WO2024048434A1 - 保護素子 - Google Patents

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WO2024048434A1
WO2024048434A1 PCT/JP2023/030660 JP2023030660W WO2024048434A1 WO 2024048434 A1 WO2024048434 A1 WO 2024048434A1 JP 2023030660 W JP2023030660 W JP 2023030660W WO 2024048434 A1 WO2024048434 A1 WO 2024048434A1
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fuse element
terminal
metal layer
electrode
conductive material
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豊 和田
吉弘 米田
学 斎藤
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デクセリアルズ株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01H85/147Parallel-side contacts
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    • H01H85/165Casings

Definitions

  • the present invention relates to a protection element.
  • This application is based on Japanese Patent Application No. 2022-140084 filed in Japan on September 2, 2022, Japanese Patent Application No. 2023-014676 filed in Japan on February 2, 2023, and May 25, 2023.
  • Priority is claimed based on Japanese Patent Application No. 2023-086179 filed in Japan, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • fuse elements are known that generate heat and melt to cut off the current path when a current exceeding a rating flows through the current path (for example, Patent Document 1).
  • Protection elements (fuse elements) including fuse elements are used in a wide range of fields from home appliances to electric vehicles.
  • lithium ion batteries are used in a wide range of applications, from mobile devices to electric vehicles (EVs) and storage batteries, and their capacity is increasing. As the capacity of lithium-ion batteries increases, high voltage specifications of several hundred volts and high current specifications of several hundred amperes to several thousand amperes are required.
  • One of the objects of the present invention is to provide a protection element that can suppress the occurrence of large-scale arc discharge when a fuse element blows, and that can perform both overcurrent cutoff and cutoff functions using a cutoff signal.
  • the present invention provides the following means to solve the above problems.
  • the fuse element includes a fusible conductor that is laminated with the heating element, and a metal conductor that connects the first terminal or the second terminal and the fusible conductor, and the fusible conductor includes the fusible conductor.
  • the laminate has one or more of the low melting point metal layers, two or more of the high melting point metal layers, and the low melting point metal layer is arranged between the high melting point metal layers.
  • the insulating member has a concave heating element accommodating part recessed from a surface of the insulating member facing the fuse element, and the heating element is disposed in the heating element accommodating part.
  • the protective element according to item 1.
  • the insulating member has a conductor-facing recess that is recessed from a surface of the insulating member that faces the fuse element, and at least a portion of the fusible conductor melted by the heat generated by the heating element flows into the conductor-facing recess.
  • the insulating member has a slit portion recessed from a surface of the insulating member facing the fuse element and penetrating the insulating member, or a groove-shaped recessed portion recessed from the surface, and the slit portion or the recessed portion is
  • the protection element according to any one of aspects 1 to 11, wherein the protection element extends in a direction perpendicular to a direction in which current flows through the fuse element.
  • the heating element includes a substrate, a resistance layer laminated on the substrate, and a metal layer laminated on the substrate and facing the fuse element side in the vertical direction, and includes one of the fusible conductors. From aspect 2, the portion is disposed in a part of the vertical gap formed between the metal conductor and the metal layer, and is sandwiched between the metal conductor and the metal layer in the vertical direction. 8. The protection element according to any one of 8.
  • a plurality of the metal conductors are provided in the fuse element, and the plurality of metal conductors include a first metal conductor connecting the first terminal and the first end of the fusible conductor, a first metal conductor connecting the first terminal and the first end of the fusible conductor, and a first metal conductor connecting the first terminal and the first end of the fusible conductor. a second metal conductor connecting the second end of the fusible conductor, and the first metal conductor, the fusible conductor, and the second metal conductor are connected in series in this order to form the fuse element.
  • a plurality of the metal layers are provided on the heating element, and the plurality of metal layers are formed of a first metal conductor and a first metal conductor disposed with a first gap in the vertical direction. and a second metal layer disposed with a second gap in the vertical direction from the second metal conductor, the first end of the fusible conductor is in the first gap. the second end of the fusible conductor is disposed in a part of the second gap, and is sandwiched between the first metal conductor and the first metal layer in the vertical direction; 18.
  • the plurality of metal layers further include an intermediate metal layer disposed between the first metal layer and the second metal layer, and the first end and the second end of the soluble conductor. 21.
  • Aspect 24 of the present invention Aspects 2 to 8, wherein at least a portion of the fusible conductor or at least a portion of the fusible conductor and at least a portion of the metal conductor are blown when a current of a predetermined value or more flows through the fuse element.
  • the protection element according to any one of the above.
  • the fuse element includes a first bent portion disposed between the first terminal and the insulating member in the front-rear direction, and a first bent portion disposed between the second terminal and the insulating member in the front-rear direction. 2 bent portions, the distance between the first terminal and the first bent portion in the front-rear direction is larger than the thickness dimension of the first terminal in the up-down direction, and the second terminal 25.
  • the protection element according to any one of aspects 1 to 24, wherein the distance in the longitudinal direction between the second bent portion and the second bent portion is larger than the thickness dimension of the second terminal in the vertical direction.
  • the insulating case includes at least two holding members disposed on both sides of the fuse element in the vertical direction, and a portion of the first terminal, a portion of the second terminal, and the fuse element are 27.
  • the fusible conductor is a laminate including a low melting point metal layer and a high melting point metal layer, and the metal conductor is connected to both ends of the fusible conductor in a pair in a current direction in which current flows through the fuse element.
  • the protection element according to any one of aspects 2 to 8, wherein each of the metal conductors is composed of Cu or Ag, or Cu or Ag as a main component.
  • the heating element includes a substrate, a resistance layer stacked on the substrate, and a metal layer stacked on the substrate and facing a part of the fuse element, and the resistance layer is stacked on the fuse element.
  • the protection element according to any one of aspects 1 to 35, which extends in a direction intersecting a direction in which current flows through the element, and is disposed on a portion of the front-back direction on the substrate.
  • the heating element has a holding metal layer stacked on the substrate and facing the fuse element side in the vertical direction, and the metal layer extends on the substrate in a direction intersecting the current direction, 40.
  • the protection element according to any one of aspects 36 to 39, wherein the metal layer is connected to an end of the metal layer in a direction that intersects with the current direction, and is capable of holding the melted material of the fuse element.
  • a plurality of the metal layers are provided on the substrate at intervals in the front-rear direction, and the plurality of metal layers include a first metal layer disposed at one end of the front-rear direction on the substrate; a second metal layer disposed at the other end in the front-rear direction on the substrate, and the holding metal layer is connected to the first metal layer or the second metal layer, according to aspect 40 or 41.
  • Protective element as described.
  • a plurality of the metal layers are provided on the substrate at intervals in the front-rear direction, and the plurality of metal layers include a first metal layer disposed at one end of the front-rear direction on the substrate; a second metal layer disposed on the other end of the substrate in the front-rear direction; and an intermediate metal layer disposed between the first metal layer and the second metal layer in the front-rear direction,
  • the heat generation of the resistance layer interrupts the fusible conductor, and the melting of the fifth electrode due to the melting of the first metal causes the A protection element configured such that a resistance value between a third electrode and the second electrode increases by ten times or more.
  • an insulating substrate including a resistance layer; a soluble conductor mounted on the insulating substrate; a first electrode and a second electrode connected to the resistance layer; a third electrode disposed on the insulating substrate; a fourth electrode, a fifth electrode that connects the first electrode and the third electrode, and a sixth electrode that connects the second electrode and the fourth electrode; a first metal formed on the third electrode and the fifth electrode; a second metal formed on the fourth electrode and the sixth electrode; The thickness of the electrode is thinner than the thickness of the third electrode, and the thickness of the sixth electrode is thinner than the thickness of the fourth electrode. and between the third electrode and the fourth electrode by melting the fifth electrode by melting the first metal and/or melting the sixth electrode by melting the second metal.
  • a protection element configured such that the resistance value of the protection element increases by 10 times or more.
  • Aspect 47 of the present invention Aspect 45, wherein the first metal is tin or an alloy mainly composed of tin, and the fifth electrode is a metal composed of silver or copper, or an alloy mainly composed of silver or copper.
  • the protection element according to 46 The protection element according to 46.
  • Aspect 48 of the present invention 47.
  • a first terminal and a second terminal are arranged apart from each other in a first direction, and the terminal is arranged between the first terminal and the second terminal to electrically connect them, and a current of a predetermined amount or more flows through the terminal.
  • a protection element comprising: a filler disposed in at least a portion of the internal pressure buffer space and in contact with a surface of at least one of the insulating members opposite to a surface facing the fuse element.
  • the fuse element includes a fusible conductor that is laminated with the heating element, and a metal conductor that connects the first terminal or the second terminal and the fusible conductor, and the fusible conductor includes the fusible conductor.
  • the protective element according to aspect 50 having a lower melting temperature than the metal conductor.
  • the insulating case further includes a heating element arranged to overlap the fuse element in the second direction, and a power feeding member that supplies current to the heating element, and the insulating case includes a part of the power feeding member and the heating element. 52.
  • the protective element according to any one of aspects 49 to 51, which accommodates the protective element.
  • Aspect 53 of the present invention 53.
  • the protection element according to aspect 52 wherein the heating element generates heat by being energized by the power supply member, and melts and blows out at least a portion of the fuse element.
  • Aspect 54 of the present invention Aspects 49 to 53, wherein the insulating member has a through hole that penetrates the insulating member in the second direction, and the filler that has entered the through hole is in contact with a part of the fuse element.
  • the protection element according to any one of the above.
  • a first terminal and a second terminal are arranged apart from each other in a first direction, and the terminal is arranged between the first terminal and the second terminal to electrically connect them, and a current of a predetermined amount or more flows through the terminal.
  • a protection element comprising: a filter disposed in at least a portion of the internal pressure buffer space, with at least one of the insulating members being in contact with a surface opposite to a surface facing the fuse element.
  • the protection element according to aspect 59 wherein the low melting point metal layer is composed of Sn or Sn as a main component, and the high melting point metal layer is composed of Ag or Cu, or Ag or Cu as a main component.
  • the low melting point metal layer is composed of Sn or Sn as a main component
  • the high melting point metal layer is composed of Ag or Cu, or Ag or Cu as a main component.
  • the fuse element is a protective element according to any one of aspects 58 to 61, wherein the fusible conductor is laminated with a heating element.
  • the fusible conductor is laminated with a heating element.
  • a first terminal and a second terminal are arranged apart from each other in a first direction, and the terminal is arranged between the first terminal and the second terminal to electrically connect them, and a current of a predetermined amount or more flows through the terminal.
  • an insulating case that partially accommodates the fuse element and the insulating member, the insulating case having an internal pressure buffer space that communicates with a space in which the fuse element is arranged;
  • a protection element wherein the insulating member and/or the insulating case have a carbon material content of less than 0.1 wt%.
  • the first electrically conductive material has a higher electrical resistance in the current direction than the second electrically conductive material, and the first electrically conductive material and the second electrically conductive material are mutually similar to each other when viewed from the thickness direction perpendicular to the current direction.
  • the first electrically conductive material has an overlapping portion at a portion to be connected, and the first electrically conductive material has a length in the width direction perpendicular to the current direction and the thickness direction at the overlapped region that is shorter than the second electrically conductive material.
  • the conductive material has at least one corner on the outside in the width direction in the overlapping part, and the at least one corner has an angle of 100° or less when viewed from the thickness direction.
  • the first conductive material is a laminate including a low melting point metal layer and a high melting point metal layer, 71.
  • the first electrically conductive material has a higher electrical resistance in the current direction than the second electrically conductive material, and the first electrically conductive material and the second electrically conductive material are mutually similar to each other when viewed from the thickness direction perpendicular to the current direction.
  • the first electrically conductive material has an overlapping portion at a portion to be connected, and the first electrically conductive material has a length in the width direction orthogonal to the current direction and the thickness direction at the overlapped region that is shorter than the second electrically conductive material.
  • the protective element wherein the conductive material has at least one corner on the outer side in the width direction of the overlapping part, and the at least one corner has an angle of 100° or less when viewed from the thickness direction.
  • the first conductive material is a laminate including a low melting point metal layer and a high melting point metal layer, 77.
  • FIG. 1 is a perspective view (perspective cross-sectional view) showing the appearance and cross section of the protection element of this embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing the protection element of this embodiment.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view showing a part of the protection element of FIG. 2.
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of section IV in FIG. 1.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the V section in FIG. 4.
  • FIG. 6A is a perspective view of the heating element.
  • FIG. 6B is a top view showing an example of a heating element.
  • FIG. 6C is a top view showing another example of the heating element.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view corresponding to FIG.
  • FIG. 5 shows a state in which a part of the fuse element is blown out due to heat generated by the heating element due to the cutoff signal.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 5, and shows a state in which a part of the fuse element is blown out (disappeared) due to overcurrent.
  • FIG. 9 is a perspective view (perspective cross-sectional view) showing the appearance and cross section of the protective element of the first modification of the present embodiment.
  • FIG. 10 is a perspective view (perspective cross-sectional view) showing the appearance and cross section of a protective element according to a second modification of the present embodiment.
  • FIG. 11 is a sectional view showing a part of the protection element of the third modification of the present embodiment.
  • FIG. 12 is a sectional view showing a part of the protection element of the fourth modification of the present embodiment.
  • FIG. 13 is a sectional view showing a part of the protection element of the fourth modification of the present embodiment, and shows a state in which part of the fuse element is blown.
  • FIG. 14 is a sectional view showing a part of the protection element of the fifth modification of the present embodiment.
  • FIG. 15 is a top view showing a part of the protection element (fuse element) of the sixth modification of the present embodiment.
  • FIG. 16 is a top view showing a part of the protection element (fuse element) of the seventh modification of the present embodiment.
  • FIG. 17 is a sectional view showing a part of the protection element of the eighth modification of the present embodiment.
  • FIG. 18 is a top view showing a part of the protection element (heating element) of the ninth modification of the present embodiment.
  • FIG. 19 is a top view showing a part of the protection element (heating element) of the tenth modification of the present embodiment.
  • FIG. 20 is a perspective view showing a part of the protection element (heating element) of the eleventh modification of the present embodiment.
  • FIG. 21 is a perspective view showing a part of the protection element (heating element) of the twelfth modification of the present embodiment.
  • FIG. 22 is a perspective view showing a part of the protection element (heating element) of the thirteenth modification of the present embodiment.
  • FIG. 23 is a sectional view showing a part of the protection element of the fourteenth modification of the present embodiment.
  • FIG. 24 is a top view showing an example of the heating element of the second embodiment.
  • FIG. 25 is a top view showing another example of the heating element of the second embodiment.
  • FIG. 26 is a side view of the insulating substrate of the second embodiment, and is a diagram before connection of the current-carrying member.
  • FIG. 27 is a side view of the insulating substrate of the second embodiment, and is a diagram before energization after the energization member is connected.
  • FIG. 28 is a side view of the insulating substrate of the second embodiment, showing a state in which a part of the fuse element is blown after energization.
  • FIG. 29 is a side view of the insulating substrate of the second embodiment, showing a state where a part of the electrode of the heating element is fused.
  • FIG. 30 is a perspective view of the insulating substrate of the second embodiment, and is a view before the current-carrying member is connected (the insulating layer is shown with a chain double-dashed line).
  • FIG. 31 is a perspective view of the insulating substrate of the second embodiment, and is a view before the current-carrying member is connected (the insulating layer is shown with a solid line).
  • FIG. 32 is a perspective view of the insulating substrate of the second embodiment, and is a view after the current-carrying member is connected.
  • FIG. 33 is a perspective view of the insulating substrate of the second embodiment, showing a state where a part of the electrode of the heating element is fused.
  • FIG. 34 is a perspective view of an insulating substrate according to a modified example of the second embodiment, and is a view before the current-carrying member is connected (the insulating layer is indicated by a chain double-dashed line).
  • FIG. 35 is a perspective view of an insulating substrate according to a modified example of the second embodiment, and is a view before the current-carrying member is connected (the insulating layer is shown by a solid line).
  • FIG. 36 is a sectional view showing an example of a filler according to the third embodiment.
  • FIG. 37 is a cross-sectional view showing an example of the arrangement of fillers according to the third embodiment.
  • FIG. 38 is a sectional view showing another example of the filler according to the third embodiment.
  • FIG. 39 is a sectional view showing another example of the filler according to the third embodiment.
  • FIG. 40 is a sectional view showing another example of the filler according to the third embodiment.
  • FIG. 41 is a sectional view showing an example of the filter of the fourth embodiment.
  • FIG. 42 is a cross-sectional view showing an example of the arrangement of filters according to the fourth embodiment.
  • FIG. 43 is a perspective view (cross-sectional perspective view) showing the appearance and cross section of the protection element of the fifth embodiment.
  • FIG. 44 is a side view of the insulating member of the fifth embodiment, and is a diagram before interruption due to overcurrent.
  • FIG. 45 is a side view of the insulating member of the fifth embodiment, showing a state in which a part of the insulating member is melted after interruption due to overcurrent.
  • FIG. 46 is a top view showing a part of the protection element (fuse element) of the sixth embodiment.
  • FIG. 47 is a side view showing a part of the protection element (fuse element) of the sixth embodiment.
  • FIG. 48 is a top view showing an example of a part of the protection element (fuse element) of the sixth embodiment.
  • FIG. 49 is a top view showing another example of a part of the protection element (fuse element) of the sixth embodiment.
  • FIG. 50 is a top view showing another example of a part of the protection element (fuse element) of the sixth embodiment.
  • FIG. 51 is a top view showing another example of a part of the protection element (fuse element) of the sixth embodiment.
  • FIG. 52 is a top view showing another example of a part of the protection element (fuse element) of the sixth embodiment.
  • FIG. 53 is a top view showing another example of a part of the protection element (fuse element) of the sixth embodiment.
  • FIG. 54 is a top view showing a part of the protection element (fuse element) of the comparative example.
  • FIG. 55 is a diagram showing the high voltage and large current interruption test results of the protection element of the comparative example.
  • FIG. 56 is a diagram showing the high voltage and large current interruption test results of the protection element of Example 1.
  • FIG. 57 is a diagram showing the high voltage and large current interruption test results of the protection element of Example 2.
  • a protection element 100 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 8.
  • the protection element 100 of this embodiment is, for example, an electrical component that forms part of a high voltage, large current (100 V/100 A or more) electrical circuit that uses a lithium ion battery.
  • the protection element 100 is mounted on, for example, an electric vehicle (EV).
  • EV electric vehicle
  • the protection element 100 is arranged between a first terminal 91 and a second terminal 92 that are arranged apart from each other in a predetermined direction, and between the first terminal 91 and the second terminal 92.
  • a fuse element 50 that can be blown and electrically connects them, an insulating member 60 that is placed opposite to the fuse element 50, a heating element 80 that is placed overlapping the fuse element 50, and a current that flows through the heating element 80.
  • a power supply member 90 that conducts electricity, an insulating case 10 that houses a part of the first terminal 91, a part of the second terminal 92, the fuse element 50, the insulating member 60, the heating element 80, and a part of the power supply member 90. , is provided.
  • the first terminal 91 and the second terminal 92 each have a plate shape.
  • the protection element 100 of this embodiment has a mechanism for cutting off a current path, and when an overcurrent exceeding the rated current (a current higher than a predetermined value) flows through the fuse element 50, the fuse element 50 is blown and the current path is cut off. and active shutdown, which blows the fuse element 50 and cuts off the current path by passing current through the heating element 80 to generate heat when an abnormality other than overcurrent occurs.
  • an XYZ orthogonal coordinate system (three-dimensional orthogonal coordinate system) is appropriately set in each figure, and each configuration will be explained.
  • the above-mentioned predetermined direction in which the first terminal 91 and the second terminal 92 are lined up is called the front-rear direction.
  • the front-back direction corresponds to the X-axis direction in each figure.
  • the direction from the first terminal 91 to the second terminal 92 (-X side) is called the front side
  • the direction from the second terminal 92 to the first terminal 91 (+X side) is called the rear side.
  • the front-rear direction is the direction that connects the first terminal 91 and the second terminal 92, and is also the direction in which electricity flows when the protection element 100 is used, so it may also be referred to as the energization direction.
  • the direction in which each plate surface of the first terminal 91 and the second terminal 92 faces is referred to as an up-down direction.
  • the up-down direction is a direction perpendicular to the front-back direction, and corresponds to the Z-axis direction in each figure.
  • the upper side corresponds to the +Z side
  • the lower side corresponds to the -Z side.
  • the direction perpendicular to the front-back direction and the up-down direction is called the left-right direction.
  • the left-right direction corresponds to the Y-axis direction in each figure.
  • the left side corresponds to the ⁇ Y side
  • the right side corresponds to the +Y side.
  • the -Y side is the left side when the protection element 100 is viewed from the rear side (+X side)
  • the +Y side is the right side when the protection element 100 is viewed from the rear side.
  • the left-right direction may also be referred to as the width direction. In this case, for example, one side in the width direction corresponds to the ⁇ Y side, and the other side in the width direction corresponds to the +Y side.
  • front side, rear side, upper side, lower side, left side, and right side are convenient names for explaining the relative positional relationship of each component in an easy-to-understand manner, and the actual positional relationship etc. , arrangement relationships other than those indicated by these names may be used.
  • the entire insulating case 10 has a columnar shape extending in the front-rear direction.
  • the insulating case 10 includes at least two (three in this embodiment) holding members 10B, 10C, and 10D arranged in a stacked manner in the vertical direction, and these holding members 10B. , 10C, and 10D. At least two holding members 10B and 10C are arranged on both sides of fuse element 50 in the vertical direction.
  • the plurality of holding members 10B, 10C, and 10D include a first holding member 10B, a second holding member 10C, and a third holding member 10D.
  • the first holding member 10B is located at the lowest position among the three holding members 10B, 10C, and 10D.
  • the first holding member 10B is arranged below the first terminal 91, the second terminal 92, and the fuse element 50.
  • the first holding member 10B has a substantially bottomed cylindrical shape that opens upward.
  • the first holding member 10B has a first accommodating portion 11, a terminal mounting surface 12, and a terminal locking portion 13.
  • the first accommodating portion 11 has a concave shape recessed downward from the upper surface of the first holding member 10B.
  • the first accommodating portion 11 is disposed at an intermediate portion of the first holding member 10B located between both end portions in the front-rear direction.
  • the first accommodating portion 11 has a substantially rectangular hole shape that opens upward.
  • the terminal mounting surface 12 has a concave shape recessed downward from the upper surface of the first holding member 10B.
  • the bottom surface of the terminal mounting surface 12 has a planar shape facing upward and extends in a plane direction (XY plane direction) perpendicular to the up-down direction.
  • a pair of terminal mounting surfaces 12 are provided on the first holding member 10B.
  • the pair of terminal mounting surfaces 12 are arranged at both ends of the first holding member 10B in the front-rear direction.
  • the terminal locking portion 13 is arranged on a side wall that stands upright at the left and right ends of the first holding member 10B.
  • the terminal locking portion 13 has a groove shape extending in the vertical direction, and opens on the upper surface of the first holding member 10B and the wall surface facing inward (center side) in the left-right direction of the side wall.
  • a pair of terminal locking portions 13 (that is, a total of four terminal locking portions) are provided in each of the front and rear portions of the first holding member 10B.
  • the pair of terminal locking portions 13 are arranged to face each other with an interval in the left-right direction.
  • the second holding member 10C is located at the center in the vertical direction among the three holding members 10B, 10C, and 10D.
  • the second holding member 10C is arranged above the first terminal 91, the second terminal 92, and the fuse element 50.
  • the second holding member 10C has a cylindrical shape extending in the vertical direction. Specifically, the second holding member 10C has a substantially rectangular cylindrical shape that is open on the upper side and the lower side.
  • the second holding member 10C has a second accommodating portion 14 and a terminal pressing surface 15.
  • the second accommodating portion 14 has a concave shape recessed upward from the lower surface of the second holding member 10C.
  • the second accommodating portion 14 is disposed at an intermediate portion of the second holding member 10C between both end portions in the front-rear direction.
  • the second accommodating portion 14 has a substantially rectangular hole shape that opens downward.
  • the terminal holding surface 15 has a convex shape that projects downward from the lower surface of the second holding member 10C.
  • the end surface of the terminal holding surface 15 facing downward is planar and extends in a plane direction (XY plane direction) perpendicular to the up-down direction.
  • a pair of terminal pressing surfaces 15 are provided on the second holding member 10C.
  • the pair of terminal pressing surfaces 15 are arranged at both ends of the second holding member 10C in the front-rear direction.
  • the third holding member 10D is located at the uppermost position among the three holding members 10B, 10C, and 10D.
  • the third holding member 10D has a plate shape that extends in a plane direction perpendicular to the up-down direction.
  • the cover 10A has a cylindrical shape extending in the front-rear direction. Specifically, the cover 10A has a substantially rectangular cylindrical shape that is open on the front side and the rear side.
  • the three holding members 10B, 10C, and 10D are housed in the cover 10A in a vertically aligned and combined state.
  • the cover 10A holds at least two (three in this embodiment) holding members 10B, 10C, and 10D in a fixed state by adhesive or the like.
  • the first accommodating part 11 and the second accommodating part 14 face each other and form one chamber (space) 18.
  • a portion of the first terminal 91 (front end portion), a portion of the second terminal 92 (rear end portion), the fuse element 50, the insulating member 60, and the heating element 80 are arranged in the chamber 18. That is, a portion of the first terminal 91 (front end), a portion of the second terminal 92 (rear end), the fuse element 50, the insulating member 60, and the heating element 80 are located between the two holding members 10B and 10C. will be placed in
  • the insulating case 10 has an internal pressure buffer space 16 formed inside the insulating case 10.
  • the internal pressure buffer space 16 is arranged inside the second holding member 10C.
  • the internal pressure buffer space 16 is a substantially rectangular parallelepiped space and communicates with the chamber (space) 18 described above.
  • the vertical dimension of the internal pressure buffer space 16 is, for example, 1/3 or more and 1/2 or less, based on the vertical dimension (external height) of the entire protection element 100.
  • the internal pressure buffer space 16 has the function of suppressing a sudden increase in the internal pressure of the protection element 100 due to gas generated by arc discharge that occurs when the fuse element 50 is blown.
  • the cover 10A and each of the holding members 10B to 10D are preferably formed of a material with a tracking resistance index CTI (resistance to tracking (carbonized conductive path) destruction) of 500V or more.
  • the tracking resistance index CTI can be determined by a test based on IEC60112.
  • a resin material can be used as the material for the cover 10A and each of the holding members 10B to 10D.
  • Resin materials have a smaller heat capacity and lower melting point than ceramic materials. Therefore, when a resin material is used as the material for the holding members 10B to 10D, it has the property of weakening arc discharge due to gasification cooling (ablation), and when melted and scattered metal particles adhere to the holding members 10B to 10D, the holding members This is preferable because the metal particles become sparse and difficult to form conductive paths due to deformation of the surfaces of 10B to 10D or agglomeration of deposits.
  • polyamide resin or fluorine resin can be used as the resin material.
  • the polyamide resin may be an aliphatic polyamide or a semi-aromatic polyamide.
  • aliphatic polyamides include nylon 4, nylon 6, nylon 46, and nylon 66.
  • semi-aromatic polyamides include nylon 6T, nylon 9T, and polyphthalamide (PPA) resins.
  • PPA polyphthalamide
  • An example of the fluororesin is polytetrafluoroethylene.
  • polyamide resins and fluororesins have high heat resistance and are difficult to burn. In particular, aliphatic polyamide is difficult to generate graphite even when burned.
  • the first terminal 91 and the second terminal 92 each have a plate shape that extends in a plane direction (XY plane direction) perpendicular to the vertical direction, and specifically, have a substantially rectangular plate shape.
  • the first terminal 91 and the second terminal 92 are arranged apart from each other in the front-back direction.
  • the front end of the first terminal 91 is connected to the rear end of the fuse element 50.
  • the rear portion of the first terminal 91 protrudes rearward from the insulating case 10 and is exposed to the outside of the insulating case 10 .
  • the rear end portion of the second terminal 92 is connected to the front end portion of the fuse element 50.
  • the front portion of the second terminal 92 projects forward from the insulating case 10 and is exposed to the outside of the insulating case 10 .
  • the first terminal 91 and the second terminal 92 may have substantially the same shape or may have different shapes from each other.
  • the thickness dimension (vertical dimension) of the first terminal 91 and the second terminal 92 is not particularly limited, but is, for example, several hundred ⁇ m to several mm.
  • the thickness dimension of the first terminal 91 and the thickness dimension of the second terminal 92 may be the same or different.
  • the first terminal 91 has a terminal main body 91a, an external terminal hole 91b, a conductor connection portion 91c, and a locking claw 91d.
  • the terminal main body 91a has a rectangular plate shape that is long in the front-rear direction.
  • the terminal main body 91a is held between the terminal mounting surface 12 of the first holding member 10B and the terminal pressing surface 15 of the second holding member 10C.
  • the external terminal hole 91b is a circular hole that vertically passes through the terminal body 91a.
  • the conductor connection portion 91c is arranged at the front end of the first terminal 91 and extends in the left-right direction.
  • the conductor connecting portion 91c is arranged in a chamber (space) 18 defined by the first accommodating portion 11 and the second accommodating portion 14.
  • the conductor connection portion 91c has a larger vertical dimension than the terminal body 91a. In other words, the vertical dimension of the conductor connection portion 91c is larger than the vertical dimension between the terminal mounting surface 12 and the terminal pressing surface 15.
  • the rear end portion of the fuse element 50 is connected to the conductor connection portion 91c by soldering or the like.
  • the conductor connection portion 91c has a pair of connection plates 91e that are vertically spaced apart from each other.
  • a plurality of fuse elements 50 are provided, and the rear end portion of each fuse element 50 is connected to each connection plate 91e.
  • the locking claw 91d is arranged at the front end of the first terminal 91, and protrudes further in the left-right direction than the terminal body 91a. Specifically, the locking claws 91d are provided in a protruding manner at the left end and right end of the conductor connection portion 91c, respectively.
  • the locking claw 91d is inserted into the terminal locking portion 13. By locking the locking claw 91d and the terminal locking portion 13, the first terminal 91 is positioned in the front-back direction with respect to the first holding member 10B, and movement in the front-back direction is restricted.
  • the second terminal 92 has a terminal main body 92a, an external terminal hole 92b, a conductor connection portion 92c, and a locking claw 92d.
  • the terminal main body 92a has a rectangular plate shape that is long in the front-rear direction.
  • the terminal main body 92a is held between the terminal mounting surface 12 of the first holding member 10B and the terminal pressing surface 15 of the second holding member 10C.
  • the external terminal hole 92b is a circular hole that vertically passes through the terminal body 92a.
  • the conductor connection portion 92c is arranged at the rear end of the second terminal 92 and extends in the left-right direction.
  • the conductor connecting portion 92c is arranged in a chamber (space) 18 defined by the first accommodating portion 11 and the second accommodating portion 14.
  • the conductor connection portion 92c has a larger vertical dimension than the terminal body 92a. In other words, the vertical dimension of the conductor connection portion 92c is larger than the vertical dimension between the terminal mounting surface 12 and the terminal pressing surface 15.
  • the front end of the fuse element 50 is connected to the conductor connection portion 92c by soldering or the like.
  • the conductor connection portion 92c includes a pair of connection plates 92e that are vertically spaced apart from each other. In this embodiment, a plurality of fuse elements 50 are provided, and the front end portion of each fuse element 50 is connected to each connection plate 92e.
  • the locking claw 92d is arranged at the rear end of the second terminal 92, and protrudes further in the left-right direction than the terminal body 92a. Specifically, the locking claws 92d are provided in a protruding manner at the left end and right end of the conductor connecting portion 92c, respectively.
  • the locking claw 92d is inserted into the terminal locking portion 13.
  • the second terminal 92 is positioned in the front-back direction with respect to the first holding member 10B, and movement in the front-back direction is restricted.
  • the external terminal holes 91b and 92b are used to connect to the power supply side, and the other is used to connect to the load side.
  • the external terminal holes 91b and 92b may be used for connection to an internal current-carrying path of the load.
  • the first terminal 91 and the second terminal 92 are made of metal such as copper, brass, or nickel.
  • metal such as copper, brass, or nickel.
  • As the material for the first terminal 91 and the second terminal 92 it is preferable to use brass from the viewpoint of increasing rigidity, and it is preferable to use copper from the viewpoint of reducing electrical resistance.
  • the first terminal 91 and the second terminal 92 may be made of the same material or may be made of different materials.
  • the fuse element 50 is made of a metal plate-like member, sheet-like member, metal foil, or the like. In this embodiment, two fuse elements 50 are provided vertically side by side. However, the present invention is not limited to this, and only one fuse element 50 may be provided, or three or more fuse elements 50 may be provided in a line in the vertical direction.
  • the fuse element 50 includes a fusible conductor 51 and a metal conductor 52 that connects the first terminal 91 or the second terminal 92 and the fusible conductor 51.
  • the fusible conductor 51 is made of a material having a lower melting temperature than the metal conductor 52. Further, in this embodiment, the fusible conductor 51 has a higher electrical resistivity than the metal conductor 52. In this embodiment, the fusible conductor 51 functions as a blowout portion of the fuse element 50 during overcurrent interruption and active interruption.
  • the soluble conductor 51 has a plate shape, a sheet shape, or a foil shape, and spreads in a plane direction (XY plane direction) perpendicular to the up-down direction.
  • the fusible conductor 51 has a rectangular plate shape whose dimension in the left-right direction is larger than the dimension in the front-rear direction when viewed from the top and bottom directions.
  • the fusible conductor 51 is arranged, for example, at the center of the fuse element 50 in the front-rear direction.
  • the fusible conductor 51 has a laminate in which a low melting point metal layer containing Sn (tin) and a high melting point metal layer containing Ag (silver) or Cu (copper) are laminated.
  • This laminate has one or more low melting point metal layers, two or more high melting point metal layers, and the low melting point metal layer is arranged between the high melting point metal layers.
  • This laminate is formed, for example, by coating the periphery of a low melting point metal layer with a high melting point metal layer.
  • the low melting point metal layer of the above-mentioned laminate only needs to contain Sn, and may be Sn alone or an Sn alloy.
  • Sn alloy is an alloy whose main component is Sn. That is, the low melting point metal layer is composed of Sn or Sn as a main component.
  • Sn alloy is an alloy with the highest content of Sn among the metals contained in the alloy. Examples of Sn alloys include Sn-Bi alloy, In-Sn alloy, Sn-Ag-Cu alloy, and the like.
  • the high melting point metal layer of the above laminate only needs to contain Ag or Cu, and may be made of Ag alone, Cu alone, an Ag alloy, or a Cu alloy. There may be.
  • the Ag alloy is the alloy with the highest content of Ag among the metals contained in the alloy
  • the Cu alloy is the alloy with the highest content of Cu among the metals contained in the alloy. That is, the high melting point metal layer is composed of Cu, Ag, or Cu or Ag as a main component.
  • the above-mentioned laminate may have a two-layer structure of a low melting point metal layer/high melting point metal layer.
  • it may have a multilayer structure having two or more high melting point metal layers, one or more low melting point metal layers, and three or more layers in which the low melting point metal layer is arranged between the high melting point metal layers.
  • the fusible conductor 51 may be constituted by a single layer of a low melting point metal layer containing Sn.
  • the metal conductor 52 is plate-shaped, sheet-shaped, or foil-shaped. As shown in FIG. 3, in this embodiment, the metal conductor 52 has a substantially rectangular plate shape, which is longer in the left-right direction than in the front-back direction when viewed from the top and bottom. A plurality of metal conductors 52 are provided in the fuse element 50 . The metal conductor 52 is arranged, for example, at both ends of the fuse element 50 in the front-rear direction.
  • the plurality of metal conductors 52 include a first metal conductor 52A that connects the first terminal 91 and the first end (rear end) 51a of the fusible conductor 51, and a second metal conductor 52A that connects the first terminal 91 and the first end (rear end) 51a of the fusible conductor 51.
  • a second metal conductor 52B that connects the terminal 92 and the second end (front end) 51b of the fusible conductor 51 is included. That is, in this embodiment, each fuse element 50 has a pair of metal conductors 52 (52A, 52B).
  • the first metal conductor 52A, the fusible conductor 51, and the second metal conductor 52B form a current conduction path for the fuse element 50 by connecting them in series in this order.
  • a pair of metal conductors 52 are connected to both ends 51a and 51b of the fusible conductor 51 in the current direction in which the current flows through the fuse element 50 (corresponding to the front-back direction in this embodiment).
  • the first end 51a of the fusible conductor 51 is fixed onto the front end of the first metal conductor 52A. That is, the lower surface of the first end 51a of the fusible conductor 51 and the upper surface of the front end of the first metal conductor 52A are connected. Further, the second end portion 51b of the fusible conductor 51 is fixed onto the rear end portion of the second metal conductor 52B. That is, the lower surface of the second end 51b of the fusible conductor 51 and the upper surface of the rear end of the second metal conductor 52B are connected.
  • the fusible conductor 51 is placed above the pair of metal conductors 52A, 52B and spans between them.
  • each metal conductor 52 is composed of Cu, Ag, or Cu or Ag as a main component.
  • the fuse element 50 further includes a first bent portion 55 and a second bent portion 56.
  • the first bent portion 55 is arranged between the portion of the fuse element 50 that faces the insulating member 60 and the first terminal 91 .
  • the first bent portion 55 is arranged between the insulating member 60 and the first terminal 91 in the front-back direction.
  • the first bent portion 55 is provided on the first metal conductor 52A.
  • the first metal conductor 52A connects the inner plate portion 52a connected to the fusible conductor 51, the outer plate portion 52b connected to the first terminal 91, and the inner plate portion 52a and the outer plate portion 52b. It has a connecting plate portion 52c.
  • the inner plate portion 52a has a plate shape that extends in a plane direction (XY plane direction) perpendicular to the up-down direction.
  • the front end of the inner plate portion 52a is connected to the first end 51a of the fusible conductor 51 by soldering or the like.
  • the outer plate portion 52b has a plate shape that extends in a plane direction (XY plane direction) perpendicular to the up-down direction.
  • the outer plate portion 52b is arranged on the rear side and above the inner plate portion 52a.
  • the rear portion of the outer plate portion 52b is connected to the connection plate 91e of the conductor connection portion 91c by soldering or the like.
  • the connecting plate portion 52c has a plate shape that extends in a plane direction (YZ plane direction) perpendicular to the front-rear direction. Note that the connecting plate portion 52c may extend in a plane direction that is inclined with respect to the YZ plane. That is, as shown in FIG. 4, in a cross-sectional view perpendicular to the left-right direction (Y-axis direction), the connection plate portion 52c may extend along the up-down direction (Z-axis direction), or may extend in the up-down direction It may extend obliquely.
  • a lower end portion of the connecting plate portion 52c is connected to a rear end portion of the inner plate portion 52a.
  • the upper end of the connecting plate 52c is connected to the front end of the outer plate 52b.
  • the first bent portion 55 includes the connecting plate portion 52c, a bent connecting portion (bent portion) between the connecting plate portion 52c and the inner plate portion 52a, and a bent connecting portion (bent portion) between the connecting plate portion 52c and the outer plate portion 52b. ) and including. Further, the longitudinal dimension L1 between the connecting plate portion 52c and the connecting plate 91e is larger than the vertical dimension (that is, the plate thickness dimension) T1 of the connecting plate 91e. In other words, the distance between the first terminal 91 and the first bent portion 55 in the front-rear direction is larger than the thickness dimension of the first terminal 91 in the up-down direction.
  • the second bent portion 56 is arranged between the portion of the fuse element 50 that faces the insulating member 60 and the second terminal 92.
  • the second bent portion 56 is arranged between the insulating member 60 and the second terminal 92 in the front-back direction.
  • the second bent portion 56 is provided on the second metal conductor 52B.
  • the second metal conductor 52B connects the inner plate portion 52d connected to the fusible conductor 51, the outer plate portion 52e connected to the second terminal 92, and the inner plate portion 52d and the outer plate portion 52e. It has a connecting plate portion 52f.
  • the inner plate portion 52d has a plate shape that extends in a plane direction (XY plane direction) perpendicular to the up-down direction.
  • the rear end portion of the inner plate portion 52d is connected to the second end portion 51b of the fusible conductor 51 by soldering or the like.
  • the outer plate portion 52e has a plate shape that extends in a plane direction (XY plane direction) perpendicular to the up-down direction.
  • the outer plate portion 52e is arranged on the front side and above the inner plate portion 52d.
  • the front portion of the outer plate portion 52e is connected to the connection plate 92e of the conductor connection portion 92c by soldering or the like.
  • the connecting plate portion 52f has a plate shape that extends in a plane direction (YZ plane direction) perpendicular to the front-rear direction. Note that the connecting plate portion 52f may extend in a plane direction that is inclined with respect to the YZ plane. That is, as shown in FIG. 4, in a cross-sectional view perpendicular to the left-right direction (Y-axis direction), the connection plate portion 52f may extend along the up-down direction (Z-axis direction), or may It may extend obliquely.
  • a lower end portion of the connecting plate portion 52f is connected to a front end portion of the inner plate portion 52d.
  • the upper end portion of the connecting plate portion 52f is connected to the rear end portion of the outer plate portion 52e.
  • the second bent portion 56 includes the connecting plate portion 52f, a bent connecting portion (bent portion) between the connecting plate portion 52f and the inner plate portion 52d, and a bent connecting portion (bent portion) between the connecting plate portion 52f and the outer plate portion 52e. ) and including. Further, the dimension L2 in the front-rear direction between the connection plate portion 52f and the connection plate 92e is larger than the dimension T2 in the vertical direction (that is, the plate thickness dimension) of the connection plate 92e. In other words, the distance between the second terminal 92 and the second bent portion 56 in the front-rear direction is larger than the thickness dimension of the second terminal 92 in the up-down direction.
  • At least one of the first bent portion 55 and the second bent portion 56 has a crank shape.
  • both the first bent portion 55 and the second bent portion 56 have a bent crank shape.
  • the insulating member 60 has a plate shape, and a pair of plate surfaces face in the vertical direction.
  • the insulating member 60 has a rectangular plate shape, which is larger in the left-right dimension than in the front-back direction when viewed from the top and bottom directions.
  • the insulating member 60 is made of resin and has a tracking resistance index CTI of 500V or more.
  • the insulating member 60 is made of a polyamide resin material or a fluorine resin material. Examples of the resin material constituting the insulating member 60 are the same as those of the insulating case 10 (cover 10A and each holding member 10B to 10D) described above.
  • the insulating member 60 is arranged facing the fuse element 50 from both sides in the vertical direction. Insulating member 60 is placed close to or in contact with fuse element 50 .
  • the vertical dimension between the insulating member 60 and the fuse element 50 is, for example, 2 mm or less.
  • the vertical dimension between the insulating member 60 and the fuse element 50 is preferably 1.5 mm or less, more preferably 1 mm or less.
  • At least two insulating members 60 are provided above and below the fuse element 50. That is, at least one pair of insulating members 60 are arranged so as to sandwich the fuse element 50 from above and below.
  • two fuse elements 50 are provided in a line in the vertical direction, and the insulating member 60 is connected to the upper and lower sides of the upper fuse element 50 and the upper and lower sides of the lower fuse element 50. , respectively.
  • the insulating member 60 located below the upper fuse element 50 and the insulating member 60 located above the lower fuse element 50 are the same part (common product). Therefore, the fuse element 50 and the insulating member 60 are arranged alternately in the vertical direction.
  • the insulating member 60 located below the lower fuse element 50 is formed integrally with the first holding member 10B.
  • the insulating member 60 located below the lower fuse element 50 is constituted by a part of the bottom wall 10a of the first holding member 10B. That is, at least one of the insulating members 60 is formed integrally with a part of the insulating case 10.
  • the insulating member 60 located above the upper fuse element 50 may be formed integrally with the second holding member 10C. That is, one or both of the two holding members 10B and 10C is formed integrally with the insulating member 60.
  • the bottom wall 10a (insulating member 60) may have a groove-shaped recess 19 depressed from the surface (upper surface) of the bottom wall 10a facing the fuse element 50.
  • a pair of recesses 19 are provided on the front side and the rear side of the fusible conductor 51.
  • the recess 19 extends in the left-right direction. That is, the recessed portion 19 extends in a direction perpendicular to the direction in which current flows through the fuse element 50 (in the present embodiment, it is generally the front-back direction, and partially includes the vertical direction).
  • the insulating member 60 includes a heating element housing portion 61, a conductor-facing recess 62, a slit portion 63, and a ventilation hole 64.
  • the heating element housing portion 61 has a concave shape that is depressed from the surface of the insulating member 60 that faces the fuse element 50 .
  • the heating element housing portion 61 is formed by recessing upward from the lower surface of the pair of plate surfaces (upper surface and lower surface) of the insulating member 60 that faces the fuse element 50 .
  • the heating element housing portion 61 is arranged at the center of the insulating member 60 in the front-rear direction.
  • the heating element accommodating portion 61 has a rectangular hole shape that is long in the left-right direction.
  • the conductor-facing recess 62 has a concave shape that is depressed from the surface of the insulating member 60 that faces the fuse element 50.
  • the conductor-facing recess 62 is formed by recessing downward from the upper surface of the pair of plate surfaces (upper surface and lower surface) of the insulating member 60 that faces the fuse element 50 .
  • the conductor-facing recess 62 is arranged at the center of the insulating member 60 in the front-rear direction. Specifically, the conductor-facing recess 62 is arranged to face the fusible conductor 51 of the fuse element 50.
  • the dimension of the conductor-facing recess 62 in the front-rear direction is smaller than the dimension of the heat-generating element accommodating portion 61 in the front-rear direction.
  • the vertical dimension (depth dimension) of the conductor-facing recess 62 is smaller than the vertical dimension of the heating element accommodating section 61 .
  • the insulating member 60 may have a slit portion 63.
  • the slit portion 63 is a slit-shaped recess extending through the insulating member 60 from the surface of the insulating member 60 facing the fuse element 50 . That is, the slit portion 63 is slit-shaped, passes through the insulating member 60 in the vertical direction, and opens on each of the pair of plate surfaces (upper surface and lower surface).
  • a pair of slit portions 63 are provided on the front side and the rear side of the fusible conductor 51. The slit portion 63 extends in the left-right direction.
  • the slit portion 63 extends in a direction perpendicular to the direction in which current flows through the fuse element 50 (in this embodiment, it is generally the front-back direction, and partially includes the vertical direction).
  • the slit portion 63 is disposed in the insulating member 60, the melted debris of the fuse element that adheres to the surface of the insulating member 60 facing the fuse element 50 after the fuse element 50 is cut off becomes discontinuous at the slit portion 63, and the fuse element 50
  • the insulation resistance between the first terminal 91 and the second terminal 92 after the cutoff can be suitably increased.
  • the ventilation hole 64 penetrates the insulating member 60 in the vertical direction.
  • a plurality of ventilation holes 64 are provided in the insulating member 60.
  • the plurality of ventilation holes 64 are arranged at both ends of the insulating member 60 in the left and right direction, respectively.
  • the chamber 18 in which the fuse element 50 is accommodated and the internal pressure buffer space 16 communicate with each other via the slit portion 63 and the ventilation hole 64. Therefore, when the pressure rises in the chamber 18 due to the occurrence of arc discharge when the fuse element 50 interrupts an overcurrent, this pressure can be efficiently released to the internal pressure buffer space 16 through the slit portion 63 and the ventilation hole 64. Can be done.
  • the heating element 80 is arranged to overlap the fuse element 50 in the vertical direction.
  • the heating element 80 contacts the fuse element 50 in the vertical direction.
  • the heating element 80 generates heat by being energized by the power supply member 90, and melts and blows at least a portion of the fuse element 50.
  • the heating element 80 is stacked vertically with the fusible conductor 51, and melts and cuts at least a portion of the fusible conductor 51 by heat generated by energization.
  • “melting and blowing at least a portion of the fuse element 50" may be abbreviated as "melting and blowing the fuse element 50".
  • heating and cutting at least a portion of the fusible conductor 51 may be abbreviated as “melting and cutting the fusible conductor 51".
  • the same number of heating elements 80 as the fuse elements 50 are provided. In this embodiment, two heating elements 80 are provided vertically side by side. Each heating element 80 contacts each fuse element 50.
  • the heating element 80 is plate-shaped, and a pair of plate surfaces face in the vertical direction.
  • the heating element 80 has a rectangular plate shape, which is larger in the left-right dimension than in the front-rear direction when viewed from the top and bottom.
  • the heating element 80 is arranged in the heating element accommodating section 61. That is, the heating element 80 is housed in the insulating member 60.
  • the heating element 80 includes an insulating substrate (substrate) 81, a resistance layer 82 laminated on the insulating substrate 81, a metal layer 83 laminated on the insulating substrate 81 and facing the fuse element 50 side in the vertical direction, and an insulating layer. 84 and a heating element electrode 85.
  • the heating element 80 extends in the left-right direction
  • the insulating substrate 81, the resistance layer 82, the metal layer 83, and the insulating layer 84 also extend in the left-right direction.
  • the heating element 80 extends in a direction that intersects the direction in which current flows through the fuse element 50 (in this embodiment, this is generally the front-back direction, and partially includes the up-down direction), and in this embodiment, , extending in a direction perpendicular to the current direction (that is, in the left-right direction).
  • the insulating substrate 81, the resistive layer 82, the metal layer 83, and the insulating layer 84 each extend in a direction intersecting the current direction, and in this embodiment, extend in a direction (horizontal direction) perpendicular to the current direction.
  • the heating element 80 includes two resistance layers 82 arranged on the upper surface of an insulating substrate 81 at a distance in the front-rear direction and extending parallel to each other, and these resistance layers 82 are arranged from above.
  • the heating element electrode 85 has a first electrode part 85a extending in the front-rear direction, and a second electrode part 85b connected to the first electrode part 85a and extending in the left-right direction.
  • the first electrode portion 85a is arranged at the end portion of the upper surface of the insulating substrate 81 in the left-right direction. At least a portion of the first electrode portion 85a is exposed to the outside of the heating element 80 without being covered with the insulating layer 84.
  • each heating element electrode 85 a pair of second electrode portions 85b are provided at intervals in the front-rear direction. Further, each second electrode portion 85b of the pair of heating element electrodes 85 is connected to both ends of the resistance layer 82 in the front-rear direction.
  • the metal layer 83 is disposed on one (the lower surface in this embodiment) of the pair of plate surfaces (upper surface and lower surface) of the insulating substrate 81, and the resistance layer 82 is disposed on one of the pair of plate surfaces (upper surface and lower surface) of the insulating substrate 81. It is arranged on the other surface (in this embodiment, the upper surface).
  • the metal layer 83 may also be referred to as an electrode (dummy electrode) or the like.
  • the resistance layer 82 is made of a conductive material that generates heat when energized, such as nichrome, W, Mo, Ru, etc., or a material containing these.
  • the resistance layer 82 is formed by mixing powder of these alloys, compositions, or compounds with a resin binder, etc., making a paste, forming a pattern on the insulating substrate 81 using screen printing technology, and baking. formed by
  • the resistance layer 82 is placed on a portion of the insulating substrate (substrate) 81 in the front-rear direction. Specifically, the resistance layer 82 is arranged at the ends of the insulating substrate 81 in the front-rear direction, and in this embodiment, the pair of resistance layers 82 is arranged at both ends of the upper surface of the insulating substrate 81 in the front-rear direction. ing. That is, a plurality of resistance layers 82 are provided on the insulating substrate 81 at intervals in the front-back direction.
  • the longitudinal dimension of the resistance layer 82 is less than half of the longitudinal dimension of the insulating substrate 81, and in this embodiment, it is 1/3 or less.
  • the insulating substrate 81 is, for example, an insulating substrate made of alumina, glass ceramics, mullite, zirconia, or the like.
  • the insulating layer 84 is provided to protect the resistance layer 82.
  • As the material of the insulating layer 84 for example, insulating materials such as ceramics and glass can be used.
  • the insulating layer 84 can be formed by applying a paste of an insulating material and baking it.
  • the heating element electrode 85 and resistance layer 82 on the upper surface of the heating element 80 and the metal layer 83 on the lower surface are electrically insulated by an insulating substrate 81.
  • the heating element 80 is energized and generates heat by a current control element provided in the external circuit when it becomes necessary to cut off the energization path due to an abnormality occurring in the external circuit that serves as the energization path of the protection element 100.
  • a part of the fusible conductor 51 of the fuse element 50 is disposed in a part of the vertical gap G formed between the metal conductor 52 and the metal layer 83, and It is sandwiched between the conductor 52 and the metal layer 83.
  • the gap G is the same as or slightly larger than the vertical dimension (thickness dimension) of the fusible conductor 51, and specifically is, for example, several tens of ⁇ m to several hundred ⁇ m. It is said that the thickness is about 50 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the gap G may have any size as long as it can exhibit capillary action, as will be described later.
  • reference numeral 86 represents solder 86 for mounting
  • reference numeral 87 represents insulating flux.
  • the metal layer 83, the fusible conductor 51, and the metal conductor 52 are connected and fixed to each other by solder 86.
  • a plurality of metal layers 83 are provided on the heating element 80.
  • the plurality of metal layers 83 are arranged at intervals from each other in the front-rear direction. Each metal layer 83 faces a portion of fuse element 50 .
  • the plurality of metal layers 83 include a first metal layer 83A that is arranged with a first gap G1 in the vertical direction from the first metal conductor 52A, and a second gap G2 in the vertical direction with the second metal conductor 52B. and a second metal layer 83B disposed.
  • the first metal layer 83A is arranged at one end of the insulating substrate 81 in the front-rear direction, and the second metal layer 83B is arranged at the other end of the insulating substrate 81 in the front-rear direction.
  • the first metal layer 83A is arranged at the rear end of the lower surface of the insulating substrate 81 in the front-rear direction
  • the second metal layer 83B is arranged at the front end of the lower surface of the insulating substrate 81 in the front-rear direction. It is located.
  • each resistance layer 82 may be provided on the insulating substrate 81, as in another example of the heating element 80 shown in FIG. 6C.
  • one resistance layer 82 is arranged to overlap at least a portion of the first metal layer 83A and the second metal layer 83B when viewed from the top and bottom.
  • one resistance layer 82 is arranged to overlap both the first metal layer 83A and the second metal layer 83B when viewed from the top and bottom.
  • One resistance layer 82 may be arranged over the entire upper surface of the insulating substrate 81.
  • each heating element electrode 85 includes one second electrode portion 85b.
  • the first end 51a of the fusible conductor 51 is disposed in a part of the first gap G1 and is sandwiched between the first metal conductor 52A and the first metal layer 83A in the vertical direction. It will be done. Further, the second end portion 51b of the fusible conductor 51 is arranged in a part of the second gap G2, and is sandwiched between the second metal conductor 52B and the second metal layer 83B in the vertical direction.
  • FIG. 7 shows a state in which a part of the fuse element 50 is blown out due to heat generated by the heating element 80 due to the cutoff signal.
  • the molten material 88 near the first end 51a of the fusible conductor 51 (the molten material including the first end 51a of the fusible conductor 51 and the solder 86) melted by the heat generated by the heating element 80 flows into the first gap G1. It flows to the rear side while infiltrating by capillary action.
  • the melt 89 near the second end 51b of the fusible conductor 51 (the melt including the second end 51b of the fusible conductor 51 and the solder 86) is infiltrating into the second gap G2 by capillary action. Flows to the front.
  • the fusible conductor 51 is blown so as to be divided in the front-back direction, and the current flow to the fuse element 50 is cut off. That is, in this embodiment, the melts 88 and 89 of the fusible conductor 51 melted by the heat generated by the heating element 80 flow while infiltrating the gap G due to capillary action, so that the fusible conductor 51 is fused.
  • the plurality of metal layers 83 further include an intermediate metal layer 83C disposed between the first metal layer 83A and the second metal layer 83B.
  • the intermediate metal layer 83C is arranged between the first metal layer 83A and the second metal layer 83B in the front-rear direction. Further, the longitudinal dimension of the intermediate metal layer 83C is smaller than the longitudinal dimension of the first metal layer 83A, and smaller than the longitudinal dimension of the second metal layer 83B.
  • the intermediate metal layer 83C, the first metal layer 83A, and the second metal layer 83B are electrically insulated from the resistance layer 82.
  • An intermediate portion of the fusible conductor 51 located between the first end 51a and the second end 51b is connected to the intermediate metal layer 83C by solder 86.
  • the heating element 80 when the heating element 80 generates heat due to the cutoff signal, the intermediate portion of the fusible conductor 51 located between the first end 51a and the second end 51b is exposed to the intermediate metal layer 83C. remains connected to.
  • the fusible conductor 51 (the intermediate portion thereof) connected to the intermediate metal layer 83C also melts, and a part of the melted material of the fusible conductor 51 is deposited on the surface of the intermediate metal layer 83C. is retained.
  • FIG. 8 shows a state in which a part of the fuse element 50 is blown out (disappeared) due to an overcurrent exceeding the rated current (current above a predetermined value).
  • a current of a predetermined value or higher flows through the fuse element 50, at least a portion of the fusible conductor 51 or at least a portion of the fusible conductor 51 and at least a portion of the metal conductor 52 are blown out. , the power supply to the fuse element 50 is cut off.
  • FIG. 8 shows a state in which a part of the fuse element 50 is blown out (disappeared) due to an overcurrent exceeding the rated current (current above a predetermined value).
  • the power supply member 90 is a member that supplies power to the heating element 80.
  • the power supply member 90 extends between the outside and the inside of the insulating case 10 , and one end thereof is connected to the heating element electrode 85 of the heating element 80 .
  • one end portion of the power supply member 90 is connected to the first electrode portion 85a of the heating element electrode 85.
  • One end of the power supply member 90 and the first electrode portion 85a of the heating element electrode 85 are connected, for example, by solder.
  • Part or all of the connection between one end of the power supply member 90 and the first electrode part 85a of the heating element electrode 85 may be fixed so as to be covered with an adhesive. may also be bonded to the insulating member 60.
  • the solder connecting the power supply member 90 and the first electrode portion 85a of the heating element electrode 85 melts and the energization is cut off before the fuse element 50 blows out. can be prevented.
  • at least a portion of the power supply member 90 is configured by an electric wire (wiring member).
  • the present invention is not limited to this, and at least a portion of the power supply member may be formed of a conductive plate-like member, a rod-like member, or the like, although not particularly illustrated.
  • the protection element 100 of the present embodiment described above when an overcurrent exceeding the rated current (that is, a current higher than a predetermined value) flows through the fuse element 50, the fuse element 50 generates heat and melts, cutting off the current path. Ru.
  • the protection element 100 can melt and blow out the fuse element 50 stacked on the heating element 80 by passing current through the heating element 80 to generate heat, thereby cutting off the current path.
  • the insulating member 60 is arranged to face the fuse element 50 from both sides in the vertical direction. Specifically, the insulating member 60 approaches or contacts the fuse element 50 from above and below, preferably in close contact with the fuse element 50. Therefore, there is no space between the fuse element 50 and the insulating member 60 in which arc discharge can continue, and the arc discharge is reliably extinguished when the overcurrent is cut off.
  • the fuse element 50 includes a fusible conductor 51 that is laminated with the heating element 80 and a metal conductor 52 that connects the first terminal 91 or the second terminal 92 and the fusible conductor 51.
  • the meltable conductor 51 has a lower melting temperature than the metal conductor 52.
  • the heating element 80 and the fusible conductor 51 having a low melting temperature are arranged overlapping each other, when the heating element 80 is energized to generate heat, the fusible conductor 51 is stable. Melted and cut. Therefore, the current path can be more reliably interrupted by the interruption signal.
  • the fusible conductor 51 has a higher electrical resistivity than the metal conductor 52. In this case, when an overcurrent exceeding the rated current flows through the fuse element 50, the fusible conductor 51 with high electrical resistivity becomes a heat spot, and the fuse element 50 is stably blown out in the fusible conductor 51.
  • the fusible conductor 51 has a laminate in which a low melting point metal layer containing Sn and a high melting point metal layer containing Ag or Cu are laminated, and this laminate includes a low melting point metal layer. It has one or more layers, two or more high melting point metal layers, and a low melting point metal layer is arranged between the high melting point metal layers. In this case, since the high melting point metal layer is placed on the outside of the laminate, the strength of the fusible conductor 51 is increased. When the fusible conductor 51 is connected to the metal conductor 52 or the heating element 80, the fusible conductor 51 is less likely to be deformed due to heating during soldering.
  • the vertical dimension between the insulating member 60 and the fuse element 50 is 2 mm or less.
  • the space formed between the fuse element 50 and the insulating member 60 is narrow, the scale of arc discharge that occurs when the fuse element 50 blows due to overcurrent interruption tends to be reduced.
  • the fusing space is narrow, there will be less gas in that space, and the amount of "plasma generated by ionization of the gas in the space", which will be the path through which the current flows during arc discharge, will also be reduced, allowing arc discharge to occur early. It becomes easier to extinguish the arc.
  • the above dimension is more preferably 1.5 mm or less, and more preferably 1 mm or less.
  • the insulating member 60 has a heating element housing section 61 , and the heating element 80 is arranged in the heating element housing section 61 .
  • the heating element 80 is arranged in the heating element housing section 61 .
  • the portion of the surface of the insulating member 60 facing the fuse element 50 other than the heating element accommodating part 61 can be brought closer to or in contact with the fuse element 50. can be placed. Therefore, there is no space between the fuse element 50 and the insulating member 60 in which arc discharge can continue, and arc discharge can be suppressed more reliably.
  • the insulating member 60 has a slit portion 63 recessed from the surface of the insulating member 60 facing the fuse element 50 and penetrating the insulating member 60, or a bottom wall 10a (the lowermost portion of the plurality of insulating members 60). (corresponding to the insulating member 60) has a groove-shaped recess 19 recessed from the upper surface facing the fuse element 50.
  • the slit portion 63 or the recessed portion 19 extends in a direction perpendicular to the direction in which the current in the fuse element 50 flows.
  • At least two insulating members 60 are provided above and below the fuse element 50, and at least one of the insulating members 60 is formed integrally with a part of the insulating case 10.
  • the insulating member 60 is integrated with the holding member 10B (a part of the insulating case 10). Therefore, it is possible to reduce the number of parts, facilitate manufacturing of the protection element 100, and reduce manufacturing costs.
  • the insulating case 10 has an internal pressure buffer space 16 that is formed inside the insulating case 10 and communicates with a chamber (space) 18 in which the fuse element 50 is arranged.
  • the internal pressure buffer space 16 can suppress a sudden increase in the internal pressure of the protection element 100 due to gas generated by arc discharge that occurs when the fuse element 50 is blown. Thereby, damage to the insulating case 10 can be prevented.
  • a part of the fusible conductor 51 is disposed in a part of the vertical gap G formed between the metal conductor 52 and the metal layer 83, and the metal conductor 51 and the metal layer It is sandwiched between 83.
  • the resistance layer (heater) 82 generates heat when energized, and this heat is transmitted to the metal layer (dummy electrode) 83 via the insulating substrate (heater substrate) 81, and between the metal layer 83 and the metal conductor 52.
  • a portion of the fusible conductor 51 is melted.
  • the cutoff signal allows the fusible conductor 51 to be efficiently melted and reliably fused.
  • the melts 88 and 89 of the fusible conductor 51 melted by the heat generated by the heating element 80 flow while infiltrating the gap G by capillary action, so that the fusible conductor 51 is fused.
  • the melts 88 and 89 of the fusible conductor 51 are sucked into the gap G between the metal conductor 52 and the metal layer 83 by capillary action, causing the melts 88 and 89 to flow in a desired direction.
  • the conductor 51 can be fused more reliably.
  • the first end portion 51a of the fusible conductor 51 is disposed in a part of the first gap G1, and the first end portion 51a of the fusible conductor 51 is disposed in a part of the first gap G1, and the first end portion 51a of the fusible conductor 51 is disposed between the first metal conductor 52A and the first metal layer 83A in the vertical direction.
  • the second end portion 51b of the fusible conductor 51 is disposed in a part of the second gap G2, and is sandwiched between the second metal conductor 52B and the second metal layer 83B in the vertical direction.
  • the vicinity of the first end 51a of the fusible conductor 51 is melted between the first metal layer 83A and the first metal conductor 52A, and the second metal layer 83B and the second metal conductor are melted. 52B, the vicinity of the second end 51b of the fusible conductor 51 is melted. Since the fusible conductor 51 is melted at both ends in the current direction, the fuse element 50 can be blown out more reliably by the cutoff signal.
  • the melt 89 near the second end 51b of the fusible conductor 51 flows while infiltrating the second gap G2 by capillary action, so that the fusible conductor 51 is fused.
  • the melts 88 and 89 of the fusible conductor 51 flow near both ends in the direction of current flow while being sucked in by capillary action, so that the fusible conductor 51 is more reliably fused.
  • the plurality of metal layers 83 further include an intermediate metal layer 83C, and the intermediate portion of the fusible conductor 51 located between the first end 51a and the second end 51b is formed of an intermediate metal layer 83C. Connected to layer 83C.
  • the intermediate portion of the fusible conductor 51 remains held by the intermediate metal layer 83C. Thereby, the fusible conductor 51 can be fused more reliably.
  • the fusible conductor 51 after melting is placed in the portion 88 (near the first end 51a) located in the first gap G1 and in the second gap G2. It is divided into three parts: a portion 89 held by the intermediate metal layer 83C (near the second end 51b), and a portion held by the intermediate metal layer 83C (near the intermediate portion).
  • the fusible conductor 51 By dividing the fusible conductor 51 into three divided bodies, the volume of each divided body is reduced, and the amount of melt is also reduced, making it easier to control the flow of the melt.
  • the molten material of the fusible conductor 51 may gather near the center in the left-right direction of the fusible conductor 51 due to surface tension or the like, forming an unintended lump, or rotating within the XY plane.
  • the intermediate metal layer 83C of this embodiment can suppress a problem in which the energization of the fusible conductor 51 becomes unstable due to flowing while flowing.
  • the heating element 80 includes an insulating substrate 81, a resistance layer 82 laminated on the insulating substrate 81, and a metal layer 83 laminated on the insulating substrate 81 and facing a part of the fuse element 50.
  • the resistance layer 82 extends in a direction (in the present embodiment, the left-right direction) that intersects the direction in which current flows through the fuse element 50, and is disposed on a part of the insulating substrate 81 in the front-rear direction. .
  • the resistance layer (heater) 82 generates heat when energized, and this heat is transmitted to the metal layer (dummy electrode) 83 via the insulating substrate (heater substrate) 81, so that the fuse element 50 facing the metal layer 83 is heated. A portion is melted (in this embodiment, the fusible conductor 51 is melted).
  • the heating element 80 generates heat due to the cutoff signal, a part of the fuse element 50 can be efficiently melted and blown out.
  • a resistance layer 82 is disposed on a part of the insulating substrate 81 in the front-rear direction (X-axis direction). Therefore, when the resistance layer 82 generates heat, the thermal load applied to the insulating substrate 81 can be suppressed. Problems such as breakage of the insulating substrate 81 due to large heat load can be stably suppressed.
  • the resistance layer 82 is arranged at the end portion of the insulating substrate 81 in the front-rear direction. In this case, by concentrating the heating point on the end of the insulating substrate 81 while suppressing the thermal load that the insulating substrate 81 receives due to the heat generated by the resistance layer 82, a part of the fuse element 50 can be efficiently melted and the Can be fused.
  • the dimension of the resistance layer 82 in the front-rear direction is less than half the dimension of the insulating substrate 81 in the front-rear direction. In this case, the thermal load applied to the insulating substrate 81 due to the heat generated by the resistance layer 82 can be stably suppressed to a small level. Note that, more preferably, the dimension of the resistance layer 82 in the front-rear direction is 1/3 or less of the dimension of the insulating substrate 81 in the front-rear direction.
  • each resistance layer 82 generates heat, so that the fuse element 50 can be blown out more reliably, and the thermal load applied to the insulating substrate 81 can be suppressed to a small level.
  • the fuse element 50 is arranged between the first bent portion 55 disposed between the first terminal 91 and the insulating member 60 in the front-rear direction, and between the second terminal 92 and the insulating member 60 in the front-rear direction. and a second bent portion 56 disposed at a position where the distance L1 in the front-rear direction between the first terminal 91 and the first bent portion 55 is greater than the vertical thickness dimension T1 of the first terminal 91.
  • the distance L2 between the second terminal 92 and the second bent portion 56 in the longitudinal direction is larger than the thickness dimension T2 of the second terminal 92 in the vertical direction.
  • the first terminal 91 and the second terminal 92 when the first terminal 91 and the second terminal 92 are positioned on the resin holding member 10B and are easily affected by thermal expansion or thermal contraction due to temperature changes of the holding member 10B, , the first terminal 91 and the second terminal 92 may be affected by a change in the position of a member such as a bus bar outside the protection element 100 to which the first terminal 91 and the second terminal 92 are connected.
  • the fuse element 50 since the fuse element 50 is provided with the first bent portion 55 and the second bent portion 56, the first terminal 91 and the second terminal may Even if the distance between the fuse element 50 and the fuse element 50 changes in the longitudinal direction, the dimensions of the fuse element 50 in the longitudinal direction can be expanded or contracted by the first bent portion 55 and the second bent portion 56. That is, the simple structure allows the fuse element 50 to follow changes in the distance between the terminals 91 and 92.
  • the distance L1 in the front-rear direction between the first terminal 91 and the first bent portion 55 is made larger than the thickness dimension T1 of the first terminal 91 in the up-down direction. Therefore, even if the solder or the like that connects the fuse element 50 and the first terminal 91 protrudes from the first terminal 91 toward the fuse element 50 side, it is prevented from reaching the first bent portion 55 . This prevents the first bent portion 55 and the first terminal 91 from being stuck together, and allows the first bent portion 55 to stably expand and contract the fuse element 50.
  • the distance L2 in the front-rear direction between the second terminal 92 and the second bent portion 56 is made larger than the thickness dimension T2 of the second terminal 92 in the up-down direction. Therefore, even if the solder or the like that connects the fuse element 50 and the second terminal 92 protrudes from the second terminal 92 toward the fuse element 50, it is prevented from reaching the second bent portion 56. This prevents the second bent portion 56 and the second terminal 92 from being stuck together, and allows the second bent portion 56 to stably expand and contract the fuse element 50.
  • At least one of the first bent portion 55 and the second bent portion 56 has a crank shape. In this case, the expansion and contraction function of the fuse element 50 by the first bent portion 55 or the second bent portion 56 is more stably achieved.
  • the insulating case 10 has at least two holding members 10B and 10C arranged on both sides of the fuse element 50 in the vertical direction, and includes a part of the first terminal 91 and a part of the second terminal 92.
  • the fuse element 50 are arranged between the two holding members 10B and 10C, and one or both of the two holding members 10B and 10C are integrally formed with the insulating member 60.
  • the insulating member 60 is integrated with a part of the insulating case 10. Therefore, it is possible to reduce the number of parts, facilitate manufacturing of the protection element 100, and reduce manufacturing costs.
  • the insulating case 10 has a cover 10A that accommodates at least two holding members 10B to 10D, and the cover 10A holds the at least two holding members 10B to 10D in a fixed state.
  • the cover 10A holds the at least two holding members 10B to 10D in a fixed state.
  • these holding members 10B to 10D are maintained in a mutually fixed state.
  • the postures of a portion of the first terminal 91, a portion of the second terminal 92, and the fuse element 50 arranged between the plurality of holding members 10B and 10C are stabilized.
  • the insulating member 60 is made of resin and has a tracking resistance index CTI of 500V or more. In this case, since carbide that becomes a conductive path is less likely to be formed on the surface of the insulating member 60 due to arc discharge, leakage current is less likely to occur.
  • the insulating member 60 is made of a polyamide resin material or a fluorine resin material.
  • a resin material has a smaller heat capacity and a lower melting point than, for example, a ceramic material.
  • a resin material is used as the material for the insulating member 60 as in this embodiment, it has the property of weakening arc discharge due to gasification cooling (ablation), and when melted and scattered metal particles adhere to the insulating member 60, the insulating member This is preferable because the metal particles become sparse due to deformation of the surface of 60 or agglomeration of deposits, making it difficult to form conductive paths.
  • the fuse element 50 includes the fusible conductor 51 and the metal conductor 52 which are made of different materials, but the present invention is not limited to this.
  • the entirety of the fuse element 50 may be composed of Cu or Ag, or Cu or Ag as a main component. In this case, the fuse element 50 contains Cu or Ag.
  • the fuse element 50 may be made of Cu alone, Ag alone, a Cu alloy, or an Ag alloy.
  • the electrical resistivity tends to be lower than when the fuse element 50 is a laminate of a high melting point metal layer and a low melting point metal layer. Therefore, even if the fuse element 50 made of a single layer containing Cu or Ag has the same area and the same electrical resistance as the fuse element 50 made of a laminate of a high-melting point metal layer and a low-melting point metal layer, it has a smaller thickness. Can be made thinner. When the thickness of the fuse element 50 is thin, the amount of melted debris when the fuse element 50 blows is also reduced in proportion to the thickness, and the insulation resistance after the fuse element 50 is cut is increased.
  • FIG. 9 is a perspective view (perspective cross-sectional view) showing the appearance and cross section of the protection element 110 of the first modification.
  • the vertical dimension of the internal pressure buffer space 16 is smaller than that of the protection element 100 described in the previous embodiment.
  • the vertical dimension of the internal pressure buffer space 16 of the first modification is, for example, 1/5 or more and 1/3 or less, based on the vertical dimension (external height) of the entire protective element 110. . In this way, by appropriately setting the vertical dimensions of the internal pressure buffer space 16, the protection element 110 can be made more compact.
  • FIG. 10 is a perspective view (perspective cross-sectional view) showing the appearance and cross section of the protection element 120 of the second modification.
  • the internal pressure buffer space 16 is not provided inside the insulating case 10.
  • the insulating case 10 does not have the third holding member 10D. If the chamber (space) 18 or the like can sufficiently suppress the rapid increase in the internal pressure of the protective element 120 due to the gas generated by the arc discharge that occurs when the fuse element 50 melts, the internal pressure buffer space 16 is It is also possible to have a configuration in which no . In this case, the protection element 120 can be made even more compact.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a part of the protection element 130 of the third modification.
  • a heating element 80 is disposed below the fusible conductor 51 and is connected to the lower surface of the fusible conductor 51.
  • This third modification also provides the same effects as those of the above-described embodiment.
  • FIG. 12 and 13 are cross-sectional views showing a part of the protection element 140 of the fourth modification.
  • the insulating member 60 has a concave conductor-facing recess 62 that is depressed upward from the surface (lower surface) of the insulating member 60 facing the fuse element 50.
  • FIG. 13 when the heating element 80 generates heat due to the cutoff signal, at least a portion of the fusible conductor 51M (51) melted by this heat generation is disposed in the conductor-facing recess 62.
  • the melted fusible conductor 51M is accommodated in the conductor-facing recess 62, thereby promoting surface tension of the fusible conductor 51M, thereby stabilizing the fusible conductor 51M from the metal conductor 52. It can be spaced apart. Thereby, the conduction (circuit) between the fusible conductor 51M (51) and the metal conductor 52 can be stably interrupted.
  • FIG. 14 is a sectional view showing a part of the protection element 150 of the fifth modification.
  • the metal conductor 52A (52) has a blocking portion 52g having a higher electrical resistance than the fusible conductor 51.
  • the cutoff portion 52g of the metal conductor 52A with high electrical resistance becomes a heat spot, and the fuse element 50 is stably fused at the cutoff portion 52g. .
  • the cutoff point (fusible conductor 51) by the cutoff signal and the cutoff point (cutoff part 52g) by the overcurrent cutoff can be provided separately, as shown in FIG. 60 can be placed closer together or in contact with each other. Therefore, the arc discharge that occurs when the cutoff portion 52g is fused can be extinguished more quickly and reliably.
  • the cross-sectional area of the cross section (YZ cross section) perpendicular to the current flowing direction (front-back direction) in the cut-off part 52g is larger than that of the metal conductor 52 in the part other than the cut-off part 52g. smaller than the cross-sectional area.
  • the vertical dimension (thickness dimension) of the blocking portion 52g is smaller than the vertical dimension of the portion of the metal conductor 52 other than the blocking portion 52g.
  • FIG. 15 is a top view showing a part of the protection element 160 (fuse element 50) of the sixth modification.
  • the blocking portion 52g has a plurality of through holes 52h that vertically penetrate the metal conductor 52.
  • the cross-sectional area of the cut-off portion 52g in a cross section (YZ cross-section) perpendicular to the current flow direction (front-back direction) is made smaller than the cross-sectional area of the metal conductor 52 in a portion other than the cut-off portion 52g. ing.
  • FIG. 16 is a top view showing a part of the protection element 170 (fuse element 50) of the seventh modification.
  • the blocking portion 52g has a plurality of notches 52i that cut out a part of the metal conductor 52.
  • the cross-sectional area of the cut-off part 52g in a cross section (YZ cross-section) perpendicular to the direction of current flow (front-back direction) is made smaller than the cross-sectional area of the metal conductor 52 in a portion other than the cut-off part 52g. ing.
  • the cutoff portions 52g of the metal conductor 52 may be provided at a plurality of locations in the current direction in which the current flows through the fuse element 50.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view showing a part of the protection element 180 of the eighth modification.
  • heating elements 80 are arranged above and below the fusible conductor 51, respectively. That is, the heating element 80 is provided on both sides of the fuse element 50 in the vertical direction.
  • the pair of heating elements 80 disposed to sandwich the fuse element 50 from above and below allows the fuse element 50 to more reliably melt and blow during active cutoff.
  • FIG. 18 is a top view showing a part of the protection element (heating element 80) of the ninth modification.
  • a heating element 80 has one resistance layer 82.
  • the resistance layer 82 is arranged on a part of the insulating substrate 81 in the front-rear direction, and specifically, it is arranged at the end of the upper surface of the insulating substrate 81 in the front-rear direction.
  • each of the pair of heating element electrodes 85 has one first electrode part 85a and one second electrode part 85b extending in the left-right direction from the first electrode part 85a.
  • This ninth modification also provides the same effects as described above.
  • FIG. 19 is a top view showing a part of the protection element (heating element 80) of the tenth modification.
  • the heating element 80 has a plurality of resistance layers 82, specifically three.
  • the three resistance layers 82 are disposed on the upper surface of the insulating substrate 81 at both ends in the front-rear direction and at an intermediate portion located between the ends.
  • Each of the pair of heating element electrodes 85 includes one first electrode part 85a and three (plural) second electrode parts 85b extending in the left-right direction from the first electrode part 85a and arranged in line in the front-back direction. and has.
  • This tenth modification also provides the same effects as described above.
  • FIG. 20 is a perspective view showing a part (heating element 80) of the protection element of the eleventh modification.
  • the heating element 80 does not have the intermediate metal layer 83C.
  • the amount of heat generated by the resistance layer 82 (heating element 80) is large, and when the resistance layer 82 is energized, the part of the fusible conductor 51 connected to the intermediate metal layer 83C (the middle part of the fusible conductor 51 in the front-rear direction) ) are all melted, there is a possibility that the function of the intermediate metal layer 83C (the function of holding a part of the soluble conductor 51) cannot be sufficiently obtained. In such a case, the manufacturing cost of the heating element 80 may be reduced by not providing the intermediate metal layer 83C as in the above configuration.
  • FIG. 21 is a perspective view showing a part of the protection element (heating element 80) of the twelfth modification.
  • a heating element 80 has a holding metal layer 93 laminated on an insulating substrate 81.
  • the holding metal layer 93 faces the fuse element 50 side in the vertical direction.
  • the holding metal layer 93 is arranged on the same plate surface (the lower surface in the illustrated example) as the plate surface on which the metal layer 83 is arranged, of the pair of plate surfaces facing in the vertical direction of the insulating substrate 81. .
  • the holding metal layer 93 is made of the same material as the metal layer 83.
  • the holding metal layer 93 and the metal layer 83 are formed on the insulating substrate 81 by, for example, the same printing process.
  • the holding metal layer 93 is connected to any one of the plurality of metal layers 83.
  • the holding metal layer 93 is connected to the first metal layer 83A or the second metal layer 83B, and in the illustrated example, it is connected to the first metal layer 83A. That is, the holding metal layer 93 is formed integrally with the metal layer 83.
  • the holding metal layer 93 is connected to an end of the metal layer 83 in a direction (left and right direction) intersecting the current direction of the fuse element 50 .
  • the holding metal layer 93 is capable of holding the melt of the fuse element 50 .
  • the "melted material of the fuse element 50" referred to in this specification includes not only the melted material of the fusible conductor 51 but also the melted material of the mounting solder 86.
  • the molten material may also be referred to as a solder pool or the like.
  • the holding metal layer 93 protrudes from the left and right ends of the first metal layer 83A (metal layer 83). Specifically, the holding metal layer 93 protrudes from the ends of the first metal layer 83A in the left-right direction toward the outside of the heating element 80 in the left-right direction (the side opposite to the center in the left-right direction), and 80 inward in the front-rear direction (center side in the front-rear direction).
  • a pair of holding metal layers 93 are provided at intervals in the left-right direction.
  • the pair of holding metal layers 93 are connected to both ends of the first metal layer 83A in the left-right direction.
  • the pair of holding metal layers 93 are arranged at both ends in the left-right direction of the plate surface of the insulating substrate 81 facing the fuse element 50 side, and extend in the front-back direction.
  • the following effects are obtained. That is, even if the molten material of the fuse element 50 flows along the metal layer 83 in the direction in which the metal layer 83 extends (left and right direction) and accumulates near the end of the metal layer 83, this The melt is retained by a retaining metal layer 93 connected to the ends.
  • the holding metal layer 93 can stably hold the molten material in a predetermined position and control the flow of the molten material, thereby preventing problems such as the molten material interfering with the interruption of current flow (active interruption). , can be stably suppressed.
  • the holding metal layer 93 is connected to the first metal layer 83A or the second metal layer 83B.
  • the melted material of the fuse element 50 may accumulate near the ends of the first metal layer 83A in the extending direction (horizontal direction) or near the ends of the second metal layer 83B in the extending direction. Even if there is, the holding metal layer 93 connected to this end can stably hold the molten material.
  • FIG. 22 is a perspective view showing a part of the protection element (heating element 80) of the thirteenth modification.
  • the holding metal layer 93 may be connected to the intermediate metal layer 83C.
  • the holding metal layer 93 protrudes from the ends of the intermediate metal layer 83C in the left-right direction toward the outside of the heating element 80 in the left-right direction (the side opposite to the center in the left-right direction), and It protrudes toward the outside in the front-back direction (the side opposite to the central part in the front-back direction).
  • a pair of holding metal layers 93 are provided at intervals in the left-right direction.
  • the pair of holding metal layers 93 are connected to both ends of the intermediate metal layer 83C in the left-right direction.
  • the holding metal layer 93 may be connected to the first metal layer 83A or the second metal layer 83B.
  • the The holding metal layer 93 can stably hold the melt. Further, when the holding metal layer 93 is connected to the first metal layer 83A or the second metal layer 83B, the melted material of the fuse element 50 is Even if the melt accumulates near the end of the second metal layer 83B in the extending direction, the holding metal layer 93 connected to this end can stably hold the melt. That is, the holding metal layer 93 is connected to any one of the intermediate metal layer 83C, the first metal layer 83A, and the second metal layer 83B. More specifically, the holding metal layer 93 is connected to one or more (that is, at least one) of the intermediate metal layer 83C, the first metal layer 83A, and the second metal layer 83B.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view showing a part of the protection element of the fourteenth modification, and corresponds to a part of the cross-sectional view shown in FIG. 4.
  • the insulating member 60 facing the upper fuse element 50 from below is located in the accommodation through hole 67 (accommodation recess 69).
  • the accommodation through hole 67 vertically passes through the insulating member 60 and has, for example, a substantially square hole shape.
  • the housing through hole 67 is connected to the left and right ends of the slit portion 63 of the insulating member 60 .
  • a pair of accommodation through holes 67 are provided in the insulating member 60 at intervals in the left-right direction.
  • the pair of accommodation through holes 67 are connected to both ends of the slit portion 63 in the left and right direction.
  • the accommodation through hole 67 (accommodation recess 69) is arranged directly below the holding metal layer 93 of the upper heating element 80 of the pair of heating elements 80 included in the protection element. That is, the accommodation through hole 67 faces the holding metal layer 93.
  • the accommodation through hole 67 can accommodate the melted fuse element 50 held by the holding metal layer 93 .
  • the insulating member 60 facing the lower fuse element 50 from below has an accommodation hole 68 (accommodation recess 69).
  • the insulating member 60 facing the lower fuse element 50 from below is constituted by a part of the bottom wall 10a of the first holding member 10B, and this bottom wall 10a is separated from the top surface of the bottom wall 10a. It has a recessed accommodation hole 68.
  • the accommodation hole 68 is connected to the left and right ends of the groove-shaped recess 19 provided in the bottom wall 10a.
  • a pair of accommodation holes 68 are provided in the bottom wall 10a at intervals in the left-right direction.
  • the pair of accommodation holes 68 are connected to both ends of the recess 19 in the left and right direction.
  • the accommodation hole 68 (accommodation recess 69) is arranged directly under the holding metal layer 93 of the lower heating element 80 of the pair of heating elements 80 included in the protection element. That is, the accommodation hole 68 faces the holding metal layer 93.
  • the accommodation hole 68 can accommodate the melt of the fuse element 50 held by the holding metal layer 93 .
  • the melted material of the fuse element 50 held by the holding metal layer 93 has, for example, a droplet shape, and hangs below the holding metal layer 93.
  • the accommodation through hole 67 or the accommodation hole 68 as the accommodation recess 69 is provided in the insulating member 60 or the bottom wall 10a disposed below the fuse element 50, so that each holding metal The melt held in layer 93 is placed in receiving recess 69 .
  • the holding metal layer 93 can stably hold the molten material, and it is possible to suppress problems such as short circuits caused by, for example, unintended flow of the molten material.
  • a protection element according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 24 to 35.
  • the protection element of the second embodiment differs from the first embodiment described above mainly in the manner in which the electrodes and the like on the insulating substrate 202 including the resistance layer 201 are arranged.
  • symbol or the same name may be attached
  • FIG. 24 is a top view showing an example of the heating element 80 of the second embodiment.
  • the protection element includes an insulating substrate 202 including a resistance layer 201, a fusible conductor 51 (not shown in FIG. 24) mounted on the insulating substrate 202, and a first conductor connected to the resistance layer 201.
  • the first metal 221 is formed on the electrode 213 and the fifth electrode 215.
  • FIG. 25 is a top view showing another example of the heating element 80 of the second embodiment.
  • the protection element includes an insulating substrate 202 including a resistance layer 201, a fusible conductor 51 (not shown in FIG. 25) mounted on the insulating substrate 202, and a first conductor connected to the resistance layer 201.
  • a fifth electrode connects the electrode 211 and the second electrode 212, the third electrode 213 and the fourth electrode 214 arranged on the insulating substrate 202, and the first electrode 211 and the third electrode 213.
  • the resistive layer 201 is covered with an insulating layer 203 from above.
  • the resistance layer 201 is made of a conductive material that generates heat when electricity is applied, such as nichrome, W, Mo, Ru, etc., or a material containing these.
  • the resistance layer 201 is formed by mixing powder of these alloys, compositions, or compounds with a resin binder, etc., making a paste, forming a pattern on the insulating substrate 202 using screen printing technology, and baking. can be formed by Note that the material of the resistance layer 201 is not limited to the above, and can be changed according to design specifications.
  • the resistance layer 201 extends in the left-right direction when viewed from above.
  • the resistance layer 201 has a rectangular shape in which the dimension in the left-right direction is larger than the dimension in the front-rear direction.
  • the resistance layer 201 extends in a direction that intersects the direction in which current flows through the fuse element 50 (generally in the front-back direction, partially including the vertical direction); It extends in the orthogonal direction (that is, the left and right direction). Note that the shape of the resistance layer 201 is not limited to the above, and can be changed according to design specifications.
  • the insulating substrate 202 is, for example, an insulating substrate made of alumina, glass ceramics, mullite, zirconia, or the like. Note that the material of the insulating substrate 202 is not limited to the above, and can be changed according to design specifications.
  • the insulating substrate 202 has a rectangular shape that is larger than the resistance layer 201 when viewed from above. Specifically, the insulating substrate 202 extends in a direction intersecting the current direction, and in the illustrated example, it extends in a direction (horizontal direction) perpendicular to the current direction. Note that the shape of the insulating substrate 202 is not limited to the above, and can be changed according to design specifications.
  • the insulating layer 203 is provided to protect the resistance layer 201.
  • As the material of the insulating layer 203 for example, an insulating material such as ceramics or glass can be used.
  • the insulating layer 203 can be formed by applying a paste of an insulating material and baking it. Note that the material of the insulating layer 203 is not limited to the above, and can be changed according to design specifications.
  • the insulating layer 203 has a rectangular shape that is larger than the resistance layer 201 and smaller than the insulating substrate 202 when viewed from above. Specifically, the insulating layer 203 extends in a direction intersecting the current direction, and in the illustrated example, it extends in a direction (left and right direction) perpendicular to the current direction. Note that the shape of the insulating layer 203 is not limited to the above, and can be changed according to design specifications.
  • the first electrode 211 and the second electrode 212 are connected to a portion of the upper surface of the insulating substrate 202 that extends in the front-rear direction at the left-right end, and to a portion that extends in the left-right direction from the outer end of this portion and is connected to the resistance layer 201. It has a part that is In the illustrated example, the first electrode 211 and the second electrode 212 each have an L-shape in opposite directions when viewed from above. Parts of the first electrode 211 and the second electrode 212 are exposed to the outside without being covered with the insulating layer 203. Note that the shapes of each of the first electrode 211 and the second electrode 212 are not limited to those described above, and can be changed according to design specifications.
  • the third electrode 213 and the fourth electrode 214 are arranged at the ends of the upper surface of the insulating substrate 202 in the left-right direction, separated from the first electrode 211 and the second electrode 212, respectively, in the front-rear direction. .
  • the third electrode 213 and the fourth electrode 214 each have a rectangular shape when viewed from above.
  • the third electrode 213 and the fourth electrode 214 are exposed to the outside without being covered with the insulating layer 203.
  • the shapes of each of the third electrode 213 and the fourth electrode 214 are not limited to those described above, and can be changed according to design specifications.
  • the fifth electrode 215 is arranged between the first electrode 211 and the third electrode 213 at one end of the upper surface of the insulating substrate 202 in the left-right direction.
  • the fifth electrode 215 has a rectangular shape when viewed from above.
  • the fifth electrode 215 is exposed to the outside without being covered with the insulating layer 203.
  • the shape of the fifth electrode 215 is not limited to the above, and can be changed according to design specifications.
  • the fifth electrode 215 is, for example, a metal made of Ag (silver) or Cu (copper), or an alloy whose main component is Ag or Cu.
  • the fifth electrode 215 only needs to contain Ag or Cu, and may be made of Ag alone, Cu alone, an Ag alloy, or a Cu alloy. good.
  • the Ag alloy is the alloy with the highest content of Ag among the metals contained in the alloy
  • the Cu alloy is the alloy with the highest content of Cu among the metals contained in the alloy. Note that the material of the fifth electrode 215 is not limited to the above, and can be changed according to design specifications.
  • the sixth electrode 216 is connected to the second electrode 212 and the fourth electrode 214 at the other end of the upper surface of the insulating substrate 202 in the left-right direction (the end opposite to the fifth electrode 215 in the left-right direction). placed between.
  • the sixth electrode 216 has a rectangular shape when viewed from above.
  • the sixth electrode 216 is exposed to the outside without being covered with the insulating layer 203. Note that the shape of the sixth electrode 216 is not limited to the above, and can be changed according to design specifications.
  • the sixth electrode 216 is, for example, a metal made of Ag or Cu, or an alloy whose main component is Ag or Cu.
  • the same material as the fifth electrode 215 can be used for the sixth electrode 216, for example. Note that the material of the sixth electrode 216 is not limited to the above, and can be changed according to design specifications.
  • the first metal 221 is formed so as to straddle the upper surfaces of the third electrode 213 and the fifth electrode 215 in the front-rear direction.
  • the first metal 221 has an oval shape that is long in the front-rear direction when viewed from above.
  • the first metal 221 is exposed to the outside without being covered with the insulating layer 203. Note that the shape of the first metal 221 is not limited to the above, and can be changed according to design specifications.
  • the first metal 221 is, for example, Sn (tin) or an alloy containing Sn as a main component.
  • the first metal 221 only needs to contain Sn, and may be Sn alone or an Sn alloy.
  • Sn alloy is an alloy whose main component is Sn.
  • Sn alloy is an alloy with the highest content of Sn among the metals contained in the alloy. Examples of Sn alloys include Sn-Bi alloy, In-Sn alloy, Sn-Ag-Cu alloy, and the like. Note that the material of the first metal 221 is not limited to the above, and can be changed according to design specifications.
  • the second metal 222 is formed so as to straddle the upper surfaces of the fourth electrode 214 and the sixth electrode 216 in the front-rear direction.
  • the second metal 222 has an oval shape that is long in the front-rear direction when viewed from above.
  • the second metal 222 is exposed to the outside without being covered with the insulating layer 203. Note that the shape of the second metal 222 is not limited to the above, and can be changed according to design specifications.
  • the second metal 222 is, for example, Sn or an alloy containing Sn as a main component.
  • the same material as the first metal 221 can be used, for example. Note that the material of the second metal 222 is not limited to the above, and can be changed according to design specifications.
  • FIG. 26 is a side view of the insulating substrate 202 of the second embodiment, and is a diagram before the energizing member 90 is connected.
  • FIG. 27 is a side view of the insulating substrate 202 of the second embodiment, and is a diagram before energization after the energization member 90 is connected. Referring to FIGS. 26 and 27 together, the thickness of the fifth electrode 215 is thinner than the thickness of the third electrode 213. In the illustrated example, the thickness of the electrode corresponds to the minimum length of the electrode in the vertical direction.
  • the thickness of the sixth electrode 216 is thinner than the thickness of the fourth electrode 214.
  • the thickness of the sixth electrode 216 may be approximately the same as the thickness of the fifth electrode 215.
  • the thickness of the fourth electrode 214 may be approximately the same as the thickness of the third electrode 213. Note that the relationship between the thicknesses of each electrode is not limited to the above, and can be changed according to design specifications.
  • a member 90 for supplying current to the resistance layer 201 is connected to the third electrode 213 and the fourth electrode 214.
  • the energizing member 90 is, for example, a power supply line.
  • the current supply member 90 is not limited to an electric wire such as a power supply line, and may be a member that supplies power (power supply member).
  • the aspect of the energizing member 90 is not limited to the above, and can be changed according to design specifications.
  • the third electrode 213 is connected to the current-carrying member 90 via the first metal 221 formed on the third electrode 213 and the fifth electrode 215.
  • the first metal 221 functions, for example, as a solder for connecting the third electrode 213 and the current-carrying member 90.
  • the fifth electrode 215 to which the current-carrying member 90 is not connected is thinner than the third electrode 213 to which the current-carrying member 90 is connected.
  • the fourth electrode 214 is connected to the current-carrying member 90 via a second metal 222 formed on the fourth electrode 214 and the sixth electrode 216.
  • the second metal 222 functions, for example, as a solder for connecting the fourth electrode 214 and the current-carrying member 90.
  • the sixth electrode 216 to which the current-carrying member 90 is not connected is thinner than the fourth electrode 214 to which the current-carrying member 90 is connected.
  • the fusible conductor 51 is cut off by the heat generated by the resistance layer 201, and the fifth electrode 215 is melted by melting the first metal 221 and/or the sixth electrode is melted by melting the second metal 222.
  • the structure is such that the resistance value between the third electrode 213 and the fourth electrode 214 increases by ten times or more due to the dissolution of the electrode 216.
  • the fusible conductor 51 is cut off due to the heat generated by the resistance layer 201, and the fifth electrode 215 is melted due to the melting of the first metal 221, so that the gap between the third electrode 213 and the second electrode 212 is An example will be described in which the resistance value is increased by 10 times or more.
  • FIG. 28 is a side view of the insulating substrate 202 of the second embodiment, and shows a state in which a part of the fuse element 50 is blown after energization.
  • FIG. 29 is a side view of the insulating substrate 202 of the second embodiment, showing a state where a part of the electrode of the heating element 80 is fused.
  • FIG. 30 is a perspective view of the insulating substrate 202 of the second embodiment, and is a view before the current-carrying member 90 is connected (the insulating layer 203 is shown by a chain double-dashed line).
  • FIG. 28 is a side view of the insulating substrate 202 of the second embodiment, and shows a state in which a part of the fuse element 50 is blown after energization.
  • FIG. 29 is a side view of the insulating substrate 202 of the second embodiment, showing a state where a part of the electrode of the heating element 80 is fused.
  • FIG. 30 is a perspective view of the insul
  • FIG. 31 is a perspective view of the insulating substrate 202 of the second embodiment, and is a view before the current-carrying member 90 is connected (the insulating layer 203 is shown with a solid line).
  • FIG. 32 is a perspective view of the insulating substrate 202 of the second embodiment, and is a view after the energizing member 90 is connected.
  • FIG. 33 is a perspective view of the insulating substrate 202 of the second embodiment, and is a diagram showing a state where a part of the electrode of the heating element 80 is fused.
  • the fusible conductor 51 (an example of a portion of the fuse element 50) is blown, and the current flow to the fuse element 50 is interrupted.
  • the fusible conductor 51 is fused (cut off), and more specifically, the soluble conductor 51 is fused due to heating of the resistance layer 201.
  • the entire insulating substrate 202 becomes hot. Since the insulating substrate 202 has a rectangular plate shape long in the left-right direction when viewed from above, the heat generated by the resistance layer 201 causes the center side of the insulating substrate 202 in the left-right direction to become hotter than the outer end side in the left-right direction. Further, since heat escapes from the current-carrying member 90 at the outer end side in the left-right direction of the insulating substrate 202, the outer end side in the left-right direction of the insulating substrate 202 becomes lower in temperature than the center side in the left-right direction.
  • the insulating substrate 202 has a temperature distribution such that the center side in the left-right direction is high in temperature and the outer end side in the left-right direction is low in temperature.
  • the solder (first metal 221) of the current-carrying member 90 melts.
  • the fifth electrode 215, which is thinner than the third electrode 213, melts into the molten solder (first metal 221).
  • the molten solder erodes the fifth electrode 215 and is drawn toward the third electrode 213, which has higher wettability than the insulating substrate 202, due to surface tension.
  • the fifth electrode 215, which is thinner than the third electrode 213, functions as a cutoff section that cuts off the current flow path of the heating element 80.
  • the third electrode 213, which is thicker than the fifth electrode 215, functions as a solder pool that attracts molten solder (solder that has eroded the fifth electrode 215).
  • the fifth electrode 215 has melted, and more specifically, the fifth electrode 215 has disappeared due to erosion by molten solder (so-called solder erosion). .
  • solder erosion due to erosion by molten solder
  • the fifth electrode 215 does not necessarily disappear completely between the first electrode 211 and the third electrode 213, but may have a melted residue (part of the fifth electrode 215 remains). You may.
  • the resistance value between the third electrode 213 and the second electrode 212 increases by ten times or more due to the melting of the fifth electrode 215 due to the melting of the first metal 221. , it is sufficient if the structure is such that the heat generation of the resistance layer 201 is suppressed. For example, even if the fifth electrode 215 partially remains, the resistance value increases as the thickness decreases, so that no current flows in the current-carrying path of the heating element 80. For example, when the resistance value between the third electrode 213 and the second electrode 212 becomes 10 times or more, the amount of heat generated becomes 1/10 or less, thereby reducing the risk of destruction due to overheating as a protective element.
  • the protection element of this embodiment described above includes an insulating substrate 202 including a resistance layer 201, a fusible conductor 51 mounted on the insulating substrate 202, a first electrode 211 and a second electrode connected to the resistance layer 201.
  • the fusible conductor 51 is melted by the heat generated by the resistance layer 201, and the fifth electrode 215 is melted by melting the first metal 221 and/or the fifth electrode 215 is melted by the melting of the second metal 222.
  • the structure is such that the resistance value between the third electrode 213 and the fourth electrode 214 increases by ten times or more due to the dissolution of the sixth electrode 216.
  • the fifth electrode 215 and/or the sixth electrode 216 are melted by the melted solder, and the third electrode 213 and
  • the resistance value between the fourth electrode 214 and the fourth electrode 214 increases by a factor of ten or more, the amount of heat generated is reduced to one-tenth or less. Therefore, the risk of destruction due to overheating as a protective element can be reduced.
  • the energizing path of the fuse element 50 through which a large current flows and the energizing path of the heating element 80 are electrically independent, it becomes possible to automatically stop the heating of the heating element 80 after the fuse element 50 blows out.
  • the first metal 221 is tin or an alloy mainly composed of tin
  • the fifth electrode 215 is a metal composed of silver or copper, or an alloy mainly composed of silver or copper. be. According to this configuration, the fifth electrode 215 easily melts into the molten first metal 221, making it easy to cause solder erosion.
  • a member 90 for supplying current to the resistance layer 201 is connected to the third electrode 213 and the fourth electrode 214. According to this configuration, it is easy to reduce the thickness of the fifth electrode 215 and the sixth electrode 216 to which the current-carrying member 90 is not connected, making it easy to cause solder erosion.
  • the heating elements of conventional protection elements have the following problems (1) to (3).
  • FIG. 34 is a perspective view of the insulating substrate 202 according to a modification of the second embodiment, and is a diagram before the current-carrying member 90 is connected (the insulating layer 203 is shown by a chain double-dashed line).
  • FIG. 35 is a perspective view of the insulating substrate 202 according to a modification of the second embodiment, and is a view before the current-carrying member 90 is connected (the insulating layer 203 is shown with a solid line).
  • symbol or the same name may be attached
  • a sixth electrode 216 connecting the second electrode 212 and the fourth electrode 214 is located at one location between the second electrode 212 and the fourth electrode 214.
  • the sixth electrodes 216A and 216B may be provided at two locations on both sides of the fourth electrode 214A to which the current-carrying member 90 is connected.
  • sixth electrodes 216A and 216B which are thinner than the fourth electrode 214A, may be provided on both sides of the fourth electrode 214A.
  • the manner in which the sixth electrodes 216A, 216B are installed can be changed depending on design specifications.
  • a protection element 300 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 36 to 40.
  • the protection element 300 of the third embodiment differs from the first embodiment described above mainly in that a filler 301 is disposed in the internal pressure buffer space 16 formed inside the insulating case 10.
  • symbol or the same name may be attached
  • FIG. 36 is a cross-sectional view showing an example of the filler 301 of the third embodiment.
  • the protective element 300 is arranged between a first terminal 91 and a second terminal 92 that are arranged apart from each other in the front-rear direction (an example of the first direction), and between the first terminal 91 and the second terminal 92.
  • a fuse element 50 which is arranged in the upper and lower directions (an example of a second direction orthogonal to the first direction) and which is blown out when a current of a predetermined value or more flows through the fuse element 50 electrically connects these elements. 50, a part of the first terminal 91, a part of the second terminal 92, the fuse element 50, and the insulating member 60.
  • An insulating case 10 has an internal pressure buffer space 16 formed therein that communicates with a space 18 in which a fuse element 50 is arranged, and at least one insulating member 60 is disposed in at least a portion of the internal pressure buffer space 16 and is connected to the fuse element.
  • a filler 301 is provided in contact with a surface opposite to the surface facing 50.
  • the filler 301 has the function of quickly and safely extinguishing the arc discharge by filtering and cooling the metal gas generated by the arc discharge that occurs in the part to be interrupted in a circuit where excessive current is flowing, for example.
  • the filler 301 is not limited to the granular inorganic insulating material, and various materials can be used.
  • the aspect of the filler 301 can be changed depending on design specifications.
  • the filler 301 is filled in the internal pressure buffer space 16 inside the protection element 300.
  • a portion of the filler 301 is in contact with the upper surface of the insulating member 60 located above the upper fuse element 50.
  • the filler 301 is put into the internal pressure buffer space 16. Thereafter, by attaching the third holding member 10D to the second holding member 10C, the internal pressure buffer space 16 can be filled with the filler 301.
  • the filler 301 is not limited to being completely filled in the internal pressure buffering space 16 without any gaps, but may be filled in a part of the internal pressure buffering space 16 with a gap.
  • the filler 301 is disposed in at least a portion of the internal pressure buffer space 16, and at least one of the insulating members 60 is in contact with the surface opposite to the surface facing the fuse element 50 (in the illustrated example, the top surface).
  • the filler comes into contact with and covers the surface of the fuse element, metal splatter generated when the fuse element blows will continue to accumulate on the filler surface and form a conductive path, causing a long-term arc discharge. This may lead to the risk of a decrease in insulation resistance after switching off and/or shutting off. Therefore, it is preferable that the filler 301 be arranged so as not to come into contact with the fuse element 50 as much as possible.
  • the posture of the protective element 300 is not limited to being arranged so that its vertical direction (an example of a second direction perpendicular to the first direction) is along the direction of gravity, but may also be arranged so that it intersects with the direction of gravity. may be done.
  • the filler 301 fills the internal pressure buffer space 16 without any gaps, even if the protective element 300 is arranged at an angle with respect to the direction of gravity, at least one of the insulating members 60 will have a surface facing the fuse element 50. is in contact with the opposite surface.
  • the arrangement of the protection element 300 can be changed according to design specifications.
  • the filler 301 is, for example, silica sand.
  • Silica sand is granular SiO 2 (silica glass).
  • Silica sand is sand consisting mainly of quartz grains. Specifically, silica sand is white, coarse-grained sand that contains a particularly large amount of quartz grains among sandy deposits and weathering products whose main components are silicates.
  • the filler 301 is not limited to silica sand, and various materials can be used.
  • the filler 301 may be a spherical member (eg, a ceramic bead or a ceramic ball) made of a ceramic material such as quartz glass, alumina, or zirconia.
  • the filler 301 may be a porous member (eg, porous ceramic) made of a ceramic material such as quartz glass, alumina, or zirconia.
  • the filler 301 may be a spherical member (for example, a plastic bead or a plastic ball) made of a plastic material such as nylon or PMMA (acrylic resin).
  • the filler 301 may be a porous member (eg, porous plastic) made of a plastic material such as nylon or PMMA.
  • a through hole 63 (for example, a slit portion) may be formed in the insulating member 60 to vertically penetrate the insulating member 60.
  • a portion of the filler 301 that has entered the through hole 63 may be in contact with a portion of the fuse element 50 .
  • the filler 301 that has entered the through hole 63 does not have to come into contact with a part of the fuse element 50.
  • the manner of contact between the filler 301 that has entered the through hole 63 and the fuse element 50 can be changed depending on design specifications.
  • the protection element 300 further includes a heating element 80 arranged to overlap the fuse element 50 in the vertical direction.
  • the fuse element 50 may include a fusible conductor 51 that is laminated with the heating element 80 and a metal conductor 52 that connects the first terminal 91 or the second terminal 92 and the fusible conductor 51.
  • the fusible conductor 51 may have a lower melting temperature than the metal conductor 52.
  • the protection element 300 further includes a power supply member 90 that supplies current to the heating element 80.
  • the insulating case 10 accommodates a portion of the power supply member 90 and the heating element 80.
  • the heating element 80 generates heat by being energized by the power supply member 90, and melts and blows at least a portion of the fuse element 50.
  • the protection element 300 of the present embodiment described above has a first terminal 91 and a second terminal 92 arranged apart from each other in the first direction, and a terminal arranged between the first terminal 91 and the second terminal 92.
  • a fuse element 50 that is electrically connected to the fuse element 50 and is blown out when a current of a predetermined value or higher flows, and an insulating member 60 that is disposed facing the fuse element 50 from both sides in a second direction orthogonal to the first direction. and an insulating case 10 that accommodates a part of the first terminal 91, a part of the second terminal 92, the fuse element 50, and the insulating member 60, and a space in which the fuse element 50 is arranged inside the insulating case 10.
  • the fuse element 50 is sandwiched between the insulating member 60 from above and below.
  • the internal pressure buffer space 16 can suppress a sudden increase in the internal pressure of the protection element 300 due to gas generated by arc discharge that occurs when the fuse element 50 is blown.
  • the filler 301 is disposed in at least a portion of the internal pressure buffer space 16 and the insulating member 60 is in contact with the surface opposite to the surface facing the fuse element 50, so that the insulating member 60 prevents arc discharge from occurring.
  • the filler 301 can sufficiently suppress a sudden increase in the internal pressure of the protection element 300 due to melted debris entering the internal pressure buffer space 16. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of large-scale arc discharge when the fuse element 50 is fused, and to provide the protection element 300 that can perform both overcurrent interrupting and interrupting functions based on the interrupting signal.
  • the filling material 301 can be placed in the internal pressure buffer space 16.
  • the energy of the arc can be absorbed by the filler 301, so that the arc can be suppressed.
  • the filler 301 is silica sand that is granular SiO 2 (silica glass)
  • a surface area can be secured for each particle of silica sand, and compared to a case where the filler 301 is plate-shaped, the filler It is easy to increase the surface area of 301 as a whole. Therefore, it is easier to suppress a sudden increase in the internal pressure of the protection element 300 due to molten debris entering the internal pressure buffer space 16.
  • quartz glass has a lower melting point than other ceramic materials, so endothermic reactions proceed more quickly. Therefore, the heat generated by the melted debris entering the internal pressure buffer space 16 is quickly absorbed, so that an increase in the internal pressure of the protection element 300 can be suppressed.
  • quartz glass is cheaper and more readily available than other ceramic materials, contributing to cost reduction.
  • FIG. 37 is a cross-sectional view showing an example of the arrangement of fillers according to the third embodiment.
  • fillers 311A and 311B are arranged in internal pressure buffer spaces 16 formed inside each of the upper and lower parts of the insulating case 10 in the protection element 310.
  • the internal pressure buffer space 16 inside the protection element 310 is filled with fillers 311A and 311B.
  • a portion of the filler 311A located in the upper internal pressure buffer space 16 is in contact with the upper surface of the insulating member 60 located above the upper fuse element 50.
  • a portion of the filler 311B located in the lower internal pressure buffer space 16 is in contact with the lower surface of the insulating member 60 located below the lower fuse element 50.
  • the energy of the arc can be absorbed in the vertical direction by the filler 311A placed in the upper internal pressure buffer space 16 and the filler 311B placed in the lower internal pressure buffer space 16. .
  • This configuration is particularly effective when the fuse element 50 has multiple layers.
  • FIG. 38 is a sectional view showing another example of the filler according to the third embodiment.
  • the filler 321 fills the internal pressure buffer space 16 inside the protection element 320.
  • a portion of the filler 321 is in contact with the upper surface of the insulating member 60 located above the upper fuse element 50.
  • the filler 321 is, for example, silicone.
  • Silicone is an inorganic polymer whose main chain is a siloxane bond in which silicon (Si) and oxygen (O) are repeatedly arranged.
  • the internal pressure buffer space 16 is filled with gel-like silicone.
  • the filler 321 is made of silicone, it is softer than in the case where the filler 321 is plate-shaped, so it is easier to absorb molten debris and take it into the filler 321. Therefore, it is easier to suppress a sudden increase in the internal pressure of the protection element 320 due to molten debris entering the internal pressure buffer space 16.
  • FIG. 39 is a sectional view showing another example of the filler according to the third embodiment.
  • the filler 331 fills the internal pressure buffer space 16 inside the protection element 330.
  • a portion of the filler 331 is in contact with the upper surface of the insulating member 60 located above the upper fuse element 50 via a portion of the insulating case 10 (the bottom of the internal pressure buffer space 16).
  • the filler 331 is, for example, a plate-shaped member (eg, plate-shaped ceramic) made of a ceramic material such as quartz glass, alumina, or zirconia.
  • a plurality of plate-shaped ceramics are arranged one on top of the other in the front-rear direction.
  • the filler 331 is a plate-shaped ceramic, and by arranging a plurality of plate-shaped ceramics stacked one on top of the other in the front-rear direction, the surface area in contact with the arc can be increased. Therefore, it is easier to suppress a sudden increase in the internal pressure of the protection element 330 due to molten debris entering the internal pressure buffer space 16.
  • FIG. 40 is a sectional view showing another example of the filler according to the third embodiment.
  • the filler 341 is filled in the internal pressure buffer space 16 inside the protection element 340.
  • a portion of the filler 341 is in contact with the upper surface of the insulating member 60 located above the upper fuse element 50 via a portion of the insulating case 10 (the bottom of the internal pressure buffer space 16).
  • the filler 341 is, for example, a plate-shaped member (eg, plate-shaped ceramic) made of a ceramic material such as quartz glass, alumina, or zirconia. In the illustrated example, a plurality of plate-shaped ceramics are arranged one on top of the other in the vertical direction.
  • a plate-shaped member eg, plate-shaped ceramic
  • a ceramic material such as quartz glass, alumina, or zirconia.
  • the filler 341 is a plate-shaped ceramic, and the plurality of plate-shaped ceramics are arranged one on top of the other in the vertical direction, so that the surface area in contact with the arc can be increased. Therefore, it is easier to suppress a sudden increase in the internal pressure of the protection element 340 due to molten debris entering the internal pressure buffer space 16.
  • a protection element 400 according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 41 and 42.
  • the protection element 400 of the fourth embodiment differs from the first embodiment described above mainly in that a filter 401 is disposed in the internal pressure buffer space 16 formed inside the insulating case 10.
  • symbol or the same name may be attached
  • FIG. 41 is a cross-sectional view showing an example of the filter 401 of the fourth embodiment.
  • the protective element 400 is arranged between a first terminal 91 and a second terminal 92 that are arranged apart from each other in the front-rear direction (an example of the first direction), and between the first terminal 91 and the second terminal 92.
  • a fuse element 50 which is arranged in the upper and lower directions (an example of a second direction orthogonal to the first direction) and which is blown out when a current of a predetermined value or more flows through the fuse element 50 electrically connects these elements. 50, a part of the first terminal 91, a part of the second terminal 92, the fuse element 50, and the insulating member 60.
  • An insulating case 10 has an internal pressure buffer space 16 formed therein that communicates with a space in which the fuse element 50 is arranged, and at least one insulating member 60 is disposed in at least a portion of the internal pressure buffer space 16 and is connected to the fuse element 50. and a filter 401 in contact with a surface opposite to the surface facing the filter.
  • the filter 401 has a function of suppressing an increase in internal pressure by, for example, collecting molten debris generated by arc discharge that occurs in a portion of a circuit where an excessive current is flowing to be interrupted.
  • the filter 401 is not limited to materials having the above functions, and various materials can be used.
  • the aspect of filter 401 can be changed depending on design specifications.
  • the filter 401 is filled in the internal pressure buffer space 16.
  • Filter 401 does not come into close contact with fuse element 50.
  • a portion of the filter 401 is in contact with the upper surface of the insulating member 60 located above the upper fuse element 50.
  • the filter 401 is placed in the internal pressure buffer space 16 with the third holding member 10D (corresponding to the lid member constituting the insulating case 10) removed from the second holding member 10C. Thereafter, by attaching the third holding member 10D to the second holding member 10C, the internal pressure buffer space 16 can be filled with the filter 401.
  • the filter 401 is not limited to being completely filled in the internal pressure buffering space 16 without any gaps, but may be filled in a part of the internal pressure buffering space 16 with a gap.
  • the filter 401 is disposed in at least a portion of the internal pressure buffer space 16 and at least one insulating member 60 is in contact with the surface opposite to the surface facing the fuse element 50 (in the illustrated example, the upper surface). good.
  • the posture of the protective element 400 is not limited to being arranged so that its vertical direction (an example of a second direction perpendicular to the first direction) is along the direction of gravity, but may be arranged so that it intersects with the direction of gravity. may be done.
  • the filter 401 is filled in the internal pressure buffer space 16 without any gaps, even if the protection element 400 is arranged at an angle with respect to the direction of gravity, the surface of at least one insulating member 60 facing the fuse element 50 is It will be in contact with the opposite side.
  • the arrangement of the protection element 400 can be changed according to design specifications.
  • Filter 401 is made of, for example, a fiber material.
  • the fiber material may be a ceramic material such as SiO 2 , MgO, CaO, TiO 2 , Al 2 O 3 , or ZrO 2 , or a fiber material such as SiO 2 , MgO, CaO, TiO 2 , Al 2 O 3 , or ZrO 2 .
  • Man-made mineral fibers MMMF
  • biosoluble fibers biosoluble fibers: BSF, alkaline earth silicate: AES
  • alumina fibers polycrystalline fibers: PCW
  • glass wool rock wool
  • examples of the fiber material include plastic materials such as nylon and PMMA. Note that the aspect of the fiber material is not limited to the above, and can be changed according to design specifications.
  • the filter 401 is not limited to being made of a fiber material, and may be made of a porous member.
  • the filter 401 may be formed of a sheet-like member.
  • the filter 401 is a ceramic fiber paper, a biosoluble fiber paper, an alumina fiber paper, a glass wool paper, a rock wool paper, a slag wool paper, a silica fiber paper, or a plurality of ceramic fiber papers or biosoluble fiber papers.
  • alumina fiber paper, glass wool paper, rock wool paper, slag wool paper, and silica fiber paper may be stacked and arranged in the internal pressure buffer space 16.
  • the filter 401 is not limited to paper, and may be in the shape of wool, board, block, or the like.
  • the aspect of filter 401 can be changed depending on design specifications.
  • the fuse element 50 is a fusible conductor 51 and may have a lower melting point than the first terminal 91 and the second terminal 92.
  • the fusible conductor 51 may be a laminate including a low melting point metal layer and a high melting point metal layer.
  • the low melting point metal layer is composed of Sn or Sn as a main component.
  • the high melting point metal layer is composed of Ag or Cu, or mainly composed of Ag or Cu.
  • the protection element 400 further includes a heating element 80 arranged to overlap the fuse element 50 in the vertical direction.
  • the fuse element 50 may include a fusible conductor 51 that is laminated with the heating element 80 and a metal conductor 52 that connects the first terminal 91 or the second terminal 92 and the fusible conductor 51.
  • the melting point of metal conductor 52 may be higher than the melting point of fuse element 50.
  • a fusible conductor 51 and a heating element 80 are laminated.
  • the protection element 400 further includes a power supply member 90 that supplies current to the heating element 80.
  • the insulating case 10 accommodates a portion of the power supply member 90 and the heating element 80.
  • the heating element 80 generates heat by being energized by the power supply member 90, and melts and blows at least a portion of the fuse element 50.
  • the protection element 400 of the present embodiment described above has a first terminal 91 and a second terminal 92 arranged apart from each other in the first direction, and a terminal arranged between the first terminal 91 and the second terminal 92.
  • a fuse element 50 that is electrically connected to the fuse element 50 and is blown out when a current of a predetermined value or higher flows, and an insulating member 60 that is disposed facing the fuse element 50 from both sides in a second direction orthogonal to the first direction. and an insulating case 10 that accommodates a part of the first terminal 91, a part of the second terminal 92, the fuse element 50, and the insulating member 60, and a space in which the fuse element 50 is arranged inside the insulating case 10.
  • an insulating case 10 in which an internal pressure buffer space 16 communicating with the fuse element 50 is formed; A filter 401 in contact with the surface is provided.
  • the fuse element 50 is sandwiched between the insulating member 60 from above and below.
  • the internal pressure buffer space 16 can suppress a sudden increase in the internal pressure of the protection element 400 due to gas generated by arc discharge that occurs when the fuse element 50 is blown.
  • the filter 401 is disposed in at least a portion of the internal pressure buffer space 16, and the insulating member 60 is in contact with the surface opposite to the surface facing the fuse element 50, so that the insulating member 60 suppresses the occurrence of arc discharge.
  • the filter 401 can sufficiently suppress a sudden increase in the internal pressure of the protection element 400 due to melted debris entering the internal pressure buffer space 16. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of large-scale arc discharge when the fuse element 50 is blown, and it is possible to provide the protection element 400 that achieves both overcurrent cutoff and cutoff functions based on a cutoff signal.
  • a filter 401 can be placed in the internal pressure buffer space 16.
  • the filter 401 it is possible to suppress an increase in internal pressure by collecting molten debris with the filter 401, thereby suppressing arcing.
  • the filter 401 when the filter 401 is made of a fiber material, the surface area of the filter 401 can be secured, and the surface area of the filter 401 as a whole can be easily increased compared to the case of a plate-shaped ceramic.
  • the fibrous filter 401 has more elements that trap molten debris than the plate-shaped ceramic. Therefore, it is easier to suppress a sudden increase in the internal pressure of the protection element 400 due to molten debris entering the internal pressure buffer space 16.
  • FIG. 42 is a cross-sectional view showing an example of the arrangement of filters according to the fourth embodiment.
  • filters 411A and 411B are arranged in internal pressure buffer spaces 16 formed inside each of the upper and lower parts of the insulating case 10 in the protection element 410.
  • the filters 411A and 411B are filled in the internal pressure buffer space 16 inside the protection element 410.
  • a portion of the filter 411A located in the upper internal pressure buffer space 16 is in contact with the upper surface of the insulating member 60 located above the upper fuse element 50.
  • a portion of the filter 411B located in the lower internal pressure buffer space 16 is in contact with the lower surface of the insulating member 60 located below the lower fuse element 50.
  • the filter 411A disposed in the upper internal pressure buffer space 16 and the filter 411B disposed in the lower internal pressure buffer space 16 can collect melted debris in the vertical direction.
  • the molten particles can be captured by the filters 411A and 411B on both sides in the vertical direction. This configuration is particularly effective when the fuse element 50 has multiple layers.
  • a protection element 500 according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 43 to 45.
  • the protective element 500 of the fifth embodiment differs from the first embodiment described above mainly in that the carbon material contained in the insulating member 501 and/or the insulating case 502 is less than a predetermined amount.
  • symbol or the same name may be attached
  • FIG. 43 is a perspective view (perspective cross-sectional view) showing the appearance and cross section of the protection element 500 of the fifth embodiment.
  • the protective element 500 is arranged between a first terminal 91 and a second terminal 92 that are arranged apart from each other in the front-rear direction (an example of the first direction), and between the first terminal 91 and the second terminal 92.
  • a fuse element 50 which is arranged in the upper and lower directions (an example of a second direction orthogonal to the first direction) and which is blown out when a current of a predetermined value or more flows through the fuse element 50 electrically connects these elements.
  • an insulating case 502 that accommodates an insulating member 501 disposed opposite to the insulating member 50 , a part of the first terminal 91 , a part of the second terminal 92 , the fuse element 50 , and the insulating member 501 ;
  • An insulating case 502 is provided, in which an internal pressure buffer space 16 communicating with the space 18 in which the fuse element 50 is disposed is formed, and the insulating member 501 and/or the insulating case 502 have a carbon material content of 0. It is less than .1 wt%.
  • the insulating material with high tracking resistance that sandwiches the fuse element 50 is a resin material, and the content of carbon material contained in the resin material is 0.1 wt%. less than
  • the insulating material with high tracking resistance is preferably a nylon material, and more preferably PA46 or PA66, which does not contain a benzene ring.
  • the insulating material is not limited to the above, and can be changed according to design specifications.
  • the outer surface portion of the cover 10A (for example, the pipe outside the insulating case 10) is black (for example, the carbon black content is 0.5 wt% or more). Good too.
  • the color of the insulating case 10 is not limited to the above, and can be changed according to design specifications.
  • the carbon material is preferably amorphous (microcrystalline) carbon such as carbon black, activated carbon, carbon fiber, hard carbon, soft carbon, or mesoporous carbon.
  • amorphous (microcrystalline) carbon such as carbon black, activated carbon, carbon fiber, hard carbon, soft carbon, or mesoporous carbon.
  • the carbon material is not limited to those mentioned above, and may be other solid carbon materials, and can be changed according to design specifications.
  • the content of glass fiber 503 in the insulating member 501 and/or the insulating case 502 is 10 wt% or more. It is more preferable that the content of glass fiber 503 in the insulating member 501 and/or the insulating case 502 is 30 wt% or more.
  • each of the insulating member 501 and the insulating case 502 has a glass fiber 503 content of 30 wt % or more.
  • examples of the glass fiber 503 include SiO 2 , MgO, Al 2 O 3 , ZrO 2 , and the like. Note that the glass fiber 503 is not limited to the above, and can be changed according to design specifications.
  • FIG. 44 is a side view of the insulating member 501 of the fifth embodiment, and is a diagram before interruption due to overcurrent.
  • FIG. 45 is a side view of the insulating member 501 of the fifth embodiment, showing a state in which part of the insulating member 501 is melted after interruption due to overcurrent.
  • the insulating members 501 on both the upper and lower sides of the fuse element 50 are partially melted and sublimated by being exposed to high-temperature arc discharge during overcurrent interruption.
  • a portion of the glass fiber 503 included in the insulating member 501 is exposed, so that unevenness is formed on the surface of the insulating member 501 facing the fuse element 50. This unevenness obstructs the conduction path, thereby increasing the insulation resistance.
  • the protection element 500 of the present embodiment described above has a first terminal 91 and a second terminal 92 arranged apart from each other in the first direction, and a terminal arranged between the first terminal 91 and the second terminal 92.
  • a fuse element 50 that is electrically connected to the fuse element 50 and is blown out when a current of a predetermined value or higher flows, and an insulating member 501 that is disposed facing the fuse element 50 from both sides in a second direction orthogonal to the first direction. and an insulating case 502 that accommodates a part of the first terminal 91, a part of the second terminal 92, the fuse element 50, and the insulating member 501, and a space in which the fuse element 50 is arranged inside the insulating case 502.
  • the insulating member 501 and/or the insulating case 502 have a carbon material content of less than 0.1 wt%. According to this configuration, compared to the case where the carbon material content of the insulating member 501 and the insulating case 502 is 0.1 wt% or more, the surfaces of the insulating member 501 and the insulating case 502 are exposed to arc discharge and the fuse element in a high temperature state. Even if exposed to 50% of melted debris, it becomes difficult to graphitize. Therefore, new current paths are less likely to be formed, suppressing arcing and improving insulation resistance after interruption.
  • the insulation resistance of the insulating member 501 and the insulating case 502 is a material such as PA46 or PA66 that does not contain benzene rings, the insulation resistance can be improved more easily because there is no element that turns into graphite.
  • the appearance of the insulating member 501 and the insulating case 502 can be made closer to natural color than when the carbon material content of the insulating member 501 and the insulating case 502 is 0.1 wt% or more.
  • the content of glass fiber 503 in the insulating member 501 and/or the insulating case 502 is 10 wt% or more. According to this configuration, the insulating member 501 and the insulating case 502 are less likely to be damaged than when the content of the glass fibers 503 in the insulating member 501 and the insulating case 502 is less than 10 wt%. This makes it possible to safely interrupt the circuit. In addition, the strength of the insulating member 501 and the insulating case 502 (corresponding to the casing of the protective element 500) can be improved, and the durability against the impact of arc explosion can be improved.
  • a protection element according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 46 to 53.
  • the protection element of the sixth embodiment differs from the above-described first embodiment mainly in the aspect of the fuse element 600 that constitutes the protection element.
  • symbol or the same name may be attached
  • FIG. 46 is a top view showing a part of the protection element (fuse element 600) of the sixth embodiment.
  • FIG. 47 is a side view showing a part of the protection element (fuse element 600) of the sixth embodiment.
  • FIG. 48 is a top view showing an example of a part of the protection element (fuse element 600) of the sixth embodiment.
  • the fuse element 600 includes a first conductive material 601 and a second conductive material 602 formed of a material different from the first conductive material 601, 601 and the second conductive material 602 are connected in series to each other in the front-rear direction (corresponding to the current direction), and the first conductive material 601 has a higher electrical resistance in the current direction than the second conductive material 602, and has a higher electrical resistance in the vertical direction (
  • the first conductive material 601 and the second conductive material 602 have an overlapping portion 605 at a portion where they are connected to each other when viewed from the thickness direction (corresponding to the thickness direction perpendicular to the current direction), and the first conductive material 601 has an overlapping portion 605
  • the length in the left-right direction (corresponding to the width direction perpendicular to the current direction and the thickness direction) is shorter than the second conductive material 602, and the second conductive material 602 has at least one corner on the outside in the width direction in the overlapped portion 605. At least one corner 606 has an angle A of
  • the illustrated example shows an example in which two fuse elements 600 are stacked in the vertical direction (two-layer fuse element 600), but the invention is not limited to this.
  • only one fuse element 600 one layer of fuse element 600
  • the stacking mode of fuse element 600 can be changed depending on design specifications.
  • the fuse element 600 further includes a third conductive material 603.
  • a third conductive material 603, a first conductive material 601, and a second conductive material 602 are connected in series in this order in the current direction.
  • the third conductive material 603 has the same plate shape as the second conductive material 602.
  • the third conductive material 603 is made of the same material as the second conductive material 602.
  • the first conductive material 601 is made of a material having a lower melting temperature than the second conductive material 602 and the third conductive material 603.
  • the first conductive material 601 has higher electrical resistivity than the second conductive material 602 and the third conductive material 603.
  • the first conductive material 601 functions as a blowout portion of the fuse element 600 during overcurrent cutoff and active cutoff.
  • the first conductive material 601 is plate-shaped, sheet-shaped, or foil-shaped, and spreads in a plane direction (XY plane direction) perpendicular to the up-down direction.
  • the first conductive material 601 has a rectangular plate shape whose dimension in the left-right direction is larger than its dimension in the front-rear direction when viewed from the top and bottom directions.
  • the first conductive material 601 is arranged, for example, at the center of the fuse element 600 in the front-rear direction.
  • the first conductive material 601 may be a laminate including a low melting point metal layer and a high melting point metal layer.
  • the first conductive material 601 has a laminate in which a low melting point metal layer containing Sn (tin) and a high melting point metal layer containing Ag (silver) or Cu (copper) are stacked. Good too.
  • This laminate has one or more low melting point metal layers, two or more high melting point metal layers, and the low melting point metal layer is arranged between the high melting point metal layers.
  • This laminate is formed, for example, by coating the periphery of a low melting point metal layer with a high melting point metal layer.
  • the low melting point metal layer of the above-mentioned laminate only needs to contain Sn, and may be Sn alone or an Sn alloy.
  • Sn alloy is an alloy whose main component is Sn. That is, the low melting point metal layer is composed of Sn or Sn as a main component.
  • Sn alloy is an alloy with the highest content of Sn among the metals contained in the alloy. Examples of Sn alloys include Sn-Bi alloy, In-Sn alloy, Sn-Ag-Cu alloy, and the like.
  • the high melting point metal layer of the above laminate only needs to contain Ag or Cu, and may be composed of Ag alone, Cu alone, an Ag alloy, or a Cu alloy. There may be.
  • the Ag alloy is the alloy with the highest content of Ag among the metals contained in the alloy
  • the Cu alloy is the alloy with the highest content of Cu among the metals contained in the alloy. That is, the high melting point metal layer is composed of Cu, Ag, or Cu or Ag as a main component.
  • the above-mentioned laminate may have a two-layer structure of a low melting point metal layer/high melting point metal layer.
  • it may have a multilayer structure having two or more high melting point metal layers, one or more low melting point metal layers, and three or more layers in which the low melting point metal layer is arranged between the high melting point metal layers.
  • the first conductive material 601 may be formed of a single layer of a low melting point metal layer containing Sn.
  • the second conductive material 602 and the third conductive material 603 are configured with Cu or Ag, or with Cu or Ag as a main component.
  • the second conductive material 602 and the third conductive material 603 are plate-shaped, sheet-shaped, or foil-shaped.
  • the second conductive material 602 and the third conductive material 603 have a substantially rectangular plate shape that is longer in the left-right direction than in the front-back direction when viewed from the top and bottom.
  • a plurality of second conductive materials 602 and third conductive materials 603 are provided in the fuse element 600.
  • the second conductive material 602 and the third conductive material 603 are arranged, for example, at both ends of the fuse element 600 in the front-rear direction.
  • each fuse element 600 includes a pair of second conductive material 602 and third conductive material 603.
  • the third conductive material 603, the first conductive material 601, and the second conductive material 602 are connected in series in this order to form a current conduction path of the fuse element 600.
  • the second conductive material 602 and the third conductive material 603 are connected as a pair to both ends of the first conductive material 601 in the direction of current flow in the fuse element 600 (corresponding to the front-back direction).
  • the first end of the first conductive material 601 is fixed below the front end (+X end in the illustrated example) of the second conductive material 602. That is, the upper surface of the first end of the first conductive material 601 and the lower surface of the front end of the second conductive material 602 are connected to each other. Further, the second end portion of the first conductive material 601 is fixed under the rear end portion (-X end portion in the illustrated example) of the third conductive material 603. That is, the upper surface of the second end of the first conductive material 601 and the lower surface of the rear end of the third conductive material 603 are connected to each other.
  • the first conductive material 601 is disposed below the pair of second conductive materials 602 and third conductive material 603 and spans between them.
  • the overlapping portion 605 is a portion where the first conductive material 601 and the second conductive material 602 are connected to each other and overlap each other in a top view.
  • the first conductive material 601 has a shorter length in the width direction at the overlapping portion 605 than the second conductive material 602 .
  • the length W1 in the width direction at the overlapping portion 605 of the first conductive material 601 (hereinafter also referred to as "width dimension W1 of the first conductive material 601") and the width at the overlapping portion 605 of the second conductive material 602
  • the ratio W2/W1 to the length W2 in the direction (hereinafter also referred to as "width dimension W2 of the second conductive material 602”) is about 1.07.
  • the ratio W2/W1 is preferably greater than 1.0 and less than or equal to 32, more preferably greater than or equal to 1.06 and less than or equal to 8, and even more preferably greater than or equal to 1.06 and less than or equal to 4. For example, if the ratio W2/W1 becomes too large, there is a risk that the fuse resistance value becomes large and the rated current cannot be increased. Note that the ratio W2/W1 is not limited to the above, and can be changed according to design specifications.
  • the second conductive material 602 has at least one corner 606 on the outside of the overlapped portion 605 in the width direction.
  • each of the second conductive material 602 and the third conductive material 603 has corner portions 606 (two corner portions 606) on both outer sides of the overlap portion 605 in the width direction. Note that the arrangement of the corners 606 in the second conductive material 602 and/or the third conductive material 603 is not limited to the above, and can be changed according to design specifications.
  • the corner 606 has an angle A of 100° or less when viewed from the thickness direction.
  • the angle A of the corner 606 is approximately 90° (approximately a right angle) when viewed from the thickness direction.
  • the angle A of the corner portion 606 is not limited to the above, and can be changed according to design specifications.
  • the fuse element 600 of this embodiment described above includes a first conductive material 601 and a second conductive material 602 formed of a material different from the first conductive material 601.
  • the conductive materials 602 are connected in series with each other in the current direction, and the first conductive material 601 has a higher electrical resistance in the current direction than the second conductive material 602, and the first conductive material 601 has a higher electrical resistance in the current direction than the second conductive material 602, and
  • the conductive material 601 and the second conductive material 602 have an overlapping part 605 at a portion where they are connected to each other, and the first conductive material 601 has a length in the width direction perpendicular to the current conduction direction and the thickness direction in the overlap part 605.
  • the second conductive material 602 has at least one corner 606 on the outside in the width direction in the overlapped portion 605, and the at least one corner 606 has an angle of 100° when viewed from the thickness direction.
  • the angle A is:
  • the present inventor has determined that the length in the width direction at the overlapping portion 605 of the first conductive material 601 and the second conductive material 602, and/or the outer corner in the width direction of the second conductive material 602 at the overlapping portion 605. It has been found that depending on the size of the angle A of the portion 606, the effect of suppressing arc discharge that occurs when high voltage and large current is interrupted is different.
  • the length of the first conductive material 601 in the width direction at the overlapped portion 605 is shorter than that of the second conductive material 602, and the outer corner portion 606 of the second conductive material 602 in the width direction at the overlapped portion 605 is shorter than that of the second conductive material 602. Since the angle A is 100° or less when viewed from the thickness direction, the first conductive material 601 has a higher ability to interrupt high voltage and large current than when the length in the width direction at the overlapped portion 605 is the same as the second conductive material 602. It is possible to more effectively suppress arc discharge that occurs during the process. Therefore, when high voltage and large current are interrupted, the arc discharge time is shortened, and it is possible to avoid ejecting sparks from becoming large. Therefore, even when cutting off high voltage and large current, the current path can be cut off more safely.
  • the present inventor found that the ratio W2/W1 of the length W1 in the width direction at the overlapping portion 605 of the first conductive material 601 to the length W2 in the width direction at the overlapping portion 605 of the second conductive material 602 is large. It has been found that arc discharge tends to be suppressed as the temperature increases. In this embodiment, by setting the ratio W2/W1 to about 1.07, it is possible to more effectively suppress arc discharge that occurs during high voltage and large current interruption. In addition, it is possible to prevent the fuse resistance value from becoming excessive, and it is possible to avoid the risk of not being able to increase the rated current.
  • FIG. 49 is a top view showing another example of a part of the protection element (fuse element) of the sixth embodiment.
  • illustration of the overlapping portion is omitted.
  • the length of the first conductive material 611 in the width direction at the overlapping portion is extremely shorter than that of the second conductive material 612.
  • the second conductive material 612 and the third conductive material 613 are connected as a pair to both ends of the first conductive material 611 in the current direction in which the current of the fuse element 610 flows.
  • the ratio W2/W1 between the length W1 in the width direction at the overlapping portion of the first conductive material 611 and the length W2 in the width direction at the overlapping portion of the second conductive material 612 is about 6.
  • FIG. 50 is a top view showing another example of a part of the protection element (fuse element) of the sixth embodiment.
  • each of the second conductive material 622 and the third conductive material 623 has corner portions 626 (two corner portions 626) that are chamfered on both outer sides in the width direction at the overlapping portion.
  • the second conductive material 622 and the third conductive material 623 are connected as a pair to both ends of the first conductive material 621 in the current direction in which the current of the fuse element 620 flows.
  • the angle A of the corner 626 is about 100° (an example of an obtuse angle) when viewed from the thickness direction.
  • FIG. 51 is a top view showing another example of a part of the protection element (fuse element) of the sixth embodiment.
  • each of the second conductive material 632 and the third conductive material 633 has rounded corners 636 (two rounded corners 636) on both outer sides in the width direction at the overlapped portion.
  • the second conductive material 632 and the third conductive material 633 are connected as a pair to both ends of the first conductive material 631 in the current direction in which the current of the fuse element 630 flows.
  • the rounded corner portion 636 is curved in an arc shape so as to be convex toward the outside when viewed from the thickness direction.
  • FIG. 52 is a top view showing another example of a part of the protection element (fuse element) of the sixth embodiment.
  • three (an example of a plurality of) first conductive materials 641A, 641B, and 641C are arranged side by side in the width direction (corresponding to the left-right direction).
  • the first conductive materials 641A, 641B, and 641C are configured to be divided in the width direction.
  • the second conductive material 642 and the third conductive material 643 are connected as a pair to both ends of the first conductive materials 641A, 641B, and 641C in the current direction in which the current of the fuse element 640 flows.
  • the manner in which the first conductive materials 641A, 641B, and 641C are divided is not limited to the above, and can be changed according to design specifications.
  • the first conductive materials 641A, 641B, and 641C have width dimensions W1A, W1B, and W1C shorter than the second conductive material 642 at the overlapping portions.
  • the total length of the width dimensions W1A, W1B, and W1C of the first conductive materials 641A, 641B, and 641C in the overlapped portion is shorter than the width dimension W2 of the second conductive material 642 in the overlapped portion.
  • FIG. 53 is a top view showing another example of a part of the protection element (fuse element) of the sixth embodiment.
  • the terminal also serves as a low resistance part (corresponding to the second conductive material 652 and the third conductive material 653), and the terminal is connected to a high resistance part (corresponding to the first conductive material 651). It is.
  • the second conductive material 652 and the third conductive material 653 are connected as a pair to both ends of the first conductive material 651 in the current direction in which the current of the fuse element 650 flows.
  • the present invention may combine the configurations described in the above-described embodiments and modifications without departing from the spirit of the present invention, and addition, omission, replacement, and other changes of configurations are possible. . Further, the present invention is not limited by the embodiments described above, but is limited only by the scope of the claims.
  • the protective element of the embodiment includes a first electrically conductive material and a second electrically conductive material formed of a material different from the first electrically conductive material, and the first electrically conductive material and the second electrically conductive material are mutually arranged in the current direction. connected in series, the first conductive material has a higher electrical resistance in the current direction than the second conductive material, and the first conductive material and the second conductive material are connected to each other when viewed from the thickness direction perpendicular to the current direction.
  • the first conductive material has an overlapping portion at the overlapping portion, and the first conductive material has a width shorter than the second conductive material in the width direction orthogonal to the current direction and the thickness direction at the overlapping portion, and the second conductive material has a width at the overlap portion.
  • Example 1 and Example 2 were prepared.
  • the length W1 in the width direction at the overlapping portion of the first conductive material is 15 mm
  • the length W2 in the width direction at the overlapping portion of the second conductive material is 16 mm
  • the ratio W2/W1 is 1.07.
  • the length W1 in the width direction at the overlapping portion of the first conductive material is 13 mm
  • the length W2 in the width direction at the overlapping portion of the second conductive material is 16 mm
  • the ratio W2/W1 is 1.23. did.
  • FIG. 54 is a top view showing a part of the protection element (fuse element 600X) of the comparative example.
  • the protective element of the comparative example has the same basic configuration as the protective element of the example, but the length in the width direction at the overlapping portion of the first conductive material 601X and the second conductive material 602X, and The angles A of the widthwise outer corners 606X of the second conductive material 602X and the third conductive material 603X in the overlapping portion are different in size.
  • the length of the first conductive material 601X in the width direction at the overlapping portion is the same as that of the second conductive material 602X, and the corner portion 606X is at an angle of 135° when viewed from the thickness direction.
  • the length W1 in the width direction at the overlapping portion of the first conductive material 601X is 13 mm
  • the length W2 in the width direction at the overlapping portion of the second conductive material 602X is 13 mm
  • the ratio W2/W1 is 1.00. And so.
  • FIGS. 55 to 57 The evaluation results are shown in FIGS. 55 to 57.
  • FIG. 55 is a diagram showing the high voltage and large current interruption test results of the protection element of the comparative example.
  • FIG. 56 is a diagram showing the high voltage and large current interruption test results of the protection element of Example 1.
  • FIG. 57 is a diagram showing the high voltage and large current interruption test results of the protection element of Example 2.
  • First electrode 212 ...Second electrode 213...Third electrode 214, 214A...Fourth electrode 215...Fifth electrode 216, 216A, 216B...Sixth electrode 221...First metal 222...Second metal 300,310 , 320, 330, 340...Protective element 301, 311A, 311B, 321, 331, 341... Filler 400, 410... Protective element 401, 411A, 411B... Filter 500... Protective element 501... Insulating member 502... Insulating case 503... Glass fiber 600, 610, 620, 630, 640, 650... Fuse element 605... Overlapping part 606, 626...

Landscapes

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Abstract

この保護素子は、前後方向に互いに離れて配置される第1端子及び第2端子と、第1端子と第2端子との間に配置されてこれらを電気的に接続し、所定以上の電流が流れたときに溶断されるヒューズエレメントと、前後方向と直交する上下方向の両側から、ヒューズエレメントに対向して配置される絶縁部材と、ヒューズエレメントと上下方向に重なって配置される発熱体と、発熱体に電流を通電する給電部材と、第1端子の一部、第2端子の一部、ヒューズエレメント、絶縁部材、発熱体、及び給電部材の一部を収容する絶縁ケースと、を備え、発熱体は、給電部材からの通電により発熱し、ヒューズエレメントの少なくとも一部を溶融し溶断する。

Description

保護素子
 本発明は、保護素子に関する。
 本願は、2022年9月2日に、日本に出願された特願2022-140084号、2023年2月2日に、日本に出願された特願2023-014676号、及び2023年5月25日に、日本に出願された特願2023-086179号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 従来、電流経路に定格を超える電流が流れたときに、発熱して溶断し、電流経路を遮断するヒューズエレメントが知られている(例えば、特許文献1)。ヒューズエレメントを備える保護素子(ヒューズ素子)は、家電製品から電気自動車など幅広い分野で使用されている。
 例えばリチウムイオン電池は、モバイル機器用途から電気自動車(EV)、蓄電池など幅広い用途で使用されており、大容量化が進んでいる。リチウムイオン電池の大容量化にともない、電圧は数百ボルトの高電圧仕様となり、電流も数百アンペアから数千アンペアの大電流仕様が要求されている。
特許第6057413号公報
 高電圧かつ大電流の電流経路に設置される保護素子においては、ヒューズエレメントが溶断されると、アーク放電が発生しやすい。大規模なアーク放電が発生すると、ヒューズエレメントが収納されている絶縁ケースが破損する場合がある。
 また、これまでの高電圧大電流(100V/100A以上)の電流ヒューズは過電流遮断のみであり、遮断信号による遮断機能を両立するものはなかった。
 本発明は、ヒューズエレメントの溶断時に大規模なアーク放電が発生することを抑制でき、過電流遮断と遮断信号による遮断機能を両立する保護素子を提供することを目的の一つとする。
 本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
〔本発明の態様1〕
 前後方向に互いに離れて配置される第1端子及び第2端子と、前記第1端子と前記第2端子との間に配置されてこれらを電気的に接続し、所定以上の電流が流れたときに溶断されるヒューズエレメントと、前記前後方向と直交する上下方向の両側から、前記ヒューズエレメントに対向して配置される絶縁部材と、前記ヒューズエレメントと前記上下方向に重なって配置される発熱体と、前記発熱体に電流を通電する給電部材と、前記第1端子の一部、前記第2端子の一部、前記ヒューズエレメント、前記絶縁部材、前記発熱体、及び前記給電部材の一部を収容する絶縁ケースと、を備え、前記発熱体は、前記給電部材からの通電により発熱し、前記ヒューズエレメントの少なくとも一部を溶融し溶断する、保護素子。
〔本発明の態様2〕
 前記ヒューズエレメントは、前記発熱体と積層される可溶導体と、前記第1端子または前記第2端子と前記可溶導体とを接続する金属導体と、を有し、前記可溶導体は、前記金属導体よりも溶融温度が低い、態様1に記載の保護素子。
〔本発明の態様3〕
 前記可溶導体は、前記金属導体よりも電気抵抗率が高い、態様2に記載の保護素子。
〔本発明の態様4〕
 前記金属導体は、前記可溶導体よりも電気抵抗が高い遮断部を有する、態様2に記載の保護素子。
〔本発明の態様5〕
 前記遮断部における電流が流れる通電方向と垂直な断面の断面積が、前記金属導体のうち前記遮断部以外の部分における前記断面積よりも小さい、態様4に記載の保護素子。
〔本発明の態様6〕
 前記可溶導体は、Snを含む低融点金属層の単層体により構成される、態様2から5のいずれか1つに記載の保護素子。
〔本発明の態様7〕
 前記可溶導体は、Snを含む低融点金属層と、Ag若しくはCuを含む高融点金属層とが積層された積層体を有する、態様2から5のいずれか1つに記載の保護素子。
〔本発明の態様8〕
 前記積層体は、前記低融点金属層を1層以上有し、前記高融点金属層を2層以上有し、前記低融点金属層が前記高融点金属層の間に配置された構成である、態様7に記載の保護素子。
〔本発明の態様9〕
 前記絶縁部材と前記ヒューズエレメントとの間の前記上下方向の寸法が、2mm以下である、態様1から8のいずれか1つに記載の保護素子。
〔本発明の態様10〕
 前記絶縁部材は、前記絶縁部材の前記ヒューズエレメントに対向する面から窪む凹状の発熱体収容部を有し、前記発熱体は、前記発熱体収容部に配置される、態様1から9のいずれか1つに記載の保護素子。
〔本発明の態様11〕
 前記絶縁部材は、前記絶縁部材の前記ヒューズエレメントに対向する面から窪む凹状の導体対向凹部を有し、前記発熱体の発熱により溶融した前記可溶導体の少なくとも一部が、前記導体対向凹部に配置される、態様2から8のいずれか1つに記載の保護素子。
〔本発明の態様12〕
 前記絶縁部材は、前記絶縁部材の前記ヒューズエレメントに対向する面から窪み前記絶縁部材を貫通するスリット部、または前記面から窪む溝状の凹部を有し、前記スリット部または前記凹部は、前記ヒューズエレメントの電流が流れる通電方向と直交する方向に延びる、態様1から11のいずれか1つに記載の保護素子。
〔本発明の態様13〕
 前記絶縁部材は、前記ヒューズエレメントの上側と下側とに少なくとも2つ設けられる、態様1から12のいずれか1つに記載の保護素子。
〔本発明の態様14〕
 前記絶縁部材の少なくとも1つは、前記絶縁ケースの一部と一体に形成される、態様13に記載の保護素子。
〔本発明の態様15〕
 前記発熱体は、前記上下方向において前記ヒューズエレメントの両側に設けられる、態様1から14のいずれか1つに記載の保護素子。
〔本発明の態様16〕
 前記絶縁ケースは、前記絶縁ケースの内部に形成され、前記ヒューズエレメントが配置される空間と連通する内圧緩衝空間を有する、態様1から15のいずれか1つに記載の保護素子。
〔本発明の態様17〕
 前記発熱体は、基板と、前記基板上に積層された抵抗層と、前記基板上に積層され、前記上下方向において前記ヒューズエレメント側を向く金属層と、を有し、前記可溶導体の一部は、前記金属導体と前記金属層との間に形成された前記上下方向の隙間の一部に配置され、前記上下方向において前記金属導体と前記金属層との間に挟まれる、態様2から8のいずれか1つに記載の保護素子。
〔本発明の態様18〕
 前記発熱体の発熱により溶融した前記可溶導体の溶融物が、前記隙間に毛細管現象により浸入しつつ流動することで、前記可溶導体が溶断される、態様17に記載の保護素子。
〔本発明の態様19〕
 前記金属導体は、前記ヒューズエレメントに複数設けられ、複数の前記金属導体は、前記第1端子と前記可溶導体の第1端部とを接続する第1金属導体と、前記第2端子と前記可溶導体の第2端部とを接続する第2金属導体と、を含み、前記第1金属導体、前記可溶導体、及び前記第2金属導体は、この順に直列接続することで前記ヒューズエレメントの通電経路を形成し、前記金属層は、前記発熱体に複数設けられ、複数の前記金属層は、前記第1金属導体と前記上下方向に第1の隙間をあけて配置される第1金属層と、前記第2金属導体と前記上下方向に第2の隙間をあけて配置される第2金属層と、を含み、前記可溶導体の前記第1端部は、前記第1の隙間の一部に配置され、前記上下方向において前記第1金属導体と前記第1金属層との間に挟まれ、前記可溶導体の前記第2端部は、前記第2の隙間の一部に配置され、前記上下方向において前記第2金属導体と前記第2金属層との間に挟まれる、態様17に記載の保護素子。
〔本発明の態様20〕
 前記発熱体の発熱により溶融した前記可溶導体の前記第1端部付近の溶融物が、前記第1の隙間に毛細管現象により浸入しつつ流動し、かつ、前記可溶導体の前記第2端部付近の溶融物が、前記第2の隙間に毛細管現象により浸入しつつ流動することで、前記可溶導体が溶断される、態様19に記載の保護素子。
〔本発明の態様21〕
 前記金属層は、前記基板の一対の板面のうち一方に配置され、前記抵抗層は、前記一対の板面のうち他方に配置される、態様17から20のいずれか1つに記載の保護素子。
〔本発明の態様22〕
 複数の前記金属層は、さらに、前記第1金属層と前記第2金属層との間に配置される中間金属層を含み、前記可溶導体のうち前記第1端部と前記第2端部との間に位置する中間部分が、前記中間金属層に接続される、態様19または20に記載の保護素子。
〔本発明の態様23〕
 前記金属層、前記可溶導体及び前記金属導体は、はんだにより互いに接続される、態様17から22のいずれか1つに記載の保護素子。
〔本発明の態様24〕
 前記ヒューズエレメントに所定以上の電流が流れたときに、前記可溶導体の少なくとも一部または、前記可溶導体の少なくとも一部及び前記金属導体の少なくとも一部が溶断される、態様2から8のいずれか1つに記載の保護素子。
〔本発明の態様25〕
 前記ヒューズエレメントは、前記前後方向において前記第1端子と前記絶縁部材との間に配置される第1折り曲げ部と、前記前後方向において前記第2端子と前記絶縁部材との間に配置される第2折り曲げ部と、を有し、前記第1端子と前記第1折り曲げ部との間の前記前後方向の距離が、前記第1端子の前記上下方向の厚さ寸法よりも大きく、前記第2端子と前記第2折り曲げ部との間の前記前後方向の距離が、前記第2端子の前記上下方向の厚さ寸法よりも大きい、態様1から24のいずれか1つに記載の保護素子。
〔本発明の態様26〕
 前記第1折り曲げ部及び前記第2折り曲げ部の少なくとも1つは、クランク形状を有する、態様25に記載の保護素子。
〔本発明の態様27〕
 前記絶縁ケースは、前記上下方向において前記ヒューズエレメントの両側に配置される少なくとも2つの保持部材を有し、前記第1端子の一部、前記第2端子の一部、及び前記ヒューズエレメントは、前記2つの保持部材の間に配置される、態様1から26のいずれか1つに記載の保護素子。
〔本発明の態様28〕
 前記2つの保持部材のうち、一方若しくは両方は、前記絶縁部材と一体に形成される、態様27に記載の保護素子。
〔本発明の態様29〕
 前記絶縁ケースは、前記少なくとも2つの保持部材を収容するカバーを有し、前記カバーは、前記少なくとも2つの保持部材を固定した状態で保持する、態様27または28に記載の保護素子。
〔本発明の態様30〕
 前記絶縁部材は、耐トラッキング指標CTIが500V以上の樹脂製である、態様1から29のいずれか1つに記載の保護素子。
〔本発明の態様31〕
 前記絶縁部材は、ポリアミド系樹脂材料若しくはフッ素系樹脂材料により構成される、態様30に記載の保護素子。
〔本発明の態様32〕
 前記ヒューズエレメントは、Cu若しくはAg、または、Cu若しくはAgを主成分として構成される、態様1に記載の保護素子。
〔本発明の態様33〕
 前記可溶導体は、低融点金属層と高融点金属層とを含む積層体であり、前記金属導体は、前記ヒューズエレメントの電流が流れる通電方向において、前記可溶導体の両端部に一対接続され、各前記金属導体は、Cu若しくはAg、または、Cu若しくはAgを主成分として構成される、態様2から8のいずれか1つに記載の保護素子。
〔本発明の態様34〕
 前記低融点金属層は、Sn若しくはSnを主成分として構成され、前記高融点金属層は、Cu若しくはAg、または、Cu若しくはAgを主成分として構成される、態様33に記載の保護素子。
〔本発明の態様35〕
 前記ヒューズエレメントは、前記発熱体と積層される可溶導体と、前記可溶導体よりも電気抵抗が高い遮断部と、を有する、態様1に記載の保護素子。
〔本発明の態様36〕
 前記発熱体は、基板と、前記基板上に積層された抵抗層と、前記基板上に積層され、前記ヒューズエレメントの一部と対向する金属層と、を有し、前記抵抗層は、前記ヒューズエレメントに電流が流れる通電方向と交差する方向に延び、前記基板上の前記前後方向の一部に配置される、態様1から35のいずれか1つに記載の保護素子。
〔本発明の態様37〕
 前記抵抗層は、前記基板上の前記前後方向の端部に配置される、態様36に記載の保護素子。
〔本発明の態様38〕
 前記抵抗層の前記前後方向の寸法が、前記基板の前記前後方向の寸法の半分以下である、態様36または37に記載の保護素子。
〔本発明の態様39〕
 前記抵抗層は、前記基板上に前記前後方向に互いに間隔をあけて複数設けられる、態様36から38のいずれか1つに記載の保護素子。
〔本発明の態様40〕
 前記発熱体は、前記基板上に積層され、前記上下方向において前記ヒューズエレメント側を向く保持金属層を有し、前記金属層は、前記基板上を前記通電方向と交差する方向に延び、前記保持金属層は、前記金属層の前記通電方向と交差する方向の端部に接続され、前記ヒューズエレメントの溶融物を保持可能である、態様36から39のいずれか1つに記載の保護素子。
〔本発明の態様41〕
 前記ヒューズエレメントに下側から対向する前記絶縁部材は、前記保持金属層に保持された前記ヒューズエレメントの溶融物を収容可能な収容凹部を有する、態様40に記載の保護素子。
〔本発明の態様42〕
 前記金属層は、前記基板上に前記前後方向に互いに間隔をあけて複数設けられ、複数の前記金属層は、前記基板上の前記前後方向の一端部に配置される第1金属層と、前記基板上の前記前後方向の他端部に配置される第2金属層と、を含み、前記保持金属層は、前記第1金属層または前記第2金属層に接続される、態様40または41に記載の保護素子。
〔本発明の態様43〕
 前記金属層は、前記基板上に前記前後方向に互いに間隔をあけて複数設けられ、複数の前記金属層は、前記基板上の前記前後方向の一端部に配置される第1金属層と、前記基板上の前記前後方向の他端部に配置される第2金属層と、前記前後方向において前記第1金属層と前記第2金属層との間に配置される中間金属層と、を含み、前記保持金属層は、前記中間金属層、前記第1金属層、及び前記第2金属層のうちいずれかに接続される、態様40または41に記載の保護素子。
〔本発明の態様44〕
 前記中間金属層、前記第1金属層、及び前記第2金属層は、前記抵抗層と電気的に絶縁されている、態様43に記載の保護素子。
[本発明の態様45]
 抵抗層を備える絶縁基板と、前記絶縁基板に搭載される可溶導体と、前記抵抗層に接続される第1の電極及び第2の電極と、前記絶縁基板に配置された第3の電極と、前記第1の電極と前記第3の電極との間を繋ぐ第5の電極と、前記第3の電極及び前記第5の電極上に形成された第1の金属と、を備え、前記第5の電極の厚みは、前記第3の電極の厚みよりも薄く、前記抵抗層の発熱により、前記可溶導体が遮断され、前記第1の金属の溶融による前記第5の電極の溶解により前記第3の電極と前記第2の電極との間の抵抗値が10倍以上に上昇するよう構成される、保護素子。
[本発明の態様46]
 抵抗層を備える絶縁基板と、前記絶縁基板に搭載される可溶導体と、前記抵抗層に接続される第1の電極及び第2の電極と、前記絶縁基板に配置された第3の電極及び第4の電極と、前記第1の電極と前記第3の電極との間を繋ぐ第5の電極と、前記第2の電極と前記第4の電極との間を繋ぐ第6の電極と、前記第3の電極及び前記第5の電極上に形成された第1の金属と、前記第4の電極及び前記第6の電極上に形成された第2の金属と、を備え、前記第5の電極の厚みは、前記第3の電極の厚みよりも薄く、前記第6の電極の厚みは、前記第4の電極の厚みよりも薄く、前記抵抗層の発熱により、前記可溶導体が遮断され、前記第1の金属の溶融による前記第5の電極の溶解及び/又は前記第2の金属の溶融による前記第6の電極の溶解により前記第3の電極と前記第4の電極との間の抵抗値が10倍以上に上昇するよう構成される、保護素子。
[本発明の態様47]
 前記第1の金属は、錫又は錫を主成分とする合金であり、前記第5の電極は、銀若しくは銅からなる金属、又は、銀若しくは銅を主成分とする合金である、態様45又は46に記載の保護素子。
[本発明の態様48]
 前記第3の電極及び前記第4の電極には、前記抵抗層への通電用部材が接続される、態様46に記載の保護素子。
[本発明の態様49]
 第1方向に互いに離れて配置される第1端子及び第2端子と、前記第1端子と前記第2端子との間に配置されてこれらを電気的に接続し、所定以上の電流が流れたときに溶断されるヒューズエレメントと、前記第1方向と直交する第2方向の両側から、前記ヒューズエレメントに対向して配置される絶縁部材と、前記第1端子の一部、前記第2端子の一部、前記ヒューズエレメント及び前記絶縁部材を収容する絶縁ケースであって、前記絶縁ケースの内部に、前記ヒューズエレメントが配置される空間と連通する内圧緩衝空間が形成された、前記絶縁ケースと、前記内圧緩衝空間の少なくとも一部に配置され、少なくとも一方の前記絶縁部材が前記ヒューズエレメントと対向する面とは反対側の面に接する充填材と、を備える、保護素子。
[本発明の態様50]
 前記ヒューズエレメントと前記第2方向に重なって配置される発熱体を更に備える、態様49に記載の保護素子。
[本発明の態様51]
 前記ヒューズエレメントは、前記発熱体と積層される可溶導体と、前記第1端子または前記第2端子と前記可溶導体とを接続する金属導体と、を有し、前記可溶導体は、前記金属導体よりも溶融温度が低い、態様50に記載の保護素子。
[本発明の態様52]
 前記ヒューズエレメントと前記第2方向に重なって配置される発熱体と、前記発熱体に電流を通電する給電部材と、を更に備え、前記絶縁ケースは、前記給電部材の一部及び前記発熱体を収容する、態様49から51のいずれか1つに記載の保護素子。
[本発明の態様53]
 前記発熱体は、前記給電部材からの通電により発熱し、前記ヒューズエレメントの少なくとも一部を溶融し溶断する、の態様52に記載の保護素子。
[本発明の態様54]
 前記絶縁部材には、前記絶縁部材を前記第2方向に貫通する貫通孔が形成され、前記貫通孔に侵入した前記充填材は、前記ヒューズエレメントの一部に接している、態様49から53のいずれか1つに記載の保護素子。
[本発明の態様55]
 第1方向に互いに離れて配置される第1端子及び第2端子と、前記第1端子と前記第2端子との間に配置されてこれらを電気的に接続し、所定以上の電流が流れたときに溶断されるヒューズエレメントと、前記第1方向と直交する第2方向の両側から、前記ヒューズエレメントに対向して配置される絶縁部材と、前記第1端子の一部、前記第2端子の一部、前記ヒューズエレメント及び前記絶縁部材を収容する絶縁ケースであって、前記絶縁ケースの内部に、前記ヒューズエレメントが配置される空間と連通する内圧緩衝空間が形成された、前記絶縁ケースと、前記内圧緩衝空間の少なくとも一部に配置され、少なくとも一方の前記絶縁部材が前記ヒューズエレメントと対向する面とは反対側の面に接するフィルタと、を備える、保護素子。
[本発明の態様56]
 前記フィルタは、繊維材料からなる、態様55に記載の保護素子。
[本発明の態様57]
 前記フィルタは、前記ヒューズエレメントと密着しない、態様55又は56に記載の保護素子。
[本発明の態様58]
 前記ヒューズエレメントは、可溶導体であって、前記第1端子及び前記第2端子よりも融点が低い、態様55から57のいずれか1つに記載の保護素子。
[本発明の態様59]
 前記可溶導体は、低融点金属層と高融点金属層とを含む積層体である、態様58に記載の保護素子。
[本発明の態様60]
 前記低融点金属層は、Sn又はSnを主成分として構成され、前記高融点金属層は、Ag若しくはCu、又は、Ag若しくはCuを主成分として構成される、態様59に記載の保護素子。
[本発明の態様61]
 前記第1端子又は前記第2端子と前記可溶導体とを接続する金属導体を更に有し、前記金属導体の融点は、前記ヒューズエレメントの融点よりも高い、態様58から60のいずれか1つに記載の保護素子。
[本発明の態様62]
 前記ヒューズエレメントは、前記可溶導体が発熱体と積層される、態様58から61のいずれか1つに記載の保護素子。
[本発明の態様63]
 前記発熱体は、給電部材からの通電により発熱し、前記ヒューズエレメントの少なくとも一部を溶融し前記ヒューズエレメントを溶断する、態様62に記載の保護素子。
[本発明の態様64]
 第1方向に互いに離れて配置される第1端子及び第2端子と、前記第1端子と前記第2端子との間に配置されてこれらを電気的に接続し、所定以上の電流が流れたときに溶断されるヒューズエレメントと、前記第1方向と直交する第2方向の両側から、前記ヒューズエレメントに対向して配置される絶縁部材と、前記第1端子の一部、前記第2端子の一部、前記ヒューズエレメント及び前記絶縁部材を収容する絶縁ケースであって、前記絶縁ケースの内部に、前記ヒューズエレメントが配置される空間と連通する内圧緩衝空間が形成された、前記絶縁ケースと、を備え、前記絶縁部材及び/又は前記絶縁ケースは、炭素材料の含有量が0.1wt%未満である、保護素子。
[本発明の態様65]
 前記絶縁部材及び/又は前記絶縁ケースは、ガラス繊維の含有量が10wt%以上である、態様64に記載の保護素子。
[本発明の態様66]
 第1導電材と、前記第1導電材とは異なる材料で形成された第2導電材と、を備え、前記第1導電材と前記第2導電材とは、通電方向において互いに直列に接続され、前記第1導電材は、前記第2導電材よりも前記通電方向の電気抵抗が高く、前記通電方向と直交する厚み方向から見て、前記第1導電材と前記第2導電材とが互いに接続される部位に重なり部を有し、前記第1導電材は、前記重なり部における前記通電方向及び前記厚み方向と直交する幅方向の長さが前記第2導電材よりも短く、前記第2導電材は、前記重なり部における前記幅方向の外側に少なくとも1つの角部を有し、前記少なくとも1つの角部は、前記厚み方向から見て、100°以下の角度である、ヒューズエレメント。
[本発明の態様67]
 前記第1導電材及び前記第2導電材の各々の形状は、板状である、態様66に記載のヒューズエレメント。
[本発明の態様68]
 前記第1導電材は、前記幅方向に並んで複数配置されている、態様66又は67に記載のヒューズエレメント。
[本発明の態様69]
 第3導電材を更に備え、前記第3導電材、前記第1導電材、前記第2導電材の順に前記通電方向に直列に接続されている、態様66から68のいずれか1つに記載のヒューズエレメント。
[本発明の態様70]
 前記第3導電材は、前記第2導電材と同一の材料で形成されている、態様69に記載のヒューズエレメント。
[本発明の態様71]
 前記第1導電材は、低融点金属層と高融点金属層とを含む積層体である、
 態様66から70のいずれか1つに記載のヒューズエレメント。
[本発明の態様72]
 第1導電材と、前記第1導電材とは異なる材料で形成された第2導電材と、を備え、前記第1導電材と前記第2導電材とは、通電方向において互いに直列に接続され、前記第1導電材は、前記第2導電材よりも前記通電方向の電気抵抗が高く、前記通電方向と直交する厚み方向から見て、前記第1導電材と前記第2導電材とが互いに接続される部位に重なり部を有し、前記第1導電材は、前記重なり部における前記通電方向及び前記厚み方向と直交する幅方向の長さが前記第2導電材よりも短く、前記第2導電材は、前記重なり部における前記幅方向の外側に少なくとも1つの角部を有し、前記少なくとも1つの角部は、前記厚み方向から見て、100°以下の角度である、保護素子。
[本発明の態様73]
 前記第1導電材及び前記第2導電材の各々の形状は、板状である、態様72に記載の保護素子。
[本発明の態様74]
 前記第1導電材は、前記幅方向に並んで複数配置されている、態様72又は73に記載の保護素子。
[本発明の態様75]
 第3導電材を更に備え、前記第3導電材、前記第1導電材、前記第2導電材の順に前記通電方向に直列に接続されている、態様72から74のいずれか1つに記載の保護素子。
[本発明の態様76]
 前記第3導電材は、前記第2導電材と同一の材料で形成されている、態様75に記載の保護素子。
[本発明の態様77]
 前記第1導電材は、低融点金属層と高融点金属層とを含む積層体である、
 態様72から76のいずれか1つに記載の保護素子。
 本発明の前記態様によれば、ヒューズエレメントの溶断時に大規模なアーク放電が発生することを抑制でき、過電流遮断と遮断信号による遮断機能を両立する保護素子を提供することができる。
図1は、本実施形態の保護素子の外観及び断面を示す斜視図(断面斜視図)である。 図2は、本実施形態の保護素子を示す分解斜視図である。 図3は、図2の保護素子の一部を示す分解斜視図である。 図4は、図1のIV部近傍を拡大して示す断面図である。 図5は、図4のV部を拡大して示す断面図である。 図6Aは、発熱体を示す斜視図である。 図6Bは、発熱体の一例を示す上面図である。 図6Cは、発熱体の他の例を示す上面図である。 図7は、図5に対応する断面図であり、遮断信号による発熱体の発熱によってヒューズエレメントの一部が溶断した状態を表す。 図8は、図5に対応する断面図であり、過電流によってヒューズエレメントの一部が溶断(消失)した状態を表す。 図9は、本実施形態の第1変形例の保護素子の外観及び断面を示す斜視図(断面斜視図)である。 図10は、本実施形態の第2変形例の保護素子の外観及び断面を示す斜視図(断面斜視図)である。 図11は、本実施形態の第3変形例の保護素子の一部を示す断面図である。 図12は、本実施形態の第4変形例の保護素子の一部を示す断面図である。 図13は、本実施形態の第4変形例の保護素子の一部を示す断面図であり、ヒューズエレメントの一部が溶断した状態を表す。 図14は、本実施形態の第5変形例の保護素子の一部を示す断面図である。 図15は、本実施形態の第6変形例の保護素子の一部(ヒューズエレメント)を示す上面図である。 図16は、本実施形態の第7変形例の保護素子の一部(ヒューズエレメント)を示す上面図である。 図17は、本実施形態の第8変形例の保護素子の一部を示す断面図である。 図18は、本実施形態の第9変形例の保護素子の一部(発熱体)を示す上面図である。 図19は、本実施形態の第10変形例の保護素子の一部(発熱体)を示す上面図である。 図20は、本実施形態の第11変形例の保護素子の一部(発熱体)を示す斜視図である。 図21は、本実施形態の第12変形例の保護素子の一部(発熱体)を示す斜視図である。 図22は、本実施形態の第13変形例の保護素子の一部(発熱体)を示す斜視図である。 図23は、本実施形態の第14変形例の保護素子の一部を示す断面図である。 図24は、第2実施形態の発熱体の一例を示す上面図である。 図25は、第2実施形態の発熱体の他の例を示す上面図である。 図26は、第2実施形態の絶縁基板の側面図であり、通電用部材の接続前の図である。 図27は、第2実施形態の絶縁基板の側面図であり、通電用部材の接続後における通電前の図である。 図28は、第2実施形態の絶縁基板の側面図であり、通電後においてヒューズエレメントの一部が溶断した状態の図である。 図29は、第2実施形態の絶縁基板の側面図であり、発熱体の電極の一部が溶断した状態の図である。 図30は、第2実施形態の絶縁基板の斜視図であり、通電用部材の接続前の図(絶縁層を二点鎖線で示す図)である。 図31は、第2実施形態の絶縁基板の斜視図であり、通電用部材の接続前の図(絶縁層を実線で示す図)である。 図32は、第2実施形態の絶縁基板の斜視図であり、通電用部材の接続後の図である。 図33は、第2実施形態の絶縁基板の斜視図であり、発熱体の電極の一部が溶断した状態の図である。 図34は、第2実施形態の変形例の絶縁基板の斜視図であり、通電用部材の接続前の図(絶縁層を二点鎖線で示す図)である。 図35は、第2実施形態の変形例の絶縁基板の斜視図であり、通電用部材の接続前の図(絶縁層を実線で示す図)である。 図36は、第3実施形態の充填材の一例を示す断面図である。 図37は、第3実施形態の充填材の配置の一例を示す断面図である。 図38は、第3実施形態の充填材の他の例を示す断面図である。 図39は、第3実施形態の充填材の他の例を示す断面図である。 図40は、第3実施形態の充填材の他の例を示す断面図である。 図41は、第4実施形態のフィルタの一例を示す断面図である。 図42は、第4実施形態のフィルタの配置の一例を示す断面図である。 図43は、第5実施形態の保護素子の外観及び断面を示す斜視図(断面斜視図)である。 図44は、第5実施形態の絶縁部材の側面図であり、過電流による遮断前の図である。 図45は、第5実施形態の絶縁部材の側面図であり、過電流による遮断後に絶縁部材の一部が溶融した状態の図である。 図46は、第6実施形態の保護素子の一部(ヒューズエレメント)を示す上面図である。 図47は、第6実施形態の保護素子の一部(ヒューズエレメント)を示す側面図である。 図48は、第6実施形態の保護素子の一部(ヒューズエレメント)の一例を示す上面図である。 図49は、第6実施形態の保護素子の一部(ヒューズエレメント)の他の例を示す上面図である。 図50は、第6実施形態の保護素子の一部(ヒューズエレメント)の他の例を示す上面図である。 図51は、第6実施形態の保護素子の一部(ヒューズエレメント)の他の例を示す上面図である。 図52は、第6実施形態の保護素子の一部(ヒューズエレメント)の他の例を示す上面図である。 図53は、第6実施形態の保護素子の一部(ヒューズエレメント)の他の例を示す上面図である。 図54は、比較例の保護素子の一部(ヒューズエレメント)を示す上面図である。 図55は、比較例の保護素子の高電圧大電流遮断試験結果を示す図である。 図56は、実施例1の保護素子の高電圧大電流遮断試験結果を示す図である。 図57は、実施例2の保護素子の高電圧大電流遮断試験結果を示す図である。
(保護素子(本実施形態))
 本発明の一実施形態の保護素子100について、図1~8を参照して説明する。本実施形態の保護素子100は、例えば、リチウムイオン電池を使用する高電圧大電流(100V/100A以上)の電気回路の一部を構成する電気部品である。保護素子100は、例えば、電気自動車(EV)などに搭載される。
 図1~図3に示すように、保護素子100は、所定方向に互いに離れて配置される第1端子91及び第2端子92と、第1端子91と第2端子92との間に配置されてこれらを電気的に接続する溶断可能なヒューズエレメント50と、ヒューズエレメント50に対向して配置される絶縁部材60と、ヒューズエレメント50と重なって配置される発熱体80と、発熱体80に電流を通電する給電部材90と、第1端子91の一部、第2端子92の一部、ヒューズエレメント50、絶縁部材60、発熱体80、及び給電部材90の一部を収容する絶縁ケース10と、を備える。第1端子91及び第2端子92は、それぞれ、板状をなしている。
 本実施形態の保護素子100は、電流経路を遮断させる機構として、ヒューズエレメント50に定格電流を超えた過電流(所定以上の電流)が流れた場合にヒューズエレメント50が溶断されて電流経路を遮断させる過電流遮断と、過電流以外の異常が発生した場合に発熱体80に電流を通電し発熱させることで、ヒューズエレメント50を溶断し電流経路を遮断させるアクティブ遮断と、を有する。
(方向の定義)
 本実施形態では、各図に適宜XYZ直交座標系(3次元直交座標系)を設定し、各構成について説明する。
 第1端子91と第2端子92とが並ぶ上記所定方向を、前後方向と呼ぶ。前後方向は、各図においてX軸方向に相当する。X軸方向のうち、第1端子91から第2端子92へ向かう方向(-X側)を前側と呼び、第2端子92から第1端子91へ向かう方向(+X側)を後側と呼ぶ。
 なお、前後方向は、第1端子91と第2端子92とを結ぶ方向であり、保護素子100の使用時において電気が流れる方向でもあることから、通電方向と言い換えてもよい。
 第1端子91及び第2端子92の各板面が向く方向を、上下方向と呼ぶ。上下方向は、前後方向と直交する方向であり、各図においてZ軸方向に相当する。上下方向のうち、上側は+Z側に相当し、下側は-Z側に相当する。
 前後方向及び上下方向と直交する方向を、左右方向と呼ぶ。左右方向は、各図においてY軸方向に相当する。左右方向のうち、左側は-Y側に相当し、右側は+Y側に相当する。詳しくは、-Y側は、保護素子100を後側(+X側)から見たときの左側であり、+Y側は、保護素子100を後側から見たときの右側である。なお左右方向は、幅方向と言い換えてもよい。この場合、例えば、幅方向一方側は-Y側に相当し、幅方向他方側は+Y側に相当する。
 なお本実施形態において、前側、後側、上側、下側、左側及び右側とは、各構成の相対的な位置関係をわかりやすく説明するための便宜的な名称であり、実際の配置関係等は、これらの名称で示される配置関係以外の配置関係等であってもよい。
(絶縁ケース)
 図1に示すように、絶縁ケース10は、その全体の形状が前後方向に延びる柱状をなしている。図1及び図2に示すように、絶縁ケース10は、上下方向に積層して配置される少なくとも2つ(本実施形態では3つ)の保持部材10B,10C,10Dと、これらの保持部材10B,10C,10Dを収容する筒状のカバー10Aと、を有する。少なくとも2つの保持部材10B,10Cは、上下方向においてヒューズエレメント50の両側に配置される。
 複数の保持部材10B,10C,10Dは、第1保持部材10Bと、第2保持部材10Cと、第3保持部材10Dと、を含む。
 第1保持部材10Bは、3つの保持部材10B,10C,10Dのうち最も下側に位置する。第1保持部材10Bは、第1端子91、第2端子92及びヒューズエレメント50の下側に配置される。第1保持部材10Bは、上側に開口する略有底筒状をなしている。
 第1保持部材10Bは、第1収容部11と、端子載置面12と、端子係止部13と、を有する。
 第1収容部11は、第1保持部材10Bの上面から下側に窪む凹状である。第1収容部11は、第1保持部材10Bのうち前後方向の両端部間に位置する中間部分に配置される。第1収容部11は、上側に開口する略四角形穴状である。
 端子載置面12は、第1保持部材10Bの上面から下側に窪む凹状である。端子載置面12の底面は、上側を向く平面状であり、上下方向と垂直な面方向(X-Y面方向)に広がる。端子載置面12は、第1保持部材10Bに一対設けられる。一対の端子載置面12は、第1保持部材10Bの前後方向の両端部に配置される。
 端子係止部13は、第1保持部材10Bの左右方向の端部に立設される側壁に配置される。端子係止部13は、上下方向に延びる溝状であり、第1保持部材10Bの上面、及び、前記側壁の左右方向の内側(中央側)を向く壁面に開口する。端子係止部13は、第1保持部材10Bの前側部分と後側部分とに、一対ずつ(つまり計4つ)設けられる。一対の端子係止部13は、左右方向に互いに間隔をあけて対向するように配置される。
 第2保持部材10Cは、3つの保持部材10B,10C,10Dのうち上下方向の中央部に位置する。第2保持部材10Cは、第1端子91、第2端子92及びヒューズエレメント50の上側に配置される。第2保持部材10Cは、上下方向に延びる筒状をなしている。具体的に、第2保持部材10Cは、上側及び下側に開口する略四角形筒状である。
 第2保持部材10Cは、第2収容部14と、端子押さえ面15と、を有する。
 第2収容部14は、第2保持部材10Cの下面から上側に窪む凹状である。第2収容部14は、第2保持部材10Cのうち前後方向の両端部間に位置する中間部分に配置される。第2収容部14は、下側に開口する略四角形穴状である。
 端子押さえ面15は、第2保持部材10Cの下面から下側に突出する凸状である。端子押さえ面15の下側を向く端面は、平面状であり、上下方向と垂直な面方向(X-Y面方向)に広がる。端子押さえ面15は、第2保持部材10Cに一対設けられる。一対の端子押さえ面15は、第2保持部材10Cの前後方向の両端部に配置される。
 第3保持部材10Dは、3つの保持部材10B,10C,10Dのうち最も上側に位置する。第3保持部材10Dは、上下方向と垂直な面方向に広がる板状である。
 カバー10Aは、前後方向に延びる筒状である。具体的に、カバー10Aは、前側及び後側に開口する略四角形筒状をなしている。3つの保持部材10B,10C,10Dは、上下方向に並んで組み合わされた状態で、カバー10A内に収納される。カバー10Aは、少なくとも2つ(本実施形態では3つ)の保持部材10B,10C,10Dを、接着等により固定した状態で保持する。
 第1保持部材10Bと第2保持部材10Cとが組み合わされた状態で、第1収容部11と第2収容部14とは、互いに向かい合い、1つの室(空間)18を形成する。この室18には、第1端子91の一部(前端部)、第2端子92の一部(後端部)、ヒューズエレメント50、絶縁部材60、及び発熱体80が配置される。すなわち、第1端子91の一部(前端部)、第2端子92の一部(後端部)、ヒューズエレメント50、絶縁部材60、及び発熱体80は、2つの保持部材10B,10Cの間に配置される。
 また、絶縁ケース10は、絶縁ケース10の内部に形成される内圧緩衝空間16を有する。内圧緩衝空間16は、第2保持部材10Cの内部に配置される。内圧緩衝空間16は、略直方体状の空間であり、上記室(空間)18と連通する。本実施形態では、内圧緩衝空間16の上下方向の寸法が、保護素子100全体の上下方向の寸法(外形高さ)を基準として、例えば、1/3以上1/2以下である。内圧緩衝空間16は、ヒューズエレメント50の溶断時に発生するアーク放電によって生成する気体による保護素子100の内圧の急激な上昇を抑える作用を有する。
 カバー10A及び各保持部材10B~10Dは、耐トラッキング指標CTI(トラッキング(炭化導電路)破壊に対する耐性)が500V以上の材料で形成されていることが好ましい。耐トラッキング指標CTIは、IEC60112に基づく試験により求めることができる。
 カバー10A及び各保持部材10B~10Dの材料としては、樹脂材料を用いることができる。
 樹脂材料は、セラミック材料よりも熱容量が小さく融点も低い。このため、保持部材10B~10Dの材料として樹脂材料を用いると、ガス化冷却(アブレーション)によるアーク放電を弱める特性や、溶融飛散した金属粒子が保持部材10B~10Dに付着する際に、保持部材10B~10Dの表面が変形したり付着物が凝集したりすることで、金属粒子が疎らとなり伝導パスを形成し難い特性があり、好ましい。
 樹脂材料としては、例えば、ポリアミド系樹脂またはフッ素系樹脂を用いることができる。ポリアミド系樹脂は、脂肪族ポリアミドであってもよいし、半芳香族ポリアミドであってもよい。脂肪族ポリアミドの例としては、ナイロン4、ナイロン6、ナイロン46、ナイロン66を挙げることができる。半芳香族ポリアミドの例としては、ナイロン6T、ナイロン9T、ポリフタルアミド(PPA)樹脂を挙げることができる。フッ素系樹脂の例としては、ポリテトラフルオロエチレンを挙げることができる。また、ポリアミド系樹脂及びフッ素系樹脂は耐熱性が高く、燃焼しにくい。特に、脂肪族ポリアミドは燃焼してもグラファイトが生成しにくい。このため、脂肪族ポリアミドを用いて、カバー10A及び各保持部材10B~10Dを形成することで、ヒューズエレメント50の溶断時のアーク放電により生成したグラファイトによって、新たな電流経路が形成されることをより確実に防止できる。
(第1端子、第2端子)
 第1端子91及び第2端子92は、それぞれ、上下方向と垂直な面方向(X-Y面方向)に広がる板状をなしており、具体的には、略四角形板状である。第1端子91及び第2端子92は、前後方向に互いに離れて配置される。
 図1に示すように、第1端子91の前端部は、ヒューズエレメント50の後端部と接続される。第1端子91の後側部分は、絶縁ケース10から後側に突出しており、絶縁ケース10の外部に露出している。また、第2端子92の後端部は、ヒューズエレメント50の前端部と接続される。第2端子92の前側部分は、絶縁ケース10から前側に突出しており、絶縁ケース10の外部に露出している。
 第1端子91と第2端子92とは、互いに略同一の形状であってもよいし、互いに異なる形状であってもよい。第1端子91及び第2端子92の厚さ寸法(上下方向の寸法)は、特に限定されるものではないが、例えば、数百μm~数mmなどである。第1端子91の厚さ寸法と第2端子92の厚さ寸法とは、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。
 図1~図4に示すように、第1端子91は、端子本体91aと、外部端子孔91bと、導体接続部91cと、係止爪91dと、を有する。
 端子本体91aは、前後方向に長い四角形板状である。端子本体91aは、第1保持部材10Bの端子載置面12と、第2保持部材10Cの端子押さえ面15との間に挟持される。
 外部端子孔91bは、端子本体91aを上下方向に貫通する円孔状である。
 導体接続部91cは、第1端子91の前端部に配置され、左右方向に延びる。導体接続部91cは、第1収容部11と第2収容部14とにより画成される室(空間)18に配置される。導体接続部91cは、端子本体91aよりも上下方向の寸法が大きい。言い換えると、導体接続部91cの上下方向の寸法は、端子載置面12と端子押さえ面15との間の上下方向の寸法よりも大きい。
 導体接続部91cには、ヒューズエレメント50の後端部がはんだ付け等により接続される。導体接続部91cは、上下方向に互いに間隔をあけて配置される一対の接続板91eを有する。本実施形態では、ヒューズエレメント50が複数設けられており、各ヒューズエレメント50の後端部が、各接続板91eに接続されている。
 係止爪91dは、第1端子91の前端部に配置されており、端子本体91aよりも左右方向に突出する。具体的に、係止爪91dは、導体接続部91cの左端部と右端部とにそれぞれ突設される。第1端子91が第1保持部材10Bに組み付けられる際、係止爪91dは端子係止部13に挿入される。係止爪91dと端子係止部13とが係止されることにより、第1端子91は、第1保持部材10Bに対して前後方向に位置決めされて、前後方向への移動が規制される。
 第2端子92は、端子本体92aと、外部端子孔92bと、導体接続部92cと、係止爪92dと、を有する。
 端子本体92aは、前後方向に長い四角形板状である。端子本体92aは、第1保持部材10Bの端子載置面12と、第2保持部材10Cの端子押さえ面15との間に挟持される。
 外部端子孔92bは、端子本体92aを上下方向に貫通する円孔状である。
 導体接続部92cは、第2端子92の後端部に配置され、左右方向に延びる。導体接続部92cは、第1収容部11と第2収容部14とにより画成される室(空間)18に配置される。導体接続部92cは、端子本体92aよりも上下方向の寸法が大きい。言い換えると、導体接続部92cの上下方向の寸法は、端子載置面12と端子押さえ面15との間の上下方向の寸法よりも大きい。
 導体接続部92cには、ヒューズエレメント50の前端部がはんだ付け等により接続される。導体接続部92cは、上下方向に互いに間隔をあけて配置される一対の接続板92eを有する。本実施形態では、ヒューズエレメント50が複数設けられており、各ヒューズエレメント50の前端部が、各接続板92eに接続されている。
 係止爪92dは、第2端子92の後端部に配置されており、端子本体92aよりも左右方向に突出する。具体的に、係止爪92dは、導体接続部92cの左端部と右端部とにそれぞれ突設される。第2端子92が第1保持部材10Bに組み付けられる際、係止爪92dは端子係止部13に挿入される。係止爪92dと端子係止部13とが係止されることにより、第2端子92は、第1保持部材10Bに対して前後方向に位置決めされて、前後方向への移動が規制される。
 一対の外部端子孔91b,92bのうち、一方は電源側に接続するために用いられ、他方は負荷側に接続するために用いられる。もしくは、外部端子孔91b,92bは、負荷の内部の通電経路に接続されるために用いられてもよい。
 第1端子91及び第2端子92は、例えば、銅、黄銅、ニッケルなどからなる金属製である。第1端子91及び第2端子92の材料として、剛性強化の観点からは黄銅を用いることが好ましく、電気抵抗低減の観点からは銅を用いることが好ましい。第1端子91と第2端子92とは、同じ材料からなるものであってもよいし、異なる材料からなるものであってもよい。
(ヒューズエレメント)
 図3~図5に示すように、ヒューズエレメント50は、金属製の板状部材、シート状部材、または金属箔等により構成される。本実施形態ではヒューズエレメント50が、上下方向に並んで2つ設けられる。ただしこれに限らず、ヒューズエレメント50は、1つのみ設けられていてもよいし、上下方向に3つ以上並んで設けられていてもよい。
 ヒューズエレメント50は、可溶導体51と、第1端子91または第2端子92と可溶導体51とを接続する金属導体52と、を有する。可溶導体51は、金属導体52よりも溶融温度が低い材料により構成される。また本実施形態では、可溶導体51が、金属導体52よりも電気抵抗率が高い。
 本実施形態においては可溶導体51が、過電流遮断時及びアクティブ遮断時のそれぞれにおいて、ヒューズエレメント50の溶断部として機能する。
 可溶導体51は、板状、シート状または箔状であり、上下方向と垂直な面方向(X-Y面方向)に広がる。図3に示すように、本実施形態では可溶導体51が、上下方向から見て、前後方向の寸法よりも左右方向の寸法が大きい四角形板状をなす。可溶導体51は、例えば、ヒューズエレメント50の前後方向の中央部に配置される。
 特に図示しないが、可溶導体51は、Sn(錫)を含む低融点金属層と、Ag(銀)若しくはCu(銅)を含む高融点金属層とが積層された積層体を有する。この積層体は、低融点金属層を1層以上有し、高融点金属層を2層以上有し、低融点金属層が高融点金属層の間に配置された構成である。この積層体は、例えば、低融点金属層の周囲を高融点金属層でコーティングして形成されている。
 上記積層体の低融点金属層は、Snを含んでいればよく、Sn単体であってもよいし、Sn合金であってもよい。Sn合金は、Snを主成分とする合金である。すなわち、低融点金属層は、Sn若しくはSnを主成分として構成される。Sn合金は、合金に含まれる金属の中でSnの含有量が最も多い合金である。Sn合金の例としては、Sn-Bi合金、In-Sn合金、Sn-Ag-Cu合金等を挙げることができる。
 上記積層体の高融点金属層は、AgもしくはCuを含んでいればよく、Ag単体であってもよいし、Cu単体であってもよいし、Ag合金であってもよいし、Cu合金であってもよい。Ag合金は合金に含まれる金属の中でAgの含有量が最も多い合金であり、Cu合金は、合金に含まれる金属の中でCuの含有量が最も多い合金である。すなわち、高融点金属層は、Cu若しくはAg、または、Cu若しくはAgを主成分として構成される。
 なお上記積層体は、低融点金属層/高融点金属層の2層構造であってもよい。あるいは、高融点金属層を2層以上有し、低融点金属層が1層以上で、低融点金属層が高融点金属層の間に配置された3層以上の多層構造であってもよい。
 また、可溶導体51は、Snを含む低融点金属層の単層体により構成されていてもよい。
 金属導体52は、板状、シート状または箔状である。図3に示すように、本実施形態では金属導体52が、上下方向から見て、前後方向の寸法よりも左右方向の寸法が長い略四角形板状をなす。金属導体52は、ヒューズエレメント50に複数設けられる。金属導体52は、例えば、ヒューズエレメント50の前後方向の両端部に配置される。
 図3~図5に示すように、複数の金属導体52は、第1端子91と可溶導体51の第1端部(後端部)51aとを接続する第1金属導体52Aと、第2端子92と可溶導体51の第2端部(前端部)51bとを接続する第2金属導体52Bと、を含む。すなわち本実施形態では、各ヒューズエレメント50が、一対の金属導体52(52A,52B)を有する。
 第1金属導体52A、可溶導体51、及び第2金属導体52Bは、この順に直列接続することでヒューズエレメント50の通電経路を形成する。金属導体52は、ヒューズエレメント50の電流が流れる通電方向(本実施形態では略前後方向に相当)において、可溶導体51の両端部51a,51bに一対接続される。
 本実施形態では、可溶導体51の第1端部51aが、第1金属導体52Aの前端部上に固定されている。すなわち、可溶導体51の第1端部51aの下面と、第1金属導体52Aの前端部の上面とが、接続されている。
 また、可溶導体51の第2端部51bが、第2金属導体52Bの後端部上に固定されている。すなわち、可溶導体51の第2端部51bの下面と、第2金属導体52Bの後端部の上面とが、接続されている。
 可溶導体51は、一対の金属導体52A,52Bの上側に配置されて、これらの間に掛け渡されている。
 また、各金属導体52は、Cu若しくはAg、または、Cu若しくはAgを主成分として構成される。
 図3及び図4に示すように、ヒューズエレメント50は、さらに、第1折り曲げ部55と、第2折り曲げ部56と、を有する。
 第1折り曲げ部55は、ヒューズエレメント50のうち絶縁部材60に対向する部分と、第1端子91と、の間に配置される。言い換えると、第1折り曲げ部55は、前後方向において、絶縁部材60と第1端子91との間に配置される。具体的に、第1折り曲げ部55は、第1金属導体52Aに設けられる。
 詳しくは、第1金属導体52Aは、可溶導体51に接続される内側板部52aと、第1端子91に接続される外側板部52bと、内側板部52aと外側板部52bを接続する接続板部52cと、を有する。
 内側板部52aは、上下方向と垂直な面方向(X-Y面方向)に広がる板状である。内側板部52aの前端部は、可溶導体51の第1端部51aにはんだ付け等により接続される。
 外側板部52bは、上下方向と垂直な面方向(X-Y面方向)に広がる板状である。外側板部52bは、内側板部52aよりも後側かつ上側に配置される。外側板部52bの後側部分は、導体接続部91cの接続板91eにはんだ付け等により接続される。
 接続板部52cは、前後方向と垂直な面方向(Y-Z面方向)に広がる板状である。なお接続板部52cは、Y-Z面に対して傾斜する面方向に広がっていてもよい。すなわち、図4に示すように左右方向(Y軸方向)と垂直な断面視で、接続板部52cは、上下方向(Z軸方向)に沿って延びていてもよいし、上下方向に対して傾斜して延びていてもよい。接続板部52cの下端部は、内側板部52aの後端部に接続される。接続板部52cの上端部は、外側板部52bの前端部に接続される。
 第1折り曲げ部55は、接続板部52cと、接続板部52cと内側板部52aの屈曲した接続部分(屈曲部)と、接続板部52cと外側板部52bの屈曲した接続部分(屈曲部)と、を含む。
 また、接続板部52cと接続板91eとの間の前後方向の寸法L1は、接続板91eの上下方向の寸法(つまり板厚寸法)T1よりも大きい。言い換えると、第1端子91と第1折り曲げ部55との間の前後方向の距離は、第1端子91の上下方向の厚さ寸法よりも大きい。
 第2折り曲げ部56は、ヒューズエレメント50のうち絶縁部材60に対向する部分と、第2端子92と、の間に配置される。言い換えると、第2折り曲げ部56は、前後方向において、絶縁部材60と第2端子92との間に配置される。具体的に、第2折り曲げ部56は、第2金属導体52Bに設けられる。
 詳しくは、第2金属導体52Bは、可溶導体51に接続される内側板部52dと、第2端子92に接続される外側板部52eと、内側板部52dと外側板部52eを接続する接続板部52fと、を有する。
 内側板部52dは、上下方向と垂直な面方向(X-Y面方向)に広がる板状である。内側板部52dの後端部は、可溶導体51の第2端部51bにはんだ付け等により接続される。
 外側板部52eは、上下方向と垂直な面方向(X-Y面方向)に広がる板状である。外側板部52eは、内側板部52dよりも前側かつ上側に配置される。外側板部52eの前側部分は、導体接続部92cの接続板92eにはんだ付け等により接続される。
 接続板部52fは、前後方向と垂直な面方向(Y-Z面方向)に広がる板状である。なお接続板部52fは、Y-Z面に対して傾斜する面方向に広がっていてもよい。すなわち、図4に示すように左右方向(Y軸方向)と垂直な断面視で、接続板部52fは、上下方向(Z軸方向)に沿って延びていてもよいし、上下方向に対して傾斜して延びていてもよい。接続板部52fの下端部は、内側板部52dの前端部に接続される。接続板部52fの上端部は、外側板部52eの後端部に接続される。
 第2折り曲げ部56は、接続板部52fと、接続板部52fと内側板部52dの屈曲した接続部分(屈曲部)と、接続板部52fと外側板部52eの屈曲した接続部分(屈曲部)と、を含む。
 また、接続板部52fと接続板92eとの間の前後方向の寸法L2は、接続板92eの上下方向の寸法(つまり板厚寸法)T2よりも大きい。言い換えると、第2端子92と第2折り曲げ部56との間の前後方向の距離は、第2端子92の上下方向の厚さ寸法よりも大きい。
 第1折り曲げ部55及び第2折り曲げ部56の少なくとも1つは、クランク形状を有する。本実施形態では、第1折り曲げ部55及び第2折り曲げ部56の両方が、屈曲したクランク形状を有する。
(絶縁部材)
 図3~図5に示すように、絶縁部材60は、板状であり、一対の板面が上下方向を向く。本実施形態では絶縁部材60が、上下方向から見て、前後方向の寸法よりも左右方向の寸法が大きい四角形板状をなす。絶縁部材60は、耐トラッキング指標CTIが500V以上の樹脂製である。絶縁部材60は、ポリアミド系樹脂材料若しくはフッ素系樹脂材料により構成される。絶縁部材60を構成する樹脂材料の例は、前述した絶縁ケース10(カバー10A及び各保持部材10B~10D)と同様である。
 図4に示すように、絶縁部材60は、上下方向の両側から、ヒューズエレメント50に対向して配置される。絶縁部材60は、ヒューズエレメント50と接近または接触して配置される。絶縁部材60とヒューズエレメント50との間の上下方向の寸法は、例えば、2mm以下である。絶縁部材60とヒューズエレメント50との間の上下方向の寸法は、好ましくは1.5mm以下であり、より望ましくは1mm以下である。
 絶縁部材60は、ヒューズエレメント50の上側と下側とに少なくとも2つ設けられる。すなわち、絶縁部材60は、ヒューズエレメント50を上下方向から挟持するように、少なくとも一対配置される。本実施形態では、ヒューズエレメント50が上下方向に並んで2つ設けられており、絶縁部材60は、上側のヒューズエレメント50の上側及び下側と、下側のヒューズエレメント50の上側及び下側とに、それぞれ設けられる。
 より詳しくは、上側のヒューズエレメント50の下側に位置する絶縁部材60と、下側のヒューズエレメント50の上側に位置する絶縁部材60とは、同一部品(共通品)である。このため、ヒューズエレメント50と絶縁部材60とは、上下方向に交互に並んで配置されている。
 また、下側のヒューズエレメント50の下側に位置する絶縁部材60は、第1保持部材10Bと一体に形成されている。詳しくは、下側のヒューズエレメント50の下側に位置する絶縁部材60は、第1保持部材10Bの底壁10aの一部により構成されている。すなわち、絶縁部材60の少なくとも1つは、絶縁ケース10の一部と一体に形成される。なお、特に図示しないが、上側のヒューズエレメント50の上側に位置する絶縁部材60が、第2保持部材10Cと一体に形成されていてもよい。すなわち、2つの保持部材10B,10Cのうち、一方若しくは両方は、絶縁部材60と一体に形成される。
 また底壁10a(絶縁部材60)は、底壁10aのヒューズエレメント50に対向する面(上面)から窪む溝状の凹部19を有していても良い。凹部19は、可溶導体51よりも前側と後側とに、一対設けられる。凹部19は、左右方向に延びる。すなわち、凹部19は、ヒューズエレメント50の電流が流れる通電方向(本実施形態では概ね前後方向であり、部分的に上下方向を含む)と直交する方向に延びる。
 図3~図5に示すように、絶縁部材60は、発熱体収容部61と、導体対向凹部62と、スリット部63と、通気孔64と、を有する。
 発熱体収容部61は、絶縁部材60のヒューズエレメント50に対向する面から窪む凹状である。本実施形態では発熱体収容部61が、絶縁部材60の一対の板面(上面及び下面)のうち、ヒューズエレメント50と対向する下面から上側に窪んで形成されている。本実施形態では発熱体収容部61が、前後方向において、絶縁部材60の中央部に配置される。発熱体収容部61は、左右方向に長い四角形穴状である。
 導体対向凹部62は、絶縁部材60のヒューズエレメント50に対向する面から窪む凹状である。本実施形態では導体対向凹部62が、絶縁部材60の一対の板面(上面及び下面)のうち、ヒューズエレメント50と対向する上面から下側に窪んで形成されている。本実施形態では導体対向凹部62が、前後方向において、絶縁部材60の中央部に配置される。具体的に、導体対向凹部62は、ヒューズエレメント50の可溶導体51に対向して配置される。導体対向凹部62の前後方向の寸法は、発熱体収容部61の前後方向の寸法よりも小さい。導体対向凹部62の上下方向の寸法(深さ寸法)は、発熱体収容部61の上下方向の寸法よりも小さい。
 また、絶縁部材60はスリット部63を有していても良い。スリット部63は、絶縁部材60のヒューズエレメント50に対向する面から窪み絶縁部材60を貫通するスリット状である。すなわち、スリット部63がスリット状であり、絶縁部材60を上下方向に貫通し、一対の板面(上面及び下面)のそれぞれに開口する。スリット部63は、可溶導体51よりも前側と後側とに、一対設けられる。スリット部63は、左右方向に延びる。すなわち、スリット部63は、ヒューズエレメント50の電流が流れる通電方向(本実施形態では概ね前後方向であり、部分的に上下方向を含む)と直交する方向に延びる。
 スリット部63が絶縁部材60に配置されていると、ヒューズエレメント50の遮断後に絶縁部材60のヒューズエレメント50対向面に付着するヒューズエレメントの溶融飛散物がスリット部63で不連続となり、ヒューズエレメント50の遮断後の第1端子91と第2端子92との間の絶縁抵抗を好適に大きくすることができる。
 通気孔64は、絶縁部材60を上下方向に貫通する。通気孔64は、絶縁部材60に複数設けられる。複数の通気孔64は、絶縁部材60の左右方向の両端部にそれぞれ配置される。
 本実施形態では、スリット部63及び通気孔64を介して、ヒューズエレメント50が収容される室18と、内圧緩衝空間16とが連通する。このため、ヒューズエレメント50の過電流遮断時に、アーク放電の発生にともない室18に圧力上昇が生じた場合に、この圧力をスリット部63及び通気孔64を通して、内圧緩衝空間16に効率よく逃がすことができる。
(発熱体)
 図4及び図5に示すように、発熱体80は、ヒューズエレメント50と上下方向に重なって配置される。発熱体80は、上下方向においてヒューズエレメント50と接触する。発熱体80は、給電部材90からの通電により発熱し、ヒューズエレメント50の少なくとも一部を溶融し溶断する。具体的に、発熱体80は、可溶導体51と上下方向に積層されており、通電による発熱で可溶導体51の少なくとも一部を溶融し溶断する。なお本実施形態では、「ヒューズエレメント50の少なくとも一部を溶融し溶断する」ことを、「ヒューズエレメント50を溶融し溶断する」などと省略して説明する場合がある。また、「可溶導体51の少なくとも一部を溶融し溶断する」ことを、「可溶導体51を溶融し溶断する」などと省略して説明する場合がある。また金属導体52の場合についても、上記同様である。
 発熱体80は、ヒューズエレメント50と同数設けられる。本実施形態では発熱体80が、上下方向に並んで2つ設けられる。各発熱体80は、各ヒューズエレメント50と接触する。
 図3~図6Bに示すように、発熱体80は、板状であり、一対の板面が上下方向を向く。本実施形態では発熱体80が、上下方向から見て、前後方向の寸法よりも左右方向の寸法が大きい四角形板状をなす。発熱体80は、発熱体収容部61に配置される。すなわち、発熱体80は、絶縁部材60に収容される。
 発熱体80は、絶縁基板(基板)81と、絶縁基板81上に積層された抵抗層82と、絶縁基板81上に積層され、上下方向においてヒューズエレメント50側を向く金属層83と、絶縁層84と、発熱体電極85と、を有する。本実施形態では、発熱体80が左右方向に延びており、絶縁基板81、抵抗層82、金属層83及び絶縁層84も、それぞれ左右方向に延びる。
 具体的に、発熱体80は、ヒューズエレメント50に電流が流れる通電方向(本実施形態では概ね前後方向であり、部分的に上下方向を含む)と交差する方向に延びており、本実施形態では、通電方向と直交する方向(すなわち左右方向)に延びる。また、絶縁基板81、抵抗層82、金属層83及び絶縁層84も、それぞれ、通電方向と交差する方向に延びており、本実施形態では、通電方向と直交する方向(左右方向)に延びる。
 詳しくは、図6Bに一例として示すように、発熱体80は、絶縁基板81の上面に前後方向に離間して配置され互いに平行に延びる2つの抵抗層82と、これらの抵抗層82を上側から覆う絶縁層84と、絶縁基板81上に形成され、抵抗層82の左右方向若しくは前後方向の両端部に電気的に接続される一対の発熱体電極85と、絶縁基板81の下面に配置される金属層83と(図6A参照)、を有する。
 本実施形態では図6Bに示すように、発熱体電極85が、前後方向に延びる第1電極部85aと、第1電極部85aに接続され左右方向に延びる第2電極部85bと、を有する。
 第1電極部85aは、絶縁基板81の上面のうち左右方向の端部に配置される。第1電極部85aの少なくとも一部は、絶縁層84に覆われることなく発熱体80の外部に露出する。
 図6Bに示す例では、各発熱体電極85において、第2電極部85bが、前後方向に互いに間隔をあけて一対設けられている。また、抵抗層82の前後方向の両端部には、一対の発熱体電極85の各第2電極部85bが接続される。
 図5及び図6Aに示すように、金属層83は、絶縁基板81の一対の板面(上面及び下面)のうち一方(本実施形態では下面)に配置され、抵抗層82は、一対の板面のうち他方(本実施形態では上面)に配置される。なお金属層83は、電極(ダミー電極)等と言い換えてもよい。
 抵抗層82は、通電すると発熱する導電性を有する材料、例えばニクロム、W、Mo、Ru等、又は、これらを含む材料からなる。抵抗層82は、これらの合金あるいは組成物、化合物の粉状体を樹脂バインダ等と混合して、ペースト状にしたものを絶縁基板81上にスクリーン印刷技術を用いてパターン形成し、焼成する等によって形成する。
 図6Bに示すように、抵抗層82は、絶縁基板(基板)81上の前後方向の一部に配置されている。具体的に、抵抗層82は、絶縁基板81上の前後方向の端部に配置されており、本実施形態では一対の抵抗層82が、絶縁基板81の上面の前後方向の両端部に配置されている。すなわち、抵抗層82は、絶縁基板81上に前後方向に互いに間隔をあけて複数設けられる。抵抗層82の前後方向の寸法は、絶縁基板81の前後方向の寸法の半分以下であり、本実施形態では、1/3以下である。
 絶縁基板81は、例えば、アルミナ、ガラスセラミックス、ムライト、ジルコニアなどの絶縁性を有する基板である。絶縁層84は、抵抗層82の保護を図るために設けられる。絶縁層84の材料としては、例えば、セラミックス、ガラスなどの絶縁材料を用いることができる。絶縁層84は、絶縁材料のペーストを塗布し、焼成する方法等によって形成することができる。
 発熱体80の上面の発熱体電極85及び抵抗層82と、下面の金属層83とは、絶縁基板81により電気的に絶縁されている。
 発熱体80は、保護素子100の通電経路となる外部回路に異常が発生する等によって通電経路を遮断する必要が生じた場合に、外部回路に設けられた電流制御素子によって通電され発熱される。
 図5に示すように、ヒューズエレメント50の可溶導体51の一部は、金属導体52と金属層83との間に形成された上下方向の隙間Gの一部に配置され、上下方向において金属導体52と金属層83との間に挟まれる。隙間Gは、可溶導体51の上下方向の寸法(厚さ寸法)と同じかそれより僅かに大きい寸法であり、具体的には、例えば数十μm~数百μmであって、本実施形態では50μm~100μm程度とされている。隙間Gは、後述するように、毛細管現象を発現することが可能な寸法であればよい。
 なお図5において、符号86は実装用のはんだ86を表しており、符号87は絶縁性のフラックスを表している。図5に示すように、金属層83、可溶導体51及び金属導体52は、はんだ86により互いに接続され、固定されている。
 詳しくは、図5及び図6Aに示すように、金属層83は、発熱体80に複数設けられる。複数の金属層83は、前後方向に互いに間隔をあけて配置される。各金属層83は、ヒューズエレメント50の一部と対向する。複数の金属層83は、第1金属導体52Aと上下方向に第1の隙間G1をあけて配置される第1金属層83Aと、第2金属導体52Bと上下方向に第2の隙間G2をあけて配置される第2金属層83Bと、を含む。第1金属層83Aは、絶縁基板81上の前後方向の一端部に配置され、第2金属層83Bは、絶縁基板81上の前後方向の他端部に配置される。具体的に本実施形態では、第1金属層83Aが、絶縁基板81の下面の前後方向の後端部に配置され、第2金属層83Bが、絶縁基板81の下面の前後方向の前端部に配置されている。
 絶縁基板81の上面に設けられる複数(2つ)の抵抗層82は、上下方向から見て、それぞれ、第1金属層83A及び第2金属層83Bと重なる。このため、給電部材90から発熱体電極85に給電が行われ、各抵抗層82が発熱すると、絶縁基板81を介して第1金属層83A及び第2金属層83Bに熱が伝わり、これらの金属層83A,83Bが加熱される。
 なお、抵抗層82は、図6Cに示す発熱体80の他の例のように、絶縁基板81上に1つのみ設けられていてもよい。この場合、1つの抵抗層82は、上下方向から見て、第1金属層83A及び第2金属層83Bの少なくとも一部と重なって配置される。好ましくは、1つの抵抗層82は、上下方向から見て、第1金属層83A及び第2金属層83Bの両方と重なって配置される。1つの抵抗層82は、絶縁基板81の上面の全域にわたって配置されていてもよい。また図6Cに示す例では、各発熱体電極85が、第2電極部85bを1つ備える。
 図5に示すように、可溶導体51の第1端部51aは、第1の隙間G1の一部に配置され、上下方向において第1金属導体52Aと第1金属層83Aとの間に挟まれる。また、可溶導体51の第2端部51bは、第2の隙間G2の一部に配置され、上下方向において第2金属導体52Bと第2金属層83Bとの間に挟まれる。
 ここで、図7は、遮断信号による発熱体80の発熱によってヒューズエレメント50の一部が溶断した状態を表している。
 発熱体80の発熱により溶融した可溶導体51の第1端部51a付近の溶融物88(可溶導体51の第1端部51a及びはんだ86を含む溶融物)は、第1の隙間G1に毛細管現象により浸入しつつ後側へ流動する。また、可溶導体51の第2端部51b付近の溶融物89(可溶導体51の第2端部51b及びはんだ86を含む溶融物)は、第2の隙間G2に毛細管現象により浸入しつつ前側へ流動する。これにより、可溶導体51は前後方向に分割されるように溶断され、ヒューズエレメント50の通電が遮断される。すなわち本実施形態では、発熱体80の発熱により溶融した可溶導体51の溶融物88,89が、隙間Gに毛細管現象により浸入しつつ流動することで、可溶導体51が溶断される。
 図5及び図6Aに示すように、複数の金属層83は、さらに、第1金属層83Aと第2金属層83Bとの間に配置される中間金属層83Cを含む。中間金属層83Cは、前後方向において、第1金属層83Aと第2金属層83Bとの間に配置される。また、中間金属層83Cの前後方向の寸法は、第1金属層83Aの前後方向の寸法よりも小さく、かつ、第2金属層83Bの前後方向の寸法よりも小さい。中間金属層83C、第1金属層83A、及び第2金属層83Bは、抵抗層82と電気的に絶縁されている。
 可溶導体51のうち第1端部51aと第2端部51bとの間に位置する中間部分は、はんだ86により中間金属層83Cに接続される。図7に示すように、遮断信号によって発熱体80が発熱したときに、可溶導体51のうち第1端部51aと第2端部51bとの間に位置する中間部分は、中間金属層83Cに接続された状態のまま、保持される。
 発熱体80の発熱量が多い場合は、中間金属層83Cに接続された可溶導体51(の上記中間部分)も溶融し、中間金属層83Cの表面に可溶導体51の溶融物の一部が保持される。
 また、図8は、定格電流を超えた過電流(所定以上の電流)によってヒューズエレメント50の一部が溶断(消失)した状態を表している。図8に示すように、ヒューズエレメント50に所定以上の電流が流れたときに、可溶導体51の少なくとも一部または、可溶導体51の少なくとも一部及び金属導体52の少なくとも一部は溶断され、ヒューズエレメント50の通電が遮断される。図8に示す例では、可溶導体51の少なくとも一部及び金属導体52の少なくとも一部が溶断されており、より詳しくは、可溶導体51のすべてと、第1金属導体52Aの前端部と、第2金属導体52Bの後端部とが、過電流により消失している。
(給電部材)
 図2に示すように、給電部材90は、発熱体80へ給電する部材である。給電部材90は、絶縁ケース10の外部と内部とにわたって延びており、その一端部が発熱体80の発熱体電極85に接続される。具体的に、給電部材90の一端部は、発熱体電極85の第1電極部85aに接続される。給電部材90の一端部と発熱体電極85の第1電極部85aとは、例えばはんだで接続される。給電部材90の一端部と発熱体電極85の第1電極部85aとの接続部の一部、もしくは全部は、接着剤で覆われるように固定されていてもよく、また、接着剤の一部は絶縁部材60とも接着されていてもよい。これにより、発熱体80に通電する際に、ヒューズエレメント50の溶断より先に給電部材90と発熱体電極85の第1電極部85aを接続しているはんだが溶融して通電が切断されることを防ぐことができる。本実施形態では、給電部材90の少なくとも一部が、電線(配線部材)により構成される。ただしこれに限らず、特に図示しないが、給電部材の少なくとも一部が、導電性を有する板状部材や棒状部材などにより構成されていてもよい。
(本実施形態の作用効果)
 以上説明した本実施形態の保護素子100では、ヒューズエレメント50に定格電流を超えた過電流(すなわち所定以上の電流)が流れた場合、ヒューズエレメント50が発熱し溶断されて、電流経路が遮断される。あるいは、この保護素子100は、発熱体80に電流を通電して発熱させることにより、発熱体80に積層されるヒューズエレメント50を溶融し溶断させて、電流経路を遮断させることが可能である。
 また本実施形態では、絶縁部材60が、ヒューズエレメント50に上下方向の両側から対向して配置されている。詳しくは、絶縁部材60が、ヒューズエレメント50に対して上側及び下側から接近若しくは接触しており、好ましくは密着する。このため、ヒューズエレメント50と絶縁部材60との間にアーク放電が継続できる空間がなくなり、過電流遮断時においてアーク放電が確実に消滅する。
 以上より本実施形態によれば、ヒューズエレメント50の溶断時に大規模なアーク放電が発生することを抑制でき、過電流遮断と遮断信号による遮断機能を両立する保護素子100を提供することができる。
 また本実施形態では、ヒューズエレメント50が、発熱体80と積層される可溶導体51と、第1端子91または第2端子92と可溶導体51とを接続する金属導体52と、を有し、可溶導体51は、金属導体52よりも溶融温度が低い。
 この場合、発熱体80と、溶融温度が低い可溶導体51とが重なって配置されるため、発熱体80に通電して発熱体80を発熱させたときに、可溶導体51が安定して溶融し溶断される。このため、遮断信号による電流経路の遮断をより確実に行うことができる。
 また本実施形態において、可溶導体51は、金属導体52よりも電気抵抗率が高い。
 この場合、ヒューズエレメント50に定格電流を超えた過電流が流れたときに、電気抵抗率の高い可溶導体51がヒートスポットとなり、可溶導体51においてヒューズエレメント50が安定して溶断される。
 また本実施形態では、可溶導体51が、Snを含む低融点金属層と、Ag若しくはCuを含む高融点金属層とが積層された積層体を有し、この積層体は、低融点金属層を1層以上有し、高融点金属層を2層以上有し、低融点金属層が高融点金属層の間に配置された構成である。
 この場合、積層体の外側に高融点金属層が配置されるため、可溶導体51の強度が高くなる。可溶導体51を金属導体52や発熱体80と接続する際に、はんだ付け時の加熱による可溶導体51の変形等が起こりにくくなる。
 また本実施形態では、絶縁部材60とヒューズエレメント50との間の上下方向の寸法が、2mm以下である。
 この場合、ヒューズエレメント50と絶縁部材60との間に形成される空間が狭くされているため、ヒューズエレメント50が過電流遮断で溶断することによって発生するアーク放電の規模が小さくなりやすい。つまり、溶断空間が狭いとその空間内の気体が少なくなり、アーク放電中に電流が流れる経路となる「空間内の気体が電離して発生するプラズマ」の量も少なくなり、アーク放電を早期に消弧し易くなる。上記寸法は、1.5mm以下であることがより好ましく、1mm以下であることがより望ましい。
 また本実施形態では、絶縁部材60が発熱体収容部61を有し、発熱体80は、発熱体収容部61に配置される。
 この場合、発熱体80を発熱体収容部61に収容することで、絶縁部材60のヒューズエレメント50に対向する面のうち、発熱体収容部61以外の部分をヒューズエレメント50により接近若しくは接触させて配置することができる。このため、ヒューズエレメント50と絶縁部材60との間にアーク放電が継続できる空間がなくなり、アーク放電がより確実に抑えられる。
 また本実施形態では、絶縁部材60が、絶縁部材60のヒューズエレメント50に対向する面から窪み絶縁部材60を貫通するスリット部63、または、底壁10a(複数の絶縁部材60のうち最下部の絶縁部材60に相当)のヒューズエレメント50に対向する上面から窪む溝状の凹部19を有している。そして、スリット部63または凹部19は、ヒューズエレメント50の電流が流れる通電方向と直交する方向に延びている。
 この場合、スリット部63または凹部19が設けられることで、過電流遮断によりヒューズエレメント50が溶断したときに周囲に飛散する溶融飛散物が、絶縁部材60のヒューズエレメント50に対向する面上で連続的に形成されるようなことを抑制できる。これにより、電流経路の遮断後の絶縁抵抗を安定して高めることができる。
 また本実施形態では、絶縁部材60が、ヒューズエレメント50の上側と下側とに少なくとも2つ設けられ、絶縁部材60の少なくとも1つは、絶縁ケース10の一部と一体に形成される。
 具体的には、絶縁部材60が保持部材10B(絶縁ケース10の一部)と一体化している。このため、部品点数を削減して保護素子100の製造を容易化したり、製造コストを削減したりすることができる。
 また本実施形態では、絶縁ケース10が、絶縁ケース10の内部に形成され、ヒューズエレメント50が配置される室(空間)18と連通する内圧緩衝空間16を有する。
 この場合、ヒューズエレメント50の溶断時に発生するアーク放電によって生成する気体による保護素子100の内圧の急激な上昇を、内圧緩衝空間16によって抑えることができる。これにより、絶縁ケース10の破損等を防止できる。
 また本実施形態では、可溶導体51の一部が、金属導体52と金属層83との間に形成された上下方向の隙間Gの一部に配置され、上下方向において金属導体52と金属層83との間に挟まれている。
 この場合、抵抗層(ヒーター)82が通電により発熱し、この熱が絶縁基板(ヒーター基板)81を介して金属層(ダミー電極)83に伝わるとともに、金属層83と金属導体52との間で可溶導体51の一部が溶融される。遮断信号により可溶導体51を効率よく溶融し、確実に溶断させることができる。
 また本実施形態では、発熱体80の発熱により溶融した可溶導体51の溶融物88,89が、隙間Gに毛細管現象により浸入しつつ流動することで、可溶導体51が溶断される。
 この場合、可溶導体51の溶融物88,89が、金属導体52と金属層83の隙間Gに毛細管現象により吸い込まれることで、溶融物88,89を所望の向きに流動させて、可溶導体51をより確実に溶断させることができる。
 また本実施形態では、具体的に、可溶導体51の第1端部51aは、第1の隙間G1の一部に配置され、上下方向において第1金属導体52Aと第1金属層83Aとの間に挟まれ、可溶導体51の第2端部51bは、第2の隙間G2の一部に配置され、上下方向において第2金属導体52Bと第2金属層83Bとの間に挟まれる。
 この場合、発熱体80の発熱により、第1金属層83Aと第1金属導体52Aとの間で可溶導体51の第1端部51a付近が溶融され、第2金属層83Bと第2金属導体52Bとの間で可溶導体51の第2端部51b付近が溶融される。可溶導体51が通電方向の両端部において溶融されるため、遮断信号によりヒューズエレメント50をより確実に溶断させることができる。
 また本実施形態では、具体的に、発熱体80の発熱により溶融した可溶導体51の第1端部51a付近の溶融物88が、第1の隙間G1に毛細管現象により浸入しつつ流動し、かつ、可溶導体51の第2端部51b付近の溶融物89が、第2の隙間G2に毛細管現象により浸入しつつ流動することで、可溶導体51が溶断される。
 この場合、可溶導体51の溶融物88,89が、通電方向の両端部付近において、それぞれ毛細管現象により吸い込まれつつ流動することで、可溶導体51がより確実に溶断させられる。
 また本実施形態では、複数の金属層83が、さらに中間金属層83Cを含み、可溶導体51のうち第1端部51aと第2端部51bとの間に位置する中間部分が、中間金属層83Cに接続される。
 上記構成では、可溶導体51が、上述のように通電方向の両端部付近においてそれぞれ溶断されても、可溶導体51の中間部分が、中間金属層83Cにより保持された状態が維持される。これにより、可溶導体51での溶断がより確実に行える。
 詳しくは、中間金属層83Cが設けられることで、溶融後の可溶導体51は、第1の隙間G1に配置される部分88(第1端部51a付近)と、第2の隙間G2に配置される部分89(第2端部51b付近)と、中間金属層83Cに保持される部分(中間部分付近)と、の3箇所に分割されることになる。可溶導体51が3つの分割体に分割されることにより、各分割体の容積(体積)は減り、溶融量も低減して、溶融物の流動がコントロールしやすくなる。
 より詳しくは、例えば、可溶導体51の溶融物が、表面張力の作用等により可溶導体51の左右方向の中央部付近に集まって意図しない瘤を作ったり、X-Y面内で回転しつつ流動したりすることで、可溶導体51の通電の遮断が不安定になるような不具合を、本実施形態の中間金属層83Cによって抑制することができる。
 また本実施形態では、発熱体80が、絶縁基板81と、絶縁基板81上に積層された抵抗層82と、絶縁基板81上に積層され、ヒューズエレメント50の一部と対向する金属層83と、を有しており、抵抗層82は、ヒューズエレメント50に電流が流れる通電方向と交差する方向(本実施形態では左右方向)に延び、絶縁基板81上の前後方向の一部に配置される。
 この場合、抵抗層(ヒーター)82が通電により発熱し、この熱が絶縁基板(ヒーター基板)81を介して金属層(ダミー電極)83に伝わることで、金属層83と対向するヒューズエレメント50の一部が溶融される(本実施形態では可溶導体51が溶融される)。遮断信号によって発熱体80が発熱したときに、ヒューズエレメント50の一部を効率よく溶融し、溶断させることができる。
 そして抵抗層82が、絶縁基板81上の前後方向(X軸方向)の一部に配置されている。このため、抵抗層82が発熱したときに、絶縁基板81が受ける熱負荷を小さく抑えることができる。大きな熱負荷によって絶縁基板81が割損するような不具合を、安定して抑制することができる。
 また本実施形態では、抵抗層82が、絶縁基板81上の前後方向の端部に配置されている。
 この場合、抵抗層82の発熱によって絶縁基板81が受ける熱負荷を小さく抑えつつ、絶縁基板81の端部に加熱箇所を集中させることで、ヒューズエレメント50の一部を効率よく溶融し、確実に溶断させることができる。
 また本実施形態では、抵抗層82の前後方向の寸法が、絶縁基板81の前後方向の寸法の半分以下である。
 この場合、抵抗層82の発熱によって絶縁基板81が受ける熱負荷を安定して小さく抑えることができる。なお、より好ましくは、抵抗層82の前後方向の寸法は、絶縁基板81の前後方向の寸法の1/3以下である。
 また本実施形態では、抵抗層82が、絶縁基板81上に前後方向に互いに間隔をあけて複数設けられている。
 この場合、各抵抗層82が発熱することでヒューズエレメント50をより確実に溶断させることができ、かつ、絶縁基板81が受ける熱負荷を小さく抑えることができる。
 また本実施形態では、ヒューズエレメント50が、前後方向において第1端子91と絶縁部材60との間に配置される第1折り曲げ部55と、前後方向において第2端子92と絶縁部材60との間に配置される第2折り曲げ部56と、を有し、第1端子91と第1折り曲げ部55との間の前後方向の距離L1が、第1端子91の上下方向の厚さ寸法T1よりも大きく、第2端子92と第2折り曲げ部56との間の前後方向の距離L2が、第2端子92の上下方向の厚さ寸法T2よりも大きい。
 本実施形態では、絶縁部材60によりヒューズエレメント50を上側及び下側から挟み込む構成を採用しており、これにより、ヒューズエレメント50の溶断部分の周囲の空間(遮断空間)の空気を極力排除することで、過電流遮断時のアーク放電の経路となる空気のプラズマの発生量を抑制している。しかしながらその一方で、保護素子100が設置される周囲の温度変化にともなう熱膨張や熱収縮等により、第1端子91と第2端子92との間の前後方向の距離が変化した場合に、ヒューズエレメント50がこの変化に十分に追従できずに、断線する可能性が考えられる。特に本実施形態のように、第1端子91及び第2端子92が樹脂製の保持部材10Bに位置決めされていて、保持部材10Bの温度変化にともなう熱膨張や熱収縮に影響を受けやすい場合や、第1端子91及び第2端子92が接続される保護素子100外部のバスバー等の部材の位置変化等により影響を受ける場合がある。
 この点、本実施形態では、ヒューズエレメント50に第1折り曲げ部55及び第2折り曲げ部56が設けられるため、保護素子100が設置される周囲の温度変化等により、第1端子91と第2端子92との間の前後方向の距離が変化した場合であっても、第1折り曲げ部55及び第2折り曲げ部56によって、ヒューズエレメント50の前後方向の寸法を伸縮させることができる。すなわち、簡素な構造により、端子91,92間距離の変化にヒューズエレメント50を追従させることができる。
 詳しくは、第1端子91と第1折り曲げ部55との間の前後方向の距離L1が、第1端子91の上下方向の厚さ寸法T1よりも大きくされている。このため、ヒューズエレメント50と第1端子91とを接続するはんだ等が、第1端子91からヒューズエレメント50側にはみ出しても、第1折り曲げ部55に達するようなことは防止される。これにより、第1折り曲げ部55と第1端子91とが固着される不具合が抑えられ、第1折り曲げ部55によるヒューズエレメント50の伸縮機能が安定して奏功される。
 また、第2端子92と第2折り曲げ部56との間の前後方向の距離L2が、第2端子92の上下方向の厚さ寸法T2よりも大きくされている。このため、ヒューズエレメント50と第2端子92とを接続するはんだ等が、第2端子92からヒューズエレメント50側にはみ出しても、第2折り曲げ部56に達するようなことは防止される。これにより、第2折り曲げ部56と第2端子92とが固着される不具合が抑えられ、第2折り曲げ部56によるヒューズエレメント50の伸縮機能が安定して奏功される。
 したがって本実施形態によれば、ヒューズエレメント50の溶断時に大規模なアーク放電が発生することを抑制しつつ、温度変化等でヒューズエレメント50に引っ張りや圧縮などの過大な負荷が作用しヒューズエレメント50が断線するような不具合を、安定して防止することができる。
 また本実施形態では、第1折り曲げ部55及び第2折り曲げ部56の少なくとも1つは、クランク形状を有する。
 この場合、第1折り曲げ部55または第2折り曲げ部56によるヒューズエレメント50の伸縮機能がより安定して奏功される。
 また本実施形態では、絶縁ケース10が、上下方向においてヒューズエレメント50の両側に配置される少なくとも2つの保持部材10B,10Cを有し、第1端子91の一部、第2端子92の一部、及びヒューズエレメント50は、2つの保持部材10B,10Cの間に配置され、2つの保持部材10B,10Cのうち、一方若しくは両方が、絶縁部材60と一体に形成されている。
 この場合、絶縁部材60が絶縁ケース10の一部と一体化している。このため、部品点数を削減して保護素子100の製造を容易化したり、製造コストを削減したりすることができる。
 また本実施形態では、絶縁ケース10が、少なくとも2つの保持部材10B~10Dを収容するカバー10Aを有し、カバー10Aは、少なくとも2つの保持部材10B~10Dを固定した状態で保持する。
 この場合、複数の保持部材10B~10Dをカバー10Aに収容することで、これらの保持部材10B~10Dが、互いに固定された状態で維持される。複数の保持部材10B,10C間に配置される第1端子91の一部、第2端子92の一部及びヒューズエレメント50の姿勢が安定する。
 また本実施形態では、絶縁部材60は、耐トラッキング指標CTIが500V以上の樹脂製である。
 この場合、アーク放電によって絶縁部材60の表面に導電路となる炭化物が形成されにくくなるので、リーク電流がより発生しにくくなる。
 また本実施形態では、絶縁部材60が、ポリアミド系樹脂材料若しくはフッ素系樹脂材料により構成される。
 樹脂材料は、例えばセラミック材料等に比べて熱容量が小さく、融点も低い。本実施形態のように、絶縁部材60の材料として樹脂材料を用いると、ガス化冷却(アブレーション)によるアーク放電を弱める特性や、溶融飛散した金属粒子が絶縁部材60に付着する際に、絶縁部材60の表面が変形したり付着物が凝集したりすることで、金属粒子が疎らとなり、伝導パスを形成し難い特性があることから、好ましい。
 本発明は前述の実施形態に限定されず、例えば下記に説明するように、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成の変更等が可能である。なお、変形例の図示においては、前述の実施形態と同じ構成要素には同一の符号を付し、下記では主に異なる点について説明する。
 前述の実施形態では、ヒューズエレメント50が、互いに材料の異なる可溶導体51と金属導体52とを有している例を挙げたが、これに限らない。ヒューズエレメント50は、その全体が、Cu若しくはAg、または、Cu若しくはAgを主成分として構成されていてもよい。この場合、ヒューズエレメント50は、Cu若しくはAgを含む。ヒューズエレメント50は、Cu単体であってもよいし、Ag単体であってもよいし、Cu合金であってもよいし、Ag合金であってもよい。
 上記構成によれば、ヒューズエレメント50が高融点金属層と低融点金属層の積層体である場合と比較して、電気抵抗率が小さくなりやすい。このため、Cu若しくはAgを含む単層体からなるヒューズエレメント50は、高融点金属層と低融点金属層の積層体からなるヒューズエレメント50と同じ面積で同等の電気抵抗を有する場合でも、厚みを薄くすることができる。ヒューズエレメント50の厚みが薄いと、ヒューズエレメント50が溶断したときの溶融飛散物量も厚みに比例して少なくなり、遮断後の絶縁抵抗が高くなる。
(保護素子(第1変形例))
 図9は、第1変形例の保護素子110の外観及び断面を示す斜視図(断面斜視図)である。この第1変形例では、前述の実施形態で説明した保護素子100と比べて、内圧緩衝空間16の上下方向の寸法が小さい。具体的に、第1変形例の内圧緩衝空間16の上下方向の寸法は、保護素子110全体の上下方向の寸法(外形高さ)を基準として、例えば、1/5以上1/3以下である。
 このように、内圧緩衝空間16の上下方向の寸法を適切に設定することにより、保護素子110のコンパクト化を図ることができる。
(保護素子(第2変形例))
 図10は、第2変形例の保護素子120の外観及び断面を示す斜視図(断面斜視図)である。この第2変形例では、絶縁ケース10の内部に、内圧緩衝空間16が設けられていない。また、絶縁ケース10が第3保持部材10Dを有していない。
 ヒューズエレメント50の溶断時に発生するアーク放電によって生成する気体による保護素子120の内圧の急激な上昇を、室(空間)18等によって十分に抑えることができる場合には、このように内圧緩衝空間16を設けない構成とすることも可能である。この場合、保護素子120のさらなるコンパクト化を図ることができる。
(保護素子(第3変形例))
 図11は、第3変形例の保護素子130の一部を示す断面図である。この第3変形例では、発熱体80が、可溶導体51の下側に配置されており、可溶導体51の下面と接続されている。この第3変形例によっても、前述の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
(保護素子(第4変形例))
 図12及び図13は、第4変形例の保護素子140の一部を示す断面図である。図12に示すように、この第4変形例では、絶縁部材60が、絶縁部材60のヒューズエレメント50に対向する面(下面)から上側に窪む凹状の導体対向凹部62を有する。図13に示すように、遮断信号により発熱体80が発熱したときに、この発熱により溶融した可溶導体51M(51)の少なくとも一部は、導体対向凹部62に配置される。
 この場合、溶融した可溶導体51Mの少なくとも一部が導体対向凹部62に収容されることで、可溶導体51Mの表面張力の作用を促すなどにより、可溶導体51Mを金属導体52から安定して離間させることができる。これにより、可溶導体51M(51)と金属導体52との導通(回路)を安定して遮断することができる。
(保護素子(第5変形例))
 図14は、第5変形例の保護素子150の一部を示す断面図である。図14に示すように、この第5変形例では、金属導体52A(52)が、可溶導体51よりも電気抵抗が高い遮断部52gを有する。
 この場合、ヒューズエレメント50に定格電流を超えた過電流が流れたときに、電気抵抗の高い金属導体52Aの遮断部52gがヒートスポットとなり、遮断部52gにおいてヒューズエレメント50が安定して溶断される。
 遮断信号による遮断箇所(可溶導体51)と、過電流遮断による遮断箇所(遮断部52g)とを別々に設けることができるため、図14に示すように、遮断部52gに上下方向から絶縁部材60をより接近若しくは接触させて配置することが可能になる。このため、遮断部52gの溶断時に発生するアーク放電をより迅速かつ確実に消滅させることができる。
 詳しくは、この第5変形例では、遮断部52gにおける電流が流れる通電方向(前後方向)と垂直な断面(Y-Z断面)の断面積が、金属導体52のうち遮断部52g以外の部分における前記断面積よりも小さい。図示の例では、遮断部52gの上下方向の寸法(厚さ寸法)が、金属導体52のうち遮断部52g以外の部分における上下方向の寸法よりも小さくされている。
 この場合、簡素な構造によって、金属導体52のうち遮断部52gの電気抵抗を他の部分の電気抵抗よりも高めて、遮断部52gを確実に溶断させることができる。
(保護素子(第6変形例))
 図15は、第6変形例の保護素子160の一部(ヒューズエレメント50)を示す上面図である。図15に示すように、この第6変形例では、遮断部52gが、金属導体52を上下方向に貫通する複数の貫通孔52hを有する。これにより遮断部52gは、電流が流れる通電方向(前後方向)と垂直な断面(Y-Z断面)の断面積が、金属導体52のうち遮断部52g以外の部分における前記断面積よりも小さくされている。
 この構成によっても、上述と同様の作用効果を得ることができる。
(保護素子(第7変形例))
 図16は、第7変形例の保護素子170の一部(ヒューズエレメント50)を示す上面図である。図16に示すように、この第7変形例では、遮断部52gが、金属導体52の一部を切り欠く複数の切欠き部52iを有する。これにより遮断部52gは、電流が流れる通電方向(前後方向)と垂直な断面(Y-Z断面)の断面積が、金属導体52のうち遮断部52g以外の部分における前記断面積よりも小さくされている。
 この構成によっても、上述と同様の作用効果を得ることができる。
 また、金属導体52の遮断部52gは、ヒューズエレメント50に電流が流れる通電方向において、複数箇所に設けられていてもよい。
(保護素子(第8変形例))
 図17は、第8変形例の保護素子180の一部を示す断面図である。図17に示すように、この第8変形例では、発熱体80が、可溶導体51の上側と下側とにそれぞれ配置されている。すなわち、発熱体80は、上下方向においてヒューズエレメント50の両側に設けられる。
 この場合、ヒューズエレメント50を上下方向から挟むように配置される一対の発熱体80により、アクティブ遮断時においてヒューズエレメント50がより確実に溶融し、溶断される。
(保護素子(第9変形例))
 図18は、第9変形例の保護素子の一部(発熱体80)を示す上面図である。図18に示すように、この第9変形例では、発熱体80が、抵抗層82を1つ有する。抵抗層82は、絶縁基板81上の前後方向の一部に配置されており、具体的には、絶縁基板81の上面の前後方向の端部に配置されている。また、一対の発熱体電極85はそれぞれ、1つの第1電極部85aと、第1電極部85aから左右方向に延びる1つの第2電極部85bと、を有する。
 この第9変形例によっても、上述と同様の作用効果を得ることができる。
(保護素子(第10変形例))
 図19は、第10変形例の保護素子の一部(発熱体80)を示す上面図である。図19に示すように、この第10変形例では、発熱体80が、抵抗層82を複数有しており、具体的には3つ有する。3つの抵抗層82は、絶縁基板81の上面のうち、前後方向の両端部、及び両端部間に位置する中間部分に配置されている。また、一対の発熱体電極85はそれぞれ、1つの第1電極部85aと、第1電極部85aから左右方向に延び、前後方向に並んで配置される3つ(複数)の第2電極部85bと、を有する。
 この第10変形例によっても、上述と同様の作用効果を得ることができる。
(保護素子(第11変形例))
 図20は、第11変形例の保護素子の一部(発熱体80)を示す斜視図である。図20に示すように、第11変形例では、発熱体80が中間金属層83Cを有していない。
 例えば、抵抗層82(発熱体80)の発熱量が大きく、抵抗層82への通電時に、可溶導体51のうち中間金属層83Cに接続された部分(可溶導体51の前後方向の中間部分)がすべて溶融するような場合には、中間金属層83Cによる機能(可溶導体51の一部を保持する機能)が十分に得られない可能性がある。このような場合には、上記構成のように中間金属層83Cを設けないことで、発熱体80の製造コストを削減してもよい。
(保護素子(第12変形例))
 図21は、第12変形例の保護素子の一部(発熱体80)を示す斜視図である。図21に示すように、第12変形例では、発熱体80が、絶縁基板81上に積層される保持金属層93を有する。保持金属層93は、上下方向においてヒューズエレメント50側を向く。具体的に、保持金属層93は、絶縁基板81の上下方向を向く一対の板面のうち、金属層83が配置される板面と同じ板面(図示の例では下面)に配置されている。
 保持金属層93は、金属層83と同じ材料により構成される。保持金属層93及び金属層83は、例えば同一の印刷工程によって、絶縁基板81上に形成される。保持金属層93は、複数の金属層83のうちいずれか1つと接続されている。具体的に、保持金属層93は、第1金属層83Aまたは第2金属層83Bに接続され、図示の例では、第1金属層83Aに接続されている。すなわち、保持金属層93は、金属層83と一体に形成されている。保持金属層93は、金属層83のうちヒューズエレメント50の通電方向と交差する方向(左右方向)の端部に接続される。保持金属層93は、ヒューズエレメント50の溶融物を保持可能である。なお、本明細書で言う「ヒューズエレメント50の溶融物」には、可溶導体51の溶融物の他、実装用はんだ86の溶融物も含まれる。溶融物は、はんだ溜まり等と言い換えてもよい。
 保持金属層93は、第1金属層83A(金属層83)の左右方向の端部から突出している。具体的に、保持金属層93は、第1金属層83Aの左右方向の端部から、発熱体80の左右方向の外側(左右方向において中央部とは反対側)へ向けて突出し、かつ発熱体80の前後方向の内側(前後方向の中央部側)へ向けて突出している。図示の例では、保持金属層93が、左右方向に互いに間隔をあけて一対設けられている。一対の保持金属層93は、第1金属層83Aの左右方向の両端部に接続されている。一対の保持金属層93は、絶縁基板81のヒューズエレメント50側を向く板面の左右方向の両端部に配置され、それぞれ前後方向に延びている。
 この第12変形例によれば、抵抗層82の熱が金属層83に伝わってヒューズエレメント50の一部が溶融させられたときに、下記の作用効果が得られる。すなわち、ヒューズエレメント50の溶融物が、金属層83を伝って金属層83が延びる方向(左右方向)に流動し、金属層83の端部付近に溜まってしまうようなことがあっても、この端部に接続された保持金属層93によって、溶融物が保持される。保持金属層93によって、溶融物を所定の位置に安定して保持することができ、溶融物の流動を制御できるため、この溶融物によって通電の遮断(アクティブ遮断)が阻害されるなどの不具合を、安定して抑制することができる。
 具体的に、第12変形例では、保持金属層93が、第1金属層83Aまたは第2金属層83Bに接続されている。
 この場合、ヒューズエレメント50の溶融物が、第1金属層83Aの延在方向(左右方向)の端部付近、または、第2金属層83Bの延在方向の端部付近に溜まってしまうことがあっても、この端部に接続された保持金属層93によって、溶融物を安定して保持できる。
(保護素子(第13変形例))
 図22は、第13変形例の保護素子の一部(発熱体80)を示す斜視図である。図22に示すように、保持金属層93が、中間金属層83Cに接続されていてもよい。具体的に、保持金属層93は、中間金属層83Cの左右方向の端部から、発熱体80の左右方向の外側(左右方向において中央部とは反対側)へ向けて突出し、かつ発熱体80の前後方向の外側(前後方向において中央部とは反対側)へ向けて突出している。図示の例では、保持金属層93が、左右方向に互いに間隔をあけて一対設けられている。一対の保持金属層93は、中間金属層83Cの左右方向の両端部に接続されている。
 また、保持金属層93は、第1金属層83Aまたは第2金属層83Bに接続されても良い。
 この第13変形例によれば、ヒューズエレメント50の溶融物が、中間金属層83Cの延在方向(左右方向)の端部付近に溜まってしまうことがあっても、この端部に接続された保持金属層93によって、溶融物を安定して保持できる。また保持金属層93が、第1金属層83Aまたは第2金属層83Bに接続される場合には、ヒューズエレメント50の溶融物が、第1金属層83Aの延在方向(左右方向)の端部付近、または、第2金属層83Bの延在方向の端部付近に溜まってしまうことがあっても、この端部に接続された保持金属層93によって、溶融物を安定して保持できる。
 すなわち、保持金属層93は、中間金属層83C、第1金属層83A、及び第2金属層83Bのうちいずれかに接続される。より詳しくは、保持金属層93は、中間金属層83C、第1金属層83A、及び第2金属層83Bのうち、1つまたは複数(すなわち、少なくとも1つ)に接続される。
(保護素子(第14変形例))
 図23は、第14変形例の保護素子の一部を示す断面図であり、図4に示す断面図の一部に対応している。図23に示すように、第14変形例では、保護素子が備える複数の絶縁部材60のうち、上側のヒューズエレメント50に下側から対向する絶縁部材60が、収容貫通孔67(収容凹部69)を有する。収容貫通孔67は、絶縁部材60を上下方向に貫通しており、例えば略四角形孔状をなしている。収容貫通孔67は、絶縁部材60のスリット部63の左右方向の端部と接続されている。収容貫通孔67は、絶縁部材60に、左右方向に互いに間隔をあけて一対設けられている。一対の収容貫通孔67は、スリット部63の左右方向の両端部に接続されている。
 収容貫通孔67(収容凹部69)は、保護素子が備える一対の発熱体80のうち、上側の発熱体80の保持金属層93の直下に配置されている。すなわち、収容貫通孔67は、保持金属層93と対向する。収容貫通孔67は、保持金属層93に保持されたヒューズエレメント50の溶融物を収容可能である。
 また、保護素子が備える複数の絶縁部材60のうち、下側のヒューズエレメント50に下側から対向する絶縁部材60は、収容穴68(収容凹部69)を有する。詳しくは、下側のヒューズエレメント50に下側から対向する絶縁部材60は、第1保持部材10Bの底壁10aの一部により構成されており、この底壁10aが、底壁10aの上面から窪む収容穴68を有する。収容穴68は、底壁10aに設けられた溝状の凹部19の左右方向の端部と接続されている。収容穴68は、底壁10aに、左右方向に互いに間隔をあけて一対設けられている。一対の収容穴68は、凹部19の左右方向の両端部に接続されている。
 収容穴68(収容凹部69)は、保護素子が備える一対の発熱体80のうち、下側の発熱体80の保持金属層93の直下に配置されている。すなわち、収容穴68は、保持金属層93と対向する。収容穴68は、保持金属層93に保持されたヒューズエレメント50の溶融物を収容可能である。
 特に図示しないが、保持金属層93に保持されたヒューズエレメント50の溶融物は、例えば液滴状の形状を有しており、保持金属層93の下側にぶら下がる。この第14変形例のように、ヒューズエレメント50の下側に配置される絶縁部材60または底壁10aに、収容凹部69としての収容貫通孔67または収容穴68が設けられることで、各保持金属層93に保持された溶融物が、収容凹部69内に配置される。収容凹部69が設けられることによって、保持金属層93が溶融物を安定して保持でき、例えば溶融物の意図しない流動等によって短絡などの不具合が生じることを抑制できる。
 本発明は前述の実施形態に限定されず、例えば下記に説明するように、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成の変更等が可能である。なお、他の実施形態や変形例の図示においては、前述の実施形態と同じ構成要素には同一の符号を付し、下記では主に異なる点について説明する。
(保護素子(第2実施形態))
 本発明の第2実施形態に係る保護素子について、図24~図35を参照して説明する。第2実施形態の保護素子は、主に、抵抗層201を備える絶縁基板202上の電極等の配置態様が、前述の第1実施形態と異なる。なお、本実施形態の各図において、第1実施形態と同様又はほぼ同様の構成部材については、同じ符号や同じ名称を付すなどして説明を省略する場合がある。
 図24は、第2実施形態の発熱体80の一例を示す上面図である。図24の例では、保護素子は、抵抗層201を備える絶縁基板202と、絶縁基板202に搭載される可溶導体51(図24では不図示)と、抵抗層201に接続される第1の電極211及び第2の電極212と、絶縁基板202に配置された第3の電極213と、第1の電極211と第3の電極213との間を繋ぐ第5の電極215と、第3の電極213及び第5の電極215上に形成された第1の金属221と、を備える。
 図25は、第2実施形態の発熱体80の他の例を示す上面図である。図25の例では、保護素子は、抵抗層201を備える絶縁基板202と、絶縁基板202に搭載される可溶導体51(図25では不図示)と、抵抗層201に接続される第1の電極211及び第2の電極212と、絶縁基板202に配置された第3の電極213及び第4の電極214と、第1の電極211と第3の電極213との間を繋ぐ第5の電極215と、第2の電極212と第4の電極214との間を繋ぐ第6の電極216と、第3の電極213及び第5の電極215上に形成された第1の金属221と、第4の電極214及び第6の電極216上に形成された第2の金属222と、を備える。抵抗層201は、上側から絶縁層203で覆われる。
 抵抗層201は、通電すると発熱する導電性を有する材料、例えばニクロム、W、Mo、Ru等、又は、これらを含む材料からなる。抵抗層201は、これらの合金あるいは組成物、化合物の粉状体を樹脂バインダ等と混合して、ペースト状にしたものを絶縁基板202上にスクリーン印刷技術を用いてパターン形成し、焼成する等によって形成することができる。なお、抵抗層201の材料は、上記に限らず、設計仕様に応じて変更することができる。
 図の例では、抵抗層201は、上面視で左右方向に延びている。図の例では、抵抗層201は、前後方向の寸法よりも左右方向の寸法が大きい長方形状をなす。具体的に、抵抗層201は、ヒューズエレメント50に電流が流れる通電方向(概ね前後方向であり、部分的に上下方向を含む)と交差する方向に延びており、図の例では、通電方向と直交する方向(すなわち左右方向)に延びている。なお、抵抗層201の形状は、上記に限らず、設計仕様に応じて変更することができる。
 絶縁基板202は、例えば、アルミナ、ガラスセラミックス、ムライト、ジルコニアなどの絶縁性を有する基板である。なお、絶縁基板202の材料は、上記に限らず、設計仕様に応じて変更することができる。
 図の例では、絶縁基板202は、上面視で抵抗層201よりも大きい長方形状をなす。具体的に、絶縁基板202は、通電方向と交差する方向に延びており、図の例では、通電方向と直交する方向(左右方向)に延びている。なお、絶縁基板202の形状は、上記に限らず、設計仕様に応じて変更することができる。
 絶縁層203は、抵抗層201の保護を図るために設けられる。絶縁層203の材料としては、例えば、セラミックス、ガラスなどの絶縁材料を用いることができる。絶縁層203は、絶縁材料のペーストを塗布し、焼成する方法等によって形成することができる。なお、絶縁層203の材料は、上記に限らず、設計仕様に応じて変更することができる。
 図の例では、絶縁層203は、上面視で抵抗層201よりも大きくかつ絶縁基板202よりも小さい長方形状をなす。具体的に、絶縁層203は、通電方向と交差する方向に延びており、図の例では、通電方向と直交する方向(左右方向)に延びている。なお、絶縁層203の形状は、上記に限らず、設計仕様に応じて変更することができる。
 第1の電極211及び第2の電極212は、絶縁基板202の上面のうち左右方向の端部において前後方向に延びる部分と、この部分の外端部から左右方向に延びて抵抗層201に接続される部分と、を有する。図の例では、第1の電極211及び第2の電極212は、上面視でそれぞれ互いに逆向きのL字状を有する。第1の電極211及び第2の電極212の一部は、絶縁層203に覆われることなく外部に露出している。なお、第1の電極211及び第2の電極212の各々の形状は、上記に限らず、設計仕様に応じて変更することができる。
 第3の電極213及び第4の電極214は、絶縁基板202の上面のうち左右方向の端部において、それぞれ第1の電極211及び第2の電極212とは前後方向に離間して配置される。図の例では、第3の電極213及び第4の電極214は、上面視でそれぞれ矩形状を有する。第3の電極213及び第4の電極214は、絶縁層203に覆われることなく外部に露出している。なお、第3の電極213及び第4の電極214の各々の形状は、上記に限らず、設計仕様に応じて変更することができる。
 第5の電極215は、絶縁基板202の上面のうち左右方向の一端部において、第1の電極211と第3の電極213との間に配置される。図の例では、第5の電極215は、上面視で矩形状を有する。第5の電極215は、絶縁層203に覆われることなく外部に露出している。なお、第5の電極215の形状は、上記に限らず、設計仕様に応じて変更することができる。
 第5の電極215は、例えば、Ag(銀)若しくはCu(銅)からなる金属、又は、Ag若しくはCuを主成分とする合金である。第5の電極215は、AgもしくはCuを含んでいればよく、Ag単体であってもよいし、Cu単体であってもよいし、Ag合金であってもよいし、Cu合金であってもよい。Ag合金は合金に含まれる金属の中でAgの含有量が最も多い合金であり、Cu合金は、合金に含まれる金属の中でCuの含有量が最も多い合金である。なお、第5の電極215の材料は、上記に限らず、設計仕様に応じて変更することができる。
 第6の電極216は、絶縁基板202の上面のうち左右方向の他端部(左右方向において第5の電極215とは反対側の端部)において、第2の電極212と第4の電極214との間に配置される。図の例では、第6の電極216は、上面視で矩形状を有する。第6の電極216は、絶縁層203に覆われることなく外部に露出している。なお、第6の電極216の形状は、上記に限らず、設計仕様に応じて変更することができる。
 第6の電極216は、例えば、Ag若しくはCuからなる金属、又は、Ag若しくはCuを主成分とする合金である。第6の電極216は、例えば、第5の電極215と同じ材料を用いることができる。なお、第6の電極216の材料は、上記に限らず、設計仕様に応じて変更することができる。
 第1の金属221は、第3の電極213及び第5の電極215のそれぞれの上面を前後方向に跨ぐように形成される。図の例では、第1の金属221は、上面視で前後方向に長い長円形状を有する。第1の金属221は、絶縁層203に覆われることなく外部に露出している。なお、第1の金属221の形状は、上記に限らず、設計仕様に応じて変更することができる。
 第1の金属221は、例えば、Sn(錫)又はSnを主成分とする合金である。第1の金属221は、Snを含んでいればよく、Sn単体であってもよいし、Sn合金であってもよい。Sn合金は、Snを主成分とする合金である。Sn合金は、合金に含まれる金属の中でSnの含有量が最も多い合金である。Sn合金の例としては、Sn-Bi合金、In-Sn合金、Sn-Ag-Cu合金等を挙げることができる。なお、第1の金属221の材料は、上記に限らず、設計仕様に応じて変更することができる。
 第2の金属222は、第4の電極214及び第6の電極216のそれぞれの上面を前後方向に跨ぐように形成される。図の例では、第2の金属222は、上面視で前後方向に長い長円形状を有する。第2の金属222は、絶縁層203に覆われることなく外部に露出している。なお、第2の金属222の形状は、上記に限らず、設計仕様に応じて変更することができる。
 第2の金属222は、例えば、Sn又はSnを主成分とする合金である。第2の金属222は、例えば、第1の金属221と同じ材料を用いることができる。なお、第2の金属222の材料は、上記に限らず、設計仕様に応じて変更することができる。
 図26は、第2実施形態の絶縁基板202の側面図であり、通電用部材90の接続前の図である。図27は、第2実施形態の絶縁基板202の側面図であり、通電用部材90の接続後における通電前の図である。
 図26及び図27を併せて参照し、第5の電極215の厚みは、第3の電極213の厚みよりも薄い。図の例では、電極の厚みは、電極の上下方向の最小長さに相当する。
 図示はしないが、第6の電極216の厚みは、第4の電極214の厚みよりも薄い。例えば、第6の電極216の厚みは、第5の電極215の厚みと略同じでもよい。例えば、第4の電極214の厚みは、第3の電極213の厚みと略同じでもよい。なお、各電極の厚みの関係は、上記に限らず、設計仕様に応じて変更することができる。
 第3の電極213及び第4の電極214には、抵抗層201への通電用部材90が接続される。通電用部材90は、例えば、給電線である。なお、通電用部材90は、給電線等の電線に限らず、給電する部材(給電部材)でもよい。例えば、通電用部材90の態様は、上記に限らず、設計仕様に応じて変更することができる。
 図の例では、第3の電極213は、第3の電極213及び第5の電極215上に形成された第1の金属221を介して、通電用部材90に接続される。第1の金属221は、例えば、第3の電極213と通電用部材90とを接続するためのはんだとして機能する。本実施形態では、通電用部材90が接続されない第5の電極215は、通電用部材90が接続される第3の電極213よりも厚みが薄くなっている。
 図示はしないが、第4の電極214は、第4の電極214及び第6の電極216上に形成された第2の金属222を介して、通電用部材90に接続される。第2の金属222は、例えば、第4の電極214と通電用部材90とを接続するためのはんだとして機能する。本実施形態では、通電用部材90が接続されない第6の電極216は、通電用部材90が接続される第4の電極214よりも厚みが薄くなっている。
 本実施形態では、抵抗層201の発熱により、可溶導体51が遮断され、第1の金属221の溶融による第5の電極215の溶解及び/又は第2の金属222の溶融による第6の電極216の溶解により第3の電極213と第4の電極214との間の抵抗値が10倍以上に上昇するよう構成される。
 以下、一例として、抵抗層201の発熱により、可溶導体51が遮断され、第1の金属221の溶融による第5の電極215の溶解により第3の電極213と第2の電極212との間の抵抗値が10倍以上に上昇するよう構成される例を挙げて説明する。
 図28は、第2実施形態の絶縁基板202の側面図であり、通電後においてヒューズエレメント50の一部が溶断した状態の図である。図29は、第2実施形態の絶縁基板202の側面図であり、発熱体80の電極の一部が溶断した状態の図である。図30は、第2実施形態の絶縁基板202の斜視図であり、通電用部材90の接続前の図(絶縁層203を二点鎖線で示す図)である。図31は、第2実施形態の絶縁基板202の斜視図であり、通電用部材90の接続前の図(絶縁層203を実線で示す図)である。図32は、第2実施形態の絶縁基板202の斜視図であり、通電用部材90の接続後の図である。図33は、第2実施形態の絶縁基板202の斜視図であり、発熱体80の電極の一部が溶断した状態の図である。
 図28に示すように、抵抗層201が発熱したときに、可溶導体51の少なくとも一部(ヒューズエレメント50の一部の一例)は溶断され、ヒューズエレメント50の通電が遮断される。図28の例では、可溶導体51が溶断(遮断)されており、より詳しくは、可溶導体51が抵抗層201の加熱により溶断している。
 その後、抵抗層201が発熱し続けると、絶縁基板202全体が熱くなる。絶縁基板202は上面視で左右方向に長い長方形板状であるため、抵抗層201の発熱により絶縁基板202の左右方向中央側は左右方向外端側よりも高温になる。また、絶縁基板202の左右方向外端側は通電用部材90から熱が逃げていくため、絶縁基板202の左右方向外端側は左右方向中央側よりも低温になる。絶縁基板202は、左右方向中央側が高温となり左右方向外端側が低温となる温度分布となる。
 図29及び図33に示すように、可溶導体51が溶断された後、通電用部材90のはんだ(第1の金属221)が溶ける。すると、第3の電極213の厚みよりも薄い第5の電極215が溶融したはんだ(第1の金属221)に溶け込む。溶融したはんだは、第5の電極215を浸食しながら、表面張力によって絶縁基板202よりも濡れ性が高い第3の電極213側に引き寄せられる。本実施形態では、第3の電極213の厚みよりも薄い第5の電極215が、発熱体80の通電経路を遮断させる遮断部として機能する。一方、第5の電極215の厚みよりも厚い第3の電極213が、溶融したはんだ(第5の電極215を浸食したはんだ)を引き寄せるはんだ溜まり部として機能する。
 図29及び図33の例では、第5の電極215が溶解しており、より詳しくは、第5の電極215が溶融したはんだで浸食される現象(いわゆる、はんだ食われ)により消失している。なお、第5の電極215は、第1の電極211と第3の電極213との間において、完全に消失することに限らず、溶融残りが存在(第5の電極215の一部が残存)してもよい。
 本実施形態の保護素子は、例えば、第1の金属221の溶融による第5の電極215の溶解により第3の電極213と第2の電極212との間の抵抗値が10倍以上に上昇し、抵抗層201の発熱が抑制されるよう構成されていればよい。例えば、第5の電極215は、部分的に残存しても厚みが薄くなることで抵抗値が高くなり、発熱体80の通電経路において電流が流れなくなるよう構成されていればよい。例えば、第3の電極213と第2の電極212との間の抵抗値が10倍以上になると、発熱量が1/10以下になるため、保護素子として過加熱による破壊リスクが低減する。
 以上説明した本実施形態の保護素子は、抵抗層201を備える絶縁基板202と、絶縁基板202に搭載される可溶導体51と、抵抗層201に接続される第1の電極211及び第2の電極212と、絶縁基板202に配置された第3の電極213及び第4の電極214と、第1の電極211と第3の電極213との間を繋ぐ第5の電極215と、第2の電極212と第4の電極214との間を繋ぐ第6の電極216と、第3の電極213及び第5の電極215上に形成された第1の金属221と、第4の電極214及び第6の電極216上に形成された第2の金属222と、を備え、第5の電極215の厚みは、第3の電極213の厚みよりも薄く、第6の電極216の厚みは、第4の電極214の厚みよりも薄く、抵抗層201の発熱により、可溶導体51が溶断され、第1の金属221の溶融による第5の電極215の溶解及び/又は第2の金属222の溶融による第6の電極216の溶解により第3の電極213と第4の電極214との間の抵抗値が10倍以上に上昇するよう構成される。
 この構成によれば、抵抗層201の発熱により可溶導体51が溶断された後、溶融したはんだによる第5の電極215の溶解及び/又は第6の電極216の溶解により第3の電極213と第4の電極214との間の抵抗値が10倍以上に上昇するよう構成されることで、発熱量が1/10以下になる。このため、保護素子として過加熱による破壊リスクを低減することができる。加えて、大電流が流れるヒューズエレメント50の通電経路と発熱体80の通電経路とを電気的に独立させて構造において、ヒューズエレメント50溶断後の発熱体80の自動発熱停止が可能となる。
 本実施形態では、第1の金属221は、錫又は錫を主成分とする合金であり、第5の電極215は、銀若しくは銅からなる金属、又は、銀若しくは銅を主成分とする合金である。
 この構成によれば、第5の電極215が溶融した第1の金属221に溶け込み易くなるため、はんだ食われを生じさせやすくなる。
 本実施形態では、第3の電極213及び第4の電極214には、抵抗層201への通電用部材90が接続される。
 この構成によれば、通電用部材90が接続されない第5の電極215及び第6の電極216の厚みを薄くしやすいため、はんだ食われを生じさせやすくなる。
 図示はしないが、例えば、従来の保護素子の発熱体は、以下(1)~(3)の課題がある。
(1)モバイル向け等の数十ボルトの低電圧仕様であれば容易に作製可能であるが、大容量電池を想定した数百ボルト・数百アンペア仕様となると、発熱体の耐電圧や可溶導体遮断後の絶縁性を確保することが困難となる。
(2)発熱体の溶断方式として、ヒューズエレメントの溶融物を第1の電極と第2の電極との間に配置された第3の電極一つに集める構造があるが、大電流用大型ヒューズエレメントでは安定した溶断が困難となる。
(3)大電流が流れるヒューズエレメントの通電経路と発熱体の通電経路とを電気的に独立させた構造では、ヒューズエレメント溶断後の発熱体の自動停止が困難となる。
 これに対し本実施形態によれば、上述した構成により、上記(1)~(3)の課題のすべてを解決することができる。
(第2実施形態の変形例)
 図34は、第2実施形態の変形例の絶縁基板202の斜視図であり、通電用部材90の接続前の図(絶縁層203を二点鎖線で示す図)である。図35は、第2実施形態の変形例の絶縁基板202の斜視図であり、通電用部材90の接続前の図(絶縁層203を実線で示す図)である。なお、図34及び図35の各図において、上述した実施形態と同様又はほぼ同様の構成部材については、同じ符号や同じ名称を付すなどして説明を省略する場合がある。
 図25に示した例では、第2の電極212と第4の電極214との間を繋ぐ第6の電極216が、第2の電極212と前記第4の電極214との間の1箇所に設けられているが、これに限定されない。図34及び図35に示すように、例えば、第6の電極216A,216Bは、通電用部材90が接続される第4の電極214Aの両側の2箇所に設けられてもよい。例えば、第4の電極214Aの両側に、第4の電極214Aよりも厚みが薄い第6の電極216A,216Bが設けられてもよい。例えば、第6の電極216A,216Bの設置態様は、設計仕様に応じて変更することができる。
(保護素子(第3実施形態))
 本発明の第3実施形態に係る保護素子300について、図36~図40を参照して説明する。第3実施形態の保護素子300は、主に、絶縁ケース10の内部に形成される内圧緩衝空間16に充填材301が配置される点で、前述の第1実施形態と異なる。なお、本実施形態の各図において、第1実施形態と同様又はほぼ同様の構成部材については、同じ符号や同じ名称を付すなどして説明を省略する場合がある。
 図36は、第3実施形態の充填材301の一例を示す断面図である。
 図36を参照し、保護素子300は、前後方向(第1方向の一例)に互いに離れて配置される第1端子91及び第2端子92と、第1端子91と第2端子92との間に配置されてこれらを電気的に接続し、所定以上の電流が流れたときに溶断されるヒューズエレメント50と、上下方向(第1方向と直交する第2方向の一例)の両側から、ヒューズエレメント50に対向して配置される絶縁部材60と、第1端子91の一部、第2端子92の一部、ヒューズエレメント50及び絶縁部材60を収容する絶縁ケース10であって、絶縁ケース10の内部に、ヒューズエレメント50が配置される空間18と連通する内圧緩衝空間16が形成された、絶縁ケース10と、内圧緩衝空間16の少なくとも一部に配置され、少なくとも一方の絶縁部材60がヒューズエレメント50と対向する面とは反対側の面に接する充填材301と、を備える。
 充填材301は、例えば、過大電流が流れている回路において遮断しようとする部分に発生するアーク放電により発生する金属ガスをフィルタリングしながら冷却し速やか且つ安全にアーク放電を消滅させる機能を持つ。なお、充填材301は、粒状無機絶縁材に限らず、種々の材料を用いることができる。例えば、充填材301の態様は、設計仕様に応じて変更することができる。
 図の例では、充填材301は、保護素子300の内部の内圧緩衝空間16に充填されている。充填材301の一部は、上側のヒューズエレメント50の上側に位置する絶縁部材60の上面に接している。例えば、まず、第3保持部材10D(絶縁ケース10を構成する蓋部材に相当)を第2保持部材10Cに搭載する前に、充填材301を内圧緩衝空間16に入れる。その後、第3保持部材10Dを第2保持部材10Cに取り付けることで、内圧緩衝空間16に充填材301を充填することができる。
 なお、充填材301は、内圧緩衝空間16に完全に隙間なく充填されることに限らず、内圧緩衝空間16の一部に隙間をあけて充填されてもよい。例えば、充填材301は、内圧緩衝空間16の少なくとも一部に配置され、少なくとも一方の絶縁部材60がヒューズエレメント50と対向する面とは反対側の面(図の例では上面)に接していればよい。
 例えば、充填材がヒューズエレメントの表面と接触し覆ってしまうと、ヒューズエレメントが溶断した際に発生する金属飛散物が充填材表面に連続的に堆積して導電パスを形成し、アーク放電の長期化及び/又は遮断後の絶縁抵抗低下リスクに繋がる恐れがある。
 よって、充填材301は、ヒューズエレメント50と極力接しない様に配置することが好ましい。
 なお、保護素子300の姿勢は、その上下方向(第1方向と直交する第2方向の一例)が重力方向に沿うように配置されることに限らず、重力方向に対して交差するように配置されてもよい。例えば、充填材301が内圧緩衝空間16に隙間なく充填される場合は、保護素子300を重力方向に対して傾けて配置しても、少なくとも一方の絶縁部材60がヒューズエレメント50と対向する面とは反対側の面に接した状態となる。例えば、保護素子300の配置態様は、設計仕様に応じて変更することができる。
 充填材301は、例えば珪砂である。珪砂は、粒状のSiO(石英ガラス)である。珪砂は、主に石英粒からなる砂である。具体的に、珪砂は、珪酸塩類を主成分とする砂質の堆積物や風化生成物のうち、特に石英粒を多量に含むものであって、白色粗粒の砂である。
 なお、充填材301は、珪砂であることに限らず、種々の材料を用いることができる。例えば、充填材301は、石英ガラスやアルミナ、ジルコニア等のセラミック材料で形成された球状の部材(例えば、セラミックビーズ又はセラミックボール)でもよい。例えば、充填材301は、石英ガラスやアルミナ、ジルコニア等のセラミック材料で形成された多孔質の部材(例えば、多孔質セラミック)でもよい。例えば、充填材301は、ナイロンやPMMA(アクリル樹脂)等のプラスチック材料で形成された球状の部材(例えば、プラスチックビーズ又はプラスチックボール)でもよい。例えば、充填材301は、ナイロンやPMMA等のプラスチック材料で形成された多孔質の部材(例えば、多孔質プラスチック)でもよい。
 絶縁部材60には、絶縁部材60を上下方向に貫通する貫通孔63(例えば、スリット部)が形成されてもよい。貫通孔63に侵入した充填材301の一部は、ヒューズエレメント50の一部に接していてもよい。なお、貫通孔63に侵入した充填材301は、ヒューズエレメント50の一部に接しなくてもよい。例えば、貫通孔63に侵入した充填材301とヒューズエレメント50との接触態様は、設計仕様に応じて変更することができる。
 保護素子300は、ヒューズエレメント50と上下方向に重なって配置される発熱体80を更に備える。ヒューズエレメント50は、発熱体80と積層される可溶導体51と、第1端子91または第2端子92と可溶導体51とを接続する金属導体52と、を有してもよい。可溶導体51は、金属導体52よりも溶融温度が低くてもよい。
 保護素子300は、発熱体80に電流を通電する給電部材90を更に備える。絶縁ケース10は、給電部材90の一部及び発熱体80を収容する。発熱体80は、給電部材90からの通電により発熱し、ヒューズエレメント50の少なくとも一部を溶融し溶断する。
 以上説明した本実施形態の保護素子300は、第1方向に互いに離れて配置される第1端子91及び第2端子92と、第1端子91と第2端子92との間に配置されてこれらを電気的に接続し、所定以上の電流が流れたときに溶断されるヒューズエレメント50と、第1方向と直交する第2方向の両側から、ヒューズエレメント50に対向して配置される絶縁部材60と、第1端子91の一部、第2端子92の一部、ヒューズエレメント50及び絶縁部材60を収容する絶縁ケース10であって、絶縁ケース10の内部に、ヒューズエレメント50が配置される空間18と連通する内圧緩衝空間16が形成された、絶縁ケース10と、内圧緩衝空間16の少なくとも一部に配置され、少なくとも一方の絶縁部材60がヒューズエレメント50と対向する面とは反対側の面に接する充填材301と、を備える。
 この構成によれば、絶縁部材60によりヒューズエレメント50を上側及び下側から挟み込む構成となる。これにより、ヒューズエレメント50の溶断部分の周囲の空間(遮断空間)の空気を極力排除することで、過電流遮断時のアーク放電の経路となる空気のプラズマの発生量を抑制することができる。したがって、ヒューズエレメント50の溶断時に大規模なアーク放電が発生することを抑制できる。加えて、ヒューズエレメント50の溶断時に発生するアーク放電によって生成する気体による保護素子300の内圧の急激な上昇を、内圧緩衝空間16によって抑えることができる。これにより、絶縁ケース10の破損等を防止できる。加えて、充填材301が内圧緩衝空間16の少なくとも一部に配置され、絶縁部材60がヒューズエレメント50と対向する面とは反対側の面に接することで、絶縁部材60によりアーク放電の発生を抑えつつ、内圧緩衝空間16に入ってくる溶融飛散物による保護素子300の内圧の急激な上昇を、充填材301によって十分に抑えることができる。したがって、ヒューズエレメント50の溶断時に大規模なアーク放電が発生することを抑制でき、過電流遮断と遮断信号による遮断機能を両立する保護素子300を提供することができる。
 例えば、ナイロン等の耐トラッキング性の高い材料からなる絶縁部材60でヒューズエレメント50を挟むことで、高電圧大電流遮断時のアークを抑制する挟空間遮断に加え、内圧緩衝空間16に充填材301を配置することで、アークのエネルギーを充填材301により吸収することができるため、アークを抑制することができる。その結果、ヒューズエレメント50の溶融物による内圧の上昇を抑制することができ、絶縁ケース10の外部への噴出物や火花の噴出を抑えることができる。これにより、高電圧大電流条件であっても、より安全に電流経路を遮断することができる。
 例えば、充填材301が粒状のSiO(石英ガラス)である珪砂であることで、珪砂の粒子毎に表面積を確保することができ、充填材301が板状の場合と比較して、充填材301全体としての表面積を増やしやすい。このため、内圧緩衝空間16に入ってくる溶融飛散物による保護素子300の内圧の急激な上昇をより抑えやすい。加えて、石英ガラスは他のセラミック材料に比べて融点が低いので、吸熱反応がより早く進む。このため、内圧緩衝空間16に入ってくる溶融飛散物による熱が速やかに吸収されるので、保護素子300の内圧の増長を抑制することができる。また、石英ガラスは他のセラミック材料に比べて安価で手に入りやすいため、低コスト化に寄与する。
 図37は、第3実施形態の充填材の配置の一例を示す断面図である。
 図の例では、保護素子310において絶縁ケース10の上部及び下部の各々の内部に形成される内圧緩衝空間16に充填材311A,311Bが配置される。図の例では、充填材311A,311Bは、保護素子310の内部の内圧緩衝空間16に充填されている。上側の内圧緩衝空間16に位置する充填材311Aの一部は、上側のヒューズエレメント50の上側に位置する絶縁部材60の上面に接している。下側の内圧緩衝空間16に位置する充填材311Bの一部は、下側のヒューズエレメント50の下側に位置する絶縁部材60の下面に接している。
 この構成によれば、上側の内圧緩衝空間16に配置された充填材311Aと、下側の内圧緩衝空間16に配置された充填材311Bとにより、上下方向でアークのエネルギーを吸収することができる。この構成は、ヒューズエレメント50が複数層の場合に特に有効である。
 図38は、第3実施形態の充填材の他の例を示す断面図である。
 図の例では、充填材321は、保護素子320の内部の内圧緩衝空間16に充填されている。充填材321の一部は、上側のヒューズエレメント50の上側に位置する絶縁部材60の上面に接している。
 充填材321は、例えばシリコーンである。シリコーンは、ケイ素(Si)と酸素(O)とが繰り返し並ぶシロキサン結合を主鎖とする無機高分子である。図の例では、ゲル状のシリコーンが内圧緩衝空間16に充填されている。
 この構成によれば、充填材321がシリコーンであることで、充填材321が板状の場合と比較して、柔らかいので、溶融飛散物を吸収しやすく、充填材321の中へ取り込みやすい。このため、内圧緩衝空間16に入ってくる溶融飛散物による保護素子320の内圧の急激な上昇をより抑えやすい。
 図39は、第3実施形態の充填材の他の例を示す断面図である。
 図の例では、充填材331は、保護素子330の内部の内圧緩衝空間16に充填されている。充填材331の一部は、絶縁ケース10の一部(内圧緩衝空間16の底部)を介して、上側のヒューズエレメント50の上側に位置する絶縁部材60の上面に接している。
 充填材331は、例えば、石英ガラスやアルミナ、ジルコニア等のセラミック材料で形成された板状の部材(例えば、板状セラミック)である。図の例では、複数の板状セラミックが前後方向に重ねて配置されている。
 この構成によれば、充填材331が板状セラミックであり、複数の板状セラミックが前後方向に重ねて配置されていることで、アークと接する表面積を増やすことができる。このため、内圧緩衝空間16に入ってくる溶融飛散物による保護素子330の内圧の急激な上昇をより抑えやすい。
 図40は、第3実施形態の充填材の他の例を示す断面図である。
 図の例では、充填材341は、保護素子340の内部の内圧緩衝空間16に充填されている。充填材341の一部は、絶縁ケース10の一部(内圧緩衝空間16の底部)を介して、上側のヒューズエレメント50の上側に位置する絶縁部材60の上面に接している。
 充填材341は、例えば、石英ガラスやアルミナ、ジルコニア等のセラミック材料で形成された板状の部材(例えば、板状セラミック)である。図の例では、複数の板状セラミックが上下方向に重ねて配置されている。
 この構成によれば、充填材341が板状セラミックであり、複数の板状セラミックが上下方向に重ねて配置されていることで、アークと接する表面積を増やすことができる。このため、内圧緩衝空間16に入ってくる溶融飛散物による保護素子340の内圧の急激な上昇をより抑えやすい。
(保護素子(第4実施形態))
 本発明の第4実施形態に係る保護素子400について、図41~図42を参照して説明する。第4実施形態の保護素子400は、主に、絶縁ケース10の内部に形成される内圧緩衝空間16にフィルタ401が配置される点で、前述の第1実施形態と異なる。なお、本実施形態の各図において、第1実施形態と同様又はほぼ同様の構成部材については、同じ符号や同じ名称を付すなどして説明を省略する場合がある。
 図41は、第4実施形態のフィルタ401の一例を示す断面図である。
 図41を参照し、保護素子400は、前後方向(第1方向の一例)に互いに離れて配置される第1端子91及び第2端子92と、第1端子91と第2端子92との間に配置されてこれらを電気的に接続し、所定以上の電流が流れたときに溶断されるヒューズエレメント50と、上下方向(第1方向と直交する第2方向の一例)の両側から、ヒューズエレメント50に対向して配置される絶縁部材60と、第1端子91の一部、第2端子92の一部、ヒューズエレメント50及び絶縁部材60を収容する絶縁ケース10であって、絶縁ケース10の内部に、ヒューズエレメント50が配置される空間と連通する内圧緩衝空間16が形成された、絶縁ケース10と、内圧緩衝空間16の少なくとも一部に配置され、少なくとも一方の絶縁部材60がヒューズエレメント50と対向する面とは反対側の面に接するフィルタ401と、を備える。
 フィルタ401は、例えば、過大電流が流れている回路において遮断しようとする部分に発生するアーク放電により発生する溶融飛散物を捕集することで内圧上昇を抑制する機能を持つ。なお、フィルタ401は、上記の機能を持つ材料に限らず、種々の材料を用いることができる。例えば、フィルタ401の態様は、設計仕様に応じて変更することができる。
 図の例では、フィルタ401は、内圧緩衝空間16に充填されている。フィルタ401は、ヒューズエレメント50と密着しない。フィルタ401の一部は、上側のヒューズエレメント50の上側に位置する絶縁部材60の上面に接している。例えば、まず、第3保持部材10D(絶縁ケース10を構成する蓋部材に相当)を第2保持部材10Cから外した状態で、フィルタ401を内圧緩衝空間16に入れる。その後、第3保持部材10Dを第2保持部材10Cに取り付けることで、内圧緩衝空間16にフィルタ401を充填することができる。
 なお、フィルタ401は、内圧緩衝空間16に完全に隙間なく充填されることに限らず、内圧緩衝空間16の一部に隙間をあけて充填されてもよい。例えば、フィルタ401は、内圧緩衝空間16の少なくとも一部に配置され、少なくとも一方の絶縁部材60がヒューズエレメント50と対向する面とは反対側の面(図の例では上面)に接していればよい。
 なお、保護素子400の姿勢は、その上下方向(第1方向と直交する第2方向の一例)が重力方向に沿うように配置されることに限らず、重力方向に対して交差するように配置されてもよい。例えば、フィルタ401が内圧緩衝空間16に隙間なく充填される場合は、保護素子400を重力方向に対して傾けて配置しても、少なくとも一方の絶縁部材60がヒューズエレメント50と対向する面とは反対側の面に接した状態となる。例えば、保護素子400の配置態様は、設計仕様に応じて変更することができる。
 フィルタ401は、例えば繊維材料からなる。例えば、繊維材料としては、SiOやMgO、CaO、TiO、Al、ZrO等のセラミック材料、又は、SiOやMgO、CaO、TiO、Al、ZrO等からなる人造鉱物繊維(MMMF)、特に安全性の観点から生体溶解性繊維(バイオソルブルファイバー:BSF、アルカリアースシリケート:AES)、アルミナファイバー(多結晶質繊維:PCW)、グラスウール、ロックウール、スラグウール、シリカファイバーが好ましい。又は、繊維材料としては、ナイロンやPMMA等のプラスチック材料が挙げられる。なお、繊維材料の態様は、上記に限らず、設計仕様に応じて変更することができる。
 なお、フィルタ401は、繊維材料からなることに限らず、多孔質の部材で形成されてもよい。例えば、フィルタ401は、シート状の部材で形成されてもよい。例えば、フィルタ401は、セラミックファイバーペーパー、又は生体溶解性繊維ペーパー、アルミナファイバーペーパー、グラスウールペーパー、ロックウールペーパー、スラグウールペーパー、シリカファイバーペーパーであり、複数のセラミックファイバーペーパー、又は生体溶解性繊維ペーパー、アルミナファイバーペーパー、グラスウールペーパー、ロックウールペーパー、スラグウールペーパー、シリカファイバーペーパーが内圧緩衝空間16に積層して配置されてもよい。例えば、フィルタ401は、ペーパーであることに限らず、ウール、ボード、ブロックなどの形状であってもよい。例えば、フィルタ401の態様は、設計仕様に応じて変更することができる。
 ヒューズエレメント50は、可溶導体51であって、第1端子91及び第2端子92よりも融点が低くてもよい。例えば、可溶導体51は、低融点金属層と高融点金属層とを含む積層体であってもよい。例えば、低融点金属層は、Sn又はSnを主成分として構成される。例えば、高融点金属層は、Ag若しくはCu、又は、Ag若しくはCuを主成分として構成される。
 保護素子400は、ヒューズエレメント50と上下方向に重なって配置される発熱体80を更に備える。ヒューズエレメント50は、発熱体80と積層される可溶導体51と、第1端子91または第2端子92と可溶導体51とを接続する金属導体52と、を有してもよい。例えば、金属導体52の融点は、ヒューズエレメント50の融点よりも高くてもよい。ヒューズエレメント50は、可溶導体51が発熱体80と積層される。
 保護素子400は、発熱体80に電流を通電する給電部材90を更に備える。絶縁ケース10は、給電部材90の一部及び発熱体80を収容する。発熱体80は、給電部材90からの通電により発熱し、ヒューズエレメント50の少なくとも一部を溶融し溶断する。
 以上説明した本実施形態の保護素子400は、第1方向に互いに離れて配置される第1端子91及び第2端子92と、第1端子91と第2端子92との間に配置されてこれらを電気的に接続し、所定以上の電流が流れたときに溶断されるヒューズエレメント50と、第1方向と直交する第2方向の両側から、ヒューズエレメント50に対向して配置される絶縁部材60と、第1端子91の一部、第2端子92の一部、ヒューズエレメント50及び絶縁部材60を収容する絶縁ケース10であって、絶縁ケース10の内部に、ヒューズエレメント50が配置される空間18と連通する内圧緩衝空間16が形成された、絶縁ケース10と、内圧緩衝空間16の少なくとも一部に配置され、少なくとも一方の絶縁部材60が前記ヒューズエレメント50と対向する面とは反対側の面に接するフィルタ401と、を備える。
 この構成によれば、絶縁部材60によりヒューズエレメント50を上側及び下側から挟み込む構成となる。これにより、ヒューズエレメント50の溶断部分の周囲の空間(遮断空間)の空気を極力排除することで、過電流遮断時のアーク放電の経路となる空気のプラズマの発生量を抑制することができる。したがって、ヒューズエレメント50の溶断時に大規模なアーク放電が発生することを抑制できる。加えて、ヒューズエレメント50の溶断時に発生するアーク放電によって生成する気体による保護素子400の内圧の急激な上昇を、内圧緩衝空間16によって抑えることができる。これにより、絶縁ケース10の破損等を防止できる。加えて、フィルタ401が内圧緩衝空間16の少なくとも一部に配置され、絶縁部材60がヒューズエレメント50と対向する面とは反対側の面に接することで、絶縁部材60によりアーク放電の発生を抑えつつ、内圧緩衝空間16に入ってくる溶融飛散物による保護素子400の内圧の急激な上昇を、フィルタ401によって十分に抑えることができる。したがって、ヒューズエレメント50の溶断時に大規模なアーク放電が発生することを抑制でき、過電流遮断と遮断信号による遮断機能を両立する保護素子400を提供することができる。
 例えば、ナイロン等の耐トラッキング性の高い材料からなる絶縁部材60でヒューズエレメント50を挟むことで、高電圧大電流遮断時のアークを抑制する挟空間遮断に加え、内圧緩衝空間16にフィルタ401を配置することで、フィルタ401で溶融飛散物を捕集することにより内圧上昇を抑制することができるため、アークを抑制することができる。その結果、ヒューズエレメント50の溶融物による内圧の上昇を抑制することができ、絶縁ケース10の外部への噴出物や火花の噴出を抑えることができる。これにより、高電圧大電流条件であっても、より安全に電流経路を遮断することができる。
 例えば、フィルタ401が繊維材料からなることで、フィルタ401の表面積を確保することができ、板状セラミックの場合と比較して、フィルタ401全体としての表面積を増やしやすい。加えて、繊維状のフィルタ401は、板状セラミックに比べて、溶融飛散物を捕らえる要素が多い。このため、内圧緩衝空間16に入ってくる溶融飛散物による保護素子400の内圧の急激な上昇をより抑えやすい。
 図42は、第4実施形態のフィルタの配置の一例を示す断面図である。
 図の例では、保護素子410において絶縁ケース10の上部及び下部の各々の内部に形成される内圧緩衝空間16にフィルタ411A,411Bが配置される。図の例では、フィルタ411A,411Bは、保護素子410の内部の内圧緩衝空間16に充填されている。上側の内圧緩衝空間16に位置するフィルタ411Aの一部は、上側のヒューズエレメント50の上側に位置する絶縁部材60の上面に接している。下側の内圧緩衝空間16に位置するフィルタ411Bの一部は、下側のヒューズエレメント50の下側に位置する絶縁部材60の下面に接している。
 この構成によれば、上側の内圧緩衝空間16に配置されたフィルタ411Aと、下側の内圧緩衝空間16に配置されたフィルタ411Bとにより、上下方向で溶融飛散物を捕集することができる。加えて、上下方向の両側のフィルタ411A,411Bで溶融飛散物を捕らえることができる。この構成は、ヒューズエレメント50が複数層の場合に特に有効である。
(保護素子(第5実施形態))
 本発明の第5実施形態に係る保護素子500について、図43~図45を参照して説明する。第5実施形態の保護素子500は、主に、絶縁部材501及び/又は絶縁ケース502に含まれる炭素材料が所定量未満である点で、前述の第1実施形態と異なる。なお、本実施形態の各図において、第1実施形態と同様又はほぼ同様の構成部材については、同じ符号や同じ名称を付すなどして説明を省略する場合がある。
 図43は、第5実施形態の保護素子500の外観及び断面を示す斜視図(断面斜視図)である。
 図43を参照し、保護素子500は、前後方向(第1方向の一例)に互いに離れて配置される第1端子91及び第2端子92と、第1端子91と第2端子92との間に配置されてこれらを電気的に接続し、所定以上の電流が流れたときに溶断されるヒューズエレメント50と、上下方向(第1方向と直交する第2方向の一例)の両側から、ヒューズエレメント50に対向して配置される絶縁部材501と、第1端子91の一部、第2端子92の一部、ヒューズエレメント50及び絶縁部材501を収容する絶縁ケース502であって、絶縁ケース502の内部に、ヒューズエレメント50が配置される空間18と連通する内圧緩衝空間16が形成された、絶縁ケース502と、を備え、絶縁部材501及び/又は絶縁ケース502は、炭素材料の含有量が0.1wt%未満である。
 図の例では、絶縁部材501及び絶縁ケース502の各々は、ヒューズエレメント50を挟む耐トラッキング性の高い絶縁材料が樹脂材料であって、樹脂材料に含まれる炭素材料の含有量が0.1wt%未満である。
 例えば、耐トラッキング性の高い絶縁材料は、ナイロン材が好ましく、ベンゼン環を含まないPA46、PA66がより好ましい。なお、絶縁材料は、上記に限らず、設計仕様に応じて変更することができる。
 例えば、絶縁ケース10に対するレーザーマーキングを可能にするために、カバー10Aの外面部分(例えば、絶縁ケース10外側のパイプ)は黒色(例えば、カーボンブラックの含有量が0.5wt%以上)であってもよい。なお、絶縁ケース10の色は、上記に限らず、設計仕様に応じて変更することができる。
 例えば、炭素材料は、カーボンブラックや活性炭、カーボンファイバー、ハードカーボン、ソフトカーボン、メソポーラスカーボン等の非晶質(微結晶)炭素が好ましい。なお、炭素材料は、上記に限らず、他の固体炭素材料でもよく、設計仕様に応じて変更することができる。
 絶縁部材501及び/又は絶縁ケース502は、ガラス繊維503の含有量が10wt%以上である。絶縁部材501及び/又は絶縁ケース502は、ガラス繊維503の含有量が30wt%以上であることがより好ましい。図の例では、絶縁部材501及び絶縁ケース502の各々は、ガラス繊維503の含有量が30wt%以上である。例えば、ガラス繊維503としては、SiOやMgO、Al、ZrO等が挙げられる。なお、ガラス繊維503は、上記に限らず、設計仕様に応じて変更することができる。
 図44は、第5実施形態の絶縁部材501の側面図であり、過電流による遮断前の図である。図45は、第5実施形態の絶縁部材501の側面図であり、過電流による遮断後に絶縁部材501の一部が溶融した状態の図である。
 図44及び図45を併せて参照し、ヒューズエレメント50の上下両側の絶縁部材501は、過電流遮断時の高温のアーク放電にさらされることで、絶縁部材501の一部が溶融・昇華する。これにより、絶縁部材501に含まれるガラス繊維503の一部がむき出しになることで、絶縁部材501においてヒューズエレメント50に対向する面に凹凸が形成される。この凹凸により、導通経路が阻害されることで、絶縁抵抗が高くなる。
 以上説明した本実施形態の保護素子500は、第1方向に互いに離れて配置される第1端子91及び第2端子92と、第1端子91と第2端子92との間に配置されてこれらを電気的に接続し、所定以上の電流が流れたときに溶断されるヒューズエレメント50と、第1方向と直交する第2方向の両側から、ヒューズエレメント50に対向して配置される絶縁部材501と、第1端子91の一部、第2端子92の一部、ヒューズエレメント50及び絶縁部材501を収容する絶縁ケース502であって、絶縁ケース502の内部に、ヒューズエレメント50が配置される空間18と連通する内圧緩衝空間16が形成された、絶縁ケース502と、を備え、絶縁部材501及び/又は絶縁ケース502は、炭素材料の含有量が0.1wt%未満である。
 この構成によれば、絶縁部材501及び絶縁ケース502の炭素材料の含有量が0.1wt%以上の場合と比較して、絶縁部材501及び絶縁ケース502の表面がアーク放電や高温状態のヒューズエレメント50の溶融飛散物にさらされても、グラファイト化しにくくなる。このため、新たな電流経路が形成されにくくなり、アークの抑制と遮断後の絶縁抵抗が改善する。特に、絶縁部材501及び絶縁ケース502の絶縁材料がベンゼン環を含まないPA46、PA66等の材料であれば、グラファイト化する要素がないので、絶縁抵抗をより改善しやすい。加えて、絶縁部材501及び絶縁ケース502の炭素材料の含有量が0.1wt%以上の場合と比較して、絶縁部材501及び絶縁ケース502の外観を自然色に近くすることができる。
 本実施形態では、絶縁部材501及び/又は絶縁ケース502は、ガラス繊維503の含有量が10wt%以上である。
 この構成によれば、絶縁部材501及び絶縁ケース502のガラス繊維503の含有量が10wt%未満の場合と比較して、絶縁部材501及び絶縁ケース502が破損しにくくなる。これにより、安全に回路を遮断することが可能となる。加えて、絶縁部材501及び絶縁ケース502(保護素子500の筐体に相当)の強度を向上させ、アーク爆発の衝撃への耐久性を改善させることができる。
(保護素子(第6実施形態))
 本発明の第6実施形態に係る保護素子について、図46~図53を参照して説明する。第6実施形態の保護素子は、主に、保護素子を構成するヒューズエレメント600の態様が、前述の第1実施形態と異なる。なお、本実施形態の各図において、第1実施形態と同様又はほぼ同様の構成部材については、同じ符号や同じ名称を付すなどして説明を省略する場合がある。
 図46は、第6実施形態の保護素子の一部(ヒューズエレメント600)を示す上面図である。図47は、第6実施形態の保護素子の一部(ヒューズエレメント600)を示す側面図である。図48は、第6実施形態の保護素子の一部(ヒューズエレメント600)の一例を示す上面図である。
 図46~図48を併せて参照し、ヒューズエレメント600は、第1導電材601と、第1導電材601とは異なる材料で形成された第2導電材602と、を備え、第1導電材601と第2導電材602とは、前後方向(通電方向に相当)において互いに直列に接続され、第1導電材601は、第2導電材602よりも通電方向の電気抵抗が高く、上下方向(通電方向と直交する厚み方向に相当)から見て、第1導電材601と第2導電材602とが互いに接続される部位に重なり部605を有し、第1導電材601は、重なり部605における左右方向(通電方向及び厚み方向と直交する幅方向に相当)の長さが第2導電材602よりも短く、第2導電材602は、重なり部605における幅方向の外側に少なくとも1つの角部606を有し、少なくとも1つの角部606は、厚み方向から見て、100°以下の角度Aである。なお、図46においてはヒューズエレメント600と上下方向に重なって配置される発熱体80を併せて図示し、図48においては重なり部605の図示を省略している。
 図の例では、2枚のヒューズエレメント600が上下方向に積層した例(2層のヒューズエレメント600)を示すが、これに限らない。例えば、ヒューズエレメント600は1枚のみ(1層のヒューズエレメント600)でもよい。例えば、ヒューズエレメント600の積層態様は、設計仕様に応じて変更することができる。
 第1導電材601及び第2導電材602の各々の形状は、板状である。ヒューズエレメント600は、第3導電材603を更に備える。ヒューズエレメント600は、第3導電材603、第1導電材601、第2導電材602の順に通電方向に直列に接続されている。図の例では、第3導電材603は、第2導電材602と同じ板状である。第3導電材603は、第2導電材602と同一の材料で形成されている。
 例えば、第1導電材601は、第2導電材602及び第3導電材603よりも溶融温度が低い材料により構成される。本実施形態では、第1導電材601は、第2導電材602及び第3導電材603よりも電気抵抗率が高い。本実施形態においては第1導電材601が、過電流遮断時及びアクティブ遮断時のそれぞれにおいて、ヒューズエレメント600の溶断部として機能する。
 第1導電材601は、板状、シート状または箔状であり、上下方向と垂直な面方向(X-Y面方向)に広がる。図の例では、第1導電材601は、上下方向から見て、前後方向の寸法よりも左右方向の寸法が大きい四角形板状をなす。第1導電材601は、例えば、ヒューズエレメント600の前後方向の中央部に配置される。
 例えば、第1導電材601は、低融点金属層と高融点金属層とを含む積層体であってもよい。特に図示しないが、第1導電材601は、Sn(錫)を含む低融点金属層と、Ag(銀)若しくはCu(銅)を含む高融点金属層とが積層された積層体を有してもよい。この積層体は、低融点金属層を1層以上有し、高融点金属層を2層以上有し、低融点金属層が高融点金属層の間に配置された構成である。この積層体は、例えば、低融点金属層の周囲を高融点金属層でコーティングして形成されている。
 上記積層体の低融点金属層は、Snを含んでいればよく、Sn単体であってもよいし、Sn合金であってもよい。Sn合金は、Snを主成分とする合金である。すなわち、低融点金属層は、Sn若しくはSnを主成分として構成される。Sn合金は、合金に含まれる金属の中でSnの含有量が最も多い合金である。Sn合金の例としては、Sn-Bi合金、In-Sn合金、Sn-Ag-Cu合金等を挙げることができる。
 上記積層体の高融点金属層は、AgもしくはCuを含んでいればよく、Ag単体であってもよいし、Cu単体であってもよいし、Ag合金であってもよいし、Cu合金であってもよい。Ag合金は合金に含まれる金属の中でAgの含有量が最も多い合金であり、Cu合金は、合金に含まれる金属の中でCuの含有量が最も多い合金である。すなわち、高融点金属層は、Cu若しくはAg、または、Cu若しくはAgを主成分として構成される。
 なお上記積層体は、低融点金属層/高融点金属層の2層構造であってもよい。あるいは、高融点金属層を2層以上有し、低融点金属層が1層以上で、低融点金属層が高融点金属層の間に配置された3層以上の多層構造であってもよい。
 また、第1導電材601は、Snを含む低融点金属層の単層体により構成されていてもよい。
 例えば、第2導電材602及び第3導電材603は、Cu若しくはAg、または、Cu若しくはAgを主成分として構成される。
 第2導電材602及び第3導電材603は、板状、シート状または箔状である。図の例では、第2導電材602及び第3導電材603は、上下方向から見て、前後方向の寸法よりも左右方向の寸法が長い略四角形板状をなす。第2導電材602及び第3導電材603は、ヒューズエレメント600に複数設けられる。第2導電材602及び第3導電材603は、例えば、ヒューズエレメント600の前後方向の両端部に配置される。本実施形態では、各ヒューズエレメント600が、一対の第2導電材602及び第3導電材603を有する。
 第3導電材603、第1導電材601及び第2導電材602は、この順に直列接続することでヒューズエレメント600の通電経路を形成する。第2導電材602及び第3導電材603は、ヒューズエレメント600の電流が流れる通電方向(前後方向に相当)において、第1導電材601の両端部に一対接続される。
 図の例では、第1導電材601の第1端部が、第2導電材602の前端部(図の例では+X端部)下に固定されている。すなわち、第1導電材601の第1端部の上面と、第2導電材602の前端部の下面とが、互いに接続されている。
 また、第1導電材601の第2端部が、第3導電材603の後端部(図の例では-X端部)下に固定されている。すなわち、第1導電材601の第2端部の上面と、第3導電材603の後端部の下面とが、互いに接続されている。
 第1導電材601は、一対の第2導電材602及び第3導電材603の下側に配置されて、これらの間に掛け渡されている。
 重なり部605は、第1導電材601と第2導電材602とが互いに接続される部位であって上面視で互いに重なり合う部分である。第1導電材601は、重なり部605における幅方向の長さが第2導電材602よりも短い。本実施形態では、第1導電材601の重なり部605における幅方向の長さW1(以下「第1導電材601の幅寸法W1」ともいう。)と第2導電材602の重なり部605における幅方向の長さW2(以下「第2導電材602の幅寸法W2」ともいう。)との比W2/W1は、1.07程度である。
 例えば、比W2/W1は、1.0超過32以下であることが好ましく、1.06以上8以下であることがより好ましく、1.06以上4以下であることが更に好ましい。例えば、比W2/W1が大きくなり過ぎると、ヒューズ抵抗値が大きくなり、定格電流が上げられないといったリスクがある。なお、比W2/W1は、上記に限らず、設計仕様に応じて変更することができる。
 第2導電材602は、重なり部605における幅方向の外側に少なくとも1つの角部606を有する。図の例では、第2導電材602及び第3導電材603の各々は、重なり部605における幅方向の両外側に角部606(2つの角部606)を有する。なお、第2導電材602及び/又は第3導電材603における角部606の配置態様は、上記に限らず、設計仕様に応じて変更することができる。
 角部606は、厚み方向から見て、100°以下の角度Aである。図の例では、角部606の角度Aは、厚み方向から見て、90°程度(略直角)である。なお、角部606の角度Aは、上記に限らず、設計仕様に応じて変更することができる。
 以上説明した本実施形態のヒューズエレメント600は、第1導電材601と、第1導電材601とは異なる材料で形成された第2導電材602と、を備え、第1導電材601と第2導電材602とは、通電方向において互いに直列に接続され、第1導電材601は、第2導電材602よりも通電方向の電気抵抗が高く、通電方向と直交する厚み方向から見て、第1導電材601と第2導電材602とが互いに接続される部位に重なり部605を有し、第1導電材601は、重なり部605における通電方向及び厚み方向と直交する幅方向の長さが第2導電材602よりも短く、第2導電材602は、重なり部605における幅方向の外側に少なくとも1つの角部606を有し、少なくとも1つの角部606は、厚み方向から見て、100°以下の角度Aである。
 本発明者は鋭意研究の結果、第1導電材601及び第2導電材602の重なり部605における幅方向の長さ、及び/又は、重なり部605における第2導電材602の幅方向外側の角部606の角度Aの大きさによっては、高電圧大電流遮断の際に発生するアーク放電を抑制する効果が異なることを見出した。本構成によれば、第1導電材601は重なり部605における幅方向の長さが第2導電材602よりも短く、第2導電材602は重なり部605における幅方向の外側の角部606は厚み方向から見て100°以下の角度Aであることで、第1導電材601は重なり部605における幅方向の長さが第2導電材602と同じ場合と比較して、高電圧大電流遮断の際に発生するアーク放電をより効果的に抑制することができる。このため、高電圧大電流遮断の際に、アーク放電時間が短くなり、噴出する火花が大きくなることを回避することができる。したがって、高電圧かつ大電流遮断であっても、より安全に電流経路を遮断することができる。
 本発明者は鋭意研究の結果、第1導電材601の重なり部605における幅方向の長さW1と第2導電材602の重なり部605における幅方向の長さW2との比W2/W1が大きいほどアーク放電が抑制される傾向があることを見出した。本実施形態では、比W2/W1が1.07程度であることで、高電圧大電流遮断の際に発生するアーク放電をより効果的に抑制することができる。加えて、ヒューズ抵抗値の過大になることを抑制することができ、定格電流を上げられないといったリスクを回避することができる。
 図49は、第6実施形態の保護素子の一部(ヒューズエレメント)の他の例を示す上面図である。図49においては、重なり部の図示を省略している。
 図の例では、第1導電材611は、重なり部における幅方向の長さが第2導電材612に対して極端に短い。第2導電材612及び第3導電材613は、ヒューズエレメント610の電流が流れる通電方向において、第1導電材611の両端部に一対接続される。図の例では、第1導電材611の重なり部における幅方向の長さW1と第2導電材612の重なり部における幅方向の長さW2との比W2/W1は、6程度である。
 図50は、第6実施形態の保護素子の一部(ヒューズエレメント)の他の例を示す上面図である。
 図の例では、第2導電材622及び第3導電材623の各々は、重なり部における幅方向の両外側に面取りされた角部626(2つの角部626)を有する。第2導電材622及び第3導電材623は、ヒューズエレメント620の電流が流れる通電方向において、第1導電材621の両端部に一対接続される。図の例では、角部626の角度Aは、厚み方向から見て、100°程度(鈍角の一例)である。
 図51は、第6実施形態の保護素子の一部(ヒューズエレメント)の他の例を示す上面図である。
 図の例では、第2導電材632及び第3導電材633の各々は、重なり部における幅方向の両外側に丸みを帯びた角部636(2つの角丸部636)を有する。第2導電材632及び第3導電材633は、ヒューズエレメント630の電流が流れる通電方向において、第1導電材631の両端部に一対接続される。図の例では、角丸部636は、厚み方向から見て、外側に向かって凸をなすように弧状に湾曲している。
 図52は、第6実施形態の保護素子の一部(ヒューズエレメント)の他の例を示す上面図である。
 図の例では、第1導電材641A,641B,641Cは、幅方向(左右方向に相当)に並んで3つ(複数の一例)配置されている。言い換えるとは、第1導電材641A,641B,641Cは、幅方向に分割して構成されている。第2導電材642及び第3導電材643は、ヒューズエレメント640の電流が流れる通電方向において、第1導電材641A,641B,641Cの両端部に一対接続される。なお、第1導電材641A,641B,641Cの分割態様は、上記に限らず、設計仕様に応じて変更することができる。
 図の例では、第1導電材641A,641B,641Cは、重なり部において幅寸法W1A,W1B,W1Cが第2導電材642よりも短い。図の例では、重なり部における第1導電材641A,641B,641Cの幅寸法W1A,W1B,W1Cの合計長さは、重なり部における第2導電材642の幅寸法W2よりも短い。
 図53は、第6実施形態の保護素子の一部(ヒューズエレメント)の他の例を示す上面図である。
 図の例では、端子が低抵抗部(第2導電材652及び第3導電材653に相当)を兼ねており、端子が高抵抗部(第1導電材651に相当)と接続されている構造である。第2導電材652及び第3導電材653は、ヒューズエレメント650の電流が流れる通電方向において、第1導電材651の両端部に一対接続される。
 本発明は、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において、前述の実施形態及び変形例等で説明した各構成を組み合わせてもよく、また、構成の付加、省略、置換、その他の変更が可能である。また本発明は、前述した実施形態等によって限定されず、特許請求の範囲によってのみ限定される。
 以下、本発明の上記実施形態に係る保護素子について、実施例を示して具体的に説明する。なお、下記の実施例は、本発明が適用された具体的な一例であり、本発明を限定するものではない。
(実施例)
 実施例の保護素子は、第1導電材と、第1導電材とは異なる材料で形成された第2導電材と、を備え、第1導電材と第2導電材とは、通電方向において互いに直列に接続され、第1導電材は、第2導電材よりも通電方向の電気抵抗が高く、通電方向と直交する厚み方向から見て、第1導電材と第2導電材とが互いに接続される部位に重なり部を有し、第1導電材は、重なり部における通電方向及び厚み方向と直交する幅方向の長さが第2導電材よりも短く、第2導電材は、重なり部における幅方向の両外側に角部を有し、角部は、厚み方向から見て、90°の角度であるもの(図48に示す構成に相当)を準備した。
 実施例としては、実施例1及び実施例2を準備した。
 実施例1は、第1導電材の重なり部における幅方向の長さW1を15mmとし、第2導電材の重なり部における幅方向の長さW2を16mmとし、比W2/W1を1.07とした。
 実施例2は、第1導電材の重なり部における幅方向の長さW1を13mmとし、第2導電材の重なり部における幅方向の長さW2を16mmとし、比W2/W1を1.23とした。
(比較例)
 図54は、比較例の保護素子の一部(ヒューズエレメント600X)を示す上面図である。
 図54を参照し、比較例の保護素子は、実施例の保護素子と基本構成は同じであるが、第1導電材601X及び第2導電材602Xの重なり部における幅方向の長さ、及び、重なり部における第2導電材602X及び第3導電材603Xの幅方向外側の角部606Xの角度Aの大きさは異なる。
 比較例は、第1導電材601Xは重なり部における幅方向の長さが第2導電材602Xと同じであって、角部606Xは厚み方向から見て135°の角度であるものとした。比較例は、第1導電材601Xの重なり部における幅方向の長さW1を13mmとし、第2導電材602Xの重なり部における幅方向の長さW2を13mmとし、比W2/W1を1.00とした。
(評価結果)
 各保護素子の遮断時電流波形を高電圧大電流遮断試験により測定した。試験条件は、電圧400V/電流2kAとした。評価結果等を図55~図57に示す。
 図55は、比較例の保護素子の高電圧大電流遮断試験結果を示す図である。図56は、実施例1の保護素子の高電圧大電流遮断試験結果を示す図である。図57は、実施例2の保護素子の高電圧大電流遮断試験結果を示す図である。
 図55~図57を併せて参照し、実施例の保護素子によれば、比較例の保護素子に対して、アークの放電時間が短くなることが確認された。また、実施例1(比W2/W1=1.07)では30ms程度でアーク終了し、実施例2(比W2/W1=1.23)では5ms程度でアーク終了することが確認された。これにより、比W2/W1が大きいほどアーク放電が抑制される傾向があることが分かった。
 10…絶縁ケース
 10A…カバー
 10B,10C…保持部材
 16…内圧緩衝空間
 18…室(空間)
 19…凹部
 50…ヒューズエレメント
 51,51M…可溶導体
 51a…第1端部
 51b…第2端部
 52…金属導体
 52g…遮断部
 52A…第1金属導体
 52B…第2金属導体
 55…第1折り曲げ部
 56…第2折り曲げ部
 60…絶縁部材
 61…発熱体収容部
 62…導体対向凹部
 63…スリット部
 67(69)…収容貫通孔(収容凹部)
 68(69)…収容穴(収容凹部)
 80…発熱体
 81…絶縁基板(基板)
 82…抵抗層
 83…金属層
 83A…第1金属層
 83B…第2金属層
 83C…中間金属層
 88,89…溶融物
 90…給電部材(通電用部材)
 91…第1端子
 92…第2端子
 93…保持金属層
 100,110,120,130,140,150,160,170,180…保護素子
 201…抵抗層
 202…絶縁基板
 211…第1の電極
 212…第2の電極
 213…第3の電極
 214,214A…第4の電極
 215…第5の電極
 216,216A,216B…第6の電極
 221…第1の金属
 222…第2の金属
 300,310,320,330,340…保護素子
 301,311A,311B,321,331,341…充填材
 400,410…保護素子
 401,411A,411B…フィルタ
 500…保護素子
 501…絶縁部材
 502…絶縁ケース
 503…ガラス繊維
 600,610,620,630,640,650…ヒューズエレメント
 605…重なり部
 606,626…角部
 611,621,631,641A,641B,641C,651…第1導電材
 612,622,632,642,652…第2導電材
 613,623,633,643.653…第3導電材
 A…角部の角度
 G…隙間
 G1…第1の隙間
 G2…第2の隙間
 L1,L2…距離
 T1,T2…厚さ寸法
 W1…第1導電材の幅寸法
 W2…第2導電材の幅寸法

Claims (77)

  1.  前後方向に互いに離れて配置される第1端子及び第2端子と、
     前記第1端子と前記第2端子との間に配置されてこれらを電気的に接続し、所定以上の電流が流れたときに溶断されるヒューズエレメントと、
     前記前後方向と直交する上下方向の両側から、前記ヒューズエレメントに対向して配置される絶縁部材と、
     前記ヒューズエレメントと前記上下方向に重なって配置される発熱体と、
     前記発熱体に電流を通電する給電部材と、
     前記第1端子の一部、前記第2端子の一部、前記ヒューズエレメント、前記絶縁部材、前記発熱体、及び前記給電部材の一部を収容する絶縁ケースと、を備え、
     前記発熱体は、前記給電部材からの通電により発熱し、前記ヒューズエレメントの少なくとも一部を溶融し溶断する、
     保護素子。
  2.  前記ヒューズエレメントは、
     前記発熱体と積層される可溶導体と、
     前記第1端子または前記第2端子と前記可溶導体とを接続する金属導体と、を有し、
     前記可溶導体は、前記金属導体よりも溶融温度が低い、
     請求項1に記載の保護素子。
  3.  前記可溶導体は、前記金属導体よりも電気抵抗率が高い、
     請求項2に記載の保護素子。
  4.  前記金属導体は、前記可溶導体よりも電気抵抗が高い遮断部を有する、
     請求項2に記載の保護素子。
  5.  前記遮断部における電流が流れる通電方向と垂直な断面の断面積が、前記金属導体のうち前記遮断部以外の部分における前記断面積よりも小さい、
     請求項4に記載の保護素子。
  6.  前記可溶導体は、Snを含む低融点金属層の単層体により構成される、
     請求項2から5のいずれか1項に記載の保護素子。
  7.  前記可溶導体は、Snを含む低融点金属層と、Ag若しくはCuを含む高融点金属層とが積層された積層体を有する、
     請求項2から5のいずれか1項に記載の保護素子。
  8.  前記積層体は、前記低融点金属層を1層以上有し、前記高融点金属層を2層以上有し、前記低融点金属層が前記高融点金属層の間に配置された構成である、
     請求項7に記載の保護素子。
  9.  前記絶縁部材と前記ヒューズエレメントとの間の前記上下方向の寸法が、2mm以下である、
     請求項1から5のいずれか1項に記載の保護素子。
  10.  前記絶縁部材は、前記絶縁部材の前記ヒューズエレメントに対向する面から窪む凹状の発熱体収容部を有し、
     前記発熱体は、前記発熱体収容部に配置される、
     請求項1から5のいずれか1項に記載の保護素子。
  11.  前記絶縁部材は、前記絶縁部材の前記ヒューズエレメントに対向する面から窪む凹状の導体対向凹部を有し、
     前記発熱体の発熱により溶融した前記可溶導体の少なくとも一部が、前記導体対向凹部に配置される、
     請求項2から5のいずれか1項に記載の保護素子。
  12.  前記絶縁部材は、前記絶縁部材の前記ヒューズエレメントに対向する面から窪み前記絶縁部材を貫通するスリット部、または前記面から窪む溝状の凹部を有し、
     前記スリット部または前記凹部は、前記ヒューズエレメントの電流が流れる通電方向と直交する方向に延びる、
     請求項1から5のいずれか1項に記載の保護素子。
  13.  前記絶縁部材は、前記ヒューズエレメントの上側と下側とに少なくとも2つ設けられる、
     請求項1から5のいずれか1項に記載の保護素子。
  14.  前記絶縁部材の少なくとも1つは、前記絶縁ケースの一部と一体に形成される、
     請求項13に記載の保護素子。
  15.  前記発熱体は、前記上下方向において前記ヒューズエレメントの両側に設けられる、
     請求項1から5のいずれか1項に記載の保護素子。
  16.  前記絶縁ケースは、前記絶縁ケースの内部に形成され、前記ヒューズエレメントが配置される空間と連通する内圧緩衝空間を有する、
     請求項1から5のいずれか1項に記載の保護素子。
  17.  前記発熱体は、
     基板と、
     前記基板上に積層された抵抗層と、
     前記基板上に積層され、前記上下方向において前記ヒューズエレメント側を向く金属層と、を有し、
     前記可溶導体の一部は、前記金属導体と前記金属層との間に形成された前記上下方向の隙間の一部に配置され、前記上下方向において前記金属導体と前記金属層との間に挟まれる、
     請求項2から5のいずれか1項に記載の保護素子。
  18.  前記発熱体の発熱により溶融した前記可溶導体の溶融物が、前記隙間に毛細管現象により浸入しつつ流動することで、前記可溶導体が溶断される、
     請求項17に記載の保護素子。
  19.  前記金属導体は、前記ヒューズエレメントに複数設けられ、
     複数の前記金属導体は、
     前記第1端子と前記可溶導体の第1端部とを接続する第1金属導体と、
     前記第2端子と前記可溶導体の第2端部とを接続する第2金属導体と、を含み、
     前記第1金属導体、前記可溶導体、及び前記第2金属導体は、この順に直列接続することで前記ヒューズエレメントの通電経路を形成し、
     前記金属層は、前記発熱体に複数設けられ、
     複数の前記金属層は、
     前記第1金属導体と前記上下方向に第1の隙間をあけて配置される第1金属層と、
     前記第2金属導体と前記上下方向に第2の隙間をあけて配置される第2金属層と、を含み、
     前記可溶導体の前記第1端部は、前記第1の隙間の一部に配置され、前記上下方向において前記第1金属導体と前記第1金属層との間に挟まれ、
     前記可溶導体の前記第2端部は、前記第2の隙間の一部に配置され、前記上下方向において前記第2金属導体と前記第2金属層との間に挟まれる、
     請求項17に記載の保護素子。
  20.  前記発熱体の発熱により溶融した前記可溶導体の前記第1端部付近の溶融物が、前記第1の隙間に毛細管現象により浸入しつつ流動し、かつ、前記可溶導体の前記第2端部付近の溶融物が、前記第2の隙間に毛細管現象により浸入しつつ流動することで、前記可溶導体が溶断される、
     請求項19に記載の保護素子。
  21.  前記金属層は、前記基板の一対の板面のうち一方に配置され、
     前記抵抗層は、前記一対の板面のうち他方に配置される、
     請求項17に記載の保護素子。
  22.  複数の前記金属層は、さらに、前記第1金属層と前記第2金属層との間に配置される中間金属層を含み、
     前記可溶導体のうち前記第1端部と前記第2端部との間に位置する中間部分が、前記中間金属層に接続される、
     請求項19に記載の保護素子。
  23.  前記金属層、前記可溶導体及び前記金属導体は、はんだにより互いに接続される、
     請求項17に記載の保護素子。
  24.  前記ヒューズエレメントに所定以上の電流が流れたときに、前記可溶導体の少なくとも一部または、前記可溶導体の少なくとも一部及び前記金属導体の少なくとも一部が溶断される、
     請求項2から5のいずれか1項に記載の保護素子。
  25.  前記ヒューズエレメントは、
     前記前後方向において前記第1端子と前記絶縁部材との間に配置される第1折り曲げ部と、
     前記前後方向において前記第2端子と前記絶縁部材との間に配置される第2折り曲げ部と、を有し、
     前記第1端子と前記第1折り曲げ部との間の前記前後方向の距離が、前記第1端子の前記上下方向の厚さ寸法よりも大きく、
     前記第2端子と前記第2折り曲げ部との間の前記前後方向の距離が、前記第2端子の前記上下方向の厚さ寸法よりも大きい、
     請求項1から5のいずれか1項に記載の保護素子。
  26.  前記第1折り曲げ部及び前記第2折り曲げ部の少なくとも1つは、クランク形状を有する、
     請求項25に記載の保護素子。
  27.  前記絶縁ケースは、前記上下方向において前記ヒューズエレメントの両側に配置される少なくとも2つの保持部材を有し、
     前記第1端子の一部、前記第2端子の一部、及び前記ヒューズエレメントは、前記2つの保持部材の間に配置される、
     請求項1から5のいずれか1項に記載の保護素子。
  28.  前記2つの保持部材のうち、一方若しくは両方は、前記絶縁部材と一体に形成される、
     請求項27に記載の保護素子。
  29.  前記絶縁ケースは、前記少なくとも2つの保持部材を収容するカバーを有し、
     前記カバーは、前記少なくとも2つの保持部材を固定した状態で保持する、
     請求項27に記載の保護素子。
  30.  前記絶縁部材は、耐トラッキング指標CTIが500V以上の樹脂製である、
     請求項1から5のいずれか1項に記載の保護素子。
  31.  前記絶縁部材は、ポリアミド系樹脂材料若しくはフッ素系樹脂材料により構成される、
     請求項30に記載の保護素子。
  32.  前記ヒューズエレメントは、Cu若しくはAg、または、Cu若しくはAgを主成分として構成される、
     請求項1に記載の保護素子。
  33.  前記可溶導体は、低融点金属層と高融点金属層とを含む積層体であり、
     前記金属導体は、前記ヒューズエレメントの電流が流れる通電方向において、前記可溶導体の両端部に一対接続され、
     各前記金属導体は、Cu若しくはAg、または、Cu若しくはAgを主成分として構成される、
     請求項2から5のいずれか1項に記載の保護素子。
  34.  前記低融点金属層は、Sn若しくはSnを主成分として構成され、
     前記高融点金属層は、Cu若しくはAg、または、Cu若しくはAgを主成分として構成される、
     請求項33に記載の保護素子。
  35.  前記ヒューズエレメントは、
     前記発熱体と積層される可溶導体と、
     前記可溶導体よりも電気抵抗が高い遮断部と、を有する、
     請求項1に記載の保護素子。
  36.  前記発熱体は、
     基板と、
     前記基板上に積層された抵抗層と、
     前記基板上に積層され、前記ヒューズエレメントの一部と対向する金属層と、を有し、
     前記抵抗層は、前記ヒューズエレメントに電流が流れる通電方向と交差する方向に延び、前記基板上の前記前後方向の一部に配置される、
     請求項1から5のいずれか1項に記載の保護素子。
  37.  前記抵抗層は、前記基板上の前記前後方向の端部に配置される、
     請求項36に記載の保護素子。
  38.  前記抵抗層の前記前後方向の寸法が、前記基板の前記前後方向の寸法の半分以下である、
     請求項36に記載の保護素子。
  39.  前記抵抗層は、前記基板上に前記前後方向に互いに間隔をあけて複数設けられる、
     請求項36に記載の保護素子。
  40.  前記発熱体は、前記基板上に積層され、前記上下方向において前記ヒューズエレメント側を向く保持金属層を有し、
     前記金属層は、前記基板上を前記通電方向と交差する方向に延び、
     前記保持金属層は、前記金属層の前記通電方向と交差する方向の端部に接続され、前記ヒューズエレメントの溶融物を保持可能である、
     請求項36に記載の保護素子。
  41.  前記ヒューズエレメントに下側から対向する前記絶縁部材は、前記保持金属層に保持された前記ヒューズエレメントの溶融物を収容可能な収容凹部を有する、
     請求項40に記載の保護素子。
  42.  前記金属層は、前記基板上に前記前後方向に互いに間隔をあけて複数設けられ、
     複数の前記金属層は、
     前記基板上の前記前後方向の一端部に配置される第1金属層と、
     前記基板上の前記前後方向の他端部に配置される第2金属層と、を含み、
     前記保持金属層は、前記第1金属層または前記第2金属層に接続される、
     請求項40に記載の保護素子。
  43.  前記金属層は、前記基板上に前記前後方向に互いに間隔をあけて複数設けられ、
     複数の前記金属層は、
     前記基板上の前記前後方向の一端部に配置される第1金属層と、
     前記基板上の前記前後方向の他端部に配置される第2金属層と、
     前記前後方向において前記第1金属層と前記第2金属層との間に配置される中間金属層と、を含み、
     前記保持金属層は、前記中間金属層、前記第1金属層、及び前記第2金属層のうちいずれかに接続される、
     請求項40に記載の保護素子。
  44.  前記中間金属層、前記第1金属層、及び前記第2金属層は、前記抵抗層と電気的に絶縁されている、
     請求項43に記載の保護素子。
  45.  抵抗層を備える絶縁基板と、
     前記絶縁基板に搭載される可溶導体と、
     前記抵抗層に接続される第1の電極及び第2の電極と、
     前記絶縁基板に配置された第3の電極と、
     前記第1の電極と前記第3の電極との間を繋ぐ第5の電極と、
     前記第3の電極及び前記第5の電極上に形成された第1の金属と、を備え、
     前記第5の電極の厚みは、前記第3の電極の厚みよりも薄く、
     前記抵抗層の発熱により、前記可溶導体が遮断され、前記第1の金属の溶融による前記第5の電極の溶解により前記第3の電極と前記第2の電極との間の抵抗値が10倍以上に上昇するよう構成される、
     保護素子。
  46.  抵抗層を備える絶縁基板と、
     前記絶縁基板に搭載される可溶導体と、
     前記抵抗層に接続される第1の電極及び第2の電極と、
     前記絶縁基板に配置された第3の電極及び第4の電極と、
     前記第1の電極と前記第3の電極との間を繋ぐ第5の電極と、
     前記第2の電極と前記第4の電極との間を繋ぐ第6の電極と、
     前記第3の電極及び前記第5の電極上に形成された第1の金属と、
     前記第4の電極及び前記第6の電極上に形成された第2の金属と、を備え、
     前記第5の電極の厚みは、前記第3の電極の厚みよりも薄く、
     前記第6の電極の厚みは、前記第4の電極の厚みよりも薄く、
     前記抵抗層の発熱により、前記可溶導体が遮断され、前記第1の金属の溶融による前記第5の電極の溶解及び/又は前記第2の金属の溶融による前記第6の電極の溶解により前記第3の電極と前記第4の電極との間の抵抗値が10倍以上に上昇するよう構成される、
     保護素子。
  47.  前記第1の金属は、錫又は錫を主成分とする合金であり、
     前記第5の電極は、銀若しくは銅からなる金属、又は、銀若しくは銅を主成分とする合金である、
     請求項45又は46に記載の保護素子。
  48.  前記第3の電極及び前記第4の電極には、前記抵抗層への通電用部材が接続される、
     請求項46に記載の保護素子。
  49.  第1方向に互いに離れて配置される第1端子及び第2端子と、
     前記第1端子と前記第2端子との間に配置されてこれらを電気的に接続し、所定以上の電流が流れたときに溶断されるヒューズエレメントと、
     前記第1方向と直交する第2方向の両側から、前記ヒューズエレメントに対向して配置される絶縁部材と、
     前記第1端子の一部、前記第2端子の一部、前記ヒューズエレメント及び前記絶縁部材を収容する絶縁ケースであって、前記絶縁ケースの内部に、前記ヒューズエレメントが配置される空間と連通する内圧緩衝空間が形成された、前記絶縁ケースと、
     前記内圧緩衝空間の少なくとも一部に配置され、少なくとも一方の前記絶縁部材が前記ヒューズエレメントと対向する面とは反対側の面に接する充填材と、を備える、
     保護素子。
  50.  前記ヒューズエレメントと前記第2方向に重なって配置される発熱体を更に備える、
     請求項49に記載の保護素子。
  51.  前記ヒューズエレメントは、
     前記発熱体と積層される可溶導体と、
     前記第1端子または前記第2端子と前記可溶導体とを接続する金属導体と、を有し、
     前記可溶導体は、前記金属導体よりも溶融温度が低い、
     請求項50に記載の保護素子。
  52.  前記ヒューズエレメントと前記第2方向に重なって配置される発熱体と、
     前記発熱体に電流を通電する給電部材と、を更に備え、
     前記絶縁ケースは、前記給電部材の一部及び前記発熱体を収容する、
     請求項49から51のいずれか1項に記載の保護素子。
  53.  前記発熱体は、前記給電部材からの通電により発熱し、前記ヒューズエレメントの少なくとも一部を溶融し溶断する、
     請求項52に記載の保護素子。
  54.  前記絶縁部材には、前記絶縁部材を前記第2方向に貫通する貫通孔が形成され、
     前記貫通孔に侵入した前記充填材は、前記ヒューズエレメントの一部に接している、
     請求項49から51のいずれか1項に記載の保護素子。
  55.  第1方向に互いに離れて配置される第1端子及び第2端子と、
     前記第1端子と前記第2端子との間に配置されてこれらを電気的に接続し、所定以上の電流が流れたときに溶断されるヒューズエレメントと、
     前記第1方向と直交する第2方向の両側から、前記ヒューズエレメントに対向して配置される絶縁部材と、
     前記第1端子の一部、前記第2端子の一部、前記ヒューズエレメント及び前記絶縁部材を収容する絶縁ケースであって、前記絶縁ケースの内部に、前記ヒューズエレメントが配置される空間と連通する内圧緩衝空間が形成された、前記絶縁ケースと、
     前記内圧緩衝空間の少なくとも一部に配置され、少なくとも一方の前記絶縁部材が前記ヒューズエレメントと対向する面とは反対側の面に接するフィルタと、を備える、
     保護素子。
  56.  前記フィルタは、繊維材料からなる、
     請求項55に記載の保護素子。
  57.  前記フィルタは、前記ヒューズエレメントと密着しない、
     請求項55又は56に記載の保護素子。
  58.  前記ヒューズエレメントは、可溶導体であって、前記第1端子及び前記第2端子よりも融点が低い、
     請求項55又は56に記載の保護素子。
  59.  前記可溶導体は、低融点金属層と高融点金属層とを含む積層体である、
     請求項58に記載の保護素子。
  60.  前記低融点金属層は、Sn又はSnを主成分として構成され、
     前記高融点金属層は、Ag若しくはCu、又は、Ag若しくはCuを主成分として構成される、
     請求項59に記載の保護素子。
  61.  前記第1端子又は前記第2端子と前記可溶導体とを接続する金属導体を更に有し、
     前記金属導体の融点は、前記ヒューズエレメントの融点よりも高い、
     請求項58に記載の保護素子。
  62.  前記ヒューズエレメントは、前記可溶導体が発熱体と積層される、
     請求項58に記載の保護素子。
  63.  前記発熱体は、給電部材からの通電により発熱し、前記ヒューズエレメントの少なくとも一部を溶融し前記ヒューズエレメントを溶断する、
     請求項62に記載の保護素子。
  64.  第1方向に互いに離れて配置される第1端子及び第2端子と、
     前記第1端子と前記第2端子との間に配置されてこれらを電気的に接続し、所定以上の電流が流れたときに溶断されるヒューズエレメントと、
     前記第1方向と直交する第2方向の両側から、前記ヒューズエレメントに対向して配置される絶縁部材と、
     前記第1端子の一部、前記第2端子の一部、前記ヒューズエレメント及び前記絶縁部材を収容する絶縁ケースであって、前記絶縁ケースの内部に、前記ヒューズエレメントが配置される空間と連通する内圧緩衝空間が形成された、前記絶縁ケースと、を備え、
     前記絶縁部材及び/又は前記絶縁ケースは、炭素材料の含有量が0.1wt%未満である、
     保護素子。
  65.  前記絶縁部材及び/又は前記絶縁ケースは、ガラス繊維の含有量が10wt%以上である、
     請求項64に記載の保護素子。
  66.  第1導電材と、
     前記第1導電材とは異なる材料で形成された第2導電材と、を備え、
     前記第1導電材と前記第2導電材とは、通電方向において互いに直列に接続され、
     前記第1導電材は、前記第2導電材よりも前記通電方向の電気抵抗が高く、
     前記通電方向と直交する厚み方向から見て、前記第1導電材と前記第2導電材とが互いに接続される部位に重なり部を有し、
     前記第1導電材は、前記重なり部における前記通電方向及び前記厚み方向と直交する幅方向の長さが前記第2導電材よりも短く、
     前記第2導電材は、前記重なり部における前記幅方向の外側に少なくとも1つの角部を有し、
     前記少なくとも1つの角部は、前記厚み方向から見て、100°以下の角度である、
     ヒューズエレメント。
  67.  前記第1導電材及び前記第2導電材の各々の形状は、板状である、
     請求項66に記載のヒューズエレメント。
  68.  前記第1導電材は、前記幅方向に並んで複数配置されている、
     請求項66又は67に記載のヒューズエレメント。
  69.  第3導電材を更に備え、
     前記第3導電材、前記第1導電材、前記第2導電材の順に前記通電方向に直列に接続されている、
     請求項66又は67に記載のヒューズエレメント。
  70.  前記第3導電材は、前記第2導電材と同一の材料で形成されている、
     請求項69に記載のヒューズエレメント。
  71.  前記第1導電材は、低融点金属層と高融点金属層とを含む積層体である、
     請求項66又は67に記載のヒューズエレメント。
  72.  第1導電材と、
     前記第1導電材とは異なる材料で形成された第2導電材と、を備え、
     前記第1導電材と前記第2導電材とは、通電方向において互いに直列に接続され、
     前記第1導電材は、前記第2導電材よりも前記通電方向の電気抵抗が高く、
     前記通電方向と直交する厚み方向から見て、前記第1導電材と前記第2導電材とが互いに接続される部位に重なり部を有し、
     前記第1導電材は、前記重なり部における前記通電方向及び前記厚み方向と直交する幅方向の長さが前記第2導電材よりも短く、
     前記第2導電材は、前記重なり部における前記幅方向の外側に少なくとも1つの角部を有し、
     前記少なくとも1つの角部は、前記厚み方向から見て、100°以下の角度である、
     保護素子。
  73.  前記第1導電材及び前記第2導電材の各々の形状は、板状である、
     請求項72に記載の保護素子。
  74.  前記第1導電材は、前記幅方向に並んで複数配置されている、
     請求項72又は73に記載の保護素子。
  75.  第3導電材を更に備え、
     前記第3導電材、前記第1導電材、前記第2導電材の順に前記通電方向に直列に接続されている、
     請求項72又は73に記載の保護素子。
  76.  前記第3導電材は、前記第2導電材と同一の材料で形成されている、
     請求項75に記載の保護素子。
  77.  前記第1導電材は、低融点金属層と高融点金属層とを含む積層体である、
     請求項72又は73に記載の保護素子。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021022431A (ja) * 2019-07-24 2021-02-18 デクセリアルズ株式会社 保護素子
JP2022126059A (ja) * 2021-02-18 2022-08-30 太平洋精工株式会社 ヒューズ
JP2022127478A (ja) * 2021-02-19 2022-08-31 デクセリアルズ株式会社 保護素子

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021022431A (ja) * 2019-07-24 2021-02-18 デクセリアルズ株式会社 保護素子
JP2022126059A (ja) * 2021-02-18 2022-08-30 太平洋精工株式会社 ヒューズ
JP2022127478A (ja) * 2021-02-19 2022-08-31 デクセリアルズ株式会社 保護素子

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