JP2018206559A - ブレーカー及びそれを備えた安全回路。 - Google Patents
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Abstract
【課題】容易に小型化を図ることができるブレーカーを提供する。
【解決手段】ブレーカー１は、固定接点２０と、第１方向Ｄ１にのびる可動片４と、熱応動素子５と、可動片４及び熱応動素子５を収容するケース７と、ケース７から一部が突出し、外部回路と電気的に接続される端子片２とを備える。端子片２は、ケース７の底面からの高さが異なる第１部２１及び第２部２２と、第１曲げ方向に曲がる第１曲げ部２３ａと、第１曲げ方向とは反対の第２曲げ方向に曲がる第２曲げ部２３ｂとを有する。第１曲げ部２３ａと第２曲げ部２３ｂとは、第１方向Ｄ１と平行にのびている。
【選択図】図１
【解決手段】ブレーカー１は、固定接点２０と、第１方向Ｄ１にのびる可動片４と、熱応動素子５と、可動片４及び熱応動素子５を収容するケース７と、ケース７から一部が突出し、外部回路と電気的に接続される端子片２とを備える。端子片２は、ケース７の底面からの高さが異なる第１部２１及び第２部２２と、第１曲げ方向に曲がる第１曲げ部２３ａと、第１曲げ方向とは反対の第２曲げ方向に曲がる第２曲げ部２３ｂとを有する。第１曲げ部２３ａと第２曲げ部２３ｂとは、第１方向Ｄ１と平行にのびている。
【選択図】図１
Description
本発明は、電気機器の２次電池パック等に内蔵される小型のブレーカー等に関するものである。
従来、各種電気機器の２次電池やモーター等の保護装置（安全回路）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（良好な温度特性を有する）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。
ブレーカーには、温度変化に応じて作動し、電流を導通又は遮断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、端子片、可動片、熱応動素子、ＰＴＣサーミスター等の部品が、ケースに収納されてなり、固定片及び端子片の端子がケースから突出し、電気機器の電気回路に接続されて使用される。
また、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。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、容易に小型化を図ることができるブレーカーを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、固定接点と、第１方向にのび弾性変形する弾性部及び該弾性部の一端部に可動接点を有し、前記可動接点を前記固定接点に押圧して接触させる可動片と、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隔するように前記可動片を作動させる熱応動素子と、前記可動片及び前記熱応動素子を収容するケースと、前記ケースから一部が突出し、外部回路と電気的に接続される端子片とを備えたブレーカーにおいて、前記端子片は、前記ケースの底面から第１高さの第１部と、前記ケースの底面から前記第１高さよりも低い第２高さで前記外部回路と接続される第２部と、前記第１部と前記第２部とを繋ぐ第３部と、前記第１部と前記第３部とが交差する領域で第１曲げ方向に曲がる第１曲げ部と、前記第２部と前記第３部とが交差する領域で前記第１曲げ方向とは反対の第２曲げ方向に曲がる第２曲げ部とを有し、前記第１曲げ部及び前記第２曲げ部は、前記第１方向と平行にのびることを特徴とする。
本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記固定接点は、前記第１部に形成されていることが望ましい。
本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記弾性部の他端部は、前記第１部と電気的に接続されていることが望ましい。
本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記ケースは、前記可動片及び前記熱応動素子を収容するための内部空間を有し、前記第１部は、前記底面とは反対側の第１面で前記内部空間に露出し、前記第２部は、前記第１面で前記内部空間に露出することなく、前記ケースに埋設されていることが望ましい。
本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記第２部は、前記底面の側の第２面で前記ケースの外部に露出していることが望ましい。
本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記端子片は、前記第１部から前記第１方向にのび、前記ケースの外部に突出する第１突出部を有することが望ましい。
本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記端子片は、前記第２部から前記第１方向に直交する第２方向にのび、前記ケースの外部に突出する第２突出部を有することが望ましい。
本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記第２突出部は、前記端子片の前記第２方向の両端部に配されていることが望ましい。
本発明の電気機器用の安全回路は、前記ブレーカーを備えたことを特徴とする。
本発明のブレーカーによれば、端子片は、第１曲げ方向に曲がる第１曲げ部及び第２曲げ方向に曲がる第２曲げ部によって、第１部と及び第２部とが高さ違いに配され、第１曲げ部及び第２曲げ部は、可動片の弾性部と平行にのびる。これにより、第２部が第１部から第１方向とは垂直な方向にのび、外部回路と接続される。従って、ブレーカーの第１方向の長さ寸法を小さくできる。
（第１実施形態）
本発明の第１発明の一実施形態によるブレーカーについて図面を参照して説明する。図１乃至図４は、ブレーカーの構成を示している。ブレーカー１は、一部がケース７から外部に露出する一対の端子片２，３を備える。端子片２，３が外部回路（図示せず）と電気的に接続されることにより、ブレーカー１は、電気機器の安全回路の主要部を構成する。
本発明の第１発明の一実施形態によるブレーカーについて図面を参照して説明する。図１乃至図４は、ブレーカーの構成を示している。ブレーカー１は、一部がケース７から外部に露出する一対の端子片２，３を備える。端子片２，３が外部回路（図示せず）と電気的に接続されることにより、ブレーカー１は、電気機器の安全回路の主要部を構成する。
ブレーカー１は、固定接点２０と、端子片２，３と、先端部に可動接点４１を有する可動片４と、温度変化に伴って変形する熱応動素子５と、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスター６と、端子片２，３、可動片４、熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６を収容するケース７等によって構成されている。ケース７は、ケース本体（第１ケース）７１とケース本体７１の上面に装着される蓋部材（第２ケース）８１等によって構成されている。
固定接点２０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、形成されている。固定接点２０は、端子片２の可動接点４１に対向する位置に形成され、ケース本体７１の内部に形成されている開口７３ａの一部からケース本体７１の収容凹部７３に露出されている。
端子片２，３は、例えば、銅等を主成分とする金属板（この他、銅−チタニウム合金、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、ケース本体７１にインサート成形により埋め込まれている。
端子片２は、ケース本体７１の底面から第１高さｈ２１の第１部２１と、ケース本体７１の底面から第２高さｈ２２で外部回路と接続される第２部２２とを有している。第１部２１及び第２部２２は、ケース本体７１の底面と平行に配されている。第２高さｈ２２は、第１高さｈ２１よりも低く、本実施形態では、第２部２２の底面は、ケース本体７１の底面と一致している。
固定接点２０は、第１部２１に形成されている。端子片２は、階段状（側面視でクランク状）に曲げられた段曲げ部２５と、ＰＴＣサーミスター６を支持する支持部２６とを有する。段曲げ部２５は、第１部２１と支持部２６とを繋ぎ、第１部２１と支持部２６とを高さ違いに配置する。ＰＴＣサーミスター６は、支持部２６に３箇所形成された凸状の突起（ダボ）２６ａの上に載置されて、突起２６ａに支持される。
本出願においては、特に断りのない限り、端子片２において、固定接点２０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）を第１面２Ｕ、その反対側の底面を第２面２Ｌとして説明している（図４参照）。他の部品、例えば、端子片３、可動片４及び熱応動素子５、ケース７等についても同様である。
第２部２２は、第２面２Ｌでケース７の外部に露出している。これにより、第２部２２と外部回路とが電気的に接続可能となる。第２部２２と外部回路との接続には、例えば、はんだ付けの手法が適用される。第２部２２と外部回路のランドとは、第２部２２の第２面２Ｌを含む領域ではんだ付けされる。従って、ケース７から突出する第２部２２の側面及び第１面２Ｕに、はんだが回り込んでいてもよい。
端子片３は、ケース本体７１の底面から第１高さｈ３１の第１部３１と、ケース本体７１の底面から第２高さｈ３２で外部回路と接続される第２部３２とを有している。第１部３１及び第２部３２は、ケース本体７１の底面と平行に配されている。第２高さｈ３２は、第１高さｈ３１よりも低く、本実施形態では、第２部３２の底面は、ケース本体７１の底面と一致している。
端子片３の第１部３１は、第１面３Ｕで可動片４と電気的に接続される。第１部３１の第１面３Ｕは、ケース本体７１の内部に設けられた開口７３ｂからケース本体７１の収容凹部７３に露出し、可動片４と電気的に接続される。
第２部３２は、第２面３Ｌでケース７の外部に露出している。これにより、端子片２と同様に、第２部３２と外部回路とが電気的に接続可能となる。
可動片４は、銅等を主成分とする板状の金属材料をプレス加工することにより形成されている。可動片４は、長手方向の中心線に対して対称なアーム状に形成されている。
可動片４の一端部には、可動接点４１が形成されている。可動接点４１は、固定接点２０と同等の材料によって可動片４の第２面に形成され、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。
可動片４の他端部には、端子片３の第１部３１と電気的に接続される接続部４２が形成されている。端子片３の第１部３１と可動片４の接続部４２とは、レーザー溶接によって固着されている。レーザー溶接とは、レーザー光をワーク（本実施形態では、端子片３及び可動片４が相当）に照射し、ワークを局部的に溶融及び凝固させることによってワーク同士を接合する溶接手法である。レーザー光が照射されたワークの表面には、他の溶接手法（例えば、ジュール熱を利用する抵抗溶接）による溶接痕とは異なる形態のレーザー溶接痕が形成される。
可動片４は、可動接点４１と接続部４２との間に、弾性部４３を有している。弾性部４３は、接続部４２から可動接点４１の側に延出されている。これにより、接続部４２は、弾性部４３を挟んで可動接点４１とは反対側に設けられる。本出願では、弾性部４３がのびている可動片の長手方向を第１方向Ｄ１、これに垂直な短手方向を第２方向Ｄ２とする。
接続部４２において端子片３の第１部３１と固着されることにより可動片４が固定され、弾性部４３が弾性変形することにより、その先端に形成されている可動接点４１が固定接点２０の側に押圧されて接触し、端子片２と可動片４とが通電可能となる。可動片４と端子片３とは、第１部３１及び接続部４２において電気的に接続されているので、端子片２と端子片３とが通電可能となる。
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、作動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すればよい。また、弾性部４３の第２面には、熱応動素子５に対向して一対の突起（接触部）４４ａ，４４ｂが形成されている。突起４４ａ，４４ｂと熱応動素子５とは接触して、突起４４ａ，４４ｂ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１及び図３参照）。
熱応動素子５は円弧状に湾曲した初期形状をなし、熱膨張率の異なる薄板材を積層することにより形成される。過熱により作動温度に達すると、熱応動素子５の湾曲形状は、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、プレス加工により形成することができる。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が、生産性及び逆反り動作の効率性の観点から矩形状が望ましく、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。
ＰＴＣサーミスター６は、端子片２の支持部２６と熱応動素子５との間に配設されている。すなわち、ＰＴＣサーミスター６を挟んで、支持部２６は熱応動素子５の直下に位置している。熱応動素子５の逆反り動作により端子片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、作動電流、作動電圧、作動温度、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、チタニウム酸バリウム、チタニウム酸ストロンチウム又はチタニウム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。
ケース７を構成するケース本体７１及び蓋部材８１は、難燃性のポリアミド、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。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。
ケース本体７１には、可動片４、熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６などを収容するための内部空間である収容凹部７３が形成されている。収容凹部７３は、可動片４を収容するための開口７３ａ，７３ｂ、可動片４及び熱応動素子５を収容するための開口７３ｃ、並びに、ＰＴＣサーミスター６を収容するための開口７３ｄ等を有している。なお、ケース本体７１に組み込まれた可動片４、熱応動素子５の端縁は、収容凹部７３の内部に形成されている枠によってそれぞれ当接され、熱応動素子５の逆反り時に案内される。
蓋部材８１には、カバー片９がインサート成形によって埋め込まれている。カバー片９は、上述した銅等を主成分とする金属板又はステンレス鋼等の金属板をプレス加工することにより形成される。カバー片９は、図２及び図３に示すように、可動片４の第１面と適宜当接し、可動片４の動きを規制すると共に、蓋部材８１のひいては筐体としてのケース７の剛性・強度を高めつつブレーカー１の小型化に貢献する。カバー片９の外面側には、樹脂が配されている。
図１に示すように、端子片２，３、可動片４、熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６等を収容したケース本体７１の開口７３ａ、７３ｂ、７３ｃ等を塞ぐように、蓋部材８１が、ケース本体７１に装着される。ケース本体７１と蓋部材８１とは、例えば超音波溶着によって接合される。このとき、ケース本体７１と蓋部材８１とは、それぞれの外縁部の全周に亘って連続的に接合され、ケース７の気密性が向上する。これにより、収容凹部７３がもたらすケース７の内部空間は密閉され、可動片４、熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６等の部品がケース７の外部の雰囲気から遮断され、保護されうる。
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（逆反り前）している。カバー片９には、可動片４の頂部４３ａと当接し、頂部４３ａを熱応動素子５の側に押圧する突出部９１が設けられている。突出部９１が頂部４３ａを押圧することにより、弾性部４３は、弾性変形し、その先端に形成されている可動接点４１が固定接点２０の側に押圧されて接触する。これにより、可動片４の弾性部４３などを通じてブレーカー１の端子片２，３間は導通している。可動片４の弾性部４３と熱応動素子５とが接触し、可動片４、熱応動素子５、ＰＴＣサーミスター６及び端子片２は、回路として導通していてもよい。しかしながら、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２０及び可動接点４１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、作動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２０と可動接点４１とが離隔する。ブレーカー１の内部で熱応動素子５が変形し、可動片４を押し上げるときの熱応動素子５の作動温度は、例えば、７０℃〜９０℃である。このとき、固定接点２０と可動接点４１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２０と可動接点４１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４１と固定接点２０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４は、端子片２，３を示している。以下、端子片２，３の構成について、詳細に説明する。
端子片２は、上述した第１部２１及び第２部２２と、第１部２１と第２部２２とを繋ぐ第３部２３と、第１部２１と第３部２３とが交差する領域に形成された第１曲げ部２３ａと、第２部２２と第３部２３とが交差する領域に形成された第２曲げ部２３ｂとを有する。
第２部２２は、一対設けられている。各第２部２２は、第１部２１を挟んで、第２方向Ｄ２の両側に位置されている。第１曲げ部２３ａにおいて端子片２は、第１面２Ｕが突出するように第１曲げ方向（峰状）に曲がっている。第２曲げ部２３ｂにおいて端子片２は、第２面２Ｌが突出するように第２曲げ方向（谷状）に曲がっている。すなわち、第１曲げ部２３ａと第２曲げ部２３ｂとは、反対の曲げ方向に曲がっている。これにより、第１部２１、及び第２部２２が、第３部２３を挟んで高さ違いの階段状に形成される。
第１曲げ部２３ａ及び第２曲げ部２３ｂは、第１方向Ｄ１と平行にのびている。これにより、第２部２２が第１部２１から第１方向Ｄ１とは垂直な第２方向Ｄ２にのびる。従って、端子片２の第１方向Ｄ１の長さ寸法を容易に小さくすることが可能となり、ひいてはブレーカー１の小型化を図ることができる。
同様に、端子片３は、上述した第１部３１及び第２部３２と、第１部３１と第２部３２とを繋ぐ第３部３３と、第１部３１と第３部３３とが交差する領域に形成された第１曲げ部３３ａと、第２部３２と第３部３３とが交差する領域に形成された第２曲げ部３３ｂとを有する。
第２部３２は、一対設けられている。各第２部３２は、第１部３１を挟んで、第２方向Ｄ２の両側に位置されている。第１曲げ部３３ａにおいて端子片３は、第１面３Ｕが突出するように第１曲げ方向（峰状）に曲がっている。第２曲げ部３３ｂにおいて端子片３は、第２面３Ｌが突出する第２曲げ方向（谷状）に曲がっている。すなわち、第１曲げ部３３ａと第２曲げ部３３ｂとは、逆の曲げ方向に曲がっている。これにより、第１部３１、及び第２部３２が、第３部３３を挟んで高さ違いの階段状に形成される。
第１曲げ部３３ａ及び第２曲げ部３３ｂは、第１方向Ｄ１と平行にのびている。これにより、第２部３２が第１部３１から第１方向Ｄ１とは垂直な第２方向Ｄ２にのびる。従って、端子片３の第１方向Ｄ１の長さ寸法を容易に小さくすることが可能となり、ひいてはブレーカー１の小型化を図ることができる。
上記構成の端子片２，３は、それぞれ独立して、ブレーカーに適用できる。すなわち、特許文献１に記載されている固定片に替えて上述した構成の端子片２を適用することにより、ブレーカーの小型化を図ることができ、又は、特許文献１に記載されている端子片に替えて上述した構成の端子片３を適用することによってもブレーカーの小型化を図ることができる。
端子片２は、第３部２３から第２部２２に亘って、第１面２Ｕで収容凹部７３に露出することなく、ケース本体７１に埋設されている。これにより、端子片２がケース本体７１に強固に固定されると共に、収容凹部７３の気密性が高められる。
同様に、端子片３は、第３部３３から第２部３２に亘って、第１面３Ｕで収容凹部７３に露出することなく、ケース本体７１に埋設されている。これにより、端子片３がケース本体７１に強固に固定されると共に、収容凹部７３の気密性が高められる。
本実施形態の端子片２は、第１部２１から第１方向Ｄ１にのび、ケース本体７１の外部に突出する第１突出部２７を有する。同様に、端子片３は、第１部３１から第１方向Ｄ１にのび、ケース本体７１の外部に突出する第１突出部３７を有する。第１突出部２７，３７は、ケース７の外部に露出するため、外部回路との接続に適用されうる。
本実施形態の端子片２は、第２部２２から第２方向Ｄ２にのび、ケース本体７１の外部に突出する第２突出部２８を有する。第２突出部２８は、端子片２の第２方向Ｄ２の両端部に配されている。同様に、端子片３は、第２部３２から第２方向Ｄ２にのび、ケース本体７１の外部に突出する第２突出部３８を有する。第２突出部３８は、端子片３の第２方向Ｄ２の両端部に配されている。第２突出部２８，３８は、ケース７の外部に露出するため、外部回路との接続に適用されうる。第２突出部２８，３８と外部回路のランドとが、はんだ付けによって接続される場合、第２突出部２８，３８の側面及び第１面２Ｕ，３Ｕに、はんだが回り込んでいてもよい。
図５は、ケース本体７１を成形する工程を、時系列で示している。ケース本体７１は、例えば、第１金型４１０と第２金型４２０とを有する金型４００によって成形される。本実施形態では、金型４００のキャビティ空間に端子片２，３がインサートされ、樹脂材料が充填されることにより、ケース本体７１が成形される。なお、同図では、端子片３を含む第２方向Ｄ２に沿う断面が示されているが、端子片２を含む断面についても同様である。
図５（ａ）乃至（ｂ）に示されるように、第１金型４１０に端子片２，３が載置され、第２金型４２０が閉じられると、第１金型４１０と第２金型４２０とによって、キャビティ空間４３０が区画される。キャビティ空間４３０には、端子片２，３がインサートされている。
第１金型４１０には、キャビティ空間４３０の内部で端子片２，３と当接する凸部４１１が形成され、第２金型４２０には、ケース本体７１に開口７３ａ、７３ｂを形成すると共に、キャビティ空間４３０の内部で端子片２，３と当接する凸部４２１が形成されている。凸部４１１は、端子片２，３の第１部２１，３１の第２面２Ｌ，３Ｌと当接し、凸部４２１は、端子片２，３の第１部２１，３１の第１面２Ｕ，３Ｕと当接する。これにより、端子片２，３の第１部２１，３１は、キャビティ空間４３０の内部で第１金型４１０及び第２金型４２０によって挟持される。
また、このとき、端子片２，３の第２突出部２８，３８は、その第２面２Ｌ，３Ｌで第１金型４１０と当接し、その第１面２Ｕ，３Ｕで第２金型４２０と当接する。これにより、端子片２，３の第２突出部２８，３８は、キャビティ空間４３０の外部で第１金型４１０及び第２金型４２０によって挟持される。
同様に、図４等に示される端子片２，３の第１突出部２７，３７は、その第２面２Ｌ，３Ｌで第１金型４１０と当接し、その第１面２Ｕ，３Ｕで第２金型４２０と当接する。これにより、端子片２，３の第１突出部２７，３７は、キャビティ空間４３０の外部で第１金型４１０及び第２金型４２０によって挟持される。
そして、図５（ｃ）に示されるように、キャビティ空間４３０にケース本体７１を構成する樹脂材料が充填される。そして、樹脂材料Ｒが冷却され硬化するまでの間、第１金型４１０及び第２金型４２０の閉じられた状態は、維持される。
ブレーカー１の小型化を実現するために、端子片２，３の厚さが減じられる場合、充填される樹脂材料の圧力によって端子片２，３が変形することが懸念される。そして、ケース本体７１内での端子片２，３の変形は、固定接点２０と可動接点４１との相対的な位置関係の変動をもたらし、ブレーカー１の温度特性に影響を及ぼすおそれがある。特に、端子片３の変形によって、可動片４の姿勢が変動する場合、その先端部に設けられている可動接点４１の位置及び姿勢に及ぼす影響が大きい。
しかしながら、本実施形態では、キャビティ空間４３０の内部で、端子片２，３の第１部２１，３１が、第１金型４１０及び第２金型４２０によって挟持されているので、樹脂材料の圧力によって端子片２，３が変形することが抑制される。さらに、本実施形態では、キャビティ空間４３０の外部でも、端子片２，３の第１突出部２７，３７及び第２突出部２８，３８が、第１金型４１０及び第２金型４２０によって挟持されているので、樹脂材料の圧力によって端子片２，３が変形することがより一層抑制される。
特に、本実施形態では、第１部２１，３１を挟んで、端子片２，３の第２方向Ｄ２の両端部に位置する第２突出部２８，３８が第１金型４１０及び第２金型４２０によって挟持されているので、端子片２，３の変形がより一層顕著に抑制される。その結果、固定接点２０と可動接点４１との相対的な位置関係が正確に維持され、優れた温度特性を有するブレーカー１を容易に製造することが可能となる。
また、外部回路と接続される第２部２２，３２の第２面２Ｌ，３Ｌは第１金型４１０と当接し、かつ、第２方向Ｄ２の外側に位置する第２突出部２８，３８が第１金型４１０及び第２金型４２０によって挟持されているので、第２部２２，３２の第２面２Ｌ，３Ｌの精度を高めることが可能となる。その結果、ブレーカー１と外部回路との接続が容易かつ確実に行えるようになる。
図５（ｃ）において、充填された樹脂材料が硬化すると、端子片２，３が埋設されたケース本体７１が形成される。そして、図５（ｄ）に示されるように、第２金型４２０が第１金型４１０から分離され、第１金型４１０からケース本体７１が取り出される。
図５のごとく成形されたケース本体７１は、図１に示されるように、ブレーカー１の組立に供される。
図６は、ケース本体７１にＰＴＣサーミスター６、熱応動素子５及び可動片４が収容され、蓋部材８１がケース本体７１に溶着された状態のブレーカー１の底面側からの斜視図である。
蓋部材８１がケース本体７１に溶着された後、第１突出部２７，３７は、ケース７の外側で適宜切断されうる。第１突出部２７，３７が切断されることにより、ブレーカー１の第１方向Ｄ１の長さが短縮される。同様に、第２突出部２８，３８は、ケース７の外側で適宜切断されうる。第２突出部２８，３８が切断されることにより、ブレーカー１の第２方向Ｄ２の長さが短縮される。これらにより、ブレーカー１の小型化を図ることが可能となる。
（第２実施形態）
図７は、本発明の別の実施形態によるブレーカー１Ａを示している。また、図８は、ブレーカー１Ａに適用される端子片２Ａ及び３Ａの構成を示している。
図７は、本発明の別の実施形態によるブレーカー１Ａを示している。また、図８は、ブレーカー１Ａに適用される端子片２Ａ及び３Ａの構成を示している。
ブレーカー１Ａは、端子片２Ａ，３Ａの第２突出部２８Ａ，３８Ａが、第２部２２，３２から第１方向Ｄ１にのび、ケース本体７１の外部に突出している点で、上記ブレーカー１とは異なる。ブレーカー１Ａのうち、以下で説明されてない部分については、上述したブレーカー１の構成が採用されうる。
ブレーカー１Ａでは、第２突出部２８Ａ，３８Ａが、第２部２２，３２から第１方向Ｄ１にのびているので、ブレーカー１Ａの第２方向Ｄ２の長さが容易に短縮されうる。そして、第２突出部２８Ａ，３８Ａののびる方向がブレーカー１の第２方向Ｄ２から第１方向Ｄ１に変更されることに伴い、ブレーカー１から第１突出部２７，３７が廃されている。
図７に示されるように、蓋部材８１がケース本体７１に溶着された後、第２突出部２８Ａ，３８Ａは、ケース７の外側で適宜切断されうる。第２突出部２８Ａ，３８Ａが切断されることにより、ブレーカー１Ａの第１方向Ｄ１の長さが短縮される。これにより、ブレーカー１Ａの小型化を図ることが可能となる。
上記構成の端子片２Ａ，３Ａは、それぞれ独立して、ブレーカーに適用できる。すなわち、ブレーカー１において、端子片２に替えて端子片２Ａを適用したり、ブレーカー１において、端子片３に替えて端子片３Ａを適用することも可能である。いずれの形態であっても、特許文献１等に開示されている従来のブレーカーに対して、小型化を図ることが可能となる。
本発明のブレーカー１等は、上記実施形態の構成に限られることなく、種々の態様に変更して実施されうる。すなわち、ブレーカー１等は、少なくとも、固定接点２０と、第１方向Ｄ１にのび弾性変形する弾性部４３及び弾性部４３の一端部に可動接点４１を有し、可動接点４１を固定接点２０に押圧して接触させる可動片４と、温度変化に伴って変形することにより可動接点４１が固定接点２０から離隔するように可動片４を作動させる熱応動素子５と、可動片４及び熱応動素子５を収容するケース７と、ケース７から一部が突出し、外部回路と電気的に接続される端子片２，３とを備え、端子片２，３は、ケース７の底面から第１高さの第１部２１，３１と、ケース７の底面から第１高さよりも低い第２高さで外部回路と接続される第２部２２，３２と、第１部２１，３１と第２部２２，３２とを繋ぐ第３部２３，３３と、第１部２１，３１と第３部２３，３３とが交差する領域で第１曲げ方向に曲がる第１曲げ部２３ａ，３３ａと、第２部２２，３２と第３部２３，３３とが交差する領域で第１曲げ方向とは反対の第２曲げ方向に曲がる第２曲げ部２３ｂ，３３ｂとを有し、第１曲げ部２３ａ，３３ａ及び第２曲げ部２３ｂ，３３ｂは、第１方向Ｄ１と平行にのびていればよい。
例えば、ケース本体７１と蓋部材８１との接合手法は、超音波溶着に限られることなく、両者が強固に接合される手法であれば、適宜適用することができる。例えば、液状又はゲル状の接着剤を塗布・充填し、硬化させることにより、両者が接着されてもよい。また、ケース７は、ケース本体７１と蓋部材８１等によって構成される形態に限られることなく、２個以上の部品によって構成されていればよい。
また、ケース７は、二次的なインサート成形等により、樹脂等で密封されていてもよい。この場合、端子片２，３の第１突出部２７，３７及び第２突出部２８，３８が、二次的なインサート成形のための金型によって挟持される構成とすることにより、端子片２，３の変形が抑制される。
また、上述した自己保持回路が不要とされる用途にあっては、ＰＴＣサーミスター６が省略されていてもよい。
また、可動片４をバイメタル又はトリメタル等の積層金属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。
また、ＷＯ２０１１／１０５１７５号公報に示されるような、端子片３と可動片４とが一体に形成されている形態に、本発明を適用してもよい。この場合、一体化された端子片３及び可動片４は、平面視でＴ字状に形成され、ブレーカー１の第１方向Ｄ１の長さが短縮される。また、同文献の固定片に替えて本発明の端子片２が適用されてもよい。
また、本発明のブレーカー１等は、電気機器用の安全回路等にも広く適用できる。図９は電気機器用の安全回路５０２を示す。安全回路５０２は２次電池５０１の出力回路中に直列にブレーカー１を備えている。ブレーカー１を備えた安全回路５０２によれば、安全回路５０２の小型化を容易に図ることが可能となる。
さらにまた、本発明のブレーカー１は、特開２０１６−２２５１４２号公報に開示されているコネクタにも適用可能である。この場合、容易にコネクタの小型化を図ることが可能となる。
１ ：ブレーカー
１Ａ ：ブレーカー
２ ：端子片
２Ａ ：端子片
２Ｌ ：第２面
２Ｕ ：第１面
３ ：端子片
３Ａ ：端子片
３Ｌ ：第２面
３Ｕ ：第１面
４ ：可動片
５ ：熱応動素子
７ ：ケース
２０ ：固定接点
２１ ：第１部
２２ ：第２部
２３ ：第３部
２３ａ ：第１曲げ部
２３ｂ ：第２曲げ部
２７ ：第１突出部
２８ ：第２突出部
２８Ａ ：第２突出部
３１ ：第１部
３２ ：第２部
３３ ：第３部
３３ａ ：第１曲げ部
３３ｂ ：第２曲げ部
３７ ：第１突出部
３８ ：第２突出部
３８Ａ ：第２突出部
４１ ：可動接点
４３ ：弾性部
７３ ：収容凹部（内部空間）
Ｄ１ ：第１方向
Ｄ２ ：第２方向
ｈ２１ ：第１高さ
ｈ２２ ：第２高さ
ｈ３１ ：第１高さ
ｈ３２ ：第２高さ
１Ａ ：ブレーカー
２ ：端子片
２Ａ ：端子片
２Ｌ ：第２面
２Ｕ ：第１面
３ ：端子片
３Ａ ：端子片
３Ｌ ：第２面
３Ｕ ：第１面
４ ：可動片
５ ：熱応動素子
７ ：ケース
２０ ：固定接点
２１ ：第１部
２２ ：第２部
２３ ：第３部
２３ａ ：第１曲げ部
２３ｂ ：第２曲げ部
２７ ：第１突出部
２８ ：第２突出部
２８Ａ ：第２突出部
３１ ：第１部
３２ ：第２部
３３ ：第３部
３３ａ ：第１曲げ部
３３ｂ ：第２曲げ部
３７ ：第１突出部
３８ ：第２突出部
３８Ａ ：第２突出部
４１ ：可動接点
４３ ：弾性部
７３ ：収容凹部（内部空間）
Ｄ１ ：第１方向
Ｄ２ ：第２方向
ｈ２１ ：第１高さ
ｈ２２ ：第２高さ
ｈ３１ ：第１高さ
ｈ３２ ：第２高さ
Claims (9)
- 固定接点と、
第１方向にのび弾性変形する弾性部及び該弾性部の一端部に可動接点を有し、前記可動接点を前記固定接点に押圧して接触させる可動片と、
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隔するように前記可動片を作動させる熱応動素子と、
前記可動片及び前記熱応動素子を収容するケースと、
前記ケースから一部が突出し、外部回路と電気的に接続される端子片とを備えたブレーカーにおいて、
前記端子片は、前記ケースの底面から第１高さの第１部と、前記ケースの底面から前記第１高さよりも低い第２高さで前記外部回路と接続される第２部と、前記第１部と前記第２部とを繋ぐ第３部と、前記第１部と前記第３部とが交差する領域で第１曲げ方向に曲がる第１曲げ部と、前記第２部と前記第３部とが交差する領域で前記第１曲げ方向とは反対の第２曲げ方向に曲がる第２曲げ部とを有し、
前記第１曲げ部及び前記第２曲げ部は、前記第１方向と平行にのびることを特徴とするブレーカー。 - 前記固定接点は、前記第１部に形成されている請求項１記載のブレーカー。
- 前記弾性部の他端部は、前記第１部と電気的に接続されている請求項１記載のブレーカー。
- 前記ケースは、前記可動片及び前記熱応動素子を収容するための内部空間を有し、
前記第１部は、前記底面とは反対側の第１面で前記内部空間に露出し、
前記第２部は、前記第１面で前記内部空間に露出することなく、前記ケースに埋設されている請求項１乃至３のいずれかに記載のブレーカー。 - 前記第２部は、前記底面の側の第２面で前記ケースの外部に露出している請求項１乃至４のいずれかに記載のブレーカー。
- 前記端子片は、前記第１部から前記第１方向にのび、前記ケースの外部に突出する第１突出部を有する請求項１乃至５のいずれかに記載のブレーカー。
- 前記端子片は、前記第２部から前記第１方向に直交する第２方向にのび、前記ケースの外部に突出する第２突出部を有する請求項１乃至６のいずれかに記載のブレーカー。
- 前記第２突出部は、前記端子片の前記第２方向の両端部に配されている請求項７記載のブレーカー。
- 請求項１乃至８のいずれかに記載のブレーカーを備えたことを特徴とする電気機器用の安全回路。
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