
【請求項１３】
前記第２湿気絶縁層が、疎水性ワックスベースのコーティング又は電気的に浸透可能な薄いコーティングを提供する、請求項１１の熱遮断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的に電子保護回路に関する。より、具体的には、本発明は絶縁熱遮断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
保護回路は、他の回路から故障した回路を分離するために電子回路でしばしば利用される。例えば、保護回路は、リチウムイオン電池パックのような電気回路において電気的または熱的障害状態から損傷を防止するために利用することができる。保護回路はまた、電源回路の故障に起因する火災のような、より深刻な問題を防ぐために利用することができる。
【０００３】
いくつかの回路保護装置は温度感知素子を使用している。温度感知素子は、高温多湿環境下、特に、酢酸イオン及び／又は酸含有物を含む湿気により腐食されうる。腐食した温度感知素子は正常に作動しない場合があり、そのため回路保護装置が機能しないことがある。酢酸イオンおよび／または酸含有物は、しばしば熱遮断装置が適用される環境内に存在する。電気絶縁テープは、しばしば熱遮断装置を隔離し、熱遮断装置とプリント回路基板または他の基板上の他の部品とのあらゆる金属と金属の接触を防止するために使用される。電気絶縁テープの接着剤は、酢酸イオン及び／又は酸含有物を含んでいることがありこれらは高温多湿環境下で放出され得る。さらに、酸および他の腐食性化合物に対して良好な耐食性を有する材料を含む温度感知素子は偏向が限定されることがあり、それらの熱膨張特性は、所望の小型装置の製造を可能にするのに十分ではないこともある。小型熱遮断装置が望まれている。しかし、腐食を防ぐために、設計者は小型化を実現するために、装置の信頼性を犠牲にしなければならない。
【発明の概要】
【０００４】
熱遮断装置は、プラスチックベース、二つの電極、温度感知素子と、ベースの上にフィットするプラスチックのカバーを含んでいる。温度感知素子は下方に湾曲しており、バイメタル又はトリメタルであってもよい。装置が過熱状態にさらされるとき湾曲の方向は反転し、温度感知素子が次に上方に湾曲する。温度感知素子が上方に湾曲する場合には、一つの電極の腕を持ち上げるので、電極間の電気的接続が切断される。このように、この装置は、装置が設置されている回路を保護するために過熱状態時に遮断される。温度感知素子の腐食を防ぐために、湿気絶縁層が熱遮断装置の外表面に設けられる。湿気絶縁層はエポキシ接着剤またはＵＶ／可視光線硬化性接着剤又は光／熱硬化性接着剤であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】図１は、回路保護用の熱遮断装置１００の一例の構成要素を示す。
【図２】図２は、図１に示した構成要素を組み立てた熱遮断装置を示す。
【図３】図３は、図１に示す装置の外表面に適用される湿気絶縁層を示す。
【図４】図４は、湿気絶縁層が、また熱遮断装置の側面に適用されることを示す。
【図５】図５及び図６は、湿気絶縁層が熱遮断装置の端に適用されることを示す。
【図６】図５及び図６は、湿気絶縁層が熱遮断装置の端に適用されることを示す。
【図７ａ】図７ａ−７ｃは、湿気絶縁層を熱遮断装置の外部表面に適用するプロセスの一つを表し、そこでは装置の表面に接着剤を均一に広げるためにブラシを使用する。
【図７ｂ】図７ａ−７ｃは、湿気絶縁層を熱遮断装置の外部表面に適用するプロセスの一つを表し、そこでは装置の表面に接着剤を均一に広げるためにブラシを使用する。
【図７ｃ】図７ａ−７ｃは、湿気絶縁層を熱遮断装置の外部表面に適用するプロセスの一つを表し、そこでは装置の表面に接着剤を均一に広げるためにブラシを使用する。
【発明の開示】
【０００６】
図１は、回路保護用の熱遮断装置１００の一例の構成要素を示す。装置は、プラスチックベース１０２、第１電極１０４、正温度係数（ＰＴＣ）チップ１０６及びバイメタル板１０８を含む。第１電極１０４は、ＰＴＣチップ１０６と、プラスチックベース１０２の端を越えて横方向に延びる端子部１１２と接触する部分１１０を含む。装置はさらに、温度感知素子１０８の上部にある第２電極１１４を含む。第２電極１１４は温度感知素子１０８の真上にあるスプリングアーム部１１６及びプラスチックベース１０２の他の端を越えて延びる端子部１１８を含む。装置は第２電極１１４のスプリングアーム部１１６の上部のメタルプレート１２０及びその下の構造の上に適合し、そしてプラスチックベース１０２に適合するプラスチックカバー１２２を含む。プラスチックカバー１２２は、カバーフレーム１２４と、フレーム１２４により形成された開口部１２８に嵌合するオーバーモールド（ｏｖｅｒ−ｍｏｌｄ）１２６を含む。装置は、さらに、第１電極１０４の端子部１１２の開口部１３２にクランプされる金属接点１３０、及び第２電極１１４のスプリングアーム部１１６の開口部１３６にクランプされる他の金属接点１３４を含む。回路への設置時に、金属接点１３０及び１３４は互いに接触し、したがって、第１電極１０４の端子部１１２から第２電極１１４の端子部１１８にの電気経路を形成する。
【０００７】
温度感知素子１０８は湾曲した形状を有している。図１では、温度感知素子１０８は下方向へ湾曲している、換言すれば、温度感知素子１０８は、ＰＴＣチップ１０６に向かって下方向に向けて凹面を有している。温度感知素子１０８は、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｍｎ／Ｎｉ−Ｆｅ又はＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ／Ｎｉ−Ｆｅのようなバイメタル，  Ｎｉ−Ｃｕ／Ｃｕ−Ｎｉ−Ｍｎ／Ｎｉ−Ｆｅのようなトリメタルであっても良い。バイメタル又はトリメタルの複数の層は、層の一つとして、高膨張層、例えば、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｍｎ又はＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ、及び低膨張層、例えば、Ｎｉ−Ｆｅを高膨張層の下に含んでもよい。温度感知素子１０８は、接触防錆潤滑剤もしくは接触コーティングのような第２湿気絶縁層１３８で被覆してもよい。接触防錆潤滑剤は、薄い疎水性ワックスベースのコーティングを提供することができる。接触コーティングは、疎水性フッ素化ポリマーであってもよい。第２湿気絶縁層は、電気的に浸透可能な薄いコーティング、すなわち、電流が浸透し、通過できるコーティングを提供する。ＰＴＣチップ１０６は、ポリマーの正温度係数（ＰＰＴＣ）チップまたはセラミックの正温度係数（ＣＰＴＣ）チップであってもよい。
【０００８】
図２は、プラスチックベース１０２上に嵌合されたプラスチックカバー１２２を含み、組み立てられた熱遮断装置１００を示し、第１電極１０４の端子部１１２と第２電極１１４の端子部１１８はベース１０２離れるように延びる。装置１００は端子部１１２及び１１８を介して、保護される回路に接続される。
【０００９】
装置１００の高さは約０．８８ｍｍ、または約０．８３ｍｍと約０．９３ｍｍの間であってもよい。電極１０４及び１１４の端子部１１２及び１１８の高さは約０．１０ｍｍまたは約０．０９ｍｍと約０．１１ｍｍの間であってもよい。端子部１１２の端部から端子部１１８の端部まで第１の軸に沿って延びる装置１００の幅は約１１．２ｍｍまたは約１０．９ｍｍから約１１．５ｍｍの間である。第１の軸に沿った（ベース１０２およびカバー１２２を含む）プラスチックケーシングの幅は約４．６ｍｍまたは約４．５ｍｍから約４．７ｍｍとすることができる。端子部１１２および１１８は、第１の軸に沿ってケーシングを越えて約３．３ｍｍまたは約３．２ｍｍと３．４ｍｍの間で延伸することができる。第１の軸に垂直な第２の軸に沿ったプラスチックケーシングの深さは約２．８ｍｍ、または約２．７ｍｍから約２．９ｍｍの間であっても良い。第２の軸方向に沿った端子部１１２及び１１８の深さは、約２．０ｍｍ、または約１．９ｍｍから２．１ｍｍの間であっても良い。
【００１０】
作動時に過熱状態が発生したときは、ＰＴＣチップ１０６は加熱され、そして低膨張層の上に高膨張層が層状に配置されているため、温度感知素子１０８の向きの反転を引き起こす。換言すれば、設置時に温度感知素子１０８の凹面（ＰＴＣチップ１０６に対向する底部表面）は下方を向いているが、過熱状態による熱により温度感知素子１０８は上向きに曲がり、そのため温度検知素子１０８の頂部表面は凹面となる。温度検知素子１０８が「反転」（ｆｌｉｐ）するとき、それ以前は下方に向けて突出し、現在は上方に向けて突出している温度検知素子１０８の縁部は、第２電極１１４のスプリングアーム部１１６に上向きの力を及ぼす。この上向きの力は、スプリングアーム部１１６と、スプリングアーム部１１６に形成されている穴にクランプされる金属接点１３４を持ち上げるので、金属接点１３０および１３４はもはや接触せず、それによって端子部１１２と１１８の間の電気的接続を切断し、装置１００の電源を切る。
【００１１】
このように、装置１００は、過熱状態から回路を保護する。図３は、さらに、装置１００の外表面に適用された第１湿気絶縁層３０２を示す。湿気絶縁層３０２は、高温と湿った環境、特に、酢酸イオン及び／又は酸含有物を含む腐食性の要素を含む湿気を伴う環境下において、温度検知素子１０８の腐食を防止する。特に、図３は、装置の頂部表面に適用された湿気絶縁層３０２を示している。
湿気絶縁層３０２は、エポキシ樹脂及びポリオキシプロピレンジアミン等の硬化剤を含むエポキシ系接着剤、又はウレタンアクリレートを含むＵＶ／可視光硬化性接着剤であってもよい。層３０２は、例えば、腐食剤を含む湿気の進入を最小限にするため耐湿性を提供する。例えば、酢酸イオン及び／又は酸含有物の熱遮断装置への進入を防ぎ、それにより温度感知素子の腐食を防止する。図４は、湿気絶縁層３０２がまた装置１００の側面に適用されることを示す。図５及び図６は、湿気絶縁層３０２が端子部１１２と１１８が突出している装置の端に適用されることを示す。
【００１２】
図７ａ−７ｃは、湿気絶縁層３０２がエポキシである熱遮断装置１００の外側表面に湿気絶縁層３０２を適用するプロセスを示す。装置１００は、固定具または保持装置に搭載することができる。図７ａにおいて、接着剤は分配針を用いて電極１１２又は１１８の隅とプラスチックフレーム１２４に適用される。接着剤はその隅の隙間を埋めそして湿気の侵入経路をシールする。
【００１３】
図７ｂに示すように、エポキシライン７０２および７０４は、装置１００の頂部表面の縁部に適用される。図７ｃに示すように、他のエポキシライン７０６は装置１００の頂部表面の中央部に沿って適用される。エポキシは、そ場合装置１００の頂部表面及び側面に均一にブラッシで貼付される。
【００１４】
ＵＶ／可視光硬化性および光／熱硬化性材料の様な他の接着剤も、同様の処理方法によって適用することができる。
【００１５】
回路保護装置を、特定の実施形態について説明したが、それに対して様々な変更を行うことができ、等価物は特許請求の範囲に定める範囲から逸脱することなく置換することが出来ることは、当業者によって理解されるであろう。加えて、その範囲から逸脱することなく、多くの変更が、本願発明の教示に特定の状況又は材料を適合させるよう加えることができる。したがって、本出願の熱遮断装置は、開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内にある任意の実施形態に適応されることが意図されている。
【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７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【国際調査報告】
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