JP5804515B2 - ブレーカ - Google Patents

Description

本発明は、あらかじめ設定している温度よりも高くなると電流を遮断するブレーカに関する。

パック電池やモータなどの機器は、温度が異常に高くなる状態で電流を遮断して安全性を向上できる。このことを目的として、設定温度になると接点をオフに切り換えるブレーカが使用される。たとえば、リチウムイオン電池を内蔵するパック電池は、異常な使用状態で充放電されると温度が高くなるので、ブレーカを内蔵させて、これで異常な高温では電流を遮断して安全に使用できる。また、モータ等は過負荷な状態や異常な電流が流れる状態で温度が異常に高くなることがあるので、この状態ではブレーカで電流を遮断してモータを保護して安全に使用できる。

このような用途に使用されるブレーカとして、電池が異常な高温になると電流を遮断するブレーカが開発されている。従来のブレーカを図１に示す。このブレーカは、固定接点金属板１０４と、可動接点金属板１０６との間にバイメタル１０８を配置している。さらに、バイメタル１０８と固定接点金属板１０４との間にＰＴＣヒーター１０９を配置している。バイメタル１０８は、図１の（ａ）で示すように、ブレーカのオン状態で中央部を可動接点金属板１０６側に突出させている。周囲温度が高くなると、図１の（ｂ）で示すように、バイメタル１０８が反転して、可動接点１０７を固定接点１０５から離してオフ状態に切り換えられる。ＰＴＣヒーター１０９はバイメタル１０８を加熱してオフ状態とするので、オフ状態でＰＴＣヒーター１０９が通電されてオフ状態に保持する。また、異常時にＰＴＣヒーター１０９が通電されて、ブレーカはオフ状態に切り換えられる。

以上のブレーカは、パック電池などに内蔵されることから、可能な限り小型化することが要求される。ブレーカの小型化は、可動接点と固定接点とのオフ間隔を狭くする。可動接点と固定接点のオフ間隔が狭くなると、接点間でスパークが発生して接点の溶融や消耗が発生して、ブレーカの動作不良の原因なる。

オフ状態で可動接点と固定接点のオフ間隔を広くするブレーカは開発されている（特許文献１参照）。このブレーカを図２に示している。このブレーカは、ＰＴＣヒーター２０９のバイメタル１０８側の表面を独特の形状としている。

特開２０１１−１９８６４５号公報

図２に示すように、ＰＴＣヒーター２０９を独特の形状とするブレーカは、ＰＴＣヒーター２０９の製造が極めて難しい欠点がある。それは、このＰＴＣヒーター２０９が、両面の電極間に、温度が設定温度よりも高くなると電気抵抗が急激に大きくなる温度特性層を挟着する独特の構造としているからである。この構造のＰＴＣヒーターは、たとえば中央凸に成形すると、電極間に設けている温度特性層の厚さが中央部で厚く、周囲で薄くなって厚さを均一にできない。ＰＴＣヒーターは、通電される電流のジュール熱で発熱して、設定温度になるとトリップして電気抵抗が急激に増加して電流を遮断する保護素子である。このＰＴＣヒーターは、厚さが不均一で均一に通電できずに発熱にむらができると、全体を一緒にトリップできなくなる弊害がある。周囲が薄くなって周囲の電流密度が高くなるＰＴＣヒーターは、周囲の発熱量が中央部よりも大きくなって、中央部の発熱量が少なくなるからである。ＰＴＣヒーターは、設定温度まで加熱されるとトリップして、電気抵抗が急激に増加して電流を遮断する素子であるから、温度むらは部分的にトリップするタイミングがずれる弊害となる。

したがって、ＰＴＣヒーターに突出部を設ける従来のブレーカは、ＰＴＣヒーターの製造が難しくなるばかりでなく、ＰＴＣヒーターの電気特性を保証するのが難しいなどの欠点がある。

本発明は、さらに以上の欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、ヒーターを独特の構造に改良することなく、極めて簡単な構造とすることで安価に多量生産でき、しかもオフ状態における接点ギャップを大きくできるブレーカを提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明のブレーカは、外装ケース１と、この外装ケース１に固定してなる固定接点５を有する固定接点金属板４と、この固定接点金属板４の固定接点５と対向する位置に可動接点７を有し、かつ可動接点７を可動できるように外装ケース１に一部を固定してなる可動接点金属板６と、この可動接点金属板６と固定接点金属板４との間に配設されて、可動接点金属板６をオンからオフに切り換えるバイメタル８と、このバイメタル８と固定接点金属板４との間にあってバイメタル８を加熱するヒーター９とを備えている。バイメタル８は中央凸に湾曲する形状であって、可動接点７を固定接点５に接触させる状態で中央突出部を可動接点金属板６側に突出させて、可動接点７を固定接点５から離す状態で、中央突出部をヒーター９側に突出させる姿勢でヒーター９と可動接点金属板６との間に配設している。ブレーカは、バイメタル８が、ヒーター表面９Ａに向かって突出する突出部８Ａを有し、可動接点７が固定接点５から離れるオフ状態において、突出部８Ａがヒーター表面９Ａを押圧して、可動接点７と固定接点５のオフ状態における接点ギャップを広くしている。

以上のブレーカは、ヒーターを特別な構造に改良することなく、極めて簡単な構造として安価に多量生産でき、しかも可動接点と固定接点のオフ状態における接点ギャップを大きくして、接点のアーク放電による損傷などを有効に防止できる特徴がある。

本発明のブレーカは、バイメタル８の中央部に突出部８Ａを設けることができる。
以上のブレーカは、バイメタルの中央部に設けた突出部でもって、オフ状態における接点ギャップを大きくできる特徴がある。また、中央部に設けて突出部で接点ギャップを大きくしながら、バイメタルを安価に多量生産できる特徴も実現する。とくに、パック電池に内蔵される小型のブレーカにおいて、バイメタルを安価に多量生産できる特徴がある。

本発明のブレーカは、突出部８Ａの突出高さが可動接点７と固定接点５のオフ状態における接点ギャップの１０％以上とすることができる。
以上のブレーカは、バイメタルに設けた突出部でもって、オフ状態における接点ギャップを大きくできる特徴がある。

本発明のブレーカは、パック電池に内蔵されて、パック電池の電池と直列に接続される保護素子とすることができる。
以上のブレーカは、パック電池に内蔵される小型でありながら、オフ状態における接点ギャップを大きくしてアーク放電による接点の損傷を有効に阻止できる特徴がある。

本発明のブレーカは、ヒーター９をＰＴＣヒーターとすることができる。
以上のブレーカは、ヒーターをＰＴＣヒーターとするので、ＰＴＣヒーターを独特の構造に改良することなく、バイメタルを簡単な構造として、オフ状態における接点ギャップを大きくできる特徴がある。

従来のブレーカの一例を示す断面図である。 従来のブレーカの他の一例を示す断面図である。 本発明の一実施例にかかるブレーカの斜視図である。 図３に示すブレーカの垂直縦断面図である。 図４に示すブレーカのオフ状態を示す断面図である。 図４に示すブレーカのＶＩ−ＶＩ線断面図である。 図４に示すブレーカのＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。 図４に示すブレーカのＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。 連結リブの他の一例を示す断面図であって、図４のＩＸ−ＩＸ線断面に相当する図である。 連結リブの他の一例を示す断面図であって、図４のＶＩ−ＶＩ線断面に相当する図である。 本発明の他の実施例にかかるブレーカの垂直縦断面図である。 本発明の他の実施例にかかるブレーカの斜視図である。 図１２に示すブレーカの垂直縦断面図である。 本発明の他の実施例にかかるブレーカの斜視図である。 図１４に示すブレーカの垂直縦断面図である。 図１４に示すブレーカのＸＶＩ−ＸＶＩ線断面図である。 本発明の一実施例にかかるブレーカを備えるパック電池の一部拡大断面図である。 図１７に示すパック電池の組み立て工程を示す斜視図である。 本発明の他の実施例にかかるブレーカを備えるパック電池の一部拡大断面図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのブレーカを例示するものであって、本発明はブレーカを以下のものに特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。

以下のブレーカは、周囲温度でバイメタルを変形させ、変形するバイメタルが可動接点金属板を変形されて、オフ状態に切り換えられて電流を遮断する。さらに、ブレーカは、バイメタルを加温するヒーターを内蔵している。ヒーターを内蔵するブレーカは、ヒーターでバイメタルを加温して、オフ状態となって電流を遮断する状態に保持できる。オフ状態においてヒーターに通電し、通電されるヒーターでバイメタルを加温して、オフ状態に保持できるからである。このブレーカは、パック電池に内蔵されて、パック電池の安全性をより向上できる。パック電池が異常な温度になってブレーカで電流を遮断した後、電池でヒーターに通電して、オフ状態に保持できるので、電池が放電できる限りブレーカをオフ状態に保持して外部に流れる電流を遮断状態に保持できるからである。電池が完全に放電されると、ヒーターに通電できなくなってヒーターがバイメタルを加温できなくなってオン状態に復帰しても、この状態では電池は放電できなくなっているので、安全性は確保される。さらに、ヒーターを内蔵するブレーカは、電池の異常を検出してヒーターに通電して、ヒーターでバイメタルを加熱して電池の電流を遮断することもできる。ブレーカを内蔵するパック電池は、素電池と直列にブレーカを接続して、ブレーカで電池の電流を遮断する。

図３ないし図１０に示すブレーカ４０は、外装ケース１に、固定接点金属板４と、可動接点金属板６とを固定して、可動接点金属板６を変形させるバイメタル８と、このバイメタル８を加温するヒーター９とを内蔵している。

図３ないし図１０に示すブレーカ４０は、外装ケース１を、プラスチック製の絶縁ケース２と外装金属板３とで形成している。図３ないし図１０の外装ケース１は、絶縁ケース２の底部１３に固定接点金属板４をインサート成形して固定して、上面に外装金属板３を固定している。絶縁ケース２は、両端部分に、第１の外壁１１Ａと第２の外壁１１Ｂとを突出するように設けて、第１の外壁１１Ａと第２の外壁１１Ｂとの間に収納スペース２０を設けている。この収納スペース２０は、インサート成形して固定している固定接点金属板４で底面を閉塞して、外装金属板３で上面を閉塞している。したがって、外装ケース１は、底面側の表面には固定接点金属板４が露出し、上面側の表面には外装金属板３が露出している。外装ケース１の表面に露出する外装金属板３は、プラスチック製の絶縁ケース２にインサート成形して固定されず、ほぼ全面を上面側に露出させている。さらに、図１１の外装ケース１は、上面を外装金属板によらず、プラスチック製の絶縁ケース２で閉塞している。

可動接点金属板６と固定接点金属板４と外装金属板３は、絶縁ケース２に固定される。絶縁ケース２は、バイメタル８やヒーター９を収納する収納スペース２０の両側に、第１の外壁１１Ａと第２の外壁１１Ｂとを設け、さらに第１の外壁１１Ａと第２の外壁１１Ｂとの間を連結する対向壁１２を設けて、一対の対向壁１２と、一対の外壁１１とで収納スペース２０の周囲を囲む外周壁１０を構成している。したがって、収納スペース２０は、周囲を外周壁１０で囲み、底面を固定接点金属板４で閉塞し、さらに上面を外装金属板３で閉塞して内部を閉塞された中空状としている。

絶縁ケース２は、第１の外壁１１Ａに固定接点金属板４の一部を、図４と図５においては固定接点金属板４の中間部４Ｂを第１の外壁１１Ａの途中にインサート成形して固定している。したがって、固定接点金属板４は、第１の外壁１１Ａを貫通する状態で絶縁ケース２に固定され、収納スペース２０の内部に露出する部分を固定接点５とし、外部に引き出される部分を接続端子４Ｘとしている。

絶縁ケース２は、第２の外壁１１Ｂに可動接点金属板６の非可動部分６Ｂを固定して、可動接点金属板６の弾性アーム部６Ａを収納スペース２０に配置している。図４と図５のブレーカ４０は、第２の外壁１１Ｂの上端面に可動接点金属板６の非可動部分６Ｂを固定している。可動接点金属板６は、接着して第２の外壁１１Ｂに固定され、あるいは外装金属板３に挟まれて第２の外壁１１Ｂの上端面に固定される。図の外装ケース１は、外装金属板３の一端部を、可動接点金属板６の非可動部分６Ｂに接触状態に積層して絶縁ケース２に固定して、外装金属板３を可動接点金属板６に電気接続している。外装金属板３と可動接点金属板６は、積層部をレーザー溶接することで、より確実に電気接続される。この構造は、外装金属板３を可動接点金属板６に直接に積層して固定するので、全体をより薄くしながら、外装金属板３を可動接点金属板６に電気接続できる。

外装金属板３を可動接点金属板６に電気接続するブレーカ４０は、外装金属板３に接続端子を設け、あるいは可動接点金属板６に接続端子を設けることができる。接続端子を設ける外装金属板３は、外部に接続するリード板などを抵抗溶接する接続端子を設ることができる。図１２と図１３のブレーカ４０は、外装金属板３の一端を外装ケース１の外側に突出させて、突出部３Ｘを接続端子５３としている。さらに、図３ないし図１０、図１２、及び図１３のブレーカ４０は、外装金属板３の上面を絶縁ケース２の上面に露出させて露出端子４３とし、この露出端子４３を接続端子５３としている。

さらに、図４ないし図６、図１１、及び図１３の断面図に示す絶縁ケース２は、収納スペース２０の底部にヒーター９を配置する収納凹部２１を設けている。収納凹部２１は収納スペース２０の中央部にあって、その底面を固定接点金属板４の先端部４Ａで閉塞している。収納凹部２１は、ここにヒーター９を挿入できるように、内形をヒーター９の外形よりもわずかに大きくしている。また、収納凹部２１は、外周縁に沿って突出部１４を設けている。収納凹部２１に挿入されるヒーター９は、突出部１４の上面からわずかに突出して、上面に湾曲するバイメタル８を熱結合状態に載せている。

収納スペース２０は、収納凹部２１の底面を固定接点金属板４で閉塞し、収納凹部２１の外側底面を絶縁ケース２のプラスチックで閉塞している。絶縁ケース２は、収納凹部２１の外側で収納スペース２０の底を閉塞しているプラスチック製の底部１３に、固定接点金属板４をインサート成形して絶縁ケース２に固定している。

収納スペース２０の上面を閉塞している外装金属板３は、インサート成形することなく、その両端部分を絶縁ケース２の外壁１１に固定している。図３ないし図５のブレーカ４０は、第１の外壁１１Ａと第２の外壁１１Ｂとの上端面に外装金属板３の両端部を固定している。外装金属板３は、第１の外壁１１Ａと第２の外壁１１Ｂとに一体的に成形して設けている連結リブ１５を介して、絶縁ケース２に固定している。図４と図５の絶縁ケース２は、鎖線で示すように、外装金属板３を連結する連結リブ１５を、外壁１１の先端面から突出して設けている。外装金属板３には、連結リブ１５を貫通させる貫通孔２５を設けてあり、連結リブ１５を貫通孔２５に挿通して、外装金属板３を絶縁ケース２に固定している。連結リブ１５は、貫通孔２５に挿入される状態で、その先端を加熱押圧して押し潰し、あるいは超音波振動で押し潰して、外装金属板３を確実に絶縁ケース２の外壁１１の先端面、すなわち上面に固定している。以上の構造は、外装金属板３を絶縁ケース２の正確な位置に確実に、しかも簡単に固定できる。ただし、外装金属板は、絶縁ケースの先端面である上面に接着して固定することもできる。接着して絶縁ケースに固定される外装金属板も、貫通孔を設け、この貫通孔に挿入される連結リブを外壁に設け、連結リブを貫通孔に挿入することで、絶縁ケースの定位置に確実に固定できる。

外装金属板３は四隅部に貫通孔２５を設けており、各々の貫通孔２５に挿通される連結リブ１５を絶縁ケース２の外壁１１の先端面に設けている。図７は、外装金属板３を固定している第１の外壁１１Ａの横断面図を、図８は第２の外壁１１Ｂの横断面図を示している。図７に示す第１の外壁１１Ａは、収納スペース２０の両側に設けている対向壁１２の上端面から突出して連結リブ１５を設けている。連結リブ１５は、図の右側に示す形状に成形され、貫通孔２５に挿入される状態で、左側に示すように、先端を押し潰して、外装金属板３を固定する。図７に示す第１の外壁１１Ａは、収納スペース２０の両側に設けている対向壁１２の上面に連結リブ１５を設けているが、第１の外壁１１Ａは、図４のＸ−Ｘ線で示す位置において、図９の横断面図に示すように、第１の外壁１１Ａの上面に連結リブ１５を設けて、外装金属板３を固定することもできる。さらに、外装ケース１は、図４のＶＩＩ−ＶＩＩ線で示す位置において、図１０の横断面図に示すように、対向壁１２の上面に連結リブ１５を突出して設け、この連結リブ１５を挿入する貫通孔２５を外装金属板３に設けて、外装金属板３の中間部分を絶縁ケース２に固定することもできる。

さらに、図６ないし図８の横断面図に示す外装金属板３は、対向壁１２の外面に沿うように折曲している折曲側壁２２を両側に設けて、この折曲側壁２２と対向壁１２とを係止構造で連結している。図の外装金属板３は、折曲側壁２２と対向壁１２の係止構造を、対向壁１２の外側に突出して設けている係止凸部１６と、折曲側壁２２に設けられて、係止凸部１６を案内して係止される係止孔２６とで構成している。係止凸部１６は、挿入方向に向かって次第に突出する傾斜面１６Ａを設けて、係止凸部１６をスムーズに係止孔２６に案内できる形状としている。

さらに、図９の係止構造は、折曲側壁２２の先端縁に内側に折曲している係止片２７を設け、この係止片２７を案内する係止凹部１７を絶縁ケース２の対向壁１２の外側面に設け、係止片２７を係止凹部１７に案内して、外装金属板３を絶縁ケース２に係止構造で固定している。

さらに、図１０の係止構造は、折曲側壁２２の先端縁に内側に折曲している係止片２７を設け、この係止片２７を対向壁１２の底面に引っ掛けて、外装金属板３を絶縁ケース２に係止構造で固定している。これ等の係止構造は、折曲側壁２２を弾性変形させて、絶縁ケース２に係止構造で連結し、連結状態においては、折曲側壁２２の弾性的な復元力でもって、係止凸部１６や係止片２７を係止孔２６や係止凹部１７や底面に引っ掛ける位置に保持する。

図１２と図１３に示すように、絶縁ケース２から突出する接続端子５３を設けている外装金属板３は、接続端子５３を除く部分の表面に絶縁膜（図示せず）を設けて、絶縁することができる。この絶縁膜は、外装金属板３の表面に、絶縁塗料を塗布して設けている。ただ、絶縁層は、外装金属板の表面に絶縁シートを付着して設けることもできる。このように、外装金属板３に絶縁膜を設けたブレーカ４０は、外装金属板３の表面を絶縁膜で絶縁できるので、機器に接触状態で内蔵できる。

さらに、図１４ないし図１６に示すブレーカ４０は、外装金属板３を連結プラスチック５２に固定し、連結プラスチック５２を絶縁ケース２に固定して、外装金属板３を絶縁ケース２に固定している。外装金属板３は、連結プラスチック５２にインサート成形して固定される。インサート成形される外装金属板３は、連結プラスチック５２を成形する金型の成形室に仮止めされ、成形室に溶融状態のプラスチックを注入して連結プラスチック５２に固定される。連結プラスチック５２は、超音波溶着して絶縁ケース２に固定されて、絶縁ケース２と連結プラスチック５２とで外装ケース１を構成している。ただ、連結プラスチックは、接着して、あるいは嵌合構造で絶縁ケースに固定することもできる。連結プラスチック５２は、外装金属板３の周囲にあって、絶縁ケース２の両端部に設けている第１の外壁１１Ａと第２の外壁１１Ｂとに固定され、さらに対向壁１２に固定される。外装金属板３は、外周部を除く部分を露出させて露出端子４３としている。図１４ないし図１６に示すように、外装金属板３と連結プラスチック５２は、上面を同一平面としている。このブレーカ４０は、露出端子４３にリードを確実に接触して溶接できる。すなわち、連結プラスチック５２が突出して、溶接されるリードを露出端子４３から離すことがなく、露出端子４３に確実に安定してリードを溶接できる。外装金属板３は、連結プラスチック５２と上面を同一平面とするために、上面の外周部に低くなる段差部３ａを設けて、段差部３ａに連結プラスチック５２を成形している。

図４ないし図６、図１１、図１３、図１５、及び図１６に示すブレーカは、絶縁ケース２の収納スペース２０に、底から順番に、ヒーター９とバイメタル８と可動接点金属板６の弾性アーム部６Ａを収納して、絶縁ケース２の第１の外壁１１Ａには固定接点金属板４の中間部４Ｂを固定して、第２の外壁１１Ｂには可動接点金属板６の非可動部分６Ｂを固定している。

固定接点金属板４は、インサート成形して絶縁ケース２に固定している。固定接点金属板４は、先端部４Ａを収納スペース２０の底部１３に埋設し、中間部４Ｂを収納スペース２０の底部１３から絶縁ケース２の第１の外壁１１Ａに埋設するようにインサート成形して、絶縁ケース２に固定している。図４、図５、図１１、図１３、及び図１５の固定接点金属板４は、収納凹部２１の底部を閉塞する部分よりも、第１の外壁１１Ａに埋設される部分を高くするように段差部４Ｄを設けて、段差部４Ｄを絶縁ケース２の底部１３に埋設して、段差部４Ｄの後端側を底部１３の上面に露出させて、この露出部を固定接点５としている。

ヒーター９は、通電されることによって発熱して、バイメタル８を加熱する。ヒーター９は、対向面を長円形あるいは長方形とする厚みのあるＰＴＣヒーターで、上面と下面に電極を設けている。ただし、ヒーターには必ずしもＰＴＣヒーターを使用する必要はなく、通電されてバイメタル８を加熱できる全てのヒーターを使用することができる。上下面に電極を設けているヒーター９は、下面を固定接点金属板４に接触して、上面をバイメタル８を介して可動接点金属板６に接触できるようにしている。このヒーター９は、可動接点金属板６の可動接点７が固定接点５に接触するオン状態では、可動接点金属板６とバイメタル８とが非接触状態となって通電されず、可動接点金属板６の可動接点７が固定接点５から離れてオフ状態となる状態では、可動接点金属板６に接触するバイメタル８と固定接点金属板４とを介して通電されて発熱し、バイメタル８を加熱する。加熱されるバイメタル８は、図５、図１１、図１３、及び図１５に示すように、可動接点７を固定接点５から離すオフ状態に保持する。このブレーカ４０は、オフ状態に切り換えられた状態で、可動接点７をオフ状態に保持するので、パック電池に安全に使用できる。それは、パック電池が異常な状態で使用されて設定温度よりも高くなり、ブレーカ４０がオフに切り換えられた後は、パック電池の電池からヒーター９に通電され続けてバイメタル８が加熱されるので、ブレーカ４０がオン状態に復帰することなく、電池が放電されるまで電流を遮断する状態に保持できるからである。

バイメタル８は、温度で変形するように、熱膨張率が異なる金属を積層したものである。バイメタル８は、ヒーター９と可動接点金属板６との間に配設される。バイメタルは、周囲温度が高くなると反転して、可動接点７を固定接点５から離してブレーカ４０をオフ状態に切り換える。バイメタル８は、中央凸に湾曲する形状であって、熱変形しない状態、すなわち、可動接点７を固定接点５に接触させるオン状態では、図４に示すように、中央突出部を可動接点金属板６側に突出させる姿勢とし、熱変形して反転するように変形する状態では、図５、図１１、図１３、及び図１５に示すように、中央突出部をヒーター９側に突出させる姿勢となる。

バイメタル８は、図５、図１１、図１３、及び図１５に示すように、熱変形して反転する状態では、中央突出部をヒーター９に接触させると共に、両端部分を可動接点金属板６に接触させて押圧し、弾性アーム部６Ａを押し上げて可動接点７を固定接点５から離してオフに切り換える。オフ状態における接点ギャップを大きくするために、図のバイメタル８は、ヒーター表面９Ａに向かって突出する突出部８Ａを設けている。突出部８Ａは、バイメタル８の反転状態において、バイメタル８全体を、図において上方に押し上げる。突出部８Ａで押し上げられるバイメタル８は、両端部分で可動接点金属板６の弾性アーム部６Ａを押し上げて、オフ状態の接点ギャップを大きくする。

バイメタル８は、プレス加工して簡単に突出部８Ａを設けることができる。したがって、突出部８Ａは、好ましくは、突出部のないバイメタルに比較して、オフ状態の接点ギャップを１０％以上高くできる高さとする。ただし、突出部が高すぎると、反転しないバイメタルが可動接点金属板６の弾性アーム部６Ａを押し上げてオン状態にできなくなる。したがって、突出部８Ａの高さは、オフ状態においては接点ギャップを大きくしながら、オン状態においては可動接点７を安定して固定接点５に接触できる高さに設定される。

図５、図１１、図１３、及び図１５のバイメタル８は、中央部にひとつの突出部８Ａを設けているが、複数の突出部を設けることもできる。また、突出部は、断面形状を台形とし、あるいは柱状とし、あるいは半球状とすることができる。突出部８Ａは、オフ状態において、ヒーター表面９Ａを押圧して、バイメタル８全体をヒーター９から離して接点ギャップを大きくするものであるから、ヒーター９の外径よりも小さく、好ましくはヒーター９の外径の１０％〜５０％とする。

可動接点金属板６は、図４、図５、図１１、図１３、及び図１５に示すように、中間部分である非可動部分６Ｂを第２の外壁１１Ｂの上端面に固定して、先端側の弾性アーム部６Ａを収納スペース２０の内部に配設している。可動接点金属板６に接続端子を設けるブレーカ４０は、図４、図５、図１１、及び図１５に示すように、可動接点金属板６の後端部を外装ケース１の外部に引き出して接続端子６Ｘとする。可動接点金属板６は、非可動部６Ｂを接着して第２の外壁１１Ｂの上端面に固定している。さらに、図４、図５、図８、図１２、及び図１３に示す可動接点金属板６は、第２の外壁１１Ｂと外装金属板３とで非可動部６Ｂを挟着して第２の外壁１１Ｂの上端面に固定している。これらの図に示すブレーカ４０は、外装金属板３の一端部を、可動接点金属板６の非可動部分６Ｂに接触状態に積層している。したがって、外装金属板３を可動接点金属板６の接続端子として使用することもできる。ただ、外装金属板を接続端子としないブレーカは、可動接点金属板と外装金属板との間を絶縁しながら積層することもできる。

可動接点金属板６は、収納スペース２０に配置される弾性アーム部６Ａを弾性変形できる金属板としている。さらに、可動接点金属板６は、この弾性アーム部６Ａの先端部であって固定接点５と対向する面に可動接点７を設けている。この可動接点金属板６は、バイメタル８が熱変形しない状態では、可動接点７が固定接点５に接触してオン状態となり、バイメタル８が熱変形する状態では、バイメタル８に押される弾性アーム部６Ａが弾性変形して、可動接点７が固定接点５から離れてオフ状態となる。図４、図５、及び図１３に示すブレーカ４０は、バイメタル８が熱変形しない状態で、可動接点７を確実に固定接点５に接触できるように、弾性アーム部６Ａの後端部を下方に押圧する押圧凸部２３を外装金属板３の内面から突出して設けている。この可動接点金属板６は、弾性アーム部６Ａの後端部が押圧凸部２３で下向きに押圧されることで、弾性アーム部６Ａの先端部が下方に付勢されて、先端の可動接点７を確実に固定接点５に接触させる。

さらに、図４ないし図６、図１１、図１３、及び図１５に示す可動接点金属板６は、下面に突出部６Ｃを設けており、この突出部６Ｃにバイメタル８の両端部を接触させて互いに押圧するようにしている。図に示す突出部６Ｃは、外形を円弧状としており、バイメタル８の両端部を横方向に摺動させることなく確実に接触させて互いに押圧できるようにしている。図に示す可動接点金属板６は、バイメタル８の両端部と対向する下面に複数の突出部６Ｃを設けている。この構造は、幅のあるバイメタル８であっても確実に接触させて互いに押圧できる。

以上ブレーカは、例えば、パック電池に内蔵されて、パック電池の電池と直列に接続される保護素子として使用することができる。保護素子であるブレーカは、電池や周囲温度が高温になり、あるいはパック電池が異常な状態で使用されるときに、バイメタルを変形させて電流を遮断する。以上のブレーカをパック電池に内蔵する例を以下に示す。

図１７ないし図１９に示すパック電池は、素電池３０と、この素電池３０と直列に接続しているブレーカ４０と、このブレーカ４０の接続端子と素電池３０とにリード３６を介して接続している回路基板３５とを備えている。

図１７ないし図１９のパック電池は、角形電池の素電池３０を備える。素電池３０は、金属製の外装缶３１の開口部を、金属製の封口板３２で閉塞して、内部に電解液と正負の電極を収納している。封口板３２はレーザー溶接して外装缶３１の開口部を気密に閉塞している。封口板３２は、凸部電極３３を中央部に設けている。凸部電極３３は、絶縁して封口板３２に固定される。素電池３０は、リチウムイオン電池である。ただし、素電池には、リチウムイオン電池に代わってニッケル水素電池などの全ての二次電池とすることができる。リチウムイオン電池は、凸部電極３３を負極、封口板３２と外装缶３１を正極とし、ニッケル水素電池は、凸部電極を正極、封口板を負極とする。

パック電池は、素電池３０と直列にブレーカ４０を接続している。ブレーカ４０は、素電池３０の温度が設定温度よりも高くなるとオン状態からオフ状態に切り換えられて、素電池３０の電流を遮断する。また、過電流が流れる状態にあっても、オフ状態に切り換えられて、素電池３０の電流を遮断する。図１７ないし図１９のパック電池は、素電池３０の凸部電極３３と回路基板３５との間にブレーカ４０を接続している。回路基板３５は、素電池３０の過充電や過放電を防止する保護回路などを実現する回路を実装している。また、回路基板３５は、パック電池の出力端子（図示せず）も設けている。この回路基板３５は、リード３６とブレーカ４０を介して素電池３０に接続している。ここで、図に示すパック電池は、リード３６をリード板としているが、リードはリード線とすることもできる。

ブレーカ４０は、素電池３０と回路基板３５との間に接続される。図１７と図１８のパック電池に内蔵されるブレーカ４０は、上面に露出端子４３を設けている。露出端子４３は外装金属板３の露出部に設けている。この外装金属板３は、可動接点金属板６の非可動部分６Ｂに接触状態に積層して絶縁ケース２に固定され、外側面を露出して露出端子４３としている。このパック電池は、ブレーカ４０の固定接点金属板４の接続端子４Ｘを素電池３０の凸部電極３３に溶接して、上面に設けている露出端子４３を接続端子５３として、回路基板３５に接続しているリード３６に溶接している。図において、回路基板３５に接続しているリード３６はリード板であって、Ｌ字状に折曲されて、水平方向に折曲している折曲片３６Ａをブレーカ４０の露出端子４３に溶接している。このリード３６は、ハンダ付けして回路基板３５に接続している。

図１７と図１８のブレーカ４０は、リード３７を介して固定接点金属板４を凸部電極３３に接続している。図に示すリード３７は、リード板としているが、リード線とすることもできる。固定接点金属板４を凸部電極３３に接続するリード３７は、一端を固定接点金属板４に溶接して、他端を凸部電極３３に溶接している。図示しないが、固定接点金属板は、接続端子を絶縁ケースから長く突出させて、直接に凸部電極に溶接することもできる。さらに、図に示すパック電池は、ブレーカ４０と封口板３２との間に絶縁層３４を設けており、この絶縁層３４でブレーカ４０を封口板３２から絶縁している。

以上のパック電池は、以下の工程で組み立てられる。
（１）固定接点金属板４を直接あるいはリード３７を介して素電池３０の凸部電極３３に溶接する。
（２）回路基板３５に接続しているリード３６を、素電池３０の封口板３２とブレーカ４０上面の露出端子４３である接続端子５３とに溶接する。

図１９のパック電池は、図１７のパック電池のブレーカ４０を上下反転して素電池３０に溶接している。したがって、このブレーカ４０は、固定接点金属板４を上面に、外装金属板３を下面に配置している。上面に配置している固定接点金属板４は、両端部分を除く部分を露出させて露出端子４４とし、この露出端子４４を接続端子５４として、ブレーカ４０の上面に配置している。露出端子４４は、回路基板３５に接続しているＬ字状のリード板であるリード３６の折曲片３６Ａに溶接している。さらに、ブレーカ４０は、外装金属板を絶縁ケース２から突出させて接続端子６Ｘとし、この接続端子６Ｘを素電池３０の凸部電極３３に溶接している。さらに、図に示すパック電池は、ブレーカ４０と封口板３２との間に絶縁層３４を設けており、この絶縁層３４でブレーカ４０を封口板３２から絶縁している。

以上のパック電池は、以下の工程で組み立てられる。
（１）可動接点金属板６の接続端子６Ｘを直接あるいはリード３７を介して素電池３０の凸部電極３３に溶接する。
（２）回路基板３５に接続しているリード３６を、素電池３０の封口板３２とブレーカ４０上面の露出端子４４である接続端子５４とに溶接する。

以上のパック電池の製造工程において、ブレーカ４０と素電池３０とリード３６は、スポット溶接して接続され、あるいはレーザー溶接して接続される。

１…外装ケース
２…絶縁ケース
３…外装金属板 ３ａ…段差部
３Ｘ…突出部
４…固定接点金属板 ４Ａ…先端部
４Ｂ…中間部
４Ｄ…段差部
４Ｘ…接続端子
５…固定接点
６…可動接点金属板 ６Ａ…弾性アーム部
６Ｂ…非可動部分
６Ｃ…突出部
６Ｘ…接続端子
７…可動接点
８…バイメタル ８Ａ…突出部
９…ヒーター ９Ａ…ヒーター表面
１０…外周壁
１１…外壁 １１Ａ…第１の外壁
１１Ｂ…第２の外壁
１２…対向壁
１３…底部
１４…突出部
１５…連結リブ
１６…係止凸部 １６Ａ…傾斜面
１７…係止凹部
２０…収納スペース
２１…収納凹部
２２…折曲側壁
２３…押圧凸部
２５…貫通孔
２６…係止孔
２７…係止片
３０…素電池
３１…外装缶
３２…封口板
３３…凸部電極
３４…絶縁層
３５…回路基板
３６…リード ３６Ａ…折曲片
３７…リード
４０…ブレーカ
４３…露出端子
４４…露出端子
５２…連結プラスチック
５３…接続端子
５４…接続端子
１０４…固定接点金属板
１０５…固定接点
１０６…可動接点金属板
１０７…可動接点
１０８…バイメタル
１０９…ＰＴＣヒーター
２０９…ＰＴＣヒーター

Claims (5)

1. 外装ケース(1)と、この外装ケース(1)に固定してなる固定接点(5)を有する固定接点金属板(4)と、この固定接点金属板(4)の固定接点(5)と対向する位置に可動接点(7)を有し、かつ可動接点(7)を可動できるように前記外装ケース(1)に一部を固定してなる可動接点金属板(6)と、この可動接点金属板(6)と前記固定接点金属板(4)との間に配設されて、可動接点金属板(6)をオンからオフに切り換えるバイメタル(8)と、このバイメタル(8)と固定接点金属板(4)との間にあってバイメタル(8)を加熱するヒーター(9)とを備えるブレーカであって、
   前記バイメタル(8)は中央凸に湾曲する形状であって、可動接点(7)を固定接点(5)に接触させる状態で、中央突出部を可動接点金属板(6)側に突出させて、可動接点(7)を固定接点(5)から離す状態で、中央突出部をヒーター(9)側に突出させる姿勢で前記ヒーター(9)と前記可動接点金属板(6)との間に配設され、
   前記バイメタル(8)が、ヒーター表面(9A)に向かって突出する突出部(8A)を有し、可動接点(7)が固定接点(5)から離れるオフ状態において、前記突出部(8A)が前記ヒーター表面(9A)を押圧して、可動接点(7)と固定接点(5)のオフ状態における接点ギャップを広くするようにしてなるブレーカ。
2. 前記バイメタル(8)の中央部に前記突出部(8A)を設けてなる請求項１に記載されるブレーカ。
3. 前記突出部(8A)の突出高さが可動接点(7)と固定接点(5)のオフ状態における接点ギャップの１０％以上である請求項１又は２に記載されるブレーカ。
4. パック電池に内蔵されてパック電池の電池と直列に接続される保護素子である請求項１又ないし３のいずれかに記載されるブレーカ。
5. 前記ヒーター(9)がＰＴＣヒーターである請求項１ないし４のいずれかに記載されるブレーカ。

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