JP2009283324A - 保護素子 - Google Patents

Abstract

【課題】直流下で使用する被保護機器を、低融点合金のマイグレーションを排除して過電流に対し適確に保護し得る保護素子を提供する。
【解決手段】抵抗器８及び一対のピン電極１，１並びにガイド軸６，６が並設され、抵抗器の一方のリード導体８０ａと一対のピン電極１，１にわたって過電流発熱性片２が配設され、該過電流発熱性片２と一方のリード導体８０ａ及び同過電流発熱性片２とピン電極１，１との間がそれぞれ可溶合金３，３，３で接合され、可溶合金の溶融時に過電流発熱性片２を一対のピン電極１，１及び一方のリード導体８０ａから脱離させるバネ７が過電流発熱性片２または過電流発熱性片２を支承する支持板４により圧縮された状態で前記ガイド軸６に挿通され、抵抗体の他方のリード導体８０ｂと一方のピン電極１との間に被保護機器の異常時に前記抵抗器本体を通電発熱させて前記の可溶合金３，３，３を溶融させる抵抗器発熱回路が接続される。
【選択図】図１−１

Description

本発明は電気機器の保護素子に関し、高容量二次電池、例えば高容量リチウムイオン二次電池に対し過電流を遮断し、過充電時や過放電時に充電や放電を停止するのに有用なものである。

二次電池、例えばリチウムイオン二次電池においては、過電流や過充電または過放電に対し、二次電池を負荷または充電電源から遮断することが要求され、かかる要求を満たす保護素子として、低融点合金ヒューズと抵抗器とを熱的に近接させて一括したものが知られている。
図３は二次電池保護回路の一例を示している。
図３において、Ｅは二次電池を、Ｌは負荷を、Ｓは充電電源を、ｓｗはスイッチ例えばトランジスターを、Ｔは二次電池の過充電または過放電を検知しスイッチオン信号を発信するＩＣ回路をそれぞれ示し、過電流が流れると、保護素子Ａ’の低融点合金ヒューズ３０’を溶断させて負荷Ｌと二次電池Ｅとの間を遮断し、また、二次電池Ｅの過放電に対し、ＩＣ回路Ｔによりスイッチｓｗをオンさせ、保護素子Ａ’の抵抗器８’を二次電池Ｅによって通電発熱させ、その発生熱で低融点合金ヒューズ３０’を溶断させて二次電池Ｅと負荷Ｌとの間を遮断している。
更に、過充電に対し、ＩＣ回路Ｔによりスイッチｓｗをオンさせ、保護素子Ａ’の抵抗器８’を二次電池Ｅ若しくは充電電源Ｓで通電発熱させ、その発生熱で保護素子Ａ’の低融点合金ヒューズ３０’を溶断させて二次電池Ｅと充電電源Ｓとの間を遮断している。

本発明者等においては、Ｂｉ系低融点合金やＳｂ系低融点合金等の低融点合金ヒューズに長時間、直流電流を流すと、そのヒューズ両端の電極のうち、陽極側の電極と低融点合金ヒューズとの界面の合金にマイグレーションが発生し、クラックが生じて低融点合金ヒューズが本来の動作をするに至るまえに、破断する事実を確認している。

この低融点合金ヒューズのマイグレーションの発生理由は、次のように推定できる。
低融点合金には、共晶型合金、固溶体型合金、金属間化合物型合金があり、これらはミクロ的に見ると、二種以上の金属原子が混合して新しい原子配列の結晶格子を造り、格子点のイオン化原子が平衡状態にあると言える。しかしながら、Ｂｉ原子やＳｂ原子は平衡位置から飛び出し易く課電によリエネルギーを与えられて格子点から飛び出し、転位原子となって結晶格子内を放浪し、直流の場合は、その転位原子が陰極側に移動し、陰極界面に析出していく。転位原子が飛び出した跡の空孔においては、あたかも、満員の観覧席で或る席が空いたとすると、その空席の隣の客が一人づつ移動して新たな空席をうめていくようにして、移動して陽極界面に至り、その界面で空孔同志が合体してクラックを発生するに至ると推定できる。

Ｂｉ系低融点合金ヒューズやＳｂ系低融点合金ヒューズのマイグレーションの例を示せば次の通りである。
５７重量％Ｂｉ−残部Ｓｎ，直径１ｍｍφ，長さ５ｍｍの低融点合金片の両端に直径１ｍｍφの銅リード導体を溶接し、直流１５アンペアを５０００時間通電したところ、陰極側の銅リード導体の端面に接して厚み２００μｍのＢｉ金属層が析出され、陽極側の銅リード導体の端面に接して厚み３０μｍの空隙が形成された。
また、５重量％Ｓｂ−残部Ｓｎ，直径２ｍｍφ，長さ７ｍｍの低融点合金片の両端に直径２ｍｍφの銅リード導体を溶接し、直流６０アンペアを５０００時間通電したところ、陰極側の銅リード導体の端面に接して厚み５０μｍのＳｂ金属層が析出され、陽極側の銅リード導体の端面に接して厚み２０μｍの空隙が形成された。

図３において、符合Ａ’で示した「低融点合金ヒューズと抵抗器とを一括した保護素子」は周知である（例えば、特許文献１、特許文献２等）

実開昭６２−０２４４５１号公報 実開昭５８−１５７９４３号公報

而るに、図３において、低融点合金ヒューズ３０’の両端電極の極性が、充電時、放電時の度に変わるが、時間当たりの電力量は充電時の方が放電時よりも多くなるから、前記低融点合金ヒューズ３０’のマイグレーションは避け難い。

そこで、本発明者等は図４に示すような保護素子を提案した。（特許文献３）
特願２００８−１２０８４０明細書 図４において、１０は耐熱性の絶縁台座である。１，１は一対の並行なピン電極であり、絶縁台座１０に挿通固定してある。８は巻線型抵抗器であり、リード導体付きキャップ電極８０１が耐熱性絶縁コアの両端に装着され、コアに抵抗線が巻き付けられ、その巻き付け各端が各キャップ電極８０１，８０２に溶接等により接合されてなり、ピン電極１，１間に並設し、他方のリード導体８０ｂを絶縁台座１０から引き出してある。２は過電流発熱性片であり、孔においてガイド軸６に挿通しピン電極１，１間に電気的に充分な低抵抗で接触させた状態で配設してあり、電極１の断面に較べて薄い金属板、電極１に較べて比抵抗の高い合金板等を使用できる。３は過電流発熱性片２と各ピン電極１，１との間及び過電流発熱性片２とガイド軸６との間を接合した可溶合金である。７はバネであり、過電流発熱性片２と抵抗器本体一端との間において圧縮状態でガイド軸６に挿通してあり、可溶合金３が溶融したときに、過電流発熱性片２をピン電極１，１から脱離させ得る応力エネルギーを保有させてある。 ８００は抵抗器８の本体上にピン電極１，１にまたがって設けた樹脂モールド被覆である。５はケースである。

前記保護素子は、図３に示す二次電池保護回路の保護素子として使用される。
放電時に過電流が流れると、保護素子Ａの過電流発熱性片２を発熱させて可溶合金３を溶融させ、バネ７の応力エネルギーを解放し過電流発熱性片２を電極１，１間から脱離させて負荷Ｌと二次電池Ｅとの間を遮断し、また、二次電池Ｅの過放電に対し、ＩＣ回路Ｔからの信号によりスイッチｓｗをオンさせ、抵抗器８を二次電池Ｅによって通電発熱させ、その発生熱で可溶合金３を溶融させ、バネ７の圧縮応力エネルギーを解放し過電流発熱性片２を電極１，１間から脱離させて二次電池Ｅと負荷Ｌとの間を遮断させる。
この場合、可溶合金の融点が前記マイグレーションにより変化していても、過電流発熱性片を発熱温度をその変化を見込んだ温度とするように過電流発熱性片の抵抗値を設定しておくことにより、過電流遮断を確実に行わせ得る。

更に、充電時、過充電に対し、ＩＣ回路Ｔからの信号によりスイッチｓｗをオンさせ、抵抗器８を二次電池Ｅ若しくは充電電源Ｓで通電発熱させ、その発生熱で可溶合金３を溶融させ、バネ７の圧縮応力エネルギーを解放し過電流発熱性片２を電極間１，１から脱離させて二次電池Ｅと充電電源Ｓとの間を遮断させる。
この場合、可溶合金の融点が前記マイグレーションにより変化していても、抵抗器本体の発熱温度をその変化を見込んだ温度とするように抵抗器の抵抗値を設定しておくことにより、通電遮断を確実に行わせ得る。

図４に示す保護素子においては、圧縮バネ７の反力が、ピン電極１，１と過電流発熱性片２との間を接合する可溶合金３，３の２箇所及び抵抗器８の一方のリード導体８０ａと過電流発熱性片２との間を接合する可溶合金３の１箇所の合計３ヵ所で支持されるから、各箇所の可溶合金の応力を小さくでき、それだけ可溶合金のクリープをよく軽減でき、前記作動をよく担保できる。

しかしながら、図４に示す保護素子においては、抵抗器本体８と過電流発熱性片２との間にバネ７が介在し、抵抗器本体８から各可溶合金３，３，３までの距離が遠いから、抵抗器本体８の発生熱が各可溶合金に伝わるのに要する時間がそれだけ長くなり、作動迅速性に問題がある。

本発明の目的は、抵抗器の一方のリード導体と一対のピン電極にわたって過電流発熱性片を配設し、該過電流発熱性片と前記一方のリード導体及び前記一対の各ピン電極との間をそれぞれ可溶合金で接合し、可溶合金の溶融時に前記過電流発熱性片を前記一対のピン電極及び一方のリード導体から脱離させるバネを設け、抵抗体の他方のリード導体と一対のピン電極の何れか一方との間に、被保護機器の異常時に前記抵抗器本体を通電発熱させて前記の可溶合金を溶融させる抵抗器発熱回路を接続する保護素子の作動迅速性を向上させることにある。

請求項１に係る保護素子は、抵抗器本体の両端にリード導体を有する抵抗器及び一対のピン電極並びにガイド軸が並設され、抵抗器の一方のリード導体と一対のピン電極にわたって過電流発熱性片が配設され、該過電流発熱性片と前記一方のリード導体及び同過電流発熱性片と前記一対の各ピン電極との間がそれぞれ可溶合金で接合され、可溶合金の溶融時に前記過電流発熱性片を前記一対のピン電極及び一方のリード導体から脱離させるバネが前記過電流発熱性片または過電流発熱性片を支承する支持板により圧縮された状態で前記ガイド軸に挿通され、抵抗体の他方のリード導体と一対のピン電極の何れか一方との間に、被保護機器の異常時に前記抵抗器本体を通電発熱させて前記の可溶合金を溶融させる抵抗器発熱回路が接続されることを特徴とする。
請求項２に係る保護素子は、請求項１の保護素子において、抵抗器本体の一方のリード導体が省略され、抵抗器本体の一端と過電流発熱性片との間が可溶合金で接合されていることを特徴とする。
請求項３に係る保護素子は、請求項１または２の保護素子において、支持板が絶縁体であり、ガイド軸に該支持板が摺動可能に挿通されていることを特徴とする。
請求項４に係る保護素子は、請求項１、３または４の保護素子において、過電流発熱性片に絶縁板中央の孔を経て抵抗器本体一端に接触される突部及び突部を貫通する一方のリード導体挿通孔が設けられ、一方のリード導体と過電流発熱性片との可溶合金による接合が前記突部と前記抵抗器本体一端との境界において行われ、絶縁板に前記の各ピン電極の一端部を収容する貫通孔が設けられ、これらの各孔において各ピン電極一端と過電流発熱性片各端との可溶合金による接合が行われ、支持板の両端部にガイド軸挿通孔が設けられ、各ガイド軸挿通孔に挿通された各ガイド軸にバネが挿通されていることを特徴とする。
請求項５に係る保護素子は、請求項１〜４何れかの保護素子において、台座から抵抗器の他方のリード導体及び一対のピン電極のリード部が引き出され、同台座にガイド軸が固定され、同台座にケースが装着されていることを特徴とする。
請求項６に係る保護素子は、請求項５の保護素子において、抵抗器本体の発熱で変色される絶縁体が抵抗器本体及び一対のピン電極を覆って設けられ、ケースが透視可能とされていることを特徴とする。
請求項７に係る保護素子は、請求項１〜６何れかの保護素子において、二次電池の保護用であり、過電流が二次電池の許容負荷電流であり、異常時が二次電池の過充電時または過放電時であることを特徴とする。
請求項８に係る保護素子は、請求項７の保護素子において、充電時に陽極側となる方のピン電極と過電流発熱性片とを接合する可溶合金の量が他方のピン電極と過電流発熱性片とを接合する可溶合金の量よりも多くされていることを特徴とする。
請求項９に係る保護素子は、請求項１〜８何れかの保護素子において、可溶合金がＢｉ系またはＳｂ系合金であることを特徴とする。

（１）可溶合金にバネ反力が作用する箇所が、過電流発熱性片両端の各端部と各ピン電極とを接合する２ヵ所及び過電流発熱性片の中間部とガイド軸とを接合する１ヵ所の合計３ヵ所に分散されているから、１〜２ヵ所の場合に較べ、可溶合金に作用する応力を小さくできる。従って、可溶合金のクリープを低減でき、保護素子の適格な作動を保障できる。
（２）直流加電下で過電流が流れると、過電流発熱性片が発熱し、過電流発熱性片と電極とを接合している可溶合金がその発生熱で溶融され、バネの応力エネルギーで過電流発熱性片がピン電極間から脱離して過電流が遮断される。この場合、可溶合金の融点が前記マイグレーションにより変化していても、過電流発熱性片を発熱温度をその変化を見込んだ温度とするように過電流発熱性片の抵抗値を設定しておくことにより、過電流遮断を確実に行わせ得る。
（３）被保護機器の前記過電流以外の異常が発生すると、抵抗器が通電発熱され、可溶合金がその発生熱で溶融され、バネの応力エネルギーで過電流発熱性片がピン電極間から脱離されて被保護機器への給電が停止される。この場合、可溶合金の融点が前記マイグレーションにより変化していても、抵抗器本体の発熱温度をその変化を見込んだ温度とするように抵抗器の抵抗値を設定しておくことにより、通電遮断を確実に行わせ得る。
この場合、図に示す保護素子とはことなり、抵抗器本体と過電流発熱性片３との間にバネを介在させず、バネを別の位置に移設し、抵抗器本体から各可溶合金までの距離を短くしているから、抵抗器本体の発生熱を各可溶合金にそれだけ速く伝達でき、作動を迅速化できる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１−１の（イ）は本発明に係る保護素子の一実施例を示す側面図、図１−１の（ロ）は図１−１の（イ）におけるロ−ロ断面図である。
図１−１において、１０は耐熱性の絶縁台座、例えばフェノール樹脂台である。１，１は一対の並行なピン電極であり、絶縁台座１０に固定し、台座１０からリード部１１を引き出してある。
このピン電極１は銅製や真鍮製とすることができ、円柱型、平型等にでき、抵抗器からの輻射熱を受け易いように、抵抗器側に凹の湾曲加工乃至は曲げ加工を施すことが好ましい。８は巻線型または酸化金属皮膜型の抵抗器であり、リード導体８０ａ（８０ｂ）付きのキャップ電極８０１（８０２）が耐熱性絶縁コア例えばセラミックスコアの両端に装着され、コアに抵抗線または酸化金属皮膜が設けられ、その抵抗体の各端が各キャップ電極８０１，８０２に溶接等により接合されてなり、ピン電極１，１間に並設してある。この抵抗器の他方のキャップ電極８０２を台座中央の突部１０１に当接し、他方のリード導体８０ｂを突部１０１を経て絶縁台座１０から引き出してある。２は過電流発熱性片であり、図１−２に示すように、裏面に突部２０を有し、突部２０を貫通する孔を設け、その貫通孔に抵抗器８の一方のリード導体８０ａを挿通し、突部２０と抵抗器本体８０の一方のキャップ電極８０１とを接触させ、その接触箇所において、一方のリード導体８０ａと過電流発熱性片２とを可溶合金３により接合すると共に、各ピン電極１の一端端面の一半部を過電流発熱性片２各端部の裏面に接触させ、各ピン電極の一端端面の他半部と過電流発熱性片２の各端面とを可溶合金３により接合してある。

図１−２に示すように、過電流発熱性片２の裏面突部３０の孔口の肉を削ってキャビティ３０を形成し、過電流発熱性片２を一方のリード導体８０ａに挿通し、キャビティ３０に可溶合金を充填し、過電流発熱性片２の突部２０を抵抗器本体８０の一方のキャップ電極８０１に当接した状態で過電流発熱性片２の各端部２００と各ピン電極１の端面との可溶合金３による接合を行い、この接合時の熱で前記キャビティ内３０の可溶合金を溶融させて過電流発熱性片２と一方のリード導体８０ａとの可溶合金３による接合を行うことができる。
この場合、可溶合金が凝固するまで、後述の支持板４を押えてバネ７，７の圧縮反力を支える必要がある。接合時の熱がバネ７，７に伝われば、バネ特性の低下が避けられないので、支持板は熱絶縁体とすることが好ましい。

図１−１において、６，６はガイド軸であり、前記の抵抗器８及び一対のピン電極１，１を挾んで台座１０のバネサポータ１０２，１０２に植設してある。
７，７は各ガイド軸６，６に挿通したバネであり、前記抵抗器８の一方のリード導体８０ａ及び一対のピン電極１，１並びにガイド軸６，６に共通の支持板４を摺動可能に挿通し、この支持板４で過電流発熱性片２を支承し、各バネ７，７の圧縮反力を支持板４を介して各可溶合金３，３，３に伝えている。

この支持板４には、図１−３に示すように、過電流発熱性片２の突部の径よりもやや大きな径の孔２０１、ピン電極の径よりもやや大きな径の孔１０１，１０１、ガイド軸の径よりもやや大きな径の孔６０１，６０１が設けられている。これらの孔に代え、過電流発熱性片の外郭よりも小で、かつ図の孔を内包する内郭の一箇の孔を支持板に設けることもできる。図１−１において、５はケースであり、透視可能とすることが好ましい。

前記保護素子を組み立てるには、各ガイド軸６，６にバネ７，７を挿通し、抵抗器８の一方のリード導体８０ａ及び一対のピン電極１，１並びにガイド軸６，６に支持板４を挿通し、この支持板４を治具で押えてバネの圧縮反力を支えた状態で、過電流発熱性片２を一方のリード導体８０ａに挿通し、過電流発熱性片２のキャビティ３０に可溶合金を充填し、過電流発熱性片２の突部２０を抵抗器本体８０の一方のキャップ電極８０１に当接したうえで過電流発熱性片２の各端部２００と各ピン電極１の端面との可溶合金３による接合を行い、この接合時の熱で前記キャビティ内３０の可溶合金を溶融させて過電流発熱性片２と一方のリード導体８０ａとの可溶合金３による接合を行い、可溶合金の凝固を待って治具を外し支持板４の押えを解除することができる。
支持板を治具で押えることに代え、過電流発熱性片２を熱絶縁性の治具で押えてバネ７の圧縮反力を支え、この状態で過電流発熱性片２の各端部２００と各ピン電極１の端面との可溶合金３による接合を行い、この接合時の熱で前記キャビティ内３０の可溶合金を溶融させて過電流発熱性片２と一方のリード導体８０ａとの可溶合金３による接合を行うこともできる。

前記過電流発熱性片２と支持板４とを一体化すること、支持板を省略し過電流発熱性片にガイド軸挿通孔部分を設けることも可能である。図１−４の（イ）は、後者の場合の抵抗器、ピン電極、バネ挿通ガイド軸の配置の一例を示している。図１−４の（イ）において、４は過電流発熱性片、１，１はピン電極、８０ａは抵抗器本体の一方のリード導体または一方のキャップ電極８０１、６はバネ挿通ガイド軸であり、バネの圧縮反力を過電流発熱性片とピン電極との接合箇所、過電流発熱性片と抵抗器本体の一方のリード導体または一方のキャップ電極との接合箇所に均等に分散させるようにしてある。
この場合、図１−４の（ロ）に示すように熱絶縁支持板４をガイド軸６に挿通し、過電流発熱性片２を配置し、この過電流発熱性片２を熱絶縁性治具で押えバネ７の圧縮反力を支えた状態で前記可溶合金による接合を行うこともできる。

前記ガイド軸６に対しバネ７が傾いても、ガイド軸６に対し支持板４をひっかかりなく円滑に摺動させ得るように、支持板のガイド軸挿通孔に遊びをもたせることが好ましい。例えば、図１−５に示すように、溝６０２，６０２とすることが好ましい。
前記支持板は金属製とすることもできるが、絶縁体、例えばガラスエポキシ樹脂製やセラミックス製とすることが好ましい。

前記抵抗器の一方のリード導体を省略し、過電流発熱性片２の突部の孔から可溶合金を入れて過電流発熱性片２の突部と抵抗器８の一方のキャップ電極８０１とを可溶合金で接合してもよい。

本発明に係る保護素子は、二次電池保護回路の保護素子として好適に使用できる。
図２において、Ｅは二次電池を、Ｌは負荷を、Ｓは充電電源を、ｓｗはスイッチ例えばトランジスターを、Ｔは二次電池の過充電または過放電を検知しスイッチオン信号を発信するＩＣ回路をそれぞれ示している。
Ａは本発明に係る保護素子を示し、電極１，１のリード部１０１，１０１と抵抗器本体８０の他方のリード導体８０ｂとを３端子とする構成である。
放電時に過電流が流れると、保護素子Ａの過電流発熱性片２を発熱させて低融点可溶材３，３を溶融させ、バネ７の応力エネルギーを解放し過電流発熱性片２を電極１，１間から脱離させて負荷Ｌと二次電池Ｅとの間を遮断し、また、二次電池Ｅの過放電に対し、ＩＣ回路Ｔからの信号によりスイッチｓｗをオンさせ、抵抗器本体８０を二次電池Ｅによって通電発熱させ、その発生熱で低融点可溶材３を溶融させ、バネ７の圧縮応力エネルギーを解放し過電流発熱性片２を電極１，１間から脱離させて二次電池Ｅと負荷Ｌとの間を遮断させる。
更に、充電時、過充電に対し、ＩＣ回路Ｔからの信号によりスイッチｓｗをオンさせ、抵抗器本体８０を二次電池Ｅ若しくは充電電源Ｓで通電発熱させ、その発生熱で低融点可溶材３を溶融させ、バネ７の圧縮応力エネルギーを解放し過電流発熱性片２を電極間１，１から脱離させて二次電池Ｅと充電電源Ｓとの間を遮断させる。

二次電池保護回路においては、両ピン電極の極性が、充電時、放電時の度に交互に変わるが、時間当たりに掛かる電力量は充電時の方が放電時よりも多くなり、低融点可溶材合金の直流マイグレーションが問題となる。しかしながら、可溶合金接合箇所において、過電流発熱性片とピン電極との接触面や過電流発熱性片突部と抵抗器本体のキャップ電極との接触面も電流通路とし、可溶合金に流れる電流割合を少なくしてあるから直流マイグレーションをよく抑制でき、多少の直流マイグレーションに対しては、前記した通り、各可溶合金が担うバネ応力を充分に抑制できるので、直流マイグレーションによる機械的影響も良好に排除できる。

直流加電下で過電流が流れると、過電流発熱性片が発熱し、過電流発熱性片と電極とを接合している可溶合金がその発生熱で溶融され、バネの応力エネルギーで過電流発熱性片がピン電極間から脱離して過電流が遮断される。この場合、可溶合金の融点が前記マイグレーションにより上昇していても、過電流発熱性片を発熱温度をその上昇分を見込んだ温度に発熱させるように過電流発熱性片の抵抗値を設定しておくことにより、過電流遮断を確実に行わせ得る。この抵抗値の設定は、過電流発熱性片の厚みまたは材質の調整により行われる。

二次電池の過充電や過放電が発生すると、抵抗器が通電発熱され、可溶合金がその発生熱で溶融され、バネの応力エネルギーで過電流発熱性片がピン電極間から脱離されて充電や給電が停止される。この場合、可溶合金の融点が前記マイグレーションにより変化していても、抵抗器本体の発熱温度をその変化を見込んだ温度に発熱させるように抵抗器の抵抗値を設定しておくことにより、通電遮断を確実に行わせ得る。

この場合、図４に示す保護素子は、抵抗器本体８０と過電流発熱性片３との間にバネ７を介在させているが、本発明に係る保護素子では、この位置にバネを設けずに、別の位置にバネを移設し、抵抗器本体８０から各可溶合金３，３，３までの距離を短くしているから、抵抗器本体８０の発生熱を各可溶合金３にそれだけ速く伝達でき、作動を迅速化できる。

また、抵抗体の通電発熱時、バネに電流がバイパスする畏れが全くなく（図４に示す保護素子では、バネ７の比抵抗値が抵抗器のリード導体８０ａに較べてそれほど高くないので、バネ７に電流がバイパスする可能性がある）、バネの通電加熱によるバネ特性の低下もなく、良好な作動性を保証できる。

本発明に係る保護素子において、耐熱性絶縁被覆８００に抵抗器本体の発熱で変色する材料を使用し、ケース５を透視可能とすれば、保護素子の作動が過電流によるのか、過電流以外の異常によるのかを容易に判別できる。

本発明に係る保護素子において、各ピン電極１，１と抵抗器の他方のリード導体８０ｂとの間の絶縁距離を確保するために、図１−６に示すように、ピン電極１のリード部１１を台座１０の側面から引き出すことができる。

本発明に係る保護素子において、ピン電極が平板等のように表面積が大きくなった場合、放熱性が高くなり抵抗器からの熱が逃げて作動が遅くなる惧れがあるので、図１−７に示すように、部分的に切り欠いたり、穿孔したりして断面積の小さい個所を設けることが好ましい。

本発明に係る保護素子において、過電流発熱性片側に全電流が流れ、可溶合金側に電流がバイパスしないことが理想的であるが、数％〜３０％程度のバイパスであれば許容される。この場合、総合的に陽極側となる方のピン電極と過電流発熱性片とを接合する可溶合金の量を他方のピン電極と過電流発熱性片とを接合する可溶合金の量よりも多くすることが、前記マイグレーション対策として有効である。
充電時に陽極側となる方のピン電極には、そのことを認識できるマークを付することができる。

本発明に係る保護素子の一実施例を示す図面である。 図１に示す保護素子における可溶合金接合状態を示す図面である。 本発明に係る保護素子で使用する支持板の一例を示す図面である。 本発明に係る保護素子の上記とは別の実施例の要部を示す図面である。 本発明に係る保護素子で使用する支持板の上記とは別の例を示す図面である。 本発明に係る保護素子の上記とは別の実施例の要部を示す図面である。 本発明に係る保護素子の上記とは別の実施例の要部を示す図面である。 本発明に係る保護素子の使用状態を示す図面である。 二次電池保護回路を示す図面である。 本出願人が既に提案した保護素子を示す図面である。

符号の説明

１０ 絶縁台座
１ ピン電極
２ 過電流発熱性片
３ 可溶合金
４ 支持板
５ ケース
６ ガイド軸
７ バネ
８ 抵抗器
８０ａ 抵抗器の一方のリード導体
８００ 絶縁被覆層

Claims (9)

1. 抵抗器本体の両端にリード導体を有する抵抗器及び一対のピン電極並びにガイド軸が並設され、抵抗器の一方のリード導体と一対のピン電極にわたって過電流発熱性片が配設され、該過電流発熱性片と前記一方のリード導体及び同過電流発熱性片と前記一対の各ピン電極との間がそれぞれ可溶合金で接合され、可溶合金の溶融時に前記過電流発熱性片を前記一対のピン電極及び一方のリード導体から脱離させるバネが前記過電流発熱性片または過電流発熱性片を支承する支持板により圧縮された状態で前記ガイド軸に挿通され、抵抗体の他方のリード導体と一対のピン電極の何れか一方との間に被保護機器の異常時に前記抵抗器本体を通電発熱させて前記の可溶合金を溶融させる抵抗器発熱回路が接続されることを特徴とする保護素子。
2. 抵抗器本体の一方のリード導体が省略され、抵抗器本体の一端と過電流発熱性片との間が可溶合金で接合されていることを特徴とする請求項１記載の保護素子。
3. 支持板が絶縁体であり、ガイド軸に該支持板が摺動可能に挿通されている請求項１または２記載の保護素子。
4. 過電流発熱性片に絶縁板中央の孔を経て抵抗器本体一端に接触される突部及び突部を通る一方のリード導体挿通孔が設けられ、一方のリード導体と過電流発熱性片との可溶合金による接合が前記突部と前記抵抗器本体一端との境界において行われ、絶縁板に前記の各ピン電極の一端部を収容する貫通孔が設けられ、これらの各孔において各ピン電極一端と過電流発熱性片各端との可溶合金による接合が行われ、支持板の両端部にガイド軸挿通孔が設けられ、各ガイド軸挿通孔に挿通された各ガイド軸にバネが挿通されていることを特徴とする請求項１、３または４記載の保護素子。
5. 台座から抵抗器の他方のリード導体及び一対のピン電極のリード部が引き出され、ガイド軸が該台座に固定され、同台座にケースが装着されていることを特徴とする請求項１〜４何れか記載の保護素子。
6. 抵抗器本体の発熱で変色される絶縁体が抵抗器本体及び一対のピン電極を覆って設けられ、ケースが透視可能とされていることを特徴とする請求項５記載の保護素子。
7. 二次電池の保護用であり、過電流が二次電池の許容負荷電流であり、異常時が二次電池の過充電時または過放電時であることを特徴とする請求項１〜６何れか記載の保護素子。
8. 充電時に陽極側となる方のピン電極と過電流発熱性片とを接合する可溶合金の量が他方のピン電極と過電流発熱性片とを接合する可溶合金の量よりも多くされていることを特徴とする請求項７記載の保護素子。
9. 可溶合金がＢｉ系またはＳｂ系合金であることを特徴とする請求項１〜８何れか記載の保護素子。

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