JP2022048749A - ブレーカ - Google Patents

Abstract

【課題】バイメタルの反転温度と復帰温度を高い精度で特定しながら、組み立て工程においてはスムーズにバイメタルを定位置にセットする。【解決手段】ブレーカは、外装ケース１と、固定接点５を有する固定接点金属板４と、固定接点５と対向する位置に可動接点７を有し、かつ可動接点７を可動できるように外装ケース１に一部を固定してなる可動接点金属板６と、設定温度よりも高くなると非反転形状から反転形状に反転して、可動接点金属板６をオンからオフに切り換えるバイメタル８とを備える。外装ケース１は、バイメタル８を非反転形状と反転形状に変形自在に配置してなる収納部２０を有し、収納部２０は、バイメタル８の外周縁８ａの対向面に、バイメタル８を定位置に配置する位置決めガイド３０を有し、位置決めガイド３０は、バイメタル８が非反転形状から反転形状に変形して、外周縁との隙間が大きくなる方向に傾斜してなる傾斜ガイド３１を有している。【選択図】図７

Description

本発明は、あらかじめ設定している温度よりも高くなると電流を遮断するブレーカに関する。

電池パックやモータなどの機器に保護素子として内蔵される小型のブレーカは開発されている。このブレーカは、たとえば、リチウムイオン電池の電池パックに使用されて、電池温度が異常な高温になると電流を遮断する。また、モータ等においても、温度が異常に高くなることがあるので、この状態ではブレーカで電流を遮断してモータを安全に保護できる。

以上の目的に使用される小型のブレーカは開発されている。（特許文献１）
従来のブレーカを図１７に示す。このブレーカは、固定接点金属板１０４と、可動接点金属板１０６の弾性アーム１０６Ａとの間に、設定温度で反転するバイメタル１０８を配置している。バイメタル１０８は、設定温度よりも低い状態で非反転形状（図１７の（ａ）参照）にあり、設定温度を超えると反転して反転形状（図１７の（ｂ）参照）に変形する。非反転形状のバイメタル１０８は、可動接点金属板１０６を押圧することなく、可動接点１０７を固定接点１０５に接触させてブレーカをオン状態とする。設定温度よりも高くなるとバイメタル１０８が反転形状に変形して、可動接点１０７を固定接点１０５から分離してオフ状態に切り換える。

特開２０１１－１９８６４５号公報

ブレーカは、可動接点金属板と固定接点金属板の間にバイメタルを配置して、可動接点金属板に弾性アームを設けている。弾性アームは先端に可動接点を固定している。バイメタルの非反転形状において、弾性アームは、可動接点を弾性的に固定接点に押圧して接点をオン状態に保持する。設定温度を超えてバイメタルが反転すると、反転したバイメタルが弾性アームを押圧して、可動接点を固定接点から分離してオフ状態に切り換える。可動接点は、弾性アームの弾性力で固定接点に向かって押圧され、バイメタルが反転して固定接点から分離される。すなわち、可動接点は、弾性アームの弾性力と、反転したバイメタルで互いに反対方向に押圧されて、接点をオン状態とオフ状態に切り換える。接点のオン状態で、バイメタルは非反転形状にあって弾性アームを押圧しない。したがって、接点のオン状態で、可動接点は弾性アームの弾性力で固定接点に押圧される。これに対してオフ状態においては、弾性アームが弾性力で可動接点を固定接点に向かって付勢する状態としながら、反転したバイメタルに押されて可動接点を固定接点から分離する。バイメタルは設定温度よりも低い状態では非反転形状にあり、設定温度を超えると反転するが、非反転形状から反転形状に変形するタイミングで、弾性アームの弾性力は、バイメタルを反転形状に変形するのを抑制する方向に作用する。接点がオン状態からオフ状態に切り換えられる瞬間において、弾性アームの弾性力よりも、バイメタルが反転しようとする変形力が強くなるタイミングで特定される。バイメタルは、弾性アームの弾性力に押圧されながら、この弾性力に打ち勝つ反転力が発生して、可動接点を固定接点から分離する。バイメタルは、設定温度から高くなるに従って反転力が大きくなるので、弾性アームの弾性力を超える反転力となる温度で反転して、オフ状態に切り換える。

バイメタルは、弾性アームの弾性力に打ち勝って、反転してブレーカをオフ状態に切り換えるので、バイメタルと弾性アームとの相対的な位置ずれは、バイメタルが反転する反転温度の誤差を大きくする原因となる。バイメタルが弾性アームの先端部を押圧しながら反転すると反転温度が低くなり、反対に弾性アームの先端部から離れて外装ケースに固定している付け根部を押圧して反転すると反転温度は高くなる。弾性アームがバイメタルを押圧する弾性力は、先端に近づくほど弱くなって、バイメタルが反転し易くなるからである。さらに、同じ理由で、バイメタルと弾性アームとの相対的な位置ずれは、反転したバイメタルが復帰する復帰温度の誤差も大きくする原因となる。

ブレーカは、可動接点金属板を外装ケースに固定して、バイメタルを外装ケースの収納部に配置する。収納部は、バイメタルを非反転形状と反転形状に変形できるように配置するので、収納部の内形をバイメタルの外形よりもわずかに大きくして、収納部とバイメタルとの間にクリアランスを設けている。クリアランスは、バイメタルを位置ずれさせる原因となる。クリアランスを狭くしてバイメタルの位置ずれを少なくして、バイメタルが反転する温度誤差を少なくできるが、狭いクリアランスの収納部は、組み立て工程においてバイメタルを速やかに安定してセットすることを難しくし、さらにバイメタルが確実に反転するのを阻害する原因ともなる。クリアランスを狭くすると、バイメタルの外周縁が収納部の内面に衝突するからである。このことから、バイメタルの位置ずれを少なくして、反転し又復帰する温度と誤差を小さくすることと、組み立て工程でバイメタルをスムーズに収納部にセットし、さらに収納部のバイメタルを確実に反転できることは、互いに相反する特性であって、両方を同時に満足するのは極めて難しい。

本発明は、さらに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、バイメタルの反転温度と復帰温度を高い精度で特定しながら、組み立て工程においてはスムーズにバイメタルを定位置にセットできるブレーカを提供することにある。

本発明のブレーカは、外装ケースと、外装ケースに固定してなる固定接点を有する固定接点金属板と、固定接点金属板の固定接点と対向する位置に可動接点を有し、かつ可動接点を可動できるように外装ケースに一部を固定してなる可動接点金属板と、可動接点金属板と固定接点金属板との間に配設され、設定温度よりも高くなると非反転形状から反転形状に反転して、可動接点金属板をオンからオフに切り換えるバイメタルとを備えている。外装ケースは、バイメタルを非反転形状と反転形状に変形自在に配置してなる収納部を有し、収納部は、バイメタルの外周縁の対向面に、バイメタルを定位置に配置する位置決めガイドを有し、位置決めガイドは、バイメタルが非反転形状から反転形状に変形して、外周縁との隙間が大きくなる方向に傾斜してなる傾斜ガイドを有している。

以上のブレーカは、バイメタルの反転温度と復帰温度を高い精度で特定しながら、設定温度で確実に電流を遮断できる特長がある。それは、以上のブレーカの外装ケースが、バイメタルを非反転形状と反転形状に変形自在に配置する収納部の内側面であって、バイメタルの外周縁との対向面に、バイメタルを定位置に配置する位置決めガイドを備えており、この位置決めガイドが、非反転形状から反転形状に変形するバイメタルの外周縁との隙間が大きくなる方向に傾斜してなる傾斜ガイドを有しているからである。さらに、以上のブレーカは、バイメタルの外周縁と対向する収納部の対向面に位置決めガイドを設けているので、組み立て工程においては、この位置決めガイドの傾斜ガイドに沿ってバイメタルをセットすることで、収納部の定位置にスムーズに、しかも正確に配置できる。

本発明の一実施形態にかかるブレーカの斜視図である。 図１に示すブレーカのオン状態を示す一部拡大垂直縦断面図である。 図１に示すブレーカのオフ状態を示す一部拡大垂直縦断面図である。 図２に示すブレーカの一部拡大ＩＶ－ＩＶ線断面図である。 図２に示すブレーカの一部拡大分解断面図である。 図１に示すブレーカの蓋ケースを外した平面図である。 図６に示すブレーカの分解斜視図である。 本体ケースの収納部の要部拡大斜視図である。 位置決めガイドの他の一例を示す要部拡大斜視図である。 位置決めガイドの他の一例を示す分解斜視図である。 図１０に示す位置決めガイドの要部拡大断面斜視図である。 傾斜ガイドの他の一例を示す要部拡大断面図である。 位置決めガイドを備える本体ケースの他の一例を示す平面図である。 図２に示すブレーカの接点構造を示す拡大断面図である。 図２に示すブレーカを回路基板に実装する一例を示す断面図である。 比較例にかかるブレーカの収納部の内面構造を示す拡大断面図である。 従来のブレーカの一例を示す断面図である。

以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、及びそれらの用語を含む別の用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が制限されるものではない。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一もしくは同等の部分又は部材を示す。
さらに以下に示す実施形態は、本発明の技術思想の具体例を示すものであって、本発明を以下に限定するものではない。また、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。また、一の実施の形態、実施例において説明する内容は、他の実施の形態、実施例にも適用可能である。また、図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していることがある。

本発明のある実施態様のブレーカは、外装ケースと、外装ケースに固定してなる固定接点を有する固定接点金属板と、固定接点金属板の固定接点と対向する位置に可動接点を有し、かつ可動接点を可動できるように外装ケースに一部を固定してなる可動接点金属板と、可動接点金属板と固定接点金属板との間に配設され、設定温度よりも高くなると非反転形状から反転形状に反転して、可動接点金属板をオンからオフに切り換えるバイメタルとを備えるブレーカであって、外装ケースは、バイメタルを非反転形状と反転形状に変形自在に配置してなる収納部を有し、収納部は、バイメタルの外周縁の対向面に、バイメタルを定位置に配置する位置決めガイドを有し、位置決めガイドは、バイメタルが非反転形状から反転形状に変形して、外周縁との隙間が大きくなる方向に傾斜してなる傾斜ガイドを有している。

本発明の他の実施態様のブレーカは、傾斜ガイドを、収納部の開口部を含む領域に設けている。

本発明の他の実施態様のブレーカは、位置決めガイドが、収納部の内側に突出するガイドリブで、ガイドリブが、バイメタルの外周縁との対向面を傾斜ガイドしている。

本発明の他の実施態様のブレーカは、傾斜ガイドを、傾斜する平面としている。

本発明の他の実施態様のブレーカは、バイメタルと収納部が平面視において四角形状で、位置決めガイドを、四角形状であるバイメタルの外周縁の対向する２辺の支持位置に配置している。

本発明の他の実施態様のブレーカは、バイメタルと収納部が平面視において四角形状で、位置決めガイドを、四角形状であるバイメタルの外周縁の４辺の支持位置に配置している。

本発明の他の実施態様のブレーカは、位置決めガイドをバイメタルの外周縁と対向する全周に設けており、位置決めガイドの全周内面に傾斜ガイドを設けている。

本発明の他の実施態様のブレーカは、バイメタルと収納部が平面視において四角形状で、収納部が、バイメタルの外周縁の出隅部の外側に配置されてなる入り隅壁部を有し、位置決めガイドを入り隅壁部に配置している。

本発明の他の実施態様のブレーカは、入り隅壁部において、バイメタルの外周縁の隣接する２辺の支持位置に位置決めガイドを配置している。

本発明の他の実施態様のブレーカは、入り隅壁部に配置してなる位置決めガイドが、収納部の内側に突出するガイドリブで、ガイドリブがバイメタルの外周縁との対向面を傾斜ガイドとしている。

本発明の他の実施態様のブレーカは、バイメタルの非反転形状において、バイメタルの外周縁と位置決めガイドとの最小隙間（ｔ）を１００μｍ以下としている。

本発明の他の実施態様のブレーカは、傾斜ガイドの垂直面に対する傾斜角（α）を３度よりも大きくしている。

（実施形態１）
ブレーカは、電池パックに内蔵されて、電池や周囲温度が高温になり、あるいは電池パックが異常な状態で使用されるときに、内蔵するバイメタルを変形させて電流を遮断する。ただし、本発明は、ブレーカとブレーカの用途を特定するものではなく、たとえばモータ等のように温度上昇を検出して電流を遮断する全ての用途に使用するブレーカに利用できる。

（ブレーカ１００）
図１ないし図６のブレーカ１００は、周囲温度でバイメタル８を非反転形状から反転形状に変形させて、反転するバイメタル８が可動接点金属板６の弾性アーム６Ａを変形して、オン状態からオフ状態に切り換えられる。さらに、図のブレーカ１００は、バイメタル８を加温するヒーター９を内蔵している。ヒーター９を内蔵するブレーカ１００は、ヒーター９でバイメタル８を加温して、オフ状態となって電流を遮断する状態に保持できる。オフ状態においてヒーター９に通電し、通電されるヒーター９でバイメタル８を加温して、オフ状態に保持できるからである。このブレーカ１００は、電池パックに内蔵されて、電池パックの安全性をより向上できる。電池パックが異常な温度になってブレーカ１００で電流を遮断した後、電池でヒーター９に通電して、オフ状態に保持できるので、電池が放電できる限りブレーカ１００をオフ状態に保持して外部に流れる電流を遮断状態に保持できるからである。電池が完全に放電されると、ヒーター９に通電できなくなってヒーター９がバイメタル８を加温できなくなってオン状態に復帰しても、この状態では電池は放電できなくなっているので、安全性は確保される。さらに、ヒーター９を内蔵するブレーカ１００は、電池の異常を検出してヒーター９に通電して、ヒーター９でバイメタル８を加熱して電池の電流を遮断することもできる。ブレーカを内蔵する電池パックは、素電池と直列にブレーカを接続して、ブレーカで電池の電流を遮断する。

図に示すブレーカ１００は、固定接点５を有する固定接点金属板４と、固定接点５と対向する位置に可動接点７を配置している可動接点金属板６と、固定接点金属板４と可動接点金属板６の間に配置しているバイメタル８と、固定接点金属板４と可動接点金属板６を固定している外装ケース１とを備える。このブレーカ１００は、周囲温度が設定温度よりも低い状態では、図２に示すように、非反転形状のバイメタル８が可動接点金属板６の弾性アーム６Ａを押圧せず、可動接点７が固定接点５に接触してオン状態に保持される。周囲温度が上昇して設定温度よりも高くなると、図３に示すように、バイメタル８が反転して反転形状に変形し、反転するバイメタル８が可動接点金属板６の弾性アーム６Ａを押圧して、可動接点７を固定接点５から離して接点をオフ状態に切り換える。反転したバイメタル８は、周囲温度が所定の温度まで低下すると、非反転形状に変形して、可動接点金属板６の弾性アーム６Ａを押圧しない状態となって、可動接点７を固定接点５に接触してオン状態に切り換える。

（外装ケース１）
外装ケース１は、プラスチック製の本体ケース１Ａと蓋ケース１Ｂとからなり、本体ケース１Ａに蓋ケース１Ｂを超音波溶着して連結し、あるいは接着して連結している。外装ケース１は、固定接点金属板４と可動接点金属板６を定位置に固定している。図の外装ケース１は、本体ケース１Ａの底部に固定接点金属板４をインサート成形して固定すると共に、本体ケース１Ａと蓋ケース１Ｂとの間に可動接点金属板６を挟着状態で固定して、上面に蓋ケース１Ｂを固定している。本体ケース１Ａは、両端部分に、第１の外壁１１Ａと第２の外壁１１Ｂとを突出するように設けて、第１の外壁１１Ａと第２の外壁１１Ｂとの間に、バイメタル８とヒーター９を定位置に配置する収納部２０を設けている。図の外装ケース１は、本体ケース１Ａに設けている収納部２０の底面を固定接点金属板４で閉塞して、連結する蓋ケース１Ｂで収納部２０の上面を閉塞している。

（本体ケース１Ａ）
本体ケース１Ａは、外周壁１０の内側にバイメタル８を配置する収納部２０を設けている。外周壁１０は、第１の外壁１１Ａ及び第２の外壁１１Ｂからなる一対の外壁１１と、一対の外壁１１の両端を連結している一対の対向壁１２とからなり、対向壁１２と外壁１１の内側に収納部２０を設けている。本体ケース１Ａは、収納部２０の周囲を外周壁１０で囲み、外周壁１０の底面と上面を閉塞している。収納部２０の底面は、本体ケース１Ａと一体的に成形している底部１３や固定接点金属板４で閉塞し、上面は本体ケース１Ａに連結している蓋ケース１Ｂで閉塞して、収納部２０を閉塞された中空状としている。

本体ケース１Ａは、固定接点金属板４をインサート成形して固定している。図２と図３において、固定接点金属板４は中間部４Ｂを第１の外壁１１Ａに埋設するようにインサート成形して本体ケース１Ａに固定している。この固定接点金属板４は、第１の外壁１１Ａを貫通する状態で本体ケース１Ａに固定されて、外装ケース１の内部に露出する部分に固定接点５を設けて、外部に引き出される部分を接続端子４Ｘとしている。

（バイメタル８）
バイメタル８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８は、ヒーター９と可動接点金属板６の弾性アーム６Ａとの間に配設され、設定温度で反転して、可動接点７を固定接点５から離してブレーカ１００をオフ状態に切り換える。バイメタル８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、非反転形状においては、図２に示すように、中央突出部を弾性アーム６Ａ側に突出させる姿勢に保持される。バイメタル８は、設定温度になると反転して反転形状に変形するが、反転形状では、図３に示すように、中央突出部をヒーター９側に突出させる姿勢となって、両端部で弾性アーム６Ａを押圧する形状となる。バイメタル８は、図３に示す反転形状では、中央突出部をヒーター９に接触させると共に、両端部分で弾性アーム６Ａを押圧して、弾性アーム６Ａを押し上げて可動接点７を固定接点５から離してオフに切り換える。

（収納部２０）
収納部２０は、バイメタル８を定位置に配置する位置決めガイド３０を外周壁１０の内面に設けている。図６の平面図と図７の斜視図に示すバイメタル８は平面視が四角形状で、平面視を略四角形とする収納部２０の内側にセットしている。バイメタル８は、外周縁８ａの外側に設けている位置決めガイド３０で収納部２０の定位置に配置される。バイメタル８は、非反転形状と反転形状に変形できるように収納部２０に配置される。したがって、バイメタル８の位置決めガイド３０は、バイメタル８の外周縁８ａとの間にクリアランスを設けている。位置決めガイド３０は、クリアランスを小さくして、バイメタル８の位置ずれを少なくして、反転する温度誤差を小さくできる。しかしながら、バイメタル８の外周縁８ａと位置決めガイド３０の隙間、すなわちクリアランスを小さくすることは、前述したように、バイメタル８を速やかに収納部２０にセットするのが難しくなり、またバイメタル８が収納部２０の内部で確実に安定して反転するのを阻害する原因となるので、クリアランスを小さくするのが難しい。

図６～図８の位置決めガイド３０は、バイメタル８の位置ずれを少なくして反転し、また復帰する温度の誤差を小さくし、さらに能率よく組み立てして、バイメタル８を確実に安定して反転し、また復帰できるように傾斜ガイド３１を設けている。傾斜ガイド３１は、図２及び図３の一部拡大図に示すように、バイメタル８の外周縁８ａとの対向面に設けられて、バイメタル８が反転して外周縁８ａとの隙間が次第に大きくなる方向に傾斜している。位置決めガイド３０の傾斜ガイド３１で収納部２０に配置されるバイメタル８は、非反転形状においては、外周縁８ａとのクリアランスを小さくしてバイメタル８を収納部２０の正確な位置に配置し、さらに、バイメタル８を収納部２０にセットする組み立て工程では、収納部２０の開口面積を大きくして能率よく収納部２０に配置でき、さらに、バイメタル８が反転するタイミングでは、位置決めガイド３０に衝突することなく確実に反転してブレーカをオフ状態に切り換えできる。

図６の平面図に示すブレーカ１００は、バイメタル８と収納部２０の平面視を四角形状として、四角形であるバイメタル８の外周縁８ａの対向する４辺の支持位置に位置決めガイド３０を配置している。この図の収納部２０は、四角形であるバイメタル８の外周縁８ａの１辺に２組の位置決めガイド３０を配置して、各々の位置決めガイド３０を各辺の両端部に配置している。この構造は、収納部２０の入り隅壁部２０Ａに一対の位置決めガイド３０を配置して、各辺の両端部に位置決めガイド３０を配置している。入り隅壁部２０Ａは、バイメタル８の外周縁８ａの出隅部８Ａの外側に配置するので、一対の位置決めガイド３０を四隅の入り隅壁部２０Ａに配置する収納部２０は、四角形のバイメタル８を四隅部で定位置に保持して位置ずれを防止する。

図７ないし図９の斜視図に示す位置決めガイド３０は、収納部２０の内側に突出するガイドリブ３２で、このガイドリブ３２は、図６に示すバイメタル８の外周縁８ａとの対向面を平面状の傾斜ガイド３１として、バイメタル８を定位置に配置している。図８は、図７の要部拡大斜視図で、この図に示すガイドリブ３２は、全体の形状を略三角柱状として傾斜ガイド３１を平面状としている。位置決めガイド３０は、図９の拡大斜視図に示すように、図において上部に位置する収納部２０の開口部に傾斜ガイド３１を設けて、図においてガイドリブ３２の下部を垂直ガイド３３とすることができる。図６に示すブレーカ１００は、四角形であるバイメタル８の外周縁８ａの対向する４辺を位置決めガイド３０として、位置決めガイド３０に、局部的に収納部２０の内側に突出する複数のガイドリブ３２を設け、各々のガイドリブ３２に傾斜ガイド３１を設けて、各々のガイドリブ３２に設けている各々の傾斜ガイド３１でバイメタル８を定位置に案内している。

さらに、ブレーカは、図１０及び図１１に示すように、バイメタル８の外周縁８ａと対向する全周を位置決めガイド３０とし、位置決めガイド３０の全周内面に傾斜ガイド３１を設けて、バイメタル８を収納部２０の定位置に案内することもできる。これらの図に示す位置決めガイド３０は、外周壁１０の内面全体にわたって設けられており、バイメタル８の外周縁と対向する内周面全体を傾斜面として傾斜ガイド３１としている。

ただ、位置決めガイド３０は、バイメタル８の外周縁８ａとの対向面を曲面状の傾斜ガイド３１とすることもできる。図１２に示す位置決めガイド３０は、バイメタル８の外周縁８ａとの対向面を、下端と上端の中間部が凹む形状である中央凹に湾曲する湾曲面状の傾斜ガイド３１としている。この位置決めガイド３０は、傾斜ガイド３１を、バイメタル８が反転して移動する外周縁８ａの移動軌跡に沿う湾曲面形状とすることで、バイメタル８を位置ずれすることなくスムーズに反転できる。

位置決めガイド３０は、傾斜ガイド３１とバイメタル８とのクリアランスを小さくしてバイメタル８の位置ずれをより少なくできる。したがって、このクリアランスは、バイメタル８の非反転形状において、バイメタル８の外周縁８ａと位置決めガイド３０の傾斜ガイド３１との最小隙間（ｔ）を、例えば１００μｍ以下、好ましくは８０μｍ以下、さらに好ましくは５０μｍ以下とする。クリアランスは、バイメタル８を収納部２０に速やかにセットして、バイメタル８が確実に反転できるように、傾斜ガイド３１の傾斜角を考慮して最適値に設定されるが、組み立て工程においてバイメタル８をスムーズに収納部２０にセットできるように、好ましくは１０μｍ以上とする。

本明細書において、「クリアランスの最小隙間」は、非反転形状のバイメタル８を収納部２０の中央部に配置して、バイメタル８の外周縁８ａと位置決めガイド３０との間の最小隙間（ｔ）を意味するものとする。ガイドリブ３２のある位置決めガイド３０は、バイメタル８の外周縁８ａとガイドリブ３２との最小隙間（ｔ）を意味するものとする。

位置決めガイド３０は、図５に示す傾斜ガイド３１の傾斜角（α）を大きくして、バイメタル８をスムーズに収納部２０にセットできるので、傾斜ガイド３１の傾斜角（α）は、好ましくは３度よりも大きくする。ただ、大きすぎる傾斜角は、反転するバイメタル８の位置ずれを大きくする原因となるので、傾斜角は、好ましくは３０度よりも小さく、さらに好ましくは１５度よりも小さくする。ここで、傾斜ガイド３１の傾斜角（α）とは、垂直面に対する角度であって、図５及び図８においては、収納部２０の外周壁１０の内壁面２０ａである垂直面に対して、傾斜ガイド３１の上端から下端に向かって内側に突出する傾斜面が傾斜する角度を意味している。

以上の収納部２０は、四角形の四隅部に一対の位置決めガイド３０を設けて、バイメタル８を収納部２０の定位置に配置しているが、収納部２０は、図１３に示すように、四角形であるバイメタル８の外周縁８ａの２辺の支持位置に配置することもできる。図１３のブレーカは、弾性アーム６Ａの両端部に位置するバイメタル８の２辺の外周縁８ａとの対向位置に位置決めガイド３０を設けている。この収納部２０は、位置決めガイド３０でもって、バイメタル８が弾性アーム６Ａの長手方向に位置ずれするのを防止している。バイメタル８の横幅（Ｗ）は弾性アーム６Ａの横幅（ｄ）よりも大きく、反転したバイメタル８は、弾性アーム６Ａの両端部に位置する２辺の外周縁が押圧縁８ｂとなる。押圧縁８ｂと弾性アーム６Ａとの位置ずれが反転温度の誤差となるので、バイメタル８のこの方向の位置ずれを抑制して、反転温度の誤差を少なくできる。したがって、図１３に示すように、バイメタル８の押圧縁８ｂの両側にのみ位置決めガイド３０を配置して、バイメタル８の反転温度の誤差を少なくできる。ただし、好ましくは、図６と図７に示すように、バイメタル８の外周縁ａの４辺の外側に位置決めガイド３０を配置する。このブレーカ１００は、反転温度の誤差を少なくしながら、バイメタル８をスムーズに収納部２０に配置して、バイメタル８の反転もスムーズにできるからである。

以上のブレーカ１００は、バイメタル８と収納部２０を四角形状として、四角形の隅部に位置決めガイド３０を設けて、複数の位置決めガイド３０を、バイメタル８の外周縁８ａの局所に配置するので、バイメタルの外周縁の全周に位置決めガイドを配置するブレーカ（図示しない）に比較すると、バイメタル８をよりスムーズに反転できる特長がある。それは、反転するバイメタル８の外周縁８ａが、収納部２０の内壁面２０ａに衝突する確率を小さくできるからである。また、この構造のブレーカ１００は、クリアランスの小さい収納部２０にバイメタル８をスムーズにセットできる特長もある。

以上のブレーカ１００は、バイメタル８と収納部２０を平面視において四角形状とするが、バイメタル８と収納部２０は四角形に特定するものでなく、例えば、図示しないが、バイメタルと収納部を楕円形や円形とし、バイメタルの外周縁の複数カ所に位置決めガイドを配置して、バイメタルの中央部に弾性アームを配置する構造とすることもできる。バイメタルや収納部を楕円形や円形とするブレーカは、楕円や円の中央部に弾性アームを配置し、さらに楕円形のバイメタルは、弾性アームの長手方向と楕円の長径方向が平行となる姿勢に配置して、反転するバイメタルで弾性アームを押圧してオフ状態に切り換えることができる。

さらに、図２ないし図５の断面図に示す本体ケース１Ａは、収納部２０にヒーター９を配置する収納凹部２９を設けている。収納凹部２９は収納部２０の中央部にあって、その底面を固定接点金属板４の先端部４Ａで閉塞している。収納凹部２９は、ここにヒーター９を挿入できるように、内形をヒーター９の外形よりもわずかに大きくしている。また、収納凹部２９は、外周縁に沿って突出部１４を設けている。収納凹部２９に挿入されるヒーター９は、突出部１４の上面からわずかに突出して、上面に湾曲するバイメタル８を熱結合状態に載せている。

収納部２０は、収納凹部２９の底面を固定接点金属板４で閉塞し、収納凹部２９の外側底面を本体ケース１Ａのプラスチックで閉塞している。本体ケース１Ａは、収納凹部２９の外側で収納部２０の底を閉塞しているプラスチック製の底部１３に、固定接点金属板４をインサート成形して本体ケース１Ａに固定している。

（可動接点金属板６）
可動接点金属板６は、弾性変形する金属板で、外装ケース１に固定される固定部６Ｂと、先端に可動接点７を設けている弾性アーム６Ａとを有する。可動接点金属板６は、図２と図３に示すように、固定部６Ｂを外装ケース１に固定して、先端側の弾性アーム６Ａを、外装ケース１に設けている収納部２０に配設している。可動接点金属板６は、外装ケース１に設けている第２の外壁１１Ｂの上部に固定部６Ｂを固定している。可動接点金属板６は、固定部６Ｂの外側を外装ケース１から突出させており、この突出片を接続端子６Ｘとしている。

可動接点金属板６は、収納部２０に配置される弾性アーム６Ａを、あるいは全体を弾性変形できる金属板としている。図のブレーカ１００は、可動接点金属板６を１枚の金属板で構成するので、全体を弾性変形できる金属板としている。ただ、可動接点金属板は、互いに連結された２枚の金属板で構成することもできる。この可動接点金属板は、図示しないが、外装ケースに固定される端子板と、この端子板に溶着等により連結、固定される弾性アームとで構成し、弾性アームを弾性変形できる金属板とする。可動接点金属板を、弾性アームと端子板からなる２枚の金属板で構成するブレーカは、端子板を本体ケースにインサート成形して固定し、外装ケースの内部に露出する端子板に弾性アームをレーザー溶接等により固定して製造できる。

さらに、可動接点金属板６は、弾性アーム６Ａの先端部であって固定接点５と対向する面に可動接点７を設けている。この可動接点金属板６は、バイメタル８が非反転形状の状態では、可動接点７を固定接点５に接触させてブレーカをオン状態とし、バイメタル８が反転形状の状態では、バイメタル８に押される弾性アーム６Ａを弾性変形して、可動接点７を固定接点５から離してブレーカをオフ状態とする。

（弾性アーム６Ａ）
弾性アーム６Ａは、図２と図３に示すように、収納部２０に配置されたバイメタル８の上方に配置されて、弾性変形できる弾性金属板としている。この弾性アーム６Ａは、Ｃｕ－Ｚｒ系合金やＣｕ－Ｃｒ－Ａｇ－Ｓｉ系合金である。Ｃｕ－Ｚｒ系合金は、母体となるＣｕに、好ましくは０．０５～０．１５wt％のＺｒを含有している。Ｃｕ－Ｃｒ－Ａｇ－Ｓｉ系合金は、母体となるＣｕに、０．０１～５wt％、好ましくは０．０１～２．５wt％のＣｒと、０．０１～５wt％、好ましくは０．０１～２．５wt％のＡｇと、０．０１～５wt％、好ましくは０．０１～２．５wt％のＳｉを含有している。さらに、弾性アームは、ＣｒとＡｇとＳｉの合計含有率を０．５～３重量％、ＩＡＣＳを７８％～８４％とする銅合金とする弾性金属板「マテリオン パーフォーマンス アロイズ アンド コンポジット社（MATERION PERFORMANCE ALLOYS AND COMPOSITES USA）のＱＭＥＴ ３００ 登録商標）とすることができる。さらにまた、弾性アームは、ＮｉとＰとＺｎとＦｅとを含有する銅合金、ＦｅとＰとＺｎとを含有する銅合金、ＣｒとＭｇとを含有するＩＡＣＳを７５％以上とする銅合金、Ｚｒを含有するＩＡＣＳを８０％以上とする銅合金、Ｓｎを含有するＩＡＣＳを８０％以上とする銅合金等の弾性金属板等も使用できる。
ただし、ＩＡＣＳ［international annealed copper standerd］は、電気抵抗又は電気伝導度の基準として、国際的に採択された焼鈍標準軟銅（体積抵抗率を１．７２４１×１０－２μΩｍ）の導電率を１００％として規定する表記である。

さらに、弾性アーム６Ａは、先端部であって固定接点５と対向する面に可動接点７を設けている。図１４に示す弾性アーム６Ａの可動接点７は、固定接点５と対向する領域に銀、又は銀合金からなる金属板を固定して設けており、固定接点５との接触抵抗を低減させている。可動接点７は、例えば、厚さを１００μｍ～１５０μｍとするＡｇ－Ｎｉ合金をシーム溶接して接合している。この弾性アーム６Ａは、バイメタル８が熱変形しない状態では、可動接点７が固定接点５に接触してオン状態となり、バイメタル８が熱変形する状態では、バイメタル８に押圧されて弾性変形して、可動接点７が固定接点５から離れてオフ状態となる。図２と図３に示す無通電タイプのブレーカ１００は、バイメタル８が熱変形しない状態で、可動接点７を確実に固定接点５に接触できるように、弾性アーム６Ａの後端部側を下方に押圧する押圧凸部２５を蓋ケース１Ｂの内面から突出して設けている。この弾性アーム６Ａは、後端部側が押圧凸部２５で下向きに押圧されることで、先端部が下方に付勢されて、先端の可動接点７を確実に固定接点５に接触させる。

さらに、図２と図３のブレーカ１００は、蓋ケース１Ｂに変形制限凸部２６を設けている。変形制限凸部２６は、バイメタル８が熱変形して可動接点７が固定接点５から離れるオフ状態において、弾性アーム６Ａがバイメタル８に押されて変形する変形量を制限するために、弾性アーム６Ａの先端部、すなわち可動接点７側を下方に押圧する位置にあって、弾性アーム６Ａ側に突出している。このブレーカ１００は、弾性アーム６Ａの先端部を変形制限凸部２６で下向きに、すなわち固定接点５側に押圧して、弾性アーム６Ａが反転したバイメタル８に押し上げられて変形する量を制限できる。このため、この構造のブレーカ１００は、反転したバイメタル８が弾性アーム６Ａを弾性限界を超えるように押し上げてバネ性を低下させるのを防止して、復帰後において可動接点７を固定接点５に所定の接触圧で押圧して接触抵抗を小さく保持できる特長がある。

さらに、図２ないし図５の弾性アーム６Ａは、下面に突出部６Ｃを設けており、この突出部６Ｃにバイメタル８の両端部を接触させて互いに押圧するようにしている。図に示す突出部６Ｃは、外形を円弧状としており、バイメタル８の両端部を横方向に摺動させることなく確実に接触させて互いに押圧できるようにしている。図に示す弾性アーム６Ａは、バイメタル８の両端部と対向する下面に複数の突出部６Ｃを設けている。この構造は、幅のあるバイメタル８であっても確実に接触させて互いに押圧できる。

可動接点金属板６は、固定部６Ｂを本体ケース１Ａの第２の外壁１１Ｂに固定して、弾性アーム６Ａを収納部２０に配置している。図２と図３のブレーカ３０は、第２の外壁１１Ｂの上端面に可動接点金属板６の固定部６Ｂを固定している。本体ケース１Ａは、図２、図３、及び図５に示すように、第２の外壁１１Ｂ上端面に、外周壁１０の上面よりも一段低い段差凹部２１を設けており、この段差凹部２１に可動接点金属板６の固定部６Ｂを嵌合させて定位置に配置している。図７の本体ケース１Ａは、この段差凹部２１の中央部から突出して、可動接点金属板６の固定部６Ｂを貫通する連結凸部１５を設けている。可動接点金属板６の固定部６Ｂには、連結凸部１５を貫通させる貫通孔６Ｆを設けている。図に示す連結凸部１５は、水平断面形状を長円形として、可動接点金属板６の固定部６Ｂを正確な姿勢で段差凹部２１に配置できるようにしている。さらに、図６及び図７に示す段差凹部２１は、可動接点金属板６の両側部を位置決めする位置決リブ２２を第２の外壁１１Ｂの上端部に形成している。図７に示す第２の外壁１１Ｂは、その上端面において、位置決リブ２２以外の部分を、外周壁１０の上面よりも低くして段差凹部２１を設けることにより、段差形状の位置決リブ２２を形成している。可動接点金属板６は、固定部６Ｂの両側に位置決リブ２２を案内する位置決凹部６Ｇを設けている。可動接点金属板６は、固定部６Ｂに開口された貫通孔６Ｆに連結凸部１５が挿入されると共に、固定部６Ｂの両側に設けた位置決凹部６Ｇに位置決リブ２２が案内されて、第２の外壁１１Ｂの段差凹部２１の定位置に配置される。固定部６Ｂが段差凹部２１に配置された可動接点金属板６は、接着して第２の外壁１１Ｂに固定され、あるいは本体ケース１Ａに固定される蓋ケース１Ｂに挟まれて、すなわち、第２の外壁１１Ｂの段差凹部２１の底面と蓋ケース１Ｂの対向面とで上下両面から挟着されて外装ケース１の定位置に固定される。

可動接点金属板６は、外装ケース１から外部に引き出される延伸部分を接続端子６Ｘとしている。図に示す接続端子６Ｘは、外装ケース１の反対側の端面から引き出される固定接点金属板４の接続端子４Ｘとほぼ同一平面に位置するように後端部を段差形状に折曲している。

（蓋ケース１Ｂ）
蓋ケース１Ｂは、図２ないし図５に示すように、弾性アーム６Ａの上方をカバーする状態で、本体ケース１Ａの開口部側に配置されている。図に示す蓋ケース１Ｂは、本体ケース１Ａの上端開口部側において、可動接点金属板６の外側に積層される積層金属板２４と、この積層金属板２４を固定している連結プラスチック２３とを備えている。蓋ケース１Ｂは、内面側、すなわち、本体ケース１Ａ側に積層金属板２４を表出させており、この積層金属板２４で可動接点金属板６の上方をカバーする状態で、本体ケース１Ａの開口部側に配置されている。図２ないし図５に示す蓋ケース１Ｂは、上面側において積層金属板２４のほぼ全面を連結プラスチック２３で被覆して絶縁している。積層金属板２４は、連結プラスチック２３にインサート成形して固定される。インサート成形される積層金属板２４は、連結プラスチック２３を成形する金型の成形室に仮止めされ、成形室に溶融状態のプラスチックを注入して連結プラスチック２３に固定される。連結プラスチック２３にインサート成形される積層金属板２４は、弾性アーム６Ａの後端部を下方に押圧する押圧凸部２５と、バイメタル８に押されて変形する弾性アーム６Ａの変形量を制限する変形制限凸部２６とを内面から突出して設けている。

以上の蓋ケース１Ｂは、連結プラスチック２３の外周縁部を本体ケース１Ａの外周壁１０の上面に固定して、本体ケース１Ａに固定している。蓋ケース１Ｂの連結プラスチック２３は、図５に示すように、本体ケース１Ａの外周壁１０と対向する外周縁部に、本体ケース１Ａ側に突出する外周壁２７を備えており、この外周壁２７の内側に積層金属板２４を表出させている。蓋ケース１Ｂは、図５に示すように、外周壁２７の内側を下方開口の凹部形状として、バイメタル８に押圧されて弾性変形する弾性アーム６Ａを収納する空間としている。連結プラスチック２３の外周壁２７は、本体ケース１Ａの両端部に設けている第１の外壁１１Ａと第２の外壁１１Ｂに固定され、さらに対向壁１２に固定される。

図５ないし図７に示す外装ケース１は、蓋ケース１Ｂと本体ケース１Ａとを正確に位置決めしながら連結するために、互いに嵌合する連結凸部１５、１７と連結凹部１６、１８とを備えている。本体ケース１Ａは、前述のように、第２の外壁１１Ｂの上面において、可動接点金属板６の固定部６Ｂを貫通して位置決めする連結凸部１５を突出して設けている。蓋ケース１Ｂは、本体ケース１Ａの第２の外壁１１Ｂ側の端部において、この連結凸部１５と対向する位置に、連結凸部１５を案内する連結凹部１６を設けている。さらに、図５に示す蓋ケース１Ｂは、本体ケース１Ａの第１の外壁１１Ａ側の端部の両側において、外周壁２７の下面から本体ケース１Ａに向かって突出する連結凸部１７を設けている。本体ケース１Ａは、図６と図７に示すように、これらの連結凸部１７と対向する外周壁１０の上面に、連結凸部１７を案内する連結凹部１８を設けている。

以上の外装ケース１は、本体ケース１Ａの第１の外壁１１Ａ側の端部において、蓋ケース１Ｂの両側の連結凸部１７が本体ケース１Ａの連結凹部１８に案内されると共に、本体ケース１Ａの第２の外壁１１Ｂ側の端部において、可動接点金属板６の固定部６Ｂを貫通する連結凸部１５が蓋ケース１Ｂの連結凹部１６に案内されて、蓋ケース１Ｂが本体ケース１Ａの正確な位置に連結される。

連結凸部１５、１７と連結凹部１６、１８を介して定位置に連結される蓋ケース１Ｂと本体ケース１Ａは、超音波溶着して連結プラスチック２３が本体ケース１Ａに固定される。図５に示す蓋ケース１Ｂは、連結プラスチック２３の外周壁２７の下面であって、本体ケース１Ａの外周壁１０との対向面に位置して、超音波振動で溶融される溶融凸条２８を設けている。図の蓋ケース１Ｂは、外周壁２７の下面に沿って溶融凸条２８を突出して設けている。この蓋ケース１Ｂは、可動接点金属板６の固定部６Ｂと対向する部分を除く外周縁部に、底面視略コ字状の溶融凸条２８を設けている。この蓋ケース１Ｂは、前述の連結凸部１５、１７と連結凹部１６、１８とを介して本体ケース１Ａの定位置に連結する状態で、外周部を超音波振動させて、溶融凸条２８を摩擦熱で溶融させて本体ケース１Ａの外周壁１０に溶着させる。さらに、超音波振動される蓋ケース１Ｂと本体ケース３は、互いに連結された連結凸部１５、１７と連結凹部１６、１８の接触部分も摩擦熱で溶融されて互いに溶着される。ただ、外装ケースは、蓋ケースの連結プラスチックと本体ケースとを接着して、あるいは嵌着構造や係止構造で連結して固定することもできる。

（固定接点金属板４）
固定接点金属板４は、インサート成形して本体ケース１Ａに固定している。固定接点金属板４は、先端部４Ａで収納部２０の底部１３の開口部を閉塞し、中間部４Ｂと先端部４Ａの一部を収納部２０の底部１３から本体ケース１Ａの第１の外壁１１Ａに埋設するようにインサート成形して、本体ケース１Ａに固定している。図２と図３の固定接点金属板４は、収納凹部２９の底部を閉塞する部分よりも、第１の外壁１１Ａに埋設される部分を高くするように段差部４Ｄを設けて、段差部４Ｄを本体ケース１Ａの底部１３に埋設して、段差部４Ｄの後端側を底部１３の上面に露出させて、この露出部を固定接点５としている。

固定接点金属板４は、図１４に示すように、可動接点７と対向する領域に銀メッキ層を設けて固定接点５としている。固定接点５の銀メッキ層は、たとえば５μｍである。ただ、固定接点の銀メッキ層の膜厚は、３μｍ～２０μｍ、好ましくは４μｍ～１０μｍとすることができる。固定接点５の銀メッキ層を薄くすることで、製造コストを低減できる。

固定接点金属板４は、外装ケース１から外部に引き出される延伸部分を接続端子４Ｘとしている。図に示す固定接点金属板４は、外装ケース１から外部に延長される部分を、外装ケース１に埋設される中間部４Ｂから直線状に引き出して接続端子４Ｘとしている。

以上のブレーカ１００は、周囲温度が設定温度になるとバイメタル８が瞬間的に反転し、また周囲温度が復帰温度まで低下すると瞬間的に復帰して、弾性アームを変形させるが、このことは、弾性アームを長期間にわたって確実に端子板に固定するのを難しくする。このことに加えて、全体が極めて小さいマイクロブレーカは、接点の接触位置のわずかなずれによっても接触抵抗は増加する。可動接点と固定接点の接触圧が弱く、オン状態では可動接点と固定接点が極めて狭い局部で接触しているからである。さらに、ブレーカの可動接点と固定接点の表面は、常に全面が均一な状態には保持されず、常時接触している位置に比較して、常時接触していない非接触位置の表面は薄膜の酸化膜などによって接触抵抗が増加する。

マイクロブレーカは、接点の接触抵抗を小さくすることを目的として、活性化処理が採用されている。接点の活性化処理は、オン状態で通電しながら、超音波振動させる。この方法で活性化処理された接点は、可動接点と固定接点とが特定の位置で接触する状態に限って、接触抵抗を小さくするので、接点の接触位置がずれると接触抵抗は増加する。

（接点の活性化処理）
弱い接触圧のマイクロブレーカは、組み立てた状態で、接点を活性化処理して接触抵抗を小さくできる。接点の活性化処理は、組み立てられたブレーカ１００の接点に通電する状態で超音波振動させて処理される。ブレーカ１００は、可動接点７と固定接点５とを互いに衝突させて離反方向に超音波振動させる。すなわち、ブレーカ１００は、固定接点５と可動接点７とが互いに接近し衝突し、また互いに離れる方向に相対的に移動するように超音波振動させる。超音波振動させる状態で接点の電流は、抵抗負荷の状態で、好ましくは０．１Ａ～１００Ａとする。超音波振動時における接点電流を大きくして、接点はより効果的に活性化される。抵抗と直列にコイルを接続しているインダクタンスのある負荷は、電流を遮断するときにコイルに蓄えられる電流エネルギーが大きくなるので接点電流を小さくして接点を活性化できる。コイルに蓄えられる電流のエネルギーを消費するために、接点の放電電流が大きくなるからである。したがって、接点電流は、抵抗負荷とインダクタンス負荷とを考慮して最適な値に設定する。さらに、ブレーカ１００は、接点の電流を大きくするとジュール熱で発熱してそれ自体でオフ状態に切り換えられる特性がある。超音波振動で接点を活性化するには、可動接点７を固定接点５に接触するオン状態に保持する必要がある。したがって、接点に大電流を流して超音波振動させる方法は、超音波振動させる時間を短くして、接点がオン状態にある状態で超音波振動させる。したがって、接点に大電流を流して超音波振動させる方法は、超音波振動させる時間を短くする。

通電状態で接点を超音波振動させる時間は０．１ミリ秒～１秒とする。超音波振動させる時間は、長くして接点をより効果的に活性化できるが、長すぎると接点の銀メッキ層が損傷を受けるので、銀メッキ層を損傷することなく接点を活性化できる時間に設定される。また、超音波振動による接点の活性化は、接点電流、負荷の種類、超音波振動の振幅にも影響を受け、接点電流と振幅が大きいと短時間で接点がより効果的に活性化される。したがって、超音波振動させる時間は、接点電流と超音波振動の振幅を考慮して前述の範囲で最適値に設定される。

また、接点を超音波振動させる周波数は２０ＫＨｚ～６ＧＨｚ、好ましくは２０ＫＨｚ～１ＧＨｚとする。超音波振動の周波数を高くして、単位時間に可動接点７と固定接点５との衝突回数と離反回数とを多くできる。ただ、超音波振動の周波数が高すぎると可動接点７が固定接点５から離れる間隔が狭くなって放電による活性化が低下し、反対に周波数が低すぎると衝突回数が少なくなって活性化が低下するので、超音波振動の周波数は、弾性アーム６Ａの厚さや長さを考慮し、さらに弾性アーム６Ａの共振周波数を考慮して、最適値に設定される。

さらに、ブレーカ１００を超音波振動させる振幅は０．０１μｍ～１００μｍとする。超音波振動の振幅を大きくして、可動接点７が固定接点５に衝突する運動のエネルギーを大きくでき、また可動接点７が固定接点５から離れる間隔を大きくできる。ブレーカ１００を超音波振動させる振幅は、可動接点７を固定接点５から離す間隔に影響を与える。ただ、可動接点７が固定接点５から離れる間隔は、弾性アーム６Ａを共振させることで、ブレーカ１００を超音波振動させる振幅よりも大きくできる。したがって、ブレーカ１００を超音波振動させる周波数を、弾性アーム６Ａの共振周波数やその近傍、あるいはその共振周波数の整数倍、あるいは又、共振周波数の整数分の１に設定することで可動接点７を固定接点５から充分な間隔に離して、効果的に活性化できる。

ブレーカ１００を超音波振動させる振幅を大きくするには、ブレーカ１００に接触してこれを超音波振動させる超音波振動子や超音波ホーンの出力を大きくする必要がある。大出力の超音波振動子や超音波ホーンをブレーカ１００の外装ケース１に押圧して超音波振動させると、超音波振動子との接触箇所が超音波振動による発熱で変形する等の弊害があるので、ブレーカ１００を超音波振動させる振幅は、接点を活性化できる範囲で小さく設定される。

（ヒーター９）
ヒーター９は、通電されることによって発熱して、バイメタル８を加熱する。ヒーター９は、対向面を長円形あるいは長方形とする厚みのあるＰＴＣヒーターで、上面と下面に電極を設けている。ただし、ヒーターには必ずしもＰＴＣヒーターを使用する必要はなく、通電されてバイメタル８を加熱できる全てのヒーターを使用することができる。上下面に電極を設けているヒーター９は、下面を固定接点金属板４に接触して、上面をバイメタル８を介して弾性アーム６Ａに接触できるようにしている。このヒーター９は、弾性アーム６Ａの可動接点７が固定接点５に接触するオン状態では、弾性アーム６Ａとバイメタル８とが非接触状態となって通電されず、弾性アーム６Ａの可動接点７が固定接点５から離れてオフ状態となる状態では、弾性アーム６Ａに接触するバイメタル８と固定接点金属板４とを介して通電されて発熱し、バイメタル８を加熱する。加熱されるバイメタル８は、図３に示すように、可動接点７を固定接点５から離すオフ状態に保持する。この無通電タイプのブレーカ１００は、オフ状態に切り換えられた状態で、可動接点７をオフ状態に保持するので、電池パックに安全に使用できる。それは、電池パックが異常な状態で使用されて設定温度よりも高くなり、無通電タイプのブレーカ１００がオフに切り換えられた後は、電池パックの電池からヒーター９に通電され続けてバイメタル８が加熱されるので、ブレーカ１００がオン状態に復帰することなく、電池が放電されるまで電流を遮断する状態に保持できるからである。

ただ、ブレーカは、必ずしもヒーターを内蔵する構造には限定しない。ヒーターを内蔵しないブレーカは、バイメタル８が設定温度よりも高くなって変形し、弾性アームを変形させて接点をオフ状態に切り換えると、バイメタルを加熱してブレーカをオフ状態に保持することなく、バイメタル８が所定の温度まで低下すると、バイメタルと弾性アームとを復帰させてブレーカをオン状態に切り換える。

（ブレーカ１００の電池パックへの内蔵）
以上のブレーカ１００は、例えば、電池パックに内蔵されて、電池や周囲温度が高温になり、あるいは電池パックが異常な状態で使用されるときに電流を遮断する。電池パックに内蔵されるブレーカ１００は、外装ケース１の両端から引き出された一対の接続端子６Ｘ、４Ｘが、直接に、あるいは接続リードを介して電池端子や回路基板に接続される。接続端子６Ｘ、４Ｘは、例えば、レーザー溶接により接続リードや電池端子に接続される。また、ブレーカ１００は、外装ケース１が電池表面や回路基板に接近する状態で、好ましくは熱結合状態で配置されて、電池や周囲温度が高温になると内蔵するバイメタル８を反転させて電流を遮断する。

（ブレーカ１００の回路基板への固定）
以上のブレーカ１００は、図１５に示す構造として、回路基板６０にハンダ付けして固定することもできる。図１５に示すブレーカ１００は、外装ケース１から外部に引き出される可動接点金属板６の接続端子６Ｘと固定接点金属板４の接続端子４Ｘを、外装ケース１の底面、すなわち本体ケース１Ａの底面とほぼ同一平面に位置するように折曲している。このブレーカ１００は、外装ケース１の両端から外部に引き出された可動接点金属板６の接続端子６Ｘと固定接点金属板４の接続端子４Ｘとを回路基板６０にハンダ付けして固定される。このブレーカ１００は、外装ケース１の底面、すなわち、本体ケース１Ａの底面を回路基板６０の上面に対向する姿勢として回路基板６０に配置されてハンダ付けされる。このブレーカ１００は、外装ケース１の両端に設けられた接続端子６Ｘと接続端子４Ｘとを、回路基板６０の表面に設けたハンダ面６１に配置する状態で加熱処理されてリフローハンダされる。ブレーカ１００は、接続端子６Ｘと接続端子４Ｘを介して回路基板６０のハンダ面６１に接続されると共に、回路基板６０の定位置に固定される。

［実施例１］
バイメタル８を３．４８ｍｍ×３．００ｍｍの長方形、厚さを６８μｍ、反転温度を８５℃、復帰温度を３０℃とし、図６～図８に示すように、収納部２０の入り隅壁部２０Ａに一対の位置決めガイド３０を設けて、位置決めガイド３０の傾斜ガイド３１を幅０．３ｍｍ、位置決めガイド３０のバイメタル反転方向の長さを０．４１ｍｍ、非反転形状におけるバイメタル８の外周縁８ａと傾斜ガイド３１とのクリアランスを２０μｍ、反転形状におけるバイメタル８の外周縁８ａと傾斜ガイド３１とのクリアランスを３０μｍとし、
可動接点金属板６の一部分で構成される弾性アーム６Ａの厚さを１００μｍ、弾性アーム６ＡにはＣｕ－Ｚｒ系合金を使用し、弾性アーム６Ａの長さを４．３５ｍｍ、横幅を１．５ｍｍ、弾性アーム６Ａの先端部に可動接点７を設けて、この可動接点７を厚さ１２０μｍとするシーム材（Ａｇ－Ｎｉ）とし、固定接点５を、４．５μｍのＡｇメッキ層とし、外装ケース１の外形を、縦５．８ｍｍ、横３．７ｍｍ、高さ１．０５ｍｍとするブレーカ１００を試作し、このブレーカ１００を弾性アーム６Ａの長手方向を垂直姿勢として、上下反転した後に、オフ状態からオン状態に切り換えて、切り換える温度差を検出すると、復帰温度の温度ばらつきレンジが５℃以下となる。

この実施例１で使用したＣｕ－Ｚｒ系合金は、以下の組成とした。
Ｃｕ………９９．９wt％
Ｚｒ………０．１wt％

［実施例２］
実施例１と同じ構造のブレーカであって、非反転形状のバイメタル８の外周縁８ａと位置決めガイド３０の傾斜ガイド３１とのクリアランスを２５μｍ、反転形状のバイメタル８の外周縁８ａと傾斜ガイド３１とのクリアランスを３５μｍとする以外、実施例１と同様とする実施例２のブレーカは、復帰温度のばらつきレンジが約１０℃となる。

［比較例１］
収納部２０の内壁面２０ａを傾斜面とすることなく、図１６に示すように、底面に対して垂直面とし、バイメタル８の外周縁８ａと収納部２０の内壁面２０ａとのクリアランスを非反転形状と反転形状において、６０μｍとする以外、実施例１と同様として比較例１のブレーカを製造した。このブレーカは、上下反転で反転温度を検出すると、復帰温度のばらつきレンジが約２０℃と実施例１の４倍も大きくなった。

本発明は、バイメタルの反転温度に高い精度が要求されて、設定温度で確実に電流を遮断できるブレーカとして好適に採用できる。

１００…ブレーカ
１…外装ケース
１Ａ…本体ケース
１Ｂ…蓋ケース
４…固定接点金属板
４Ａ…先端部
４Ｂ…中間部
４Ｄ…段差部
４Ｘ…接続端子
５…固定接点
６…可動接点金属板
６Ａ…弾性アーム
６Ｂ…固定部
６Ｃ…突出部
６Ｆ…貫通孔
６Ｇ…位置決凹部
６Ｘ…接続端子
７…可動接点
８…バイメタル
８ａ…外周縁
８ｂ…押圧縁
８Ａ…出隅部
９…ヒーター
１０…外周壁
１１…外壁
１１Ａ…第１の外壁
１１Ｂ…第２の外壁
１２…対向壁
１３…底部
１４…突出部
１５…連結凸部
１６…連結凹部
１７…連結凸部
１８…連結凹部
２０…収納部
２０Ａ…入り隅壁部
２０ａ…内壁面
２１…段差凹部
２２…位置決リブ
２３…連結プラスチック
２４…積層金属板
２５…押圧凸部
２６…変形制限凸部
２７…外周壁
２８…溶融凸条
２９…収納凹部
３０…位置決めガイド
３１…傾斜ガイド
３２…ガイドリブ
３３…垂直ガイド
６０…回路基板
６１…ハンダ面
１０４…固定接点金属板
１０５…固定接点
１０６…可動接点金属板
１０６Ａ…弾性アーム
１０７…可動接点
１０８…バイメタル

Claims (12)

1. 外装ケースと、
   前記外装ケースに固定してなる固定接点を有する固定接点金属板と、
   前記固定接点金属板の前記固定接点と対向する位置に可動接点を有し、かつ前記可動接点を可動できるように前記外装ケースに一部を固定してなる可動接点金属板と、
   前記可動接点金属板と前記固定接点金属板との間に配設され、設定温度よりも高くなると非反転形状から反転形状に反転して、前記可動接点金属板をオンからオフに切り換えるバイメタルと、
   を備えるブレーカであって、
   前記外装ケースは、前記バイメタルを非反転形状と反転形状に変形自在に配置してなる収納部を有し、
   前記収納部は、前記バイメタルの外周縁の対向面に、前記バイメタルを定位置に配置する位置決めガイドを有し、
   前記位置決めガイドは、前記バイメタルが非反転形状から反転形状に変形して、外周縁との隙間が大きくなる方向に傾斜してなる傾斜ガイドを有することを特徴とするブレーカ。
2. 請求項１に記載のブレーカであって、
   前記傾斜ガイドが、
   前記収納部の開口部を含む領域に設けられてなることを特徴とするブレーカ。
3. 請求項１又は２に記載のブレーカであって、
   前記位置決めガイドが、
   前記収納部の内側に突出するガイドリブで、
   前記ガイドリブが、
   前記バイメタルの外周縁との対向面を前記傾斜ガイドとしてなることを特徴とするブレーカ。
4. 請求項２又は３に記載のブレーカであって、
   前記傾斜ガイドが、
   傾斜する平面を有することを特徴とするブレーカ。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載のブレーカであって、
   前記バイメタルと前記収納部が平面視において四角形状で、
   前記位置決めガイドが、
   四角形状である前記バイメタルの外周縁の対向する２辺の支持位置に配置されてなることを特徴とするブレーカ。
6. 請求項１ないし４のいずれかに記載のブレーカであって、
   前記バイメタルと前記収納部が平面視において四角形状で、
   前記位置決めガイドが、
   四角形状である前記バイメタルの外周縁の４辺の支持位置に配置されてなることを特徴とするブレーカ。
7. 請求項１又は２に記載のブレーカであって、
   前記位置決めガイドが、
   前記バイメタルの外周縁と対向する全周に設けられており、
   前記位置決めガイドの全周内面に前記傾斜ガイドを設けてなることを特徴とするブレーカ。
8. 請求項１又は２に記載のブレーカであって、
   前記バイメタルと前記収納部が平面視において四角形状で、
   前記収納部が、
   前記バイメタルの外周縁の出隅部の外側に配置されてなる入り隅壁部を有し、
   前記位置決めガイドが、
   前記入り隅壁部に配置されてなることを特徴とするブレーカ。
9. 請求項８に記載のブレーカであって、
   前記入り隅壁部において、
   前記バイメタルの外周縁の隣接する２辺の支持位置に、前記位置決めガイドが配置されてなることを特徴とするブレーカ。
10. 請求項８又は９に記載のブレーカであって、
    前記入り隅壁部に配置してなる位置決めガイドが、
    前記収納部の内側に突出するガイドリブで、
    前記ガイドリブが、
    前記バイメタルの外周縁との対向面を前記傾斜ガイドとしてなることを特徴とするブレーカ。
11. 請求項１ないし１０のいずれかに記載のブレーカであって、
    前記バイメタルの非反転形状において、
    前記バイメタルの外周縁と前記位置決めガイドとの最小隙間が１００μｍ以下であることを特徴とするブレーカ。
12. 請求項１ないし１１のいずれかに記載のブレーカであって、
    前記傾斜ガイドの垂直面に対する傾斜角が３度よりも大きいことを特徴とするブレーカ。

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