JP3878728B2 - Thin temperature fuse - Google Patents
Thin temperature fuse Download PDFInfo
- Publication number
- JP3878728B2 JP3878728B2 JP32239397A JP32239397A JP3878728B2 JP 3878728 B2 JP3878728 B2 JP 3878728B2 JP 32239397 A JP32239397 A JP 32239397A JP 32239397 A JP32239397 A JP 32239397A JP 3878728 B2 JP3878728 B2 JP 3878728B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- melting point
- low melting
- point alloy
- piece
- alloy piece
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 52
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 52
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 45
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 45
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 5
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 5
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 5
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 4
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 3
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000006023 eutectic alloy Substances 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 description 1
- 229920006255 plastic film Polymers 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910001285 shape-memory alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Fuses (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明はヒュ−ズエレメントに低融点合金片を使用した薄型温度ヒュ−ズに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電気機器・電子機器を過電流に基づく異常発熱から保護するための温度ヒュ−ズとして合金タイプが周知されている。
この合金タイプの温度ヒュ−ズにおいては、ヒュ−ズエレメントにフラックス塗布の低融点金属片を使用しており、機器の過電流に基づく異常発熱時にその発熱で低融点合金片を溶融させ、既に溶融されているフラックスとの共存下、溶融合金が表面張力による球状化で分断され、球状化の進行でその分断距離が所定の距離に達したときに通電が遮断されて機器が電源から切り離される。
【0003】
近来、電気・電子機器の小型化に伴い、これらの機器に装着して使用される温度ヒュ−ズにおいても、小型化、特に、薄厚化が要求され、最近では厚さ400μmもの超薄型が要求されている。
しかしながら、このような超薄型の温度ヒュ−ズでは、扁平ケ−ス内の空間ギャップが極めて薄く低融点合金片が溶融されても、その溶融金属がケ−ス内面間にブリッジして即時に溶断され難く、従って、上記表面張力による球状化分断では、低融点金属片が溶融されたのち分断されるまでに相当に時間がかかり、作動の迅速性を保証し難い。
【0004】
そこで、本発明者においては、「扁平ケ−ス内に低融点合金片をケ−ス厚み方向に貫設し、そのケ−ス内に弾性材を低融点合金片の剪断反力に抗して納め、低融点合金片の剪断強度が溶融により低下するとその溶融合金片を弾性材の復元力で即時に強制的に剪断すること」を既に提案した(特開平9−17301号)。
この温度ヒュ−ズでは、温度ヒュ−ズの作動時、低融点合金片が弾性材の復元力で剪断され得る程度に軟化されればよく、該溶融合金の強面張力による球状化が要求されないから、球状化分断を促すためのフラックスや低融点合金片の酸化防止のための気密性が不要となり、それだけ温度ヒュ−ズの構成の簡易化を図り得る利点もある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平9−17301号に開示した温度ヒュ−ズでは、平常時、低融点合金片が弾性材から常時剪断力を受け、その剪断力で低融点合金片がクリ−プ変形して細くなり発熱し、この発熱で溶断する畏れがあること、また、弾性材が伸びて剪断応力が減退し、低融点合金片が溶融しても迅速な強制的剪断が生じ難いこと、等の不具合が懸念される。
【0006】
本発明の目的は、ヒュ−ズエレメントとして低融点合金片を使用し、作動時、溶融された低融点合金片を強制的に剪断する温度ヒュ−ズにおいて、平常時での低融点合金片のクリ−プ変形を排除しつつ誤作動なく迅速作動を保証することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る薄型温度ヒューズは、扁平ケースの両面に電極が設けられ、これらの電極間に低融点合金片が扁平ケースの厚み方向の向きで接続され、線状の熱収縮性片が前記低融点合金片の前方を回って配され、同低融点合金片の後方に配された両端が扁平ケース内に固定され、前記低融点合金片が溶融される温度で前記の線状熱収縮性片が低融点合金片の位置を越えて収縮されるように設置されていることを特徴とする。
請求項2に係る薄型温度ヒューズは、扁平ケースの両面に電極が設けられ、これらの電極間に低融点合金片が扁平ケースの厚み方向の向きで接続され、熱収縮性片の一端が扁平ケース内に固定され、この熱収縮性片の他端部に前記低融点合金片が貫通されていることを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。
図1の(イ)は本発明に係る薄型温度ヒュ−ズの一例を示す図面、図1の(ロ)は図1の(イ)におけるロ−ロ断面図である。
図1の(イ)及び図1の(ロ)において、1は絶縁物、例えばセラミックス製やプラスチック製の扁平ケ−スであり、胴枠部10に上下蓋板部11,12が一体化されている。21,22は扁平ケ−ス1の蓋板部11,12の外面に設けられた電極であり、導電金属板や導電金属箔の貼着、導電ペ−ストの塗布・焼付け、導電金属材の蒸着やメッキ等で形成することができる。3は扁平ケ−ス1の厚み方向に貫通された低融点金属片であり、各端が各電極21,22に溶接等で接続されている。4は熱収縮性片であり、一端41がケ−ス内面に固定され、他端部に前記の低融点合金片3が貫通されている。
この熱収縮性片には、延伸プラスチックフィルムや形状記憶させたプラスチック成形体を使用することができる。この熱収縮性片は非絶縁性であっても差し支えなく、形状記憶合金の使用も可能である。
【0009】
上記において、低融点合金片3の融点T1(非共晶合金の場合は固相線温度)が温度ヒュ−ズの作動温度として設定されている。
上記熱収縮性片4には、温度T1以下で急速に収縮し、平常時の機器の通電サイクル下での加熱では実質上収縮しないものが使用されている。
本発明に係る温度ヒュ−ズは、例えばリチウムイオン2次電池の安全弁板と正極蓋との間に挾持して使用される。
図2は本発明に係る温度ヒュ−ズの作動状態を示し、機器の過電流に基づく異常発熱で低融点合金片3が溶融され、この際、熱収縮性片4が既に加熱されてその熱収縮性により引張力を発生しているので、その引張力で溶融合金3が強制的に剪断される。
この場合、熱収縮性片4の熱収縮率をk,厚さをt,巾をb,熱収縮時でのヤング率をEとすれば、剪断力Fは、
F=Ektb ▲1▼
で与えられ、
溶融した低融点合金片の剪断破断応力をτ、低融点合金片の断面積をSとすれば、
Ektb>τS ▲2▼
が条件とされる。
【0010】
上記熱収縮性片4の熱収縮は、歪状態で冷却凍結されたポリマ−の分子鎖や未結晶状態が加熱軟化により解放、結晶化されることにより生じ、上記のヤング率Eは常温時のヤング率に較べて小である。しかしながら、ケ−ス内空間を最大限に利用し、tbを極力大とすること(厚さtについては、ケ−ス内空間の厚みにほぼ等しくする)及びSを可及的に小とすることにより、上記▲2▼の条件を容易に充足させ得、溶融した低融点合金片を確実に剪断できる。
この溶融合金片の強制剪断で低融点合金片のケ−ス内部分を元の位置から分離隔離でき、図2に示すように、元の位置の残存低融点合金片部分の分離ギャップgを充分に大きくできるので、通電遮断を確実かつ迅速に行わせることができる。
【0011】
図3の(イ)及び図3の(ロ)〔図3の(イ)におけるロ−ロ断面図〕は本発明に係る薄型温度ヒュ−ズの別例を示し、図4はその別例の作動状態を示している。
図3において、1は扁平ケ−ス、21,22は電極、3は低融点合金片であり、これらは上記図1に示したものと実質的に同じとされている。4は線状の熱収縮性片であり、弛み状態で両端41,41がケ−ス内面に固定され、低融点合金片の加熱溶融時での熱収縮性片4の熱収縮で図4に示すように低融点合金片の位置pを越えて短縮するように設定されている。
【0012】
【発明の効果】
本発明に係る薄型温度ヒュ−ズにおいては、低融点合金片をその溶融と同時に熱収縮性片で強制的に剪断できるので、溶融した低融点合金片を表面張力により球状化分断させる場合に較べ迅速に分断作動させ得る。また、熱収縮性片では平常時に低融点合金片に剪断力を作用させることがないから、低融点合金片のクリ−プ破断等による誤作動を排除できる。
従って、扁平ケ−ス内のギャップを使用電圧下での放電を防止できるに足る小間隙としても、誤作動なく迅速に作動させ得、温度ヒュ−ズの超薄型化が可能となる。
また、球状化分断を促すためのフラックスや低融点合金片の酸化防止のための気密性が不要となり、それだけ温度ヒュ−ズの構成を簡易にできるから、かかる点からも一層の薄型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1の(イ)は本発明に係る薄型温度ヒュ−ズの一例を示す図面、図1の(ロ)は図1の(イ)におけるロ−ロ断面図である。
【図2】図1に示す薄型温度ヒュ−ズの作動状態を示す図面である。
【図3】図3の(イ)は本発明に係る薄型温度ヒュ−ズの別例を示す図面、図3の(ロ)は図3の(イ)におけるロ−ロ断面図である。
【図4】図3に示す薄型温度ヒュ−ズの作動状態を示す説明図である。
【符号の説明】
1 扁平ケ−ス
21 電極
22 電極
3 低融点合金片
4 熱収縮性片[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a thin temperature fuse using a low melting point alloy piece as a fuse element.
[0002]
[Prior art]
Alloy types are well known as temperature fuses for protecting electrical and electronic devices from abnormal heat generation due to overcurrent.
In the temperature fuse of this alloy type, a flux-coated low melting point metal piece is used for the fuse element, and the low melting point alloy piece is melted by the heat generated in the event of abnormal heat generation due to overcurrent of the equipment. In the coexistence with the melted flux, the molten alloy is divided by spheroidization due to surface tension, and when the spheroidization progresses, the current is cut off and the device is disconnected from the power supply. .
[0003]
Recently, with the miniaturization of electrical and electronic equipment, the temperature fuse used by attaching to these equipment is also required to be downsized, in particular, thin, and recently the ultra-thin thickness of 400 μm is required. It is requested.
However, in such an ultra-thin temperature fuse, even if the space gap in the flat case is extremely thin and the low melting point alloy piece is melted, the molten metal bridges between the inner surfaces of the case and immediately. Therefore, in the spheroidizing division by the above surface tension, it takes a considerable time until the low melting point metal piece is melted and then it is difficult to guarantee the speed of operation.
[0004]
Therefore, the present inventor stated that “a low melting point alloy piece is penetrated in the flat case in the thickness direction of the case, and an elastic material is resisted against the shear reaction force of the low melting point alloy piece in the case. It has already been proposed that when the shear strength of the low melting point alloy piece decreases due to melting, the molten alloy piece is immediately and forcibly sheared by the restoring force of the elastic material (Japanese Patent Laid-Open No. 9-17301).
In this temperature fuse, when the temperature fuse is operated, it is sufficient that the low melting point alloy piece is softened to such an extent that it can be sheared by the restoring force of the elastic material, and spheroidization due to the strong surface tension of the molten alloy is not required. Further, there is an advantage that the flux for promoting spheroidization and the airtightness for preventing oxidation of the low melting point alloy piece are unnecessary, and the structure of the temperature fuse can be simplified accordingly.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the temperature fuse disclosed in the above Japanese Patent Laid-Open No. 9-17301, the low melting point alloy piece normally receives a shearing force from the elastic material, and the shearing force causes the low melting point alloy piece to creep. There are problems such as thinning and heat generation, and there is a possibility of fusing by this heat generation, and that the elastic material stretches and shear stress decreases, and even if the low melting point alloy piece melts, rapid forced shearing is difficult to occur. Is concerned.
[0006]
It is an object of the present invention to use a low melting point alloy piece as a fuse element, and in a temperature fuse that forcibly shears the molten low melting point alloy piece during operation, The purpose is to ensure quick operation without malfunction while eliminating creep deformation.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The thin thermal fuse according to
The thin thermal fuse according to claim 2 is provided with electrodes on both sides of the flat case, a low melting point alloy piece is connected between these electrodes in the thickness direction of the flat case, and one end of the heat shrinkable piece is the flat case. The low-melting-point alloy piece is penetrated through the other end of the heat-shrinkable piece.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1 (a) is a drawing showing an example of a thin temperature fuse according to the present invention, and FIG. 1 (b) is a cross-sectional view of FIG. 1 (b).
In FIG. 1A and FIG. 1B,
For the heat-shrinkable piece, a stretched plastic film or a plastic molded body having a shape memory can be used. This heat-shrinkable piece can be non-insulating, and a shape memory alloy can be used.
[0009]
In the above, the melting point T 1 (solidus temperature in the case of a non-eutectic alloy) of the low melting
As the heat-
The temperature fuse according to the present invention is used, for example, by being sandwiched between a safety valve plate and a positive electrode cover of a lithium ion secondary battery.
FIG. 2 shows the operating state of the temperature fuse according to the present invention, where the low melting
In this case, if the heat shrinkage rate of the
F = Ektb (1)
Given in
If the shear fracture stress of the melted low melting point alloy piece is τ and the cross sectional area of the low melting point alloy piece is S,
Ektb> τS (2)
Is a condition.
[0010]
The heat shrinkage of the heat-
By forced shearing of the molten alloy piece, the portion in the case of the low melting point alloy piece can be separated and separated from the original position, and as shown in FIG. 2, the separation gap g of the remaining low melting point alloy piece portion at the original position is sufficiently large. Therefore, it is possible to reliably and quickly cut off the energization.
[0011]
3 (a) and 3 (b) (a cross-sectional view of the roll in FIG. 3 (a)) show another example of a thin temperature fuse according to the present invention, and FIG. Indicates the operating state.
In FIG. 3, 1 is a flat case, 21 and 22 are electrodes, 3 is a low melting point alloy piece, and these are substantially the same as those shown in FIG. 4 is a linear heat-shrinkable piece. Both ends 41 and 41 are fixed to the inner surface of the case in a slack state, and the heat-
[0012]
【The invention's effect】
In the thin temperature fuse according to the present invention, since the low melting point alloy piece can be forcibly sheared with the heat shrinkable piece simultaneously with its melting, it is compared with the case where the molten low melting point alloy piece is spheroidized by surface tension. It can be activated quickly. Further, since the heat-shrinkable piece does not cause a shearing force to act on the low-melting-point alloy piece in normal times, malfunction due to creep rupture or the like of the low-melting-point alloy piece can be eliminated.
Therefore, even if the gap in the flat case is a small gap sufficient to prevent discharge under the operating voltage, it can be operated quickly without malfunction, and the temperature fuse can be made ultra-thin.
Further, the flux for promoting spheroidization and the airtightness for preventing oxidation of the low melting point alloy piece are not required, and the temperature fuse can be simplified accordingly. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a drawing showing an example of a thin temperature fuse according to the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view of FIG.
FIG. 2 is a view showing an operating state of the thin temperature fuse shown in FIG. 1;
3 (a) is a view showing another example of the thin temperature fuse according to the present invention, and FIG. 3 (b) is a cross-sectional view of the roll in FIG. 3 (a).
4 is an explanatory view showing an operating state of the thin temperature fuse shown in FIG. 3; FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32239397A JP3878728B2 (en) | 1997-11-06 | 1997-11-06 | Thin temperature fuse |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32239397A JP3878728B2 (en) | 1997-11-06 | 1997-11-06 | Thin temperature fuse |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11144581A JPH11144581A (en) | 1999-05-28 |
| JP3878728B2 true JP3878728B2 (en) | 2007-02-07 |
Family
ID=18143173
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32239397A Expired - Fee Related JP3878728B2 (en) | 1997-11-06 | 1997-11-06 | Thin temperature fuse |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3878728B2 (en) |
-
1997
- 1997-11-06 JP JP32239397A patent/JP3878728B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11144581A (en) | 1999-05-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101494134B (en) | Protective element | |
| TW200840116A (en) | Tunable frangible battery pack system | |
| JP2872002B2 (en) | fuse | |
| EP1465224B1 (en) | Thermal fuse having a function of a current fuse | |
| KR20150040954A (en) | Protective element and battery pack | |
| JP3878728B2 (en) | Thin temperature fuse | |
| JP3878729B2 (en) | How the temperature fuse works | |
| JPH10241546A (en) | Self-extinguishing device | |
| DE19821487C1 (en) | Electrical fuse with controllable disconnecting device | |
| TWI824067B (en) | Protection element and protection circuit | |
| JP7579717B2 (en) | Protection elements and battery packs | |
| CN117133612A (en) | A fuse that speeds up medium-rate overcurrent fusing speed | |
| EP2341522B1 (en) | Fusing device and battery assembly comprising the same | |
| JPH11260222A (en) | Current interrupt device | |
| JP2009212007A (en) | Protection element | |
| KR20230002382A (en) | protection circuit | |
| JP3754770B2 (en) | Thin fuse | |
| JP2000123694A (en) | Thin type thermal/current fuse | |
| JP2000133102A (en) | Thin composite fuse and manufacture thereof | |
| CN112289656B (en) | Fuse with adjustable fusing current | |
| JP4757898B2 (en) | Protective element | |
| JPH086353Y2 (en) | Thermal fuse | |
| JP2006155966A (en) | Temperature-sensitive type circuit breaking film device and electricity switching-on circuit device using this | |
| JP2024178056A (en) | Protection elements and battery packs | |
| TW202244969A (en) | Protection element and battery pack |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040610 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060815 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060908 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20061031 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20061106 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |