JP2017199641A - ブレーカを備える携帯電話及びブレーカを備える携帯電話の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】極めて簡単な構造で衝撃による瞬停による弊害を防止する。
【解決手段】携帯電話は、電源用の二次電池４がブレーカ３を介して電源ライン７に接続されている。ブレーカ３は、固定接点１２を有する固定接点金属板１１と、固定接点１２に断続される可動接点１４を有する弾性アーム１３Ａを有する可動接点金属板１３と、設定温度よりも高い状態で反転して可動接点１４をオフに切り換えるバイメタル１５と、バイメタル１５と固定接点金属板１１との間にあって、可動接点金属板１３と固定接点金属板１１とに接続してなるＰＴＣ１６と、可動接点金属板１３と固定接点金属板１１とを固定してなるケーシング１０とを備えている。可動接点金属板１３は、リード１７を介してＰＴＣ１６に接続されており、バイメタル１５が非反転状態にあって、可動接点１４が固定接点１２から離れる状態で、ＰＴＣ１６を、リード１７を介して可動接点金属板１３に接続している。
【選択図】図１

Description

本発明は、落下などの衝撃で可動接点が固定接点から瞬間的に離れて発生する瞬停による弊害を防止するブレーカを備える携帯電話とその製造方法に関する。

リチウムイオン二次電池などの非水系電解液二次電池を備える携帯電話は、電池の異常な温度上昇で電流を遮断して安全性を確保するための保護素子としてブレーカやＰＴＣを内蔵する。ＰＴＣは周囲温度が設定温度よりも高くなると電気抵抗が急激に高くなって、実質的に電流を遮断する。ＰＴＣは、設定温度よりも低い状態での電気抵抗を極限まで小さくすることが難しい。このため、大電流が流れる用途ではＰＴＣに代わってブレーカが使用される。とくに、近年の携帯電話は表示する液晶パネルが大きくなって消費電流が大きくなることから、保護素子はＰＴＣからブレーカに移行しつつある。この用途に使用されるブレーカは、既に開発されている。（特許文献１参照）

特開２００２−５６７５５号公報 特開２０１１−２５４６６０号公報 特開平１１−２９７１７４号公報

携帯電話などに内蔵されるブレーカの概略断面図を図４に示す。この図において実線はオン状態を示し、鎖線はオフ状態を示している。このブレーカ８０は、設定温度よりも低い状態でバイメタル８５を非反転状態としてオン状態、設定温度よりも高くなるとバイメタル８５が反転してオフ状態となる。非反転状態のバイメタル８５は、弾性アーム８３を押圧せず、弾性アーム８３は可動接点８４を固定接点８２に弾性的に押圧してオン状態となる。設定温度よりも高くなって、バイメタル８５が反転すると、バイメタル８５が弾性アーム８３Ａを押し上げて可動接点８４を固定接点８２から離してオフ状態となる。

以上のブレーカは、周囲温度が設定温度よりも低い状態でオン状態に保持される。ただ、携帯電話などに内蔵されて、携帯電話が落下する等で衝撃を受けると、弾性アームが変形して可動接点が固定接点から離れて瞬間的にオフ状態になることがある。ブレーカは、二次電池を携帯電話の電源回路に接続しているので、ブレーカの瞬間的なオフ状態は、携帯電話の電源をオフに切り換えて使用できなくする。すなわち、ブレーカの一時的なオフ状態、すなわち瞬停は、携帯電話の電源をオフに切り換えてその後に使用できなくなる弊害が発生する。

瞬停による弊害は、電源回路に静電容量の大きいコンデンサーを接続して防止できる。停電後の電源電圧の低下が、コンデンサーの静電容量を大きくして少なくできるからである。ただ、この回路構成は、コンデンサーが大きくなるので、小型化が要求される携帯電話には使用できない。

コンデンサーの静電容量を大きくすることなく、瞬停による弊害を防止する電源システムは開発されている。（特許文献２参照）
この電源システムは、瞬停を検出すると停電時間に応じて負荷電力を低減して、電源電圧の低下を少なくして、瞬停による弊害を防止する。電力の供給が遮断されてから、電源回路の電圧が時間的に低下する割合は、電源回路のコンデンサーの静電容量と、負荷電流で特定されるので、以上の電源システムは、停電を検出すると負荷電流を小さくして、電源電圧の低下を緩慢にする。しかしながら、この回路構成は、停電時に負荷電流を小さくして、電源回路に接続しているコンデンサーの放電電流を小さくして、電圧の低下を緩慢にするので、所定の静電容量のコンデンサーを接続する必要があって、携帯電話には採用できない。

さらに、携帯電話に内蔵できる別の構造のブレーカが開発されている。（特許文献３参照）
このブレーカの断面構造を図５に示す。このブレーカ９０は、組立が容易で、組立作業も簡単なことを目的として開発されたもので、可動接点金属板９３と固定接点金属板９１との間に、バイメタル９５とＰＴＣ９６（正特性サーミスタ）とを配置している。このブレーカ９０は、瞬停時に、可動接点金属板９３と固定接点金属板９１とにＰＴＣ９６を接続して瞬停による弊害を防止できる。可動接点９４が固定接点９２から離れる瞬停時に、可動接点金属板９３と固定接点金属板９１とにＰＴＣ９６が接続されて、ＰＴＣ９６が可動接点金属板９３と固定接点金属板９１との間にバイパス回路を形成するからである。しかしながら、このブレーカ９０を携帯電話に内蔵して、ブレーカ９０の瞬停で携帯電話の電源がオフに切り換えられる弊害を確実に阻止できない。それは、瞬停の原因となる強い衝撃を受ける状態で、ＰＴＣ９６と可動接点金属板９３との接続不良を皆無にできないからである。

図５のブレーカは、可動接点金属板９３と固定接点金属板９１との間にＰＴＣ９６を配置して、可動接点金属板９３と固定接点金属板９１には、ＰＴＣ９６との対向面に接触用の凸部９７、９８を設けて、凸部９７、９８をＰＴＣ９６の表面に接触させるので、強い衝撃を受けて、可動接点金属板９３が振動する状態で、可動接点金属板９３の凸部９７を安定してＰＴＣ９６の表面に電気接続できない。とくに、この構造では、携帯電話が落下などの衝撃を受けて弾性アーム９３Ａが振動して可動接点９４が固定接点９２から離れる瞬停の全時間帯において、ＰＴＣ９６と可動接点金属板９３との接触不良を皆無にできず、瞬停の全タイミングにおいて、オフ状態の接点からＰＴＣ９６にバイパスして通電できない。とくに強い衝撃を受けると、弾性アーム９３Ａが振動して、可動接点９４が固定接点９２から離れて瞬停が起こるので、振動する可動接点金属板９３の凸部９７をＰＴＣ９６の表面に、接続不良を皆無にしながら、確実に安定して電気接続できない。したがって、図５のブレーカ９０を携帯電話に内蔵しても、瞬停による弊害を確実に阻止できない。

本発明は、以上の欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、極めて簡単な構造で衝撃による瞬停による弊害を確実に防止できるブレーカを備える携帯電話とその製造方法を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明のブレーカを備える携帯電話は、電源用の二次電池４がブレーカ３を介して電源ライン７に接続されている。ブレーカ３は、固定接点１２を有する固定接点金属板１１と、固定接点１２に断続される可動接点１４を有する弾性アーム１３Ａを有する可動接点金属板１３と、弾性アーム１３Ａを押圧して、設定温度よりも高い状態で反転して可動接点１４をオフに切り換えるバイメタル１５と、バイメタル１５と固定接点金属板１１との間にあって、一対の電極１６Ｘを可動接点金属板１３と固定接点金属板１１とに接続してなるＰＴＣ１６と、可動接点金属板１３と固定接点金属板１１とを固定してなるケーシング１０とを備えている。可動接点金属板１３は、ケーシング１０に固定してなるリード板又はリード線からなるリード１７を介してＰＴＣ１６に接続されており、バイメタル１５が非反転状態にあって、可動接点１４が固定接点１２から離れる状態で、ＰＴＣ１６が、リード１７を介して可動接点金属板１３に接続されるようにしている。

以上の携帯電話は、さらに強い衝撃を受けても、ユーザーは継続して通話できる特徴がある。それは、強い衝撃を受けて可動接点が固定接点から離れて接点が瞬間的にオフ状態に切り換えられる瞬停状態においても、可動接点金属板がケーシングに固定しているリードを介して確実にＰＴＣに接続されるからである。ケーシングに固定しているリードは、衝撃を受けて可動接点金属板が振動される状態にあっても接触不良を起こすことがなく、可動接点金属板を安定してＰＴＣに接続する。強い衝撃で接点がオフ状態となる時、可動接点金属板は振動して可動接点と固定接点はチャタリング状態となる。

従来のブレーカは、可動接点金属板に凸部を設けて、これをＰＴＣの表面に押圧して電気接続しているので、衝撃を受けない状態では、凸部をＰＴＣに接続状態に維持できても、強い衝撃を受ける状態では、凸部をＰＴＣの表面に接触状態に保持できない。このため、強い衝撃を受けて可動接点が固定接点から離れる状態で、凸部とＰＴＣとの接続不良を皆無にはできない。さらに、可動接点金属板の凸部をＰＴＣの表面に押圧して接触させる従来のブレーカは、経時的に変形して凸部の押圧力は低下し、また、凸部とＰＴＣとの接触面にできる酸化膜などが原因で、長期間に渡って安定して電気接続を維持するのが難しい。とくに、強い衝撃を受けて可動接点金属板が振動する状態では、凸部とＰＴＣとの接触不良を皆無にすることはできず、衝撃で可動接点が固定接点から瞬間的に離れる瞬停による弊害、すなわち、携帯電話の落下などの衝撃で電源オフに切り換えられる欠点を防止できず、ユーザーは便利に使用できない欠点がある。

これに対して、以上の携帯電話は、可動接点金属板をＰＴＣに接続するために専用のリードを設け、このリードをケーシングに固定して、ＰＴＣと可動接点金属板とに接続するので、携帯電話が強い衝撃を受け、可動接点金属板が振動して、可動接点が瞬間的に固定接点から離れても、ＰＴＣは、ケーシングに固定している専用回線のリードでもって確実に可動接点金属板に接続される。したがって、ユーザーが誤って携帯電話を落下させる等して強い衝撃を与えても、ブレーカの瞬停による電源オフは発生せず、ユーザーは落下後も連続して通話できて、便利に使用できる特徴を実現する。

また、本発明のブレーカを備える携帯電話は、ブレーカ３の可動接点１４と固定接点１２が接触面に放電活性部１８を有しており、リード１７と可動接点金属板１３とを、ケーシング１０の外部又はケーシング１０で接続することができる。

以上の携帯電話は、ブレーカの瞬停で携帯電話が電源オフに切り換えられる弊害を防止しながら、可動接点と固定接点のオン状態における接触抵抗を安定して低抵抗な状態にできる特徴がある。それは、ＰＴＣを可動接点金属板に接続するリードの端部を、ブレーカを組み立てた状態でケーシングの外部で可動接点金属板に接続しているからである。このブレーカは、可動接点と固定接点に放電活性部を設ける状態ではリードを可動接点金属板に接続せず、放電活性部を設けた状態で、ケーシングの外部においてリードを可動接点金属板に接続できる。ＰＴＣを可動接点と固定接点との間に並列に接続して、接続に放電活性部を設けることはできない。放電活性部は、可動接点を固定接点から離した瞬間に、可動接点と固定接点との間に放電させて設けるが、可動接点と固定接点にＰＴＣが並列に接続されていると、可動接点が固定接点から離れた状態で、ＰＴＣに通電して放電活性部を設けることはできない。

接点の放電活性部は、ブレーカを組み立てた状態で、可動接点金属板と固定接点金属板に放電用の電源を接続して、可動接点を振動させて設ける。可動接点と固定接点に放電用の電源を接続する状態で、可動接点が固定接点から離れると、接点間に流れていた電流のエネルギーは、可動接点と固定接点との間に発生する高電圧の放電で失われるが、この放電で放電活性部は形成される。通電電流のエネルギーは、接点間の電流の二乗と、接点に接触している放電用の電源のインダクタンスの積に比例して大きくなるので、電流を大きく、インダクタンスを大きくして放電のエネルギーも大きく、放電活性部も大きくできる。さらに、放電活性部は、組み立てられてブレーカを携帯電話に組み込まない状態で、可動接点金属板と固定接点金属板に放電用の電源に接続し、超音波振動させることで接点の接触面に安定して設けることができる。放電活性部を設ける状態で、ＰＴＣは接点と並列に接続されない。ブレーカは放電活性部を設けた状態で、リードをケーシングの外部で可動接点金属板に接続して、ＰＴＣは可動接点金属板と固定接点金属板とに並列に接続される。ＰＴＣを接続しているブレーカは、衝撃で可動接点が固定接点から瞬間的に離れる瞬停を起こしても、並列に接続しているＰＴＣによって、携帯電話の電源がオフになる弊害を防止できる。

本発明のブレーカを備える携帯電話は、ケーシング１０が固定接点金属板１１を固定してなる第１のケーシング１０Ａと、第１のケーシング１０Ａに固定されて第１のケーシング１０Ａの開口部を閉塞してなる第２のケーシング１０Ｂとを備えて、可動接点金属板１３とリード１７とを積層し、第１のケーシング１０Ａと第２のケーシング１０Ｂで挟着してケーシング１０に固定すると共に、リード１７を可動接点金属板１３に接続することができる。

本発明のブレーカを備える携帯電話は、ブレーカ３のＰＴＣ１６をポリマーＰＴＣとすることができる。

本発明のブレーカを備える携帯電話の製造方法は、電源用の二次電池４がブレーカ３を介して電源ライン７に接続されてなる携帯電話の製造方法であって、ブレーカ３が、固定接点１２を有する固定接点金属板１１と、固定接点１２に断続される可動接点１４を有する弾性アーム１３Ａの有する可動接点金属板１３と、弾性アーム１３Ａを押圧して、設定温度よりも高い状態で反転して可動接点１４をオフに切り換えるバイメタル１５と、バイメタル１５と固定接点金属板１１との間にあって、一対の電極１６Ｘを可動接点金属板１３と固定接点金属板１１とに接続してなるＰＴＣ１６と、ＰＴＣ１６の一方の電極１６Ｘを可動接点金属板１３にハンダ付け又は溶接して接続するリード１７と、可動接点金属板１３と固定接点金属板１１とを固定してなるケーシング１０とを備えている。この製造方法は、リード１７を可動接点金属板１３に接続することなくケーシング１０を組み立てて可動接点金属板１３と固定接点金属板１１とを定位置に配置した後、リード１７を可動接点金属板１３に接続しない状態で可動接点１４と固定接点１２とを放電活性して放電活性部１８を設け、その後、リード１７を可動接点金属板１３に接続する。

また、本発明の他のブレーカを備える携帯電話の製造方法は、電源用の二次電池４がブレーカ３を介して電源ライン７に接続されてなる携帯電話の製造方法であって、ブレーカ３が、固定接点１２を有する固定接点金属板１１と、固定接点１２に断続される可動接点１４を有する弾性アーム１３Ａの有する可動接点金属板１３と、弾性アーム１３Ａを押圧して、設定温度よりも高い状態で反転して可動接点１４をオフに切り換えるバイメタル１５と、バイメタル１５と固定接点金属板１１との間にあって、一対の電極１６Ｘを可動接点金属板１３と固定接点金属板１１とに接続してなるＰＴＣ１６と、ＰＴＣ１６の一方の電極１６Ｘを可動接点金属板１３にハンダ付け又は溶接して接続するリード１７と、可動接点金属板１３と固定接点金属板１１とを固定してなるケーシング１０とを備えている。この製造方法は、ケーシング１０を組み立てて可動接点金属板１３と固定接点金属板１１とを定位置に配置した後、可動接点１４と固定接点１２とを放電活性して放電活性部１８を設け、接点に放電活性部１８を設けてなるブレーカ３を組み込んで携帯電話を組み立てる。

本発明の携帯電話の製造方法は、ＰＴＣ１６をトリップさせる状態で、接点を放電活性して放電活性部１８を設けることができる。

さらにまた、本発明の他のブレーカを備える携帯電話の製造方法は、電源用の二次電池４がブレーカ３を介して電源ライン７に接続されてなる携帯電話の製造方法であって、ブレーカ３が、固定接点１２を有する固定接点金属板１１と、固定接点１２に断続される可動接点１４を有する弾性アーム１３Ａの有する可動接点金属板１３と、弾性アーム１３Ａを押圧して、設定温度よりも高い状態で反転して可動接点１４をオフに切り換えるバイメタル１５と、バイメタル１５と固定接点金属板１１との間にあって、一対の電極１６Ｘを可動接点金属板１３と固定接点金属板１１とに接続してなるＰＴＣ１６と、ＰＴＣ１６の一方の電極１６Ｘを可動接点金属板１３にハンダ付け又は溶接して接続してなるリード１７と、可動接点金属板１３と固定接点金属板１１とを固定してなるケーシング１０とを備えている。ケーシング１０は、固定接点金属板１１を固定してなる第１のケーシング１０Ａと、第１のケーシング１０Ａの開口部を閉塞して、内部に中空部１９を設けてなる第２のケーシング１０Ｂとで構成している。この製造方法は、中空部１９にＰＴＣ１６とバイメタル１５とを配置し、第１のケーシング１０Ａと第２のケーシング１０Ｂとを連結してケーシング１０を組み立てた後、ＰＴＣ１６と固定接点金属板１１とを非接続状態として、可動接点１４と固定接点１２とを放電活性して放電活性部１８を設け、その後、第１のケーシング１０Ａを通過して固定接点金属板１１にレーザービームを照射して固定接点金属板１１をＰＴＣ１６に電気接続する。

本発明の一実施の形態にかかるブレーカを備える携帯電話のブロック図である。 本発明の他の実施の形態にかかるブレーカを備える携帯電話のブロック図である。 図１及び図２に示すブレーカの固定接点の拡大平面図である。 従来のブレーカの断面図である。 従来の他のブレーカの断面図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための携帯電話を例示するものであって、本発明は携帯電話を以下のものに特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。

図１と図２は、携帯電話１のブロック図を示す。これらのブロック図の携帯電話１は、電源用のパック電池２を備えている。パック電池２は出力端子６を携帯電話１の電源ライン７に接続して、携帯電話１に動作電力を供給する。パック電池２は、二次電池４とブレーカ３の直列回路を出力端子６に接続している。二次電池４はリチウムイオン二次電池である。リチウムイオン二次電池は、小型で大容量にできる特徴があるが、本発明は携帯電話の二次電池をリチウムイオン二次電池には特定しない。二次電池４には、現在使用され、さらにこれから開発される他の全ての二次電池であって、保護素子にブレーカを使用する他の二次電池を使用できるからである。

図１と図２に概略断面図で示すブレーカ３は、固定接点１２を有する固定接点金属板１１と、固定接点１２に断続される可動接点１４を有する弾性アーム１３Ａを有する可動接点金属板１３と、弾性アーム１３Ａを押圧して、設定温度よりも高い状態で反転して可動接点１４をオフに切り換えるバイメタル１５と、バイメタル１５と固定接点金属板１１との間にあって、一対の電極１６Ｘが可動接点金属板１３と固定接点金属板１１とに接続されるＰＴＣ１６と、ＰＴＣ１６の一方の電極１６Ｘを、可動接点金属板１３に接続しているリード１７と、固定接点１２と可動接点１４とバイメタル１５とＰＴＣ１６を内部に配置して、可動接点金属板１３と固定接点金属板１１とを固定しているケーシング１０とを備える。

可動接点金属板１３は弾性アーム１３Ａの先端に可動接点１４を設けて、後端部をケーシング１０に固定している。固定接点金属板１１は、可動接点１４との対向位置に固定接点１２を配置して、ケーシング１０に固定している。ケーシング１０の内部に設けている中空部１９には、ＰＴＣ１６とバイメタル１５とを配置している。ＰＴＣ１６とバイメタル１５は、可動接点金属板１３と固定接点金属板１１との間に配設される。図１と図２のブレーカ３は、図において可動接点金属板１３の下にバイメタル１５を配置し、バイメタル１５と固定接点金属板１１との間にＰＴＣ１６を配置している。

以上のブレーカ３は、周囲温度が設定温度よりも低い状態で、バイメタル１５は反転しない非反転状態にある。この状態で、バイメタル１５は弾性アーム１３Ａを押し上げず、可動接点１４は弾性アーム１３Ａの弾性で固定接点１２に接触してブレーカ３をオン状態とする。周囲温度が設定温度よりも高くなると、バイメタル１５が実線位置から鎖線の位置に反転する。反転状態のバイメタル１５は、可動接点金属板１３の弾性アーム１３Ａを押し上げて、可動接点１４を固定接点１２から離して接点をオフ状態に切り換える。その後、周囲温度が所定の温度まで低下すると、バイメタル１５は反転状態から非反転状態に復帰して、可動接点１４を固定接点１２に接触させる。

ＰＴＣ１６はポリマーＰＴＣで、設定温度よりも低い温度では低抵抗状態に、設定温度よりも高くなると極めて大きな抵抗値に変化する。ＰＴＣ１６は、周囲温度が設定温度よりも高くなって、バイメタル１５が反転して可動接点１４を固定接点１２から離してオフ状態に切り換えられた状態で通電されて、バイメタル１５を設定温度よりも高い温度に加温して反転状態に保持するために内蔵される。ＰＴＣ１６がバイメタル１５を反転状態に保持することで、ブレーカ３をオフ状態に保持してより安全性を確保するためである。

さらに、ブレーカ３のＰＴＣ１６は、携帯電話１が強い衝撃を受けて、可動接点金属板１３の可動接点１４が衝撃で固定接点１２から一時的に離れるブレーカ３の瞬停で、携帯電話１の電源がオフに切り換えられるのを防止する保護素子にも併用される。この用途に併用されるＰＴＣ１６は、振動による瞬停の全タイミング、すなわち衝撃接点開時間において、連続して常に低抵抗状態にある、すなわち低抵抗状態から高抵抗状態にトリップしないことが大切である。ＰＴＣ１６は、設定温度よりも高くなるとトリップして低抵抗状態から高抵抗状態になるが、携帯電話１に内蔵されて、瞬停の保護素子に併用されるＰＴＣ１６は、衝撃接点開時間においてトリップしないように、最大電流時におけるトリップ時間を衝撃接点開時間よりも長く設定している。ＰＴＣ１６のトリップ時間は、低抵抗状態における電気抵抗を大きくして長くできる。低抵抗状態における電気抵抗を大きくして、発生するジュール熱を小さくできるからである。ＰＴＣ１６は、ジュール熱の発生量が少ないと、温度上昇が緩やかになって、設定温度まで温度上昇するのに時間がかかり、トリップ時間は長くなる。低抵抗状態において電気抵抗を大きくすることは、パック電池の保護素子に使用されるＰＴＣ１６では好ましくない。パック電池の保護素子に使用されるＰＴＣ１６は、設定温度よりも低い状態で、可能な限り電気抵抗を小さくすることが要求される。それは、ＰＴＣ１６が二次電池４と直列に接続されて、二次電池４から携帯電話１に電力を供給するので、ＰＴＣ１６の電気抵抗が大きいと、使用状態でＰＴＣ１６が無駄に消費する電力が大きくなるからである。

ＰＴＣ１６は、リード１７を介して可動接点金属板１３に接続される。リード１７は、リード板又はリード線で、ケーシング１０の内部に位置する先端部をＰＴＣ１６の一方の電極１６Ｘ（図において上面電極１６ａ）に接続して、ケーシング１０の外部に位置する後端部を可動接点金属板１３に接続している。リード１７を固定しているケーシング１０は、絶縁材であるプラスチックを成形して製作される。

ケーシング１０は、図１と図２に示すように、第１のケーシング１０Ａと第２のケーシング１０Ｂを溶着、あるいは接着して固定して、内部に中空部１９を設けている。図に示すケーシング１０は、第１のケーシング１０Ａに固定接点金属板１１をインサート成形して固定している。このケーシング１０は、第１のケーシング１０Ａと第２のケーシング１０Ｂの周壁に可動接点金属板１３とリード１７とを挟んで固定している。図１のブレーカ３は、可動接点金属板１３とリード１７との間に絶縁材２２を挟んで、絶縁状態でケーシング１０に固定している。このブレーカ３は、可動接点１４と固定接点１２とに放電活性部を設けた後、ケーシング１０の外部でリード１７を可動接点金属板１３に電気接続する。

図２のブレーカ３は、可動接点金属板１３とリード１７とを積層して第１のケーシング１０Ａと第２のケーシング１０Ｂの周壁に挟んで固定している。このブレーカ３は、ケーシング１０の組み立て状態で、リード１７は可動接点金属板１３に電気接続される。このブレーカ３は、組み立て状態で接点を放電活性するために、ブレーカ３の組み立て状態でＰＴＣ１６は固定接点金属板１１に固定しない。放電活性処理の後、固定接点金属板１１をケーシング１０の内部でＰＴＣ１６に固定して電気接続する。

ＰＴＣ１６は、上下面に電極１６Ｘを設けている。ＰＴＣ１６は、下面電極端子１６ｂを固定接点金属板１１に接続して、上面電極１６ａを、リード１７を介して可動接点金属板１３に接続している。ＰＴＣ１６は、ブレーカ３の組み立て状態で、可動接点金属板１３と固定接点金属板１１の両方には固定状態では接続されず、接点を放電活性した後、可動接点金属板１３と固定接点金属板１１の両方に電気接続する。ＰＴＣ１６を可動接点金属板１３と固定接点金属板１１に対して非接続状態とすることで、効率よく接点を放電活性できるからである。図１のブレーカ３は、ケーシング１０を組み立てた状態で、ＰＴＣ１６の下面電極１６ｂを固定接点金属板１１に電気接続して、リード１７を可動接点金属板１３に電気接続しない。図２のブレーカ３は、ブレーカ３の組み立て状態で、リード１７を可動接点金属板１３に電気接続して、ＰＴＣ１６の下面電極１６ｂを固定接点金属板１１に固定しない。

ＰＴＣ１６の上面電極１６ａは、溶接やハンダ付けしてリード１７に接続される。図１のブレーカ３は、組み立て状態でＰＴＣ１６の下面電極１６ｂを固定接点金属板１１にハンダ付けや溶接等の方法で固着して電気接続部する。ＰＴＣ１６の両面の電極１６Ｘを、溶接又はハンダ付けして可動接点金属板１３と固定接点金属板１１に接続する構造のブレーカ３は、携帯電話１が極めて強い衝撃を受ける状態にあっても、ＰＴＣを常に可動接点金属板と固定接点金属板とに接続状態に維持できるので、ブレーカ３の瞬停による弊害を防止できる。

図２のブレーカ３は、組み立て状態で、リード１７を可動接点金属板１３に接続して、ＰＴＣ１６の下面電極１６ｂを固定接点金属板１１に載せて接触状態で電気接続する。このブレーカ３は、放電活性時の振動でＰＴＣ１６の下面電極１６ｂを固定接点金属板１１に非接触状態とする。このブレーカ３は、接点に放電活性部を設けた後、固定接点金属板１１をＰＴＣ１６の下面電極１６ｂに溶着し、あるいはハンダ付けして固定する。固定接点金属板１１をＰＴＣ１６の下面電極１６ｂに固定するために、第１のケーシング１０Ａは、固定接点金属板１１を下面電極１６ｂに接続する部分に、固定接点金属板１１を露出させる露出開口２１を設けている。このブレーカ３は、組み立て後に、第１のケーシング１０Ａの露出開口２１にレーザービームを照射して、固定接点金属板１１をＰＴＣ１６の下面電極１６ｂに溶着して固定する。レーザービームは露出開口２１を通過して可動接点金属板１１に照射され、固定接点金属板１１を溶融して、ＰＴＣ１６の下面電極１６ｂに溶着して電気接続する。ただ、ブレーカは、露出開口に溶融状態のハンダを流し込んで、可動接点金属板をＰＴＣの下面電極に接続することもできる。ハンダでＰＴＣの下面電極に電気接続される固定接点金属板は、図示しないが、露出開口との対向部にスルーホールを設け、このスルーホールに溶融ハンダを流し込んでＰＴＣの下面電極に電気接続する。

図２のブレーカは、固定接点金属板にＰＴＣを載せているので、上下反転し、あるいは放電活性時の振動で、ＰＴＣと固定接点金属板とを非接触状態にできる。図２のブレーカは、上下反転する状態では、ＰＴＣがバイメタルの上に載り、ＰＴＣの下面電極（上下反転する状態では上面に位置する）と固定接点金属板とが非接触状態となる分離隙間を設けることで、ＰＴＣと固定接点金属板とを確実に非接触状態にできる。接点の放電活性は、接点に通電する状態でブレーカを超音波振動させるので、ブレーカは上下反転することなく超音波振動させてＰＴＣを固定接点金属板から断続的に非接触状態にできる。放電活性時にケーシングが超音波振動されると、ＰＴＣはケーシングの内部で強制的に上下に振動されて、断続的に非接触状態となる。この非接触状態は、上下に振動するＰＴＣが、固定接点金属板に接触する状態と接触しない状態とを繰り返す断続的な非接触状態である。接点は、断続的な非接触状態において接点に放電活性部を設けることができる。ＰＴＣが固定接点金属板から離れた瞬間に、ＰＴＣと固定接点金属板との間に高電圧が発生して放電するからである。したがって、図２のブレーカは、可動接点金属板と固定接点金属板に放電用の電源を接続し、ブレーカを超音波振動することで接点の表面に放電活性部を設けることができる。接点に放電活性部を設けた後、図２に示す姿勢でＰＴＣの下面電極を固定接点金属板に接触させた状態で、第１のケーシングの露出開口にレーザービームを照射して、固定接点金属板をＰＴＣの下面電極に溶着して固定する。レーザービームは露出開口を通過して可動接点金属板に照射され、固定接点金属板を溶融して、ＰＴＣの下面電極に溶着して電気接続する。

図１のブレーカ３は、ケーシング１０を組み立てた状態ではリード１７を可動接点金属板１３に接続せず、可動接点１４と固定接点１２の接触面に放電活性部を設けた後、可動接点金属板１３に接続される。図２のブレーカ３は、ケーシング１０を組み立て状態で接点に放電活性部を設けた後、固定接点金属板１１をＰＴＣ１６の下面電極１６ｂに、溶着やハンダ付けして固定する。

さらに、ブレーカは、図示しないが、ＰＴＣを固定接点金属板と可動接点金属板とに接続した状態で、可動接点と固定接点とを放電活性して放電活性部を設けることもできる。このブレーカは、ＰＴＣをトリップさせることにより、接点に放電活性部を設ける。この方法は、接点を放電活性するときに、ＰＴＣに瞬間的に大電流を流して、バイメタルを反転させることなくＰＴＣをトリップしてさせることで実現する。

さらに、ＰＴＣを固定接点金属板と可動接点金属板とに接続しているブレーカは、接点を放電活性させるときに、可動接点が固定接点から離れる瞬間に、接点のオン状態において接点とＰＴＣに分流して流れていた全電流をＰＴＣのみに流してトリップさせることもできる。前述のように、ＰＴＣは、瞬停による衝撃接点開時間においてトリップしないように、最大電流時におけるトリップ時間を衝撃接点開時間よりも長く設定している。したがって、瞬停時間においてはＰＴＣに全電流が流れてもＰＴＣがトリップすることはない。接点の放電活性時に、放電用の電源からブレーカに定格電流よりも大きな活性電流を流し、あるいは瞬停時間よりも長い時間に渡って活性電流を流しながらブレーカを超音波振動させることで、接点のオフ状態においてＰＴＣをトリップすることができる。ＰＴＣのオン抵抗は接点の接触抵抗よりも相当に大きい。たとえば、オン抵抗が接点の接触抵抗の１０倍のブレーカは、接点のオン状態で、接点にはＰＴＣの１０倍の電流が流れる。接点のオフ状態で、接点に分流して流れていた電流はＰＴＣに流れるので、ＰＴＣの電流は約１０倍と極めて大きくなる。オフ状態で１０倍となる電流がＰＴＣがトリップすると、ＰＴＣの電気抵抗は極めて大きくなる。したがって、実質的にはＰＴＣが接続されない状態となるので、この状態で接点を放電活性できる。以上の方法は、バイメタルを反転させることなくＰＴＣをトリップさせる必要がある。したがって、瞬間的にＰＴＣをトリップさせて、バイメタルを反転しない状態で接点を放電活性する。

放電活性部は、可動接点１４と固定接点１２の接触抵抗を小さくする。放電活性部１８は、図３の拡大平面図に示すように、接点の表面を活性化して、オン状態における接触抵抗を小さく安定にする。とくに、携帯電話１に内蔵されるブレーカ３は、極めて小さく接触圧が低いので接点の接触抵抗を安定化して小さくすることが大切である。放電活性部１８は、可動接点１４を固定接点１２から離した瞬間に、可動接点１４と固定接点１２との間に発生する高電圧を放電させて設けるので、可動接点金属板１３と固定接点金属板１１との間にＰＴＣ１６を接続しない状態とし、あるいはＰＴＣをトリップさせる状態とする。トリップしていないＰＴＣ１６が並列に接続されていると、接点がオフ状態に切り換えられた状態で、接点に流れていた電流がＰＴＣに流れて、可動接点１４と固定接点１２との間に高電圧を発生できないからである。したがって、接点に放電活性部１８を設ける状態では、ＰＴＣは可動接点金属板１３と固定接点金属板の両方には接触しない状態とする。

接点の放電活性部１８は、ブレーカ３を組み立てた状態で、可動接点金属板１３と固定接点金属板１１に放電用の電源を接続し、ブレーカ３を超音波振動して設けられる。この状態でブレーカ３が超音波振動されると、可動接点１４が固定接点１２から離れた瞬間に、接点間に流れていた電流のエネルギーを消費するために、可動接点１４と固定接点１２との間に高電圧が発生して放電し、この放電で放電活性部１８は形成される。接点の放電時にＰＴＣ１６には通電されない。接点に放電活性部１８を設ける状態では、図１のブレーカは、リード１７を可動接点金属板１３に接続せず、図２のブレーカは、ＰＴＣ１６の下面電極１６ｂを固定接点金属板１１に固定しない。また、ＰＴＣ１６をトリップさせる状態としてＰＴＣ１６に通電しない状態で接点を放電活性する。図１のブレーカ３は放電活性部１８を設けた後、リード１７をケーシング１０の外部で可動接点金属板１３に接続し、図２のブレーカ３は固定接点金属板１１をＰＴＣ１６の下面電極１６ｂに接続して、ＰＴＣ１６を可動接点金属板１３と固定接点金属板１１に並列に接続する。

ＰＴＣ１６を接点と接続しているブレーカ３は、衝撃で可動接点１４が固定接点１２から瞬間的に離れる瞬停を起こしても、並列に接続しているＰＴＣ１６によって、携帯電話１の電源をオフに切り換える弊害を防止する。携帯電話１が強い衝撃を受けると、バイメタル１５が非反転状態にあっても、可動接点１４が固定接点１２から離れて、接点をオフ状態とする。オフ状態の接点には、ＰＴＣ１６が並列に接続される。ＰＴＣ１６は低抵抗なオン状態にある。したがって、ブレーカ３の接点が瞬停状態となっても、オン状態のＰＴＣ１６によって、携帯電話１の電源がオフに切り換えられることはない。

本発明の携帯電話は、二次電池４の温度が設定温度よりも高くなると電流を遮断するブレーカ３を内蔵し、ブレーカ３にはＰＴＣ１６を内蔵する。ＰＴＣ１６は、ブレーカ３の接点をオフ状態に保持し、かつ、接点の瞬停を防止する保護素子として使用する。ブレーカ３はＰＴＣ１６に比較してオン抵抗が小さい。したがって、オン状態における電力ロスを小さくできる。携帯電話１が衝撃を受けて、ブレーカ３が瞬停状態になると、二次電池４はＰＴＣ１６を介して携帯電話１の電源回路５に接続される。ＰＴＣ１６は、ブレーカ３よりもオン抵抗が大きいので、瞬停状態でＰＴＣ１６の電力ロスは、僅かに大きくなるが、瞬停時におけるＰＴＣ１６の電力ロスは無視できるほどに小さい。それは、ブレーカ３の瞬停時の極めて限られた短い時間に限って、ＰＴＣ１６を介して二次電池４から携帯電話１に電力が供給されるので、瞬停時にＰＴＣ１６の電力ロスが大きくなってもその時間は極めて短いからである。

ブレーカ３に内蔵されるＰＴＣ１６は、低抵抗状態における電気抵抗を、たとえば１５ｍΩ以上、好ましくは２０ｍΩ以上、さらに好ましくは２５ｍΩ以上、最適には３０ｍΩ以上と大きくして、瞬停時間よりもトリップ時間を長くする。

バイメタル１５は、加熱して変形するように、熱膨張率が異なる金属を積層したものである。バイメタル１５は、ＰＴＣ１６と可動接点金属板１３との間に配設され、設定温度よりも高くなると反転して変形し、可動接点１４を固定接点１２から離してブレーカ３をオフ状態に切り換える。バイメタル１５は、中央凸に湾曲する形状であって、熱変形しない状態、すなわち、可動接点１４を固定接点１２に接触させる状態では、図１の実線で示すように、中央突出部を可動接点金属板１３側に突出させる姿勢とし、反転するように変形する状態では、鎖線で示すように、中央突出部をＰＴＣ１６側に突出させる姿勢となる。反転するバイメタル１５は、弾性アーム１３Ａを押し上げて、可動接点１４を固定接点１２から離してオフに切り換える。

以上の携帯電話１は、ＰＴＣ１６を可動接点金属板１３と固定接点金属板１１の何れかに非接触状態として、ブレーカ３を放電用の電源に接続して超音波振動して、可動接点１４と固定接点１２の接合面に放電活性部１８を設ける。

図１のブレーカ３は、接点に放電活性部１８を設けた後、リード１７をケーシング１０の外部で可動接点金属板１３にスポット溶接、又はハンダ付けなどの方法で接続し、図２のブレーカ３は、接点に放電活性部１８を設けた後、レーザービームを照射して固定接点金属板１１をＰＴＣ１６の下面に接続する。その後、ブレーカ３をパック電池２に組み込んでパック電池２を完成し、このパック電池２を携帯電話１に組み込んで携帯電話１を完成する。

本発明は、落下などの衝撃を受けてブレーカ３の接点がオフ状態になって瞬停しても、携帯電話の電源はオフ状態に切り換えられず、種々のユーザーが便利に使用できる携帯電話として使用できる。

１…携帯電話
２…パック電池
３…ブレーカ
４…二次電池
５…電源回路
６…出力端子
７…電源ライン
１０…ケーシング
１０Ａ…第１のケーシング
１０Ｂ…第２のケーシング
１１…固定接点金属板
１２…固定接点
１３…可動接点金属板
１３Ａ…弾性アーム
１４…可動接点
１５…バイメタル
１６…ＰＴＣ
１６Ｘ…電極
１６ａ…上面電極
１６ｂ…下面電極
１７…リード
１８…放電活性部
１９…中空部
２０Ａ…接続穴
２１…露出開口
２２…絶縁材
８０…ブレーカ
８２…固定接点
８３…弾性アーム
８４…可動接点
８５…バイメタル
９０…ブレーカ
９１…固定接点金属板
９２…固定接点
９３…可動接点金属板
９３Ａ…弾性アーム
９４…可動接点
９５…バイメタル
９６…ＰＴＣ
９７…凸部
９８…凸部

Claims (8)

1. 電源用の二次電池がブレーカを介して電源ラインに接続されてなるブレーカを備える携帯電話であって、
   前記ブレーカが、
   固定接点を有する固定接点金属板と、
   前記固定接点に断続される可動接点を有する弾性アームの有する可動接点金属板と、
   前記弾性アームを押圧して、設定温度よりも高い状態で反転して前記可動接点をオフに切り換えるバイメタルと、
   前記バイメタルと前記固定接点金属板との間にあって、一対の電極を前記可動接点金属板と前記固定接点金属板とに接続してなるＰＴＣと、
   前記可動接点金属板と前記固定接点金属板とを固定してなるケーシングとを備え、
   前記可動接点金属板は、前記ケーシングに固定してなるリード板又はリード線からなるリードを介して前記ＰＴＣに接続され、
   前記バイメタルが非反転状態にあって、前記可動接点が前記固定接点から離れる状態で、前記ＰＴＣが、前記リードを介して前記可動接点金属板に接続されてなるブレーカを備える携帯電話。
2. 請求項１に記載されるブレーカを備える携帯電話であって、
   前記ブレーカの前記可動接点と前記固定接点が接触面に放電活性部を有し、
   前記リードと前記可動接点金属板とが、前記ケーシングの外部又はケーシングで接続されてなることを特徴とするブレーカを備える携帯電話。
3. 請求項２に記載されるブレーカを備える携帯電話であって、
   前記ケーシングは、前記固定接点金属板を固定してなる第１のケーシングと、前記第１のケーシングに固定されて前記第１のケーシングの開口部を閉塞してなる第２のケーシングとを備え、
   前記可動接点金属板と前記リードとが積層されて、前記第１のケーシングと前記第２のケーシングに挟着されて、前記ケーシングに固定されると共に、前記リードが前記可動接点金属板に接続されてなるブレーカを備える携帯電話。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載されるブレーカを備える携帯電話であって、
   前記ブレーカの前記ＰＴＣがポリマーＰＴＣであるブレーカを備える携帯電話。
5. 電源用の二次電池がブレーカを介して電源ラインに接続されてなるブレーカを備える携帯電話の製造方法であって、
   前記ブレーカが、
   固定接点を有する固定接点金属板と、
   前記固定接点に断続される可動接点を有する弾性アームの有する可動接点金属板と、
   前記弾性アームを押圧して、設定温度よりも高い状態で反転して前記可動接点をオフに切り換えるバイメタルと、
   前記バイメタルと前記固定接点金属板との間にあって、一対の電極を前記可動接点金属板と前記固定接点金属板とに接続してなるＰＴＣと、
   前記ＰＴＣの一方の電極を前記可動接点金属板にハンダ付け又は溶接して接続するリードと、
   前記可動接点金属板と前記固定接点金属板とを固定してなるケーシングとを備え、
   前記リードを前記可動接点金属板に接続することなく前記ケーシングを組み立てて前記可動接点金属板と前記固定接点金属板とを定位置に配置した後、前記リードを前記可動接点金属板に接続しない状態で前記可動接点と前記固定接点とを放電活性して放電活性部を設け、
   その後、前記リードを前記可動接点金属板に接続することを特徴とするブレーカを備える携帯電話の製造方法。
6. 電源用の二次電池がブレーカを介して電源ラインに接続されてなるブレーカを備える携帯電話の製造方法であって、
   前記ブレーカが、
   固定接点を有する固定接点金属板と、
   前記固定接点に断続される可動接点を有する弾性アームの有する可動接点金属板と、
   前記弾性アームを押圧して、設定温度よりも高い状態で反転して前記可動接点をオフに切り換えるバイメタルと、
   前記バイメタルと前記固定接点金属板との間にあって、一対の電極を前記可動接点金属板と前記固定接点金属板とに接続してなるＰＴＣと、
   前記ＰＴＣの一方の電極を前記可動接点金属板にハンダ付け又は溶接して接続するリードと、
   前記可動接点金属板と前記固定接点金属板とを固定してなるケーシングとを備え、
   前記ケーシングを組み立てて前記可動接点金属板と前記固定接点金属板とを定位置に配置した後、前記可動接点と前記固定接点とを放電活性して放電活性部を設け、
   前記接点に放電活性部を設けてなる前記ブレーカを組み込んで携帯電話を組み立てることを特徴とするブレーカを備える携帯電話の製造方法。
7. 請求項６に記載されるブレーカを備える携帯電話の製造方法であって、
   前記ＰＴＣをトリップさせる状態で、前記接点を放電活性して放電活性部を設けることを特徴とするブレーカを備える携帯電話の製造方法。
8. 電源用の二次電池がブレーカを介して電源ラインに接続されてなるブレーカを備える携帯電話の製造方法であって、
   前記ブレーカが、
   固定接点を有する固定接点金属板と、
   前記固定接点に断続される可動接点を有する弾性アームの有する可動接点金属板と、
   前記弾性アームを押圧して、設定温度よりも高い状態で反転して前記可動接点をオフに切り換えるバイメタルと、
   前記バイメタルと前記固定接点金属板との間にあって、一対の電極を前記可動接点金属板と前記固定接点金属板とに接続してなるＰＴＣと、
   前記ＰＴＣの一方の電極を前記可動接点金属板にハンダ付け又は溶接して接続してなるリードと、
   前記可動接点金属板と前記固定接点金属板とを固定してなるケーシングとを備え、
   前記ケーシングが、前記固定接点金属板を固定してなる第１のケーシングと、前記第１のケーシングの開口部を閉塞して、内部に中空部を設けてなる第２のケーシングとで構成され、
   前記中空部に前記ＰＴＣと前記バイメタルとを配置し、前記第１のケーシングと前記第２のケーシングとを連結して前記ケーシングを組み立てた後、前記ＰＴＣと前記固定接点金属板とを非接続状態として、前記可動接点と前記固定接点とを放電活性して放電活性部を設け、
   その後、前記第１のケーシングを通過して前記固定接点金属板にレーザービームを照射して前記固定接点金属板を前記ＰＴＣに電気接続することを特徴とするブレーカを備える携帯電話の製造方法。

Images