JP6159068B2

JP6159068B2 - ブレーカーの製造方法

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Publication number: JP6159068B2
Application number: JP2012203333A
Authority: JP
Inventors: 岡田　浩司; 浩司岡田
Original assignee: Bourns KK
Current assignee: Bourns KK
Priority date: 2012-09-14
Filing date: 2012-09-14
Publication date: 2017-07-05
Anticipated expiration: 2032-09-14
Also published as: JP2014059999A

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。

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。

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（ベースターミナル）、可動片（可動アーム）、熱応動素子、ＰＴＣサーミスター等の部品が、樹脂ケースに収納されてなり、固定片及び可動片の端子が電気機器の電気回路に接続されて使用される。

上記特許文献１に示されたブレーカーにおいては、蓋部材がケース本体に超音波溶着されて樹脂ケースが一体化されると共に、可動片が固定部（当接部）において蓋部材（カバー部材）とケース本体（樹脂ベース）とによって表裏両面から挟み込まれて、可動片の姿勢が固定される（同文献の段落（００３２）、（００３７）等参照）。

ＷＯ２０１１／１０５１７５号公報

特許文献１において、樹脂ケースを構成するケース本体と蓋部材とは、共に樹脂材料によって形成されているので、超音波溶着によって互いに強固に結合し、両者の間で高い溶着強度と気密性（密封性）が得られる。一方、固定片と共に電気回路を構成する可動片は、金属材料によって形成されている。金属材料と樹脂材料との結合は、樹脂材料同士の結合に比べて劣るため、両者の間で溶着強度が低下したり、気密性が低下することがある。このため、極めて劣悪な使用環境によっては、内部の空間に水分が入り込み、熱応動素子等を構成する金属に錆が発生することがあり、錆により熱応動素子の正常な熱変形動作が妨げられる虞があった。

また、近年、生産効率の向上を狙って、ブレーカーを回路基板に直接的に実装する形態が検討されており、さらには、ブレーカーの端子と回路基板のリードとの接続にリフロー方式のはんだ付けを用いることが検討されている。ところが、可動片とケース本体及び蓋部材の間に生じた僅かな隙間からフラックスが侵入することがあり、上述した錆の一因となっている。

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、可動片と樹脂ケースとの溶着強度及び気密性を高めて、熱応動素子等の錆を防止することにより熱応動素子の正常な熱変形動作を維持し、良好な温度特性を得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、本発明のブレーカーは、固定接点を有する固定片と、可動接点を有し、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反するように前記可動片を作動させる熱応動素子と、前記固定片、可動片及び熱応動素子を収容する樹脂ケースとを備えたブレーカーにおいて、前記可動片は、前記樹脂ケースの外側に突出される端子と、前記可動接点を前記固定接点に押圧するための弾性力を発生する弾性部と、前記端子と前記弾性部との間において前記樹脂ケースに当接する当接部を有し、前記当接部には、樹脂被膜が形成されているものである。

この発明において、前記樹脂被膜は、前記熱応動素子と対向する面に形成されていることが好ましい。

この発明において、前記樹脂被膜は、前記熱応動素子と対向する面とは反対側の面に形成されていることが好ましい。

この発明において、前記樹脂被膜は、少なくとも一部において、前記弾性部が延出されている方向に垂直な方向における前記当接部の一端から他端に亘って連続して形成されていることが好ましい。

この発明において、前記樹脂被膜は、前記熱応動素子との接触部を回避して形成されていることが好ましい。

また、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。

また、本発明の２次電池パックは、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、当接部に形成されている樹脂被膜によって、当接部と樹脂ケースとの隙間が埋められて、可動片と樹脂ケースとの間の気密性が高められる。また、樹脂被膜は、印刷や塗布等の手法によって可動片の外表面に形成することができ、可動片に対して隙間なく極めて強固に密着させることができる。そして、樹脂被膜と樹脂ケースとは互いに樹脂同士であるので、超音波溶着によって強固に結合する。従って、可動片から樹脂ケースに至る領域の結合強度が高められ、極めて高い密封性が得られる。これにより、樹脂ケースの内部に水分やフラックスが侵入することを防止して、熱応動素子等の金属部品に錆が発生することを防止でき、熱応動素子の正常な熱変形動作を維持し、良好な温度特性を得ることができる。

また、樹脂被膜が熱応動素子と対向する面に形成されている構成によれば、熱応動素子の外表面に水分等が付着することを効果的に防止でき、熱応動素子に錆が発生することを直接的に防止できる。

また、樹脂被膜が熱応動素子と対向する面とは反対側の面に形成されている構成によれば、熱応動素子とは反対側の面から水分等が侵入することを防止でき、可動片と樹脂ケースとの溶着強度及び気密性をより一層高めることができる。

また、樹脂被膜が当接部の一端から他端に亘って連続して形成されている構成によれば、樹脂ケースの密閉性がより一層高められ、樹脂ケース内部への水分等の侵入を防止できる。

また、樹脂被膜が熱応動素子との接触部を回避して形成されている構成によれば、可動片と熱応動素子とが直接的に接触するので、樹脂被膜が両者の間の熱伝導を阻害しない。また、自己保持回路機能を付与すべく構成されたブレーカーにあっては、遮断時における可動片と熱応動素子との間の導通を確保できる。

また、本発明のブレーカーを備えた安全回路又は２次電池パックによれば、優れた温度特性によって安全性を確保した安全回路又は２次電池パックを製造できる。

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。同ブレーカーに適用される可動片の構成を示す斜視図。同可動片の母材に樹脂被膜を形成する工程を示す斜視図。同母材から同可動片を成形する工程を示す斜視図。同ブレーカーの変形例を示す斜視図。同変形例において、樹脂ベースに可動片が組み込まれ、カバー部材が装着される様子を時系列で示す断面図。本発明のブレーカーを備えた２次電池パックの構成を示す平面図。本発明のブレーカーを備えた安全回路の回路図。

本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３はブレーカーの構成を示す。ブレーカー１は、固定接点２１を有する固定片２と、先端部に可動接点３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、固定片２、可動片４、熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６を収容する樹脂ケース７等によって構成されている。樹脂ケース７は、樹脂ベース（第１ケース）７１と樹脂ベース７１の上面に装着されるカバー部材（第２ケース）７２とカバー片８等によって構成されている。

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、樹脂ベース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、他端部の近傍にはＰＴＣサーミスター６が載置されている。ＰＴＣサーミスター６は、固定片２の他端部２３の近傍に３箇所形成された凸状のダボ（小突起）２３ａの上に載置される。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、樹脂ベース７１の上方に形成されている開口７３ｂの一部から露出されている。端子２２は樹脂ベース７１の一端から外側に突出されている。

可動片４は、固定片２と同等の金属板をプレス加工することにより、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が形成されて樹脂ベース７１から外側に突出される。本実施形態においては、固定片２の端子２２と可動片４の端子４１の高さを揃えるために、可動片４は、樹脂ケース７の外部に形成された段曲げ部４６においてクランク状に屈曲されている。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が形成されている。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、溶接等の手法によって可動片４の先端部に接合されている。なお、本出願においては、可動片４において、可動接点３が接合されている面（すなわち図１において下側の面）を裏（うら）面、その反対側の面を表（おもて）面として説明している。可動片４は、可動接点３と端子４１の間に、樹脂ベース７１及びカバー部材７２と当接する当接部４２（アーム状の可動片４の基端に相当）及び弾性部４３を有している。当接部４２は、端子４１と弾性部４３との間で、可動片４の短手方向に翼状に突出する突出部４２ａを有する。弾性部４３は、当接部４２から可動接点３の側に延出されている。当接部４２において樹脂ベース７１とカバー部材７２によって挟み込まれて可動片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。

樹脂ベース７１とカバー部材７２には、可動片４の当接部４２と当接し、当接部４２を固定状態で保持する当接部７４と当接部７９がそれぞれ形成されている。本実施形態では、樹脂ベース７１の収納部７３の外縁から樹脂ベース７１の外壁に亘る領域に当接部７４が形成されている。また、カバー部材７２において、可動片４を挟んで当接部７４と対向する領域に当接部７９が形成されている。当接部４２は、その裏面において樹脂ベース７１の当接部７４と当接し、その表面においてカバー部材７２の当接部７９と当接する。可動片４は、当接部７４及び当接部７９によって当接部４２の裏表両面から挟み込まれて、樹脂ケース７に対して固定される。本実施形態においては、当接部４２が可動片４の短手方向に翼状に突出する突出部４２ａを有するので、当接部４２が幅広く大きな領域で樹脂ケース７の当接部７４及び当接部７９によって挟み込まれるので、可動片４が樹脂ケース７に対して強固に固定される。

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すればよい。また、弾性部４３の下面には、熱応動素子５に対向して一対の小突起（接触部）４４が形成されている。小突起４４と熱応動素子５とは接触して、小突起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１、図２及び図３参照）。

また、可動片４には、可動片４の厚み方向に貫通し、樹脂ベース７１の突起７４ａが挿通される貫通穴４５と、クランク状に形成された段曲げ部４６と、可動片４の長手方向に対して垂直な短手方向に可動片４の一部が切除されたくびれ部４９が形成されている。貫通穴４５、段曲げ部４６及びくびれ部４９は、弾性部４３を挟んで可動接点３とは反対側、すなわち弾性部４３に対して端子４１の側に設けられている。貫通穴４５は、くびれ部４９において可動片４の長手方向の中心線上に設けられている。段曲げ部４６は、樹脂ケース７の外側であって端子４１の根元近傍に形成されている。くびれ部４９は、樹脂ケース７の端縁近傍に形成されている。貫通穴４５及びくびれ部４９によって特許文献１に記載の第２弾性部が構成される。

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。既に述べたように熱応動素子５に錆が生ずると、熱応動素子５を構成する金属の物性に変化が生ずることから動作温度を超えても逆反り変形が発生せず、ブレーカーによる正常な電流遮断機能が妨げられる虞がある。そこで、本実施形態のブレーカー１にあっては、樹脂ケース７の密封性を高め、熱応動素子５の錆を防止する。

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。

樹脂ケース７を構成する樹脂ベース７１及びカバー部材７２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）などの樹脂により成形されている。樹脂ベース７１には、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収納部７３及び可動片４を収納するための開口７３ａ，７３ｂなどが形成されている。なお、樹脂ベース７１に組み込まれた可動片４、熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６の端縁は、開口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。

また、樹脂ベース７１は、可動片４の貫通穴４５に挿通される突起７４ａと、可動片４を位置決めするための一対の位置決め部７５と、可動片４の端子４１を外部に露出させるための窓７６を有する。突起７４ａは、貫通穴４５に対応する形状に形成され、樹脂ベース７１を補強する。突起７４ａの高さすなわち突出量は、可動片４の厚みより大きく設定され、カバー部材７２の裏面には、突起７４ａの頂部に対応する凹部が必要に応じて設けられる。位置決め部７５は、可動片４のくびれ部４９に対応する形状に設けられている。すなわち、位置決め部７５は、くびれ部４９の近傍において切除された部分に介在し、樹脂ベース７１を補強すると共に、カバー部材７２の当接部７９と溶着されて、樹脂ケース７の剛性・強度を高める。

カバー部材７２には、カバー片８がインサート成形によって埋め込まれている。カバー片８は、上述したリン青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８は、図２及び図３に示すように、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、カバー部材７２のひいては筐体としての樹脂ケース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。

図１に示すように、固定片２、可動片４、熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６等を収容した樹脂ベース７１の開口７３を塞ぐように、カバー部材７２が、樹脂ベース７１の上面に装着される。樹脂ベース７１とカバー部材７２とは、例えば超音波溶着によって接合される。

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とは接触しており、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、ＰＴＣサーミスター６が過熱され、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４は、可動片４の構成を示す。同図において、（ａ）は可動片４の表側、（ｂ）は可動片４の裏側を示す。可動片４は、樹脂ケース７の外側に突出される端子４１と、可動接点３を固定接点２１に押圧するための弾性力を発生する弾性部４３と、端子４１と弾性部４３との間において樹脂ケース７に当接する当接部４２を有する。図４（ａ）においてハッチングで示す当接部４２の表面（熱応動素子５と対向する面とは反対側の面）４２ｂは、カバー部材７２の当接部７９と、図４（ｂ）においてハッチングで示す当接部４２の裏面（熱応動素子５と対向する面）４２ｃは、樹脂ベース７１の当接部７４とそれぞれ当接する。本実施形態において、当接部４２の表面４２ｂ及び裏面４２ｃには、例えばポリアミドイミド類等の樹脂材料からなる樹脂被膜４２ｄが形成されている。樹脂被膜４２ｄの厚みは、例えば数μｍから数十μｍとされる。ポリアミドイミド類等の樹脂材料は、鉛フリーはんだ実装に対する耐熱性を有する。

なお、樹脂被膜４２ｄに用いられる樹脂材料は、可動片４に用いられる金属材料並びに樹脂ベース７１及びカバー部材７２に用いられる樹脂材料との相性次第であって、特に限定されない。より具体的には、樹脂被膜４２ｄに用いられる樹脂材料には、エポキシ、アクリルなどに代表される塗装の下地として用いられるプライマーも含まれ得る。樹脂被膜４２ｄは、プライマーと樹脂塗料が積層された構成、可動片４の側にプライマーが樹脂ベース７１及びカバー部材７２の側に樹脂塗料が塗布された構成、又は樹脂ベース７１及びカバー部材７２に用いられる樹脂材料が溶融して可動片４の側のプライマーと強固に結合する構成であってもよい。また、可動片４に形成される樹脂被膜４２ｄは、上記材料を塗布若しくは印刷し、乾燥させたもの又は焼き付けにより硬化させたものなど、物性的な態様も限定されない。すなわち、樹脂被膜４２ｄに用いられる樹脂材料は、可動片４に用いられる金属材料と樹脂ベース７１及びカバー部材７２に用いられる樹脂材料との親和性を高める物質であれば、特に限定されない。

図５及び図６は、可動片４の製造工程を示す。図５（ａ）に示すように、可動片４は、上述したリン青銅等を主成分とする金属板の母材４０から形成される。図５（ｂ）に示すように、母材４０における当接部４２に相当する領域に、樹脂被膜４２ｄが形成される。樹脂被膜４２ｄは、樹脂材料を母材４０の表面及び裏面に塗布又は印刷することにより、母材４０の表面及び裏面に形成される。樹脂被膜４２ｄは、母材４０の幅方向に連続して形成される。そして、図６（ａ）に示すように、プレス加工により、母材４０から可動片４が切り出される。このとき、可動片４に端子４１、当接部４２、弾性部４３、小突起４４、貫通穴４５、段曲げ部４６、くびれ部４９等が形成され、さらに弾性部４３の先端に可動接点３が形成される。この段階では、端子４１はキャリア４０ａと一体に繋がっており、キャリア４０ａを把持することにより、可動片４を搬送し、樹脂ベース７１に対して適切に位置合わせすることができる。そして、図６（ｂ）に示すように、キャリア４０ａから端子４１を切断すると、貫通穴４５と突起７４ａとの係合及び当接部４２突出部４２ａの端縁と開口７３ａの側壁との係合によって、可動片４が正確に案内されて、樹脂ベース７１の上に載置される。この後、樹脂ベース７１にカバー部材７２が装着され、超音波溶着によって樹脂ベース７１とカバー部材７２とが結合される。なお、図５及び図６では、一つの可動片４の製造工程について説明したが、例えば特許第３４１３１６７号公報に開示されているように、キャリア４０ａを介して連結された複数の可動片４を用いて、ブレーカー１を効率よく量産してもよい。この場合、母材４０及び樹脂被膜４２ｄは、複数の可動片４が配列された方向に連続して形成される。

樹脂材料を塗布又は印刷することによって可動片４を構成する金属板の表面及び裏面に形成された樹脂被膜４２ｄは、金属板の表面及び裏面と強固に密着し、容易に剥離することはない。また、樹脂被膜４２ｄと樹脂ベース７１及びカバー部材７２とは、共に樹脂材料からなるため、超音波溶着によって強固に結合する。その結果、可動片４から樹脂ケース７に至る領域の結合強度が高められ、可動片４と樹脂ケース７とが強固に密着する。

樹脂被膜４２ｄは、当接部４２の表面４２ｂ及び裏面４２ｃの全面に亘って連続して形成されている。従って、可動片４の当接部４２と樹脂ベース７１の当接部７４及びカバー部材７２の当接部７９との間に隙間が生ずることなく、樹脂ケース７の密閉性が高められる。ここで、樹脂被膜４２ｄが当接部４２の表面４２ｂ及び裏面４２ｃの全面に亘って連続して形成されるとは、可動片４を構成する金属材料と樹脂ケース７を構成する樹脂材料とが溶着により接合される部分において全面に亘って連続して形成されることを意味する。従って、本実施形態のように当接部４２に設けられた貫通穴４５によって樹脂被膜４２ｄの連続性が部分的に断たれていても、貫通穴４５に挿通された突起７４ａの頂部とカバー部材７２の当接部７９とが、樹脂同士の溶着により隙間なく強固に結合される。このため、当接部４２に貫通穴４５が設けられることによる樹脂ケース７の密閉性の低下は生じない。また、貫通穴４５の側壁（端面）及びくびれ部４９の側壁には、突起７４ａ及び位置決め部７５の樹脂材料が溶融して流れ込むため、上記と同様に樹脂ケース７の密閉性の低下は生じない。なお、可動片４の当接部４２に形成された樹脂被膜４２ｄは、完成後のブレーカー１において、樹脂ベース７１からカバー部材７２を分離することにより確認できる。

また、樹脂被膜４２ｄは、弾性部４３に形成されている小突起４４よりも端子４１の側に形成されている。すなわち、樹脂被膜４２ｄは、熱応動素子５と接触する小突起４４を回避して形成されている。これにより、可動片４の小突起４４と熱応動素子５とが樹脂被膜４２ｄを介することなく直接的に接触するので、樹脂被膜４２ｄが可動片４と熱応動素子５との間の熱伝導を阻害しない。また、上述したＰＴＣサーミスター６による自己保持回路機能を有するブレーカー１において図３に示す遮断状態における、可動片４と熱応動素子５との間の導通を確保できる。

以上のように、本実施形態のブレーカー１によれば、当接部４２に形成されている樹脂被膜４２ｄによって、当接部４２と樹脂ケース７との隙間が埋められて、可動片４と樹脂ケース７との間の気密性が高められる。また、樹脂被膜４２ｄは、印刷や塗布等の手法によって可動片４の外表面に形成することができ、可動片４に対して隙間なく極めて強固に密着させることができる。そして、樹脂被膜４２ｄと樹脂ケース７とは互いに樹脂同士であるので、超音波溶着によって強固に結合する。従って、可動片４から樹脂ケース７に至る領域の結合強度が高められ、極めて高い密封性が得られる。これにより、樹脂ケース７の内部に水分やフラックスが侵入することを防止して、熱応動素子５等の金属部品に錆が発生することを防止でき、熱応動素子５の正常な熱変形動作を維持し、良好な温度特性を得ることができる。

また、樹脂被膜４２ｄが熱応動素子５と対向する面に形成されているので、熱応動素子５の外表面に水分等が付着することを効果的に防止でき、熱応動素子５に錆が発生することを直接的に防止できる。

また、樹脂被膜４２ｄが熱応動素子５と対向する面とは反対側の面に形成されているので、熱応動素子５とは反対側の面から水分等が侵入することを防止でき、可動片４と樹脂ケース７との溶着強度及び気密性をより一層高めることができる。

また、樹脂被膜４２ｄが当接部４２の全面に亘って連続して形成されているので、樹脂ケース７の密閉性がより一層高められ、樹脂ケース７内部への水分等の侵入を防止できる。

また、樹脂被膜４２ｄが熱応動素子５と接触する小突起４４を回避して形成されているので、可動片４と熱応動素子５とが直接的に接触し、樹脂被膜４２ｄが両者の間の熱伝導を阻害しない。また、ＰＴＣサーミスター６を備え自己保持回路機能を有するブレーカー１において、図３に示す遮断時における可動片４と熱応動素子５との間の導通を確保できる。

（変形例）
図７は、ブレーカー１の変形例であるブレーカー１Ａを示す。ブレーカー１Ａは、可動片４Ａの段曲げ部４６が樹脂ケース７の内部に配設されている点でブレーカー１とは異なる。図７において、可動片４Ａのハッチングで示す当接部４２の表裏両面に、樹脂被膜４２ｄが形成されている点は、ブレーカー１と同様である。また、貫通穴４５が長穴に変更されることに伴い、突起７４ａの形状も変更されている。また、可動片４Ａは、斜面４７と係合部４８を有する。斜面４７は、段曲げ部４６において可動片４Ａの方向に沿って連続して形成され、係合部４８は、くびれ部４９から端子４１にかけて、可動片４Ａの短手方向に沿って２箇所に設けられ、樹脂ベース７１の位置決め部７５と係合される。

このブレーカー１Ａにおいては、可動片４Ａの段曲げ部４６が樹脂ケース７の内部に配設されることに伴い、樹脂ベース７１の当接部７４が段曲げ部４６に対応する階段状に形成される。また、カバー部材７２には、その内壁面から可動片４Ａの段曲げ部４６に対応する形状に突出する段部７７と、段部７７に形成された斜面７８（図８参照）が形成される。斜面７８は、可動片４Ａの斜面４７に対応し、可動片４Ａの長手方向に対して垂直な方向に沿って連続して形成されている。

図８（ａ）（ｂ）は、樹脂ベース７１に可動片４Ａが組み込まれ、カバー部材７２が装着されて溶着される様子を時系列で示す。可動片４Ａは、樹脂ベース７１の開口７３ａ，７３ｂに案内されて樹脂ベース７１に組み込まれる。このとき、図７に示すように、可動片４Ａに形成されているくびれ部４９の両側の係合部４８に位置決め部７５が係合されると共に、貫通穴４５に樹脂ベース７１の突起７４ａが挿通される。また、貫通穴４５に突起７４ａが挿通されることに加え、一対の係合部４８と一対の位置決め部７５との係合により、樹脂ベース７１に対する可動片４Ａの回転が規制され、仮の位置決めが容易に行われる。

この仮の位置合わせの段階では、樹脂ベース７１に対する可動片４Ａの位置合わせが正確になされている必要はない。また、可動片４Ａは、後の工程で最終的な位置合わせができるように、樹脂ベース７１の上に載置された状態であり、固定されてはいない。なお、樹脂ベース７１の開口７３ａ，７３ｂ及び突起７４ａの位置、形状、寸法等は、仮の位置合わせがなされた位置から完全に位置決めされる定位置まで可動片４Ａを案内し易くなるように、可動片４Ａの対応する箇所と相似形に形成されている。

図８（ａ）に示すように可動片４Ａが樹脂ベース７１に組み込まれた後、樹脂ベース７１にカバー部材７２が装着される。カバー部材７２は、樹脂ベース７１の開口７３ａに段部７７を挿入し、可動片４Ａの段曲げ部４６に段部７７を押し当てることで可動片４Ａを位置合わせしながら、樹脂ベース７１に装着される。

図８（ｂ）に示すように、カバー部材７２が樹脂ベース７１の方向（図中白抜き矢印方向）に押圧されると、可動片４Ａの斜面４７とカバー部材７２の斜面７８とが当接する。斜面４７及び斜面７８は、可動片４Ａの長手方向に対して垂直な方向に沿って連続して形成されているので、なおもカバー部材７２が樹脂ベース７１の方向に押圧されると、可動片４Ａの斜面４７はカバー部材７２の斜面７８によって可動片４Ａの長手方向に押される（付勢される）。その結果、斜面７８，４７によって力の方向が変換され、可動片４Ａの全体が長手方向すなわち固定片２の存在する矢印Ａ方向に押されて移動する。このとき、斜面４７に対向して配設されている一対の係合部４８と、斜面７８に対向して配設されている一対の位置決め部７５とが当接して係合する。これにより、突起７４ａ等によって仮の位置合わせがなされていた可動片４Ａは、樹脂ベース７１に対して正確に位置決めされる。すなわち、樹脂ベース７１に対して可動片４Ａが組み込まれる際に生じている仮の位置合わせ時の誤差は軽減され、樹脂ベース７１に対する可動片４Ａの位置決め誤差を、実質的に樹脂ベース７１の位置決め部７５と可動片４Ａの係合部４８の製造時における寸法誤差程度に留めることができる。

そして、樹脂ベース７１にカバー部材７２が装着されて超音波溶着されるとき、樹脂ベース７１の突起７４ａの先端がカバー部材７２の内壁面と当接し接合される。これに伴い、可動片４Ａが、貫通穴４５の周辺すなわち当接部４２において、樹脂ベース７１及びカバー部材７２によって上下方向から強固に接合される。これにより、可動片４Ａが、樹脂ベース７１に対して定位置（あるべき位置）で固定される。なお、カバー部材７２が樹脂ベース７１に溶着され、可動片４Ａが固定された後も、斜面４７と斜面７８とは当接状態を維持し、可動片４Ａは、矢印Ａ方向に押され続ける。また、これに伴い、位置決め部７５と係合部４８とは係合状態を維持し、樹脂ベース７１に対する可動片４Ａの位置及び姿勢は、正常に維持され続ける。

樹脂ベース７１にカバー部材７２が装着され、樹脂ベース７１がカバー部材７２の方向に押圧されながら、樹脂ベース７１又はカバー部材７２のいずれか一方又は両方に超音波振動が付与されると、樹脂ベース７１とカバー部材７２との当接部位（主として、樹脂ベース７１及びカバー部材７２の周縁部）は摩擦熱により溶着し、樹脂ベース７１とカバー部材７２とが一体化され、樹脂ケース７を構成する。

ブレーカー１Ａによれば、可動片４Ａの当接部４２に樹脂被膜４２ｄが形成されているのでブレーカー１と同等の作用効果が得られる。さらに、斜面４７及び斜面７８並びに係合部４８及び位置決め部７５等による正確な位置決め作用により、樹脂ベース７１に対する可動片４Ａの姿勢が安定する。従って、可動片４Ａの先端部に設けられている可動接点３と固定接点２１との相対的な位置関係のばらつきが抑制され、より一層良好な温度特性を得ることができる。

なお、本発明は上記実施形態の構成に限られることなく、少なくとも可動片４等の端子４１と弾性部４３との間において樹脂ケース７に当接する当接部４２に樹脂被膜４２ｄが形成されていればよい。

また、本発明は種々の変形が可能であり、例えば、樹脂被膜４２ｄは、可動片４等の当接部４２の表面４２ｂ又は裏面４２ｃのいずれか一方に形成されていてもよい。また、樹脂被膜４２ｄは、当接部４２の全面に亘って形成されている形態に限られず、少なくとも一部において、可動片４等の幅方向（弾性部４３が延出されている方向に垂直な方向）における当接部４２の一端から他端に亘って連続して形成されていればよい。一部においても当接部４２の一端から他端に亘って連続して形成されていれば、樹脂ケース７の内部空間を外部から遮蔽して、水分やフラックス等の侵入を防止できるからである。

また、固定片４の表面及び／又は裏面に樹脂被膜が形成されていてもよい。この場合、樹脂被膜は、固定片４の一部が樹脂ベース７１及び／又はカバー部材７２と溶着される構造において、樹脂ケース７の密封性を高めようとする際に特に有効となる。さらには、ブレーカーを構成するカバー片等、他の金属部品が樹脂ケース内部の収容部から外部に延出され、その一部が樹脂ケースと溶着される構造において、樹脂ケースと溶着される部分に樹脂被膜が形成されていてもよい。すなわち、樹脂ケース内部の収容部から外部に至る領域における各部品の境界が、インサート成形によって金属材料の周囲に樹脂材料が隙間なく充填されている形態、金属材料に樹脂被膜が隙間なく形成されている形態又は樹脂材料同士が隙間なく溶着されている形態等によって構成され、収容部全体が樹脂ケースの外部から封鎖されている構造が好ましい。

また、図１等においては、可動片４は、貫通穴４５、段曲げ部４６及びくびれ部４９の構成を有する形態であるが、これらの構成うちのいずれか又は全てが廃されていてもよい。例えば、貫通穴４５を廃する場合は、樹脂ベース７１の突起７４ａも廃される。また、段曲げ部４６が廃される場合は、端子４１が平坦な形状となる。この構成においては、段曲げ部４６を廃することにより、可動片４及び樹脂ベース７１の長手方向の寸法を小さくして、ブレーカー１のさらなる小型化を図ることができる。また、くびれ部４９が廃される場合は、可動片４は、当接部４２から端子４１に亘って等幅に形成され、これに伴い樹脂ベース７１の位置決め部７５の形状も変更される。このように、可動片４の当接部４２並びに樹脂ベース７１の当接部７４及びカバー部材７２の当接部７９等の形状は、図1及び図７等に示したものに限られず、適宜変更可能である。また、熱応動素子５及び収容部７３等の形状も、図1及び図７等に示したものに限られず、適宜変更可能である。

また、樹脂ベース７１とカバー部材７２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（膠状）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、樹脂ケース７は、樹脂ベース７１とカバー部材７２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可動片４が挟まれて保持される形態であればよい。この場合、一方が第１ケース、他方が第２ケースとなる。

また、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、一体化された可動片に伝熱部が形成されることになり、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、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る。

また、特開２００５−２０３２７７号公報に示されるような、当接部４２又はその近傍において、可動片４が端子４１の側と可動接点３の側に構造的に分離されている形態に、本発明を適用してもよい。この場合において、樹脂被膜４２ｄは、アームターミナルの裏面と可動アームの表面のうち、いずれか一方に形成されていてもよく、両方に形成されていてもよい。また、アームターミナルと可動アームとが溶接等によって固定されていてもよい。

また、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９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とを備える。図１０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を備えている。

１，１Ａブレーカー
２固定片
３可動接点
４，４Ａ可動片
５熱応動素子
７樹脂ケース
８カバー片
２１固定接点
４１端子
４２当接部
４２ｄ樹脂被膜
４３弾性部
１０１２次電池
１０２安全回路

Claims

固定接点を有する固定片と、可動接点を有し、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反するように前記可動片を作動させる熱応動素子と、前記固定片、可動片及び熱応動素子を収容する収容部を有する樹脂ベースと、前記樹脂ベースに装着されるカバー部材とを備えたブレーカーの製造方法において、
金属板に樹脂被膜を部分的に形成する第１工程と、
前記樹脂被膜が形成された前記金属板から前記可動片を切り出す第２工程と、
前記可動片及び熱応動素子を前記収容部に収容し、前記カバー部材を前記樹脂ベースに装着する第３工程と、
前記カバー部材と前記樹脂ベース及び前記樹脂被膜とを超音波溶着によって結合する第４工程とを含み、
前記第３工程では、前記可動片の前記樹脂被膜が形成された領域が前記樹脂ベースと前記カバー部材とによって挟持されるように、前記可動片が前記樹脂ベースに収容されることを特徴とするブレーカーの製造方法。