CN103460327A - 热保护器及使用该热保护器的蓄电池 - Google Patents

Abstract

热保护器具备具有固定触点(20)的固定片(2)及具有可动触点(30)的可动片(3)，以所述可动片(3)向所述固定触点(20)侧延伸而使所述可动触点(30)相对于所述固定触点(20)接触或远离的方式配置所述可动片(3)，作为使所述可动触点(30)相对于所述固定触点接触或远离的机构，在所述可动片(3)的附近配置有热动构件(4)，在所述热保护器中，所述可动片(3)由含有Cu、第一成分和第二成分的合金构成，所述Cu为93.00重量％以上，所述第一成分含有0.05～1.00重量％的Mg及0.05～2.00重量％的Sn中的至少一种，所述第二成分含有0.05～1.00重量％的Fe、0.10～3.50重量％的Ni及0.10～2.50重量％的Zn中的至少一种。

Description

热保护器及使用该热保护器的蓄电池

技术领域

本发明涉及一种用于防止电气设备的过热的热保护器及使用该热保护器的蓄电池。

背景技术

使用双金属片等热动构件的热保护器作为在发动机、家电制品等产生过电流、过电压、过充电及其他异常加热时阻断电路的电流、维持电路的保全及设备安全性的保护部件来使用。

近年来，例如，在搭载于移动电话、笔记本电脑等便携式电子设备上的二次电池中使用的热保护器的需求增大。在近来的电子设备中，由于高度的信号处理、图像处理等高功能化，存在电子设备在使用时所需的电流量增加的趋势，因此使用高容量的二次电池，且期望随之使热保护器也高容量化。

以往，在用于便携式设备的热保护器中，通常阻断动作温度(在保持电流值的条件下阻断该电流的温度)为约60℃以上，容许电流(在某一温度下能够导通的最大电流)通常小于5A，最大为8A左右。但是，这种程度的电流容量对于上述那样的高容量的二次电池而言不够用，在相同的动作温度范围内，要求与以往的保护器相比具有1.5倍以上的额定电流。另外，在常温附近的温度区域内，也要求具有在超过容许电流时能够可靠地切断的性能。需要说明的是，额定电流通常根据制造者或使用者的规定来设定，大多设定为通常使用条件下的容许电流的70～80％左右的大小，一般使其与容许电流具有2A左右的富余。

为了与上述的设备高功能化相对应地增大容许电流及额定电流的值，即使在更大的电流下也不会使热保护器动作地使用热保护器，通过进行热保护器的周密的低电阻设计就能够实现，这是已知的。

另一方面，动作时间的缩短也是热保护器的设计上的重要课题。即，在流动过电流时，期待缩短热保护器阻断电流为止的响应时间。通常，动作时间的缩短通过向热动构件附近追加电阻部件等而增加热保护器的电阻，由此以短时间进行热动构件的加热而能够实现。

上述高容量化及动作时间的缩短这2个特性在热保护器的设计上成为相反的要求，在热保护器的设计中两者的兼得成为设计上的问题。

根据这些要求，在专利文献1中提出了一种热保护器，该热保护器具备用于提高设于热动构件附近的电阻的机构和降低设于热动机构以外的部分的电阻的机构。在专利文献1中，作为使可动片实现低电阻的机构，使用纯铜、磷青铜、黄铜，另一方面，使可动片成为高电阻机构例示出了SUS304、SUS301、6mass％Al-4mass％V-Ti等，此外还例示出Cu-Ni-Mn与Ni-Fe的组合、Ni-Cr-Fe与Ni-Fe的组合等。

【先行技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2006-331693号公报

【发明的概要】

【发明要解决的课题】

然而，上述专利文献1所述的热保护器由于在热动构件附近设置高电阻机构，因此虽然能够实现流动过电流时的可靠的电路切断和短动作时间，但其结构复杂，且在增大热保护器整体的容许电流方面存在局限，无法满足高容量化的迫切期望。即，存在因高电阻机构使得热保护器整体的容许电流不足，且无法充分确保电子设备所需电流的问题。

发明内容

因此，本发明的目的在于解决上述问题，提供一种呈现与以往相同的精密的动作温度范围，且在常温时容许电流更大，在流动过电流时动作时间足够短并且能够可靠地阻断电流的热保护器。

【用于解决课题的手段】

为了实现上述目的，本发明如以下方式构成。根据本发明的第一方案，提供一种热保护器，其具备具有固定触点的固定片及具有可动触点的可动片，以所述可动片向所述固定触点侧延伸且所述可动触点相对于所述固定触点接触或远离的方式配置所述可动片，作为使所述可动触点相对于所述固定触点接触或远离的机构，在所述可动片的附近配置有热动构件，所述热保护器的特征在于，

所述可动片由含有Cu、第一成分和第二成分的合金构成，

所述Cu为93.00重量％以上，

所述第一成分包括0.05～1.00重量％的Mg及0.05～2.00重量％的Sn中的至少一种，

所述第二成分包括0.05～1.00重量％的Fe、0.10～3.50重量％的Ni及0.10～2.50重量％的Zn中的至少一种。

在本发明中，Cu优选为93.3重量％以上，更优选为99.0～99.6重量％。另外，所述第一成分中含有的Sn等优选为0.05～1.00重量％。另外，进而，所述第二成分中含有的Ni等优选为0.10～3.20重量％。

另外，所述可动片也可以进而配合0.01～0.80重量％的Si或0.01～0.60重量％的P。另外，也可以含有0.10～0.35重量％的Cr。

另外，本发明提供一种根据上述方案的热保护器，其特征在于，所述可动片构成为厚度为0.05～0.15mm，电导率为35％IACS以上且85％IACS以下。

另外，本发明提供一种根据上述各方案的热保护器，其特征在于，所述可动触点包括第一层和第二层，所述第一层由Ni和Cu的合金构成且设置在所述可动片的表面，所述第二层由Ni为5～15重量％而其余部分为Ag的合金构成且层叠设置在所述第一层上。作为构成第一层的合金，可以例示出Ni为10～40重量％的铜合金，例如Ni为30重量％而其余部分为Cu的合金等。作为构成第二层的合金，可以例示出Ni为10重量％而其余部分为Ag的合金等。

本发明所涉及的热保护器能够实现高容量化和动作速度的缩短，使用该热保护器的蓄电池、特别是二次电池可消除过放电的问题且能够安全地在电子设备中使用。

【发明效果】

根据本发明，在产生过电流时使热保护器以短动作时间动作，与以往的热保护器相比能够提高电流容量，能够提供可应对近年来的电气设备的小型化、高性能化及便携化的高性能的热保护器。

即，可动片通过相对于用于确保导电性的Cu以适当的配合比率配合赋予机械强度及弹簧特性的Sn等第一成分和赋予材料强度及电阻、耐热效果、保热效果等的Ni等第二成分，从而形成为低电阻，且发热性优越，另外，从成形性、耐用性等方面来看也具有各种优良特征。因此，能够实现在不加长产生过电流时的动作时间的情况下使常温下的容许电流最大为约20A的热保护器。

另外，通过配合适当量的Si或P，能够形成机械强度优越且成形性得以提高的可动片。因此，能够减薄可动片的厚度，实现热保护器的小型化、薄型化。进而，通过配合适当量的Cr，能够提高可动片的材料强度及发热性，能够实现动作时间的缩短。

另外，通过在构成可动触点的材料上层叠Cu-Ni合金和Ag-Ni合金进行使用，能够在不减弱可动触点相对于可动片的焊接强度的情况下形成低电阻的可动片。

附图说明

本发明的上述及其他目的和特征根据与针对附图的优选实施方式相关的以下说明得以清楚。在该附图中，

图1是本发明的第一实施方式所涉及的热保护器的分解剖视图。

图2是图1的热保护器的阻断动作前的状态的剖视图。

图3是图1的热保护器的阻断动作后的状态的剖视图。

图4是图1的热保护器的可动触点附近部分的放大剖视图。

图5是表示热保护器的动作电流-温度特性试验的结果的图表。

图6是表示使用了图1的热保护器的蓄电池的结构例的图。

具体实施方式

在继续本发明的说明之前，在附图中对相同的部件标注相同的参照符号。以下，参照附图详细说明本发明的第一实施方式。

图1是本发明的第一实施方式所涉及的热保护器的分解剖视图。图2是热保护器的阻断前的状态的剖视图。图3是热保护器的阻断后的状态的剖视图。

本实施方式所涉及的热保护器100是如下的保护部件，即，在绝缘性的壳体1上设有第一端子22及第二端子32，当在该第一端子22及第二端子32间流动的电流达到规定值以上时，后述的内部机构动作，从而阻断第一端子22及第二端子32间的通电。

壳体1整体为大致长方体形状的扁平形状，由壳体主体10和与该壳体主体10接合成封闭状的盖体11构成。

作为收容在壳体1内的内部机构，封入有：在上表面的一部分镀敷或金属包覆有固定触点20的板状的固定片2；在前端部设有可动触点30的具有弹簧作用的板状的可动片3；通过在规定的温度下翻转而使可动片3动作的热动构件4；被固定片2及可动片3夹持配置的PTC元件5。

固定片20埋入壳体主体10的底部12配置，其一端部成为从壳体主体10的一端部延伸出的第一端子22。需要说明的是，第一端子22可以如本实施方式这样与固定片2一体构成，也可以作为其他构件构成。

在壳体主体10内部的底部形成有收容孔13，PTC元件5收容在收容孔13的内部。该收容孔13的形状与PTC元件5的平面轮廓基本适合。在收容孔13的周围形成有定位壁14，该定位壁14的平面形状与热动构件4的平面形状相似且比其稍大。

需要说明的是，由于该定位壁14是用于热动构件4的定位的构件，因此只要如后述那样在将热动构件4设置在PTC元件5上时能够使该热动构件4以不在水平方向上偏移规定量以上的方式定位即可，其形状可以任意。

壳体主体10和盖体11以聚苯硫醚(PPS)、液晶聚合物(LCP)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)及其它的耐热性优良的树脂为材质成形。特别是在将热保护器用于蓄电池的单元可能成为100度以上的高温的电池组中的情况下，优选使用具有200℃以上的耐热性的液晶聚合物。

大致平面四边形状的热动构件4以在通常时朝向上方略呈凸球面状的曲面的方式成形，在以规定的温度翻转时不与其他构件缓冲的范围内设计成具有尽量大的平面积。

在热动构件4中优选使用例如层叠基于Cu-Ni-Mn合金构成的高热膨胀金属材料和基于Ni-Fe合金构成的低热膨胀金属材料而成的双金属板。此外，作为高膨胀金属材料例示出了不锈钢(例如Ni-Cr-Fe)等材料等，但没有特别的限定。在双金属板的制造中，在考虑使用条件而设定双金属片的各层厚度、上述的凸曲面的曲率等并进行成形后，进行缓和残余应力的热处理等。由此能够制造具有期望的热特性的热保护器。

热动构件4基于温度上升而在60～100℃下翻转(翻转动作温度)。热动构件4的翻转动作温度如上所述根据热动构件4的材质、各种尺寸、热处理等进行调整。如后所述，当热动构件4温度上升时，热动构件4翻转，由此可动片3从固定片2分离而使热保护器100可靠地阻断。由于热保护器100的阻断动作温度接近热动构件4的翻转动作温度，因此，通过根据二次电池的单元、电池组等的使用条件适当地采用在60～100℃的某一温度下呈现翻转动作温度的热动构件4，从而能够进行调整。在从常温至约60度的温度区域中使用的条件下，为了增大热保护器100的容许电流，选定在60～100℃之间具有高翻转动作温度的热动构件即可。

在壳体1的盖体11中埋设有金属板6以主要用于加强，该金属板6的一端部从盖体11的一端部向外部延伸。金属板6通过注射模塑成型而与盖体11一体化。

在本实施方式中，具有固定触点20的固定片2通过注射模塑成型与壳体主体10一体化。

在以俯视为长方形且稍呈凸圆弧状的方式形成的可动片3的前端部向下形成有可动触点30。如图2所示，可动触点30在可动片3的弹簧特性的作用下在通常时成为与固定触点20接触的状态。在可动片3的弹簧特性不足时，固定触点20与可动触点30的接触压力不足，无法在内部电路内适当地进行通电。

本实施方式所涉及的热保护器如所述那样，以将各自的部件一体化的方式分别成形壳体主体10和盖体11，之后在收容孔13内收容圆盘状的PTC元件5而使其下表面侧电极部与固定片2接触。

接下来，将热动构件4覆盖在PTC元件5上并且载置成该热动构件4的外周缘部与定位壁14接触或接近的状态，以可动片3的基端部向主体11外突出的方式将可动片3配置在热动构件4上的附近，并通过超声波接合将盖体11在壳体主体10上紧密接合。需要说明的是，此时，优选可动片3和热动构件4接触，成为通过可动片3的弹簧特性将热动构件4和PTC元件5一起固定的状态。

本实施方式的热保护器在与二次电池一体化的状态下与例如便携式设备等的充电电路连接而使用。在这样配置的状态下，当电流正常流动时，如图2所示，通过可动片3的弹簧特性，可动触点30与固定触点20以可动触点30压抵于固定触点20的状态接触。

另一方面，当在触点间流动异常的电流而使可动片3发热并达到高温或因其他原因而使壳体1内的温度上升且超过翻转动作温度时，热动构件4通过按扣作用以如图3所示那样朝向上方翘曲成凹球面状(碟状)的方式翻转。热动构件4通过这样的翻转而将可动片3的前端侧向上方顶起从而使可动触点30远离固定触点20，阻断触点间的电流以保护设备。

当热动构件4翻转时，可动片3经由热动构件4以规定的压力将PTC元件5压抵于固定片2。如图3所示，热动构件4翻转而成为朝向下方凸出的凸球面状，并与PTC元件5相接。如此，通过在PTC元件5中流动漏电流，从而PTC元件5恒温发热，继续阻断触点20、30间的电流。

另一方面，当通过消除引起高温的原因而使热保护器冷却时，热动构件4复位至原来的形状，通过可动片3的弹簧特性使可动触点30再次与固定触点20接触。通常，对于热保护器要求能够进行几百～几千次反复这样的动作的耐用性。

另外，在如此动作的热保护器中，为了在动作温度范围内可靠地导通规定的电流以维持规定的电压，需要成为规定的电阻值的电气特性。进而，热保护器要求在温度上升至阻断动作温度时可靠地阻断通电，并且在常温下也能够阻断过电流及过电压的热特性。

在本实施方式所涉及的热保护器中，以电流通常的阻断动作温度在60～100℃的范围内且在通常的使用条件下容许电流为10～20A(此时额定电流为约8～15A)为目标，进行以下的设计。

通常，为了增大热保护器的电流容量，优选将内部电路的电阻设计得小。但是，若减小内部电路的电阻，则在施加有过电流·过电压时，内部电路的发热不充分，因此动作时间变长，存在长时间导通过电流而无法安全地动作的问题。因此，为了对过电流·过电压的施加迅速地作出响应，在仅部分改变可动片3的现有技术中存在局限。

进而，为了将电阻设计得小，通常在通电材料中使用高纯度的铜、银等材料而能够实现，但将它们应用于可动片3的情况下，从材料强度等方面考虑，未必适合其用途目的。为了在触点间发挥接触压力而保持稳定的接触电阻，用于进行电流的导通·阻断的可动片3要求具有硬度、刚性、回复力等弹簧特性以及在高温下反复使用时也不会失去弹簧特性的耐用性等。但是，若增大铜、银的配合比率，则这些材料的强度、弹簧特性等产生不足，无法具有上述的特性。另一方面，可动片3还必须要确保在过电流或过电压时通过内部电阻发热而使热动构件4翻转这样的热特性。

因此，在本实施方式中，固定片2或可动片3的材料、尤其是可动片3采用以下的结构。

以下，只要没有特别提及，则是对与以往制品相比额定电流增大了的中容量及大容量的热保护器进行说明。在此，将常温(25℃)下的额定电流超过12A且上限为15A左右(容许电流在常温下为15A～不足20A)的热保护器称为“大容量”，将常温下的额定电流大于5A特别是为8～12A(容许电流在常温下为10～15A)的热保护器称为“中容量”。

另一方面，在此，以往制品的热保护器是指常温下容许电流为8A以下的热保护器。需要说明的是，这种情况下，额定电流通常为6A以下。

在上述这样的大容量、中容量及以往制品的热保护器中，60℃下的容许电流的保证值(在60℃下能够保证热保护器不进行阻断动作的最大限度的电流)分别以5～9A、3～5A及1～3A为目标。根据考虑了温度额定值的上限(通常为50～60℃)的使用条件，也存在将额定电流设定成与60℃下的容许电流相同程度或比其稍高的情况。但是，并不是所有的使用状态都限于该基准。

可动片3为了确保导电性及经济性而以Cu为主要成分。Cu为至少93重量％，优选为95重量％以上。在Cu小于93重量％时，导电性劣化。

特别是在大容量的热保护器中，为了确保导电性，可动片3优选选取以下这样的组成。Cu为至少93.3重量％以上，优选95重量％以上，更优选99.0～99.6重量％。在Cu超过99.6重量％时，材料强度及保热性能劣化。另一方面，在小于所述的范围时，存在导电性不足的倾向。需要说明的是，为了提高导电性，也可以添加最多0.35重量％的Zr或最多0.2重量％的Ag或Au。特别是，在Cu的配合量小于95重量％的情况下，通过进行上述添加，能够赋予导通性。

在向可动片3材料添加的成分中，作为用于赋予弹簧特性、耐用性、耐热性等材料强度及加工性的第一成分，需要添加Sn及/或Mg。Sn优选为0.05～2.00重量％。更优选为0.05～1.00重量％。添加量小于该范围时，弹簧特性不足，在大于该范围时，导电性可能劣化。Mg添加0.05～1.00重量％，优选添加0.05～0.30重量％。在脱离所述范围的情况下，与Sn同样地产生性能不足。需要说明的是，作为与Sn及/或Mg同样的第一成分，也可以添加少量的Mn。

特别是在大容量的热保护器中，可动片3中的Sn的添加量优选为0.05～0.50重量％，更优选为0.23～0.27重量％。在添加量少于该范围的情况下，弹簧特性不足，在大于该范围的情况下，导电性可能不足。与上述同样地，Mg优选添加0.05～0.30重量％，更优选添加0.10～0.20重量％。在脱离所述范围的情况下，与Sn同样地产生性能不足。需要说明的是，也可以与上述同样地添加少量的Mn来加强弹簧特性。

另外，作为不损害导通性地加强材料强度、弹簧特性、发热性、耐用性等的第二成分，添加Fe、Ni或Zn中的至少一种成分。Fe为0.05～2.50重量％，优选为0.05～1.00重量％。Ni为0.10～3.50重量％，优选为0.10～3.20重量％，更优选为0.10～3.00重量％。Zn为0.10～5.00重量％，优选为0.05～3.50重量％，更优选为0.10～2.00重量％。上述成分可以任意地组合配合。在添加量小于所述范围的情况下，作为第二成分赋予充分的材料强度的能力不足。另一方面，在超过所述范围的情况下，存在导电性不足，加工性变差的问题。特别是，Ni能够使可动片3在通电时发热，具有缩短低温环境下的动作时间的效果。

特别是在大容量的热保护器中，各种第二成分的添加量以如下方式被限制。Fe优选为0.05～0.25重量％。Ni优选为0.10～1.00重量％。Zn优选为0.18～0.26重量％。这些成分可以任意地组合配合。在第二成分的添加量小于所述范围的情况下，赋予充分的材料强度的能力不足。另一方面，在超过所述范围的情况下，导电性及发热性不足，无法获得足够的电流容量，或者在期望的电流、电压或温度下热保护器可能不动作。

需要说明的是，也可以在可动片3的材料中添加0.01～0.80重量％的Si或0.01～0.60重量％的P。通过添加这些成分，能够获得脱氧效果，并且能够获得在不损害导电性的情况下提高硬度、耐用性等材料强度及各种加工性等的效果。特别是，在与Fe、Ni或Zn共同使用的情况下，通过与这些成分的相互辅助效果，能够在将Cu的配合量维持得多的状态下提高材料强度。在小于所述范围时，无法获得期望的效果，另一方面，在超过所述范围时，导通性可能受损。

特别是在大容量的热保护器中，从导通性的观点考虑，优选Si为0.01～0.04重量％。同样地，P优选为0.01～0.10重量％。在小于所述范围时，无法获得充分的效果，而在超过所述范围时，有时无法获得期望的导通性。

进而，也可以在可动片3材料中添加0.10～0.35重量％的Cr。通过添加Cr，能够提高可动片3的材料强度并使其在通电时发热，具有缩短低温环境下的动作时间的效果。

特别是在大容量的热保护器中，从适当兼顾导通性和材料强度的观点考虑，优选Cr为0.25～0.35重量％。

由上述的合金构成的可动片3的弹性模量为90.00kN/mm²以上，显示出较强的弹簧特性，因此能够实现可靠的动作前的通电及动作后的阻断。

可动片使用上述的合金形成，优选其厚度尺寸为0.05～0.15mm。通过将可动片成形得薄，能够使热保护器小型化·薄型化。

需要说明的是，如图4所示，设置在上述可动片3上的可动触点30由双层结构构成。与可动片接触的第一层30a优选为Ni与Cu的合金，特别优选Ni为10～40重量％其余部分为Cu的合金，层叠在第一层上的第二层30b由Ni为5～15重量％其余部分为Ag的合金构成。第一层30a是为了进行可动片3与第二层30b的粘接而设置的，在本实施方式中，使用Ni为30重量％的材料。另外，为了减小可动触点30的电阻值，第二层30b使用低电阻材料，在本实施例中，使用Ni为10重量％的材料。由于第二层30b的材料难以与可动片3焊接，因此在第二层30b与可动片3之间夹设第一层30a来焊接第二层30b，由此形成可动触点30。具体地说，将由第一层30a及第二层30b构成的双层结构的金属线材与可动片3焊接。第一层30a为20μm以上且小于200μm的厚度。第二层30b为至少5μm，优选10～100μm的厚度。

通过使用由上述材料构成的可动片3，能够使热保护器的电阻值成为大致2mΩ左右，能够实现可流动大的电流的热保护器的高容量化。另外，使可动片的电导率为35％IACS以上且85％IACS以下。可动片的电导率优选40％IACS以上。特别是在大容量的热保护器中，优选为70％IACS以上的值。由此，在施加过电流·过电压时，内部电路的发热充分，能够缩短阻断电路的动作时间。

另外，由于本实施方式所涉及的热保护器能够实现高容量化，且能够缩短电路的动作时间，因此通过将其应用到蓄电池中，能够实现蓄电池的高容量化。例如，如图6所示，在将作为电池主体的一例的二次电池单元51和接头54连接的任一电极线52上串联连接本实施方式的热保护器100，并将单元51与热保护器100作为一体而收纳于框体53内，由此能够构成蓄电池50。本实施方式所涉及的热保护器能够构成为薄型，因此能够使蓄电池小型化。

【实施例】

(可动片材料的物性)

使用下表1中所示的合金制成实施例1～6的热保护器并使用表2所示的合金制成比较例1～3的热保护器。各合金的电导率、导热系数及弹性模量如表中所示。除了实施例6以外，可动片3的厚度制成为0.10mm(实施例6为0.15mm)，电导率为该形状下的电导率。导热系数为常温时(25℃)的值。弹性模量为拉伸弹性模量。硬度表示维氏硬度。需要说明的是，表中的0.00表示混入极微量。

[表1]

[表2]

在实施例1～6及比较例1～6的热保护器中，在可动片和固定片中分别使用相同的材料。对于热保护器的其他构件，除了双金属片(热动构件)及已叙述的实施例6的可动片的厚度以外，全部使用共同的材质、结构及尺寸。在实施例1～3的热保护器中，使用相同的可动片的材料，并使双金属片的翻转动作温度不同而分别为72℃、85℃、90℃。同样地，在实施例4及实施例5的热保护器以及比较例1及比较例2中，分别使用相同的可动片的材料，并使双金属片的翻转动作温度不同而为72℃、85℃。

以下，使用所述的各实施例及比较例的热保护器进行了容许电流试验、耐用试验、动作电流-温度特性、电流-动作时间试验。需要说明的是，由于双金属片的翻转动作温度中伴随有±5℃以内的偏差(制造误差)，因此对各实施例及比较例分别制造5个以上的样本，并通过平均值来评价以下的性能评价值。其结果在表1及表2中所示，详细情况在后说明。

(容许电流)

如表1所示，在实施例1～6的热保护器中使用的材料具有高电导率，并且导热系数、弹性模量及硬度等材料强度也足够，因此适合作为可动片的材料。在本实施例中，使用表1所示的材料用于可动片及固定片，实现了在常温及60℃下容许电流分别超过10A及5A的高容量的热保护器。

另一方面，如表2所示，得出了比较例1～3的材料因弹性模量等材料强度或电导率等电气特性不足，因而不适合作为高容量的热保护器的结果。比较例1～3的热保护器的常温时的容许电流未超过10A，并且60℃下的容许电流为5A以下，电流容量不足。另外，比较例3的热保护器因可动触点的焊接强度或可动片本身的材料强度不足，因此产生无法耐受反复使用的样本，且存在振颤(chattering)多发等问题。

由此可知，若增加Cu来提高导电性而第一成分及第二成分均不足，则在材料强度、弹簧特性、电气特性或热特性中的某一方面产生不足。若如比较例1及2那样第一成分及第二成分的比率过大，则存在热保护器的容量不足的问题。若如比较例3那样第一成分及第二成分的不足导致电导率过大，则散热过多，产生可动触点向可动片的焊接强度不足的问题。进而，比较例3的可动片因弹簧特性不足而无法稳定导通。另一方面，若采用实施例1～3的材料，则能够呈现适度的电导率、物理特性及导热系数，与以往制品(比较例1及2)相比能够增大热保护器的电流容量。

(耐用试验)

对热保护器施加超过容许电流的25A(9V)的电流而使其动作，然后切断电源并使电路复原，反复进行了温度上升和温度下降。通过进行6000次这样的导通及阻断的耐用试验对实施例1～6及比较例1～3进行了评价。实施例1～6的每个热保护器在反复进行阻断实验后均能正常地动作而阻断过电流。如此，在实施例的热保护器中使用的可动片不存在弹簧特性的劣化，其耐用性优良。虽然比较例中的比较例1及2在耐用试验中未发生异常，但比较例3因如上所述的弹簧特性不足而产生了接触电阻不稳定的不良情况。

(动作电流-温度特性)

将上述的热保护器与电路连接，在25℃～70℃的各温度下以每分钟0.1A提高电流并测定了该热保护器动作时的电流值。其结果如图5所示。需要说明的是，由于在实施例1、4及6以及比较例1中使用的双金属片的翻转动作温度为72℃附近，因此在超过65℃的温度区域内不显示实测值。

如图5所示，通过如上述那样构成可动片及固定片，在使用任一翻转动作温度的双金属片的热保护器中均能够获得常温下超过10A的容许电流。另外，在60℃下能够流动超过5A的电流，因此能够实现电流容量的增大。

(电流-动作时间试验)

作为对于过电流的动作试验进行了以下这样的测定。在25℃气氛下在实施例1～3的热保护器中流动4.2V、30A的电流(过电流)时，测定了从导通开始到电流被阻断为止所花费的动作时间，得到了表3所示的结果。需要说明的是，表中的倍率表示在热保护器中流动的电流是实施例1～3的各热保护器的25℃的容许电流的几倍大小。

[表3]

	翻转动作温度	容许电流(25℃)	动作时间(S)	倍率	评价
						实施例1	72	17.0	3.18	1.76	10秒以内
实施例2	85	18.6	9.76	1.61	25秒以内
						实施例3	90	19.5	14.6	1.54	30秒以内

如表3所示，能够评价出在常温时流动容许电流的1.5倍左右的电流的情况下，每一实施例都在30秒以内阻断了电流。

需要说明的是，作为在实际使用热保护器时被认为能够且期望的动作时间，虽然没有规定普遍的限制，但在此作为评价基准之一，例如为了方便而将对于容许电流的2倍左右的过电流能够以1～5秒作出动作来作为评价基准。因此，仿照表3中的测定，作为对于更大电流的电流-动作时间试验，以表4所示的条件进行了测定。其结果是，在流动容许电流的2倍左右的电流的情况下，实施例1～3均与以往制品同样地能够在几秒以内进行阻断。由此可知，本实施方式所涉及的热保护器在动作时间方面与作为以往的热保护器的比较例1及2相比可以期待在实用上不逊色的动作时间。

[表4]

如以上说明那样，本实施方式所涉及的热保护器与以往同样地呈现精密的动作温度范围，并且常温时、高温时(60℃)的容许电流均进一步增大。与此同时，流动过电流时的动作时间足够短，且对常温时的过电流也能够可靠地进行阻断。

需要说明的是，本发明不局限于上述实施方式，也可以以其他各种方式来实施。例如，在上述实施方式中，第二端子32与可动片3一体构成，但也可以将第二端子32设定成独立的构件。

需要说明的是，通过适当地组合上述各种实施方式中的任意实施方式，能够发挥各自所具有的效果。

本发明参照附图并与优选实施方式相关地进行了充分的记载，但对于熟练该技术的人员而言，能够进行各种的变形和修正是显而易见的。在不脱离附加的权利要求书所确定的本发明的范围的情况下，这样的变形和修正应被理解为包含在本发明的范围之中。

【符号说明】

1  壳体

2  固定片

3  可动片

4  热动构件

5  PTC元件

6  金属板

10  壳体主体

11  盖体

12  底部

13  收容孔

14  定位壁

20  固定触点

22  第一端子

30  可动触点

30a  第一层

30b  第二层

32  第二端子

50  蓄电池

51  二次电池单元

52  电极线

53  蓄电池框体

54  接头

100  热保护器

Claims (7)

1.一种热保护器，其具备具有固定触点的固定片及具有可动触点的可动片，以所述可动片向所述固定触点侧延伸且所述可动触点相对于所述固定触点接触或远离的方式配置所述可动片，作为使所述可动触点相对于所述固定触点接触或远离的机构，在所述可动片的附近配置有热动构件，所述热保护器的特征在于，

所述可动片由含有Cu、第一成分和第二成分的合金构成，

所述Cu为93.00重量％以上，

所述第一成分包括0.05～1.00重量％的Mg及0.05～2.00重量％的Sn中的至少一种，

所述第二成分包括0.05～1.00重量％的Fe、0.10～3.50重量％的Ni及0.10～2.50重量％的Zn中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的热保护器，其特征在于，

所述可动片还包括0.01～0.80重量％的Si或0.01～0.60重量％的P。

3.根据权利要求1或2所述的热保护器，其特征在于，

所述可动片还包括0.10～0.35重量％的Cr。

4.根据权利要求1所述的热保护器，其特征在于，

所述可动片构成为厚度为0.05～0.15mm，电导率为35％IACS以上且85％IACS以下。

5.根据权利要求1所述的热保护器，其特征在于，

所述可动触点包括第一层和第二层，所述第一层由Ni和Cu的合金构成且设置在所述可动片的表面，所述第二层由Ni为5～15重量％而其余部分为Ag的合金构成且层叠设置在所述第一层上。

6.一种蓄电池，其特征在于，

在电池主体的电极上连接有权利要求1至5中任一项所述的热保护器。

7.根据权利要求6所述的蓄电池，其特征在于，

所述电池主体为二次电池。

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