JP2017098186A - ブレーカー並びにそれを備えた安全回路及び２次電池回路。 - Google Patents

Abstract

【課題】容易に高容量化を図ることが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と、弾性変形する弾性部４３と弾性部４３の先端部に可動接点４１とを有し、可動接点４１を固定接点２１に押圧して接触させる可動片４と、温度変化に伴って変形することにより可動接点４１が固定接点２１から離隔するように可動片４を作動させる熱応動素子５と、外部回路と電気的に接続される端子片３とを備える。可動片４は、弾性部４３を挟んで可動接点４１とは反対側に設けられ、端子片３と電気的に接続される接続部４２を有し、端子片３は、接続部４２に当接する第２当接面３３ａと、第２当接面３３ａとは反対側にあって接続部４２に当接しない第２非当接面３３ｂとを有する。第２非当接面３３ｂでのレーザー光Ｌの吸収率は、第２当接面３３ａでのレーザー光Ｌの吸収率よりも高く、第２非当接面３３ｂには、レーザー溶接痕３７が形成されている。【選択図】図５

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、温度変化に応じて作動し、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、端子片（アームターミナル）、可動片（可動アーム）、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、固定片及び端子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。そして、端子片と可動片とは溶接によって接続されている（同文献の段落「００１４」参照）。

特許第４１７０２３２号公報

近年、タブレット型及びノート型のパーソナルコンピュータの高性能化に伴い、電流定格値及び最大許容電流値の大きい、すなわち高容量のブレーカーが望まれている。高容量のブレーカーを実現するためには、固定接点と可動接点との間で生ずる接触抵抗を低減することが有効である。

固定接点と可動接点との間で生ずる接触抵抗を低減するには、固定接点と可動接点との接触圧力を高めることが望ましく、可動片を厚く形成する等して、その弾性力を高めることが検討されている。しかしながら、このような可動片を用いる場合、ブレーカーの小型化（低背化）を図ることが困難であると共に、遮断状態から導通状態に復帰する温度にも影響を及ぼすおそれがある。このため、例えば、上記特許文献１に開示されている構造のブレーカーにあっては、端子片と可動片との間の接合強度を高めることが望ましい。

一般に、金属同士の接続には、接続箇所に電流を流してジュール熱によって溶融接続する抵抗溶接の他、接続箇所にレーザー光を照射して、そのエネルギーによって溶融接続するレーザー溶接等の手法が用いられている。近年におけるブレーカーの小型化の進展に伴い、上述した端子片と可動片との接続にあっては、微細な接合に適したレーザー溶接が検討されている。

しかしながら、上記特許文献１に記載されたブレーカーでは、レーザー溶接の手法によって端子片と可動片と接合する場合、ブレーカーの高容量化を図るにあたって、端子片と可動片との間の接合が十分に得られないおそれがあり、さらなる改良が望まれている。

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、容易に高容量化を図ることが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、本発明の第１発明は、固定接点と、弾性変形する弾性部と該弾性部の先端部に可動接点とを有し、前記可動接点を前記固定接点に押圧して接触させる可動片と、温度変化に伴って変形することにより前記可動接点が前記固定接点から離隔するように前記可動片を作動させる熱応動素子と、外部回路と電気的に接続される端子片とを備えたブレーカーにおいて、前記可動片は、前記弾性部を挟んで前記可動接点とは反対側に設けられ、前記端子片と電気的に接続される接続部を有し、前記接続部は、前記端子片に当接する第１当接面と、該第１当接面とは反対側にあって前記端子片に当接しない第１非当接面とを有し、前記第１非当接面でのレーザー光の吸収率は、前記弾性部でのレーザー光の吸収率よりも高く、前記第１非当接面には、レーザー溶接痕が形成され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、前記第１非当接面には、前記弾性部よりもレーザー光の吸収率が高い金属を含むめっき層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、前記第１非当接面は、前記弾性部よりも表面粗さ（算術平均粗さ：Ｒａ）が大きいことが望ましい。

上記目的を達成するために、本発明の第２発明は、固定接点と、弾性変形する弾性部と該弾性部の先端部に可動接点とを有し、前記可動接点を前記固定接点に押圧して接触させる可動片と、温度変化に伴って変形することにより前記可動接点が前記固定接点から離隔するように前記可動片を作動させる熱応動素子と、外部回路と電気的に接続される端子片とを備えたブレーカーにおいて、前記可動片は、前記弾性部を挟んで前記可動接点とは反対側に設けられ、前記端子片と電気的に接続される接続部を有し、前記端子片は、前記接続部に当接する第２当接面と、該第２当接面とは反対側にあって前記接続部に当接しない第２非当接面とを有し、前記第２非当接面でのレーザー光の吸収率は、前記第２当接面でのレーザー光の吸収率よりも高く、前記第２非当接面には、レーザー溶接痕が形成され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、前記第２非当接面には、前記第２当接面よりもレーザー光の吸収率が高い金属を含むめっき層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、前記第２非当接面は、前記第２当接面よりも表面粗さ（算術平均粗さ：Ｒａ）が大きいことが望ましい。

本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記めっき層は、ニッケルを含むことが望ましい。

本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記非当接面の表面粗さ（Ｒａ）は、０．２μｍ以上であることが望ましい。

本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記固定接点を有する固定片と、前記固定接点、前記可動片及び熱応動素子が収容される樹脂ケースとをさらに備え、前記固定片及び前記端子片は、前記樹脂ケースに埋設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。

本第１発明のブレーカーによれば、可動片は、弾性部を挟んで可動接点とは反対側に設けられ、端子片と電気的に接続される接続部を有する。さらに、接続部は、端子片に当接する第１当接面と、第１当接面とは反対側にあって端子片に当接しない第１非当接面とを有する。そして、第１非当接面でのレーザー光の吸収率は、弾性部でのレーザー光の吸収率よりも高く、第１非当接面には、レーザー溶接痕が形成されている。従って、接続部と端子片との接合強度が高められ、固定接点と可動接点との間で生ずる接触抵抗が低減され、容易にブレーカーの高容量化を図ることが可能となる。

本第２発明のブレーカーによれば、可動片は、弾性部を挟んで可動接点とは反対側に設けられ、端子片と電気的に接続される接続部を有する。さらに、端子片は、接続部に当接する第２当接面と、第２当接面とは反対側にあって接続部に当接しない第２非当接面とを有する。そして、第２非当接面でのレーザー光の吸収率は、第２当接面でのレーザー光の吸収率よりも高く、第２非当接面には、レーザー溶接痕が形成されている。従って、接続部と端子片との接合強度が高められ、固定接点と可動接点との間で生ずる接触抵抗が低減され、容易にブレーカーの高容量化を図ることが可能となる。

本第１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）及び（ｂ）は、上記ブレーカーの可動片の構成を示す斜視図。 同ブレーカーの可動片を端子片に接合する工程を示す断面図。 （ａ）及び（ｂ）は、本第２発明の一実施形態によるブレーカーの端子片の構成を示す斜視図。 同ブレーカーの端子片に可動片を接合する工程を示す断面図。 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。

本発明の第１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を有する可動片４と、温度変化に伴って変形する熱応動素子５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、熱応動素子５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−チタニウム合金、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及び熱応動素子５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。また、接続部３３の近傍には、端子片３を厚さ方向に貫通する貫通穴３４が形成されている。貫通穴３４には、ケース本体７１を構成する樹脂が充填され、ケース本体７１と端子片３との接合強度が高められる。

可動片４は、銅等を主成分とする板状の金属材料をプレス加工することにより形成されている。可動片４は、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の先端部には、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、レーザー溶接によって固着されている。レーザー溶接とは、レーザー光をワーク（本実施形態では、端子片３及び可動片４が相当）に照射し、ワークを局部的に溶融及び凝固させることによってワーク同士を接合する溶接手法である。レーザー光が照射されたワークの表面には、他の溶接手法（例えば、ジュール熱を利用する抵抗溶接）による溶接痕とは異なる形態のレーザー溶接痕が形成される。

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。これにより、接続部４２は、弾性部４３を挟んで可動接点４１とは反対側に設けられる。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、それぞれの接続部３３及び４２において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。

可動片４は、弾性部４３において、プレス加工により湾曲又は屈曲されている。湾曲又は屈曲の度合いは、熱応動素子５を収納できる限り特に限定はなく、作動温度及び復帰温度における弾性力、接点の押圧力などを考慮して適宜設定すればよい。また、弾性部４３の裏面には、熱応動素子５に対向して一対の突起（接触部）４４ａ，４４ｂが形成されている。突起４４ａ，４４ｂと熱応動素子５とは接触して、突起４４ａ，４４ｂを介して熱応動素子５の変形が弾性部４３に伝達される（図１、図２及び図３参照）。

熱応動素子５は円弧状に湾曲した初期形状をなし、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る。過熱により作動温度に達すると、熱応動素子５の湾曲形状は、スナップモーションを伴って逆反りし、冷却により復帰温度を下回ると復元する。熱応動素子５の初期形状は、プレス加工により形成することができる。所期の温度で熱応動素子５の逆反り動作により可動片４の弾性部４３が押し上げられ、かつ弾性部４３の弾性力により元に戻る限り、熱応動素子５の材質及び形状は特に限定されるものでないが、生産性及び逆反り動作の効率性の観点から矩形状が望ましく、小型でありながら弾性部４３を効率的に押し上げるために正方形に近い長方形であるのが望ましい。なお、熱応動素子５の材料としては、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。

ＰＴＣサーミスター６は、固定片２と熱応動素子５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は熱応動素子５の直下に位置している。熱応動素子５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、作動電流、作動電圧、作動温度、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、チタニウム酸バリウム、チタニウム酸ストロンチウム又はチタニウム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。

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、熱応動素子５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を収容するための開口７３ａ，７３ｂ、可動片４及び熱応動素子５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、ケース本体７１に組み込まれた可動片４、熱応動素子５の端縁は、収容凹部７３の内部に形成されている枠によってそれぞれ当接され、熱応動素子５の逆反り時に案内される。

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、熱応動素子５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。このとき、ケース本体７１と蓋部材８１とは、それぞれの外縁部の全周にわたって連続的に接合され、ケース７の気密性が向上する。これにより、収容凹部７３によるケース７の内部空間は密閉され、可動片４、熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６等の部品がケース７の外部の雰囲気から遮断され、保護されうる。

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、熱応動素子５は初期形状を維持（逆反り前）している。カバー片９には、可動片４の頂部４３ａと当接し、頂部４３ａを熱応動素子５の側に押圧する突出部９１が設けられている。突出部９１が頂部４３ａを押圧することにより、弾性部４３は、弾性変形し、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する。これにより、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の弾性部４３と熱応動素子５とは接触しており、可動片４、熱応動素子５、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、作動温度に達した熱応動素子５は逆反りし、可動片４の弾性部４３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。ブレーカー１の内部で熱応動素子５が変形し、可動片４を押し上げるときの熱応動素子５の作動温度は、例えば、７０℃〜９０℃である。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、僅かな漏れ電流が熱応動素子５及び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、熱応動素子５を逆反り状態に維持させつつ抵抗値を激増させるので、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）。この漏れ電流は安全装置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、熱応動素子５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の構成を示している。図４において、（ａ）は表面側から視た可動片４の斜視図であり、（ｂ）は裏面側から視た可動片４の斜視図である。

可動接点４１は、可動片４の長手方向に垂直な断面でＶ字状に形成されている。これにより、可動接点４１の中央部がなだらかに突出し、可動片４にねじれ変形が生じた場合であっても、固定接点２１と可動接点４１との接触状態が良好に維持されうる。さらに、可動接点４１の中央部の頂部４１ａは、平面状に形成されている。これにより、固定接点２１と可動接点４１との接触面積が十分に確保され、両者間での接触抵抗が抑制されうる。

可動片４の接続部４２は、端子片３の接続部３３に当接する第１当接面４２ａと、第１当接面４２ａとは反対側にあって接続部３３に当接しない第１非当接面４２ｂとを有する。第１当接面４２ａは、接続部４２の裏面に設けられ、第１非当接面４２ｂは、接続部４２の表面に設けられている。

第１非当接面４２ｂでのレーザー光の吸収率は、弾性部４３でのレーザー光の吸収率よりも高い。ここでいうレーザー光とは、端子片３の接続部３３と可動片４の接続部４２との接合に用いられるレーザー光であり、例えば、可動片４の主成分である銅への吸収性の観点から５００ｎｍ以上で５５０ｎｍ以下の緑色のレーザー光が望ましい（以下、第２発明においても同様とする）。このようなレーザー光は、波長が１０６４ｎｍのＹＡＧレーザーを５３２ｎｍの波長に変換することにより、得ることができる。

本実施形態では、例えば、弾性部４３を構成する金属（すなわち、上述した銅等を主成分とする金属）よりもレーザー光の吸収率が高い金属を含むめっき層４６が第１非当接面４２ｂに形成されていることにより、上記構成が実現される。めっき層４６は、弾性部４３を構成する金属よりも光沢の少ない金属を含むのが望ましい。より具体的には、第１非当接面４２ｂには、ニッケルめっきが形成されている。また、黒色のニッケル−クロムめっきが形成されていてもよい。めっき層４６を形成するめっき工程は、端子片３の接続部３３と可動片４の接続部４２とをレーザー溶接によって接合する接合工程の前に実施される。なお、めっき層４６は、レーザー溶接の際にレーザー光が照射される領域にのみ局所的に形成されていてもよい。

レーザー光の吸収率は、レーザー光が照射される部分を構成する金属の物性の他、レーザー光が照射される部分の表面粗さ（算術平均粗さ：Ｒａ）にも依存する。例えば、表面粗し加工が施されたワークでは、レーザー光の反射が抑制され、吸収率が高められる。従って、上述しためっき層４６に替えて又はめっき層４６に加えて、第１非当接面４２ｂに表面粗し加工が施されていてもよい。この場合、弾性部４３の表面及び裏面並びに第１当接面４２ａには、表面粗し加工が施されないのが望ましい。このような可動片４によって、プレス加工の際、ばり（burr）の発生が抑制されうる。

レーザー溶接によって良好な接合強度を得る観点から、第１非当接面４２ｂの表面粗さは、０．１μｍ以上が望ましく、０．２μｍ以上がより望ましい。第１非当接面４２ｂの表面粗さが０．２μｍ未満の場合、レーザー光の反射率が高まり、吸収率が不足するおそれがある。また、第１非当接面４２ｂの表面粗さは、０．３μｍ以下が望ましく、０．４μｍ以下がより望ましい。第１非当接面４２ｂの表面粗さが０．４μｍを超える場合、可動片４を形成する際、ばりが発生しやすく、プレス加工が困難となるおそれがある。第１非当接面４２ｂの表面粗さは、０．３μｍ以下の場合、弾性部４３の表面及び裏面並びに第１当接面４２ａにも表面粗し加工が施されていてもよい。なお、上記表面粗さは、レーザー光の照射面に対して垂直な方向（接続部４２の厚さ方向）から測定された粗さである。また、表面粗さは、照射面上の複数の方向の成分を含むのが望ましい。第１非当接面４２ｂに表面粗し加工を施す表面粗し工程は、端子片３の接続部３３と可動片４の接続部４２とをレーザー溶接によって接合する接合工程の前に実施される。

図５は、端子片３の接続部３３と可動片４の接続部４２とをレーザー溶接によって接合する接合工程を示している。図５に示される形態では、可動片４の接続部４２の表面、すなわち、第１非当接面４２ｂの側からレーザー光Ｌが照射される。第１非当接面４２ｂには、照射されたレーザー光Ｌを吸収することによって接続部４２を構成する金属が溶融し、その後凝固した痕跡であるレーザー溶接痕４７が形成される。

この接合工程で、接続部４２及び３３を構成する金属の一部は、レーザー光Ｌの吸収によって溶融し、溶融池を構成する。溶融池で溶融した金属が互いに混ざり合って凝固することによって形成されるレーザー溶接痕４７は、目視又は拡大写真等によって容易に確認されうる。

本ブレーカー１によれば、第１非当接面４２ｂでのレーザー光Ｌの吸収率は、弾性部４３でのレーザー光Ｌの吸収率よりも高く、第１非当接面４２ｂには、レーザー溶接痕４７が形成されている。従って、レーザー光Ｌが照射された箇所及びその周辺領域で、接続部４２及び３３を構成する金属の溶融が促進され、溶融した金属が良好に混ざり合うため、接続部４２と端子片３との接合強度が高められる。これにより、可動片４の姿勢が安定しかつ固定接点２１と可動接点４１との接触圧力が高められる。従って、固定接点２１と可動接点４１との間で生ずる接触抵抗が低減され、容易にブレーカー１の高容量化を図ることが可能となる。

端子片３と可動片４とは、接続部３３及び４２において、複数箇所で溶接されていてもよい。この場合、第１非当接面４２ｂには、複数のレーザー溶接痕４７が形成される。また、接合工程でレーザー光Ｌが移動されながら照射されることにより、連続する広範な領域で端子片３と可動片４とが溶接されていてもよい。この場合、第１非当接面４２ｂには、連続する広範な領域でレーザー溶接痕４７が形成される。

本実施形態では、可動片４と接合される端子片３が、樹脂製のケース本体７１に埋設されているので、可動片４のケース本体７１に対する相対的な位置及び姿勢が安定する。従って、固定接点２１と可動接点４１との接触圧力が高く維持されるため、固定接点２１と可動接点４１との間で生ずる接触抵抗がより一層低減されうる。

また、固定接点２１が形成されている固定片２も、樹脂製のケース本体７１に埋設されているので、固定片２のケース本体７１に対する相対的な位置及び姿勢が安定する。従って、可動片４の固定片２に対する相対的な位置及び姿勢が安定する。これにより、固定接点２１と可動接点４１との接触圧力が高く維持されるため、固定接点２１と可動接点４１との間で生ずる接触抵抗がより一層低減されうる。

端子片３及び固定片２について、埋設の形態は、インサート成形に限られない。例えば、端子片３及び固定片２が、嵌合、かしめ又は接着等の手法を適宜用いることによりケース７に埋設されていてもよい。

接合工程の後、必要に応じて、固定接点２１及び可動接点４１の接触部分を活性化する活性化工程が実施されてもよい。活性化工程では、固定接点２１と可動接点４１とが接触している状態で、固定接点２１及び可動接点４１の少なくとも一方に高周波振動が付与されると共に、固定接点２１と可動接点４１とが通電される。活性化工程によって固定接点２１と可動接点４１との接触部分及びその周辺部分の酸化膜が面状に除去され、新生面が形成される。本ブレーカー１では、上述したように、接続部４２及び３３の間で良好な溶接状態が得られることから、固定接点２１と可動接点４１との接触圧力が高められるので、活性化処理が良好なものとなり、固定接点２１と可動接点４１との間で生ずる接触抵抗がより一層低減されうる。本実施形態では、可動接点４１がＶ字状に形成され、その中央部の頂部４１ａが平面状に形成されているので、より一層良好な活性化処理がなされうる。

図２に示されるように、固定片２には、固定接点２１と支持部２３との間に、側面視でクランク状に曲げられた段曲げ部２５が形成されている。段曲げ部２５は、支持部２３の側の第１曲げ部で固定片２の表面側に、固定接点２１の側の第２曲げ部で固定片２の裏面側に、それぞれ曲げられている。段曲げ部２５によって固定接点２１と支持部２３とがブレーカー１の厚さ方向に段違いに配置される。これにより、ＰＴＣサーミスター６を収容するための空間を確保したうえで、固定接点２１を可動接点４１に接近して配置させることが可能となり、固定接点２１と可動接点４１との接触圧力が高められる。

固定片２に設けられた段曲げ部２５に替えて、又は段曲げ部２５に加えて、可動片４にも段曲げ部（図示せず）が設けられていてもよい。このような段曲げ部によっても、ＰＴＣサーミスター６を収容するための空間を確保したうえで、固定接点２１を可動接点４１に接近して配置させることが可能となる。また、同様に、端子片３のケース本体７１に埋設されている領域に段曲げ部（図示せず）が設けられていてもよい。

図２に示される導通状態で、弾性部４３が可動接点４１を固定接点２１に押圧する力は、２０ｇｆ以上で、３５ｇｆ以下が望ましい。上記押圧する力が２０ｇｆ未満の場合、固定接点２１と可動接点４１との接触圧力が不足して、固定接点２１と可動接点４１との間で生ずる接触抵抗が十分に低減されないおそれがある。一方、上記押圧する力が３５ｇｆを超える場合、熱応動素子５が逆反り変形時に発生する応力を高める必要が生ずることから、熱応動素子５が大型化し、ブレーカー１の小型化を図ることが困難となる。

接合工程で照射されるレーザー光Ｌの照射面積Ｓは、弾性部４３を可動片４の長手方向に垂直な面で切断した断面積の最小値と同等以上に設定されるのが望ましい。このようなレーザー光Ｌによれば、端子片３と可動片４との間の抵抗が十分に低減され、ブレーカー１の高容量化をより一層容易に図ることが可能となる。より望ましい照射面積Ｓは、接続部４２を可動片４の長手方向に垂直な面で切断した断面積と同等以上である。

レーザー溶接痕４７の直径は、接続部４２の厚さの１．５倍以上が望ましく、２．０倍以上がより望ましい。これにより、溶接面積が十分に大きくなり、端子片３と可動片４との間の抵抗が十分に低減され、ブレーカー１の高容量化をより一層容易に図ることが可能となる。レーザー溶接痕４７の直径が接続部４２の厚さ以上で形成される場合、レーザー光Ｌの照射面積Ｓが接続部４２を可動片４の長手方向に垂直な面で切断した断面積より小さくてもよい。

より一層望ましいレーザー溶接痕４７の直径は、接続部４２の厚さの３．５倍以上である。このように大きなレーザー溶接痕４７を形成しようとする場合、レーザー照射装置の仕様によっては、照射面積Ｓが過度に大きくなり、レーザー光の出力が不足し巧く溶接できないこともある。しかしながら、本実施形態では、第１非当接面４２ｂにめっき層４６を形成し又は表面粗し加工を施して、レーザー光Ｌの吸収率を自在に操作できるので、照射面積Ｓを大きく設定しても、端子片３と可動片４とが適正に溶接されうる。従って、レーザー溶接痕４７の直径（実効的な溶接面積）を十分に大きくして、端子片３と可動片４との間の抵抗を容易に低減できる。レーザー溶接痕４７の直径は、他の部分、部位又は機能を損傷しない限り、上記範囲を超えてもよい。また、レーザー溶接痕４７は、接続部４２の第１当接面４２ａ及び接続部３３の第２当接面３３ａにも形成される。第１当接面４２ａ等に形成されるレーザー溶接痕４７も、上記範囲内であることが望ましい。第１当接面４２ａ等に形成されるレーザー溶接痕４７は、ブレーカー１を分解し、端子片３から可動片４を剥がすことにより、確認されうる。

上記構成によって、固定接点２１と可動接点４１との間で生ずる接触抵抗は、可動片４の内部で生ずる導体抵抗の５０％以下であるのが望ましい。これにより、ブレーカー１の端子２２及び３２間で生ずる電気抵抗が容易に低減され、容易にブレーカー１の高容量化を図ることが可能となる。

固定片２、端子片３及び可動片４の少なくともいずれかは、導電率が８５％ＩＡＣＳ（International Annealed Copper Standard)以上で９０％ＩＡＣＳ以下の金属によって構成されているのが望ましい。上記金属は、例えば、９９．０重量％以上で９９．８％以下の銅を含む合金を用いることにより、容易に実現されうる。

本第１発明のブレーカー１は、上記実施形態の構成に限られることなく、少なくとも、固定接点２１と、弾性変形する弾性部４３と弾性部４３の先端部に可動接点４１とを有し、可動接点４１を固定接点２１に押圧して接触させる可動片４と、温度変化に伴って変形することにより可動接点４１が固定接点２１から離隔するように可動片４を作動させる熱応動素子５と、外部回路と電気的に接続される端子片３とを備え、可動片４は、弾性部４３を挟んで可動接点４１とは反対側に設けられ、端子片３と電気的に接続される接続部４２を有し、接続部４２は、端子片３に当接する第１当接面４２ａと、第１当接面４２ａとは反対側にあって端子片３に当接しない第１非当接面４２ｂとを有し、第１非当接面４２ｂでのレーザー光Ｌの吸収率は、弾性部４３でのレーザー光Ｌの吸収率よりも高く、第１非当接面４２ｂには、レーザー溶接痕４７が形成されていればよい。

以下、本発明の第２発明の一実施形態によるブレーカー１について図面を参照して説明する。第２発明のブレーカー１は、図１乃至３及び５に示される端子片３とは異なる端子片を備える点で第２発明のブレーカー１とは異なる。第２発明のブレーカー１のうち、以下で説明されていない部分については、上述した第１発明のブレーカー１の構成が適宜採用されうる。

図６は、第２発明で用いられる端子片３Ａの構成を示している。図６において、（ａ）は表面側から視た端子片３Ａの斜視図であり、（ｂ）は裏面側から視た端子片３Ａの斜視図である。端子片３Ａは、端子片３と同等の形状である。端子片３Ａの接続部３３は、可動片４の接続部４２に当接する第２当接面３３ａと、第２当接面３３ａとは反対側にあって接続部４２に当接しない第２非当接面３３ｂとを有する。第２当接面３３ａは、接続部３３の表面に設けられ、第２非当接面３３ｂは、接続部３３の裏面に設けられている。

第２非当接面３３ｂでのレーザー光Ｌの吸収率は、第２当接面３３ａでのレーザー光Ｌの吸収率よりも高い。

本実施形態では、例えば、端子片３Ａを構成する金属（すなわち、上述した銅等を主成分とする金属）よりもレーザー光Ｌの吸収率が高い金属を含むめっき層３６が第２非当接面３３ｂに形成されていることにより、上記構成が実現される。より具体的には、第２非当接面３３ｂには、ニッケルめっきが形成されている。めっき層３６は、レーザー光Ｌが照射される領域にのみ局所的に形成されていてもよい。めっき層３６は、可動片４の接続部４２に当接する第２当接面３３ａの背面のみに形成され、端子３２の裏面には形成されない。従って、端子３２とブレーカー１の外部回路との接触抵抗に影響が及ぶおそれがない。めっき層３６を形成するめっき工程は、端子片３Ａの接続部３３と可動片４の接続部４２とをレーザー溶接によって接合する接合工程の前に実施される。

上記第１発明と同様に、めっき層３６に替えて又はめっき層３６に加えて、第２非当接面３３ｂに表面粗し加工が施されていてもよい。第２非当接面３３ｂに表面粗し加工を施す表面粗し工程は、端子片３Ａの接続部３３と可動片４の接続部４２とをレーザー溶接によって接合する接合工程の前に実施される。

図７は、端子片３Ａの接続部３３と可動片４の接続部４２とをレーザー溶接によって接合する接合工程を示している。図７に示される形態では、端子片３Ａの接続部３３の裏面、すなわち、第２非当接面３３ｂの側からレーザー光Ｌが照射される。このため、可動片４の第１非当接面４２ｂにめっき層４６等が形成されてなくてもよい。

ケース本体７１には、第２非当接面３３ｂを露出させるための貫通穴７６が形成されている。このため、レーザー光Ｌが第２非当接面３３ｂに直接的に照射されるので、接合工程が効率よく実施されうる。第２非当接面３３ｂには、照射されたレーザー光Ｌを吸収することによって接続部３３を構成する金属が溶融し、その後凝固した痕跡であるレーザー溶接痕３７が形成される。

この接合工程で、接続部３３及び４２を構成する金属の一部は、レーザー光Ｌの吸収によって溶融し、溶融池を構成する。溶融池で溶融した金属が互いに混ざり合って凝固することによって形成されるレーザー溶接痕３７は、目視又は拡大写真等によって容易に確認されうる。

本ブレーカー１によれば、第２非当接面３３ｂでのレーザー光Ｌの吸収率は、第２当接面３３ａでのレーザー光Ｌの吸収率よりも高く、第２非当接面３３ｂには、レーザー溶接痕３７が形成されている。従って、レーザー光Ｌが照射された箇所の周辺領域で、接続部４２及び３３を構成する金属の溶融が促進され、溶融した金属が良好に混ざり合うため、接続部４２と端子片３Ａとの接合強度が高められる。これにより、可動片４の姿勢が安定しかつ固定接点２１と可動接点４１との接触圧力が高められる。従って、固定接点２１と可動接点４１との間で生ずる接触抵抗が低減され、容易にブレーカー１の高容量化を図ることが可能となる。

また、端子片３及び固定片２が、樹脂製のケース本体７１に埋設されているので、固定接点２１と可動接点４１との間で生ずる接触抵抗がより一層低減されうる点は、上記第１発明のブレーカー１と同様である。

さらにまた、接合工程の後、必要に応じて実施される活性化工程にあっても、固定接点２１と可動接点４１との間で生ずる接触抵抗がより一層低減されうる点も、上記第１発明のブレーカー１と同様である。

本第２発明のブレーカー１は、上記実施形態の構成に限られることなく、少なくとも、固定接点２１と、弾性変形する弾性部４３と弾性部４３の先端部に可動接点４１とを有し、可動接点４１を固定接点２１に押圧して接触させる可動片４と、温度変化に伴って変形することにより可動接点４１が固定接点２１から離隔するように可動片４を作動させる熱応動素子５と、外部回路と電気的に接続される端子片３とを備え、可動片４は、弾性部４３を挟んで可動接点４１とは反対側に設けられ、端子片３と電気的に接続される接続部４２を有し、端子片３は、接続部４２に当接する第２当接面３３ａと、第２当接面３３ａとは反対側にあって接続部４２に当接しない第２非当接面３３ｂとを有し、第２非当接面３３ｂでのレーザー光Ｌの吸収率は、第２当接面３３ａでのレーザー光Ｌの吸収率よりも高く、第２非当接面３３ｂには、レーザー溶接痕３７が形成されていればよい。

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、上述した自己保持回路が不要とされる用途にあっては、ＰＴＣサーミスター６が省略されていてもよい。

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８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９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、良好な電流遮断動作を確保できる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
３３ 接続部
３３ａ 第２当接部
３３ｂ 第２非当接部
３６ めっき層
３７ レーザー溶接痕
４ 可動片
４１ 可動接点
４２ 接続部
４２ａ 第１当接部
４２ｂ 第１非当接部
４３ 弾性部
４６ めっき層
４７ レーザー溶接痕
５ 熱応動素子
５０１ ２次電池
５０２ 安全回路

Claims (11)

1. 固定接点と、
   弾性変形する弾性部と該弾性部の先端部に可動接点とを有し、前記可動接点を前記固定接点に押圧して接触させる可動片と、
   温度変化に伴って変形することにより前記可動接点が前記固定接点から離隔するように前記可動片を作動させる熱応動素子と、
   外部回路と電気的に接続される端子片とを備えたブレーカーにおいて、
   前記可動片は、前記弾性部を挟んで前記可動接点とは反対側に設けられ、前記端子片と電気的に接続される接続部を有し、
   前記接続部は、前記端子片に当接する第１当接面と、該第１当接面とは反対側にあって前記端子片に当接しない第１非当接面とを有し、
   前記第１非当接面でのレーザー光の吸収率は、前記弾性部でのレーザー光の吸収率よりも高く、
   前記第１非当接面には、レーザー溶接痕が形成されていることを特徴とするブレーカー。
2. 前記第１非当接面には、前記弾性部よりもレーザー光の吸収率が高い金属を含むめっき層が形成されている請求項１記載のブレーカー。
3. 前記第１非当接面は、前記弾性部よりも表面粗さ（算術平均粗さ：Ｒａ）が大きい請求項１記載のブレーカー。
4. 固定接点と、
   弾性変形する弾性部と該弾性部の先端部に可動接点とを有し、前記可動接点を前記固定接点に押圧して接触させる可動片と、
   温度変化に伴って変形することにより前記可動接点が前記固定接点から離隔するように前記可動片を作動させる熱応動素子と、
   外部回路と電気的に接続される端子片とを備えたブレーカーにおいて、
   前記可動片は、前記弾性部を挟んで前記可動接点とは反対側に設けられ、前記端子片と電気的に接続される接続部を有し、
   前記端子片は、前記接続部に当接する第２当接面と、該第２当接面とは反対側にあって前記接続部に当接しない第２非当接面とを有し、
   前記第２非当接面でのレーザー光の吸収率は、前記第２当接面でのレーザー光の吸収率よりも高く、
   前記第２非当接面には、レーザー溶接痕が形成されていることを特徴とするブレーカー。
5. 前記第２非当接面には、前記第２当接面よりもレーザー光の吸収率が高い金属を含むめっき層が形成されている請求項４記載のブレーカー。
6. 前記第２非当接面は、前記第２当接面よりも表面粗さ（算術平均粗さ：Ｒａ）が大きい請求項４記載のブレーカー。
7. 前記めっき層は、ニッケルを含む請求項２又は５に記載のブレーカー。
8. 前記非当接面の表面粗さ（Ｒａ）は、０．２μｍ以上である請求項３又は６に記載のブレーカー。
9. 前記固定接点を有する固定片と、前記固定接点、前記可動片及び熱応動素子が収容される樹脂ケースとをさらに備え、
   前記固定片及び前記端子片は、前記樹脂ケースに埋設されている請求項１乃至８のいずれかに記載のブレーカー。
10. 請求項１乃至９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。
11. 請求項１乃至９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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