JP2016096119A - ブレーカー及びそれを備えた安全回路並びに２次電池回路。 - Google Patents

Abstract

【課題】電気機器が強い衝撃を受けた場合であっても、接点間の導通の瞬断を防止できるブレーカーを提供する。
【解決手段】ブレーカー１は、固定接点２１を有する固定片２と、可動接点４１が先端部に設けられ、温度変化に伴って変形することにより可動接点４１を固定接点２１から離隔させる可動片４と、固定接点２１から可動接点４１が離隔しているときに、可動片４と固定片２を導通させるＰＴＣサーミスター６と備える。可動片４は、弾性変形することにより可動接点４１を固定接点２１の側に押圧する弾性部４３と、ＰＴＣサーミスター６と当接し、ＰＴＣサーミスター６を固定片２の側に押圧するサーミスター押圧部４５と、可動片４の厚さ方向に貫通し、弾性部４３とサーミスター押圧部４５とを分離する貫通溝４６とを有する。サーミスター押圧部４５は、弾性部４３に対して固定片２の側に突出している。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気機器の２次電池パック等に内蔵される小型のブレーカー等に関するものである。

従来、各種電気機器の２次電池やモーター等の保護装置（安全回路）としてブレーカーが使用されている。ブレーカーは、充放電中の２次電池の温度が過度に上昇した場合、又は自動車、家電製品等の機器に装備されるモーター等に過電流が流れた場合等の異常が生じた際に、２次電池やモーター等を保護するために電流を遮断する。このような保護装置として用いられるブレーカーは、機器の安全を確保するために、温度変化に追従して正確に動作する（良好な温度特性を有する）ことと、通電時の抵抗値が安定していることが求められる。

ブレーカーには、温度変化に応じて動作し、電流を導通又は遮断する熱応動素子が備えられている。特許文献１には、熱応動素子としてバイメタルを適用したブレーカーが示されている。バイメタルとは、熱膨張率の異なる２種類の板状の金属材料が積層されてなり、温度変化に応じて形状を変えることにより、接点の導通状態を制御する素子である。同文献に示されたブレーカーは、固定片、可動片、熱応動素子、ＰＴＣサーミスター等の部品が、ケースに収納されてなり、固定片及び可動片の端子が電気機器の電気回路に接続されて使用される。上記特許文献１に示されたブレーカーにおいては、ブレーカーの温度上昇に伴い、バイメタルがスナップ変形（反転）し、固定接点から可動接点が離隔する。このとき、僅かな漏れ電流がバイメタル及びＰＴＣサーミスターを通して流れ、ＰＴＣサーミスターを発熱させることにより、バイメタルの変形状態が維持される（同文献の段落（００３９）等参照）。

ＷＯ２０１１／１０５１７５号公報

上記特許文献１に示されるブレーカーでは、バイメタル及びＰＴＣサーミスターが強固に拘束されていない。そのため、例えば、ユーザーが誤って電気機器に強い衝撃を加えた場合にあっては、ＰＴＣサーミスターが跳ね上がってバイメタル及び可動片を押し上げ、固定接点と可動接点との間での導通の瞬断を起こすおそれがある。かかる瞬断は、固定接点と可動接点との突発的な離隔であるので、動作中の電気機器のシステムが停止する弊害の他、各接点に負担となる。

また、上記特許文献１に示されたブレーカーにあっては、バイメタルの中央部が図３の上方に突出する状態から図４の下方に突出する状態に移行する際に、バイメタルが平面状となる状態を経る。このとき、バイメタルとＰＴＣサーミスターとが衝撃に対して不安定となり、両者が瞬間的に離隔すると、その間でサージが発生し、ＰＴＣサーミスターの表面が損傷を受けるおそれがある。

そして、ＰＴＣサーミスターの表面が損傷した場合、バイメタルとの接触抵抗が大きくなり、ＰＴＣサーミスターの内部を流れる電流が不十分となる。このため、ＰＴＣサーミスターの発熱量が低下して、バイメタルの変形状態を維持できなくなり、その結果、固定接点及び可動接点が導通／非導通を繰り返すいわゆるチャタリング現象が発生し、電気機器を適切に保護できないおそれがある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、強い衝撃を受けた場合であっても、固定接点と可動接点との間での導通の瞬断を防止でき、かつ、ＰＴＣサーミスターの損傷を抑制できるブレーカーを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、固定接点を有する固定片と、前記固定接点に接触して導通する可動接点と、前記可動接点が先端部に設けられ、温度変化に伴って変形することにより前記可動接点を前記固定接点から離隔させる可動片と、前記固定接点から前記可動接点が離隔しているときに、前記可動片と前記固定片とを導通させる正特性サーミスターとを備えたブレーカーにおいて、前記可動片は、弾性変形することにより前記可動接点を前記固定接点の側に押圧する弾性部と、前記正特性サーミスターと当接し、該正特性サーミスターを前記固定片の側に押圧するサーミスター押圧部と、前記可動片の厚さ方向に貫通し、前記弾性部と前記サーミスター押圧部とを分離する貫通溝とを有し、前記サーミスター押圧部は、前記弾性部に対して前記固定片の側に突出していることを特徴とする。

本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記弾性部には、前記正特性サーミスターとは反対の側に突出する突出部が形成されていることが望ましい。

本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記貫通溝は、平面視で前記突出部の外側領域に形成されていることが望ましい。

本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記弾性部は、少なくとも前記固定接点から前記可動接点が離隔しているときに、前記正特性サーミスターから離隔していることが望ましい。

本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記可動片に導通される端子片をさらに備え、前記可動片は、前記サーミスター押圧部の近傍を含む領域で前記端子片と溶接されていることが望ましい。

本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記正特性サーミスターは、円柱状に形成されていることが望ましい。

本発明の電気機器用の安全回路は、前記ブレーカーを備えたことを特徴とする。

本発明の２次電池回路は、前記ブレーカーを備えたことを特徴とする。

本発明のブレーカーによれば、サーミスター押圧部は、弾性部に対して固定片の側に突出し、正特性サーミスターを固定片の側に押圧する。これにより、正特性サーミスターが固定片とサーミスター押圧部とによって挟まれて拘束され、電気機器が強い衝撃を受けた際の正特性サーミスターの跳ね上がりが抑制される。また、貫通溝によって、弾性部とサーミスター押圧部とが分離されているので、サーミスター押圧部が正特性サーミスターから力を受け変形する場合であっても、その変形は、弾性部に伝わらない。従って、固定接点と可動接点との導通状態は維持され、電気機器のシステム停止及び各接点の負担が抑制されうる。

温度変化によって可動片の弾性部が変形し、可動接点を固定接点から離隔させる状態にあっても、サーミスター押圧部は、弾性部の変形とは独立して正特性サーミスターを固定片の側に押圧し続ける。これにより、サーミスター押圧部、正特性サーミスター及び固定片間の接触は維持され、サージによる正特性サーミスターの損傷が抑制されうる。

本発明の一実施形態によるブレーカーの概略構成を示す組立て斜視図。 通常の充電又は放電状態における上記ブレーカーを示す断面図。 過充電状態又は異常時などにおける上記ブレーカーを示す断面図。 （ａ）は上記ブレーカーの可動片の構成を示す図、（ｂ）は同斜視図、（ｃ）は同断面図。 （ａ）は上記ブレーカーのケース本体の構成を示す平面図、（ｂ）は同斜視図。 （ａ）は上記ブレーカーのＰＴＣサーミスター及び可動片が組み込まれたケース本体を示す平面図、（ｂ）は同斜視図。 本発明の上記ブレーカーを備えた２次電池パックの構成を示す平面図。 本発明の上記ブレーカーを備えた安全回路の回路図。

本発明の一実施形態によるブレーカーについて図面を参照して説明する。図１乃至図３は、ブレーカーの構成を示している。ブレーカー１は、固定接点２１を有する固定片２と端子が形成されている端子片３と、先端部に可動接点４１を有し、温度変化に伴って変形する可動片４と、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスター６と、固定片２、端子片３と、可動片４及びＰＴＣサーミスター６を収容するケース７等によって構成されている。ケース７は、ケース本体（第１ケース）７１とケース本体７１の上面に装着される蓋部材（第２ケース）８１等によって構成されている。

固定片２は、例えば、銅等を主成分とする金属板（この他、銅−チタン合金、洋白、黄銅などの金属板）をプレス加工することにより形成され、ケース本体７１にインサート成形により埋め込まれている。固定片２の一端には外部回路と電気的に接続される端子２２が形成され、他端側には、ＰＴＣサーミスター６を支持する支持部２３が形成されている。ＰＴＣサーミスター６は、固定片２の支持部２３に３箇所形成された凸状の突起（ダボ）２４の上に載置されて、突起２４に支持される。

固定接点２１は、銀、ニッケル、ニッケル−銀合金の他、銅−銀合金、金−銀合金などの導電性の良い材料のクラッド、メッキ又は塗布等により可動接点４１に対向する位置に形成され、ケース本体７１の内部に形成されている開口７３ａの一部から露出されている。端子２２はケース本体７１の端縁から外側に突き出されている。支持部２３は、ケース本体７１の内部に形成されている開口７３ｄから露出されている。

本出願においては、特に断りのない限り、固定片２において、固定接点２１が形成されている側の面（すなわち図１において上側の面）を表（おもて）面、その反対側の面を裏（うら）面として説明している。他の部品、例えば、可動片４等についても同様である。

端子片３は、固定片２と同様に、銅等を主成分とする金属板をプレス加工することにより形成され、ケース本体７１にインサート成形により埋め込まれている。端子片３の一端には外部回路と電気的に接続される端子３２が形成され、他端側には、可動片４と電気的に接続される接続部３３が形成されている。端子３２はケース本体７１の端縁から外側に突き出されている。接続部３３は、ケース本体７１の内部に設けられた開口７３ｂから露出し、可動片４と電気的に接続される。

可動片４は、板状の金属材料をプレス加工することにより、長手方向の中心線に対して対称なアーム状に形成されている。可動片４は、熱膨張率の異なる薄板材を積層することにより形成されている。例えば、高膨脹側に銅−ニッケル−マンガン合金又はニッケル−クロム−鉄合金、低膨脹側に鉄−ニッケル合金をはじめとする、洋白、黄銅、ステンレス鋼など各種の合金からなる熱膨張率の異なる２種類の材料を積層したものが、所要条件に応じて組み合わせて使用される。

可動片４の先端部には、可動接点４１が形成されている。可動接点４１は、固定接点２１と同等の材料によって形成され、溶接の他、クラッド、かしめ（crimping）等の手法によって可動片４の先端部に接合されている。

可動片４の基端部には、端子片３の接続部３３と電気的に接続される接続部４２が形成されている。端子片３の接続部３３と可動片４の接続部４２とは、例えば、溶接によって固着されている。

可動片４は、可動接点４１と接続部４２との間に、弾性部４３を有している。弾性部４３は、接続部４２から可動接点４１の側に延出されている。接続部４２において端子片３の接続部３３と固着されることにより可動片４が固定され、弾性部４３が弾性変形することにより、その先端に形成されている可動接点４１が固定接点２１の側に押圧されて接触し、固定片２と可動片４とが通電可能となる。可動片４と端子片３とは、電気的に接続されているので、固定片２と端子片３とが通電可能となる。

弾性部４３には、表面側すなわちＰＴＣサーミスター６とは反対の側に突出する突出部４４が形成されている。図２に示されるように、突出部４４は、断面で円弧状に湾曲した初期形状をなしている。図３に示されるように、過熱により可動片４の動作温度に達すると、突出部４４の湾曲形状は、スナップモーションを伴って逆反りし、突出部４４は、ＰＴＣサーミスター６の側に突出する。突出部４４の逆反り形状は、可動片４が冷却され、その温度が復帰温度を下回ると復元する。突出部４４の上記初期形状は、プレス加工により形成することができる。突出部４４の突出量は、例えば、可動片４の動作温度及び復帰温度等に応じて適宜設定される。

可動片４は、ＰＴＣサーミスター６と当接し、ＰＴＣサーミスター６を固定片２の側に押圧するサーミスター押圧部４５を有している。サーミスター押圧部４５は、接続部４２を基端として弾性部４３の内側に形成されている。

ＰＴＣサーミスター６は、固定片２と可動片４との間に配設されている。すなわち、ＰＴＣサーミスター６を挟んで、固定片２は可動片４の直下に位置している。可動片４の逆反り動作により固定片２と可動片４との通電が遮断されたとき、ＰＴＣサーミスター６に流れる電流が増大する。

ＰＴＣサーミスター６は、温度上昇と共に抵抗値が増大して電流を制限する正特性サーミスターであれば、動作電流、動作電圧、動作温度、復帰温度などの必要に応じて種類を選択でき、その材料及び形状はこれらの諸特性を損なわない限り特に限定されるものではない。本実施形態では、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム又はチタン酸カルシウムを含むセラミック焼結体が用いられる。セラミック焼結体の他、ポリマーにカーボン等の導電性粒子を含有させたいわゆるポリマーＰＴＣを用いてもよい。ＰＴＣサーミスター６は、偏平な円柱状に形成されている。このようなＰＴＣサーミスター６は、薄型化と共に平面視でＰＴＣサーミスター６の中心から端縁までの最大距離を小さくして小型化を図りつつ、耐電圧を高めることが可能となる。

ケース７を構成するケース本体７１及び蓋部材８１は、難燃性のポリアミド、耐熱性に優れたポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの熱可塑性樹脂により成形されている。上述した樹脂と同等以上の特性が得られるのであれば、樹脂以外の材料を適用してもよい。

ケース本体７１には、可動片４、及びＰＴＣサーミスター６などを収容するための収容凹部７３が形成されている。収容凹部７３は、可動片４の先端部及び可動接点４１を収容するための開口７３ａ、可動片４の接続部４２を収容するための開口７３ｂ、可動片４の弾性部４３を収容するための開口７３ｃ、並びに、ＰＴＣサーミスター６を収容するための開口７３ｄ等を有している。なお、本実施形態では、固定片２の支持部２３の裏面にもケース本体７１を構成する樹脂が充填されている形態であるが、支持部２３の裏面がケース本体７１の外底面側に露出している形態であってもよい。

蓋部材８１には、カバー片９がインサート成形によって埋め込まれている。カバー片９は、上述した銅等を主成分とする金属板又はステンレス鋼等の金属板をプレス加工することにより形成される。カバー片９は、図２及び図３に示すように、可動片４の表面と適宜当接し、可動片４の動きを規制すると共に、蓋部材８１のひいては筐体としてのケース７の剛性・強度を高めつつブレーカー１の小型化に貢献する。カバー片９の外面側には、樹脂が配されている。

図１に示すように、固定片２、可動片４及びＰＴＣサーミスター６等を収容したケース本体７１の開口７３ａ、７３ｂ、７３ｃ等を塞ぐように、蓋部材８１が、ケース本体７１に装着される。ケース本体７１と蓋部材８１とは、例えば超音波溶着によって接合される。ケース本体７１と蓋部材８１とは、互いの外端縁で全周に亘って接合され、ケース７の気密性が高められる。

図２は、通常の充電又は放電状態におけるブレーカー１の動作を示している。通常の充電又は放電状態においては、可動片４の突出部４４は断面が湾曲した初期形状を維持し（逆反り前であり）、固定接点２１と可動接点４１は接触し、可動片４の弾性部４３などを通じてブレーカー１の両端子２２、３２間は導通している。可動片４のサーミスター押圧部４５とＰＴＣサーミスター６とは接触しており、可動片４、ＰＴＣサーミスター６及び固定片２は、回路として導通している。しかし、ＰＴＣサーミスター６の抵抗は、可動片４の抵抗に比べて圧倒的に大きいため、ＰＴＣサーミスター６を流れる電流は、固定接点２１及び可動接点４１を流れる量に比して実質的に無視できる程度である。

図３は、過充電状態又は異常時などにおけるブレーカー１の動作を示している。過充電又は異常により高温状態となると、動作温度に達した可動片４の弾性部４３は逆反りし、可動片４の先端部が押し上げられて固定接点２１と可動接点４１とが離隔する。このとき、固定接点２１と可動接点４１の間を流れていた電流は遮断される一方で、サーミスター押圧部４５とＰＴＣサーミスター６との接触状態は維持される。その結果、僅かな漏れ電流がＰＴＣサーミスター６を通して流れることとなる。ＰＴＣサーミスター６は、このような漏れ電流の流れる限り発熱を続ける。ＰＴＣサーミスター６が発生させる熱は、サーミスター押圧部４５及び接続部４２を順次介して弾性部４３に伝わり、弾性部４３を逆反り状態に維持させつつＰＴＣサーミスター６自身の抵抗値を激増させる。従って、電流は固定接点２１と可動接点４１の間の経路を流れず、上述の僅かな漏れ電流のみが存在する（自己保持回路を構成する）。この漏れ電流は電気機器の他の機能に充てることができる。

過充電状態を解除し、又は異常状態を解消すると、ＰＴＣサーミスター６の発熱も収まり、可動片４は復帰温度に戻り、元の初期形状に復元する。そして、可動片４の弾性部４３の弾性力によって可動接点４１と固定接点２１とは再び接触し、回路は遮断状態を解かれ、図２に示す導通状態に復帰する。

図４は、可動片４を示している。可動接点４１、弾性部４３、サーミスター押圧部４５及び接続部４２は、可動片４の長手方向の中心線に沿って対称に形成されている。弾性部４３には、断面が円弧状に突出する突出部４４が形成されている。突出部４４は、初期形状で可動片４の表面側すなわち蓋部材８１（図１及び図２参照）の側に突出する。突出部４４によって、可動片４は動作温度の前後又は復帰温度の前後で、スナップモーションを伴い変形する。突出部４４は、動作温度に達すると、初期形状から反転した形状となり、可動片４の裏面側すなわちＰＴＣサーミスター６（図１及び図３参照）の側に突出する。なお、突出部４４は、図４に示される湾曲形状の他、屈曲形状にて形成されていてもよい。

弾性部４３は、突出部４４が形成されている領域で、ブレーカー１の短手方向に幅広に形成されている。これにより、弾性部４３に平面視で大きな突出部４４が形成される。このような突出部４４によって、可動片４の動作温度及び復帰温度のばらつきが抑制される。

本実施形態では、突出部４４の周辺で弾性部４３は、平面状に形成されている。固定接点２１に対する可動接点４１の接触圧力を調整するために、弾性部４３が突出部４４の周辺で湾曲又は屈曲されていてもよい。

図４（ａ）、（ｂ）に示されるように、可動片４には、可動片４の厚さ方向に貫通する貫通溝４６が形成されている。貫通溝４６は、弾性部４３とサーミスター押圧部４５とを分離する。貫通溝４６は、平面視で略Ｕ字状に形成されている。このような貫通溝４６によって、舌片状のサーミスター押圧部４５が形成される。

貫通溝４６の形状は、平面視で略Ｕ字状の形態に限られることなく、例えば、略Ｖ字状、略Ｗ字状又は略Ｈ字状等であってもよい。このような貫通溝４６によって、サーミスター押圧部４５が複数個設けられていてもよい。また、貫通溝４６の形状を変形することにより、サーミスター押圧部４５の形状を任意とすることができる。

本実施形態では、サーミスター押圧部４５は、基端部４５ａにおいて接続部４２から連続して形成されている。接続部４２の側にサーミスター押圧部４５の基端部４５ａが設けられることにより、可動片４ひいてはブレーカー１の小型化を図ることができる。

また、本実施形態では、基端部４５ａが接続部４２の側に設けられると共に、弾性部４３とサーミスター押圧部４５とが貫通溝４６によって突出部４４の側で分離されているので、弾性部４３の変形は直接的にサーミスター押圧部４５には伝わらず、接続部４２を介してサーミスター押圧部４５に伝わる。そうしたところ、接続部４２と端子３の接続部３３とが溶接によって強固に固着されているので、接続部４２はほとんど変形しない。従って、弾性部４３の変形がサーミスター押圧部４５に影響を及ぼすことが、より一層効果的に抑制されうる。

サーミスター押圧部４５は、裏面側に突出するように、基端部４５ａにおいて屈曲又は湾曲されている。すなわち、図４（ｃ）に示されるように、サーミスター押圧部４５は、突出部４４とは反対の側に突出して設けられている。これにより、図１に示されるように、可動片４がケース本体７１に組み込まれたとき、サーミスター押圧部４５は、固定片２の側に突出し、可動片４の裏面側でＰＴＣサーミスター６と当接する。従って、ＰＴＣサーミスター６は、固定片２の支持部２３の側に押圧され、支持部２３とサーミスター押圧部４５とによって挟み込まれて強固に拘束される。

可動片４に貫通溝４６が形成されていることによって、図３に示されるように、弾性部４３は、サーミスター押圧部４５から独立して変形可能となる。換言すると、サーミスター押圧部４５は、弾性部４３の変形の影響を受けることなく、ＰＴＣサーミスター６を拘束する。

可動片４は、接続部４２の裏面において、端子片３の接続部３３と溶接により固着されている。従って、接続部４２は、端子片３の接続部３３と溶接される溶接部４７を含んでいる。溶接部４７は、接続部４２の裏面に設けられている。

図４（ｃ）に示されるように、可動片４は、第１熱膨張率層５１と、第２熱膨張率層５２とを有するバイメタル構造である。第１熱膨張率層５１の外側又は第２熱膨張率層５２の外側に別の層が設けられていてもよい。可動片４は、第１熱膨張率層５１を構成する材料及び第２熱膨張率層５２を構成する材料を、圧延等の手法を用いて貼り合わせ、プレス加工等によって打ち抜かれて形成される。

第１熱膨張率層５１は、第１熱膨張率の材料によってなる。第１熱膨張率層５１の材料としては、例えば、鉄−ニッケル合金をはじめとする、洋白、黄銅、ステンレス鋼など各種の合金が用いられている。

第２熱膨張率層５２は、第１熱膨張率より大きい第２熱膨張率の材料によってなる。第２熱膨張率層５２の材料としては、例えば、銅−ニッケル−マンガン合金又はニッケル−クロム−鉄合金など各種の合金が用いられている。これらの金属材料のうち、マンガンを含有する合金は、鉄、ニッケル、銅などの金属に比べて熱膨張率が大きく、可動片４が小型化された場合であっても、優れた温度特性を維持すると共に、熱変形時すなわち電流遮断時において可動接点４１を持ち上げて保持する力を十分に発生させることができ、ブレーカー１による電流の遮断状態を確実なものとすることができる。

本実施形態では、可動片４の表面側に第１熱膨張率層５１が設けられ、裏面側に第２熱膨張率層５２が設けられている。従って、第１熱膨張率層５１が設けられている側に突出部４４が突出し、第２熱膨張率層５２が設けられている側にサーミスター押圧部４５が突出している。

サーミスター押圧部４５による押圧力は、サーミスター押圧部４５の弾性部４３に対する突出量ｈによって適宜設定できる。例えば、サーミスター押圧部４５の突出量ｈを十分に大きく設定することにより、ＰＴＣサーミスター６を強固に拘束できる。これにより、ブレーカー１に強い衝撃が付与された場合であっても、ＰＴＣサーミスター６の跳ね上がりが抑制され、衝撃の際に弾性部４３がＰＴＣサーミスター６に押し上げられることが抑制される。

上述したように、可動片４は、熱膨張の異なる第１熱膨張率層５１と、第２熱膨張率層５２とを有しているため、温度上昇によってサーミスター押圧部４５が変形し、突出量ｈに影響を及ぼすおそれがある。そのため、サーミスター押圧部４５の常温時の突出量ｈは、サーミスター押圧部４５の熱による変形を考慮して設定される。

図５は、固定片２及び端子片３がインサートされたケース本体７１を示している。収容凹部７３は、図４に示される可動片４と平面視で相似形になるように形成されている。これにより、ケース本体７１と蓋部材８１との接合面の面積が大きくなり、ケース７の剛性・強度が高められる。ＰＴＣサーミスター６を収容するための開口７３ｄは、端子片３の接続部３３に近接して設けられている。これにより、サーミスター押圧部４５を短く設定でき、大きい力でＰＴＣサーミスター６を押圧すると共に、ブレーカー１の小型化を図ることができる。端子片３の接続部３３は、可動片４の接続部４２と溶接される溶接部３４を含んでいる。

図６は、ＰＴＣサーミスター６及び可動片４が組み込まれたケース本体７１を示している。可動片４は、ＰＴＣサーミスター６の表面を被うようにケース本体７１に組み込まれる。これにより、可動片４の接続部４２と端子片３の接続部３３とが当接され、それぞれの溶接部３４（図５参照）と溶接部４７とが溶接されることにより、可動片４が端子片３に固着される。溶接部３４と溶接部４７との溶接には、例えば、レーザー溶接等が適用される。

ところで、図４に示されるように、可動片４に貫通溝４６が設けられているブレーカーにあっては、貫通溝４６の形状をＰＴＣサーミスター６に対応させることにより、又はＰＴＣサーミスター６の形状を貫通溝４６に対応させることにより、貫通溝４６からＰＴＣサーミスター６の一部を可動片４の表面側に突出させる構成とすることができる。上記いずれの構成においても、サーミスター押圧部４５は、可動片４の表面側に突出され、弾性部４３に対して蓋部材８１（図１乃至３参照）の側でＰＴＣサーミスター６と当接する。しかしながら、前者の場合は、貫通溝４６が大きくなるため、可動片４ひいてはブレーカーの小型化を図ることができない。特に、図１に示されるような円柱状のＰＴＣサーミスター６が適用される場合、可動片４の短手方向で貫通溝４６が肥大するため、ブレーカーの幅寸法を抑制するのが困難となる。一方、後者の場合は、ＰＴＣサーミスター６のサイズが制約され、ＰＴＣサーミスター６の耐電圧を十分に高めることができないおそれがある。

本実施形態では、図２乃至４に示されるように、サーミスター押圧部４５は、弾性部４３に対して固定片２の支持部２３の側に突出している。これにより、サーミスター押圧部４５は、弾性部４３に対して支持部２３の側でＰＴＣサーミスター６と当接する。従って、貫通溝４６からＰＴＣサーミスター６の一部を可動片４の表面側に突出させる必要がなくなり、貫通溝４６の形状及びＰＴＣサーミスター６の形状をそれぞれ独立して設定できる。これにより、ＰＴＣサーミスター６の耐電圧を十分に確保しながら、ブレーカー１の小型化を図ることが可能となる。

図４に示されるように、貫通溝４６は、平面視で突出部４４の外側領域に形成されている。このような貫通溝４６は、図２及び３に示される突出部４４の変形に影響を及ぼさない。従って、可動片４の動作温度及び復帰温度が安定する。

図２に示されるように、固定接点２１と可動接点４１とが接触しているときに、弾性部４３は、ＰＴＣサーミスター６から離隔している。これにより、弾性部４３の内部には、ＰＴＣサーミスター６からの加圧による応力は生じない。従って、可動片４の動作温度が安定する。

また、図３に示されるように、固定接点２１から可動接点４１が離隔しているときに、弾性部４３は、ＰＴＣサーミスター６から離隔している。これにより、上記と同様に、弾性部４３の内部には、ＰＴＣサーミスター６からの加圧による応力は生じない。従って、可動片４の復帰温度が安定する。

図４及び６に示されるように、可動片４の溶接部４７と端子片３の溶接部３４とが溶接によって固着される。可動片４の溶接部４７は、接続部４２のうち、サーミスター押圧部４５の基端部４５ａの近傍を含む領域に設けられている。すなわち、可動片４は、サーミスター押圧部４５の基端部４５ａの近傍を含む領域で、端子片３と溶接されている。これにより、可動片４がサーミスター押圧部４５の基端部４５ａの近傍で端子片３に強固に固着されるので、サーミスター押圧部４５が大きな押圧力でＰＴＣサーミスター６を押圧できるようになる。従って、ＰＴＣサーミスター６を強固に拘束できる。これにより、ブレーカー１に強い衝撃が付与された場合であっても、ＰＴＣサーミスター６の跳ね上がりが抑制され、衝撃の際に弾性部４３がＰＴＣサーミスター６に押し上げられることが抑制される。

また、可動片４の溶接部４７と端子片３の溶接部３４とが溶接される際には、その溶接に伴う熱によって、可動片４が変形する。本実施形態では、可動片４に貫通溝４６が形成されているので、溶接部４７に付与される熱は、貫通溝４６を迂回して弾性部４３及び突出部４４に伝わる。このため、溶接時に弾性部４３及び突出部４４の温度は抑制され、弾性部４３及び突出部４４の熱変形が抑制される。換言すると、弾性部４３及び突出部４４は、溶接時における熱的に大きな負荷に耐えることができるため、可動片４の溶接部４７と端子片３の溶接部３４とを強固に固着することが可能となる。

図６に示されるように、サーミスター押圧部４５は、先端部４５ｂでＰＴＣサーミスター６と当接する。先端部４５ｂの中央部分は、平面視で固定片２の突起２４に囲まれた領域（図中破線ハッチングで示される領域２５）内に配設されている。これにより、サーミスター押圧部４５に押圧されるＰＴＣサーミスター６の姿勢が安定し、ＰＴＣサーミスター６と固定片２との接触状態が安定する。従って、固定片２と可動片４との間で安定した導通が得られる。

以上のように、本実施形態のブレーカー１によれば、サーミスター押圧部４５は、弾性部４３に対して固定片２の側に突出し、ＰＴＣサーミスター６を固定片２の側に押圧する。これにより、電気機器が強い衝撃を受けた際のＰＴＣサーミスター６の跳ね上がりが抑制される。また、貫通溝４６によって、弾性部４３とサーミスター押圧部４５とが分離されているので、サーミスター押圧部４５がＰＴＣサーミスター６から力を受け変形する場合であっても、その変形は、弾性部４３に伝わらない。従って、固定接点２１と可動接点４１との導通状態は維持され、電気機器のシステム停止及び各接点２１，４１の負担が抑制されうる。

温度変化によって可動片４の弾性部４３が変形し、可動接点４１を固定接点２１から離隔させる状態にあっても、サーミスター押圧部４５は、弾性部４３の変形とは独立してＰＴＣサーミスター６を固定片２の支持部２３側に押圧し続ける。これにより、サーミスター押圧部４５、ＰＴＣサーミスター６及び固定片２間の接触は維持され、サージによるＰＴＣサーミスター６の損傷が抑制されうる。

ところで、近年、生産効率の向上を狙って、ブレーカーを回路基板に直接的に実装する形態が検討されており、さらには、ブレーカーの端子と回路基板のランドとの接続にリフロー方式のはんだ付けを用いることが検討されている。

しかしながら、特許文献１に示される形態のブレーカーにおいては、リフローに伴うブレーカーの過熱によって、バイメタルが、同文献中図４に示される状態からさらに過剰に逆反り変形し、ＰＴＣサーミスターを介して固定片を大きな力で下方に押圧する。このような場合、固定片が変形するおそれがある。

一方、バイメタル構造によって可動片４が構成されている本実施形態では、図３に示されるように、固定接点２１から可動接点４１が離隔しているときに、弾性部４３は、ＰＴＣサーミスター６から離隔している。これにより、リフロー時に弾性部４３が逆反り変形する場合にあっても、ＰＴＣサーミスター６は、弾性部４３から離隔し続け、サーミスター押圧部４５のみによって押圧される。しかも、サーミスター押圧部４５の押圧力は、サーミスター押圧部４５自身の熱変形によって緩和される。従って、固定片２の支持部２３が大きな力で下方に押圧されるおそれがなく、固定片２の変形が防止されうる。

なお、本発明は上記実施形態の構成に限られることなく、少なくとも、温度変化に伴って変形することにより可動接点４１を固定接点２１から離隔させる可動片４と、固定接点２１から可動接点４１が離隔しているときに、可動片４と固定片２とを導通させるＰＴＣサーミスター６とを備え、可動片４は、弾性変形することにより可動接点４１を固定接点２１の側に押圧する弾性部４３と、ＰＴＣサーミスター６と当接し、ＰＴＣサーミスター６を固定片２の側に押圧するサーミスター押圧部４５と、可動片４の厚さ方向に貫通し、弾性部４３とサーミスター押圧部４５とを分離する貫通溝４６とを有し、サーミスター押圧部４５は、弾性部４３に対して固定片２の側に突出していればよい。

ケース７は、二次的なインサート成形等により、樹脂等で密封されていてもよい。この場合、固定片２の端子２２及び端子片３の端子３２が、回路基板等のランドに固定され導通可能なように、ケース７の外側に形成された樹脂から露出していればよい。

また、ケース本体７１と蓋部材８１との接合手法は、超音波溶着に限られることなく、両者が強固に接合される手法であれば、適宜適用することができる。例えば、液状又はゲル状の接着剤を塗布・充填し、硬化させることにより、両者が接着されてもよい。また、ケース７は、ケース本体７１と蓋部材８１等によって構成される形態に限られることなく、２個以上の部品によって構成されていればよい。

また、固定片２、端子片３、可動片４、ＰＴＣサーミスター６及び収容凹部７３等の形状も、図１等に示したものに限られず、適宜変更可能である。

また、上記特許文献１に示されるような、端子片３と可動片４とが一体に形成されている形態に、本発明を適用してもよい。この場合、一体化された端子片３及び可動片４は、例えば、ケース本体７１と蓋部材８１とによって挟み込まれて溶着される。サーミスター押圧部４５は、例えば、同文献中「固定部３３（ケースに固定されて変形しない部位）」を基端として「弾性部３４（弾性変形によって、接点の接触又は離隔を司る部位）」の側に設けることができる。

また、本発明のブレーカー１は、２次電池パック、電気機器用の安全回路等にも広く適用できる。図７は２次電池パック５００を示す。２次電池パック５００は、２次電池５０１と、２次電池５０１の出力端回路中に設けたブレーカー１とを備える。図８は電気機器用の安全回路５０２を示す。安全回路５０２は２次電池５０１の出力回路中に直列にブレーカー１を備えている。ブレーカー１を備えた２次電池パック５００又は安全回路５０２によれば、電気機器が強い衝撃を受けた場合であっても、接点間の導通の瞬断を防止できる２次電池パック５００又は安全回路５０２を製造できる。

１ ブレーカー
２ 固定片
２１ 固定接点
３ 端子片
４ 可動片
４１ 可動接点
４３ 弾性部
４４ 突出部
４５ サーミスター押圧部
４６ 貫通溝
６ ＰＴＣサーミスター（正特性サーミスター）
５０１ ２次電池
５０２ 安全回路

Claims (8)

1. 固定接点を有する固定片と、
   前記固定接点に接触して導通する可動接点と、
   前記可動接点が先端部に設けられ、温度変化に伴って変形することにより前記可動接点を前記固定接点から離隔させる可動片と、
   前記固定接点から前記可動接点が離隔しているときに、前記可動片と前記固定片とを導通させる正特性サーミスターとを備えたブレーカーにおいて、
   前記可動片は、弾性変形することにより前記可動接点を前記固定接点の側に押圧する弾性部と、前記正特性サーミスターと当接し、該正特性サーミスターを前記固定片の側に押圧するサーミスター押圧部と、前記可動片の厚さ方向に貫通し、前記弾性部と前記サーミスター押圧部とを分離する貫通溝とを有し、
   前記サーミスター押圧部は、前記弾性部に対して前記固定片の側に突出していることを特徴とするブレーカー。
2. 前記弾性部には、前記正特性サーミスターとは反対の側に突出する突出部が形成されている請求項１記載のブレーカー。
3. 前記貫通溝は、平面視で前記突出部の外側領域に形成されている請求項２記載のブレーカー。
4. 前記弾性部は、少なくとも前記固定接点から前記可動接点が離隔しているときに、前記正特性サーミスターから離隔している請求項１乃至３のいずれかに記載のブレーカー。
5. 前記可動片に導通される端子片をさらに備え、
   前記可動片は、前記サーミスター押圧部の近傍を含む領域で前記端子片と溶接されている請求項１乃至４のいずれかに記載のブレーカー。
6. 前記正特性サーミスターは、円柱状に形成されている請求項１乃至５のいずれかに記載のブレーカー。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載のブレーカーを備えたことを特徴とする電気機器用の安全回路。
8. 請求項１乃６のいずれかに記載のブレーカーを備えたことを特徴とする２次電池回路。

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