CN1536727A - 热保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种保护装置的可靠性和使用通用性高的热保护装置。它是从合成树脂制的外壳(3)引出第1～第4端子(4b、5b、6b、7b)，而且在外壳的内部能位移(能摆动)地设置着三金属片(8)，使该三金属片的固定端与第1端子导通。还使形成在三金属片的固定端侧的狭小部(10)的前端与第2端子导通，由此、在第1端子和第2端子之间形成电流保险丝。而且使设置在三金属片的自由端侧的可动接点构件(9)位于设置在第3端子上的第1固定接点(6a)和设置在第4端子上的第2固定接点(7a)之间，借助三金属片在预定温度下进行反转，就能使可动接点构件)与第1和第2固定接点的导通状态转换。

Description

热保护装置

技术领域

本发明涉及一种对蓄电池装置的二次电池等异常发热进行检测、并将供电切断的热保护装置，特别是关于设有热敏开关和电流保险丝的热保护装置。

背景技术

镍氢电池或锂离子电池等二次电池是通过对放电状态的电池进行充电而能反复使用的电池；具有将这样的二次电池串联或并联地连接的电池组的蓄电池装置被广泛地用作笔记本式个人计算机或摄像机等便携式电子机器的电源。

至今已知的在这种蓄电池装置中的热保护装置是借助将常闭(ノ一マルクロ一ズ)式热敏开关与多个被串联连接的二次电池串联地连接，在二次电池异常发热时使这个热敏开关进行切断动作而停止供电(例如、参照专利文献1)。其中、热敏开关是具有将多张热膨胀系数不同的金属板接合而构成的双金属片等热敏元件，该双金属片成悬臂梁状被安装在外壳上、而且使固定地设置在双金属片自由端部上的可动接点与固定地设置在外壳上的固定接点能接合或脱离地面对着。

上述专利文献1公开的蓄电池装置中，由于在串联连接的一对二次电池之间连接着常闭式热敏开关，当各个二次电池在规定的温度以下、正常地发挥功能时，由双金属片将常闭(定位关闭)式热敏开关的可动接点压紧在固定接点上，由此保持开关的接通状态，因而能借助该热敏开关、由各个二次电池向便携式电子机器供电。由于一旦任意一个二次电池、因恶化等原因而异常发热并超过规定的温度，就使双金属片反转、从而使可动接点与固定接点脱离，使常闭式热敏开关转换成开关切断的状态，因而就能切断由各个二次电池的供电、能对便携式电子机器等进行保护。

已知的另一个例子是在热敏开关的内部串联连接着电流保险丝的热保护装置(例如、参照专利文献2)。该热保护装置是在热敏开关的固定侧端子构件的一部分上形成宽度狭窄的狭小部，在固定接点与可动接点焊接的场合下、能由流过固定侧端子构件的电流将狭小部熔断，使狭小部具有电流保险丝的功能。

【专利文献1】日本专利公报第2636615号(第2-3页、图2-图4)

【专利文献2】日本专利公开报告特开平11-120853号(第4-5页、图2)

但是，在上述现有技术中、在将常闭式热敏开关串联连接在电池组中的前者热保护装置中，会有这样的问题，即、由超过容许值的大电流而引起热敏开关的接点之间的转换等不希望发生的事态使热敏开关的接点彼此间焊接在一起。而且，在发生这样事故时，还会有异常发热时将供电切断的所谓热敏开关的本来的功能不能充分发挥的问题。

于此相对、在将电流保险丝串联连接在热敏开关内部的后者热保护装置中，由于即使在将接点彼此焊接在一起的场合下，也能将电流保险丝熔断，具有热敏开关的接点转换动作和电流保险丝的熔断动作的所谓双重安全性，能提高作为保险装置的可靠性。但是，由于将电流保险丝串联连接在流过热敏开关的电流回路中，因而不能适用于热敏开关和电流保险丝并联连接的保险回路，有降低使用方式的通用性问题。

发明的内容

本发明是为了克服上述现有技术存在的问题而作出的，其目的是提供一种保护装置的可靠性或使用方式的通用性高的热保护装置。为了达到上述目的而作出的本发明热保护装置，其设有：外壳；从该外壳引出的第1、第2、第3端子；在从上述第1端子到上述第2端子的导通路径内形成的电流保险丝；将一端侧作为固定端而能位移地配设在上述外壳内部的热敏元件；设置在该热敏元件的自由端侧的可动接点；与该可动接点面对着地设置在上述第3端子上的固定接点；上述热敏元件的固定端侧与上述第1端子进行电气连接，通过该热敏元件在预定温度下进行反转，能使上述可动接点和上述固定接点的导通状态进行转换地构成。

在具有上述结构的热保护装置中，由于在可动接点与固定接点即使被焊接在一起的场合下，还能将形成在第1端子到第2端子之间的电流保险丝熔断，因而能大幅度地提高作为保护装置的可靠性，而且、由于在将具有电流保险丝的第1和第2端子的任一方的端子和具有固定接点的第3端子用于保护回路时，就成为热敏开关和电流保险丝串联连接的方式；在将第1～第3端子全部用于保护回路时，就能形成热敏开关和电流保险丝并联连接的方式，因而能提供一种可以提高使用方式通用性而且使用方便的热保护装置。

在上述结构中，当设有从上述外壳引出的第4端子，而且在该第4端子上、设置着另一个固定接点，它是借助热敏元件的可动接点而与第3端子的固定接点面对着的，由上述热敏元件在预定温度下进行反转，能使可动接点与第3和第4端子上所设置的固定接点中的任一方脱开、而与其另一方相接触地构成时，由于将第3端子和第4端子有选择地用于保护回路中，因而热敏开关可以是常闭式或常开式，能进一步提高使用方式的通用性。

而且、在上述结构中，电流保险丝是可以形成在第1端子或第2端子上，但最好是从上述热敏元件的固定端侧伸出的导引片上形成宽度狭小的狭小部而作为上述电流保险丝，该导引片的在上述狭小部的前端侧是固定在上述第2端子上的。即、热敏元件是将多张热膨胀系数不同的金属板接合而构成的双金属片或三金属片，但由于板厚比第1和第2端子薄、而且是比电阻高的材料，因而在这种热敏元件上形成狭小部并作为电流保险丝时，能简单而且高精度地对用于确定电流保险丝的熔断电流值的狭小部的尺寸大小进行设定。这时，最好在上述第1端子上设有从上述外壳的内底面突出的座部，通过在该座部上固定上述热敏元件的固定端侧，能使露出在上述外壳的内底面的上述第2端子和上述狭小部隔开预定定间距而面对着地构成，在电流保险丝(狭小部)熔断时，就能确实地将热敏元件和第2端子之间切断。

附图的简单说明

图1是表示从一个方向看到的本发明实施方式的热保护装置的立体图。

图2是表示从另一个方向看到的本发明实施方式的热保护装置的立体图。

图3是表示设置在热保护装置中的热敏开关的正常状态的断面图。

图4是表示热敏开关的三金属片进行反转的状态的断面图。

图5是该三金属片的立体图。

图6是设置在该热保护装置上的上机壳的底面图。

图7是设置在该热保护装置上的下机壳的平面图。

图8是表示将三金属片组装到该下机壳上的状态的平面图。

图9是说明该热敏开关和电流保险丝的连接状态的示意图。

图10是适用该热保护装置的蓄电池装置的回路图。

图11是适用该热保护装置的蓄电池装置的回路图。

发明的实施方式

下面，参照着附图来说明本发明的实施方式，图1是表示从一个方向看到的本发明实施方式的热保护装置的立体图。图2是表示从另一个方向看到的本发明实施方式的热保护装置的立体图。图3是表示设置在热保护装置中的热敏开关的正常状态的断面图。图4是表示热敏开关的三金属片进行反转的状态的断面图。图5是该三金属片的立体图。图6是设置在该热保护装置上的上机壳的底面图。图7是设置在该热保护装置上的下机壳的平面图。图8是表示将三金属片组装到该下机壳上的状态的平面图。图9是说明该热敏开关和电流保险丝的连接状态的示意图。

如这些图所示，本实施方式的热保护装置T大致由如下所述的构件构成，即、由合成树脂构成的绝缘性的下机壳1和由合成树脂构成的绝缘性的上机壳2组合而构成的、从平面看呈矩形状的外壳3；在成形下机壳1时形成一体的良导电性的金属板4、5、6；在成形上机壳2时形成一体的良导电性的金属板7；作为导电性的热敏开关的三金属片8；铆接固定在该三金属片8的自由端上的良导电性的可动接点构件9等，在三金属片8上形成具有电流保险丝功能的狭小部10。

如图7所示，金属板4具有：露出在下机壳1的内底面上的平坦部4a、向下机壳1的外方突出的第1端子4b；平坦部4a上形成台阶状的座部4c。金属板5具有：露出在下机壳1的内底面上的平坦部5a、向下机壳1的外方突出的第2端子5b；在第2端子5b上形成台阶状的座部5c。这些座部4c、5c从露出在下机壳1的内底面上的平坦部4a、5a向上方突出、两个座部4c、5c的上面位于同一平面内。金属板6具有：露出在下机壳1的内底面上的第1固定接点6a、向下机壳1的外方突出的第3端子6b。而且，如图6所示、金属板7具有：露出在上机壳2的顶面上的第2固定接点7a、向上机壳2的外方突出的第4端子7b。其中，金属板4～7可以由譬如磷青铜或黄铜等构成，分别用插入成形工艺与下机壳1和上机壳2形成一体。

这时，第1端子4b和第3端子6b是从下机壳1、沿着相互相反的方向被引出；第2端子5b是沿着与上述第1和第3端子4b、6b的引出方向相垂直的方向、从下机壳1引出。这样，3个端子4b、5b、6b就从下机壳1沿着完全不同的方向被引出，在用插入成形工艺将各个金属板4～6与下机壳1形成一体时，可用相同的带钢材料构成的金属材料加工成3个端子4b、5b、6b，形成有优良生产性的结构。而且，如图1和图2所示、在将下机壳1和上机壳2接合·形成一体而构成外壳3的状态下，第4端子7b是沿着与第2端子5b的引出方向相反的方向、从上机壳2被引出，对这第4端子7b施加过曲柄状的弯曲加工。这样。4个端子4b、5b、6b、7b就从外壳3、沿着完全不同的方向被引出，而且各个端子4b、5b、6b、7b的下面是位于同一平面上，形成表面安装相对应的热保护装置T。

三金属片8是用热膨胀系数不同的2张金属板夹持良导电性的中间层、并加以叠层接合的。可以用省略中间层的二层结构的双金属片、替代具有上述三层结构的三金属片8而用作热敏元件。在本实施方式的场合下、所使用的三金属片8是用铜·镍·锰合金板和镍·铁合金板夹持作为中间层的铜板并加以叠层接合的。如图5所示，在三金属片8的中央部形成圆顶状的反转部8a，以便使反转动作确实地进行，夹持着这个反转部8a地在三金属片8的纵长方向上的两端部则分别形成自由端和固定端。在三金属片8的自由端侧穿透地设置着安装孔8b，在这安装孔8b上、用铆接工艺固定可动接点构件9，其由铜·镍合金或银氧化锡等构成。三金属片8的固定端侧则成为连接部8c，导引片8d从该连接部8c向侧方突出地形成，在该导引片8d的中途形成具有电流保险丝功能的幅度窄小的狭小部10。这时，由于将比电阻大于端子材料的材料用于三金属片8(包括双金属片)等的热敏元件，使用的板厚比各个金属板4～7还薄，因而就能简单而且高精度地对用于确定电流保险丝熔断电流值的狭小部10的尺寸大小进行设定。

如图8所示，在该三金属片9放置在下机壳1的内底面上的状态下，用点焊工艺、将它的固定端的连接部8c固定在金属板4的座部4c上；而且用点焊工艺、将突出在下机壳1的外部的导引片8d的前端部(在狭小部10的前端侧)固定在金属板5的座部5c上。这时，在下机壳1的内部、狭小部10就与金属板5的平坦部5a面对着，而由于如上所述，固定着三金属片8的连接部8c和导引片8d的座部4c、5c都是从平坦部4a、5a向上方突出着，因而就充分确保了在狭小部10和平坦部5a之间使两者脱开的间隙。这样，就将三金属片8以它的固定端为支点、能位移(能摆动)地支持在外壳3(下机壳1和上机壳2)的内部，安装在它的自由端侧的可动接点构件9就能在第1固定接点6a和第2固定接点7a之间移动。

即、从图9所示的等价回路可知，在本实施方式的热保护装置T中，将狭小部10(电流保险丝)形成在第1端子4b和第2端子5b之间，而且在第1端子4b和狭小部10之间连接着三金属片8(热敏元件)的固定端，该三金属片8的自由端能与第1固定接点6a和第2固定接点7a相连接或脱开。因此，就第2端子5b和第3端子6b之间来看，常闭式的热敏开关和电流保险丝就成为串联连接的方式；就第1端子4b、第2端子5b和第3端子6b之间来看，常闭式热敏开关和电流保险丝就成为并联连接的方式。而由于用第4端子7b替代第3端子6b时，它又是作为常闭式热敏开关而动作，因而常闭式热敏开关和电流保险丝就可能成为串联或并联连接方式，合计能采用4种使用方式。

虽然上述实施方式说明了在热敏元件(三金属片8)上成一体地形成电流保险丝(狭小部10)的情况，但如果电流保险丝是在从连接着热敏元件的第1端子到第2端子的导通路径内，则形成在哪里都可以，譬如能形成在第1端子和热敏元件的固定端之间或第2端子本体上。而且、还可以用同一个金属板成一体地形成第1端子和第2端子、将热敏元件的固定端安装在与第1端子相当的部分上、将狭小部设置在与第2端子相当的部分上、将这狭小部作为电流保险丝。

下面，参照着图10和图11来说明适用上述热保护装置T的蓄电池装置的例子。

图10所示的蓄电池装置设有：将多个二次电池11串联连接的电池组12、与该电池组12串联地连接的电流保险丝13和常闭式热敏开关14，上述热保护装置T是以常闭式热敏开关和电流保险丝串联连接的方式使用的。这时，在电池组12的正极侧连接着第2端子5b，而且在蓄电池装置的外部端子侧连接着第3端子6b，剩余的第1端子4b和第4端子7b成为与回路结构无关的虚设端子。

在具有上述结构的蓄电池装置中，由于热保护装置T的三金属片8在预定温度以下的正常状态(通常的使用状态)下，如图3所示、可动接点构件9与第1固定接点6a相接触，因而第2端子5b和第3端子6b之间借助三金属片8而导通。即、在图10中，当电池组12的各个二次电池11没有任何异常时，由于常闭式热敏开关14处于闭路，因而就能借助电流保险丝13和常闭式热敏开关14、从电池组12的各个二次电池11将电流供给与外部端子相连接的图中没有表示的便携式电子机器等外部机器。

可是，当任何一个二次电池11发生异常、使蓄电池部分的温度上升到常闭式热敏开关14的动作温度(例如80℃)时，由于如图4所示，使热保护装置T的三金属片8进行反转、使可动接点构件9与第1固定接点6a脱开而与第2固定接点7a相接触。即、由于第2端子5b和第3端子6b之间成为非导通状态，因而，在图10中、电池组12和蓄电池装置的外部端子之间、由进行过切断动作的常闭式热敏开关14而处于开路，停止从二次电池11向外部器械供给电流。而且热保护装置T的可动接点构件9是与第1固定接点6a焊接的，即使发生常闭式热敏开关14没正常地进行切断动作的事故，也能由流过热保护装置T的到端子5b和第3端子6b之间的过电流将狭小部10(电流保险丝)熔断。这样，图10中、由熔断的电流保险丝13使电池组12和蓄电池装置的外部端子之间处于开路，就能确实停止从各个二次电池11向外部器械供给电流。由于如上所述，在狭小部10和平坦部5a之间确保有充分的间隙、以便使两者离开，因而在狭小部10熔断时，能防止导引片8d和平坦部5a的导通，能确实地将第2端子5b和第3端子6b之间切断。

图11所示的蓄电池装置设有：以并联连接的2个电池15为一组、串联地连接多组而构成的电池组16；与该电池组16串联地连接的电流保险丝17；与上述的电池组16和电流保险丝17的串联回路进行并联地连接的常开式热敏开关18，上述的热保护装置T是以常开式热敏开关和电流保险丝并联连接的方式进行使用的。这时，电池组16的正极侧连接着第2端子5b、电池组16的负极侧连接着第4端子7b、蓄电池装置的外部端子侧连接着第1端子4b，剩余的第3端子6b成为与回路结构无关的虚设端子。

由于在具有上述结构的蓄电池装置中，热保护装置T的三金属片8在预定温度以下的正常状态(通常的使用状态)下、如图3所示、可动接点构件9与第1固定接点6a相接触、而与第2固定接点7a脱开，因而第1接点4b和第4接点7b之间成为非导通状态。即、在图11中、当电池组16的各个二次电池15都没有发生任何异常的情况下使用时，由于常开式热敏开关18处于开路，因而与电池组16串联连接的电流保险丝17上流过比规定值小得多的小电流，不会将电流保险丝17熔断。

可是、当任何一个二次电池15发生异常、蓄电池部分的温度上升到常开式热敏开关18的动作温度时，热保护装置T的三金属片8就如图4所示地进行反转，可动接点构件9与第1固定接点6a脱开、而与第2固定接点7a相接触。即、由于借助三金属片8的作用、使第1端子4b和第4端子7b之间成为导通的状态，而且、借助三金属片8和狭小部10使第2端子5b和第4端子7b之间成为导通状态，因而图11中、由电池组16、电流保险丝17和进行过接通动作的常开式热敏开关18形成闭合回路。其结果、由于流过该闭合回路的电池组16输出的短路电流I将电流保险丝17(热保护装置T的狭小部10)熔断，因而能确实地停止从各个二次电池向便携式电子机器等外部器械的电流供给。

发明的效果：

本发明是用以上所述的方式进行实施、能具有如下所述的效果。

由于在可动接点与固定接点即使被焊接在一起的场合下，还能将形成在第1端子到第2端子之间的电流保险丝熔断，因而能大幅度地提高作为保护装置的可靠性，而且、由于在将具有电流保险丝的第1和第2端子的任何一方的端子和具有固定接点的第3端子用于保护回路时，就成为热敏开关和电流保险丝串联连接的方式；在将第1～第3端子全部用于保护回路时，就能形成热敏开关和电流保险丝并联连接的方式，因而能提供一种可以提高使用方式通用性而使用方便的热保护装置。

Claims (4)

1、热保护装置，其特征在于，设有：外壳；从该外壳引出的第1、第2、第3端子；在从上述第1端子到上述第2端子的导通路径内形成的电流保险丝；将一端侧作为固定端而能位移地配设在上述外壳内部的热敏元件；设置在该热敏元件的自由端侧的可动接点；与该可动接点面对着地设置在上述第3端子上的固定接点；上述热敏元件的固定端侧与上述第1端子进行电气连接，通过该热敏元件在预定温度下进行反转，能使上述可动接点和上述固定接点的导通状态进行转换地构成。

2、如权利要求1所述的热保护装置，其特征在于，设有从上述外壳引出的第4端子，而且在该第4端子上、设置着借助上述可动接点而与上述固定接点面对着的另一个固定接点，由上述热敏元件在预定温度下进行反转，能使上述可动接点与上述两个固定接点中的任一方脱开、而与其另一方相接触地构成。

3、如权利要求1或2所述的热保护装置，其特征在于，从上述热敏元件的固定端侧伸出的导引片上形成宽度狭小的狭小部而作为上述电流保险丝，上述导引片的在上述狭小部的前端侧是固定在上述第2端子上的。

4、如权利要求3所述的热保护装置，其特征在于，在上述第1端子上设有从上述外壳的内底面突出的座部，通过在该座部上固定上述热敏元件的固定端侧，能使露出在上述外壳的内底面的上述第2端子和上述狭小部隔开规定间距而面对着地构成。

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