JP3878729B2 - 温度ヒュ−ズの動作方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はヒュ−ズエレメントに低融点合金片を使用した薄型温度ヒュ−ズの動作方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気機器・電子機器を過電流に基づく異常発熱から保護するための温度ヒュ−ズとして合金タイプが周知されている。
この合金タイプの温度ヒュ−ズにおいては、ヒュ−ズエレメントにフラックス塗布の低融点金属片を使用しており、機器の過電流に基づく異常発熱時にその発熱で低融点合金片を溶融させ、既に溶融されているフラックスとの共存下、溶融合金が表面張力による球状化で分断され、球状化の進行でその分断距離が所定の距離に達したときに通電が遮断されて機器が電源から切り離される。
【０００３】
近来、電気・電子機器の小型化に伴い、これらの機器に装着して使用される温度ヒュ−ズにおいても、小型化、特に、薄厚化が要求され、最近では厚さ４００μｍもの超薄型が要求されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような超薄型の温度ヒュ−ズでは、扁平ケ−ス内の空間ギャップが極めて薄く低融点合金片が溶融分断されても、ケ−スの熱反りや外部荷重を勘案すると、使用電圧のもとでの放電を防止できるに足るギャップを確保することが難しく、４００μｍといった薄型化は至難である。
【０００５】
本発明の目的は、４００μｍといった超薄型化を可能とする薄型温度ヒュ−ズを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る温度ヒュ−ズの動作方法は、扁平ケースの両面に電極を設け、扁平ケース内に一端固定で少なくとも他端部を絶縁性とした熱収縮性フィルムを収容し、該熱収縮性フィルムの他端部を貫通して前記電極間に低融点合金片を連結してなる薄型温度ヒューズの動作方法であり、低融点合金片の溶融時での熱収縮性フィルムの熱収縮で当該低融点合金片を剪断させ、該剪断後の分断低融点合金片部間に熱収縮性フィルムの絶縁性他端部を食い込ませて通電を遮断することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。
図１の（イ）は本発明に係る薄型温度ヒュ−ズの一例を示す図面、図１の（ロ）は図１の（イ）におけるロ−ロ断面図である。
図１の（イ）及び図１の（ロ）において、１は絶縁物、例えばセラミックス製やプラスチック製の扁平ケ−スであり、胴枠部１０に上下蓋板部１１，１２を一体化してある。２１，２２は扁平ケ−ス１の蓋板部１１，１２の外面に設けた電極であり、導電金属板や導電金属箔の貼着、導電ペ−ストの塗布・焼付け、導電金属材の蒸着やメッキ等で形成することができる。３は扁平ケ−ス１内に一端３１固定・他端自由の状態で収納した熱収縮性絶縁フィルムであり、延伸成形品や形状記憶成形品を使用することができる。４は扁平ケ−ス１の厚み方向に貫設した低融点金属片であり、熱収縮性絶縁フィルム４の他端部に貫通させ、各端を各電極２１，２２に溶接等で接続してある。
【０００８】
上記において、低融点合金片４の融点Ｔ
（非共晶合金の場合は固相線温度）が温度ヒュ−ズの作動温度として設定されている。
上記熱収縮性絶縁フィルム３には、温度Ｔ
以下で急速に収縮し、平常時の機器の通電サイクル下での加熱では実質上収縮しないものが使用されている。
本発明に係る温度ヒュ−ズは、例えばリチウムイオン２次電池の安全弁板と正極蓋との間に挾持して使用される。
図２はこの温度ヒュ−ズの作動状態を示し、機器の過電流に基づく異常発熱で低融点合金片４が溶融され、この際、熱収縮性絶縁フィルム３が既に加熱されてその熱収縮性により引張力を発生しているのでその引張力で溶融合金４が強制的に剪断され、その剪断後の分断低融点合金片４ａ，４ｂ間に熱収縮性絶縁フィルム３の他端部が食い込んでいる。
この場合、熱収縮性絶縁フィルム３の熱収縮率をｋ，厚さをｔ，巾をｂ，熱収縮時でのヤング率をＥとすれば、剪断力Ｆは、
〔式１〕 Ｆ＝Ｅｋｔｂ
で与えられ、
溶融した低融点合金片の剪断破断応力をτ、低融点合金片の断面積をＳとすれば、
〔式２〕 Ｅｋｔｂ＞τＳ
が低融点合金片の剪断に必要とされる条件である。
【０００９】
上記熱収縮性絶縁フィルム３の熱収縮は、歪状態で冷却凍結されたポリマ−の分子鎖や未結晶状態が加熱軟化により解放、結晶化されることにより生じ、上記のヤング率Ｅは常温時のヤング率に較べて小である。しかしながら、ケ−ス内空間を最大限に利用し、ｔｂを極力大とすること（厚さｔについては、ケ−ス内空間の厚みにほぼ等しくする）及びＳを可及的に小とすることにより、上記 の条件を容易に充足させ得、溶融した低融点合金片を確実に剪断できる。
その剪断後の分断低融点合金片４ａ，４ｂ間に熱収縮性絶縁フィルム３を食い込ませるのに必要とされる条件は、熱収縮性絶縁フィルム３の固定端３１から低融点合金片４前面までの長さをＬ_１、低融点合金片４前面から熱収縮性絶縁フィルム自由端３２までの長さをＬ_２とすれば、
〔式３〕 Ｌ_１ｋ＜Ｌ_２（１−ｋ）
である。
この場合、分断低融点合金片４ａ，４ｂ間の絶縁距離ΔＬは、一方の分断端４ａから分離隔離片部４ｃに至る沿面距離及び分離隔離片部４ｃから他方の分断端４ｂに至る沿面距離の合計で与えられるから、
〔式４〕 ΔＬ＝２Ｌ_１ｋ
で評価できる。
【００１０】
今、Ｌ_１＝１００００μｍ（１ｃｍ）、ｋ＝１０％、Ｌ_２＝２０００μｍとすれば、式３が成立して剪断後の分断低融点合金片４ａ，４ｂ間に熱収縮性絶縁フィルム３の他端部が食い込み、分断低融点合金片４ａ，４ｂ間の絶縁距離Ｌは式４よりΔＬ＝２０００μｍとなる。
この絶縁距離２０００μｍは、扁平ケ−スの厚みが４００μｍの場合でのケ−ス内ギャップの少なくとも５倍以上であり、剪断後の分断低融点合金片間への熱収縮性絶縁フィルム他端部の食い込みにより分断低融点合金片間の絶縁距離を充分に長くしてその分断間の絶縁を安定に維持できるのである。
【００１１】
なお、上記熱収縮性フィルムに、他端部を低融点合金片の軟化温度では軟化しない耐熱性絶縁フィルム（従って、非熱収縮性）で形成し、他の部分を熱収縮性フィルムで形成したもの（必ずしも絶縁性とする必要はなく、プラスチックの延伸フィルムや形状記憶成形体の外、形状記憶合金の使用も可能）を使用し、他端部に低融点合金片を貫通させることもできる。
【００１２】
【発明の効果】
本発明に係る薄型温度ヒュ−ズの動作方法においては、低融点合金片をその溶融と同時に熱収縮縁フィルムを食い込ませることができるから、扁平ケ−ス内空間のギャツプを数１０μｍというように薄くしても剪断低融点合金片間を安定に絶縁でき、確実な通電遮断を保証できる。従って、扁平ケ−ス内のギャップを使用電圧下での放電を防止できるに足る小間隙としても確実に安定作動させ得、温度ヒュ−ズの超薄型化が可能となる。
また、球状化分断を促すためのフラックスや低融点合金片の酸化防止のための気密性が不要となり、それだけ温度ヒュ−ズの構成を簡易にできるから、かかる点からも一層の薄型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１の（イ）は本発明に係る薄型温度ヒュ−ズの一例を示す図面、図１の（ロ）は図１の（イ）におけるロ−ロ断面図である。
【図２】 図１に示す薄型温度ヒュ−ズの作動状態を示す図面である。
【符号の説明】
１ 扁平ケ−ス
２１ 電極
２２ 電極
３ 熱収縮性絶縁フィルム
４ 低融点合金片

Claims (1)

1. 扁平ケースの両面に電極を設け、扁平ケース内に一端固定で少なくとも他端部を絶縁性とした熱収縮性フィルムを収容し、該熱収縮性フィルムの他端部を貫通して前記電極間に低融点合金片を連結してなる薄型温度ヒューズの動作方法であり、低融点合金片の溶融時での熱収縮性フィルムの熱収縮で当該低融点合金片を剪断させ、該剪断後の分断低融点合金片部間に熱収縮性フィルムの絶縁性他端部を食い込ませて通電を遮断することを特徴とする温度ヒューズの動作方法。

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