JP2015088361A - ブレーカー並びにそれを備えた安全回路及び２次電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】２次電池等の保護装置として使用されるブレーカーにおいて、腐食による動作不良を抑制する。
【解決手段】第１、第２ケース７１、８１間に可動片４の挟持部４２が挟持されるブレーカー１において、挟持部４２の側縁に沿う水分の侵入経路Ｐを断つシール手段８を具える。シール手段８は、挟持部４２の両側縁に設けられた一対の切欠き部５０と、第１ケース７１又は第２ケース８１に設けられた嵌合突起５１とからなる。保持部７４は、第１、第２ケース７１、８１のうちの一方の合わせ面に形成され、挟持部４２を保持する。嵌合突起５１は切欠き部５０と嵌合しうる突起本体５２と、その上端から延出する頭部５３とからなり、頭部５３は溶着によって溶融し切欠き部５０と突起本体５２との間をシールする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気機器の２次電池等に内蔵される小型のブレーカーに関する。

従来、各種電気機器の２次電池やモーター等の保護装置としてブレーカーが使用されている。ブレーカーは、充放電中の２次電池の温度が過度に上昇した場合、又は自動車、家電製品等の機器に装備されるモーター等に過電流が流れた場合等の異常が生じた際に、２次電池やモーター等を保護するために電流を遮断する。このような保護装置として用いられるブレーカーは、機器の安全を確保するために、温度変化に追従して正確に動作することと、通電時の抵抗値が安定していることが求められる。

又、ブレーカーが、ノート型パーソナルコンピュータ、タブレット型携帯情報端末機器又はスマートフォンと称される薄型の多機能携帯電話機等の電気機器に装備される２次電池等の保護装置として用いられる場合、上述した安全性の確保に加えて、小型化が要求される。特に、近年の携帯情報端末機器にあっては、ユーザーの小型化（薄型化）の志向が強く、各社から新規に発売される機器は、デザイン上の優位性を確保するために、小型に設計される傾向が顕著である。こうした背景の下、携帯情報端末機器を構成する一部品として、２次電池と共に実装されるブレーカーもまた、さらなる小型化が強く要求されている。

ブレーカーには、温度変化に応じて動作し、電流を導通又は遮蔽する熱応動素子が備えられている。特許文献１には、熱応動素子としてバイメタルを適用したブレーカーが示されている。バイメタルとは、熱膨張率の異なる２種類の板状の金属材料が積層されてなり、温度変化に応じて形状を変えることにより、接点の導通状態を制御する素子である。同文献に示されたブレーカーは、固定片、可動片、熱応動素子、ＰＴＣサーミスター等の部品が、樹脂製のケースに収容されてなり、固定片及び可動片の端子が電気機器の外部回路に接続されて使用される。

ＷＯ２０１１／１０５１７５号公報

上記特許文献１に示されたブレーカーにおいては、ケースには、前記端子をケースの外部に露出させるための開口部が設けられている。しかし、前記開口部と可動片との間には、僅かな隙間が生ずることがあり、高温高湿の雰囲気で長時間に亘ってブレーカーが使用される場合、前記隙間から水蒸気などの水分が内部に侵入する虞が生じる。又内部に侵入した水分は、熱応動素子や可動片等の金属部材にショート、酸化、その他の悪影響を及ぼし、動作不良の原因となると懸念される。

従って従来においては、前記可動片には、ケースをなすケース本体と蓋部材と間に挟持される挟持部（同文献においては、固定部３３に相当する）が設けられ、この挟持部の表裏面と前記ケース本体および蓋部材の内面とを密接させることで、水分の侵入の阻止が図られている。

しかしながら、本発明者の研究の結果、前記隙間からの水分は、挟持部の側縁に沿って侵入する傾向が強いと見られ、この側縁に沿った侵入経路を断つことが、動作不良を防止する上で重要であると期待される。

そこで発明は、挟持部の側縁に沿う水分の侵入経路を断つことができ、熱応動素子や可動片の腐食、及びそれに起因する動作不良を抑制しうるブレーカー並びにそれを備えた安全回路及び２次電池パックを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本願発明は、固定接点を有する固定片、可動接点を有しかつこの可動接点を前記固定接点に押圧して接触させる可動片、温度変化に伴って変形することにより前記可動接点が前記固定接点から離反するように前記可動片を作動させる熱応動素子、前記固定片と可動片と熱応動素子とを収容する第１ケース、前記第１ケースに溶着される第２ケース、及びシール手段を具えたブレーカーであって、
前記可動片は、前記第１ケースと第２ケースとによって挟み込まれて挟持される挟持部を有し、
前記第１ケースと第２ケースとは、互いに突き合わされて溶着する合わせ面を有し、
一方の前記合わせ面には、前記挟持部を保持する保持部が配されるとともに、
前記シール手段は、
前記挟持部の両側縁に設けられた一対の切欠き部、
及び前記可動片と同じ高さを有し前記切欠き部と嵌合しうる突起本体と、この突起本体の上端から延出する頭部とからなり、前記保持部に設けられた嵌合突起からなり、
前記頭部が、前記溶着によって溶融し前記切欠き部と前記突起本体との間をシールすることを特徴とする。

本発明に係る前記ブレーカーでは、前記保持部は、前記第１ケースの合わせ面に設けられることが好ましい。

本発明に係る前記ブレーカーでは、前記保持部は、浅底部分を含み、かつこの浅底部分に填り込んだ前記挟持部の表面が前記合わせ面と面一をなすことが好ましい。

本発明に係る前記ブレーカーでは、前記嵌合突起は、前記保持部に設けられることが好ましい。

本発明に係る前記ブレーカーでは、前記切欠き部は、半円形状をなし、かつ前記突起本体は、前記切欠き部と同心な半円柱状をなすことが好ましい。

本発明に係る前記ブレーカーでは、前記一対の切欠き部は、前記可動片の巾中心線を中心とした線対称位置に配されることが好ましい。

本発明に係る前記ブレーカーでは、溶着前において、前記頭部は、先端に球面状部分を有することが好ましい。

本発明に係る前記ブレーカーでは、溶着前において、前記頭部は、前記球面状部分と突起本体との間に、円錐台状をなし前記切欠き部を突起本体に案内する先細状のガイド部分を有することが好ましい。

本発明に係る前記ブレーカーでは、前記可動片は、前記挟持部と前記可動接点との間で弾性変形可能に形成された弾性部を有し、前記挟持部は、下方に折れ曲がる段曲げ部分を有するとともに、前記切欠き部は、前記段曲げ部分と前記弾性部との間に配されることが好ましい。

本願発明の電気機器用の安全回路は、前記ブレーカーを具えたことを特徴とする。

本願発明の２次電池パックは、前記ブレーカーを具えたことを特徴とする。

本願発明のブレーカーによれば、第１、第２ケースのうちの一方の合わせ面に、可動片に形成される挟持部を保持する保持部が形成される。

又前記ブレーカーはシール手段を具え、このシール手段は、前記挟持部の両側縁に設けられた一対の切欠き部と、第１ケース又は第２ケースに設けられた嵌合突起とから構成される。この嵌合突起は、可動片と同じ高さを有して前記切欠き部と嵌合しうる突起本体と、その先端から延出する頭部とからなる。従って第１、第２ケースの合わせ面間を超音波溶着等により溶着する際、前記頭部が他方の合わせ面等と接触して溶融し、前記切欠き部と突起本体との間をシールすることができる。

これにより前記挟持部の側縁に沿う水分の侵入経路を、前記切欠き部と突起本体との間のシールによって断つことができる。その結果、熱応動素子や可動片等の金属部材に及ぼすショート、酸化、その他の悪影響を抑制することが可能となる。又シール構造が簡易であるため、ブレーカーの設計が容易であり、しかもブレーカーの生産性を向上させることができる。

又本願発明の安全回路、２次電池パックによれば、ブレーカーにおける熱応動素子や可動片等の金属部材に及ぼすショート、酸化、その他の悪影響が抑制されるため、耐久性や安定性に優れる安全回路、又は２次電池パックを提供することができる。

本発明の一実施形態によるブレーカーの構成を示す組み立て斜視図。 通常の充電又は放電状態におけるブレーカーの動作を示す断面図。 過充電状態又は異常時などにおけるブレーカーの動作を示す断面図。 第１ケースに組み込まれた熱応動素子及び可動片を示す平面図。 図４のＣ−Ｃ断面位置において、第１ケースに第２ケースが装着される様子を示す断面図。 図４のＣ−Ｃ断面位置において、第１ケースに第２ケースが装着された状態（溶着前）を示す断面図。 図４のＥ−Ｅ断面位置において、第１ケースの浅底部分に、可動片の挟持部が組み込まれる前の状態を示す断面図。 （Ａ）は嵌合突起に切欠き部が嵌合する前の状態を示す部分拡大断面図、（Ｂ）は嵌合した状態を示す部分拡大断面図、（Ｃ）は嵌合した状態を示す部分拡大平面図。 水分の侵入経路及びシール手段によるシール部分を、第２ケースを透視して示す部分平面図。 ブレーカーの他の実施例を示す分解斜視図。 その溶着後の断面図。 第２発明の２次電池パックの構成を示す平面図。 第３発明の安全回路を示す回路図。

以下、本発明の一実施形態によるブレーカー１について、図面を参照して説明する。
図１〜３はブレーカー１の構成を示す。ブレーカー１は、固定接点２１を有する固定片２、先端部に可動接点３を有する可動片４、温度変化に伴って変形する熱応動素子５、前記固定片２と可動片４と熱応動素子５とを収容するケース７、及びシール手段８を含んで構成される。本実施形態では、ケース７内に、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスター６がさらに収容される場合が示される。

ケース７は、合わせ面７１Ｓを有する本例では下方側の第１ケース７１と、合わせ面８１Ｓを有する本例では上方側の第２ケース８１とを具える。各合わせ面７１Ｓ、８１Ｓは、互いに突き合わされて溶着され、これにより一体のケース７が形成される。本実施形態の第１、第２ケース７１、８１は、難燃性のポリアミド（ＰＡ）、耐熱性に優れたポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの熱可塑性樹脂により成形されている。なお上述した樹脂と同等以上の特性が得られるのであれば、樹脂以外の材料を適用してもよい。

固定片２は、リン青銅等を主成分とする金属板（この他、銅−チタン合金、洋白、黄銅などの金属板）をプレス加工することにより形成され、第１ケース７１にインサート成形により埋め込まれている。固定片２の一端には外部回路と電気的に接続される端子２２が形成され、他端側には、ＰＴＣサーミスター６を支持する支持部２３が形成される。支持部２３の上面には、３箇所の凸状の突起（ダボ）２４ａが形成され、この突起２４ａ上に、ＰＴＣサーミスター６が載置される。固定接点２１は、銀、ニッケル、ニッケル−銀合金の他、銅−銀合金、金−銀合金などの導電性の良い材料のクラッド、メッキ又は塗布等により可動接点３に対向する位置に形成され、第１ケース７１の合わせ面７１Ｓに形成される開口部分７３ｂによって露出する。端子２２は、第１ケース７１の一端から外側に突出されている。本実施形態においては、端子２２の底面が、第１ケース７１の底面と面一状に配されるように、第１ケース７１から突出する端子２２の根元側には、階段状の段曲げ部分が形成される。

このように固定片２は、端子２２、固定接点２１及び支持部２３において第１ケース７１から露出し、端子２２と固定接点２１との間、及び固定接点２１と支持部２３との間において第１ケース７１内に埋設される。又支持部２３の表面は、ケース７の内部の収容空間に露出し、突起２４ａを介してＰＴＣサーミスター６と電気的に接触している。

本出願では、固定片２において、固定接点２１が形成されている側の面（すなわち図１において上側の面）を表（おもて）面、その反対側の面を裏（うら）面として説明している。他の部品、例えば、可動片４についても同様である。

可動片４は、板状の金属材料をプレス加工することにより、例えば巾中心線に対して対称なアーム状に形成される。可動片４の材料としては、固定片２と同等のリン青銅等を主成分とするものが好ましい。この他、銅−チタン合金、洋白、黄銅などの導電性弾性材料を用いてもよい。

可動片４の長手方向の一端には外部回路と電気的に接続される端子４１が形成される。この端子４１は、第１ケース７１から外側に露出する。可動片４の他端（アーム状の可動片４の先端に相当）には、可動接点３が形成される。可動接点３は、固定接点２１と同等の材料によって形成され、溶接の他、クラッド、かしめ（crimping）等の手法によって可動片４の先端部に接合されている。本実施形態においては、端子４１の底面が、ケース７の底面と面一状に配されるように、第１ケース７１から突出する端子４１の根元側には、階段状の段曲げ部分が形成される。

可動片４は、可動接点３と端子４１との間に、挟持部４２と、弾性変形可能な弾性部４３とを有する。挟持部４２は、可動片４の固定部位に相当し、第１ケース７１と第２ケース８１とによって裏表両面側から挟み込まれて固定される。弾性部４３は、挟持部４２から可動接点３の側に延出する、そして弾性部４３の弾性変形により、その先端側に形成されている可動接点３が固定接点２１の側に押圧されて接触し、固定片２と可動片４とが通電可能となる。

ケース７には、前記合わせ面７１Ｓ、８１Ｓのうちの一方、本実施形態では第１ケース７１の合わせ面７１Ｓに、前記挟持部４２が填り込んで保持される保持部７４が凹設される。なお合わせ面７１Ｓには、ＰＴＣサーミスター６及び熱応動素子５等が収容される収納部７３も、前記保持部７４に隣り合って凹設される。

本実施形態では保持部７４は、浅底部分７４Ａを含み、この浅底部分７４Ａに填り込んだ前記挟持部４２の表面４２Ｓは、前記合わせ面７１Ｓとは面一をなす（図８（Ｂ）参照）。即ち、前記浅底部分７４Ａは、可動片４の厚さと実質的に等しい深さで形成される。本実施形態の保持部７４は、浅底部分７４Ａと、この浅底部分７４Ａに段差部７４Ｂを介して連なる深底部分７４Ｃとから形成される。

又本実施形態の挟持部４２は、浅底部分７４Ａに填り込む挟持部分４２Ａと、段差部７４Ｂに沿って下方に折れ曲がる段曲げ部分４２Ｂと、深底部分７４Ｃに填り込む挟持部分４２Ｃとから形成される。そして浅底部分７４Ａの底面、及び深底部分７４Ｃの底面が、挟持の際に挟持部分４２Ａ、４２Ｃの裏面と当接する挟持面を構成する。これに対して第２ケース８１の合わせ面８１Ｓには、当接部８２が突設され、この当接部８２の下面が、挟持の際に挟持部分４２Ｃの表面と当接する挟持面を構成する。なお合わせ面８１Ｓの一部が、挟持部分４２Ａの表面と当接する挟持面を構成する。

本実施形態の挟持部分４２Ｃには、巾方向両外側に張り出す翼部分４２Ｃ１が延設されるとともに、深底部分７４Ｃには、この翼部分４２Ｃ１が入る係合部７４Ｃ１が形成される。この翼部分４２Ｃ１と係合部７４Ｃ１との係合は、可動片４の位置ズレを防止する位置決めとして機能する。又挟持部４２が第１、第２ケース７１、８１間で挟持される際の挟持面積、及び挟持巾を増やすことができるため、可動片４の固定をより精度良くかつより強固に行うことが可能となる。

可動片４は、弾性部４３において、プレス加工により湾曲又は屈曲されている。湾曲又は屈曲の度合いは、熱応動素子５を収納できる限り特に限定はなく、動作温度及び復帰温度における弾性力、接点の押圧力などを考慮して適宜設定される。又弾性部４３の下面には、熱応動素子５に対向して突出する突起４４が形成されている。熱応動素子５の熱変形時に突起４４と熱応動素子５とは接触し、突起４４を介して熱応動素子５の変形が弾性部４３に伝達される（図３参照）。

本実施形態では、挟持部４２に、その厚み方向に貫通する貫通穴４５が形成されるとともに、第２ケース８１には、前記貫通穴４５を通る突起８５（図２、３参照）が形成される。この突起８５は、超音波溶着によって挟持部４２の底面に接合され、ケース７の剛性及び強度が高められる。なお同じ目的で、第１ケース７１の合わせ面７１Ｓに、端子２２の側のコーナ部に凹部７６が形成されるとともに、第２ケース８１の合わせ面８１Ｓには、凹部７６に嵌合する突起８４が形成される。この凹部７６と突起８４との間も、超音波溶着によって接合される。

第２ケース８１には、補強片８０がインサート成形によって埋め込まれている。補強片８０は、上述したリン青銅を主成分とする金属板又はステンレス等の金属板をプレス加工することにより形成される。補強片８０は、可動片４の上面と適宜当接し、可動片４の動きを規制すると共に、第２ケース８１のひいては筐体としてのケース７の剛性・強度を高める。

熱応動素子５は円弧状に湾曲した初期形状をなし、バイメタル、トリメタルなどの複合材料からなる。過熱により動作温度に達すると湾曲形状はスナップモーションを伴って逆反りし、冷却により復帰温度を下回ると復元する。熱応動素子５の初期形状は、プレス加工により設定することができる。所期の温度で熱応動素子５の逆反り動作により可動片４の弾性部４３が押し上げられ、かつ弾性部４３の弾性力により元に戻る限り、熱応動素子５の材質及び形状は特に限定されるものでない。しかし、生産性及び逆反り動作の効率性の観点から矩形が望ましく、小型でありながら弾性部４３を効率的に押し上げるために正方形、若しくはそれに近い長方形であるのが望ましい。なお、熱応動素子５の材料としては、例えば、高膨脹側に銅−ニッケル−マンガン合金又はニッケル−クロム−鉄合金、低膨脹側に鉄−ニッケル合金をはじめとする、洋白、黄銅、ステンレス鋼など各種の合金からなる熱膨張率の異なる２種類の材料を積層したものが、所要条件に応じて組み合わせて使用される。

熱応動素子５の逆反り動作により固定片２と可動片４との通電が遮断されたとき、ＰＴＣサーミスター６に流れる電流が増大する。ＰＴＣサーミスター６は、温度上昇と共に抵抗値が増大して電流を制限する正特性サーミスターであれば、動作電流、動作電圧、動作温度、復帰温度などの必要に応じて種類を選択でき、その材料及び形状はこれらの諸特性を損なわない限り特に限定されるものではない。本実施形態では、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム又はチタン酸カルシウムを含むセラミック焼結体が用いられる。セラミック焼結体の他、ポリマーにカーボン等の導電性粒子を含有させたいわゆるポリマーＰＴＣを用いてもよい。

図４は、第１ケース７１に組み込まれた熱応動素子５及び可動片４を示す平面図である。図１、４に示されるように、シール手段８は、挟持部４２の両側縁に設けられた一対の切欠き部５０と、前記保持部７４に設けられた嵌合突起５１とから構成される。

本実施形態では、各切欠き部５０は、半円形状をなし、それぞれ可動片４の巾中心線を中心とした線対称位置に配される。又切欠き部５０は、段曲げ部分４２Ｂと弾性部４３との間、即ち挟持部分４２Ａに配される。

図７は、図４のＥ−Ｅ断面位置において、第１ケース７１の浅底部分７４Ａに、可動片４の挟持部４２が組み込まれる前の状態を示す断面図である。図７に示されるように、嵌合突起５１は、切欠き部５０と嵌合しうる突起本体５２と、この突起本体５２の先端から延出する頭部５３とからなる。突起本体５２は、可動片４の厚さと等しい高さを有し、浅底部分７４Ａの底面から立ち上がる。従って、前記嵌合突起５１の頭部５３は、挟持部４２の表面４２Ｓから突出する。本実施形態では、浅底部分７４Ａに填り込む挟持部分４２Ａの表面４２Ｓは、合わせ面７１Ｓと面一をなす。そのため挟持部分４２Ａの表裏全面に亘って、浅底部分７４Ａの底面である挟持面、及び合わせ面８１Ｓである挟持面と密着させることができ、ケースの密封性をより高めることができる。

図８（Ａ）は、嵌合突起５１に切欠き部５０が嵌合する前の状態を示す部分拡大断面図、図８（Ｂ）は、嵌合した状態を示す部分拡大断面図、図８（Ｃ）は、嵌合した状態を示す部分拡大平面図である。図８（Ａ）〜（Ｃ）に示されるように、本実施形態では、突起本体５２は、半円形状の切欠き部５０とは同心な半円柱状に形成される。このように切欠き部５０及び突起本体５２を、互いに同心な半円形状及び半円柱状とすることで、嵌合を容易にかつ精度良く行うことができる。

又頭部５３は、突起本体５２と同心であり、溶着前の状態において、先端に球面状部分５３Ａを有する。特に、頭部５３は、球面状部分５３Ａと突起本体５２との間に、円錐台状をなす先細状のガイド部分５３Ｂを有することが好ましい。これにより、切欠き部５０を突起本体５２に案内でき、切欠き部５０と突起本体５２との嵌合、及び可動片４の保持部７４への組み込みを容易にかつ精度良く行うことができる。

このように構成したシール手段８では、頭部５３が挟持部４２の表面４２Ｓから突出するため、第１、第２ケース７１、８１間を超音波溶着により溶着する際、頭部５３が第２ケース７１側の挟持面（本実施形態では、合わせ面８１Ｓに相当する）と接触して溶融する。そしてこの溶融物が、切欠き部５０と突起本体５２との間をシールする。本実施形態では、切欠き部５０が、突起本体５２よりもやや小径に形成された場合が示される。そのため、可動片４を保持部７４に装着する際、切欠き部５０は、突起本体５２の一部を削り取りながら嵌合される。この場合にも、切欠き部５０と突起本体５２との間には、水分が侵入可能な微細な隙間Ｊが存在し、この微細な隙間が頭部５３の溶融物によってシールされる。尚、切欠き部５０が突起本体５２よりも大径をなし、切欠き部５０と突起本体５２との間に明らかな隙間Ｊが形成される場合にも、この隙間Ｊは頭部５３の溶融物によってシールされる。

その結果、図９に示されるように、挟持部４２の側縁４２Ｅに沿う水分の侵入経路Ｐを断つことができる。なお図９は、水分の侵入経路Ｐ及びシール手段８によるシール部分Ｑを、第２ケース８１を透視して示す部分平面図である。侵入経路Ｐは、保持部７４の壁面７４Ｗと挟持部４２の側縁４２Ｅとの間に生じる隙間Ｄにより形成される。しかしシール手段８では、頭部５３の溶融物Ｍの一部が、切欠き部５０と突起本体５２との隙間Ｊに加えて、その近傍の隙間Ｄ内にも侵入しうる。そのためシール効果はより高いものとなる。又シール手段８は、構造が簡易であるため、ブレーカー１の設計が容易であり、又ブレーカーの生産性の向上にも貢献できる。

特に本実施形態のように、可動片４の挟持部４２に段曲げ部分４２Ｂを設けた場合、侵入経路Ｐ自体を長く設定しうるとともに、侵入経路Ｐに上り方向の経路部分が設けられるため、収納部７３側への水分の侵入をし難くすることができる。又可動片４に翼部分４２Ｃ１を設けた場合にも、侵入経路Ｐ自体を長く設定しうるため、収納部７３側への水分の侵入抑制に役立つ。

なお挟持部４２に段曲げ部分４２Ｂを設けた場合、プレス加工によって形成された可動片４の形状と、射出成形によって形成された第１、第２ケース７１、８１の形状に僅かながら不一致が生ずることがある。この場合、段曲げ部分４２Ｂと第１ケース７１側の挟持面との間、及び段曲げ部分４２Ｂと第２ケース８１側の挟持面との間に若干の隙間が生じ、この隙間に水分が集まる傾向を招く。そのため、本実施形態のように、段曲げ部分４２Ｂと弾性部４３との間である挟持部分４２Ａに切欠き部５０を設け、前記隙間（水分が集まる部分）よりも収納部７３側で、侵入経路Ｐをシールすることが好ましい。

又本実施形態のように、切欠き部５０を突起本体５２よりも小径に形成した場合、可動片４を組み込む際の位置ずれを確実に防止しうるという効果が生まれる。その結果、溶着時、超音波溶着による振動が加わった場合にも、可動片４の姿勢や位置の変動を抑えることができ、ひいては可動接点３と固定接点２１との間の相対位置のバラツキを抑え、良好な温度特性を有するブレーカー１を安定して製造することが可能となる。

次に、ブレーカー１の動作を説明する。図２は、通常の充電又は放電状態におけるブレーカー１の動作を示している。通常の充電又は放電状態においては、熱応動素子５は初期形状を維持し（逆反り前であり）、固定接点２１と可動接点３は接触し、可動片４の弾性部４３などを通じてブレーカー１の両端子２２、４１間は導通している。可動片４の弾性部４３と熱応動素子５とは接触して、可動片４、熱応動素子５、ＰＴＣサーミスター６及び固定片２は、回路として導通している。しかし、ＰＴＣサーミスター６の抵抗は、可動片４の抵抗に比べて圧倒的に大きいため、ＰＴＣサーミスター６を流れる電流は、固定接点２１及び可動接点３を流れる量に比して実質的に無視できる程度である。

図３は、過充電状態又は異常時などにおけるブレーカー１の動作を示している。過充電又は異常により高温状態となると、動作温度に達した熱応動素子５は逆反りし、可動片４の弾性部４３が押し上げられて固定接点２１と可動接点３とが離反する。このとき、固定接点２１と可動接点３の間を流れていた電流は遮断され、僅かな漏れ電流が熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６を通して流れることとなる。ＰＴＣサーミスター６は、このような漏れ電流の流れる限り発熱を続け、熱応動素子５を逆反り状態に維持させつつ抵抗値を激増させるので、電流は固定接点２１と可動接点３の間の経路を流れず、上述の僅かな漏れ電流のみが存在する（自己保持回路を構成する）。この漏れ電流は安全装置の他の機能に充てることができる。

過充電状態を解除し、又は異常状態を解消すると、ＰＴＣサーミスター６の発熱も収まり、熱応動素子５は復帰温度に戻り、元の初期形状に復元する。そして、可動片４の弾性部４３の弾性力によって可動接点３と固定接点２１とは再び接触し、回路は遮断状態を解かれ、図２に示す導通状態に復帰する。

図１０、１１に、ブレーカー１の他の実施形態の組み立て斜視図、及び溶着後の断面図が示される。図１０、１１において、第１ケース７１の保持部７４は、浅底部分７４Ａのみで形成されるとともに、可動片４の挟持部４２は、浅底部分７４Ａに填り込む挟持部分４２Ａのみで形成される。従って、浅底部分７４Ａの底面が、挟持部分４２Ａの裏面側の挟持面を形成している。又第２ケース８１の合わせ面８１Ｓには、当接部８２の形成がなく、合わせ面８１Ｓによって挟持部分４２Ａの表面側の挟持面を形成している。又浅底部分７４Ａに、シール手段８を構成する嵌合突起５１が突設される。

又本発明は、上記実施形態の構成に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。例えば、可動片４の挟持部４２を保持する保持部７４は、第２ケース８１の合わせ面８１Ｓに形成することもできる。このとき、切欠き部５０と嵌合する嵌合突起５１、保持部７４及び浅底部分７４Ａを第２ケース８１の合わせ面８１Ｓに設け、これに対応する合わせ面７１Sの形状を適宜に変更し、変形態様が実現できる。尚、合わせ面８１Sと浅底部分７４Ａに填り込んだ挟持部４２の裏面とを面一状にすることが好ましい。

さらに、別の変形態様において、図１等の実施形態と同様の配置で合わせ面７１S、合わせ面８１S、保持部７４及び浅底部分７４Ａを設けながら、切欠き部５０と嵌合する嵌合突起５１は、第２ケースの合わせ面８１Sに形成することができる。このとき第１ケース７１の合わせ面７１Ｓ、保持部７４及び浅底部分７４Ａは、嵌合突起５１の形成された合わせ面８１Ｓに対応する形状に変更され、突起本体５２が収容される空間を設けるように形成される。この場合、合わせ面７１Sと浅底部分７４Ａに填り込んだ挟持部４２の表面とが面一状であることが好ましいのは、図１等に掲げた実施形態と同様である。又、かかる実施形態の嵌合突起５１と切欠き部５０との嵌合についても、可動片４の挟持部４２を保持する保持部７４は、第２ケース８１の合わせ面８１Ｓに形成することができ、更なる変形態様が可能である。

以上の種々の態様においても、浅底部分７４Ａに填り込んだ挟持部４２の高さを越えて突出する頭部５３が溶融して侵入経路Pをシールする限り、合わせ面７１Ｓ又は合わせ面８１Sのいずれに嵌合突起５１又は浅底部分７４Ａを設けてもよく、可動片４の挟持部４２を保持する保持部７４は、第２ケース８１の合わせ面８１Ｓに形成することができる。

又、１つの嵌合突起５１を、第１ケース７１側に形成する一方の突起部分と、第２ケース８１側に形成する他方の突起部分とに２分割し、一方、他方の突起部分を、１つの切欠き部５０に表裏両面側から嵌合させることもできる。このとき、一方、他方の突起部分の高さの和は、可動片の高さよりも大であり、互いに接触する一方、他方の突起部分の先端部分が、溶着時に溶融してシールを行う。従って、一方、他方の突起部分の先端部分が、嵌合突起５１の頭部５３を構成する。又ブレーカー１では、本発明に係るシール手段８に加えて、例えばコーティングや充填材を用いてケースの密閉性を高めるなどの他のシール手段を併用することもできる。

又、嵌合突起５１と切欠き部５０との嵌合は、第１ケース７１又は第２ケース８１の少なくとも一方においてなされれば足り、可動片４の長手方向において複数箇所に、このようなシール手段８を配置することが可能である。例えば、深底部分７４Ｃに嵌合突起５１を設けることができ、このとき切欠き部５０は挟持部分４２Ｃに設けられる。この場合、超音波溶着の際、嵌合突起５１の頭部５３は、当接部８２の下面である挟持面と接触して溶融する。

又切欠き部５０及び突起本体５１の形状は、互いに嵌合しうる限り、半円形状及び半円柱状に限定されることがなく、種々の形状を採用することができる。

又本実施形態では、ＰＴＣサーミスター６による自己保持回路を有しているが、このような構成を省いた形態であっても適用可能であり、安定した温度追従性と抵抗値を確保しつつ、ブレーカー１の小型化を図ることができる。又、可動片４をバイメタル又はトリメタル等によって形成することにより、可動片４と熱応動素子５を一体的に形成する構成であってもよい。この場合、ブレーカー１の構成が簡素化されて、さらなる小型化を図ることができる。

本発明のブレーカー１は、２次電池パック、電気機器用の安全回路等にも広く適用できる。図１２は２次電池パック１００を示す。２次電池パック１００は、２次電池１０１と、２次電池１０１の出力端回路中に設けたブレーカー１とを具える。図１３は電気機器用の安全回路１０２を示す。安全回路１０２は、２次電池１０１の出力回路中に直列にブレーカー１を具えている。

１ ブレーカー
２ 固定片
３ 可動接点
４ 可動片
５ 熱応動素子
８ シール手段
２１ 固定接点
４２ 挟持部
４２Ｂ 段曲げ部分
４３ 弾性部
５０ 切欠き部
５１ 嵌合突起
５２ 突起本体
５３ 頭部
５３Ａ 球面状部分
５３Ｂ ガイド部分
７１ 第１ケース
７１Ｓ 合わせ面
７４ 保持部
７４Ａ 浅底部分
８１ 第２ケース
８１Ｓ 合わせ面
１００ ２次電池パック
１０２ 電気機器用の安全回路

Claims (11)

1. 固定接点を有する固定片、
   可動接点を有しかつこの可動接点を前記固定接点に押圧して接触させる可動片、
   温度変化に伴って変形することにより前記可動接点が前記固定接点から離反するように前記可動片を作動させる熱応動素子、
   前記固定片と可動片と熱応動素子とを収容する第１ケース、
   前記第１ケースに溶着される第２ケース、
   及びシール手段を具えたブレーカーであって、
   前記可動片は、前記第１ケースと第２ケースとによって挟み込まれて挟持される挟持部を有し、
   前記第１ケースと第２ケースとは、互いに突き合わされて溶着する合わせ面を有し、
   一方の前記合わせ面には、前記挟持部を保持する保持部が配されるとともに、
   前記シール手段は、
   前記挟持部の両側縁に設けられた一対の切欠き部、
   及び前記可動片と同じ高さを有し前記切欠き部と嵌合しうる突起本体と、この突起本体の先端から延出する頭部とからなり、前記第１ケース又は第２ケースに設けられた嵌合突起からなり、
   前記頭部が、前記溶着によって溶融し前記切欠き部と前記突起本体との間をシールすることを特徴とするブレーカー。
2. 前記保持部は、前記第１ケースの合わせ面に設けられることを特徴とする請求項１記載のブレーカー。
3. 前記保持部は、浅底部分を含み、かつこの浅底部分に填り込んだ前記挟持部の表面が前記合わせ面と面一をなすことを特徴とする請求項１又は２記載のブレーカー。
4. 前記嵌合突起は、前記保持部に設けられたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のブレーカー。
5. 前記切欠き部は、半円形状をなし、かつ前記突起本体は、前記切欠き部と同心な半円柱状をなすことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のブレーカー。
6. 前記一対の切欠き部は、前記可動片の巾中心線を中心とした線対称位置に配されることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のブレーカー。
7. 溶着前において、前記頭部は、先端に球面状部分を有することを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載のブレーカー。
8. 溶着前において、前記頭部は、前記球面状部分と突起本体との間に、円錐台状をなし前記切欠き部を突起本体に案内する先細状のガイド部分を有することを特徴とする請求項７記載のブレーカー。
9. 前記可動片は、前記挟持部と前記可動接点との間で弾性変形可能に形成された弾性部を有し、
   前記挟持部は、下方に折れ曲がる段曲げ部分を有するとともに、前記切欠き部は、前記段曲げ部分と前記弾性部との間に配されることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載のブレーカー。
10. 請求項１〜９の何れかに記載のブレーカーを具えたことを特徴とする電気機器用の安全回路。
11. 請求項１〜９の何れかに記載のブレーカーを具えたことを特徴とする２次電池パック。
    

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