JP2021190294A - 保護素子 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒューズエレメントの切断時に発生するアーク放電を低減できるとともに、発生したアーク放電の継続を抑制できる保護素子を提供する。【解決手段】第１端部と第２端部との間に切断部２３を有し、第１端部から第２端部に向かう第１方向に通電されるヒューズエレメント２と、切断部２３を挟み込むように対向配置された可動部材３および凹状部材４と、可動部材３と凹状部材４とで切断部２３を挟み込む方向の相対的な距離を縮めるように力を加える押圧手段５とを備え、ヒューズエレメント２の軟化温度以上の温度において、押圧手段５の前記力により切断部２３が切断される保護素子１００とする。【選択図】図３

Description

本発明は、保護素子に関する。

従来、定格を超える電流が流れたときに、発熱して溶断し、電流経路を遮断するヒューズエレメントがある。ヒューズエレメントを備える保護素子（ヒューズ素子）は、例えば、リチウムイオン二次電池を使用した電池パックに用いられている。
近年、リチウムイオン二次電池は、モバイル機器だけでなく、電気自動車、蓄電池など幅広い分野で使用されている。そのため、リチウムイオン二次電池の大容量化が進められている。それに伴って、大容量のリチウムイオン電池を有し、高電圧かつ大電流の電流経路を有する電池パックに設置される保護素子が求められている。

従来、ばねの力を用いた保護素子がある。
例えば、特許文献１には、切断領域を切断するために設けられ得た切断プランジャが、休止位置においてばね部材に予め押圧されることができる短絡遮断スイッチが開示されている。
特許文献２には、一対の電極の間に配置され、かつ、発熱片に分離力を加える弾性体を備える保護素子が開示されている。また、特許文献２には、接合材が溶けると圧縮コイルバネが発熱片を正極および負極から離すことが記載されている。

特許文献３には、導電性の弾性体で付勢した可動導体と、一対のリード端子と、可動導体とリード端子とを接合して可動導体を固着する可溶体とを有し、可溶体の溶融温度で接合が溶融することで、弾性体の付勢力で可動導体を動かして回路を遮断する保護素子が記載されている。
特許文献４には、可動電極にリード固定電極より隔離させる方向の力を作用させる圧縮バネが設けられ、低融点合金の溶融で可動電極が圧縮バネで付勢されてリード固定電極より隔離される保護素子が開示されている。

特許第６２１０６４７号公報 特許第５７７９４７７号公報 特許第５５４５７２１号公報 特許第４６３０４０３号公報

高電圧用の保護素子において、ヒューズエレメントが溶断されると、アーク放電が生じ得る。アーク放電が発生すると、ヒューズエレメントが広範囲にわたって溶融し、蒸気化した金属が飛散する場合がある。この場合、飛散した金属によって新たな電流経路が形成されたり、飛散した金属が端子などの周囲の電子部品に付着したりするおそれがある。
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、ヒューズエレメントの切断時に発生するアーク放電を低減できるとともに、発生したアーク放電の継続を抑制できる保護素子を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。

［１］ 第１端部と第２端部との間に切断部を有し、前記第１端部から前記第２端部に向かう第１方向に通電されるヒューズエレメントと、
前記切断部を挟み込むように対向配置された可動部材および凹状部材と、
前記可動部材と前記凹状部材とで前記切断部を挟み込む方向の相対的な距離を縮めるように力を加える押圧手段とを備え、
前記ヒューズエレメントの軟化温度以上の温度において、前記押圧手段の前記力により前記切断部が切断される保護素子。

［２］ 前記ヒューズエレメントの前記第１方向と交差する第２方向である幅であって、前記切断部の幅は前記切断部以外の幅よりも狭い［１］に記載の保護素子。
［３］ 前記切断部が、平面視で前記凹状部材の凹部内に配置され、かつ平面視で前記凹部の内面に近接する位置に配置され、
前記凹部の前記第１方向と交差する第２方向の長さが、前記切断部における前記第２方向の長さよりも長い［１］または［２］に記載の保護素子。

［４］ 前記ヒューズエレメントの前記押圧手段側もしくは前記凹状部材側に、前記切断部に接して配置もしくは近接して配置された発熱部材を備える［１］〜［３］のいずれかに記載の保護素子。
［５］ 前記発熱部材が、平面視で前記凹状部材の凹部内に配置されている［４］に記載の保護素子。
［６］ 前記発熱部材の前記第１方向の長さが、前記第１方向および前記第１方向と交差する第２方向と交差する、第３方向における前記凹部の長さよりも短い［５］に記載の保護素子。

［７］ 前記ヒューズエレメントが、内層を低融点金属、外層を高融点金属とする積層体である［１］〜［６］のいずれかに記載の保護素子。
［８］ 前記低融点金属は、ＳｎもしくはＳｎを主成分とする金属からなり、前記高融点金属は、ＡｇもしくはＣｕ、またはＡｇもしくはＣｕを主成分とする金属からなる［７］に記載の保護素子。

［９］ 前記押圧手段がバネである［１］〜［８］のいずれか一項に記載の保護素子。
［１０］ 前記バネが、円錐状であり、外径の小さい側を前記切断部側に向けて配置されている［９］に記載の保護素子。
［１１］ 前記可動部材は、平面視で前記凹状部材の凹部の内側のエリアの少なくとも一部と外周が重なる位置に配置される凸部を有し、
前記切断部が切断されることにより、前記凹部内に前記凸部が挿入される［１］〜［１０］のいずれかに記載の保護素子。

［１２］ 前記第１端部に第１端子が電気的に接続され、前記第２端部に第２端子が電気的に接続されている［１］〜［１１］のいずれかに記載の保護素子。
［１３］ 前記発熱部材が抵抗体を有する［４］〜［６］のいずれかに記載の保護素子。
［１４］ 前記発熱部材が、給電部材により第３端子、もしくは第３端子および第４端子と、電気的に接続され、前記給電部材を介した通電により前記抵抗体が発熱する［１３］に記載の保護素子。

［１５］ 少なくとも前記ヒューズエレメントと前記可動部材と前記凹状部材の凹部と前記押圧手段とが収容される複数の部材から成るケースを有し、
前記押圧手段が前記可動部材と前記凹状部材とで前記切断部を挟み込む方向の相対的な距離を縮めるように力を加えた状態で、前記ケース内に収容されている［１］〜［１４］のいずれかに記載の保護素子。
［１６］ 前記ケースの一部材が、前記押圧手段の伸縮方向に対向する第１内壁面と第２内壁面と、前記第１内壁面と前記第２内壁面とを繋ぐ側壁面とが同一部材で一体形成された収容部を有し、
前記ヒューズエレメントが切断されていない状態で、前記押圧手段より発生するケース内部の応力を前記第１内壁面と前記側壁面と前記第２内壁面とで鎹状に支え保持する［１５］に記載の保護素子。
［１７］ 前記凹状部材および前記ケースが、ナイロンまたはセラミックスからなる［１５］または［１６］に記載の保護素子。

［１８］ 前記切断部が、平面視で前記凹状部材の凹部内に配置され、かつ平面視で前記凹部の内面に近接する位置に配置され、
前記可動部材は、平面視で前記凹部の内側のエリアの少なくとも一部と外周が重なる位置であって前記切断部の一部と重なる位置に配置される凸部を有し、
前記切断部が切断されることにより、前記凹部内に前記凸部が挿入されるとともに、前記ヒューズエレメントの一部が折れ曲がるように前記凹部内に収容される［１］〜［１７］のいずれかに記載の保護素子。

本発明の保護素子では、ヒューズエレメントの切断部を挟み込むように、可動部材および凹状部材が対向配置され、可動部材と凹状部材との切断部を挟み込む方向の相対的な距離を縮めるように力を加える押圧手段が備えられている。したがって、本発明の保護素子では、ヒューズエレメントの軟化温度以上の温度において、押圧手段の前記力により切断部が切断される。よって、本発明の保護素子では、ヒューズエレメントの切断時に発生する熱量が少なくて済み、切断時に発生するアーク放電を低減できる。また、本発明の保護素子では、押圧手段の押圧力によって、切断されたヒューズエレメントが可動部材とともに凹状部材に収容される。このことにより、切断されたヒューズエレメントの切断面同士の距離は、急速に広げられる。その結果、ヒューズエレメントの切断時にアーク放電が発生しても、アーク放電は速やかに低減される。

図１は、第１実施形態に係る保護素子１００の全体構造を示した斜視図である。 図２は、第１実施形態に係る保護素子１００の外観を示した図面であり、図２（ａ）は平面図であり、図２（ｂ）および図２（ｃ）は側面図であり、図２（ｄ）は斜視図である。 図３は、第１実施形態に係る保護素子１００を図２に示すＡ−Ａ´線に沿って切断した断面図である。 図４は、第１実施形態に係る保護素子１００の分解斜視図である。 図５は、第１実施形態の保護素子１００の一部を説明するための拡大図であり、ヒューズエレメント２を示した平面図である。 図６は、第１実施形態の保護素子１００におけるヒューズエレメント２と発熱部材３１との配置関係を説明するための図面であり、図６（ａ）は押圧手段５側から見た平面図であり、図６（ｂ）は凹状部材４側から見た斜視図である。 図７は、第１実施形態の保護素子１００に備えられた発熱部材３１の構造を説明するための図面であり、図７（ａ）はＹ方向から見た断面図であり、図７（ｂ）はＸ方向から見た断面図であり、図７（ｃ）は平面図である。 図８は、発熱部材の他の例を説明するための図面であり、図８（ａ）は発熱部材３２をＹ方向から見た断面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）に示す発熱部材３２のＸ方向中央部をＸ方向から見た断面図である。図８（ｃ）は発熱部材３１０をＹ方向から見た断面図であり、図８（ｄ）は図８（ｃ）に示す発熱部材３１０のＸ方向中央部をＸ方向から見た断面図である。 図９は、第１実施形態の保護素子１００に備えられた凸状部材３３の構造を説明するための図面であり、図９（ａ）は第１表面から見た図であり、図９（ｂ）はＸ方向から見た側面図であり、図９（ｃ）はＹ方向から見た側面図であり、図９（ｄ）は第２表面から見た図であり、図９（ｅ）および図９（ｆ）は斜視図である。 図１０は、第１実施形態の保護素子１００に備えられた凹状部材４の構造を説明するための図面であり、図１０（ａ）は第１表面から見た図であり、図１０（ｂ）はＸ方向から見た側面図であり、図１０（ｃ）はＹ方向から見た側面図であり、図１０（ｄ）は第２表面から見た図であり、図１０（ｅ）は斜視図である。 図１１は、第１実施形態の保護素子１００に備えられた第１ケース６ａおよび第２ケース６ｂの構造を説明するための図面であり、図１１（ａ）は押圧手段５側から見た図であり、図１１（ｂ）はＸ方向から見た側面図であり、図１１（ｃ）はＹ方向から見た側面図であり、図１１（ｄ）は凹状部材４側から見た図であり、図１１（ｅ）は斜視図である。 図１２は、第１実施形態の保護素子１００の製造方法の一例を説明するための工程図である。 図１３は、第１実施形態の保護素子１００の製造方法の一例を説明するための工程図である。 図１４は、第１実施形態の保護素子１００の製造方法の一例を説明するための工程図である。 図１５は、第１実施形態の保護素子１００において、ヒューズエレメントの切断部の切断前と切断後の状態を説明するための断面図であり、図２に示すＡ−Ａ´線に沿って切断した位置の断面図である。図１５（ａ）は切断前の状態である。図１５（ｂ）は切断後の状態である。 図１６は、図１５（ａ）の一部を拡大して示した拡大断面図である。 図１７は、第１実施形態の保護素子１００において、ヒューズエレメントの切断部の切断前と切断後の状態を説明するための断面図であり、図２に示すＢ−Ｂ´線に沿って切断した位置の断面図である。図１７（ａ）は切断前の状態である。図１７（ｂ）は切断後の状態である。 図１８は、図１７（ａ）の一部を拡大して示した拡大断面図である。 図１９は、第２実施形態に係る保護素子２００の外観を示した図面であり、図１９（ａ）は平面図であり、図１９（ｂ）および図１９（ｃ）は側面図であり、図１９（ｄ）は斜視図である。 図２０は、第２実施形態の保護素子２００の一部を説明するための拡大図であり、ヒューズエレメント２ａを示した平面図である。 図２１は、第２実施形態の保護素子２００におけるヒューズエレメント２ａと発熱部材３１との配置関係を説明するための図面であり、図２１（ａ）は押圧手段５側から見た平面図であり、図２１（ｂ）は凹状部材４側から見た斜視図である。 図２２は、第３実施形態の保護素子３００において、ヒューズエレメントの切断部の切断前と切断後の状態を説明するための断面図であり、第１実施形態の保護素子１００における図２に示すＡ−Ａ´線に対応する位置に沿って切断した断面図である。図２２（ａ）は切断前の状態である。図２２（ｂ）は切断後の状態である。

以下、本実施形態について、図を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際とは異なっていることがある。以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲で適宜変更して実施することが可能である。

［第１実施形態］
（保護素子）
図１〜図３は、第１実施形態に係る保護素子を示した模式図である。第１実施形態の保護素子１００は、平面視で略長方形である。以下の説明で用いる図面において、Ｘで示す方向は保護素子１００の長手方向である。また、以下の説明で用いる図面において、Ｙで示す方向はＸ方向（第２方向）と直交する方向（第１方向）であり、Ｚで示す方向は、Ｘ方向およびＹ方向に直交する方向（第３方向）である。

図１は、第１実施形態に係る保護素子１００の全体構造を示した斜視図である。図２は、第１実施形態に係る保護素子１００の外観を示した図面である。図２（ａ）は平面図であり、図２（ｂ）および図２（ｃ）は側面図であり、図２（ｄ）は斜視図である。図３は、第１実施形態に係る保護素子１００を図２に示すＡ−Ａ´線に沿って切断した断面図である。図４は、第１実施形態に係る保護素子１００の分解斜視図である。

図１５〜図１８は、第１実施形態の保護素子１００において、ヒューズエレメントの切断部の切断前と切断後の状態を説明するための断面図である。図１５は、第１実施形態に係る保護素子１００を図２に示すＡ−Ａ´線に沿って切断した断面図である。図１６は、図１５（ａ）の一部を拡大して示した拡大断面図である。図１７は、第１実施形態の保護素子１００を図２に示すＢ−Ｂ´線に沿って切断した断面図である。図１８は、図１７（ａ）の一部を拡大して示した拡大断面図である。図１５（ａ）および図１７（ａ）は切断前の状態である。図１５（ｂ）および図１７（ｂ）は切断後の状態である。

本実施形態の保護素子１００は、図３および図４に示すように、切断部２３を有するヒューズエレメント２と、可動部材３と、凹状部材４と、押圧手段５と、ケース６とを備えている。本実施形態の保護素子１００は、ヒューズエレメント２の軟化温度以上の温度において、ヒューズエレメント２の切断部２３が切断される。

（ヒューズエレメント）
図５は、第１実施形態の保護素子１００の一部を説明するための拡大図であり、ヒューズエレメント２を示した平面図である。図４および図５に示すように、ヒューズエレメント２は、第１端部２１と、第２端部２２と、第１端部２１と第２端部２２との間に設けられた切断部２３とを有している。ヒューズエレメント２は、第１端部２１から第２端部２２に向かう方向であるＹ方向（第１方向）に通電される。
図４に示すように、第１端部２１は、第１端子６１と電気的に接続されている。第２端部２２は、第２端子６２と電気的に接続されている。

第１端子６１と第２端子６２とは、図４に示すように、略同形であってもよいし、それぞれ異なる形状であってもよい。第１端子６１および第２端子６２の厚みは、限定されるものではないが、目安を言えば、０．３〜１．０ｍｍとすることができる。第１端子６１と第２端子６２の厚みは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
図４に示すように、第１端子６１は、外部端子孔６１ａを備えている。また、第２端子６２は、外部端子孔６２ａを備えている。外部端子孔６１ａ、外部端子孔６２ａのうち、一方は電源側に接続するために用いられ、他方は負荷側に接続するために用いられる。外部端子孔６１ａおよび外部端子孔６２ａは、図４に示すように、平面視略円形の貫通孔とすることができる。

第１端子６１および第２端子６２としては、例えば、銅、黄銅、ニッケルなどからなるものを用いることができる。第１端子６１および第２端子６２の材料として、剛性強化の観点からは黄銅を用いることが好ましく、電気抵抗低減の観点からは銅を用いることが好ましい。第１端子６１と第２端子６２とは、同じ材料からなるものであってもよいし、異なる材料からなるものであってもよい。

第１端子６１および第２端子６２の形状は、図示しない電源側の端子あるいは負荷側の端子に係合可能な形状であればよく、例えば、一部に開放部分を有するつめ形状であってもよいし、図４に示すように、ヒューズエレメント２と接続される側の端部に、ヒューズエレメント２に向かって両側に拡幅された鍔部（図４において符号６１ｃ、６２ｃで示す。）を有していてもよく、特に限定されない。第１端子６１および第２端子６２が鍔部６１ｃ、６２ｃを有する場合、ケース６の開口部６１ｄ、６２ｄから第１端子６１および第２端子６２が抜けにくく、信頼性および耐久性の良好な保護素子１００となる。

図３および図４に示すように、ヒューズエレメント２の厚みは、均一であってもよいし、部分的に異なっていてもよい。厚みが部分的に異なっているヒューズエレメントとしては、例えば、切断部２３から第１端部２１および第２端部２２に向かって徐々に厚みが厚くなっているものなどが挙げられる。このようなヒューズエレメント２は、過電流が流れた時に切断部２３がヒートスポットとなって、切断部２３が優先的に昇温して軟化され、より確実に切断される。

図５に示すように、ヒューズエレメント２の切断部２３、第１端部２１および第２端部２２は、平面視略長方形の形状を有している。図５に示すように、第１端部２１におけるＸ方向の幅２１Ｄと、第２端部２２におけるＸ方向の幅２２Ｄとは、略同じとされている。切断部２３におけるＸ方向の幅２３Ｄは、第１端部２１におけるＸ方向の幅２１Ｄおよび第２端部２２におけるＸ方向の幅２２Ｄよりも細くなっている。このことにより、切断部２３の幅２３Ｄは、切断部２３以外の幅よりも狭くなっている。

図４および図５に示すように、第１端部２１におけるＹ方向の長さＬ２１は、第１端子６１と平面視で重なる領域に対応する寸法とされている。第２端部２２におけるＹ方向の長さＬ２２は、第２端子６２と平面視で重なる領域から切断部２３側に延在している。したがって、第２端部２２におけるＹ方向Ｌ２２の長さは、第１端部２１におけるＹ方向の長さＬ２１よりも長くなっている。

図５に示すように、切断部２３と第１端部２１との間には、平面視略台形の第１連結部２５が配置されている。平面視略台形の第１連結部２５における平行な辺の長い方が、第１端部２１と結合されている。また、切断部２３と第２端部２２との間には、平面視略台形の第２連結部２６が配置されている。平面視略台形の第２連結部２６における平行な辺の長い方が、第２端部２２と結合されている。第１連結部２５と第２連結部２６とは、切断部２３に対して対称となっている。このことにより、ヒューズエレメント２におけるＸ方向の幅は、切断部２３から第１端部２１および第２端部２２に向かって徐々に広くなっている。その結果、ヒューズエレメント２に過電流が流れた時に、切断部２３がヒートスポットとなって、切断部２３が優先的に昇温して軟化され、容易に切断される。

すなわち、本実施形態では、ヒューズエレメント２に過電流が流れた時には、ヒューズエレメント２に１箇所のみ設けられた切断部２３が切断される。したがって、本実施形態では、例えば、ヒューズエレメント２におけるＸ方向の幅が均一である場合や、ヒューズエレメント２に複数の切断部が形成されている場合と比較して、ヒューズエレメント２が容易に切断される。よって、本実施形態では、強度の低い押圧手段５を用いることができ、押圧手段５およびケース６の小型化を図ることができる。

図４および図５に示すように、ヒューズエレメント２の切断部２３は、第１端部２１および第２端部２２よりもＸ方向の幅が狭い。それによって、切断部２３は、切断部２３と第１端部２１との間の領域、および切断部２３と第２端部２２との間の領域よりも切断されやすくなっている。ヒューズエレメント２の切断部２３は、可動部材３と凹状部材４とによって切断される部分であればよく、第１端部２１および第２端部２２よりも幅狭であるものに限定されない。

図５に示すように、ヒューズエレメント２全体の平面形状は、略矩形であり、一般的なヒューズエレメントと比較して、Ｘ方向の幅が相対的に広く、Ｙ方向の長さが相対的に短い。本実施形態の保護素子１００では、ヒューズエレメント２を物理的に切断し、切断されたヒューズエレメントの切断面同士の距離を短時間で引き離すことにより、切断時に発生するアーク放電を低減できるとともに、発生したアーク放電の継続を抑制できる。このため、アーク放電を抑制するために、ヒューズエレメント２におけるＸ方向の幅を狭くする必要がなく、ヒューズエレメント２におけるＸ方向の幅を広く、Ｙ方向の長さを短くできる。このようなヒューズエレメント２を有する保護素子１００は、保護素子１００の設置される電流経路における抵抗値上昇を抑制できるため、大電流の電流経路にも好ましく設置できる。

ヒューズエレメント２の材料としては、合金を含む金属材料など、公知のヒューズエレメントに用いられる材料を用いることができる。具体的には、ヒューズエレメント２の材料として、Ｐｂ８５％／Ｓｎ、Ｓｎ／Ａｇ３％／Ｃｕ０．５％などの合金を例示できる。
ヒューズエレメント２は、通常作動中の通電によっては実質的に変形しない。ヒューズエレメント２は、ヒューズエレメント２を構成する材料の軟化温度以上の温度で切断される。軟化温度以上の温度であるから、「軟化温度」で切断されてもよい。
本明細書において「軟化温度」とは、固相と液相とが混在あるいは共存する温度、あるいは温度範囲を意味する。軟化温度は、ヒューズエレメント２が外力により変形するくらい柔らかくなる温度あるいは温度帯（温度範囲）である。

例えば、ヒューズエレメント２が２成分系合金からなる場合、固相線（溶融を始める温度）と液相線（完全に溶融する温度）との間の温度範囲では、固相と液相が混じり合った、いわばシャーベット状の状態となっている。この固相と液相が混在あるいは共存する温度範囲は、ヒューズエレメント２が外力により変形するくらい柔らかくなる温度範囲である。この温度範囲が「軟化温度」である。

ヒューズエレメント２が３成分系合金あるいは多成分系合金からなる場合、上記固相線および液相線を固相面および液相面と読み替えて、同様に固相と液相が混在あるいは共存する温度範囲が「軟化温度」である。
ヒューズエレメント２が合金からなる場合、固相線と液相線との間に温度差があるので、「軟化温度」は温度範囲を有する。
ヒューズエレメント２が単一金属からなる場合、固相線／液相線は存在せず、１点の融点／凝固点が存在する。ヒューズエレメント２が単一金属からなる場合、融点または凝固点において、固相と液相の混在あるいは共存する状態になるので、融点または凝固点が本明細書における「軟化温度」である。

固相線と液相線測定は、温度上昇過程において相状態変化に伴う潜熱による不連続点（時間変化におけるプラトーな温度）として行うことができる。固相と液相が混在あるいは共存する温度あるいは温度範囲を有する合金材料および単一金属共に、本実施形態のヒューズエレメント２の材料として用いることができる。

ヒューズエレメント２は、図４および図５に示すように、１個の部材（パーツ）からなるものであってもよいし、材料の異なる複数個の部材（パーツ）からなるものであってもよい。
ヒューズエレメント２が材料の異なる複数個の部材で形成されている場合、各部材の形状は、ヒューズエレメント２の用途、材料などに応じて決定でき、特に限定されない。

材料の異なる複数個の部材で形成されているヒューズエレメント２としては、例えば、軟化温度の異なる材料からなる複数個の部材で形成されている場合が挙げられる。ヒューズエレメント２が、軟化温度の異なる材料からなる複数個の部材で形成されている場合、軟化温度の低い材料から順に固相と液相の混在状態となり、軟化温度の最も低い材料の軟化温度以上で切断される。

材料の異なる複数個の部材で形成されているヒューズエレメント２としては、種々の構造をとることができる。
例えば、内層の外面が外層で被覆された断面形状を有する構造であって、内層と外層とが軟化温度の異なる材料からなるものであってもよい。この場合の断面形状は、矩形であってもよいし、円形であってもよく、特に限定されない。また、この場合、内層が低融点金属からなり、外層が高融点金属からなるものであることが好ましい。

また、軟化温度の異なる材料からなる層状部材が、厚み方向に複数積層された積層体であってもよい。この場合、軟化温度の異なる材料からなる層状部材の積層数は、２層であってもよいし、３層であってもよく、４層以上であってもよい。
このようなヒューズエレメント２は、積層体が、軟化温度の高い材料からなる層を含むため、剛性が確保されたものとなる。また、積層体が、軟化温度の低い材料からなる層を含むため、低温で柔らかくなり、低温で切断可能とされる。すなわち、ヒューズエレメント２が、上記積層体である場合、軟化温度の低い材料の層から順に固相と液相の混在状態となり、積層体全体が軟化温度に達しなくてもヒューズエレメント２は切断され得る。

具体的には、ヒューズエレメント２は、内層と、これを挟む外層とが厚み方向に積層された３層構造の積層体であって、内層と外層とが軟化温度の異なる材料からなるものであってもよい。このようなヒューズエレメント２では、積層体の内層と外層のうち、軟化温度の低い材料の層において固相と液相の混在状態が先に始まり、軟化温度の高い材料の層が軟化温度に達する前に切断され得る。３層構造の積層体は、内層が低融点金属からなり、外層が高融点金属からなるものであることが好ましい。

ヒューズエレメント２の材料として使用される低融点金属としては、ＳｎもしくはＳｎを主成分とする金属を用いることが好ましい。Ｓｎの融点は２３２℃であるため、Ｓｎを主成分とする金属は低融点であり、低温で柔らかくなる。例えば、Ｓｎ／Ａｇ３％／Ｃｕ０．５％合金の固相線は２１７℃である。

ヒューズエレメント２の材料として使用される高融点金属としては、ＡｇもしくはＣｕ、またはＡｇもしくはＣｕを主成分とする金属を用いることが好ましい。例えば、Ａｇの融点は９６２℃であるため、Ａｇを主成分とする金属からなる層は、低融点金属からなる層が柔らかくなる温度では剛性が維持される。

ヒューズエレメント２は、公知の方法により製造できる。
例えば、ヒューズエレメント２が、内層が低融点金属からなり、外層が高融点金属からなる３層構造の積層体である場合、以下に示す方法により製造できる。まず、低融点金属からなる金属箔を用意する。次に、金属箔の表面全面に、めっき法を用いて高融点金属層を形成し、積層板とする。その後、積層板を切断して所定の形状とする。以上の工程により、３層構造の積層体からなるヒューズエレメント２が得られる。

（可動部材）
本実施形態の保護素子１００では、図３および図４に示すように、ヒューズエレメント２の切断部２３を挟み込むように、可動部材３と凹状部材４とが対向配置されている。
本実施形態において、可動部材３および凹状部材４がヒューズエレメント２の切断部２３を挟み込むとは、可動部材３および凹状部材４がヒューズエレメント２を上下から挟み込んでおり、かつ、Ｚ方向から平面視して、可動部材３および凹状部材４が切断部２３と重なっていることを意味する。可動部材３および凹状部材４のいずれもが、切断部２３と接しているか否かは問わない。

可動部材３は、押圧手段５からの押圧力によってヒューズエレメント２を切断するものである。可動部材３は、単体の部材からなるものであってもよいし、複数の部材からなるもの（図３参照）であってもよい。

本実施形態の保護素子１００は、可動部材３として、図３および図４に示すように、凸状部材３３と非凸状部材である発熱部材３１とを有する。可動部材３は、凸状部材３３のみであってもよいし、非凸状部材のみであってもよい。可動部材３は、凸状部材３３と非凸状部材の両方を有することが好ましい。本実施形態では、凸状部材３３が、押圧手段５と切断部２３との間に備えられている。非凸状部材（発熱部材３１）は、切断部２３に接して配置されることにより、凸状部材３３と切断部２３との間に備えられている。

＜非凸状部材＞
可動部材３として用いられる非凸状部材は、ヒューズエレメント２側に凸状部分を有さない部材であり、例えば、板状部材である。非凸状部材は、発熱部材であってもよい。本実施形態では、非凸状部材として発熱部材３１を備える場合を例に挙げて説明する。
本実施形態の保護素子１００では、発熱部材３１が、ヒューズエレメント２の押圧手段５側に、切断部２３に接して配置されている。発熱部材３１は、切断部２３に接して配置されておらず、切断部２３に近接して配置されていてもよい。切断部２３に近接して配置されているとは、例えば、発熱部材３１と切断部２３との間の距離が１ｍｍ以下である場合が挙げられる。

図６は、第１実施形態の保護素子１００におけるヒューズエレメント２と発熱部材３１との配置関係を説明するための図面であり、図６（ａ）は押圧手段５側から見た平面図であり、図６（ｂ）は凹状部材４側から見た斜視図である。図７は、第１実施形態の保護素子１００に備えられた発熱部材３１の構造を説明するための図面であり、図７（ａ）はＹ方向から見た断面図であり、図７（ｂ）はＸ方向から見た断面図であり、図７（ｃ）は平面図である。

図７（ａ）〜図７（ｃ）に示すように、発熱部材３１は、板状部材であり、絶縁基板３１ａと、発熱部３１ｂと、絶縁層３１ｃと、エレメント接続電極３１ｄと、給電線電極３１ｅ、３１ｆとを有する。発熱部材３１は、ヒューズエレメント２の切断部２３を加熱して軟化させる機能と、押圧手段５の押圧力を切断部２３に負荷する機能とを有する可動部材３である。
絶縁基板３１ａは、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示すように、Ｘ方向を長辺の延在方向とする平面視略長方形を有する。
絶縁基板３１ａとしては、公知の絶縁性を有する基板を用いることができ、例えば、アルミナ、ガラスセラミックス、ムライト、ジルコニアなどからなるものが挙げられる。

図７（ａ）〜図７（ｃ）に示すように、発熱部３１ｂは、絶縁基板３１ａの第２表面（図７（ａ）〜図７（ｃ）における下面）上に形成されている。図７（ｃ）に示すように、発熱部３１ｂは、平面視略長方形の絶縁基板３１ａの一方の長辺縁部に沿って、Ｘ方向に延在して帯状に設けられている。
発熱部３１ｂは、給電線６３ｂ、６４ｂを介して通電されることにより発熱する導電性材料からなる抵抗体であることが好ましい。発熱部３１ｂの材料としては、例えば、ニクロム、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｕなどの金属を含む材料が挙げられる。

図７（ａ）〜図７（ｃ）に示すように、給電線電極３１ｅ、３１ｆは、絶縁基板３１ａのＸ方向端部に設けられ、一部が発熱部３１ｂの両端部３１ｇ、３１ｇとそれぞれ平面視で重なる位置に設けられている。給電線電極３１ｅ、３１ｆは、公知の電極材料で形成できる。給電線電極３１ｅ、３１ｆは、発熱部３１ｂと電気的に接続されている。
給電線電極３１ｅ、３１ｆは、ヒューズエレメント２に定格電流を越えた電流が流れた場合など、保護素子１００の通電経路となる外部回路に異常が発生し、通電経路を遮断する必要が生じた場合に、外部回路に設けられた電流制御素子によって発熱部３１ｂに通電するためのものである。

図７（ａ）〜図７（ｃ）に示すように、絶縁層３１ｃは、発熱部３１ｂの形成されている側の絶縁基板３１ａの表面上に設けられている。絶縁層３１ｃは、発熱部３１ｂと、絶縁層３１ｃ上に露出されている発熱部３１ｂと給電線電極３１ｅ、３１ｆとの接続部とを覆うように、絶縁基板３１ａのＸ方向中央部に設けられている。絶縁層３１ｃは、絶縁基板３１ａのＸ方向端部には設けられていない。このことにより、給電線電極３１ｅ、３１ｆの一部は、絶縁層３１ｃに被覆されておらず、露出されている。
絶縁層３１ｃは、発熱部３１ｂを保護し、発熱部３１ｂの発熱した熱を効率よくヒューズエレメント２に伝えるとともに、発熱部３１ｂとエレメント接続電極３１ｄとの絶縁を図る。絶縁層３１ｃは、ガラスなどの公知の絶縁材料で形成できる。

図７（ａ）〜図７（ｃ）に示すように、エレメント接続電極３１ｄは、絶縁層３１ｃ上の発熱部３１ｂと平面視で重なる位置に設けられている。エレメント接続電極３１ｄは、公知の電極材料で形成できる。エレメント接続電極３１ｄは、ヒューズエレメント２と接続されている。

図７（ａ）〜図７（ｃ）に示す発熱部材３１では、平面視略長方形の絶縁基板３１ａの一方の長辺縁部に沿って、発熱部３１ｂと、絶縁層３１ｃと、エレメント接続電極３１ｄと、給電線電極３１ｅ、３１ｆとが設けられているが、これらは絶縁基板３１ａの両方の長辺縁部に沿って設けられていてもよい。この場合、例えば、発熱部材３１と給電線６３ｂ、６４ｂとを電気的に接続する際に、給電線電極３１ｅ、３１ｆの設けられていない端部と、給電線電極３１ｅ、３１ｆとを間違えることによる歩留まりの低下を防止できる。

図７（ａ）〜図７（ｃ）に示す発熱部材３１は、エレメント接続電極３１ｄ側の面をヒューズエレメント２と対向させて配置される。したがって、発熱部３１ｂとヒューズエレメント２との間には、絶縁基板３１ａが配置されない。このため、発熱部３１ｂとヒューズエレメント２との間に、絶縁基板３１ａが配置されている場合と比較して、発熱部３１ｂで発生した熱が、効率よくヒューズエレメント２に伝えられる。

図７（ａ）〜図７（ｃ）に示す発熱部材３１は、例えば、以下に示す方法により製造できる。まず、絶縁基板３１ａを用意する。また、発熱部３１ｂとなる材料と樹脂バインダとを含むペースト状の組成物を作製する。その後、絶縁基板３１ａの第２表面（図７（ａ）〜図７（ｃ）における下面）上に、上記の組成物をスクリーン印刷して所定のパターンを形成し、焼成する。このことにより、発熱部３１ｂが形成される。

次に、給電線電極３１ｅ、３１ｆを公知の方法により形成し、発熱部３１ｂの両端部３１ｇ、３１ｇとそれぞれ電気的に接続する。次に、絶縁層３１ｃを公知の方法により形成し、絶縁層３１ｃによって発熱部３１ｂを覆うとともに、発熱部３１ｂと給電線電極３１ｅ、３１ｆとの接続部を覆う。
その後、絶縁層３１ｃ上に、公知の方法により、エレメント接続電極３１ｄを形成する。
以上の工程により、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示す発熱部材３１が得られる。

図８は、発熱部材の他の例を説明するための図面であり、図８（ａ）は発熱部材３２をＹ方向から見た断面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）に示す発熱部材３２のＸ方向中央部をＸ方向から見た断面図である。図８（ｃ）は発熱部材３１０をＹ方向から見た断面図であり、図８（ｄ）は図８（ｃ）に示す発熱部材３１０のＸ方向中央部をＸ方向から見た断面図である。

本実施形態の保護素子１００においては、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示す発熱部材３１に代えて、図８（ａ）および図８（ｂ）に示す発熱部材３２が備えられていてもよい。図８（ａ）および図８（ｂ）に示す発熱部材３２において、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示す発熱部材３１と同じ部材については、同じ符号を付し、説明を省略する。図８（ａ）および図８（ｂ）に示す発熱部材３２における各部材の平面配置は、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示す発熱部材３１の各部材の平面配置と同じである。

図８（ａ）および図８（ｂ）に示す発熱部材３２は、板状部材であり、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示す発熱部材３１と同様に、絶縁基板３１ａと、発熱部３１ｂと、絶縁層３１ｃと、エレメント接続電極３１ｄと、給電線電極３１ｅ、３１ｆとを有する。
図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、発熱部３１ｂは、絶縁基板３１ａの第１表面（図８（ａ）および図８（ｂ）における上面）上に形成されている。

図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、給電線電極３１ｅ、３１ｆは、一部が発熱部３１ｂの両端部とそれぞれ平面視で重なる位置に設けられている。絶縁層３１ｃは、発熱部３１ｂの形成されている側の絶縁基板３１ａの表面上に設けられている。絶縁層３１ｃは、発熱部３１ｂと、絶縁層３１ｃ上に露出されている発熱部３１ｂと給電線電極３１ｅ、３１ｆとの接続部とを覆うように、絶縁基板３１ａのＸ方向中央部に設けられている。絶縁層３１ｃは、絶縁基板３１ａのＸ方向端部には設けられていない。このことにより、給電線電極３１ｅ、３１ｆの一部は、絶縁層３１ｃに被覆されておらず、露出されている。絶縁層３１ｃは、発熱部３１ｂを保護し、発熱部３１ｂが発熱した熱を効率よくヒューズエレメント２に伝える。

図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、発熱部材３２におけるエレメント接続電極３１ｄは、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示す発熱部材３１とは異なり、絶縁基板３１ａの発熱部３１ｂが設けられている側と反対側の表面である第２表面（図８（ａ）および図８（ｂ）における下面）上に形成されている。エレメント接続電極３１ｄは、絶縁基板３１ａを介して、絶縁層３１ｃと対向して配置されている。エレメント接続電極３１ｄは、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示す発熱部材３１と同様に、ヒューズエレメント２と接続されている。

本実施形態の保護素子１００においては、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示す発熱部材３１に代えて、図８（ｃ）および図８（ｄ）に示す発熱部材３１０が備えられていてもよい。図８（ｃ）および図８（ｄ）に示す発熱部材３１０において、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示す発熱部材３１と同じ部材については、同じ符号を付し、説明を省略する。図８（ｃ）および図８（ｄ）に示す発熱部材３１０のＸ方向中央部をＸ方向から見た断面における各部材の配置は、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示す発熱部材３１の各部材と同じである。

図８（ｃ）および図８（ｄ）に示す発熱部材３１０は、板状部材であり、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示す発熱部材３１と同様に、絶縁基板３１ａと、発熱部３１ｂと、絶縁層３１ｃと、エレメント接続電極３１ｄと、給電線電極３１ｅ、３１ｆとを有する。
図８（ｃ）に示すように、発熱部３１ｂは、絶縁基板３１ａの第２表面（図８（ｃ）における下面）上に形成されている。図８（ｃ）に示すように、発熱部３１ｂは、平面視略長方形の絶縁基板３１ａの一端から他端まで、一方の長辺縁部に沿ってＸ方向に延在して帯状に設けられている。

図８（ｃ）に示すように、発熱部３１ｂ上には、絶縁層３１ｃが設けられている。絶縁層３１ｃは、発熱部３１ｂの両端部３１ｇ、３１ｇを除く領域上を覆うように、絶縁基板３１ａのＸ方向中央部に設けられている。したがって、発熱部３１ｂの両端部３１ｇ、３１ｇは、絶縁層３１ｃに被覆されておらず、露出されている。
図８（ｃ）に示すように、給電線電極３１ｅ、３１ｆは、絶縁基板３１ａのＸ方向端部に設けられ、発熱部３１ｂの両端部３１ｇ、３１ｇとそれぞれ平面視で重なっている。このことにより、給電線電極３１ｅ、３１ｆは、発熱部３１ｂと電気的に接続されている。

図８（ｃ）に示すように、エレメント接続電極３１ｄは、絶縁層３１ｃ上の給電線電極３１ｅ、３１ｆが設けられている領域を除く領域に設けられている。図８（ｃ）に示すように、エレメント接続電極３１ｄは、給電線電極３１ｅ、３１ｆと離間して配置されている。エレメント接続電極３１ｄは、絶縁層３１ｃ上の発熱部３１ｂと平面視で重なる位置に設けられている。

図３に示すように、発熱部材３１は、ヒューズエレメント２の切断部２３上（図３における上面）に接して配置されている。図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、発熱部材３１は、ヒューズエレメント２の切断部２３と、第２連結部２６と、第２端部２２の第２連結部２６側の一部と、平面視で重なって配置されている。しかも、本実施形態では、図７（ａ）に示すように、発熱部材３１の発熱部３１ｂが、平面視略長方形の絶縁基板３１ａの一方の長辺縁部に沿って設けられている。このため、発熱部材３１が、ヒューズエレメント２の切断部２３と平面視で重なって配置されている。したがって、本実施形態の保護素子１００では、発熱部材３１によって、効率よく切断部２３が加熱される。

図４、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、発熱部材３１の給電線電極３１ｅ、３１ｆ（図７（ａ）〜図７（ｃ）参照）は、それぞれ給電線６３ｂ、６４ｂによって第３端子６３、第４端子６４と、電気的に接続されている。本実施形態では、発熱部材３１と、第３端子６３および第４端子６４とを、給電線６３ｂ、６４ｂからなる給電部材によって電気的に接続している場合を例に挙げて説明する。給電部材は、発熱部材３１と、第３端子６３および第４端子６４とを電気的に接続できればよく、給電部材の形状は、給電線６３ｂ、６４ｂのような線形状に限定されるものではない。
図４に示すように、第３端子６３は、外部端子孔６３ａを備えている。また、第４端子６４は、外部端子孔６４ａを備えている。外部端子孔６３ａおよび外部端子孔６４ａは、図４に示すように、平面視略円形の貫通孔とすることができる。

第３端子６３および第４端子６４の形状は、図示しない外部端子に係合可能な形状であればよく、例えば、一部に開放部分を有するつめ形状であってもよいし、図４に示すように、給電線６３ｂ、６４ｂと接続される側の端部に、給電線６３ｂ、６４ｂに向かって両側に拡幅された鍔部（図４において符号６３ｃ、６４ｃで示す。）を有していてもよく、特に限定されない。第３端子６３および第４端子６４が鍔部６３ｃ、６４ｃを有する場合、ケース６のスリット６３ｄ、６４ｄから第３端子６３および第４端子６４が抜けにくく、信頼性および耐久性の良好な保護素子１００となる。

図４に示すように、第３端子６３と第４端子６４とは、略同形であってもよいし、それぞれ異なる形状であってもよい。第３端子６３および第４端子６４に用いられる材料としては、第１端子６１および第２端子６２と同様のものが挙げられる。
本実施形態では、図４に示すように、第３端子６３、第４端子６４、第１端子６１、第２端子６２として、同じ材料からなる略同形のものを用いることができる。

＜凸状部材＞
図９は、第１実施形態の保護素子１００に備えられた凸状部材３３の構造を説明するための図面である。図９（ａ）は第１表面から見た図であり、図９（ｂ）はＸ方向から見た側面図であり、図９（ｃ）はＹ方向から見た側面図であり、図９（ｄ）は第２表面から見た図であり、図９（ｅ）および図９（ｆ）は斜視図である。

凸状部材３３は、図３に示すように、ヒューズエレメント２側に凸状部分を有する部材である。凸状部材３３は、押圧手段５の押圧力を、ヒューズエレメント２の切断部２３に負荷する機能を有する可動部材である。
図９（ａ）および図９（ｄ）に示すように、凸状部材３３は、平面視略矩形の形状を有している。凸状部材３３の平面視で対向する二辺には、それぞれ外方（Ｘ方向）に向かって延びる凸状領域３３ｄ、３３ｄが設けられている。

図９（ａ）〜図９（ｃ）、図９（ｅ）に示すように、凸状部材３３の第１表面（上面）側には、第１ガイド部材３３ａおよび第２ガイド部材３３ｂが立設されている。第１ガイド部材３３ａおよび第２ガイド部材３３ｂの高さ（上面からＺ方向の長さ）は、図９（ｃ）に示すように全て同じであってもよいし、例えば、第１ガイド部材３３ａと第２ガイド部材３３ｂとで異なっていてもよい。第１ガイド部材３３ａおよび第２ガイド部材３３ｂの高さは、押圧手段５の形状に応じて適宜決定できる。

第１ガイド部材３３ａは、図９（ａ）に示すように、凸状部材３３の凸状領域３３ｄ、３３ｄの縁部にそれぞれ設けられている。各第１ガイド部材３３ａは、凸状部材３３の縁部に沿う方向を長辺方向とする平面視略長方形の柱状形状を有している。各第１ガイド部材３３ａの外面は、凸状部材３３を凹状部材４の所定の位置に設置するためのガイドとして機能する。

第２ガイド部材３３ｂは、図９（ａ）に示すように、凸状部材３３の四隅にそれぞれ設けられている。各第２ガイド部材３３ｂは、略三角柱状である。第１ガイド部材３３ａの内面および第２ガイド部材３３ｂの内面は、第１ガイド部材３３ａと第２ガイド部材３３ｂとに囲まれた押圧手段収納領域３３ｈ内に、押圧手段５を設置するためのガイドとして機能する。

図９（ｂ）〜図９（ｄ）、図９（ｆ）に示すように、凸状部材３３の第２表面（下面）側には、第２表面から突出した凸部３３ｃが設けられている。凸部３３ｃは、平面視で凸状部材３３の２つの凸状領域３３ｄ、３３ｄ間を繋ぐように帯状に設けられている。したがって、図９（ｄ）に示すように、凸部３３ｃの長さＬ３３は、凸状部材３３のＸ方向の幅と同じとされている。

図９（ｄ）に示すように、凸部３３ｃは、幅広部３３ｆ、３３ｆと、中央部３３ｅと、高さの低い領域３３ｇ、３３ｇとを有している。
幅広部３３ｆ、３３ｆは、凸状領域３３ｄ、３３ｄに配置されている。中央部３３ｅは、幅広部３３ｆ、３３ｆの間の中央部分に配置されている。高さの低い領域３３ｇ、３３ｇは、幅広部３３ｆ、３３ｆと中央部３３ｅとの間にそれぞれ設けられている。高さの低い領域３３ｇ、３３ｇは、図９（ｃ）に示すように、中央部３３ｅよりも第２表面から凸出している高さの低い領域である。

凸部３３ｃの高さの低い領域３３ｇは、発熱部材の給電線電極３１ｅ、３１ｆと平面視で重なる位置に設けられていることが好ましい。高さの低い領域３３ｇは、凸状部材３３と発熱部材とを積層することにより、凸部３３ｃと発熱部材との間に隙間を形成する。高さの低い領域３３ｇが、発熱部材の給電線電極３１ｅ、３１ｆと平面視で重なる位置に設けられ、発熱部材が、図８（ａ）および図８（ｂ）に示す発熱部材３２のように、凸状部材３３側の面に給電線電極３１ｅ、３１ｆが配置されたものである場合、高さの低い領域３３ｇによって形成される凸部３３ｃと発熱部材との間の隙間は、発熱部材３２の給電線電極３１ｅと給電線６３ｂとを接続するための領域、および給電線電極３１ｆと給電線６４ｂとを接続するための領域として利用できる。

凸部３３ｃの幅広部３３ｆ、３３ｆの幅Ｄ１（図９（ｄ）参照）は、凸状領域３３ｄ、３３ｄの幅と同じである。高さの低い領域３３ｇ、３３ｇの幅および中央部３３ｅの幅Ｄ２は、幅広部３３ｆ、３３ｆの幅Ｄ１よりも片側の幅が狭くなっている。図１６に示すように、中央部３３ｅの幅Ｄ２は、発熱部材３１のＹ方向の幅Ｄ３よりも狭い。このことにより、押圧手段５による押圧が、凸状部材３３の凸部３３ｃと発熱部材３１とを介して、ヒューズエレメント２の切断部２３に、効率よく負荷される。

凸部３３ｃにおける中央部３３ｅの幅Ｄ２と、発熱部材３１のＹ方向の幅Ｄ３との比（Ｄ２：Ｄ３）は、１：１．２〜１：５であることが好ましく、１：１．５〜１：４であることがより好ましい。Ｄ２とＤ３との比が上記範囲内である場合、Ｄ２がＤ３よりも十分に狭いため、押圧手段５による押圧力を切断部２３に効率よく伝えることができる。また、Ｄ２とＤ３との比が上記範囲内である場合、Ｄ２が狭すぎて、凸部３３ｃのヒューズエレメント２側の面と、ヒューズエレメント２の凸部３３ｃ側の面とが平行に配置されにくくなることがなく、好ましい。凸部３３ｃのヒューズエレメント２側の面と、ヒューズエレメント２の凸部３３ｃ側の面とが平行に配置されている場合、押圧手段５による押圧力を切断部２３に効率よく伝えることができる。

図９（ｂ）に示すように、凸部３３ｃの高さ３３Ｈは、図９（ｃ）に示すように、幅広部３３ｆ、３３ｆと中央部３３ｅとは略同じである。図１６に示すように、凸部３３ｃの高さ３３Ｈは、凹状部材４における凹部４６の深さＨ４６よりも短い。
凹部４６の深さＨ４６に対する凸部３３ｃの高さ３３Ｈの割合（３３Ｈ／Ｈ４６）は、０．１〜０．８であることが好ましく、０．２〜０．６であることがより好ましい。上記割合が上記範囲内であると、凹部４６内に入り込んだ凸部３３ｃによって、ヒューズエレメント２の切断された両端部間が、より確実に遮蔽される。その結果、ヒューズエレメント２の切断された両端部間の距離が長くなり、ヒューズエレメント２の切断時に発生するアーク放電の継続をより短時間で抑制できる。

図９（ｄ）に示す凸部３３ｃの中央部３３ｅの長さＬ２（図１８参照）は、発熱部材３１の長さ（Ｘ方向の幅）Ｌ３（図６（ａ）、図１８参照）よりも狭くなっている。このことにより、押圧手段５による押圧が、凸状部材３３の凸部３３ｃと発熱部材３１とを介して、ヒューズエレメント２の切断部２３に、効率よく負荷される。中央部３３ｅの長さＬ２は、押圧手段５による押圧を切断部２３に均一に負荷できるため、切断部２３におけるＸ方向の幅２３Ｄ（図５、図１７（ｂ）参照）以上の寸法であることが好ましい。

凸状部材３３は、ヒューズエレメント２を構成する材料の軟化温度においても硬い状態を維持できる絶縁材料、あるいは実質的に変形しない絶縁材料からなる。具体的には、凸状部材３３の材料として、セラミックス材料、ガラス転移温度の高い樹脂材料などを用いることができる。
樹脂材料のガラス転移温度（Ｔｇ）とは、軟質のゴム状態から硬質のガラス状態になる温度をいう。樹脂をガラス転移温度以上に加熱すると、分子が運動しやすくなり、軟質のゴム状態になる。一方、樹脂が冷えていくと、分子の運動が制限されて、硬質のガラス状態になる。

セラミックス材料としては、アルミナ、ムライト、ジルコニアなどを例示でき、アルミナなどの熱伝導率の高い材料を用いることが好ましい。凸状部材３３がセラミックス材料などの熱伝導率の高い材料で形成されている場合、ヒューズエレメント２の切断時に発生した熱を効率よく外部に放熱でき、ヒューズエレメント２の切断時に発生するアーク放電の継続がより効果的に抑制される。

ガラス転移温度の高い樹脂材料としては、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂などのエンジニアリングプラスチック、ナイロン系樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂などを例示できる。樹脂材料は、一般にセラミックス材料よりも熱伝導率は低いが、低コストである。

樹脂材料の中でも、ナイロン系樹脂は、耐トラッキング性（トラッキング（炭化導電路）破壊に対する耐性）が高く、好ましい。ナイロン系樹脂の中でも、特に、ナイロン４６、ナイロン６Ｔ、ナイロン９Ｔを用いることが好ましい。耐トラッキング性は、ＩＥＣ６０１１２に基づく試験により求めることができる。ナイロン系樹脂としては、耐トラッキング性が、２５０Ｖ以上であるものを用いることが好ましく、６００Ｖ以上のものを用いることがより好ましい。

凸状部材３３は、例えば、セラミックス材料などの樹脂以外の材料で作製し、凸部３３ｃの一部をナイロン系樹脂で被覆してもよい。
凸状部材３３は、公知の方法により製造できる。

（凹状部材）
図１０は、第１実施形態の保護素子１００に備えられた凹状部材４の構造を説明するための図面である。図１０（ａ）は第１表面から見た図であり、図１０（ｂ）はＸ方向から見た側面図であり、図１０（ｃ）はＹ方向から見た側面図であり、図１０（ｄ）は第２表面から見た図であり、図１０（ｅ）は斜視図である。
図１０（ａ）および図１０（ｄ）に示すように、凹状部材４は、Ｘ方向を長辺方向とする平面視略長方形の形状を有している。

図１０（ａ）〜図１０（ｃ）、図１０（ｅ）に示すように、凹状部材４の第１表面（上面）側には、端子設置領域４１、４２、４３、４４と、凹部４６と、第１ガイド部材４ａと、第２ガイド部材４ｂとが設けられている。
端子設置領域４１、４２、４３、４４は、略同型であり、平面視略長方形の凹状部材４の各辺に沿って帯状に設けられた周囲の高さよりも低い平面からなる。

図１および図４に示すように、端子設置領域４１には、ヒューズエレメント２の第１端部２１と第１端子６１との結合部が載置される。端子設置領域４１と周囲の高さとの差は、第１端子６１の厚みに対応する寸法とされている。端子設置領域４２には、ヒューズエレメント２の第２端部２２と第２端子６２との結合部が載置される。端子設置領域４２と周囲の高さとの差は、第２端子６２の厚みに対応する寸法とされている。端子設置領域４３には、第３端子６３の給電線６３ｂとの結合部が載置される。端子設置領域４３と周囲の高さとの差は、第３端子６３の厚みに対応する寸法とされている。端子設置領域４４には、第４端子６４の給電線６４ｂとの結合部が載置される。端子設置領域４４と周囲の高さとの差は、第４端子６４の厚みに対応する寸法とされている。

図１０（ａ）および図１０（ｅ）に示すように、第１ガイド部材４ａ、４ａおよび第２ガイド部材４ｂ、４ｂは、平面視で端子設置領域４１、４２、４３、４４に囲まれた領域の内側に、端子設置領域４３または端子設置領域４４に接して配置されている。第１ガイド部材４ａ、４ａは、平面視略Ｌ字型柱状である。第２ガイド部材４ｂ、４ｂは、平面視略矩形柱状である。２つの第２ガイド部材４ｂ、４ｂは、平面視略長方形の凹状部材４における対向する長辺のうち、一方の長辺側に配置されている。第１ガイド部材４ａ、４ａおよび第２ガイド部材４ｂ、４ｂは、凸状部材３３を凹状部材４の所定の位置に設置するためのガイドとして機能する。

第１ガイド部材４ａ、４ａおよび第２ガイド部材４ｂ、４ｂの高さ（上面からＺ方向の長さ）は、図１０（ｃ）に示すように略同じとされている。第１ガイド部材４ａ、４ａおよび第２ガイド部材４ｂ、４ｂの高さは、図３に示すように、ケース６の収容部６５内の形状に応じて適宜決定できる。

図１０（ａ）および図１０（ｅ）に示すように、凹部４６は、平面視で凹状部材４の中央部に設けられている。凹部４６は、幅の広い幅広部４６ａと、幅広部４６ａを挟むように配置され、幅広部４６ａよりも第１ガイド部材４ａ、４ａ側のみ幅が狭い幅狭部４６ｂ、４６ｃとを有する。図１０（ａ）に示すように、幅狭部４６ｂは、端子設置領域４３と第１ガイド部材４ａと第２ガイド部材４ｂと接している。幅狭部４６ｃは、端子設置領域４４と第１ガイド部材４ａと第２ガイド部材４ｂと接している。

凹部４６の幅広部４６ａにおけるＹ方向の幅Ｄ４（図１０（ａ）、図１６参照）は、凸状部材３３の凸部３３ｃにおける幅広部３３ｆ、３３ｆの幅Ｄ１（図１６には不図示、図９（ｄ）参照）、および中央部３３ｅの幅Ｄ２（図１６参照）よりも広く、かつ発熱部材３１のＹ方向の幅Ｄ３（図１６参照）よりも広い。また、凹部４６の幅広部４６ａにおけるＸ方向の長さＬ４（図１０（ａ）、図１８参照）は、凸状部材３３の凸部３３ｃの長さＬ３３（図１８参照）より長く、かつ発熱部材３１の長さ（Ｘ方向の幅）Ｌ３（図１８参照）よりも長い。また、図１６に示すように、平面視で凹部４６の幅広部４６ａ内の位置に、切断部２３、発熱部材３１、凸状部材３３の凸部３３ｃが配置されている。すなわち、平面視で凹部４６の内側のエリアの少なくとも一部と外周が重なる位置であって、切断部２３の一部と重なる位置に凸部３３ｃが配置されている。したがって、本実施形態の保護素子１００では、切断部２３が切断されることにより、図１５（ｂ）および図１７（ｂ）に示されるように、凹部４６の幅広部４６ａ内に、凸状部材３３の凸部３３ｃが挿入されるとともに、発熱部材３１が収容される。

図１０（ａ）に示す平面視で凹部４６の内壁面４６ｄに近接する位置には、図３に示すように、ヒューズエレメント２の切断部２３における第１端部２１側の縁部が配置され、凹部４６の幅広部４６ａにおけるＸ方向の長さＬ４が、切断部２３におけるＸ方向の幅２３Ｄ（図１７（ｂ）参照）よりも長い。このため、切断部２３が切断されると、図１５（ｂ）および図１７（ｂ）に示すように、切断部２３で分断されたヒューズエレメント２の一部が折れ曲がるように凹部４６内に収容される。

平面視で凹部４６の内壁面４６ｄと、切断部２３における第１端部２１側の縁部とが、近接する位置に配置されている場合の両者間の距離の目安は、例えば、０．１〜０．５ｍｍであり、好ましくは０．２〜０．４ｍｍである。両者が近接する位置に配置されている場合、凹部４６の幅広部４６ａ内に、凸状部材３３の凸部３３ｃが挿入される際に、切断部２３における第１端部２１側の縁部が、凹部４６の内壁面４６ｄに接触しつつ差し込まれる。その結果、切断部２３における第１端部２１側の縁部が、切断されやすく、好ましい。平面視で凹部４６の内壁面４６ｄと、切断部２３における第１端部２１側の縁部との間の距離が０．２ｍｍ以上であると、切断部２３の熱が凹部４６に伝わってヒューズエレメント２の軟化を妨げることを防止でき、より好ましい。

また、凹部４６の幅狭部４６ｂ、４６ｃにおけるＹ方向の幅Ｄ５（図１０（ａ）、図１６参照）は、給電線６３ｂ、６４ｂ（図６（ａ）参照）のＹ方向の幅よりも広い。しかも、凹部４６全体のＸ方向の長さＬ５（図１０（ａ）、図１８参照）は、発熱部材３１の長さ（Ｘ方向の幅）Ｌ３（図１８参照）よりも長い。このため、切断部２３が切断されることにより、図１７（ｂ）に示すように、切断部２３の切断に伴って切断される給電線６３ｂ、６４ｂにおける切断部２３と切り離された部分が、凹部４６の縁部に沿って折れ曲がるように凹部４６内に収容される。

また、図１６に示すように、発熱部材３１のＹ方向の幅（Ｙ方向の長さ）Ｄ３は、凹部４６の深さ（Ｚ方向の長さ）Ｈ４６の寸法よりも短い。このため、切断部２３が切断されても発熱部材３１は折れ曲がらず、図１５（ｂ）および図１７（ｂ）に示されるように、全体形状を維持したまま凹部４６内に収容される。

図１０（ｂ）〜図１０（ｄ）に示すように、凹状部材４の第２表面（下面）４７ｂ側の中央部には、凹状部材４の長さ方向に帯状に凸部４７が配置されている。凸部４７の頂部４７ａは、ケース６から露出される。

凹状部材４の材料としては、凸状部材３３と同様のものを用いることができる。凹状部材４の材料としては、低コストおよび耐トラッキング性の観点から、ナイロン系樹脂またはフッ素系樹脂を用いることが好ましい。凹状部材４の材料と、凸状部材３３との材料とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
凹状部材４が、セラミックス材料などの熱伝導率の高い材料で形成されている場合、ヒューズエレメント２の切断時に発生した熱を効率よく外部に放熱でき、ヒューズエレメント２の切断時に発生するアーク放電の継続がより効果的に抑制される。
凹状部材４は、セラミックス材料などの樹脂以外の材料で作製し、凹部４６の一部をナイロン系樹脂で被覆してもよい。
凹状部材４は、公知の方法により製造できる。

（押圧手段）
押圧手段５は、可動部材３と凹状部材４とが切断部２３を挟み込む方向（Ｚ方向）に、相対的な距離を縮めるように力を加えるものである。本実施形態の保護素子１００における押圧手段５は、可動部材３の凸状部材３３と凹状部材４との切断部２３を挟み込む方向（Ｚ方向）の相対的な距離を縮めるように力を加えるものである。

押圧手段５としては、例えば、バネ、ゴムなど、弾性力を付与できる公知の手段を用いることができる。
本実施形態の保護素子１００においては、押圧手段５としてバネが用いられている。バネ（押圧手段５）は、図９（ｅ）に示す凸状部材３３の押圧手段収納領域３３ｈ上に載置され、縮められた状態で保持されている。

押圧手段５として用いるバネの材料としては、公知のものを用いることができる。
押圧手段５として用いられるバネとしては、円筒状のものを用いてもよいし、円錐状のものを用いてもよい。押圧手段５として円錐状のバネを用いる場合、外径の小さい側を切断部２３側に向けて配置してもよいし、外径の大きい側を切断部２３側に向けて配置してもよい。

押圧手段５として用いられるバネとしては、図３に示すように、収縮長を短くできるため円錐状のものを用いることが好ましい。また、押圧手段５として円錐状のバネを用いる場合、外径の小さい側を切断部２３側に向けて配置することがより好ましい。このことにより、例えば、バネが金属などの導電性材料で形成されている場合に、ヒューズエレメント２の切断時に発生するアーク放電の継続をより効果的に抑制できる。これは、アーク放電の発生場所と、バネを形成している導電性材料との距離が確保されやすくなるためである。また、押圧手段５として円錐状のバネを用い、外径の大きい側を切断部２３側に向けて配置した場合、押圧手段５から可動部材３により均等に弾性力を付与でき、好ましい。

本実施形態の保護素子１００においては、押圧手段５を切断部２３の可動部材３側に１つのみ設置しているが、切断部２３の可動部材３側に複数個の押圧手段５を設置してもよい。
保護素子１００が複数個の押圧手段５を備える場合、各押圧手段５の縮める程度を異なるものとすることにより、保護素子１００全体における弾性力を調整してもよい。

（ケース）
本実施形態の保護素子１００におけるケース６は、図１、図３、図４に示すように、押圧手段５と可動部材３とヒューズエレメント２と凹状部材４の凹部４６とを収容する。ケース６は、図１〜図４に示すように、第１ケース６ａと、第１ケース６ａと対向配置されて接合された第２ケース６ｂの２つの部材からなる。図１〜図４に示すように、ケース６の一部材である第１ケース６ａと第２ケース６ｂとは同じものである。

図１１は、第１実施形態の保護素子１００に備えられた第１ケース６ａおよび第２ケース６ｂの構造を説明するための図面である。図１１（ａ）は押圧手段５側から見た図であり、図１１（ｂ）はＸ方向から見た側面図であり、図１１（ｃ）はＹ方向から見た側面図であり、図１１（ｄ）は凹状部材４側から見た図であり、図１１（ｅ）は斜視図である。

図１１（ａ）〜図１１（ｄ）に示すように、第１ケース６ａおよび第２ケース６ｂは、それぞれ、Ｘ方向の面の長さよりもＹ方向の面の長さが短い略直方体形状を有している。図３に示すように、第１ケース６ａ内および第２ケース６ｂ内には、それぞれ第１ケース６ａと第２ケース６ｂとを接合することにより一体化される収容部６５が形成されている。収容部６５は、押圧手段５を縮められた状態に保持する保持枠として機能する。すなわち、押圧手段５は、可動部材３と凹状部材４とでヒューズエレメント２の切断部２３を挟み込む方向の相対的な距離を縮めるように力を加えた状態で、ケース６内に収容されている。図１１（ａ）〜図１１（ｄ）に示すように、第１ケース６ａおよび第２ケース６ｂにおいては、Ｘ方向に延びる２つの面のうち一方の面が、対向配置される面であり、収容部６５の開口部とされている。

図１１（ｃ）に示すように、第１ケース６ａおよび第２ケース６ｂの有する収容部６５は、それぞれ第１内壁面６ｃと第２内壁面６ｄと側壁面６６とを有する。各収容部６５における第１内壁面６ｃと第２内壁面６ｄと側壁面６６とは、同一部材で一体形成されており、第１内壁面６ｃと第２内壁面６ｄと側壁面６６は、一体化されている。第１ケース６ａおよび第２ケース６ｂはそれぞれ、ヒューズエレメント２が切断されていない状態で、押圧手段５より発生するケース６内部の応力を、第１内壁面６ｃと側壁面６６と第２内壁面６ｄとで、凸状部材３３とヒューズエレメント２を介して鎹状に支え保持する。第１実施形態の保護素子１００は発熱部材３１を備えているので、第１ケース６ａおよび第２ケース６ｂはそれぞれ、ヒューズエレメント２が切断されていない状態で、押圧手段５より発生するケース６内部の応力を、第１内壁面６ｃと側壁面６６と第２内壁面６ｄとで、凸状部材３３と発熱部材３１とヒューズエレメント２を介して鎹状に支え保持する。

図１１（ｃ）〜図１１（ｅ）に示すように、第１内壁面６ｃと、第２内壁面６ｄとは、押圧手段５の伸縮方向（Ｚ方向）に対向して配置されている。第１内壁面６ｃは、収容部６５の天面を形成している。図１５（ａ）および図１７（ａ）に示すように、第１内壁面６ｃは、押圧手段５に接して配置される。第２内壁面６ｄは、収容部６５の底面を形成している。第２内壁面６ｄは、図１５（ａ）に示すように、凹状部材４の第２表面（下面）４７ｂに接して配置される。

第１内壁面６ｃおよび第２内壁面６ｄは、一体化された側壁面６６とともに枠状構造を形成し、押圧手段５を縮められた状態に保持する。そして、第１ケース６ａと第２ケース６ｂとは、図１１（ｃ）および図１１（ｅ）に示す段差６７、６８に、接着剤を塗布して対向配置されることによって接合される。このため、本実施形態の保護素子１００では、例えば、押圧手段５の伸縮方向（Ｚ方向）に開口する開口部を有し、接着剤を用いて開口部に蓋を接合するケースを用いる場合のように、縮められた状態の押圧手段５からの応力が接合面にかかることがなく、押圧手段５を縮められた状態で安定して保持できるとともに、押圧手段５の押圧力を長期間保持できる。

側壁面６６は、図１１（ｃ）〜図１１（ｅ）に示すように、第１内壁面６ｃと第２内壁面６ｄとを押圧手段５の伸縮方向（Ｚ方向）に繋ぐものであり、収容部６５の側面を形成している。図１１（ｃ）および図１１（ｅ）に示すように、側壁面６６は、Ｘ方向に延在する第１側壁面６ｈと、Ｙ方向に延在して対向配置された第２側壁面６ｆおよび第３側壁面６ｇとを有する。

図１１（ｃ）および図１１（ｅ）に示すように、第１側壁面６ｈのＸ方向中央における高さ方向（Ｚ方向）中心部には、Ｘ方向に細長い略長円形状の貫通孔からなる開口部６１ｄ（または６２ｄ）が設けられている。開口部６１ｄ（または６２ｄ）には、図１、図２（ａ）〜図２（ｄ）に示すように、第１端子６１（または第２端子６２）が貫通される。したがって、開口部６１ｄ（または６２ｄ）の幅および長さは、第１端子６１（または第２端子６２）のケース６から露出される部分の形状に応じて決定される。

図１１（ｃ）に示すように、第２側壁面６ｆの縁部における高さ方向（Ｚ方向）中心部には、Ｙ方向に細長いスリット６３ｄが設けられている。第２側壁面６ｆのＹ方向の幅は、スリット６３ｄより上の部分が、スリット６３ｄより下の部分よりも広くなっている。
第３側壁面６ｇの縁部における高さ方向（Ｚ方向）中心部には、Ｙ方向に細長いスリット６４ｄが設けられている。第３側壁面６ｇのＹ方向の幅は、スリット６４ｄより上の部分が、スリット６４ｄより下の部分よりも狭くなっている。

第１ケース６ａの第２側壁面６ｆの縁部は、第２ケース６ｂの第３側壁面６ｇの縁部と接合されることにより一体化され、ケース６のＹ方向に延びる一方の側面を形成する。また、第１ケース６ａの第３側壁面６ｇの縁部は、第２ケース６ｂの第２側壁面６ｆの縁部と接合されることにより一体化され、ケース６のＹ方向に延びる他方の側面を形成する。
第１ケース６ａと第２ケース６ｂとが接合されることにより、スリット６４ｄとスリット６３ｄとが連結される。このことにより、ケース６のＹ方向に延びる２つの側面には、それぞれＹ方向に細長い略長円形状の貫通孔からなる開口部が形成される。形成された開口部には、第３端子６３（または第４端子６４）が貫通される。したがって、スリット６４ｄおよびスリット６３ｄの幅および長さは、第３端子６３（または第４端子６４）のケース６から露出される部分の形状に応じて決定される。

図１１（ａ）、図１１（ｃ）、図１１（ｅ）に示すように、第１内壁面６ｃの縁部におけるＸ方向中心位置から、第３側壁面６ｇにおけるスリット６４ｄよりも第１内壁面６ｃ側の縁部は、厚みが薄くなっており、外面の延在面との段差６８が形成されている。第１内壁面６ｃの縁部におけるＸ方向中心位置から、第２側壁面６ｆにおけるスリット６３ｄよりも第１内壁面６ｃ側の縁部は、厚みが薄くなっており、内面の延在面に段差６７が形成されている。第１内壁面６ｃおよび側壁面６６の縁部に連続して形成されている段差６７、６８は、第１ケース６ａと第２ケース６ｂとの接合面である。段差６７、６８は、第１ケース６ａと第２ケース６ｂとを接合する際の位置ずれを防止するとともに、接合面を増加させて接合強度を向上させる。

第１内壁面６ｃと第２内壁面６ｄと側壁面６６の形状は、図１および図３に示すように、縮められた状態の押圧手段５と可動部材３とヒューズエレメント２と凹状部材４とが積層された形状に対応する形状とされている。
本実施形態におけるケース６は、図２（ａ）〜図２（ｄ）および図３に示すように、第１ケース６ａと第２ケース６ｂとを対向配置して接合して用いられる。ケース６内には、押圧手段５が縮められた状態で収容される。

ケース６の材料としては、凸状部材３３と同様のものを用いることができる。ケース６の材料と、凸状部材３３との材料とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
ケース６がセラミックス材料などの熱伝導率の高い材料で形成されている場合、ヒューズエレメント２の切断時に発生した熱を効率よく外部に放熱でき、ヒューズエレメント２の切断時に発生するアーク放電の継続がより効果的に抑制される。
ケース６は、公知の方法により製造できる。

（保護素子の製造方法）
次に、本実施形態の保護素子１００の製造方法について、例を挙げて説明する。
図１２〜図１４は、第１実施形態の保護素子１００の製造方法の一例を説明するための工程図である。
本実施形態の保護素子１００を製造するには、図１２（ａ）に示すように、第１端子６１、第２端子６２、第３端子６３、第４端子６４を用意する。

次に、図５に示すヒューズエレメント２を用意する。そして、図１２（ｂ）に示すように、第１端子６１上に、ヒューズエレメント２の第１端部２１をハンダ付けすることにより接続する。また、第２端子６２上に、第２端部２２をハンダ付けすることにより接続する。本実施形態においてハンダ付けに使用されるハンダ材料としては、公知のものを用いることができ、抵抗率と融点の観点からＳｎを主成分とするものを用いることが好ましい。
第１端部２１、第２端部２２と、第１端子６１、第２端子６２とは、溶接による接合によって接続されていてもよいし、リベット接合、ネジ接合などの機械的接合によって接続されていてもよく、公知の接合方法を用いることができる。

次に、給電線６３ｂ、６４ｂを用意する。そして、図１２（ｂ）に示すように、第３端子６３上に、給電線６３ｂをハンダ付けすることにより接続する。また、第４端子６４上に、給電線６４ｂをハンダ付けすることにより接続する。給電線６３ｂ、６４ｂと第３端子６３および第４端子６４とは、溶接による接合によって接続されていてもよく、公知の接合方法を用いることができる。

次に、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示す発熱部材３１を用意する。そして、図１２（ｃ）に示すように、発熱部材３１の第２表面（図１２（ｃ）における下面）に配置された給電線電極３１ｅ、３１ｆ（図１２（ｃ）においては不図示）と給電線６３ｂ、６４ｂとを、例えば、ハンダ付けする方法により接続する。さらに、発熱部材３１の第２表面（図１２における下面）に配置されたエレメント接続電極３１ｄ（図１２（ｃ）においては不図示）とヒューズエレメント２とを、例えば、ハンダ付けする方法により接続する。

次に、図１０（ａ）〜図１０（ｅ）に示す凹状部材４を用意する。そして、図１３（ａ）に示すように、凹状部材４の凹部４６上に発熱部材３１を載置するとともに、端子設置領域４１に第１端子６１を、端子設置領域４２に第２端子６２を、端子設置領域４３に第３端子６３を、端子設置領域４４に第４端子６４をそれぞれ設置する。

次に、図９（ａ）〜図９（ｆ）に示す凸状部材３３を用意する。そして、図１３（ｂ）に示すように、凸部３３ｃを発熱部材３１側に向けて、発熱部材３１上に凸状部材３３を設置する。このとき、凹状部材４の第１ガイド部材４ａと第２ガイド部材４ｂの間に、凸部３３ｃの第１ガイド部材３３ａを設置する。
次に、図１３（ｃ）に示すように、凸状部材３３の押圧手段収納領域３３ｈ内に、押圧手段５を設置する。本実施形態においては、図１３（ｃ）に示すように、押圧手段５としての円錐状のバネを使用する。円錐状のバネは、外径の小さい側を切断部２３側に向けて、押圧手段収納領域３３ｈ内に設置する。

次に、図１４（ａ）に示すように、第１ケース６ａと第２ケース６ｂとを用意する（図１１（ａ）〜図１１（ｅ）参照）。そして、第１ケース６ａの開口部６１ｄに、第１端子６１を貫通させる。また、第１ケース６ａと第２ケース６ｂとを対向配置させて、第２ケース６ｂの開口部６２ｄに、第２端子６２を貫通させる。

その後、第１ケース６ａと第２ケース６ｂとを接合する。第１ケース６ａと第２ケース６ｂとを接合する際には、第１ケース６ａの第１内壁面６ｃおよび側壁面６６の縁部に連続して形成された段差６７と、第２ケース６ｂの第１内壁面６ｃおよび側壁面６６の縁部に連続して形成され段差６８とを接合するとともに、第２ケース６ｂに形成された段差６７と、第１ケース６ａに形成された段差６８とを接合する。

第１ケース６ａと第２ケース６ｂとの接合には、必要に応じて接着剤を用いることができる。接着剤としては、例えば、熱硬化性樹脂を含む接着剤を用いることができる。
また、第１ケース６ａと第２ケース６ｂとを接合する際には、必要に応じて、第１ケース６ａと凹状部材４、および／または第２ケース６ｂと凹状部材４を、接着剤を用いて接合してもよい。

第１ケース６ａと第２ケース６ｂとを接合する際には、図３に示すように、第１ケース６ａおよび第２ケース６ｂの第２内壁面６ｄに接するように、凹状部材４の第２表面（下面）４７ｂを配置する。また、図３に示すように、第１ケース６ａおよび第２ケース６ｂの第１内壁面６ｃに接するように、縮められた状態で押圧手段５を配置する。このことにより、ケース６の収容部６５内に、縮められた状態の押圧手段５収容される。

また、第１ケース６ａと第２ケース６ｂとを接合する際には、対向配置された第１ケース６ａのスリット６３ｄと、第２ケース６ｂのスリット６４ｄとに、第３端子６３（または第４端子６４）を挿入する。その結果、第１ケース６ａと第２ケース６ｂとを接合することにより、スリット６４ｄとスリット６３ｄとが連結して形成された開口部から、第３端子６３（または第４端子６４）の一部が、ケース６の外部に露出された状態となる（図１４（ｂ）参照）。
以上の工程により、本実施形態の保護素子１００が得られる。

（保護素子の動作）
次に、本実施形態の保護素子１００のヒューズエレメント２に定格電流を越えた電流が流れた場合における保護素子１００の動作について、図面を用いて説明する。
図１５〜図１８は、第１実施形態の保護素子１００において、ヒューズエレメントの切断部の切断前と切断後の状態を説明するための断面図である。図１５は、第１実施形態に係る保護素子１００を図２に示すＡ−Ａ´線に沿って切断した断面図である。図１６は、図１５（ａ）の一部を拡大して示した拡大断面図である。図１７は、第１実施形態の保護素子１００を図２に示すＢ−Ｂ´線に沿って切断した断面図である。図１８は、図１７（ａ）の一部を拡大して示した拡大断面図である。図１５（ａ）および図１７（ａ）は切断前の状態である。図１５（ｂ）および図１７（ｂ）は切断後の状態である。

本実施形態の保護素子１００のヒューズエレメント２に定格電流を越えた電流が流れると、ヒューズエレメント２は、過電流による加熱および発熱部材３１による加熱によって昇温する。そして、昇温して軟化したヒューズエレメント２の切断部２３は、凸状部材３３の凸部３３ｃと発熱部材３１とを介して負荷される押圧手段５からの押圧力によって切断され、通電が遮断される。

保護素子１００では、ヒューズエレメント２の切断部２３が軟化温度で切断される。すなわち、ヒューズエレメント２が完全溶融状態に至る前の柔らかくなる温度あるいは固相と液相とが混在する温度で、切断部２３が切断される。したがって、保護素子１００では、ヒューズエレメント２の切断時に発生する熱量が少なくて済み、切断部２３の切断時に発生するアーク放電自体を低減できる。

本実施形態の保護素子１００においては、ヒューズエレメント２に、凸状部材３３の凸部３３ｃと発熱部材３１とを介して、押圧手段５による押圧が負荷されている。このため、ヒューズエレメント２の温度が、ヒューズエレメント２を構成する材料の軟化温度以上の温度になっていなくても切断されることのないように、ヒューズエレメント２の構成、押圧手段５の弾性力などを適正に設定する必要がある。

本実施形態の保護素子１００に備えられている発熱部材３１は、保護素子１００の通電経路となる外部回路に異常が発生して通電経路を遮断する必要が生じた場合に、外部回路に設けられた電流制御素子によって通電される発熱部３１ｂを有する。このため、ヒューズエレメント２に定格電流を越えた電流が流れると発熱部材３１が発熱する。よって、ヒューズエレメント２に定格電流を越えた電流が流れた場合におけるヒューズエレメント２の昇温速度が速く、迅速にヒューズエレメント２の切断部２３が切断される。

アーク放電は、電位間距離に反比例する電界強度に依存する。本実施形態の保護素子１００において電位間距離とは、切断された切断部２３の両切断面同士の最短距離を意味する。
本実施形態の保護素子１００では、押圧手段５の押圧力によって、凹状部材４の凹部４６内に凸状部材３３の凸部３３ｃが挿入され、切断されたヒューズエレメント２が凸状部材３３の凸部３３ｃおよび発熱部材３１とともに凹状部材４に収容される。このことにより、図１５（ｂ）および図１７（ｂ）に示すように、切断されたヒューズエレメント２の切断面同士の距離が、急速に広げられる。その結果、ヒューズエレメント２の切断時にアーク放電が発生しても、アーク放電は速やかに低減される。したがって、本実施形態の保護素子１００は、例えば、高電圧かつ大電流の電流経路に設置された場合であっても、ヒューズエレメント２の切断時に発生するアーク放電の継続を抑制できる。

本実施形態の保護素子１００では、ヒューズエレメント２の切断部２３が切断されると、図１５（ｂ）および図１７（ｂ）に示すように、発熱部材３１に接していないヒューズエレメント２が凹部４６の縁部に沿って折れ曲がり、発熱部材３１に接していたヒューズエレメント２が発熱部材３１とともに凹部４６内に収容される。したがって、ヒューズエレメント２を介した通電経路は、物理的に確実に遮断される。

本実施形態の保護素子１００では、押圧手段５からの押圧力によって凹状部材４の凹部４６内に凸状部材３３の凸部３３ｃが挿入されることで、給電線６３ｂ、６４ｂが給電線電極３１ｅ、３１ｆと切り離され、ヒューズエレメント２の第２端部２２が凹部４６内に収容される（図１５（ａ）および図１５（ｂ）参照）。したがって、ヒューズエレメント２が切断されると、発熱部材３１への給電が遮断され、発熱部材３１の発熱が停止する。よって、本実施形態の保護素子１００は、優れた安全性を有する。

以上説明したように、本実施形態の保護素子１００は、ヒューズエレメント２の切断部２３を挟み込むように、可動部材３および凹状部材４が対向配置され、可動部材３と凹状部材４との切断部２３を挟み込む方向の相対的な距離を縮めるように力を加える押圧手段５が備えられている。このため、ヒューズエレメント２の軟化温度以上の温度において切断部２３が切断される。その結果、本実施形態の保護素子１００では、ヒューズエレメント２の切断時に発生する熱量が少なくて済み、切断時に発生するアーク放電を低減できる。また、本実施形態の保護素子１００では、押圧手段５の押圧力によって、切断されたヒューズエレメント２が可動部材３とともに凹状部材４に収容される。このことにより、切断されたヒューズエレメント２の切断面同士の距離が、急速に広げられる。その結果、ヒューズエレメント２の切断時にアーク放電が発生しても、アーク放電は速やかに低減される。

［第２実施形態］
図１９は、第２実施形態に係る保護素子２００の外観を示した図面である。図１９（ａ）は平面図であり、図１９（ｂ）および図１９（ｃ）は側面図であり、図１９（ｄ）は斜視図である。図２０は、第２実施形態の保護素子２００の一部を説明するための拡大図であり、ヒューズエレメント２ａを示した平面図である。図２１は、第２実施形態の保護素子２００におけるヒューズエレメント２ａと発熱部材３１との配置関係を説明するための図面である。図２１（ａ）は押圧手段５側から見た平面図であり、図２１（ｂ）は凹状部材４側から見た斜視図である。

第２実施形態に係る保護素子２００において、上述した第１実施形態に係る保護素子１００と同じ部材については、同じ符号を付し、説明を省略する。
第２実施形態に係る保護素子２００が、第１実施形態に係る保護素子１００と異なるところは、保護素子１００における第４端子６４および給電線６４ｂを有さないことと、ヒューズエレメントの形状のみである。

第２実施形態に係る保護素子２００の有するヒューズエレメント２ａは、第１実施形態の保護素子１００におけるヒューズエレメント２と同様に、第１端部２１と第２端部２２との間に設けられた切断部２３ａを有している（図２０、図２１（ａ）および図２１（ｂ）参照）。図２０に示すように、ヒューズエレメント２ａの切断部２３ａにおけるＸ方向の幅２３ａＤは、第１端部２１におけるＸ方向の幅２１Ｄおよび第２端部２２におけるＸ方向の幅２２Ｄよりも細くなっている。

本実施形態におけるヒューズエレメント２ａでは、第１実施形態におけるヒューズエレメント２とは異なり、図２０における上側の縁部は略直線とされている。一方、図２０におけるヒューズエレメント２ａの下側の縁部の切断部２３ａに対応する部分には、ヒューズエレメント２と同様に切り欠きが設けられている。このことにより、図２０、図２１（ａ）および図２１（ｂ）に示すように、切断部２３の幅２３ａＤは、切断部２３ａ以外の幅よりも狭くなっている。

第２実施形態に係る保護素子２００では、第１実施形態の保護素子１００と同様に、発熱部材３１の給電線電極３１ｅ（図７（ａ）〜図７（ｃ）参照）が、給電線６３ｂによって第３端子６３と電気的に接続されている（図２１（ａ）および図２１（ｂ）参照）。一方、第２実施形態に係る保護素子２００では、第１実施形態の保護素子１００とは異なり、発熱部材３１の給電線電極３１ｆ（図７（ａ）〜図７（ｃ）参照）は、ヒューズエレメント２ａと電気的に接続されている。

第２実施形態に係る保護素子２００においては、本実施形態の保護素子１００と同様に、ヒューズエレメント２ａの切断部２３ａを挟み込むように、可動部材３および凹状部材４が対向配置され、可動部材３と凹状部材４との切断部２３を挟み込む方向の相対的な距離を縮めるように力を加える押圧手段５が備えられている。このため、本実施形態の保護素子１００と同様に、ヒューズエレメント２ａの切断時に発生するアーク放電を低減できるとともに、アーク放電が発生しても速やかに低減される。

第２実施形態に係る保護素子２００では、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示す発熱部材３１を備える場合を例に挙げて説明したが、第２実施形態に係る保護素子２００においても第１実施形態に係る保護素子１００と同様に、図８（ａ）および図８（ｂ）に示す発熱部材３２が備えられていてもよいし、図８（ｃ）および図８（ｄ）に示す発熱部材３１０が備えられていてもよい。

第２実施形態に係る保護素子２００では、図２０に示すヒューズエレメント２ａを備える場合を例に挙げて説明したが、第２実施形態に係る保護素子２００においても第１実施形態に係る保護素子１００と同様に、図５に示すヒューズエレメント２が備えられていてもよい。この場合においても、第２実施形態に係る保護素子２００と同様に、第４端子６４および給電線６４ｂを有さず、発熱部材３１の給電線電極３１ｆ（図７（ａ）〜図７（ｃ）参照）をヒューズエレメント２と電気的に接続する。

［第３実施形態］
上述した第１実施形態および第２実施形態では、発熱部材３１が、ヒューズエレメント２の押圧手段５側に、切断部２３に接して配置されている場合を例に挙げて説明したが、発熱部材３１は、ヒューズエレメント２の凹状部材４側に、切断部２３に接して配置されていてもよい。
図２２は、第３実施形態の保護素子３００において、ヒューズエレメントの切断部の切断前と切断後の状態を説明するための断面図であり、第１実施形態の保護素子１００における図２に示すＡ−Ａ´線に対応する位置に沿って切断した断面図である。図２２（ａ）は切断前の状態である。図２２（ｂ）は切断後の状態である。

第３実施形態に係る保護素子３００において、上述した第１実施形態に係る保護素子１００と同じ部材については、同じ符号を付し、説明を省略する。
第３実施形態に係る保護素子３００が、第１実施形態に係る保護素子１００と異なるところは、保護素子１００における発熱部材３１が、ヒューズエレメント２の凹状部材４側に切断部２３に接して配置されているところのみである。

したがって、第３実施形態に係る保護素子３００においても、本実施形態の保護素子１００と同様に、ヒューズエレメント２の切断時に発生するアーク放電を低減できるとともに、アーク放電が発生しても速やかに低減される。

［他の例］
本発明の保護素子は、上述した第１実施形態〜第３実施形態の保護素子に限定されるものではない。
例えば、上述した第１実施形態〜第３実施形態では、発熱部材３１を有する保護素子１００、２００、３００を例に挙げて説明したが、発熱部材３１は、必要に応じて設けられるものであり、設けられていなくてもよい。

上述した第１実施形態の保護素子１００と同様に、発熱部材３１が設けられていない保護素子においても、切断部２３は、平面視で凹状部材４の凹部４６内に配置され、かつ平面視で凹部４６の内面に近接する位置に配置されることが好ましい。また、可動部材３についても、上述した第１実施形態の保護素子１００と同様に、平面視で凹部４６の内側のエリアの少なくとも一部と外周が重なる位置に配置される凸部３３ｃを有することが好ましい。

発熱部材３１が設けられていない保護素子であっても、ヒューズエレメント２の軟化温度以上の温度において切断部２３が切断される。このとき、凹部４６内に凸部３３ｃが挿入されるとともに、ヒューズエレメント２の一部が折れ曲がるように凹部４６内に収容されることが好ましい。ヒューズエレメント２の切断された両端部間の距離が長くなり、ヒューズエレメント２の切断時に発生するアーク放電の継続をより短時間で抑制できるためである。

（保護素子の動作）
次に、発熱部材３１が設けられていない保護素子のヒューズエレメント２に定格電流を越えた電流が流れた場合の動作について説明する。
この場合、保護素子のヒューズエレメント２に定格電流を越えた電流が流れると、ヒューズエレメント２は、過電流による加熱によって昇温する。そして、昇温して軟化したヒューズエレメント２の切断部２３は、凸状部材３３の凸部３３ｃを介して負荷される押圧手段５からの押圧力によって切断され、通電が遮断される。

この保護素子では、ヒューズエレメント２に、凸状部材３３の凸部３３ｃを介して、押圧手段５による押圧が負荷されている。このため、押圧手段５の押圧力によって、凹状部材４の凹部４６内に凸状部材３３の凸部３３ｃが挿入され、切断されたヒューズエレメント２が凸状部材３３の凸部３３ｃとともに凹状部材４に収容される。このことにより、切断されたヒューズエレメント２の切断面同士の距離が、急速に広げられる。その結果、ヒューズエレメント２の切断時にアーク放電が発生しても、アーク放電は速やかに低減される。したがって、この保護素子は、例えば、高電圧かつ大電流の電流経路に設置された場合であっても、ヒューズエレメント２の切断時に発生するアーク放電の継続を抑制できる。

２、２ａ ヒューズエレメント
３ 可動部材
４ 凹状部材
４ａ 第１ガイド部材
４ｂ 第２ガイド部材
５ 押圧手段
６ ケース
６ａ 第１ケース
６ｂ 第２ケース
６ｃ 第１内壁面
６ｄ 第２内壁面
６ｈ 第１側壁面
６ｆ 第２側壁面
６ｇ 第３側壁面
２１ 第１端部
２２ 第２端部
２３、２３ａ 切断部
２５ 第１連結部
２６ 第２連結部
３１、３２、３１０ 発熱部材
３１ａ 絶縁基板
３１ｂ 発熱部
３１ｃ 絶縁層
３１ｄ エレメント接続電極
３１ｅ、３１ｆ 給電線電極
３３ 凸状部材
３３ａ 第１ガイド部材
３３ｂ 第２ガイド部材
３３ｃ 凸部
３３ｄ 凸状領域
３３ｅ 中央部
３３ｆ 幅広部
３３ｇ 高さの低い領域
３３ｈ 押圧手段収納領域
４１、４２、４３、４４ 端子設置領域
４６ 凹部
４６ａ 幅広部
４６ｂ、４６ｃ 幅狭部
４６ｄ 内壁面
４７ 凸部
４７ａ 頂部
４７ｂ 第２表面
６１ 第１端子
６１ａ、６２ａ、６３ａ、６４ａ 外部端子孔
６１ｃ、６２ｃ、６３ｃ、６４ｃ 鍔部
６１ｄ、６２ｄ 開口部
６２ 第２端子
６３ 第３端子
６３ｂ、６４ｂ 給電線
６３ｄ、６４ｄ スリット
６４ 第４端子
６５ 収容部
６６ 側壁面
１００、２００、３００ 保護素子

Claims (18)

1. 第１端部と第２端部との間に切断部を有し、前記第１端部から前記第２端部に向かう第１方向に通電されるヒューズエレメントと、
   前記切断部を挟み込むように対向配置された可動部材および凹状部材と、
   前記可動部材と前記凹状部材とで前記切断部を挟み込む方向の相対的な距離を縮めるように力を加える押圧手段とを備え、
   前記ヒューズエレメントの軟化温度以上の温度において、前記押圧手段の前記力により前記切断部が切断される保護素子。
2. 前記ヒューズエレメントの前記第１方向と交差する第２方向である幅であって、前記切断部の幅は前記切断部以外の幅よりも狭い請求項１に記載の保護素子。
3. 前記切断部が、平面視で前記凹状部材の凹部内に配置され、かつ平面視で前記凹部の内面に近接する位置に配置され、
   前記凹部の前記第１方向と交差する第２方向の長さが、前記切断部における前記第２方向の長さよりも長い請求項１または請求項２に記載の保護素子。
4. 前記ヒューズエレメントの前記押圧手段側もしくは前記凹状部材側に、前記切断部に接して配置もしくは近接して配置された発熱部材を備える請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の保護素子。
5. 前記発熱部材が、平面視で前記凹状部材の凹部内に配置されている請求項４に記載の保護素子。
6. 前記発熱部材の前記第１方向の長さが、前記第１方向および前記第１方向と交差する第２方向と交差する、第３方向における前記凹部の長さよりも短い請求項５に記載の保護素子。
7. 前記ヒューズエレメントが、内層を低融点金属、外層を高融点金属とする積層体である請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の保護素子。
8. 前記低融点金属は、ＳｎもしくはＳｎを主成分とする金属からなり、前記高融点金属は、ＡｇもしくはＣｕ、またはＡｇもしくはＣｕを主成分とする金属からなる請求項７に記載の保護素子。
9. 前記押圧手段がバネである請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の保護素子。
10. 前記バネが、円錐状であり、外径の小さい側を前記切断部側に向けて配置されている請求項９に記載の保護素子。
11. 前記可動部材は、平面視で前記凹状部材の凹部の内側のエリアの少なくとも一部と外周が重なる位置に配置される凸部を有し、
    前記切断部が切断されることにより、前記凹部内に前記凸部が挿入される請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の保護素子。
12. 前記第１端部に第１端子が電気的に接続され、前記第２端部に第２端子が電気的に接続されている請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の保護素子。
13. 前記発熱部材が抵抗体を有する請求項４〜請求項６のいずれか一項に記載の保護素子。
14. 前記発熱部材が、給電部材により第３端子、もしくは第３端子および第４端子と、電気的に接続され、前記給電部材を介した通電により前記抵抗体が発熱する請求項１３に記載の保護素子。
15. 少なくとも前記ヒューズエレメントと前記可動部材と前記凹状部材の凹部と前記押圧手段とが収容される複数の部材から成るケースを有し、
    前記押圧手段が前記可動部材と前記凹状部材とで前記切断部を挟み込む方向の相対的な距離を縮めるように力を加えた状態で、前記ケース内に収容されている請求項１〜請求項１４のいずれか一項に記載の保護素子。
16. 前記ケースの一部材が、前記押圧手段の伸縮方向に対向する第１内壁面と第２内壁面と、前記第１内壁面と前記第２内壁面とを繋ぐ側壁面とが同一部材で一体形成された収容部を有し、
    前記ヒューズエレメントが切断されていない状態で、前記押圧手段より発生するケース内部の応力を前記第１内壁面と前記側壁面と前記第２内壁面とで鎹状に支え保持する請求項１５に記載の保護素子。
17. 前記凹状部材および前記ケースが、ナイロンまたはセラミックスからなる請求項１５または請求項１６に記載の保護素子。
18. 前記切断部が、平面視で前記凹状部材の凹部内に配置され、かつ平面視で前記凹部の内面に近接する位置に配置され、
    前記可動部材は、平面視で前記凹部の内側のエリアの少なくとも一部と外周が重なる位置であって前記切断部の一部と重なる位置に配置される凸部を有し、
    前記切断部が切断されることにより、前記凹部内に前記凸部が挿入されるとともに、前記ヒューズエレメントの一部が折れ曲がるように前記凹部内に収容される請求項１〜請求項１７のいずれか一項に記載の保護素子。

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