JP2023055473A - ブレーカー、安全回路及び２次電池パック - Google Patents
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Abstract
【課題】極低温下で使用される場合であっても、安定した導通が得られるブレーカーを提供する。【解決手段】ブレーカー１は、固定片２と、可動片４と、熱応動素子５と、樹脂ケース１０とを備える。固定片２は、その厚さ方向から見た平面視で熱応動素子５と重複する領域で、樹脂ケース１０に埋設された埋設部２５を有する。樹脂ケース１０は、凹部７３の外周に形成された外周部７４と、凹部７３を貫通し埋設部２５を熱応動素子５の側に露出させる第１貫通部７５と、第１貫通部７５の内側で、固定片２と熱応動素子５との間に介在する島部７６と、外周部７４と島部７６とを連結する連結部７７とを有する。【選択図】図１
Description
本発明は、電気機器等に内蔵される小型のブレーカー等に関する。
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（例えば、特許文献１参照）。
上記特許文献１のブレーカーでは、矩形状に形成された熱応動素子が適用されている。熱応動素子は、熱膨張率の異なる薄板材を積層することにより形成され、平常時では、可動片の側に凸となるように湾曲している。
しかしながら、電気機器が極めて低温に晒される環境で使用される場合、熱応動素子の曲率も過大となる。その結果、熱応動素子の四隅が樹脂ケースに当接（干渉）する状態で、熱応動素子の中央部が可動片を上方に押し上げ、可動接点が固定接点から離隔するおそれがある。また、可動接点が固定接点から離隔しない場合であっても、固定接点に対する可動接点の接触圧力が低下し、両接点間の接触抵抗が増大する。
本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、極低温下で使用される場合であっても、安定した導通が得られるブレーカーを提供することを主たる目的としている。
本発明の第１発明は、固定接点を有する固定片と、弾性変形する弾性部及び該弾性部の一端部に可動接点を有し、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、前記可動片を前記可動接点が前記固定接点に接触する導通状態から前記可動接点が前記固定接点から離隔する遮断状態に移行させる熱応動素子と、前記熱応動素子を収容する凹部を有する樹脂ケースとを備えたブレーカーであって、前記固定片は、その厚さ方向から見た平面視で前記熱応動素子と重複する領域で、前記樹脂ケースに埋設された埋設部を有し、前記樹脂ケースは、前記凹部の外周に形成された外周部と、前記凹部を貫通し前記埋設部を前記熱応動素子の側に露出させる第１貫通部と、前記第１貫通部の内側で、前記固定片と前記熱応動素子との間に介在する島部と、前記外周部と前記島部とを連結する連結部とを有する。
本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記連結部は、前記熱応動素子の側に隆起するリブを含む、ことが望ましい。
本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記固定片は、貫通孔を有し、前記貫通孔に充填された樹脂によって、前記外周部と前記連結部とが結合される、ことが望ましい。
本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記樹脂ケースは、前記固定片の底面を覆う底部と、前記底部を貫通し、前記底面を露出させる窓部を有する、ことが望ましい。
本発明に係る前記ブレーカーにおいて、正特性サーミスターをさらに備え、前記島部には、前記正特性サーミスターを介して前記固定片と前記熱応動素子とが導通できるように、前記正特性サーミスターを装着するための第２貫通部が形成されている、ことが望ましい。
本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記連結部は、前記島部から前記可動片の長手方向の両側にのびる第１連結部と、前記島部から前記可動片の短手方向の両側にのびる第２連結部とを含む、ことが望ましい。
本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記連結部は、前記島部から前記可動片の長手方向であって前記固定接点とは逆の側にのびる第３連結部を含む、ことが望ましい。
本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記樹脂ケースは、前記島部から前記可動片の短手方向の両側に突出する突出部を含む、ことが望ましい。
本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記突出部は、前記外周部の手前で終端する、ことが望ましい。
本発明の第２発明は、固定接点を有する固定片と、弾性変形する弾性部及び該弾性部の一端部に可動接点を有し、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、前記可動片を前記可動接点が前記固定接点に接触する導通状態から前記可動接点が前記固定接点から離隔する遮断状態に移行させる熱応動素子と、前記熱応動素子を収容する凹部を有する樹脂ケースとを備えたブレーカーであって、前記固定片は、その厚さ方向から見た平面視で前記熱応動素子と重複する領域で、前記樹脂ケースに埋設された埋設部を有し、前記樹脂ケースは、前記凹部の外周に形成された外周部と、前記凹部を貫通し前記埋設部を前記熱応動素子の側に露出させる第１貫通部と、前記第１貫通部の内側で、前記固定片と前記熱応動素子との間に介在する島部と、前記固定片の底面を覆う底部と、前記底部を貫通し、前記底面の一部を露出させる窓部を有する。
本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記第１貫通部と前記窓部とは、前記平面視で一部において重複している、ことが望ましい。
本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記熱応動素子は、前記平面視で矩形状に形成され、前記第１貫通部が前記熱応動素子の四隅に対向する場所に設けられている、
ことが望ましい。
ことが望ましい。
本発明は、前記ブレーカーを備える、電気機器用の安全回路である。
本発明は、前記ブレーカーを備える、２次電池パックである。
本発明のブレーカーは、樹脂ケースに第１貫通部が形成されているので、低温時に熱応動素子の変形が過大となっても、熱応動素子と樹脂ケースとの干渉が回避される。これにより、可動片が熱応動素子の中央部によって押し上げられることが抑制され、安定した導通が得られる。
本発明の一実施形態によるブレーカーについて図面を参照して説明する。図１乃至図３は、本発明によって製造されるブレーカー１の構成を示している。ブレーカー１は、電気機器等に実装され、過度な温度上昇又は過電流から電気機器を保護する。
ブレーカー１は、固定接点２１を有する固定片２と、一端部に可動接点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、可動片４、熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６を収容する樹脂ケース１０等によって構成されている。樹脂ケース１０は、ケース本体（第１ケース）７とケース本体７の上面に装着される蓋部材（第２ケース）８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７にインサート成形により埋め込まれている。固定片２の一端側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。端子２２は、ケース本体７の外側に突出している。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。固定片２が階段状に曲げられることにより、固定接点２１と支持部２３とが段違いに配置され、ＰＴＣサーミスター６を収納する空間が容易に確保される。
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、溶接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７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７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７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）を第１面、その反対側の面を第２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、ＰＴＣサーミスター６、樹脂ケース１０等についても同様である。
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、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の一部（後述する埋設部４３）は、蓋部材８にインサート成形により埋め込まれている。
可動片４の長手方向の一端部には、可動接点４１が形成されている。可動接点４１は、例えば、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の一端部に接合されている。
可動片４の他端部には、外部回路と電気的に接続される端子４２が形成されている。可動接点４１と端子４２との間には、蓋部材８に埋設され固定される埋設部４３が設けられている。埋設部４３は端子４２の側に配されている。
可動片４は、可動接点４１と埋設部４３との間に、弾性部４４を有している。弾性部４４は、埋設部４３から可動接点４１の側に延出されている。可動片４は、弾性部４４の基端側の埋設部４３で、蓋部材８によって片持ち支持され、その状態で弾性部４４が第１面の側に弾性変形することにより、弾性部４４の先端部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は、弾性部４４において、プレス加工により湾曲又は屈曲されているのが望ましい。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、動作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４４の第２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４４に伝達される（図１、図２及び図３参照）。
熱応動素子５は、可動片４とＰＴＣサーミスター６との間に配されている。すなわち、熱応動素子５は、後述するＰＴＣサーミスター６の第１面上に載置されている。熱応動素子５は、可動片４の状態を可動接点４１が固定接点２１に接触する導通状態から可動接点４１が固定接点２１から離隔する遮断状態に移行させる。熱応動素子５は、熱膨張率の異なる薄板材を積層することにより板状に形成され、断面が円弧状に湾曲した初期形状をなしている。過熱により反転動作温度に達すると、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、冷却により正転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の逆反り変形により可動片４の弾性部４４が押し上げられ、かつ弾性部４４の弾性力により元に戻る限り、熱応動素子５の材料及び形状は特に限定されるものでないが、生産性及び逆反り変形の効率性の観点から矩形状が望ましい。
熱応動素子５の材料としては、洋白、黄銅、ステンレス鋼等の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。例えば、安定した反転動作温度及び正転復帰温度が得られる熱応動素子５の材料としては、高膨脹側に銅－ニッケル－マンガン合金、低膨脹側に鉄－ニッケル合金を組み合わせたものが望ましい。また、化学的安定性の観点からさらに望ましい材料として、高膨脹側に鉄－ニッケル－クロム合金、低膨脹側に鉄－ニッケル合金を組み合わせたものが挙げられる。さらにまた、化学的安定性及び加工性の観点からさらに望ましい材料として、高膨脹側に鉄－ニッケル－クロム合金、低膨脹側に鉄－ニッケル－コバルト合金を組み合わせたものが挙げられる。
ＰＴＣサーミスター６は、可動片４が遮断状態にあるとき、熱応動素子５を介して固定片２と可動片４とを導通させる。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の支持部２３は熱応動素子５の直下に位置している。熱応動素子５の逆反り変形により固定片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。
樹脂ケース１０を構成するケース本体７及び蓋部材８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７の第１面側には、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内部空間である凹部７３が形成されている。凹部７３は、可動片４を収容するための開口７３ａ、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７に組み込まれた可動片４、熱応動素子５の端縁は、凹部７３を構成する枠によってそれぞれ当接され、熱応動素子５の逆反り変形時に案内される。すなわち、凹部７３は、可動片４及び熱応動素子５を変形可能に収容する。
蓋部材８は、凹部７３を覆うように構成されている。蓋部材８は、凹部７３の少なくとも一部を覆う形態であってもよい。蓋部材８には、銅等を主成分とする金属板又はステンレス鋼等のカバー片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、可動片４の第１面と当接した状態で、蓋部材８に埋設される。カバー片９は、可動片４の動きを規制すると共に、蓋部材８ひいては筐体としての樹脂ケース１０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。
ケース本体７及び蓋部材８は、上記樹脂材料を用いた射出成形により形成される。既に述べたように、ケース本体７には、固定片２がインサートされ、蓋部材８には、可動片４及びカバー片９がインサートされる。
図１が示すように、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７の開口７３ａ、７３ｂ、７３ｃ等を塞ぐように、蓋部材８が、ケース本体７に装着される。ケース本体７と蓋部材８とは、例えば超音波溶着によって接合される。これにより、樹脂ケース１０が形成される。
図２及び図３は、ブレーカー１の動作の概略を示している。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は逆反り前の初期形状を維持している。弾性部４４によって可動接点４１が固定接点２１の側に押圧されることにより、可動接点４１と固定接点２１とが接触し、可動片４の弾性部４４を介してブレーカー１の固定片２と可動片４とが導通可能な状態とされる。
可動片４の弾性部４４と熱応動素子５とは接触していてもよい。この場合、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。熱膨張率の異なる薄板材が積層された構造の熱応動素子５は、温度上昇に伴い、図２に示される湾曲した初期形状が是正されるように変形する。そして、動作温度に達した熱応動素子５は、図３に示されるように逆反り形状にスナップ変形する。これにより、熱応動素子５が可動片４の弾性部４４と接触し、熱応動素子５によって弾性部４４が押し上げられて固定接点２１と可動接点４１とが離隔する。このとき、固定接点２１と可動接点４１の間を流れていた電流は遮断される。一方、熱応動素子５は、可動片４と接触して、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。すなわち、ＰＴＣサーミスター６は、可動片４を遮断状態に移行させている熱応動素子５を介して、固定片２と可動片４とを導通させる。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は正転復帰温度に戻り、元の初期形状に復元する。そして、可動片４の弾性部４４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、固定片２が埋設されたケース本体７を示している。
固定片２は、その厚さ方向から見た平面視で熱応動素子５と重複する領域で、ケース本体７に埋設された埋設部２５を有する（図１ないし３参照）。本実施形態の埋設部２５は、支持部２３の外周に配されている。これにより、支持部２３を介してＰＴＣサーミスター６を強固に支持することが可能となる。
ケース本体７は、外周部７４と、第１貫通部７５と、島部７６と、連結部７７とを有している。
外周部７４は、凹部７３の外周に形成されている。外周部７４の端面（第１面）は、蓋部材８と溶着される。第１貫通部７５は、凹部７３の底を貫通している。これにより、固定片２の埋設部２５の第１面が熱応動素子５の側（凹部７３）に露出される。
島部７６は、第１貫通部７５の内側に配されている。島部７６は、固定片２と熱応動素子５との間に介在している。連結部７７は、外周部７４と島部７６とを連結する。すなわち、連結部７７は、第１貫通部７５によって隔たれた外周部７４と島部７６と架橋する。
図５は、極低温の環境（例えば、－１５℃未満の雰囲気中）に晒されたブレーカー１の断面を示している。同図では、説明の便宜上、熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６のみが全体で描かれている。
図２に示されるように、通常の使用環境（例えば、１０℃～８０℃の雰囲気中で、過電流が生じていない使用）におけるブレーカー１では、熱応動素子５は、可動片４の側に凸となるように湾曲している。この状態から、熱応動素子５の温度が低下すると、熱応動素子５の変形（すなわち曲率）も過大となり、熱応動素子５の中央部５ａの突出が大きくなる。なお、極低温の環境及び通常の使用環境の温度は、上記範囲に限られない。
本発明のブレーカー１では、樹脂ケース１０のケース本体７に第１貫通部７５が形成されているので、熱応動素子５の第２面側のクリアランスが容易に確保される。従って、低温時に熱応動素子５の変形が過大となっても、熱応動素子５とケース本体７との干渉が容易に回避される。これにより、可動片４が熱応動素子５の中央部５ａによって押し上げられることが抑制され、可動接点４１が固定接点２１から離隔することが抑制される。また、固定接点２１に対する可動接点４１の接触圧力の低下が抑制され、両接点間の接触抵抗が低く維持される。これにより、固定片２の端子２２と可動片４の端子４２との間で、安定した導通が得られる。
また、第１貫通部７５によって隔たれた外周部７４と島部７６とが連結部７７によって連結されるので、ケース本体７が強固となり、固定接点２１と可動接点４１との接触状態が安定する。従って、固定片２の端子２２と可動片４の端子４２との間で、より一層安定した導通が得られる。
連結部７７は、熱応動素子５の側に隆起するリブ７７ａを含む、のが望ましい。リブ７７ａによって連結部７７ひいてはケース本体７がより一層強固となる。また、ケース本体７の成形時に連結部７７での樹脂材料の流動性が高められ、生産性が向上する。
図６は、ケース本体７及び固定片２の長手方向に垂直な断面を示している。なお、同図では、便宜上、熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６は、断面で切断されることなく描かれている。
固定片２は、貫通孔２６を有している。貫通孔２６は、固定片２の厚さ方向から視た平面視で、連結部７７に重複する領域に形成されている。貫通孔２６には、ケース本体７を構成する樹脂が充填されている。貫通孔２６に充填された樹脂によって、固定片２の第２面側の外周部７４と固定片２の第１面側の連結部７７とが結合される。これにより、ケース本体７がより一層強固となる。また、ケース本体７の成形時に、貫通孔２６を介して外周部７４から連結部７７にかけての樹脂材料の流動性が高められ、生産性が向上する。
貫通孔２６は、ケース本体７及び固定片２の長手方向に沿ってのびるスリット状に形成されていてもよい。このような貫通孔２６によって、上記長手方向に垂直な短手方向の幅寸法を肥大させることなく、ケース本体７の強度・剛性を高めることができる。
ケース本体７は、固定片２の底面（第２面）２ａを覆う底部７１と、底部７１に形成された窓部７２とを有している。窓部７２は、底部７１を貫通し、固定片２の底面２ａをケース本体７の外部に露出させる。
図４に示されるように、本ブレーカー１において、島部７６には第２貫通部７６ａが形成されている。第２貫通部７６ａは、島部７６を貫通している。第２貫通部７６ａは、ＰＴＣサーミスター６に対応する形状に形成されている。ＰＴＣサーミスター６は、第２貫通部７６ａに収容される。これにより、ＰＴＣサーミスター６を介して固定片２と熱応動素子５とが導通可能となる。
連結部７７は、島部７６から可動片４の長手方向の両側にのびる第１連結部７７１と、島部７６から可動片４の短手方向の両側にのびる第２連結部７７２とを含んでいる、のが望ましい。第１連結部７７１及び第２連結部７７２は、島部７６において、”＋”状に交差している。
第１連結部７７１及び第２連結部７７２によって、外周部７４と島部７６とをつなぐ連結部７７が複数になり、ケース本体７がより一層強固となる。
なお、外周部７４に何らかの外力が負荷された場合であっても、第２貫通部７６ａが形成されている島部７６が柔軟に変形することにより、連結部７７（特に外周部７４との接合部）での応力集中が回避され、ケース本体７の損傷が抑制される。
第１貫通部７５と窓部７２とは、固定片２の平面視で一部において重複している、のが望ましい。これにより、ケース本体７の成形時に、第１貫通部７５の側と窓部７２の側から、固定片２を金型で挟み込んで、正確に位置決めすることが可能となる。
図７は、ケース本体７の変形例であるケース本体７Ａ及び固定片２を示す斜視図である。ケース本体７Ａのうち、以下で説明されてない部分については、上述したケース本体７の構成が採用されうる。
ケース本体７Ａでは、島部７６にＰＴＣサーミスター６を収容するための第２貫通部７６ａが廃されている。このため、ケース本体７Ａが適用されるブレーカー１では、ＰＴＣサーミスター６が省略される。これにより、ブレーカー１の構成が簡素化され、コストダウンが図られる。
ケース本体７Ａにおいて、連結部７７は、第３連結部７７３を含んでいる。第３連結部７７３は、島部７６から可動片４の長手方向であって固定接点２１とは逆の側にのびている。外周部７４と島部７６とが第３連結部７７３によって連結されるので、ケース本体７が強固となり、固定接点２１と可動接点４１との接触状態が安定する。従って、固定片２の端子２２と可動片４の端子４２との間で、より一層安定した導通が得られる。
ケース本体７Ａは、島部７６から突出する突出部７７４を含んでいる。突出部７７４は、可動片４の短手方向の両側に突出する。
突出部７７４は、外周部７４の手前で終端する、のが望ましい。このような突出部７７４によって、外周部７４に何らかの外力が負荷された場合であっても、突出部７７４及び島部７６への応力の伝達が断たれるので、ケース本体７の損傷が抑制される。
ケース本体７Ａと組み合わせられる固定片２にあっても、図６に示される固定片２と同様に、貫通孔２６が形成されるのが望ましい。この場合、貫通孔２６は、固定片２の厚さ方向から視た平面視で、突出部７７４に重複する領域に形成されている（図１０参照）。貫通孔２６には、ケース本体７Ａを構成する樹脂が充填されている。貫通孔２６に充填された樹脂によって、固定片２の第２面側の外周部７４と固定片２の第１面側の突出部７７４とが結合される。これにより、ケース本体７Ａがより一層強固となる。また、ケース本体７Ａの成形時に、貫通孔２６を介して外周部７４から突出部７７４にかけての樹脂材料の流動性が高められ、生産性が向上する。
突出部７７４は、熱応動素子５の側に隆起するリブ７７ａを含む、のが望ましい。リブ７７ａによって突出部７７４ひいてはケース本体７Ａがより一層強固となる。また、ケース本体７Ａの成形時に突出部７７４での樹脂材料の流動性が高められ、生産性が向上する。
図８は、ケース本体７Ａ及び固定片２を示す平面図である。図１、４、５、７および８に示されるように、第１貫通部７５は、矩形状に形成されている熱応動素子５の四隅部５ｃに対向する場所に設けられている、のが望ましい。これにより、極低温の環境で、熱応動素子５とケース本体７、７Ａとの当接がより一層容易に回避され（図５参照）、固定片２の端子２２と可動片４の端子４２との間で、安定した導通が得られる。
図９は、ケース本体７Ａの変形例であるケース本体７Ｂ及び固定片２を示す斜視図である。また、図１０は、ケース本体７Ｂ及び固定片２の長手方向に垂直な断面を示している。ケース本体７Ｂのうち、以下で説明されてない部分については、上述したケース本体７、７Ａの構成が採用されうる。
ケース本体７Ｂでは、外周部７４と島部７６とを連結する連結部７７が廃されている。なわち、ケース本体７Ｂは、外周部７４と、第１貫通部７５と、島部７６と、底部７１と、窓部７２とを有する。
図１０に示されるように、固定片２には、貫通孔２６が形成されている。貫通孔２６には、ケース本体７Ｂを構成する樹脂が充填されている。貫通孔２６に充填された樹脂によって、固定片２の第２面側の外周部７４と固定片２の第１面側の突出部７７４とが結合される。これにより、ケース本体７Ｂがより一層強固となる。また、ケース本体７Ｂの成形時に、貫通孔２６を介して外周部７４から突出部７７４にかけての樹脂材料の流動性が高められ、生産性が向上する。
ケース本体７Ｂにあっては、さらに、島部７６から突出する突出部７７４が廃されていてもよい。この場合、貫通孔２６に充填された樹脂によって、固定片２の第２面側の外周部７４と固定片２の第１面側の島部７６とが結合されるように構成される。
ケース本体７Ｂにあっても、第１貫通部７５は、矩形状に形成されている熱応動素子５の四隅部５ｃに対向する場所に設けられている、のが望ましい。これにより、ケース本体７、７Ａと同様に、極低温の環境で、熱応動素子５とケース本体７Ｂとの当接がより一層容易に回避され、固定片２の端子２２と可動片４の端子４２との間で、安定した導通が得られる。
以上、本発明のブレーカー１が詳細に説明されたが、本発明は上記の具体的な実施形態に限定されることなく種々の態様に変更して実施される。本実施形態のブレーカー１では、例えば、ＷＯ２０１１／１０５１７５号公報に示されるように、可動片４がケース本体７と蓋部材８に挟み込まれて固定される形態であってもよい。また、例えば、特開２０２０－０３５５１５号公報に示されるように、可動片４がケース本体７に埋設された端子片に溶接によって固定される形態であってもよい。
すなわち、本発明のブレーカー１は、少なくとも、固定接点２１有する固定片２と、弾性変形する弾性部４４及び該弾性部４４の一端部に可動接点４１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、可動片４を可動接点４１が固定接点２１に接触する導通状態から可動接点４１が固定接点２１から離隔する遮断状態に移行させる熱応動素子５と、熱応動素子５を収容する凹部７３を有する樹脂ケース１０とを備えたブレーカー１であって、固定片２は、その厚さ方向から見た平面視で熱応動素子５と重複する領域で、樹脂ケース１０に埋設された埋設部２５を有し、樹脂ケース１０は、凹部７３の外周に形成された外周部７４と、凹部７３を貫通し埋設部２５を熱応動素子５の側に露出させる第１貫通部７５と、第１貫通部７５の内側で、固定片２と熱応動素子５との間に介在する島部７６と、外周部７４と島部７６とを連結する連結部７７とを有していればよい。
また、本発明のブレーカー１は、少なくとも、固定接点２１有する固定片２と、弾性変形する弾性部４４及び該弾性部４４の一端部に可動接点４１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、可動片４を可動接点４１が固定接点２１に接触する導通状態から可動接点４１が固定接点２１から離隔する遮断状態に移行させる熱応動素子５と、熱応動素子５を収容する凹部７３を有する樹脂ケース１０とを備えたブレーカー１であって、固定片２は、その厚さ方向から見た平面視で熱応動素子５と重複する領域で、樹脂ケース１０に埋設された埋設部２５を有し、樹脂ケース１０は、凹部７３の外周に形成された外周部７４と、凹部７３を貫通し埋設部２５を熱応動素子５の側に露出させる第１貫通部７５と、第１貫通部７５の内側で、固定片２と熱応動素子５との間に介在する島部７６と、固定片２の底面を覆う底部７１と、底部７１を貫通し、固定片２の底面の一部を露出させる窓部７２とを有していればよい。
また、本発明のブレーカー１等は、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１１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の出力回路中に設けたブレーカー１とを備える。図１２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、極低温下で使用される場合であっても、安定した導通が得られる２次電池パック５００又は安全回路５０２を実現できる。
１ ：ブレーカー
２ ：固定片
２ａ ：底面
４ ：可動片
５ ：熱応動素子
６ ：サーミスター
１０ ：樹脂ケース
２１ ：固定接点
２５ ：埋設部
２６ ：貫通孔
４１ ：可動接点
４３ ：埋設部
４４ ：弾性部
７１ ：底部
７２ ：窓部
７３ ：凹部
７４ ：外周部
７５ ：第１貫通部
７６ ：島部
７６ａ ：第２貫通部
７７ ：連結部
７７ａ ：リブ
５００ ：２次電池パック
５０１ ：２次電池
５０２ ：安全回路
７７１ ：第１連結部
７７２ ：第２連結部
７７３ ：第３連結部
７７４ ：突出部
２ ：固定片
２ａ ：底面
４ ：可動片
５ ：熱応動素子
６ ：サーミスター
１０ ：樹脂ケース
２１ ：固定接点
２５ ：埋設部
２６ ：貫通孔
４１ ：可動接点
４３ ：埋設部
４４ ：弾性部
７１ ：底部
７２ ：窓部
７３ ：凹部
７４ ：外周部
７５ ：第１貫通部
７６ ：島部
７６ａ ：第２貫通部
７７ ：連結部
７７ａ ：リブ
５００ ：２次電池パック
５０１ ：２次電池
５０２ ：安全回路
７７１ ：第１連結部
７７２ ：第２連結部
７７３ ：第３連結部
７７４ ：突出部
Claims (14)
- 固定接点を有する固定片と、
弾性変形する弾性部及び該弾性部の一端部に可動接点を有し、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、前記可動片を前記可動接点が前記固定接点に接触する導通状態から前記可動接点が前記固定接点から離隔する遮断状態に移行させる熱応動素子と、
前記熱応動素子を収容する凹部を有する樹脂ケースとを備えたブレーカーであって、
前記固定片は、その厚さ方向から見た平面視で前記熱応動素子と重複する領域で、前記樹脂ケースに埋設された埋設部を有し、
前記樹脂ケースは、前記凹部の外周に形成された外周部と、前記凹部を貫通し前記埋設部を前記熱応動素子の側に露出させる第１貫通部と、前記第１貫通部の内側で、前記固定片と前記熱応動素子との間に介在する島部と、前記外周部と前記島部とを連結する連結部とを有する、
ブレーカー。 - 前記連結部は、前記熱応動素子の側に隆起するリブを含む、請求項１に記載のブレーカー。
- 前記固定片は、貫通孔を有し、
前記貫通孔に充填された樹脂によって、前記外周部と前記連結部とが結合される、請求項１または２に記載のブレーカー。 - 前記樹脂ケースは、前記固定片の底面を覆う底部と、前記底部を貫通し、前記底面を露出させる窓部を有する、請求項１ないし３のいずれか一項に記載のブレーカー。
- 正特性サーミスターをさらに備え、
前記島部には、前記正特性サーミスターを介して前記固定片と前記熱応動素子とが導通できるように、前記正特性サーミスターを装着するための第２貫通部が形成されている、請求項１ないし４のいずれか一項に記載のブレーカー。 - 前記連結部は、前記島部から前記可動片の長手方向の両側にのびる第１連結部と、前記島部から前記可動片の短手方向の両側にのびる第２連結部とを含む、請求項５に記載のブレーカー。
- 前記連結部は、前記島部から前記可動片の長手方向であって前記固定接点とは逆の側にのびる第３連結部を含む、請求項１ないし４のいずれか一項に記載のブレーカー。
- 前記樹脂ケースは、前記島部から前記可動片の短手方向の両側に突出する突出部を含む、請求項７に記載のブレーカー。
- 前記突出部は、前記外周部の手前で終端する、請求項８に記載のブレーカー。
- 固定接点を有する固定片と、
弾性変形する弾性部及び該弾性部の一端部に可動接点を有し、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、前記可動片を前記可動接点が前記固定接点に接触する導通状態から前記可動接点が前記固定接点から離隔する遮断状態に移行させる熱応動素子と、
前記熱応動素子を収容する凹部を有する樹脂ケースとを備えたブレーカーであって、
前記固定片は、その厚さ方向から見た平面視で前記熱応動素子と重複する領域で、前記樹脂ケースに埋設された埋設部を有し、
前記樹脂ケースは、前記凹部の外周に形成された外周部と、前記凹部を貫通し前記埋設部を前記熱応動素子の側に露出させる第１貫通部と、前記第１貫通部の内側で、前記固定片と前記熱応動素子との間に介在する島部と、前記固定片の底面を覆う底部と、前記底部を貫通し、前記底面の一部を露出させる窓部を有する、
ブレーカー。 - 前記第１貫通部と前記窓部とは、前記平面視で一部において重複している、請求項１０に記載のブレーカー。
- 前記熱応動素子は、前記平面視で矩形状に形成され、
前記第１貫通部が前記熱応動素子の四隅に対向する場所に設けられている、請求項１ないし１１のいずれか一項に記載のブレーカー。 - 請求項１乃至１２のいずれかに記載のブレーカーを備える、電気機器用の安全回路。
- 請求項１乃至１２のいずれかに記載のブレーカーを備える、２次電池パック。
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