KR101914186B1

KR101914186B1 - 접점 구조

Info

Publication number: KR101914186B1
Application number: KR1020137014760A
Authority: KR
Inventors: 아라타 다나카; 가츠아키 스즈키
Original assignee: 타이코 일렉트로닉스 저팬 지.케이.
Priority date: 2010-11-10
Filing date: 2011-11-09
Publication date: 2018-12-28
Also published as: EP2639809A1; US20130299323A1; KR20130143600A; JPWO2012063869A1; EP2639809A4; WO2012063869A1; TWI584328B; TW201230117A; JP6173691B2; CN103282993B; US9520245B2; CN103282993A

Abstract

「더블 브레이크(또는 더블 메이크) 접점 구조」에 있어서, 접점끼리 접촉이 2군데에서 가급적 동일한 상태에서 발생하는 수단을 제공한다. 각각이 고정 접점(116, 118)을 갖는 2개의 고정 부재(110, 112) 및 각각 고정 부재의 고정 접점에 접촉하는, 또는 각각의 고정 부재의 고정 접점으로부터 이격되는 가동 접점(106)을 포함하는 가동 부재(102)를 포함하는 접점 구조에 있어서, 가동 부재는, 전체로서는 스트립 형태이며, 그 한쪽 단부는, 가동 부재의 상기 접촉 및 이격을 가능하게 지지되고, 가동 부재의 다른 쪽 단부는 가동 접점을 갖고, 가동 부재는 그 양단부 사이에 잘록한 부분을 갖는다.

Description

접점 구조{CONTACT STRUCTURE}

본 발명은, 릴레이, 브레이커 등의 스위치에 사용되는 더블 브레이크(또는 더블 메이크) 접점 구조 및 그러한 접점 구조를 갖는 회로 보호 디바이스에 관한 것이다.

릴레이 등의 스위치에 있어서 다양한 타입의 접점이 사용되고 있다. 그러한 접점 중에서 더블 브레이크(또는 더블 메이크) 접점 구조가 널리 사용되고 있다. 본 명세서에 있어서, 「더블 브레이크(또는 더블 메이크) 접점 구조」란, 1개의 가동 부재의 가동 단자로서 작용하는 부분에 설치한 접점(즉, 가동 접점)이, 2개의 고정 부재의 각각에 고정 단자로서 작용하는 부분에 설치한 접점(즉, 고정 접점)에 기계적으로 접촉됨으로써, 2군데의 전기적 접속부(즉, 더블 메이크 개소)가 형성되고, 그 결과, 가동 부재와 고정 부재 사이에서 전기 회로를 폐쇄하는 기능을 갖고, 또한, 접점이 그렇게 접촉된 상태로부터 가동 부재의 접점이 고정 부재의 접점으로부터 이격됨으로써, 2군데의 전기적 비접속부(즉, 더블 브레이크 개소)가 형성되고, 그 결과, 가동 부재와 고정 부재 사이에서 전기 회로를 개방하는 기능을 갖는 접점 구조를 의미한다. 즉, 접촉 상태 또는 비접촉 상태를 가역적으로 취할 수 있는 접점의 쌍이 2개 존재하는 접점 구조를 더블 브레이크(또는 더블 메이크) 접점 구조라고 칭한다.

또한, 그러한 접점은, 가동 부재 및 고정 부재에 있어서 단자로서 작용하는 부분, 통상 단부에 설치되는 임의의 적당한 형태이면 되고, 예를 들어 다양한 형태의 돌출부, 평탄한 플레이트 또는 그 일부분이면 된다. 하나의 형태에서는, 고정 부재에 설치된 접점이 돌기, 예를 들어 구의 일부분(예를 들어 반구 돌기)이며, 가동 부재에 설치된 접점이 평탄 플레이트이다. 다른 형태에서는, 고정 부재에 설치된 접점이 평탄 플레이트이며, 가동 부재에 설치된 접점이 돌기이어도 된다. 또한, 평탄 플레이트 형태인 경우, 별도로 플레이트를 설치하지 않아도 되고, 단자 자체가 접점의 기능을 가져도 된다. 또한, 가동 부재에 설치하는 접점은, 도전성 재료에 의해 일체로 접속된 단일 형태이어도 되고, 구체적으로는 가동 부재에 설치한 가늘고 길고 평탄한 스트립 형태이어도 된다. 또한, 그러한 스트립에 돌기를 형성해도 된다.

이러한 「더블 브레이크(또는 더블 메이크) 접점 구조」는, 접점의 쌍이 1개밖에 없는 싱글 브레이크 접점 구조와 비교하여, 에어 갭의 길이를 2배로 한다. 따라서, 회로가 개방될 때에 발생하는 아크의 에너지가 2개의 에어 갭에 분산되므로, 접점이 용착되기 어려워진다는 이점이 있다고 하여, 널리 이용되고 있다.

상술한 바와 같은 「더블 브레이크(또는 더블 메이크) 접점 구조」를 채용한 회로 보호 디바이스가, 예를 들어 WO2009/128535호에서 제안되고 있다. 이 디바이스는, 회로 개폐 요소로서의 바이메탈 소자 및 가동 접점을 갖고 이루어지는 회로 개폐 소자, 및 PTC 소자를 갖고 이루어진다. 이 회로 보호 디바이스에서는, 2개의 가동 접점과 2개의 고정 접점이 각각 접촉 상태(즉, 더블 메이크 상태)에 있고, 회로에 전류가 흐르고 있는 상태로부터, 예를 들어 어떤 이상(異常) 상태의 발생에 의해 과잉 전류가 회로에 흘러 바이메탈 소자의 온도가 임계 온도를 초과하면, 바이메탈 소자가 변형됨으로써 가동 접점이 변위되어 고체 접점으로부터 이격된 상태(즉, 더블 브레이크 상태)가 되고, 그에 의해서 회로가 개방되어, 회로 및/또는 회로에 내장되어 있는 전기 장치가 보호되도록 구성되어 있다. 그리고, 이상 상태가 해소되면, 바이메탈 소자의 온도가 내려가서 원래 형상으로 복귀되고, 가동 접점과 고정 접점이 2군데에서 접촉하여, 회로에 전류가 다시 흐르게 된다.

이러한 회로 보호 디바이스가, 회로 보호 기능을 적절하게 제공하기 위해서는, 바이메탈 소자의 변형에 의해, 2군데에서 접점끼리의 접촉 및 그 해제가 충분하고 확실하게 이루어지도록 할 필요가 있다.

WO2009/128535호

상술한 바와 같은 「더블 브레이크(또는 더블 메이크) 접점 구조」에 있어서, 통상, 가동 접점은 가동 부재로서의 금속 스트립의, 가동 단자로서 작용하는 단부에 설치되어 있다. 회로 보호 디바이스를 더욱 컴팩트하게 하고자 하는 경우, 고정 단자(또는 고정 접점)끼리의 거리를 더욱 짧게 하는 것이 바람직하게 된다. 이 경우, 가동 부재의 폭도 동시에 짧아지지만, 그 결과, 접점끼리의 접촉이 2군데에서 확실하고 충분히 행해지지 않는 경우가 발생할 수 있는, 즉, 소위 「한쪽 접촉」이 되는 상태가 발생할 수 있다. 이 경우, 한쪽의 개소에 있어서는 접점끼리의 접촉 저항이 커질 수 있다는 문제가 있다.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 「더블 브레이크(또는 더블 메이크) 접점 구조」에 있어서, 접점끼리의 접촉이 2군데에서 가급적 동일한 상태에서 발생하는 수단을 제공하는 것에 있다.

제1 요지에 있어서, 본 발명은, (회로 보호 디바이스에 사용할 수 있는) 각각이 고정 접점을 갖는 2개의 고정 부재 및 각각의 고정 부재의 고정 접점에 접촉되는, 또는 각각의 고정 부재의 고정 접점으로부터 이격되는 가동 접점을 포함하는 1개의 가동 부재를 포함하는 접점 구조[상세하게는, 더블 브레이크(또는 더블 메이크) 접점 구조]로서,

가동 부재는 전체로서는 스트립 형태이며, 그 한쪽 단부는 가동 부재의 상기 접촉 및 이격을 가능하게 지지되고, 가동 부재의 다른 쪽 단부는 가동 접점을 포함하고,

가동 부재는, 그 양단부 사이에 잘록한 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 접점 구조를 제공한다.

본 명세서에 있어서, 「스트립 형태」란, 직사각형 형상, 바람직하게는 가늘고 긴 직사각형의 형상이며, 두께는, 다른 디멘션(길이 및 폭)에 비하여 작고, 통상 무시할 수 있는 형태를 의미한다. 따라서, 본 명세서에 있어서, 본 발명의 설명에 관해서, 가동 부재와 그 두께에 관해서는 무시하고 있다. 스트립 형태는, 예를 들어 가늘고 긴 직사각형 형상을 의미하지만, 이 형상을 형성하는 선이 반드시 직선일 필요는 없고, 매크로적으로 본 경우에 가늘고 긴 직사각형이면 되고, 이들을 구성하는 변은, 예를 들어 직선 및 곡선의 조합이면 된다. 또한, 가늘고 긴 직사각형 형상이란, 직사각형의 짧은 변에 관한 긴 변의 비가 적어도 2인 형상을 의미한다.

또한, 「전체로서는 스트립 형태」라는 것은, 잘록한 부분을 무시하거나, 혹은 잘록한 부분이 존재하지 않는다고 가정하면, 가동 부재는 상술한 스트립 형태인 것을 의미한다. 또한, 「잘록한 부분」이란, 그와 같이 가정한 경우의 스트립을 규정하는 긴 변에 대하여 수직인 방향의 디멘션(즉, 스트립의 짧은 변)이, 따라서, 폭이, 더욱 작은 부분을 의미한다. 단, 잘록한 부분은, 스트립 형태의 단부에는 존재하지 않고, 단부와 단부 사이에 존재한다. 이러한 잘록한 부분은, 스트립의 폭이 그 길이 방향의 소정의 개소에서 양쪽 테두리(즉, 긴 변)로부터 같은 거리에서 인입되도록(또는 오목해지도록) 형성되어 있는 것이 바람직하다.

도 1에 본 발명의 접점 구조를 구성하는 가동 부재(10)의 일례를 그 평면도로 모식적으로 도시한다. 도시한 바와 같이, 가동 부재의 양단부(12, 14) 사이에 잘록한 부분(16)이 존재한다. 이 가동 부재(10)는 잘록한 부분(16)이 존재하지 않는다고 하면, 즉, 점선(18, 20)으로 나타내는 부분도 가동 부재의 외측 테두리라고 생각하면, 가동 부재(10)는 가늘고 긴 형상, 예를 들어 가늘고 긴 직사각형 또는 직사각형 형태를 갖는다. 따라서, 가동 부재(10)는 전체적으로는 스트립 형태를 갖는다.

또한, 잘록한 부분(16)은, 스트립의 긴 변(22)에 대하여 수직인 방향의 디멘션[즉, 스트립의 짧은 변(24) 방향의 디멘션], 즉, 폭 a를 갖고, 그 폭 a는 잘록한 부분 이외의 부분의 폭 b보다 작다. 바꾸어 말하면, 잘록한 부분은, 스트립 형태가 대향하는 긴 변이 그 일부분에서 내측으로 오목해지는, 따라서, 오목부(26)를 형성함으로써 형성되어 있다. 오목부(26)의 형상(여기서는, 점선 부분도 포함한 형상)은, 임의의 적당한 형태이면 되고, 도시한 바와 같이 직사각형 또는 정사각형이어도 된다. 다른 형태에서는 삼각형, 반원형 또는 사다리꼴이라도 되고, 이들 형상을 형성하는 선이 도시한 바와 같이 직선이나, 혹은 곡선이어도 된다. 또한, 다른 형태에서는, 오목부(26)의 형상은, 먼저 예시한 다양한 형상의 조합이어도 된다. 본 발명의 하나의 형태에서는, 오목부의 형상은, 직사각형, 사다리꼴, 삼각형 또는 반원형인 것이 바람직하다.

또한, 잘록한 부분의 형상, 잘록한 부분의 위치(도 1에 있어서의 가동 부재의 길이 L에 관한 잘록한 부분의 중앙부의 위치), 잘록한 부분의 폭 a, 잘록한 부분의 깊이 c(도 1의 길이 c1, c2, 이들은 동일한 것이 바람직하다), 잘록한 부분의 길이 d(도 2 참조, 도 1에서는 점선의 길이에 대응) 등은, 사용하는 가동 부재에 따라, 구체적으로는 가동 부재의 재료, 가동 부재의 길이 L 및 가동 부재의 폭 b 등에 따라 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어, 잘록한 부분의 폭 a는, 가동 부재의 폭 b의 바람직하게는 0.3배 내지 0.6배인 것이 특히 바람직하고, 또한, 가동 부재의 길이 L은 폭 b의 바람직하게는 2 내지 4배인 것이 특히 바람직하다.

구체적으로 바람직한 하나의 형태에서는, 이하의 잘록한 부분이 바람직하다:

가동 부재의 재료: 고강도와 우수한 스프링성을 겸비한 재료(예를 들어 베릴륨 동제)

가동 부재의 길이 L:15mm(±10mm)

가동 부재의 폭 b:10mm(±7mm)

잘록한 부분의 형상: 직사각형 혹은 사다리꼴

잘록한 부분의 위치: 가동 접점[예를 들어, 도 2의 가동 접점(106)]에 가까운 편이 바람직하다(예를 들어, 가동 부재의 가동 단자로서 기능하는 가동 부재의 단부로부터 예를 들어 0.05L 내지 0.4L, 특히 0.1L 내지 0.3L 거리의 위치)

잘록한 부분의 폭 a: 가급적 가는 것이 바람직하다(예를 들어, a:b=0.5 내지 2:2 내지 4, 예를 들어 a:b=1:3 정도)

오목부의 깊이 c[도 1의 길이 c1(=c2)]: 잘록한 부분이 가동 부재의 폭 방향에서 중앙에 위치하도록 선택

잘록한 부분의 길이 d:0.5mm 이상(예를 들어, 0.5mm 내지 15mm, 바람직하게는 2mm 내지 12mm, 더욱 바람직하게는 3 내지∼10mm)

가동 부재의 판 두께:0.15mm(±0.05mm)

또 다른 형태에서는, 상기 L, a 및 b는 이하의 치수를 갖는다. :

형태(1)L:16.4mm, b:4.4mm, a:1.5mm

형태(2)L:22.0mm, b:11.0mm, a:8.0mm

형태(3)L:25.0mm, b:11.0mm, a:7.0mm

제2 요지에 있어서, 본 발명은, 상술 및 후술하는 본 발명의 접점 구조를 갖는 회로 보호 디바이스를 제공하고, 이 디바이스는, 회로 개폐 요소로서의 바이메탈 소자 및 가동 접점을 갖는 가동 단자를 포함하는 회로 개폐 소자, 및 PTC 소자를 포함하며,

(1) PTC 소자와 가동 단자는 전기적으로 병렬로 접속되고,

(2) 회로 개폐 소자는, 바이메탈 소자의 동작 온도(Top)에 있어서의 동작에 의해, 전류가 흐르도록 위치하는 가동 단자를 이동시켜서 가동 접점을 고정 접점으로부터 이격시킴으로써 회로 개폐 소자를 흐르는 전류를 차단할 수 있고, 또한, 바이메탈 소자의 복귀 온도(Tcl)에 있어서의 복귀에 의해, 전류를 차단하도록 위치하고 있는 가동 단자를 이동시켜서 가동 접점을 고정 접점에 접촉시킴으로써 회로 개폐 소자에 전류를 흐르게 할 수 있고,

(3) 바이메탈 소자는, PTC 소자와 가동 단자 사이에 배치되어 있는 것

을 특징으로 하는 회로 보호 디바이스를 제공한다.

이러한 회로 보호 디바이스에 있어서, 하나의 바람직한 형태에서는, (4) 바이메탈 소자의 동작 온도(Top)는 복귀 온도(Tcl)보다 적어도 20℃ 높고, 및/또는 (5) PTC 소자의 트립 온도(Ttr)는, 바이메탈 소자의 동작 온도보다 적어도 10℃ 높다.

또한, 본 발명은, 이러한 회로 보호 디바이스를 포함하는 전기 회로(전자 회로도 포함하는 개념)를 제공하고, 또한, 그러한 전기 회로를 포함하는 전기 장치(전자 장치도 포함하는 개념)도 제공한다.

본 발명의 접점 구조에서는, 잘록한 부분이 존재함으로써, 잘록한 부분의 양측에 위치하는 가동 부재의 각 부분이, 가동 부재의 길이 방향 축의 주위에서 상대적으로 반대 방향으로 회전하는 것이 용이해지고, 그 결과, 가동 접점과 고정 접점의 한쪽 쌍이 접촉하고, 가동 접점과 고정 접점의 다른 쪽의 쌍이 접점되지 않는 상태가 발생하는 경우(즉, 「한쪽 접촉」 상태인 경우), 접촉되어 있는 쌍의 고정 접점이 가동 접점을 가압하게 되고, 그 가압력에 의해, 가동 접점이 배치되어 있는 가동 부재의 부분이 상술한 바와 같이 회전하고, 그 결과, 아직도 접촉하지 않고 있는 가동 접점이 고정 접점에 근접하여, 최종적으로 접촉하게 된다.

잘록한 부분이 존재하면, 상술한 바와 같이 회전하기 위해서 필요한 힘이, 가동 접점을 고정 접점에 접근시키고자 하는 힘이 더욱 작아지므로, 「한쪽 접촉」 상태가 발생할 것 같아도, 그 발생을 용이하게 방지할 수 있다. 그 결과, 접점 구조에서 고정 단자들 사이의 거리를 더욱 작게 해도, 한쪽 접촉을 가급적으로 억제할 수 있으므로, 회로 보호 디바이스를 더욱 컴팩트하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 접점 구조를 구성하는 가동 부재의 일례를 그 평면도로 모식적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 접점 구조의 일례를 그 사시도로 모식적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 접점 구조를 포함하는, 본 발명의 회로 보호 디바이스의 일례를 단면도로 모식적으로 도시한다.
도 4는 도 3에 도시하는 본 발명의 회로 보호 디바이스를 그 분해 사시도로 모식적으로 도시한다.

도 2에 본 발명의 접점 구조(100)를 사시도로 모식적으로 도시한다. 가동 부재(102)는, 그 가동 단자(104)로서 작용하는, 그 한쪽 단부에 배치된 가동 접점(106)을 갖고, 가동 단자(104)의 후방에 잘록한 부분(108)을 갖는다. 또한, 가동 부재의 두께를 무시하고 도시하고 있다.

가동 단자(104)의 하방에는 2개의 고정 부재(110 및 112)가 배치되고, 그 고정 단자(114 및 116)로서 작용하는, 각각의 한쪽 단부에는 고정 접점(118 및 120)이 배치되어 있다.

각각의 고정 접점(118 및 120)은, 가동 부재에 작용하는 힘, 즉, 가동 단자를 고정 단자에 접근시키도록 작용하는 힘 및 그 반대 힘에 의해, 대향하는 가동 접점(106)에 접촉할 수 있고, 또한, 접촉된 상태로부터 이격될 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 도시한 상태에서는, 가동 접점은 단일 형태이지만, 각각의 고정 접점에 대향하도록 2개의 가동 접점을 가동 단자에 설치해도 된다.

본래, 도시한 가동 단자(104) 및 고정 단자(114 및 116)는, 이들이 서로 근접하도록 힘이 작용하면[예를 들어, 고정 단자(114 및 116)에 근접하도록 가동 단자(104)에 하향의 힘이 작용한다], 각각에 설치된 접점끼리 서로 충분히 접촉하도록 구성되어 있지만, 예를 들어 제조 과정 또는 그 후의 취급시에 작용하는 힘에 의해, 그 충분성이 반드시 확보 가능하지 않은 경우가 발생할 수 있다.

본래라면, 고정 단자(110)로부터 가동 단자(104)를 거쳐서 고정 단자(112)에 전류를 흐르게 하고자 할 때, 양쪽 접점이 서로 접촉하는 상태로 되는데, 예를 들어 도시한 바와 같이, 고정 접점(120)이 가동 접점(106)에 접촉되어 있음에도 불구하고, 고정 접점(118)은 가동 접점(106)으로부터 조금 이격되는 상태가 되는 경우가 있다. 이 경우, 전류를 흐르게 할 수는 없다.

그러나, 본 발명의 접점 구조에서는, 고정 접점(120)이 가동 단자(106)의 우측 부분에 접촉된 후에, 가동 단자(104)에 하향의 힘이 더 작용하면, 화살표 A로 나타낸 바와 같이, 가동 단자(106)의 우측 부분을 상향으로 누르도록 힘이 작용한다. 이때, 잘록한 부분(108)이 존재하기 때문에, 화살표 B로 나타낸 바와 같이, 가동 부재의 길이 방향축(122)의 주위에서 가동 단자가 용이하게 축 회전할 수 있다. 그렇게 되면, 화살표 C로 나타낸 바와 같이 가동 단자(106)의 좌측 부분을 하향으로 밀어 내리는 힘이 작용하여, 그 결과, 가동 접점(106)의 좌측 부분이 고정 접점(118)에 접촉된다.

이해할 수 있는 바와 같이, 잘록한 부분(108)의 길이 d가 길수록, 또한, 잘록한 부분의 폭 a가 작을수록, 더욱 작은 힘으로 가동 단자(104)는 회전할 수 있다. 그러나, 폭 a가 과도하게 작은 경우, 및/또는, 길이 d가 과도하게 큰 경우, 잘록한 부분(108)이 그 후방의 가동 부재와 가동 단자(104)를 일체로 견고하게 접속·유지할 수 없다. 따라서, 상술한 바와 같이, 사용하는 가동 부재의 재료, 가동 부재의 길이 L, 가동 부재의 폭 b, 잘록한 부분의 형상 및 위치 및 가동 단자에 작용하는 힘(예를 들어, 도 2의 화살표 A 방향의 힘)에 따라, 잘록한 부분의 길이 d 및 폭 a를 적절히 선택할 수 있다.

본 발명의 접점 구조를 포함하는 회로 보호 디바이스, 따라서, 본 발명의 회로 보호 디바이스의 일례의 단면도를 모식적으로 도 3에, 또한, 그 분해 사시도를 모식적으로 도 4에 도시한다. 도시한 본 발명의 회로 보호 디바이스(200)는, 회로 개폐 요소로서의 바이메탈 소자 및 가동 부재를 포함하는 회로 개폐 소자 및 PTC 소자를 포함하고,

(1) PTC 소자와 회로 개폐 소자는 전기적으로 병렬로 접속되고,

(2) 회로 개폐 소자는, 바이메탈 소자의 동작 온도(Top)에 있어서의 동작에 의해, 전류를 흐르게 하도록 위치하는 가동 단자(상세하게는, 거기에 배치된 가동 접점)를 이동시켜서 고정 단자(상세하게는, 거기에 배치된 고정 접점)로부터 이격시켜서 회로 개폐 소자를 흐르는 전류를 차단할 수 있고, 또한, 바이메탈 소자의 복귀 온도(Tcl)에 있어서의 복귀에 의해, 전류를 통전하도록 구성되어 있지만, 차단하도록 위치하고 있는 상태에 있는 가동 단자(상세하게는, 거기에 배치된 가동 접점)를 이동시켜서 고정 단자(상세하게는, 거기에 배치된 고정 접점)에 접촉시켜서 회로 개폐 소자에 전류를 흐르게 할 수 있다.

도시한 회로 보호 디바이스(200)에 있어서, PTC 소자(210)의 하측 및 상측에, 하측 리드(230) 및 상측 리드(232)가 각각 배치되어 있다. 이들은, 예를 들어 납땜 접합에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 이들 리드(230 및 232)에는, 각각 고정 부재(221 및 220)가, 예를 들어 저항 용접 접합, 초음파 용접 접합에 의해 각각 전기적으로 접속되어 있다. 고정 부재(220 및 221)의 한쪽 단부(도 3에 있어서 우측 단부 부분)는 소정의 전기 회로 단자 등에 접속되고, 회로 보호 디바이스가 전기 회로에 직렬로 배치된다.

또한, 회로 보호 디바이스에 사용하는 PTC 소자는, 소위 회로 보호 장치로서 자체 사용되고 있는, 일반적으로는 층상의 도전성 PTC 요소 및 그 양측에 배치된 금속 전극을 포함하는 종래의 PTC 소자이면 좋다. 도전성 PTC 요소는 세라믹으로 되어 있어도, 혹은 중합체 재료로 되어 있어도 된다. 특히 바람직한 PTC 소자는, 소위 중합체 PTC 소자라 불리는 것으로, 중합체 재료(예를 들어 폴리에틸렌, 폴리비닐리덴플루오라이드 등) 내에 도전성 필러(예를 들어, 카본, 니켈, 니켈-코발트 필러 등)가 분산되어 있는 도전성 중합체 요소를 포함하는 PTC 소자를 적절하게 사용할 수 있다.

또한, PTC 소자(210) 위에 베이스 플레이트(238)도 배치되어 있다. 도시한 형태에서는, 베이스 플레이트(238)는 상향으로 돌출된 부분(239)을 갖고, 그 부분(239) 위에 바이메탈 소자(214), 스페이서(240), 가동 부재(216) 및 상측 플레이트(242)가 이 순으로 배치되고, 이들은, 도시한 바와 같이, 핀(244)에 의한 스웨이징(swaging)에 의해 일체화되어 있다. 또한, 베이스 플레이트(238)와 PTC 소자(210)의 접속은 임의의 적당한 방법으로 실시해도 되고, 예를 들어 납땜 접속에 의해 실시해도 된다.

도시한 형태에서는, 가동 부재(216)는, 전체로서 스트립 구조를 갖고, 그 한쪽 단부는 가동 단자(217)로서 기능하고, 다른 쪽 단부는, 상술한 바와 같이 가동 단자를 지지(또는 고정)하기 위해서 다른 부재와 일체로 하기 위해서 기능한다. 가동 부재(216)는, 이들 단부 사이에 잘록한 부분(213)을 갖는다. 바이메탈 소자(214)의 형상이 온도에 따라 변화하고(즉, 만곡하고) 그 선단부(215)의 위치가 상향 또는 하향으로 변화함으로써, 가동 부재(216)가 만곡하고, 또는 원래의 형상을 향해서 변형되며, 그 결과, 가동 단자(217)의 위치가 오르내린다.

도 3에 도시한 형태에서는, 바이메탈 소자(214)는 복귀한 상태에 있고(즉, 전기 회로가 정상적으로 기능하고 있는 상태에 있고), 바이메탈 소자(214)의 선단부(215)는, 가동 부재(216)로부터 이격되어 있다. 또한, 도시한 형태에서는, 가동 부재(216)는 원래의 형상을 향해서 복귀되고자 하는 상태에 있다. 그 결과, 가동 부재의, 가동 단자(217)로서 기능하는 선단부에 배치된 가동 접점(218 및 219)이, 고정 부재(220 및 221)의 좌측 단부에 위치하는, 고정 단자로서 기능하는 부분에 배치된 접점(222 및 223)에 접촉하고 있다. 따라서, 이러한 상태의 회로 보호 디바이스가 전기 회로(도시하지 않음)에 배치되고, 회로에 전류가 흐르는 경우, 그 전류는, 고정 부재(220)→고정 접점(222)→가동 접점(219)→가동 접점(218)→고정 접점(223)→고정 단자(221) 순으로 흐른다.

도시한 형태에서는, 가동 부재(216)의 도전성 금속 재료의 탄성, 및 가동 부재의 원래의 형상을 향하고자 하지만, 원래의 형상과는 다른, 도시하는 형상으로 유지되어 있는, 즉, 구속되어 있는 것에 따라 발생하는 가동 부재(217)에는 그것을 하향으로 이동시키고자 하는 힘(도 2의 화살표 A와 반대 방향의 힘)이 작용하고 있다. 만약에 도 2에 도시한 바와 같이, 고정 접점과 가동 접점 중 한쪽의 쌍만이 접촉할 경우, 그렇게 접촉하고 있는 개소에서, 도 2의 화살표 A의 방향의 힘이 작용하여, 상술한 바와 같이 다른 쪽 접점끼리도 접촉할 수 있다.

도시한 형태에 있어서, 전기 회로에 이상이 발생하고, 과잉 전류가 흐르는 경우, 가동 부재(216)의 가동 단자(217) 부근이 고온이 되어, 가동 부재(216)의 온도가 상승함과 함께, 그 열이 바이메탈 소자(214)에 전해져서, 바이메탈 소자(214)가 동작한다. 그 결과, 바이메탈 소자(214)가 반전하고, 그 선단부(215)가 상향으로 굽어, 가동 단자(217)를 들어올리고, 가동 접점(218 및 219)과 고정 접점(223 및 222)의 접촉 상태가 해제되어, 즉, 고정 접점(222)과 가동 접점(219) 사이의 전기적 접속 및 고정 접점(223)과 가동 접점(218) 사이의 전기적 접속이 끊어진다. 이때 PTC 소자(210)는 아직 트립된 상태(tripped state)가 아니고 충분히 저저항이면, 고정 부재(220)→상측 리드(232)→PTC 소자(210)→하측 리드(230)→고정 부재(221) 순으로 전류가 흘러 분류되게 된다.

전기 회로의 이상에 변화가 없는 경우, 과잉 전류는, PTC 소자(210)를 흐르므로, 그 후, PTC 소자(210)는 트립하고, 그 결과, 전기 회로를 흐르는 전류는 실질적으로 차단되어, 전기 회로를 보호할 수 있다. 또한, 앞의 설명에서 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 회로 보호 디바이스에 있어서, 회로 개폐 소자는, 전류가 가동 단자 및/또는 그것에 설치한 가동 접점을 흐르고, 바이메탈 소자 자체에는 전류가 흐르지 않는, 무통전 타입의 회로 개폐 소자이다.

또한, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 상술한 본 발명의 회로 보호 디바이스(200)는, 케이싱(246)의 개구부(248)로부터 내부에 삽입되고, 개구부는 절연성 수지(250) 및 접착제(252)에 의해 밀봉되어 있다.

10: 접점 구조를 구성하는 가동 부재
12, 14: 단부
16: 잘록한 부분
18, 20: 접선 부분
22: 긴 변
24: 짧은 변
26: 오목부
a: 잘록한 부분의 폭
b: 가동 부재의 폭
c: 잘록한 부분의 깊이
d: 잘록한 부분의 길이
100: 접점 구조
102: 가동 부재
104: 가동 단자
106: 가동 접점
108: 잘록한 부분
110, 112: 고정 부재
114, 116: 고정 단자
118, 120: 고정 접점
122: 가동 부재의 길이 방향축
200: 회로 보호 디바이스
210: PTC 소자
213: 잘록한 부분
214: 바이메탈 소자
215: 바이메탈 소자의 선단부
216: 가동 부재
217: 가동 단자
218, 219: 가동 접점
220, 221: 고정 부재
222, 223: 고정 접점
230: 하측 리드
232: 상측 리드
238: 베이스 플레이트
240: 스페이서
242: 상측 플레이트
244: 핀
246: 케이싱
248: 개구부
250: 절연 재료
252: 접착제

Claims

각각이 고정 접점을 갖는 2개의 고정 부재 및 각각의 고정 부재의 고정 접점에 접촉하는, 또는 각각의 고정 부재의 고정 접점으로부터 이격되는 가동 접점을 포함하는 가동 부재를 포함하는 접점 구조로서,
상기 가동 부재는, 전체로서는 스트립 형태이며, 그 한쪽 단부는, 가동 부재의 상기 접촉 및 이격을 가능하게 지지되고, 가동 부재의 다른 쪽 단부는, 가동 접점을 포함하고,
상기 가동 부재는, 베릴륨 동제로 만들어지고 그 양단부 사이에 잘록한 부분을 가지며, 잘록한 부분의 폭은 상기 스트립 폭의 0.3배 내지 0.6배이고 길이는 3mm 내지 10mm인 것을 특징으로 하는, 접점 구조.
제1항에 있어서, 소위 더블 브레이크 또는 더블 메이크 접점 구조인, 접점 구조.
제1항 또는 제2항에 기재된 접점 구조를 포함하는, 회로 보호 디바이스.
제3항에 있어서, 회로 개폐 요소로서의 바이메탈 소자 및 가동 접점을 갖는 가동 단자를 포함하는 회로 개폐 소자 및 PTC 소자를 포함하고,
(1) 상기 PTC 소자와 상기 가동 단자는 전기적으로 병렬로 접속되고,
(2) 상기 회로 개폐 소자는, 상기 바이메탈 소자의 동작 온도(Top)에 있어서의 동작에 의해, 전류를 흘리도록 위치하는 상기 가동 단자를 이동시켜서 상기 가동 접점을 상기 고정 접점으로부터 이격시킴으로써 상기 회로 개폐 소자에 흐르는 전류를 차단할 수 있고, 또한, 상기 바이메탈 소자의 복귀 온도(Tcl)에 있어서의 복귀에 의해, 전류를 차단하도록 위치하는 상기 가동 단자를 이동시켜서 상기 가동 접점을 상기 고정 접점에 접촉시킴으로써 상기 회로 개폐 소자에 전류를 흘릴 수 있고,
(3) 상기 바이메탈 소자는, 상기 PTC 소자와 상기 가동 단자 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 회로 보호 디바이스.
제3항에 기재된 회로 보호 디바이스를 포함하는, 전기 장치.