JP2993933B1 - 温度ヒューズ機能付き導電接触ピン - Google Patents

温度ヒューズ機能付き導電接触ピン

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JP2993933B1
JP2993933B1 JP10176404A JP17640498A JP2993933B1 JP 2993933 B1 JP2993933 B1 JP 2993933B1 JP 10176404 A JP10176404 A JP 10176404A JP 17640498 A JP17640498 A JP 17640498A JP 2993933 B1 JP2993933 B1 JP 2993933B1
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Abstract

【要約】 【課題】電池状態を感知信号によって監視しつつ通電制
御を行う方式は、電源装置や制御装置にのみ頼ることに
なり、これらの故障あるいはノイズの影響による誤作動
が皆無とは言えないためその確実性と信頼性に問題があ
り、さらに付帯装置の追加による充放電装置全体のコス
ト上昇を招くという問題があった。 【解決手段】通電方向に２分割させた極接通電部２１と
外接通電部２１とを、低溶点合金５で連結させて成る略
棒状の通電子２と、通電子２を軸方向へ摺動可能に保持
する保持体３と、保持体３と極接通電部２１との間に電
気的絶縁性をもって配置した付勢手段である外側コイル
スプリング４と、極接通電部２１と外接通電部２２との
間に電気的絶縁性をもって、かつ抑止された反発作動の
エネルギーを蓄えた状態で配置され、低溶点合金５の溶
融による抑止解除により極接通電部２１と外接通電部２
２とを分離絶縁させる作動手段とから構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は、温度ヒューズ機
能付き導電接触ピンに関し、詳しくは、例えば、二次電
池の充放電治具の電極として機能して、電池と通電装置
とを電気的に接続導通するための導電接触ピンであっ
て、これにより当該電池の温度上昇を感知して通電を停
止させる機能を備えた温度ヒューズ機能付き導電接触ピ
ンに関する。
【０００２】
【発明の背景】携帯機器の普及に伴い、ニッケルカドミ
ウム電池、ニッケル水素電池およびリチウムイオン電池
など、密閉形二次電池の需要が増大している。
【０００３】これらの電池は、放電状態の活物質を用い
て電極を作製して電池を組立てる場合が多く、出荷前に
電池を充電したり、充放電を繰り返して活性化処理を施
したり、あるいは充放電を行って電圧や容量を検査した
りすることが行なわれる。
【０００４】ところで、密閉形電池は、高電圧や大電流
で充電した場合、または電池の容量を大きく超えて充放
電した場合には、電池内でガスが発生して、電池内圧お
よび電池温度の上昇を引き起こす恐れがあり、そのた
め、電池内に安全弁を配置して異常時にはガスを外部に
放出させて内圧の低下を図る構造を採っている。しかし
ながら、急激なガスの発生は、電池容器を開裂させて、
酸素や水素の他に、電解液としての有機溶媒などを飛散
させて、発火を引き起こし、隣接した電池や機器等へ悪
影響を及ぼす恐れがある。
【０００５】
【従来の技術】従来、上記の充放電の通電手段として
は、充放電治具に着脱自在に取り付けられる導電接触ピ
ンが使用されており、電池電極との接触を確実にするた
め、スプリングや板バネ等の付勢手段によって極接先端
部に押圧接触させている。そして、従来の導電接触ピン
においても、上述した充放電時の電池の異常時に対処す
るために、通電を自動停止させる制御機構を有してい
る。
【０００６】たとえば、特開平９ー２０４９３９が開示
する発明は、通電中の電池温度を測定する温度センサ
を、導電接触ピンに内蔵し、このセンサからの信号をも
とに外部の通電遮断機構を起動させる構成のものであっ
た。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電池電
圧、通電電流あるいは電池温度等の感知信号によって通
電制御を行う方式は、電源装置や制御装置にのみ頼るこ
ととなり、これらの故障あるいはノイズの影響による誤
作動が発生しやすく、その確実性と信頼性に問題があ
り、依然過充電や過放電による、上記危険性が懸念され
る。
【０００８】また、上記開示発明を含め、通電電圧や通
電電流、さらに電池温度を常時検知して電池を監視する
ことは、多くの付加機構を導電接触ピンに内蔵させる必
要があるほか、この情報を処理するための付帯装置も必
要となり、導電接触ピンの機構の複雑化による信頼性の
低下とコスト上昇を招くばかりでなく、付帯装置の追加
による充放電装置全体のコスト上昇をも招くという問題
があった。
【０００９】
【目的】そこで、本願発明は、上記課題に着目して為さ
れたもので、温度上昇により通電経路を遮断する温度ヒ
ューズ機能を、導電接触ピン自体に内蔵することで、電
池等の通電対象物の温度上昇に起因する危険な状態を確
実に回避し、さらには、何等の付帯装置を必要とするこ
と無く、かつ従来の導電接触ピンに換えてそのまま取付
け使用することができる新規な温度ヒューズ機能付き導
電接触ピンを提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本願発明の温度ヒューズ機能付き導電接触ピンは以
下のように構成される。
【００１１】通電方向に２分割させた極接通電部と外接
通電部とを、導電性の感温溶融体で連結させて成る略棒
状の通電子と、該通電子を軸方向へ摺動可能に保持する
保持体と、該保持体と前記極接通電部との間に電気的絶
縁性をもって、かつ弾性伸縮可能にして配置した付勢手
段と、前記極接通電部と外接通電部との間に電気的絶縁
性をもって、かつ抑止されて反発作動のエネルギーを蓄
えた状態で配置され、前記感温溶融体の溶融による抑止
解除により前記極接通電部と外接通電部とを分離絶縁さ
せる方向に反発作動する作動手段とから成ることを特徴
とする。
【００１２】さらに、上記構成の導電接触ピンは、１系
統の通電経路で構成されているのに対し、当該通電子を
略筒状に形成し、該通電子内の両端から両端部を露出さ
せた状態で、かつ該通電子とは電気的絶縁性をもって通
電子内の略軸上に測定子を配置して、２系統の通電経路
を持った導電接触ピンとしてもよい。このとき、測定子
の極接通電部側が弾力後退可能に構成することが好まし
い。
【００１３】なお、上記の付勢手段及び（又は）作動手
段は、例えば、コイルスプリング、耐熱性樹脂弾性体、
又は板バネなどから構成される。
【００１４】
【作用】上記構成により、本願発明は以下のように作用
するものである。使用状態では、極接通電部と外接通電
部とに２分割された通電子どうしを、導電性の感温溶融
体で連結させて、極接通電部と外接通電部との間を通電
可能状態とする。このとき、作動手段は、抑止されて反
発作動のエネルギーを蓄えた状態で極接通電部と外接通
電部との間に配置する。
【００１５】この状態で、充放電装置の充放電治具の所
定位置に保持体を取付け、付勢手段を収縮させて、極接
通電部を通電目的の電池等の電極部に圧接させる。
【００１６】この状態で使用し、何らかの原因で電池等
の温度が上昇すると、感温溶融体が溶融し、これにより
作動手段が解除されて反発作動（又は弾発勢動）し、外
接通電部を勢い良く移動（勢動）させて極接通電部と分
離させ、通電経路を遮断する。なお、作動手段は、絶縁
体を介して極接通電部と外接通電部との間に配置してい
るため、作動後においても接触導通の恐れはない。
【００１７】次に、請求項２の構成においては、作動手
段の拡張勢動により、外接通電部と共にこれに内設した
測定子を移動させ、通電子間の導通を遮断する。
【００１８】また請求項３の構成にあっては、測定子の
極接通電部側が弾力後退可能に構成されており、給電対
象物と圧接してより確実に導通される。この結果、電池
が高電圧や大電流で充電されたり、又は電池の容量を大
きく超えて充放電されたりすることがなくなり、ガスの
発生、電池内圧の上昇、および電池温度の上昇が回避さ
れる。
【００１９】
【発明の実施の形態】次に、本願発明の実施形態例を図
面に基づき詳細に説明する。 ［実施形態１］ 図１、図２は本実施形態１の導電接触ピンの全体を一部
断面で示す断面図であり、図１はその反発作動前の状態
を表し、図２はその反発作動後の状態を表す。なお、明
細書の記載で用いる方向性は、図面参照のための便宜上
のものである。
【００２０】本実施形態１の導電接触ピン１は、通電経
路が１系統のもので、主に、通電子２、保持体３、及び
付勢手段としてのコイルスプリング４と成る。
【００２１】通電子２は、金属等の導電性材で形成し、
通電方向（軸方向）へ極接通電部２１と外接通電部２２
とに２分割する。極接通電部２１は、比較的小径の有底
筒状に形成し、その上端開口２１ａに直棒状の外接通電
部２２の下端部２２ａを、遊びをもった状態で貫入
（「遊貫」）させて所定長さ内嵌させる。この内嵌部の
間隙に導電性を有する感温溶融体（以下「感温体」と略
称する。）としての低融点合金５を充填固化させて、極
接通電部２１と外接通電部２２とを一体化する。
【００２２】また、この状態で極接通電部２１の内空の
底部２１ｂと外接通電部２２の下端部２２ａとの間に
は、樹脂またはセラミック等の絶縁体２３を介して、圧
縮させた内側コイルスプリング２４を配設している。
【００２３】通電子２の外接通電部２２には、両端開放
で筒状の保持体３を環装し、外接通 電部２２の上部に形
成した環状のストッパ２５まで、摺動可能としている。
【００２４】外側コイルスプリング４は、外接通電部２
２の外側において、保持体３の下端のフランジ３０と、
極接通電部２１の上端開口２１ａの外側付近に被冠させ
た絶縁キャップ２６との間に圧縮状態で環装配置してい
る。 ［実施形態１の作用］上記構成により、 実施形態１の導電接触ピン１は、以下
のように作用する。
【００２５】導電接触ピン１は、従来品と同様に、外部
電源装置（図示省略。）の充放電治具Ｐの所定取付け位
置に保持体３を下方からフランジ３０に当たるまで挿入
し、外側コイルスプリング４を撓ませながら極接通電部
２１を軸方向へ移動させて、その下端部２１ｃを目的の
電気部品の極端子Ｃに圧接させる。
【００２６】そして、外接通電部２２の上端部２２ｂに
は外部電源装置に接続された通電ソケットＳが嵌合接続
される。この状態で導電接触ピン１は本来の使用目的に
供せられる。
【００２７】次に、何らかの異常により、通電対象物で
ある電気部品が発熱すると、その熱は導電接触ピン１に
伝わり、所定温度以上で低融点合金５を溶かし、内側コ
イルスプリング２４の抑止を解除する。解除された内側
コイルスプリング２４は、拡張勢動（反発作動）して、
外接通電部２２を軸方向上方へ勢い良く移動（勢動）さ
せて（矢印ａ）極接通電部２１から分離させ、通電経路
を遮断することになる。
【００２８】なお、このとき、絶縁体２３、及び絶縁キ
ャップ２６は、電気的絶縁性材で形成されているため、
内側コイルスプリング２４、又は外側コイルスプリング
４と接触しても通電することはない。 ［実施形態２］次に、実施形態２は、上記実施形態１が通電経路を１系
統としたのに対して、 通電経路を２系統に構成したもの
である。
【００２９】図３は本実施形態２の導電接触ピンの全体
を一部切欠いて示す断面斜視図であって、その反発作動
前の状態を表したものであり、図４はそのときの要部を
拡大して表した断面図であり、図５は反発作動後の状態
を表した一部切欠き断面斜視図である。
【００３０】本実施形態２の導電接触ピン６は、上記実
施形態１の通電子２を略円筒状に形成し、その通電子７
の内部の同軸上に測定子８を配置して、通電子７とは絶
縁された別系統の通電経路を配置して２系統としてい
る。
【００３１】通電子７は、導電接触ピン１において、対
象物の電気部品（例えば、二次電池）の極端子Ｃと外部
電源装置の接続端子（図示省略）との間を導通させるも
のであり、両端開放の円筒状に形成している。
【００３２】この通電子７の基本的構成は、ほぼ実施形
態１の通電子２と同様にであるが、通電子２よりやや大
径に形成される。また、極接通電部７１は両端開放の筒
状とし、下端部７１ｃに内フランジ状の挿通口７１ｂを
有する。極接通電部７１の上端開口７１ａには、両端開
放の円筒状に形成した外接通電部７２の下端部７２ａ
を、遊貫して所定長さを内嵌させ、この間隙内に低融点
合金５を充填固化させて一体化している。
【００３３】また、外接通電部７２の下端開口７２ｂに
は、絶縁スリーブ７３を内嵌状に挿入して固定してい
る。該絶縁スリーブ７３は、後述の測定子８が挿入し得
る内径を持った筒状をなし、その長さ方向中程の外側に
はフランジ７３ｆを形成して下端開口７２ｂと当接させ
ている。
【００３４】該絶縁スリーブ７３のフランジ７３ｆと、
極接通電部７１の挿通口７１ｂの縁部内面との間には、
圧縮状態の内側コイルスプリング７４を配設している。
【００３５】さらに上記実施形態１の絶縁キャップ２６
と同様な構成の絶縁キャップ７６を極接通電部７１の上
端開口７１ａに取付けている。次に、測定子８は、主体
部が金属等の略棒状の導電性材からなり、電気部品の極
端子Ｃに当接して電気的測定を行うものであって、通電
子７の両端から一部を露出させた状態で配置している。
該測定子８は、その下方部側を絶縁スリーブ７３で保持
し、上方部側を外接通電部７２の上端開口７２ａに内嵌
させた絶縁筒７７で保持している。
【００３６】該測定子８は、その基本的な構成及びその
機能は、従来品の導電接触ピンに用いられているものと
同様のものであり、摺動子８１および摺動子８１を収納
する収納筒８２とからなる。
【００３７】摺動子８１は、測定子８の下部側を構成
し、その下端部８１ｃを錐状に形成して、収納筒８２の
下端部８２ａを遊貫させ、挿通口７１ｂから露出させて
いる。
【００３８】摺動子８１の上端部８１ａには、拡張力を
付加した軸上コイルスプリング８３を配置して、極端子
Ｃへの当接点に一定の押圧力がかかるようしている。
【００３９】また、摺動子８１の上端部８１ａには、縮
径段部８１ｂを形成しており、この縮径段部８１ｂを収
納筒８２内に形成された内フランジ状のストッパ８４と
係合させることにより、収納筒８２からの摺動子８１の
抜け出しを阻止している。
【００４０】なお、上記通電子７の外接通電部７２に環
装させた保持体３、及び外側コイルスプリング４は、上
記実施形態１の場合と同様の構成であるため、同一符号
を付して説明を省略する。 ［実施形態２の作用］上記構成により、 実施形態２の導電接触ピン６は、以下
のように作動する。
【００４１】外部電源装置（図示省略。）の充放電治具
Ｐへの取付けは、実施形態１の導電接触ピン１と同様の
使用目的に供せられる。なお、このとき、測定子８は、
軸上コイルスプリング８３の付勢力で極端子Ｃに押し付
けられている。
【００４２】この状態で、何らかの異常により、通電対
象物である電気部品が発熱すると、その熱が導電接触ピ
ン６に伝わり、低融点合金５を溶かして、内側コイルス
プリング７４の抑止を解除し、この拡張勢動によって、
外接通電部７２を軸方向上方へ勢い良く移動させて（矢
印ｂ）、極接通電部７１と外接通電部７２とを離隔させ
る。これにより、通電子７の通電経路が遮断される。
【００４３】なお、このとき、測定子８は、その全体が
外接通電部７２に保持されているため、外接通電部７２
と共に移動し、その下端部８１ｃは極端子Ｃから離れる
ことになる（図５参照）。
【００４４】
【他の実施形態の可能性】ところで、上記の実施形態の
他に、本願発明の目的を達成するため、次のような変形
を加えてもよい。
【００４５】導電接触ピン、通電子の形状は円筒形状に
限定されるものではないので、例えば多角柱状としても
よい。また、作動手段、及び付勢手段として、コイルス
プリングを用いているが、これに限定するものではな
く、耐熱性樹脂弾性体や板バネ等の弾性機素と置き換え
てもよい。
【００４６】なお、導電接触ピンの通電子および測定子
の付勢手段である、外側コイルスプリングや軸上コイル
スプリングは、付勢力をもった状態で極端子Ｃに押し付
けることで、導通をより確実にするものであるが、本発
明における必須構成要素ではないため、これらのいずれ
かまたは両方を省略した構成とする事も可能である。
【００４７】
【実施例】６０℃で溶融する低融点合金からなる感温溶
融体を用いて、外接通電部および極接通電部を加熱接合
することにより、上記実施形態２の構成の導電接触ピン
を作製し、この導電接触ピンを用いて電池パネルを作製
した。
【００４８】この電池パネルに市販のＡＡ型ニカド電池
を装着し、４Ａで定電流充電し、過充電時の安全弁の作
動状況を観察したところ、本願発明の導電接触ピンがお
おむね６０℃に達した時点で感温溶融体が溶解し通電が
停止した。このときの電池温度は８０℃程度であった。
【００４９】
【効果】本願発明は上記のように、二次電池等の電気部
品の昇温を感知して通電を遮断する手段を導電接触ピン
に内蔵したため、機構を簡易にすることができると共に
確実な作動を確保することができる。
【００５０】また、外観形状は従来品と比較して、ほぼ
同じ大きさにすることができるため、外部通電装置を変
更することなく従来品の代換えとして簡単に取り付ける
ことができる特徴を有する。その結果、従来品のように
外部に別個に設ける場合と異なり非常に安価に提供する
ことができる。
【００５１】さらに、感温溶融体として低融点合金を用
いた場合は、作動温度を誤差を小さくすることができる
ばかりでなく、コイルスプリング等の作動手段の抑止を
確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施形態１の導電接触ピンの全体を一部切
欠いて示す断面斜視図であって、その反発作動前の状態
を表したものである。
【図２】 本実施形態１の導電接触ピンの反発作動後の
状態を表したものである。
【図３】 本実施形態２の導電接触ピンの全体を一部切
欠いて示す断面斜視図であって、その反発作動前の状態
を表したものである。
【図４】 本実施形態２の導電接触ピンの反発作動前の
要部を拡大して表した断面図である。
【図５】 本実施形態２の導電接触ピンの反発作動後の
状態を表した一部切欠き断面斜視図である。
【符号の説明】
１ 導電接触ピン（実施形態１） ２ 通電子 ２１ 極接通電部 ２１ａ 上端開口 ２１ｂ 底部 ２１ｃ 先端部 ２２ 外接通電部 ２２ａ 下端部 ２２ｂ 上端部 ２３ 絶縁体 ２４ 内側コイルスプリング ２５ ストッパ ２６ 絶縁キャップ ３ 保持体 ３０ フランジ ４ 外側コイルスプリング ５ 低融点合金 ［実施形態２］ ６ 導電接触ピン（実施形態２） ７ 通電子 ７１ 極接通電部 ７１ａ 上端開口 ７１ｂ 挿通口 ７１ｃ 下端部 ７２ 外接通電部 ７２ａ 上端開口 ７２ｂ 下端開口 ７３ 絶縁スリーブ ７３ｆ フランジ ７４ 内側コイルスプリング ７５ ストッパ ７６ 絶縁キャップ ７７ 絶縁筒 ８ 測定子 ８１ 摺動子 ８１ａ 上端部 ８１ｂ 縮径段部 ８１ｃ 下端部 ８２ 収納筒 ８２ａ 下端部 ８２ｂ 上端部 ８３ 軸上コイルスプリング ８４ ストッパ Ｃ 極端子 Ｐ 充放電治具 Ｓ 通電ソケット

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 極接通電部（２１）と外接通電部（２
    ２）とを導電性の感温溶融体（５）で連結させた略棒状
    の通電子（２）と、該通電子（２）の外接通電部（２２）に摺動可能にして
    環装保持した保持体（３）と、 該保持体（３）と前記極接通電部（２１）との間を、電
    気的絶縁性を保持しながら拡張させるように、外接通電
    部（２２）に環装して付勢配置した勢動手段（４）と、 前記極設通電部（２１）と外接通電部（２２）との間
    を、電気的絶縁性を保持しながら拡張させるように、極
    接通電部（２１）内に付勢配置した勢動手段（２４）
    と、から成ることを特徴とした温度ヒューズ機能付き導
    電接触ピン。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の温度ヒューズ機能付き導
    電接触ピンであって、さらに、通電子（７）を略筒状に
    形成し、該通電子（７）内の両端から両端部を露出させ
    た状態で、かつ該通電子（７）とは電気的絶縁性をもっ
    て通電子（７）内の略軸上に配置した測定子（８）と、
    から成ることを特徴とした温度ヒューズ機能付き導電接
    触ピン。
  3. 【請求項３】 極接通電部（２１）側から露出した測定
    子（８）の先端部（８１ｃ）を、進出方向の弾発付勢力
    をもって進退可能に構成した摺動子（８１）としたこと
    を特徴とする請求項２記載の温度ヒューズ機能付き導電
    接触ピン。
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