TWI740160B

TWI740160B - 鉍基合金作為開關斷電元件的方法

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Publication number: TWI740160B
Application number: TW108121094A
Authority: TW
Inventors: 易湘雲
Original assignee: 易湘雲
Priority date: 2018-07-03
Filing date: 2018-07-03
Publication date: 2021-09-21
Also published as: TW202006763A

Abstract

本發明為一種鉍基合金作為開關斷電元件的方法，係使用於一開關，該開關包含用以導通電流的二導電件及一斷電元件，利用一鉍基合金作為一斷電元件，該鉍基合金的熔點介於100℃至380℃之間，該斷電元件在上述熔點以下的環境中，該二導電件彼此接觸而能導通電流，且該斷電元件係只接受該電流而不作為導通該電流的媒介，在該開關的工作溫度接近或超過上述熔點時，該斷電元件喪失剛性，使該二導電件彼此分離，形成斷電狀態。

Description

鉍基合金作為開關斷電元件的方法

本發明係有關於一種鉍基合金作為開關斷電元件的方法，特別是指以鉍基合金作為斷電元件，使用在開關的電性通路中，該斷電元件有異於保險絲，亦即斷電元件不作為電流通過媒介，而係藉由異常的熱能破壞該斷電元件的剛性，藉此達成斷電的方法。

在中華民國專利第321352號「線上開關結構改良」揭露一種具有保險絲的開關構造，但該保險絲位在電源火線的路徑中，需要依賴電流通過才有保護作用，特別是過載的電流才能有機會融斷該保險絲，既然保險絲在工作時需要讓電流通過，但又必須在電流過大時可以被融斷，因此常使用低熔點的鉛錫合金、鋅作為保險絲，其導電性遠不如銅。以延長線插座為例，延長線插座主要使用銅作為導電體，如果延長線插座結合中華民國專利第321352號的開關來控制電源，則保險絲的導電率不佳，容易有耗能的問題。

在中華民國專利第382568號「雙極自動斷電式安全開關」揭露一種雙金屬片型態的過載保護開關，但該雙金屬片同樣必須位在電流通過的路徑中，需要依賴電流通過產生變形，特別是需要過載的電流才能使該雙金屬片變形而中斷電路。

因此，本發明提出一種鉍基合金作為開關斷電元件的方法，係使用於一開關，該開關包含用以導通電流的二導電件及一斷電元件，利用一鉍基合金作為一斷電元件，該鉍基合金的熔點介於100℃至380℃之間，該斷電元件在上述熔點以下的環境中，該二導電件彼此接觸而能導通電流，且該斷電元件係只接受該電流而不作為導通該電流的媒介，在該開關的工作溫度接近或超過上述熔點時，該斷電元件喪失剛性，一彈性力直接而非間接的施加在該斷電元件上使該二導電件彼此分離，形成斷電狀態。

上述該二導電件彼此分離，形成斷電狀態後，該斷電元件係被侷限而不會同時接觸該二導電件。

上述二導電件彼此分離，形成斷電狀態後，該斷電元件係仍維持為一體而不***。

進一步，該鉍基合金包含鉍與下列任一金屬：鎘、銦、銀、錫、鉛、銻、銅。或者，該鉍基合金包含50%至70%之間的鉍與30%至50%之間的錫。更進一步，該鉍基合金進一步包含一添加金屬，該添加金屬選自下列之一或其任意組合：砷、鈣、碲、汞，該添加金屬在該鉍基合金中的比例介於0.01%至20%之間。

進一步，該二導電件中，至少有一導電件係具有或接受一作用力，該作用力使該二導電件能相對遠離，但該作用力在上述熔點以下無法破壞該斷電元件的剛性。

進一步，該斷電元件在該熔點以下係利用一外力而限制該二導電件，使該二導電件可以選擇式地接觸。該外力係彈簧的一彈性力。

根據上述技術特徵可達成以下功效：

1.斷電元件不是保險絲，不是位在電流傳遞路徑上，不負責傳遞電流，因此當本發明使用於開關時，斷電元件的導電性即使不如銅，也不會直接影響開關的用電效能。

2.二導電件彼此分離，形成斷電狀態後，該斷電元件係被侷限在原位置而不會同時接觸該二導電件，使得非絕緣的斷電元件因為高溫被破壞後，也不會再接觸二導電件而造成意外導電。

3.二導電件彼此分離，形成斷電狀態後，該斷電元件係仍維持為一體而不***，使得非絕緣的斷電元件因為高溫被破壞後，也不會再接觸二導電件而造成意外導電。

4.鉍基合金的熔點大約在100℃至380℃之間，例如當斷電元件使用鉍錫合金，其熔點在138℃，但在接近熔點之前即開始失去剛性，非常適合用於感測導電通路的過熱。

1:座體

2:第一導電件

3:第二導電件

4:翹板導電件

41:銀接點

5:斷電元件

6:操作組件

61:操作件

611:導熱殼件

62:第一彈性件

7:第二彈性件

[第一圖]係為本發明第一實施例中，斷電元件用於開關的示意圖，其中開關為不導通狀態。

[第二圖]係為本發明第一實施例中，斷電元件用於開關的示意圖，其中開關為導通狀態。

[第三圖]係為本發明第一實施例中，斷電元件用於開關的示意圖，其中斷電元件因過熱而破壞形成不導通狀態。

[第四圖]係為本發明第二實施例中，斷電元件用於轉接插座的示意圖。

[第五圖]係為第四圖中，火線端子與火線透過J型斷電元件限位接觸，以及擋件設置在J型斷電元件外緣的示意圖。

[第六圖]係為本發明第二實施例中，斷電元件用於轉接插座的示意圖，其中斷電元件因過熱而破壞，且破壞部位被擋件阻擋。

綜合上述技術特徵，本發明之鉍基合金作為開關斷電元件的方法的主要功效將可於下述實施例清楚呈現。本發明第一實施例請參閱第一圖所示，本實施以翹板開關為例，包括有：一座體(1)、一第一導電件(2)、一第二導電件(3)、一活動導電件及一斷電元件(5)。其中第一導電件(2)及第二導電件(3)皆穿置於該座體(1)。活動導電件係一翹板導電件(4)，該翹板導電件(4)跨置於該第一導電件(2)而電性連接該第一導電件(2)，在本實施例中，本發明所定義的『二導電件』即為第二導電件(3)與翹板導電件(4)。該斷電元件(5)之材質係為鉍基合金，而鉍基合金的熔點介於100℃至380℃之間，例如該鉍基合金為鉍錫二元合金，包含50%至70%之間的鉍與30%至50%之間的錫，其中鉍錫二元合金的熔點約在138℃，但在接近熔點之前即開始失去剛性，非常適合用於感測導電通路的過熱。或者，該鉍基合金包含鉍與下列任一金屬：鎘、銦、銀、鉛、銻、銅，只要鉍與前述金屬所構成的鉍基合金，其熔點介於100℃至380℃之間，即為本發明可行的實施例。上述鉍基合金可以包含進一步包含一添加金屬，該添加金屬選自下列之一或其任意組合：砷、鈣、碲、汞，且該添加金屬在該鉍基合金中的比例介於0.01%至20%之間，因此可根據不同使用環境來選擇鉍基合金中不同的添加金屬。

當工作溫度異常升高時，最好是在火線產生斷路，因此該第一導電件(2)使用上為火線第一端，該第二導電件(3)使用上為火線第二端，並藉由該翹板導電件(4)導通該第一導電件(2)及第二導電件(3)，而形成火線通路。

本實施例之該翹板開關進一步有一操作組件(6)，用來操作該翹板導電件(4)連通該第一導電件(2)與該第二導電件(3)，形成火線通路，或斷開該第一導電件(2)與該第二導電件(3)的通路，使火線形成斷路。該操作組件(6)組裝於該座體(1)上，且包含一操作件(61)及一第一彈性件(62)，該操作件(61)樞接於該座體(1)，使該操作件(61)可以有限度的往復旋動，該操作件(61)包含一導熱殼件(611)，該導熱殼件(611)接觸該翹板導電件(4)，該斷電元件(5)設置於該導熱殼件(611)中，該第一彈性件(62)一端抵於該操作件(61)，另一端則抵止在該斷電元件(5)，該斷電元件(5)具有剛性使該第一彈性件(62)因而被壓縮而具有一第一彈性力，該第一彈性力作為外力來控制該翹板導電件(4)接觸該第二導電件(3)而形成通路，或控制該翹板導電件(4)不接觸該第二導電件(3)而形成斷路。

該翹板開關進一步有一第二彈性件(7)，該第二彈性件(7)在本實施例係一彈簧，該第二彈性件(7)具有一第二彈性力，該第二彈性力作為一作用力而作用於該操作件(61)，當上述的的一彈性力變小時，該第二導電件(3)能接受該作用力，使該翹板導電件(4)及該第二導電件(3)能相對遠離。上述該第二導電件(3)能接受該作用力，即為本發明所謂的『至少有一導電件係接受一作用力』。

參閱第二圖所示，使用者藉由操作該操作件(61)，使該導熱殼件(611)在該翹板導電件(4)上滑移，驅使該翹板導電件(4)以翹板運動型態而選擇式地接觸或分離於該第二導電件(3)。當該導熱殼件(611)在該翹板導電件(4)上朝向該翹板導電件(4)上之一銀接點(41)的方向滑移時，前述外力將迫使該銀接點(41)接觸該第二導電件(3)而形成通電狀態。

參閱第三圖所示，當第一導電件(2)或第二導電件(3)所連接的外部導電設備有異常狀態而產生熱能時，該熱能經第一導電件(2)或第二導電件(3)傳遞至翹板導電件(4)，再經由該導熱殼件(611)而傳遞至該斷電元件(5)，該斷電元件(5)吸收該熱能而逐漸失去剛性，例如該斷電元件(5)之材質為鉍錫合金，雖然其熔點在138℃，但大約在接近該熔點之前即開始失去剛性，因而在該外力的作用下，使該斷電元件(5)被該第一彈性件(62)施壓變形，第一彈性件(62)伸入軟化的斷電元件(5)中，第一彈性件(62)伸長，該外力因此變小或喪失，此時該第二彈性件(7)的作用力會大於前述外力，而帶動該導熱殼件(611)在該翹板導電件(4)上滑移，迫使該翹板導電件(4)的銀接點(41)脫離該第二導電件(3)，形成斷電狀態，藉此達到過熱保護的作用。在本實施例中，因接受異常熱能而失去剛性的斷電元件(5)，其變形後仍被侷限在導熱殼件(611)之中，不會同時接觸第二導電件(3)與翹板導電件(4)。要特別說明的是，該斷電元件(5)與保險絲的斷電手段不同，本發明的斷電元件(5)並不負責傳遞電流，因此即使該斷電元件(5)的導電性不如銅，也不會直接影響通路的用電效能。

此外，如第三圖所示，本實施例的斷電元件(5)屬非絕緣體，斷電元件(5)被破壞變形時或變形後，係被侷限在導熱殼件(611)中，不會外溢或外散而再次連通翹板導電件(4)與第二導電件(3)，造成該翹板開關在關閉狀態下意外導通電源。在斷電保護過程中，工作溫度的升高使斷電元件(5)被破壞，電源隨即中斷，電源一旦中斷，工作溫度也隨之下降，而使斷電元件(5)冷卻並維持在變形後的狀態。

本發明第二實施例請參閱第四圖及第五圖所示，本實施例以轉接插座為例，包括有：一絕緣本體(1C)，有一火線插孔(11C)及一中性線插孔(12C)。一火線端子(2C)，裝設在該絕緣本體(1C)中並對應該火線插孔(11C)，該火線端子(2C)有一端子延伸部(21C)。一中性線端子(3C)，裝設在該絕緣本體(1C)中並對應該中性線插孔(12C)。一火線(4C)及一中性線(5C)，分別對應該火線端子(2C)及該中性線端子(3C)，而在該火線(4C)上有一火線彈片(41C)，該火線彈片(41C)具有彈性的一作用力，該作用力為彈性力，該作用力使火線彈片(41C)具有遠離該端子延伸部(21C)的趨勢。一斷電元件(6C)，概呈J外型，本實施例該斷電元件(6C)使用鉍錫二元合金，該斷電元件(6C)自端部夾住該火線端子(2C)的端子延伸部(21C)與該火線(4C)的火線彈片(41C)，藉由該斷電元件(6C)的剛性限制，使該火線端子(2C)與該火線(4C)能彼此接觸而形成通路，該中性線端子(3C)與該中性線(5C)則可以焊接或其它固定方式連接固定而形成通路。一擋件(7C)，位在該斷電元件(6C)外緣。本實施例中，本發明所定義的『二導電件』即為火線彈片(41C)與端子延伸部(21C)，其中火線彈片(41C)彈性的作用力即為本發明所定義的『至少有一導電件係具有一作用力』。

參閱第六圖所示，當通路過熱時，該斷電元件(6C)即逐漸失去剛性，該作用力迫使斷電元件(6C)在逐漸失去剛性過程中，變形成類似L型，失去對火線彈片(41C)的限制，使該火線端子(2C)的端子延伸部(21C)與該火線(4C)的火線彈片(41C)之間因該作用力而張開形成斷路，藉此達到過熱保護的作用。其中，當該斷電元件(6C)被破壞後，該擋件(7C)可拘束該斷電元件(6C)，避免該斷電元件(6C)因受上述作用力而隨意跳動彈開。同樣地，在本實施例中，該斷電元件(6C)並不負責傳遞電流，因此即使該斷電元件(6C)的導電性不如銅，也不會直接影響通路的用電效能。此外，如第六圖所示，本實施例的斷電元件(6C)屬非絕緣體，斷電元件(6C)被破壞變形時或變形後，斷電元件(6C)仍維持一體而不***，且被擋件(7C)與端子延伸部(21C)共同侷限在原來的位置，不會外散而再次連通端子延伸部(21C)與火線彈片(41C)，造成該插座在斷電狀態下又意外導通電源。在斷電保護過程中，工作溫度的升高使斷電元件(6C)被破壞，電源隨即中斷，電源一旦中斷，工作溫度也隨之下降，而使斷電元件(6C)冷卻並維持在變形後的狀態。

綜合上述實施例之說明，當可充分瞭解本發明之操作、使用及本發明產生之功效，惟以上所述實施例僅係為本發明之較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作簡單的等效變化與修飾，皆屬本發明涵蓋之範圍內。