KR200487774Y1

KR200487774Y1 - 보호 장치

Info

Publication number: KR200487774Y1
Application number: KR2020140003122U
Authority: KR
Inventors: 히로후미 모치즈키; 아라타 다나카
Original assignee: 타이코 일렉트로닉스 저팬 지.케이.
Priority date: 2013-04-19
Filing date: 2014-04-18
Publication date: 2019-01-14
Also published as: JP3185917U; KR20140005595U; CN204011270U

Abstract

수지 베이스, 터미널, PTC 소자, 바이메탈 소자, 아암, 상방 플레이트 및 수지 커버를 포함하고, 평상 시에는 터미널과 아암이 전기적으로 직렬로 접속된 상태로 있고, 바이메탈 소자가 작동하는 이상 시에는, 터미널과 아암이 전기적으로 차단된 상태로 되는 한편, 터미널, PTC 소자, 바이메탈 소자 및 아암이 이 순서로 전기적으로 직렬로 접속된 상태로 되도록 구성되어 있는 보호 장치이며, 유지전류가 큰 보호 장치를 제공하는 것이다. 상기 보호 장치에 있어서, 터미널 및 아암 중 적어도 한쪽 접점부를, 접점재를 터미널 및 아암에 코오킹함으로써 형성한다.

Description

보호 장치{PROTECTION DEVICE}

본 고안은, 전기 또는 전자 장치(예를 들면 모터, 2차 전지 팩)에 과잉 전류가 흐른 경우, 또는, 전기 또는 전자 장치 또는 그 주위의 온도가 과도하게 상승한 경우, 그와 같은 장치에 흐르는 전류를 실질적으로 차단하는 바이메탈 소자 및 PTC 소자를 포함하는 보호 장치에 관한 것이다.

전기 장치(예를 들면 모터)에 전류가 과잉으로 흘러 전기 장치가 비정상적으로 높은 온도로 된 경우, 과잉 전류 이외의 어떠한 이유로 전기 장치의 온도가 비정상적으로 높은 온도로 된 경우 등의 이상이 발생하였을 때, 전기 장치에 흐르는 전류를 차단하고, 필요에 따라서 그와 같은 이상을 해소하여, 전기 장치의 안전을 확보할 필요가 있다. 그와 같이 전류를 차단하는 수단으로서 바이메탈 소자가 사용되고 있다.

바이메탈 소자는, 바이메탈 금속의 시트 부재를 포함하고, 그 자체가 특정한 온도를 초과하여 고온으로 된 경우, 또는 그 주위의 분위기 온도가 높아져 바이메탈 소자가 특정한 온도를 초과하여 고온으로 된 경우, 작동하여(즉, 변형되어), 바이메탈 소자에 흐르는 전류를 차단하도록 구성되어 있다.

그와 같은 바이메탈 소자가 전기 장치에 내장되어 있는 경우, 과잉 전류 또는 다른 이유에 의해 전기 장치가 이상 고온으로 되면 작동하여 전류를 차단한다. 전류의 차단에 의해 전기 장치의 온도가 저하되지만, 바이메탈 소자는 그 온도도 저하되므로, 원래의 형상으로 되돌아가고(즉, 복귀되고), 그 결과, 전기 장치의 안전을 확보하기 전에, 다시 전류가 흐르는 것을 허용하게 될 수 있다.

그와 같이 다시 전류가 흐르는 것을 방지하기 위해서는, 바이메탈 소자가 작동한 상태를 확보ㆍ유지할 필요가 있다. 그를 위해서, 전기 장치의 회로에 있어서 바이메탈 소자를 직렬로 배치하여, 그 회로의 전류를 차단할 수 있도록 함과 함께, 바이메탈 소자에 대하여 PTC 소자가 병렬로 배치되어 있다. 이와 같은 배치에 의해, 바이메탈 소자가 작동한 경우에, 그것에 흐르는 전류를 PTC 소자로 우회시키고, 그 전류에 의해 PTC 소자가 줄열을 발생하고, 그 열을 바이메탈 소자에 전달하여 바이메탈 소자의 작동 상태를 확보할 수 있다.

이와 같이 전기 회로에 있어서 바이메탈 소자의 작동에 의해 동작하는 가동 접점을 직렬로 배치하고, 또한, PTC 소자를 바이메탈 소자에 대하여 병렬로 배치하도록 구성된 보호 장치가 알려져 있다. 이와 같은 보호 장치는, 예를 들면 하기 특허문헌 1에 개시되어 있다. 그와 같은 보호 장치에서는, 터미널을 갖는 수지 베이스가 그것에 설치한 공간 내에 PTC 소자, 바이메탈 소자 및 아암을 포함하고, 상방 플레이트를 미리 설치한 커버가 수지 베이스 상에 배치되고, 이 상태에서 수지 베이스와 수지 커버가 접착제 또는 초음파 용융에 의해 접착되어 있다.

일본 특허 출원 공개 제2005-203277호 공보

상기와 같은 종래의 보호 장치에 있어서, 아암 및 터미널은 접점부를 갖지만, 이들 접점부는 각각 아암 및 터미널과 일체로 프레스 가공에 의해 형성되어 있다. 그러나, 이와 같이 접점부가 프레스 가공에 의해 형성되어 있는 보호 장치는, 접점부의 열 용량이 낮아, 비교적 큰 전류가 흐르면, 아암과 터미널의 접점에서 발생한 줄열에 의해 보호 장치의 온도가 상승하여, 바이메탈 소자가 작동하고, 보호 장치가 작동해 버린다. 즉, 이와 같은 보호 장치는, 유지 전류를 크게 할 수 없다는 문제가 발견되었다.

본 고안자들은 상기의 과제를 해결하기 위해서 예의 검토한 결과, 터미널과 아암의 접점부 중 적어도 한쪽을, 터미널 및/또는 아암에 접점재를 코오킹하여 형성함으로써 해결할 수 있는 것을 알아냈고, 본 고안에 이르렀다.

본 고안의 요지에 의하면, 수지 베이스, 터미널, PTC 소자, 바이메탈 소자, 아암, 상방 플레이트 및 수지 커버를 포함하는 보호 장치로서,

수지 베이스는, 인서트 성형에 의해 터미널과 일체로 형성되고,

수지 베이스의 공간 내에서 터미널 상에, PTC 소자, 바이메탈 소자, 아암 및 상방 플레이트가 이 순서로 겹쳐진 상태에서 수지 커버로 덮여 있고,

평상 시에는 터미널과 아암이 양쪽 접점부를 통하여 전기적으로 직렬로 접속된 상태로 있고,

바이메탈 소자가 작동하는 이상 시에는, 터미널과 아암이 전기적으로 차단된 상태로 되는 한편, 터미널, PTC 소자, 바이메탈 소자 및 아암이 이 순서로 전기적으로 직렬로 접속된 상태로 되도록 구성되어 있고,

터미널 및 아암의 접점부 중 적어도 한쪽이, 접점재를 터미널 및/또는 아암에 코오킹함으로써 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 보호 장치가 제공된다.

본 고안에 의하면, 수지 베이스, 터미널, PTC 소자, 바이메탈 소자, 아암, 상방 플레이트 및 수지 커버를 포함하는 보호 장치에 있어서, 터미널 및 아암의 접점부 중 적어도 한쪽을, 접점재를 터미널 및/또는 아암에 코오킹함으로써 형성한다. 이에 의해, 접점부의 열 용량이 커져, 비교적 큰 전류가 흐른 경우라도 접점부의 급격한 발열을 억제할 수 있어, 보호 장치의 유지 전류를 크게 할 수 있다.

도 1은 본 고안의 보호 장치(1)의 사시도를 모식적으로 도시하는 도면.
도 2는 도 1의 보호 장치의 직선 x₁-x₂를 포함하는 평면에 대하여 수직인 면을 따른 단면도를 모식적으로 도시하는 도면.
도 3은 도 1의 보호 장치를, 그것을 구성하는 요소로 가상으로 분해한 경우에 얻어지는 분해 사시도를 모식적으로 도시하는 도면.
도 4는 도 1의 보호 장치의 수지 베이스의 사시도를 모식적으로 도시하는 도면.
도 5는 도 1의 터미널의 사시도를 모식적으로 도시하는 도면.

본 고안의 일 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 도 3에, 도 1 및 도 2에 도시한 본 발명의 보호 장치를, 그것을 구성하는 요소마다 분해한 모습을 모식적으로 도시하지만, 도 3은, 장치로서 완성 상태에 있는, 본 발명의 보호 장치(1)를 그것을 구성하는 요소로 가상으로 분해한 경우에 얻어지는 분해 사시도를 모식적으로 도시하는 것으로서, 도 3에 도시한 요소를 조립함으로써, 본 발명의 보호 장치가 얻어지는 것은 아닌 점에 유의해야 한다.

본 고안의 보호 장치(1)는, 개략적으로는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같은 구조를 갖는다. 구체적으로는, 보호 장치(1)는 터미널(2)을 갖는 수지 베이스(4) 및 수지 커버(6)에 의해 규정되는 수지 하우징(8)을 포함한다. 수지 베이스(4)는 공간(10)을 갖고, 그 저부에는 터미널(2)의 일부가 노출되고, 그 노출 부분(12)의 상방에 PTC 소자(14)가 배치되고, 그 상방에 바이메탈 소자(16)가 배치되고, 그 상방에 아암(18)이 배치되어 있다. 터미널의 일부(20) 및 아암의 일부(22)는 수지 하우징(8)을 관통하여, 하우징의 외부로 연장되어 있다. 터미널의 노출 부분(12), PTC 소자(14), 바이메탈 소자(16) 및 아암(18)의 일부분을 포함하는 공간(10)은, 상방 플레이트(24)에 의해 밀폐되어 있고, 또한 이들은, 터미널(2) 및 아암(18)의 일부를 제외하고 수지 커버(6)에 의해 덮여 있다.

보호 장치(1)에 있어서, 평상 시에는, 터미널(2)과 아암(18)은 전기적으로 직렬로 접속되어 있다. 또한, 바이메탈 소자(16)는, 도시한 바와 같이 상향(아암측)으로 볼록해지도록 만곡한 상태이며, PTC 소자(14) 및 아암(18)으로부터 이격되어 있다. 이 상태에서는, 전류는 터미널(2), 터미널의 접점부(28), 아암의 접점부(26), 아암(18)의 순(또는 그 반대)으로 흐르고, PTC 소자(14) 및 바이메탈 소자(16)에는 전류는 흐르지 않는다. 이상 시, 즉, 과전류가 발생한 경우 또는 이상 발열이 발생한 경우에는, 바이메탈 소자(16)가 작동하여, 상향 볼록 상태로부터 하향 볼록 상태로 변형되고, 이에 의해 아암(18)이 상방으로 밀어 올려져, 아암의 접점부(26)와 터미널의 접점부(28)의 전기적 접속이 차단된다. 또한, 변형된 바이메탈 소자(16)는, PTC 소자(14) 및 아암(18)과 접촉하여 전기적으로 접속된 상태로 된다. 이 상태에서, 전류는 터미널(2), PTC 소자(14), 바이메탈 소자(16), 아암(18)의 순(또는 그 반대)으로 흐르고, 이 전류에 의해 PTC 소자가 트립(동작)하여, 줄열이 발생한다. 이 줄열에 의해 바이메탈 소자(16)는 하향 볼록의 상태로 유지되어, 아암(18)과 터미널(2)의 접점의 개방 상태를 유지할 수 있다. 이때 보호되어야 할 회로에 흐르는 전류는, 실질적으로 차단된다(단, 누설 전류로서의 미소 전류는 흐른다).

본 고안에 있어서, 터미널(2)과 수지 베이스(4)는 인서트 성형에 의해 일체로 형성된다. 이와 같이 인서트 성형함으로써, 터미널(2)과 수지 베이스(4) 간의 밀착성을 높일 수 있다. 수지 베이스(4)는 공간(10)을 갖고, 그 저부에서는 터미널(2)의 일부가 노출되어 있다. 이 터미널(2)의 노출 부분(12) 상에 PTC 소자(14)가 배치된다. 터미널(2)은, 노출 부분(12) 상에, PTC 소자(14)와의 전기적 접속을 용이하게 확보할 수 있도록, 예를 들면 돔 형상의 접점(56)을 복수개, 예를 들면 3개 갖고 있어도 된다(도 4 참조).

터미널(2)은, 아암(18)의 접점부(26)와의 접점부(28)를 갖는다. 당해 접점부(28)는, 터미널(2)의 대응하는 위치를 관통하여 형성된 구멍에, 접점재를 코오킹함으로써 형성할 수 있다. 본 명세서에 있어서 「코오킹한다」란, 어떤 부재(예를 들면, 터미널용 플레이트)를 관통하여 형성된 구멍에, 그 구멍의 직경과 동등한 직경을 갖고, 그 구멍의 두께보다도 큰 두께(높이)를 갖는 별도의 부재(예를 들면, 접점재)를 끼워 넣어, 이 구멍으로부터 상하로 돌출된 부분을 찌부러뜨림으로써 어떤 부재에 다른 부재를 고정하는 것을 의미한다. 또한, 접점재는 반드시 원기둥형일 필요는 없고, 각기둥형 등이어도 된다. 터미널(2)에 이와 같은 접점부를 형성함으로써, 접점부에 큰 열용량을 갖게 하는 것이 가능해지고, 이에 의해 보호 장치에 비교적 큰 전류를 흘린 경우라도 접점부의 온도의 급격한 상승을 방지할 수 있어, 보호 장치의 유지 전류를 크게 하는 것이 가능해진다.

상기 접점재를 구성하는 금속은 특별히 한정되지 않지만, 열 용량이 큰 것이 바람직하고, 예를 들면 은-니켈, 은-구리, AgCdO, AgSnO₂, AgZnO, AgSnOInO, AgCu, 구리-텅스텐 합금 등이 바람직하다. 경도가 낮아, 접점부의 형상, 특히 두께의 미세한 설계가 가능하고, 열 용량도 크다는 관점에서, 90％ 은, 10％ 니켈 합금이 바람직하다.

터미널(2)은, 바람직하게는 터미널의 적어도 일부에, 예를 들면 도 5에 도시한 바와 같이, 부분(30)의 주위에 리브(58)를 갖는다. 본 명세서에 있어서, 「리브」란, 그것이 설치된 부재의 강도를 높이기 위한 요소 또는 구조를 말하며, 예를 들면 부재면에 설치되는 선 형상, 막대 형상 또는 스트립 형상의 보강재, 부재의 표면 일부를 볼록 형상 또는 오목 형상으로 변형시킨 구조를 들 수 있다. 이와 같은 리브를 형성함으로써, 보호 장치의 강성, 특히 이면(터미널측)으로부터의 외압에 대한 강도를 높일 수 있다.

상기 터미널(2)은, 바람직하게는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 노출 부분(12)을 포함하는 부분(30)이 수지 베이스(4)의 공간(10)의 보다 깊은 위치에 위치하도록, 크랭크 형상으로 구부러져 형성된다. 이와 같은 형상으로 함으로써, 수지 베이스(4)의 공간(10)의 용량을 크게 할 수 있다. 이 경우, 터미널의 부분(30)은, 수지 베이스의 반대측(공간(10)측과 반대측)에서 노출되어 있어도 된다. 이와 같이 제1 터미널의 부분(30)을 노출시킴으로써, 보호 장치의 두께를 저감할 수 있는 것 외에, 제1 터미널과 아암의 접점 등 보호 장치 내부에서 발생한 열을 효율적으로 외부로 소산할 수 있어, 유지 전류를 보다 향상시킬 수 있다.

상기한 바와 같이, 터미널의 일부(20)는 수지 하우징(8)의 측면을 관통하여 외측 방향으로 연장되어 있다. 이 터미널의 일부(20)는, 본 고안의 보호 장치(1)를 소정의 전기 요소에 전기적으로 접속하기 위한 부분이며, 터미널의 본래 기능을 한다. 도시한 바와 같이, 터미널의 일부(20)에 접점(32)을 형성해도 된다.

바람직하게는, 수지 베이스(4)는 유동성이 높은 수지로 형성된다. 이와 같은 수지를 사용함으로써, 인서트 성형 시에 세부(細部)에까지 수지가 널리 퍼지므로, 보다 미세한 설계가 가능해진다. 예를 들면, 수지 베이스의 저면 및 측면의 두께를 작게 하여, 소형화하는 것이 가능해진다.

상기의 유동성이 높은 수지로서는, 예를 들면 유동 길이가 25㎜ 이상, 바람직하게는 30㎜ 이상인 수지를 들 수 있다. 이러한 수지로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 SZ6505HF(스미또모 가가꾸 가부시끼가이샤) 및 SZ6506HF(스미또모 가가꾸 가부시끼가이샤) 등을 들 수 있고, SZ6505HF가 바람직하다.

상기 「유동 길이」는, 사출 성형기로서 PS10E1ASE(닛세이 주시 고교 가부시끼가이샤제)를 사용하여, 4.0㎜φ의 러너, 폭 1.5㎜, 두께 0.3㎜, 길이 2.0㎜의 게이트를 통하여, 90㎫의 압력에서 6초간, 폭 5.0㎜, 두께 0.3㎜의 제품을 사출 성형한 경우의 제품 길이로서 정의된다.

또한, 수지 베이스(4)는 내열성 수지로 형성되어 있어도 좋다. 이러한 수지를 이용함으로써, 리플로우로 등 고온 환경에 놓여진 경우라도 보호 소자의 변형을 방지하는 것이 가능하다.

상기의 내열성 수지로는 예를 들면, LCP 수지, 폴리아미드계 수지, PPS계 수지 등을 들 수 있다.

본 고안의 보호 장치에 있어서, 상기 터미널의 노출 부분(12)의 상방에 PTC 소자(14)가 배치되어 있다. 그 결과, 터미널(2)과 PTC 소자(14)는, 예를 들면 접점(56)을 통하여 전기적으로 접속되어 있다.

상기 PTC 소자로서는, 세라믹 PTC 소자 또는 중합체 PTC 소자 중 어느 것을 사용해도 되지만, 중합체 PTC 소자를 사용하는 것이 바람직하다. 중합체 PTC 소자는, 세라믹 PTC 소자와 비교하여, 소자 자체의 저항값이 낮아, 일정 이상의 온도로 되어도 자기 파괴가 발생하기 어렵다는 점에서 유리하다. 또한, 중합체 PTC 소자는, 세라믹 PTC 소자와 비교하여, 트립 상태를 유지하기 위해서 필요한 전압이 낮아, 회로의 전압이 낮은 상태라도 트립 상태를 유지할 수 있다. 이 결과, 접점을 개방 상태로 유지할 수 있어(래치 상태), 접점의 개폐를 반복하는 채터링 현상을 방지할 수 있다는 점에서 유리하다. 또한, 유지 전류값이 동등한 경우, 중합체 PTC 소자는, 세라믹 PTC 소자보다도 소형ㆍ저저항인 점에서도 바람직하다.

상기 중합체 PTC 소자는, 도전성 충전제(예를 들면 카본 블랙, 니켈 합금 등)가 분산되어 있는 중합체(예를 들면 폴리에틸렌, 폴리비닐리덴플루오라이드 등)를 포함하여 이루어지는 도전성 조성물을 압출함으로써 얻어지는 층 형상의 PTC 요소 및 그 양측에 배치된 전극(예를 들면 금속박)을 포함한다.

중합체 PTC 소자의 크기 및 형상은 특별히 한정되지 않지만, 본 고안의 보호 장치에서는, 예를 들면 직경 2.0㎜ 이하, 두께 0.20㎜ 이하의 디스크 형상의 것을 사용할 수 있다.

본 고안의 보호 장치에 있어서, PTC 소자로서 중합체 PTC 소자를 사용하는 경우, 그 저항값은 0.8 내지 10Ω인 것이 바람직하고, 4.5 내지 10Ω인 것이 보다 바람직하다. 중합체 PTC 소자의 저항값을 0.8Ω 이상으로 함으로써, 3V로 트립한 상태를 유지할 수 있다. 또한, 중합체 PTC 소자의 저항값을 4.5Ω 이상으로 함으로써, 3V로의 트립 상태 시의 누설 전류를 0.2A 이하로 하는 것이 가능해진다. 또한, 중합체 PTC 소자의 저항값을 10Ω 이하로 함으로써, 그 제조 시에, 저항값의 변동을 작게 하는 것이 용이해진다.

또한, 본 명세서에 있어서, 중합체 PTC 소자의 저항값이란, 중합체를 포함하여 이루어지는 도전성 조성물을 압출하여 얻어지는 PTC 요소의 양측에 전극(바람직하게는 니켈 박)을 압착하여 얻어지는 중합체 PTC 소자의 양쪽 전극간에 25℃에서 6.5㎷(직류)의 전압을 인가한 상태에서 측정되는 전류값 및 인가 전압으로부터 산출되는 저항값(4단자법에 의한 측정, 저항 측정기의 측정 레인지의 인가 전류 : 100㎃)을 의미한다. 또한, 전극의 저항값은 PTC 요소의 저항값과 비교한 경우, 무시할 수 있을 만큼 작으므로, PTC 소자의 저항값은 PTC 요소의 저항값과 실질적으로 동등하다.

본 고안의 보호 장치에 있어서, PTC 소자(14)의 상방에는 바이메탈 소자(16)가 배치되어 있다. 당해 바이메탈 소자(16)는, 공간(10) 내에 설치한 단차부(50) 상에서 지지된다. 당해 바이메탈 소자(16)는, 이상 상태로 판단해야 할 온도에서 변형되는 것이면 특별히 한정되지 않고, 자체 공지의 것을 사용할 수 있다. 평상 시에는, 바이메탈 소자(16)는, PTC 소자(14)와 전기적으로 접속되어 있어도 접속되어 있지 않아도 되지만, 이상 시에는 전기적으로 접속된다.

바이메탈 소자(16)는, 수지 베이스의 공간(10)이 허용할 수 있는 한, 가능한 한 표면적이 큰 것이 바람직하다. 표면적을 크게 함으로써, 동작 온도의 변동을 저감할 수 있고, 또한, 이상 시에 변형되었을 때에 아암(18)을 상방으로 밀어올리는 힘이 커진다.

바람직하게는, 바이메탈 소자(16)는, 그 하면(PTC 소자측)의 중앙부 부근에, 돌기, 예를 들면 돔 형상의 볼록부(54)를 갖고 있어도 된다. 이 돌기는, 바이메탈 소자(16)가 작동하여, 상향으로 볼록한 상태로부터 하향으로 볼록해진 경우, PTC 소자(14)와 접촉한 상태로 된다. 이 돌기의 높이에 상당하는 분만큼 아암(18)이 상방으로 더 밀어 올려지므로, 바이메탈 소자(16) 자체의 만곡 정도가 보다 작은 경우라도, 아암(18)을 충분히 밀어올릴 수 있어, 아암과 터미널의 접점에서의 전기적 접속을 보다 확실하게 차단할 수 있다.

본 고안의 보호 장치에 있어서, 아암(18)은 바이메탈 소자(16)의 상방에 위치하고, 수지 베이스(4)에 고정되어 있다. 고정 방법은 특별히 한정되지 않지만, 아암(18)의 고정부(34)를 크랭크 형상으로 구부리고, 그 스텝부(36)의 양단부에 끼워 맞춤부(38)(예를 들면, 돌출부)를 형성하는 것이 바람직하다. 이 경우, 수지 베이스(4)에, 이 끼워 맞춤부에 대응하는 피끼워 맞춤부(40)(예를 들면, 상기 돌출부가 끼워 넣어지는 오목부)를 형성한다. 이들을 끼워 맞춤(압입)시킴으로써, 아암(18)을 수지 베이스(4)에 고정할 수 있다. 이와 같은 형태로 함으로써, 보호 장치를 보다 소형화하는 것이 가능하고, 또는 수지 베이스(4)의 공간(10)을 보다 넓게 확보할 수 있어, 보다 큰 바이메탈 소자를 설치하는 것이 가능해진다.

또한, 아암(18)은 접점부(26)를 갖고, 도시한 바와 같이, 그 접점부(26)가 수평 방향(수지 베이스의 저면의 연장 방향)에 대하여 약간 하방에 위치하도록 만곡되어 있는 상태로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이 접점부(26)는, 정상 시에는, 터미널의 접점부(28)와 접촉하고 있고, 이상 시에는, 바이메탈(16)이 변형됨으로써 아암(18)이 상방으로 밀어올려져, 이 접촉 상태가 해제된다.

상기 접점부(26)는, 터미널의 접점부(28)와 마찬가지로, 아암(18)의 대응하는 위치에 형성된 구멍에, 접점재를 코오킹함으로써 형성할 수 있다. 아암(18)에 이와 같은 접점부를 형성함으로써, 접점부에 큰 열 용량을 갖게 하는 것이 가능해지고, 이에 의해 보호 장치에 비교적 큰 전류를 흘린 경우라도 접점부의 온도의 급격한 상승을 방지할 수 있어, 보호 장치의 유지 전류를 크게 하는 것이 가능해진다. 또한, 제1 터미널의 접점부(28) 및 아암(18)의 접점부(26) 중 어느 한쪽이, 접점재를 제1 터미널 및/또는 아암에 코오킹함으로써 형성되어 있으면 되지만, 바람직하게는 양쪽 접점부가 접점재를 코오킹함으로써 형성된다.

상기 접점재를 구성하는 금속은, 터미널의 접점부(28)를 형성하는 접점재를 구성하는 것과 마찬가지이다.

또한, 아암(18)은, 이상 시에 바이메탈 소자가 변형된 경우에, 아암과 바이메탈 소자의 전기적 접속을 보다 확실하게 하기 위한 접점(42, 44)을 갖고 있어도 된다.

바람직하게는, 아암(18)은, 도시한 바와 같이, 공간(10) 내에서 크랭크 형상으로 구부러진다. 이와 같은 형상으로 함으로써, 이상 시에 바이메탈 소자(16)에 의해 아암(18)이 밀어올려졌을 때, 접점부(26)와 접점부(28) 간의 거리(접점 갭)를 크게 할 수 있어, 양자의 접촉 상태를 확실하게 해제할 수 있다.

상기한 바와 같이, 아암의 일부(22)는, 수지 하우징(8)의 측면을 관통하여 외측 방향으로 연장되어 있다. 이 아암의 일부(22)는, 본 고안의 보호 소자(1)를 소정의 전기 요소에 전기적으로 접속하기 위한 부분이며, 터미널과 마찬가지의 기능을 한다. 도시한 바와 같이, 아암의 일부(22)에 접점(52)을 형성해도 된다.

본 고안의 보호 장치에 있어서, 공간(10) 내의 아암 상방에는 상방 플레이트(24)가 배치되어 있다. 상방 플레이트(24)는, 바이메탈 소자(16)가 소정의 고온으로 되어 작동하여 아암(18)을 상방으로 밀어올렸을 때에, 바이메탈 소자(16)로부터의 열에 의해 가열 상태에 있을 수 있는 아암(18) 및/또는 접점부(26)가 접촉하여 열을 소산(消散)시키는 기능을 갖는다. 따라서, 상방 플레이트(24)는 우수한 열 전도성을 갖는 것이 바람직하고, 열은 상방 플레이트(24)로부터 그것에 접촉하고 있는 아암을 거쳐 아암의 일부(22)를 통하여 산일(散逸)한다. 따라서, 상방 플레이트(24)는 예를 들면 금속 시트에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다. 그 결과, 바이메탈 소자(16)로부터 수지 커버(6)에 전달되는 열량을 가급적 저감시킬 수 있어, 열에 의해 수지 커버(6)가 받는 영향을 최소한으로 할 수 있다.

도시한 바와 같이, 상방 플레이트(24)는, 수지 베이스(4)에 의해 규정되어 있는 공간(10)을 실질적으로 폐쇄하고 있다. 또한, 「실질적으로 폐쇄한다」란, 본 고안의 보호 장치의 제조에 있어서, 수지 커버(6)를 인서트 성형에 의해 형성한 경우에, 성형에 사용하는 용융 수지가 공간(10) 내에 침입할 수 없는 상태에 있는 것을 의미한다. 바꾸어 말하면, 본 고안의 보호 장치에 있어서는, 수지 커버(6)를 인서트 성형한 경우에, 성형에 사용한 수지가, 공간(10) 내에 침입하지 않은 상태에 있는 것을 의미한다.

상방 플레이트(24)는 걸림 지지부(46)를 갖고, 이것이 수지 베이스(4)의 피걸림 지지부(48)와 걸어 결합됨으로써 고정되어 있다. 바람직하게는, 걸림 지지부(46)는 갈고리형 형상(훅 형상)이며, 피걸림 지지부(48)는 이것에 대응하는 절결 형상이다. 이와 같은 구조로 함으로써, 걸림 결합에 필요한 영역을 작게 할 수 있고, 그 결과, 보호 장치를 보다 소형화하는 것이 가능하고, 또는 공간(10)을 보다 크게 확보하는 것이 가능해져, 보다 큰 바이메탈 소자를 사용하는 것이 가능해진다.

본 고안의 보호 장치에 있어서, 상방 플레이트(24)를 덮도록, 수지 커버(6)가 배치된다. 수지 커버(6)는, 수지 베이스(4)와 함께 수지 하우징(8)을 규정한다. 수지 커버(6)와 수지 베이스(4)는, 예를 들면 접착제, 초음파 용착, 레이저 용착 등에 의해 접착할 수 있다.

또한, 수지 커버(6)는, 터미널(2)을 갖는 수지 베이스(4), PTC 소자(14), 바이메탈 소자(16), 아암(18) 및 상방 플레이트(24)를 도시한 바와 같이 조립한 어셈블리를 소정의 금형에 넣고, 금형의 한쪽 측방으로부터 아암의 일부분(22)이 외측 방향으로 연장되고, 또한, 금형의 다른 쪽 측방으로부터 터미널의 일부(20)가 외측 방향으로 연장된 상태에서, 수지를 사출 성형함으로써, 즉, 인서트 성형함으로써 어셈블리의 주위에 형성해도 된다. 이 인서트 성형에 의해 금형에 공급된 용융 수지는, 수지 베이스(4)의 수지 부분과 접촉하는 개소에서 그 수지와 일체로 되어, 수지 베이스(4)와 수지 커버(6)의 접착 상태가 확보된다. 이 경우, 수지 커버(6)의 사출 성형 시의 압력에 의해 상방 플레이트가 변형되는 것을 방지하기 위해서, 상방 플레이트를 수지 베이스에 고정하기 전에, 그 일부에, 바람직하게는 중앙부 부근의 상방에 미리 수지 커버의 일부(7)를 인서트 성형하여, 수지 베이스에 고정하고, 계속해서 수지 커버의 나머지 부분(7')을 인서트 성형하는 것이 바람직하다. 또한, 인서트 성형 시에 금형에 공급되는 수지의 압력이 상방 플레이트(24)를, 수지 베이스(4)를 향하여(즉, 도 2에 있어서 하향으로) 가압하므로, 상방 플레이트(24)에 의한 수지 베이스(4)의 공간(10)의 폐쇄를 보다 한층 더 확보할 수 있다. 이와 같이 수지 커버(6)를 형성함으로써, 산소가 공간 내에 침입하는 것을 억제할 수 있다.

일 형태에 있어서, 상방 플레이트(24)의 상면부의 일부는, 수지 커버(6)로부터 노출되어 있어도 된다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 보호 장치의 내부, 특히 접점에서 발생한 열을 장치 외부로 효율적으로 소산할 수 있고, 이에 의해 유지 전류를 크게 할 수 있다.

또 다른 형태에 있어서, 상기와 같이 장치의 상부에 노출시킨 상방 플레이트(24)는 전극으로서 사용할 수도 있다. 이 경우, 아암의 일부(22)는 생략할 수 있다. 이 경우, 장치에 흐르는 전류는, 정상 시에는 터미널(2), 터미널의 접점부(28), 아암의 접점부(26), 아암(18), 상방 플레이트(24)의 순(또는 그 반대)으로 흐르고, 이상 시에는 터미널(2), PTC 소자(14), 바이메탈 소자(16), 아암(18), 상방 플레이트(24)의 순(또는 그 반대)으로 흐른다.

수지 커버(6)를 구성하는 수지는 특별히 한정되지 않지만, 수지 베이스(4)를 구성하는 수지와 동일한 것인 것이 바람직하다. 동일한 수지를 사용함으로써, 수지 베이스(4)와 수지 커버(6)의 접착을 한층 더 확실하게 할 수 있다.

바람직한 형태에 있어서, 본 고안의 보호 장치는, 수지 베이스, 터미널, PTC 소자, 바이메탈 소자, 아암, 상방 플레이트 및 수지 커버를 포함하고, 평상 시에는 터미널과 아암이 전기적으로 직렬로 접속된 상태로 있고, 바이메탈 소자가 작동하는 이상 시에는, 터미널과 아암이 전기적으로 차단된 상태로 되는 한편, 터미널, PTC 소자, 바이메탈 소자 및 아암이 이 순서로 전기적으로 직렬로 접속된 상태로 되도록 구성되어 있는 보호 장치로서,

(1) 수지 베이스가, 인서트 성형에 의해 터미널과 일체로 형성되고,

(2) 수지 베이스가 높은 유동성을 갖는 수지로 형성되고,

(3) 수지 베이스의 공간 내에서 터미널 상에, PTC 소자, 바이메탈 소자, 아암 및 상방 플레이트가 이 순서로 겹쳐진 상태에서 수지 커버로 덮여 있고,

(4) 터미널 및 아암의 접점부 중 어느 한쪽, 바람직하게는 양쪽이, 접점재를 터미널 및/또는 아암에 코오킹함으로써 형성되고,

(5) 터미널의 적어도 일부가 리브를 갖고,

(6) 상방 플레이트가 갈고리 형상의 걸림 지지부를 갖고, 이 걸림 지지부를 수지 베이스의 절결 형상의 피걸림 지지부에 걸어 결합시킴으로써 수지 베이스에 고정되고,

(7) 아암이, 수지 베이스의 공간 내에서, 크랭크 형상을 갖고,

(8) 아암의 고정부가 크랭크 형상을 갖고, 이 크랭크의 스텝부의 양단부에 끼워 맞춤부를 갖고, 이 끼워 맞춤부를 수지 베이스의 피끼워 맞춤부에 끼워 맞춤으로써 아암이 고정되고,

(9) 바이메탈 소자가 그 중앙부 부근에 돌기를 갖는 것을 특징으로 한다. 단, 상기 특징 (5) 내지 (9) 중 적어도 1개를 구비하면 되지만, 바람직하게는 어느 2개, 보다 바람직하게는 어느 3개, 더욱 바람직하게는 모두를 구비한다.

본 고안의 보호 장치는, 소형화가 가능하고, 예를 들면 세로 5.0㎜ 이하, 가로 3.0㎜ 이하, 높이 0.9㎜ 이하의 크기로 할 수 있고, 대표적으로는, 세로 4.6㎜, 가로 2.8㎜, 높이 0.88㎜의 크기로 할 수 있다.

본 고안의 보호 장치는 휴대 전화, 태블릿 기기 등의 리튬 이온 배터리 전지 셀의 보호 장치로서 적절하게 이용할 수 있다.

1 : 보호 장치
2 : 터미널
4 : 수지 베이스
6 : 수지 커버
7 : 수지 커버의 일부
7' : 수지 커버의 일부
8 : 수지 하우징
10 : 공간
12 : 노출 부분
14 : PTC 소자
16 : 바이메탈 소자
18 : 아암
20 : 터미널의 일부
22 : 아암의 일부
24 : 상방 플레이트
26 : 아암의 접점부
28 : 터미널의 접점부
30 : 터미널의 부분
32 : 접점
34 : 고정부
36 : 스텝부
38 : 끼워 맞춤부
40 : 피끼워 맞춤부
42, 44 : 접점
46 : 걸림 지지부
48 : 피걸림 지지부
50 : 단차부
52 : 접점
54 : 볼록부
56 : 접점
58 : 리브

Claims

수지 베이스, 터미널, PTC 소자, 바이메탈 소자, 아암, 상방 플레이트 및 수지 커버를 포함하는 보호 장치로서,
수지 베이스는, 인서트 성형에 의해 터미널과 일체로 형성되고,
수지 베이스의 공간 내에서 터미널 상에, PTC 소자, 바이메탈 소자, 아암 및 상방 플레이트가 이 순서로 겹쳐진 상태에서 수지 커버로 덮여 있고,
평상 시에는 터미널과 아암이 양쪽 접점부를 통하여 전기적으로 직렬로 접속된 상태로 있고,
바이메탈 소자가 작동하는 이상 시에는, 터미널과 아암이 전기적으로 차단된 상태로 되는 한편, 터미널, PTC 소자, 바이메탈 소자 및 아암이 이 순서로 전기적으로 직렬로 접속된 상태로 되도록 구성되어 있고,
터미널 및 아암의 양쪽 접점부가, 각각, 터미널 및 아암을 관통하는 터미널 및 아암의 각각의 대응하는 위치에 형성된 각각의 대응하는 구멍에 접점재를 코오킹함으로써 형성되고,
터미널의 적어도 일부가 리브를 갖는 보호 장치.
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제1항에 있어서,
수지 베이스가 유동 길이가 25mm 이상인 수지로 형성되는 보호 장치.
제1항에 있어서,
상방 플레이트가 갈고리 형상의 걸림 지지부를 갖고, 이 걸림 지지부를 수지 베이스의 절결 형상의 피걸림 지지부에 걸어 결합시킴으로써, 상방 플레이트가 수지 베이스에 고정되는 보호 장치.
제1항에 있어서,
아암이, 수지 베이스의 공간 내에서, 크랭크 형상을 갖는 보호 장치.
제1항에 있어서,
아암의 고정부가 크랭크 형상을 갖고, 이 스텝부의 양단부에 끼워 맞춤부를 갖고, 이 끼워 맞춤부를 수지 베이스의 피끼워 맞춤부에 끼워 맞춤으로써 아암이 고정되는 보호 장치.
제1항에 있어서,
바이메탈 소자가 그 중앙부 부근에 돌기를 갖는 보호 장치.
제1항에 있어서,
상방 플레이트가 수지 커버의 상부로부터 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 보호 장치.
제1항에 있어서,
접점재가 은-니켈 합금인 보호 장치.
수지 베이스, 터미널, PTC 소자, 바이메탈 소자, 아암, 상방 플레이트 및 수지 커버를 포함하고, 평상 시에는 터미널과 아암이 전기적으로 직렬로 접속된 상태로 있고, 바이메탈 소자가 작동하는 이상 시에는, 터미널과 아암이 전기적으로 차단된 상태로 되는 한편, 터미널, PTC 소자, 바이메탈 소자 및 아암이 이 순서로 전기적으로 직렬로 접속된 상태로 되도록 구성되어 있는 보호 장치로서,
(1) 수지 베이스가, 인서트 성형에 의해 터미널과 일체로 형성되고,
(2) 수지 베이스가 유동 길이가 25mm 이상인 수지로 형성되고,
(3) 수지 베이스의 공간 내에서 터미널 상에, PTC 소자, 바이메탈 소자, 아암 및 상방 플레이트가 이 순서로 겹쳐진 상태에서 수지 커버로 덮여 있고,
(4) 터미널 및 아암의 양쪽 접점부가, 각각, 터미널 및 아암을 관통하는 터미널 및 아암의 각각의 대응하는 위치에 형성된 각각의 대응하는 구멍에 접점재를 코오킹함으로써 형성되고,
(5) 터미널의 적어도 일부가 리브 형상을 갖고,
(6) 상방 플레이트가 갈고리 형상의 걸림 지지부를 갖고, 이 걸림 지지부를 수지 베이스의 절결 형상의 피걸림 지지부에 걸어 결합시킴으로써 수지 베이스에 고정되고,
(7) 아암이, 수지 베이스의 공간 내에서, 크랭크 형상을 갖고,
(8) 아암의 고정부가 크랭크 형상을 갖고, 이 크랭크의 스텝부의 양단부에 끼워 맞춤부를 갖고, 이 끼워 맞춤부를 수지 베이스의 피끼워 맞춤부에 끼워 맞춤으로써 아암이 고정되고,
(9) 바이메탈 소자가 그 중앙부 부근에 돌기를 갖는 것을 특징으로 하는 보호 장치.
제1항 또는 제11항에 있어서,
세로 5.0㎜ 이하, 가로 3.0㎜ 이하, 높이 0.9㎜ 이하의 크기인 보호 장치.