JP4920500B2 - ヒューズ装置、及びそのヒューズ装置を備えるバッテリ - Google Patents

Description

本発明は、過電流が流れたときの熱で溶断する溶断部を備える薄板状のヒューズリンク板と、そのヒューズリンク板を支持する板状絶縁体であるリードホルダとを有するヒューズ装置、及びそのヒューズ装置を備えるバッテリに関する。

ヒューズ装置に関する技術が特許文献１に記載されている。
特許文献１に記載のヒューズ装置は、図６に示すように、半導体基板１０１上の絶縁膜１０２から露出した一対の電極１０３，１０４間に渡されたヒューズリンク１０５と、そのヒューズリンク１０５等を覆うカバー１０７とを備えている。また、ヒューズリンク１０５の溶断部１０５ｍの下には、絶縁膜１０２の一部が削られて空間Ｓが形成されている。

特開平３−１６９０４９号公報

上記したヒューズ装置によると、ヒューズリンク１０５の表面が全体的にカバー１０７によって覆われている。このため、ヒューズリンク１０５に過電流が流れることで発生した熱が前記カバー１０７を伝って拡散し易くなる。これにより、ヒューズ装置の周囲に位置する部材がそのヒューズ装置の熱の影響を受け易くなる。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、ヒューズリンク板の溶断部の熱拡散を抑制して、ヒューズ装置の周囲に位置する部材がそのヒューズ装置の熱の影響を受け難くすることである。

上記した課題は、各請求項の発明によって解決される。
請求項１の発明は、過電流が流れたときの熱で溶断する溶断部を備える薄板状のヒューズリンク板と、そのヒューズリンク板を表裏から挟んで支持する一対の板状絶縁体である表側リードホルダ、裏側リードホルダとを備えるヒューズ装置であって、前記ヒューズリンク板の溶断部の裏面と前記裏側リードホルダの板面との間、及び前記ヒューズリンク板の溶断部の表面と前記表側リードホルダの板面との間には、空隙が設けられており、前記裏側リードホルダは、その裏側リードホルダの板面に形成された突起の先端で前記ヒューズリンク板の溶断部の一部を支える構成であり、前記表側リードホルダは、その表側リードホルダの板面に形成された突起の先端で前記ヒューズリンク板の溶断部の一部を前記裏側リードホルダの突起と反対側から支える構成であることを特徴とする。

本発明によると、ヒューズリンク板の溶断部の表面／裏面と表側リードホルダ、裏側リードホルダの板面との間には空隙が設けられているため、ヒューズリンク板の溶断部の熱拡散を抑制できる。このため、ヒューズ装置の周囲に位置する部材がそのヒューズ装置の熱の影響を受け難くなる。
また、裏側リードホルダ、表側リードホルダは、板面に形成された突起の先端で前記ヒューズリンク板の溶断部の一部を支える構成である。このため、ヒューズリンク板が熱膨張により反ろうとしても、そのヒューズリンク板の溶断部の一部が表側、裏側のリードホルダに挟まれて拘束され、前記ヒューズリンク板の反りを抑制できる。このため、反ったヒューズリンク板が表側、あるいは裏側のリードホルダに接触して、溶断部の熱が拡散するような不具合を防止できる。

請求項２の発明によると、ヒューズリンク板の溶断部の一部を支える裏側リードホルダの突起の先端と表側リードホルダの突起の先端とは、断面円弧形に形成されていることを特徴とする。

請求項３の発明によると、ヒューズリンク板は、帯板状に形成されて、その長手方向における中央部が表側リードホルダと裏側リードホルダとに挟まれて支持されており、前記ヒューズリンク板の両端部が導体に接続される構成であることを特徴とする。
請求項４の発明によると、バッテリケースが、空隙を介した状態で表側リードホルダ、及び裏側リードホルダを位置決めできるように構成されていることを特徴とする。このため、ヒューズ装置の熱がバッテリケースに伝わり難くなる。

本発明によると、ヒューズリンク板の溶断部の熱拡散を抑制できるため、ヒューズ装置の周囲に位置する部材がそのヒューズ装置の熱の影響を受け難くなる。

（実施形態１）
以下、図１から図５に基づいて、本発明の実施形態１に係るヒューズ装置の説明を行なう。本実施形態に係るヒューズ装置は、電動工具用のバッテリに使用される装置である。図１は本実施形態に係るヒューズ装置を備えるバッテリの全体斜視図、及びヒューズ装置の側面図等であり、図２はヒューズ装置の部分斜視図等が示されている。また、図３はヒューズ装置を構成する表側リードホルダの斜視図等、図４はヒューズリンク板の斜視図等、図５は裏側リードホルダの斜視図等である。
なお、図中の前後左右は、バッテリの前後左右に対応している。

＜バッテリ１０の概略構造について＞
先ず、ヒューズ装置２０の説明を行う前に、バッテリ１０の概略構造を説明する。
バッテリ１０は、図２（Ｄ）の模式配線図に示すように、二次電池１３と、電動工具（図示省略）のコネクタに接続されるコネクタＣＮ１と、二次電池１３のプラス極とコネクタＣＮ１のプラス端子とを接続するプラス側導体１４と、二次電池１３のマイナス極とコネクタＣＮ１のマイナス端子とを接続するマイナス側導体１５とを備えている。マイナス側導体１５は、二次電池１３側の第１導体１５ａと、コネクタＣＮ１側の第２導体１５ｂとから構成されており、その第１導体１５ａと第２導体１５ｂ間に両導体１５ａ，１５ｂを電気的に接続するとともに、過電流を遮断するヒューズ装置２０が設けられている。
前記二次電池１３、コネクタＣＮ１、プラス側導体１４、マイナス側導体１５及びヒューズ装置２０は、図１（Ｂ）に示すように、バッテリ１０の上部開放形の主ケース１２に収納されている。そして、前記主ケース１２の上部開口１２ｈが蓋状の上部ケース１１（図１（Ａ）参照）によって塞がれるように構成されている。

＜ヒューズ装置２０について＞
ヒューズ装置２０は、過電流が流れたときの熱で溶断部２５ｍが溶断することにより過電流を遮断する装置であり、図１（Ｂ）、図２（Ｂ）に示すように、主ケース１２に形成された電池収納室１２ｒ上の収納部１２ｕに水平に嵌め込まれている。
ヒューズ装置２０は、図１（Ｃ）等に示すように、バッテリ１０の第１導体１５ａと第２導体１５ｂとを電気的に接続するヒューズリンク板２３と、そのヒューズリンク板２３を表裏（上下）から挟んで支持する一対の板状絶縁体であるリードホルダ３０とを備えている。
ヒューズリンク板２３は、図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、一定幅寸法で形成された帯板状の部材であり、図４（Ｃ）に示すように、長手方向両端（前後端）において折り曲げ成形された縦板部２４と、両縦板部２４間に渡された横板部２５とにより扁平門形に形成されている。

ヒューズリンク板２３には、横板部２５の長手方向における中央部分に溶断部２５ｍが設けられている。溶断部２５ｍは、過電流が流れたときの熱で溶断する部分であり、その溶断部２５ｍの中央長手方向に複数（図では三個）の貫通孔２５ｈ，２５ｓが等間隔で一列に形成されている。さらに、中央の貫通孔２５ｈは、両側の貫通孔２５ｓよりも小径に形成されて、溶断部２５ｍの中心に位置決めされている。このように、溶断部２５ｍの長手方向中央に貫通孔２５ｈ，２５ｓが形成されることで、その溶断部２５ｍの断面積が部分的に小さくなり、溶断部２５ｍの電気抵抗がヒューズリンク板２３の他の部分の電気抵抗よりも大きくなる。これにより、ヒューズリンク板２３に電流が流れたときの発熱量が溶断部２５ｍの位置で最も大きくなる。なお、溶断部２５ｍの幅寸法がヒューズリンク板２３の他の部分の幅寸法と等しいため、溶断部２５ｍの強度がさほど低下しない。
ヒューズリンク板２３の横板部２５の裏面（縦板部２４が突出する側の面）には、溶断部２５ｍの前側と後側に、図２（Ｃ）に示すように、マイナス側導体１５の第１導体１５ａが面接触する第１受け面２５ｅと、マイナス側導体１５の第２導体１５ｂが面接触する第２受け面２５ｆとが形成されている。
ヒューズリンク板２３は、真鍮製であり、表面に錫メッキが施されている。

ヒューズリンク板２３を上下から挟んで支持するリードホルダ３０は、図１（Ｂ）に示すように、主ケース１２における電池収納室１２ｒ上の収納部１２ｕに嵌込み可能な略長方形の板状に成形されている。リードホルダ３０は、ほぼ等しい平面形状の表側（上側）リードホルダ３１と裏側（下側）リードホルダ４０とから構成されており、両リードホルダ３１，４０の間にヒューズリンク板２３を挟めるように構成されている。
裏側リードホルダ４０は、ヒューズリンク板２３を下方から支持するとともに、そのヒューズリンク板２３が水平方向に位置ズレしないように位置決めする部材であり、例えば、フェノール樹脂により構成されている。裏側リードホルダ４０は、図５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、長手方向両端面（前端面、後端面）の中央に、ヒューズリンク板２３の縦板部２４が嵌合する嵌合凹部４１が形成されている。そして、図２（Ｃ）に示すように、ヒューズリンク板２３の両方の縦板部２４が裏側リードホルダ４０の前後の嵌合凹部４１にそれぞれ嵌合することで、裏側リードホルダ４０に対するヒューズリンク板２３の水平方向の移動が規制される。

裏側リードホルダ４０の上面には、図５に示すように、後端から順番に後側導体支持平面４２、後側溝部４３、中央凸条４４、前側溝部４５及び前側導体支持平面４６が形成されている。後側導体支持平面４２は、図２（Ｃ）に示すように、バッテリ１０の第２導体１５ｂを介してヒューズリンク板２３を支持する面である。中央凸条４４は、裏側リードホルダ４０の幅方向に延びる断面半円形の凸条であり、先端（上端）でヒューズリンク板２３の溶断部２５ｍの一部を支持できるように構成されている。また、前側導体支持平面４６は、バッテリ１０の第１導体１５ａを介してヒューズリンク板２３を支持する面である。前側導体支持平面４６には、図５（Ｂ）等に示すように、その左端に長手方向に延びる扁平凸条４６ｔが形成されており、その扁平凸条４６ｔと前側導体支持平面４６との間に段差部４６ｄが形成されている。そして、前記段差部４６ｄによって、ヒューズリンク板２３の幅方向一端面とバッテリ１０の第１導体１５ａの先端面とが位置決めされる。
上記構成により、裏側リードホルダ４０の上面に、図２（Ｂ）（Ｃ）に示すように、バッテリ１０の第１導体１５ａ、第２導体１５ｂ及びヒューズリンク板２３がセットされると、ヒューズリンク板２３の溶断部２５ｍの裏面と裏側リードホルダ４０との間には後側溝部４３、中央凸条４４及び前側溝部４５により空隙Ｓが形成される。
また、裏側リードホルダ４０の後側溝部４３には、図５に示すように、後部右端に位置決め用の角形切欠き４０ｃが形成されている。そして、裏側リードホルダ４０が主ケース１２の収納部１２ｕに嵌め込まれる際に、その角形切欠き４０ｃが第２導体１５ｂの突起と嵌合可能に構成されている。

表側リードホルダ３１は、裏側リードホルダ４０上にセットされたヒューズリンク板２３を上方から押さえて支持する部材であり、例えば、フェノール樹脂により構成されている。表側リードホルダ３１の下面には、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、裏側リードホルダ４０の中央凸条４４と重なる位置に、断面半円形の中央凸条３４が形成されている。中央凸条３４は、表側リードホルダ３１の下面の幅方向に延びる凸条であり、先端（下端）でヒューズリンク板２３の溶断部２５ｍを上から押さえて支えられるように構成されている。即ち、裏側リードホルダ４０上のヒューズリンク板２３に対して表側リードホルダ３１がセットされた状態で、ヒューズリンク板２３の溶断部２５ｍの一部は表側リードホルダ３１の中央凸条３４と裏側リードホルダ４０の中央凸条４４とによって表裏から挟まれた状態で支持される。
即ち、中央凸条３４，４４が本発明の突起に相当する。

また、表側リードホルダ３１の下面の四隅近傍には、図３（Ｂ）に示すように、ヒューズリンク板２３を囲む位置に脚部３２が突出形成されている。なお、図３（Ｂ）は表側リードホルダ３１の下面図であり、図３（Ａ）（Ｃ）と前後方向が反対に記載されている。
表側リードホルダ３１の後側の脚部３２は、裏側リードホルダ４０の後側導体支持平面４２上の第２導体１５ｂを押圧支持可能に構成されている。また、表側リードホルダ３１の前側の脚部３２は、裏側リードホルダ４０の前側導体支持平面４６上の第１導体１５ａを押圧支持可能に構成されている。このように、表側リードホルダ３１の下面には、中央凸条３４と、四隅近傍に脚部３２が形成されているため、表側リードホルダ３１がヒューズリンク板２３を上から押さえた状態で、図１（Ｃ）に示すように、その表側リードホルダ３１の下面とヒューズリンク板２３の上面との間には空隙Ｓが形成される。
表側リードホルダ３１の後部左側には、図３（Ａ）に示すように、位置決め用の角形切欠き３１ｃが形成されている。そして、表側リードホルダ３１が主ケース１２の収納部１２ｕに嵌め込まれる際に、その角形切欠き３１ｃが第２導体１５ｂの位置決め片１５ｅ（図２（Ｂ）参照）と嵌合可能に構成されている。

図１（Ｂ）（Ｃ）に示すように、裏側リードホルダ４０上のヒューズリンク板２３に対して表側リードホルダ３１がセットされると、バッテリ１０の主ケース１２の上部開口１２ｈが蓋状の上部ケース１１（図１（Ａ）参照）によって塞がれる。上部ケース１１の前側天井板１１ｆには、その下面にヒューズ装置２０の表側リードホルダ３１を押さえる複数（図では２個）の突起１１ｔが形成されている。このため、主ケース１２の上部開口１２ｈに上部ケース１１が被せられた状態で、ヒューズ装置２０の表側リードホルダ３１の上面は、図１（Ｃ）の二点鎖線に示すように、上部ケース１１の前側天井板１１ｆの突起１１ｔによって押さえられる。したがって、ヒューズ装置２０の表側リードホルダ３１の上面と上部ケース１１の前側天井板１１ｆとの間には空隙が形成される。

＜本実施形態に係るヒューズ装置２０の長所について＞
本実施形態に係るヒューズ装置２０によると、ヒューズリンク板２３の溶断部２５ｍの表面／裏面とリードホルダ３１,４０との間には空隙Ｓが設けられているため、ヒューズリンク板２３の溶断部２５ｍの熱拡散を抑制できる。このため、ヒューズ装置２０の周囲に位置する部材がそのヒューズ装置２０の熱の影響を受け難くなる。
さらに、ヒューズリンク板２３の溶断部２５ｍの温度が低下し難くなることから、前記溶断部２５ｍの断面積を大きくしても溶断時間がさほど大きくならない。このため、溶断部２５ｍの断面積を大きくして、その部分の機械的強度を向上させることができる。さらに、ヒューズリンク板２３の溶断時間のばらつきも低減できる。
また、ヒューズリンク板２３の溶断部２５ｍの一部は、表側リードホルダ３１の中央突起３４の先端と、裏側リードホルダ４０の中央突起４４の先端とにより表裏から挟まれた状態で支持されている。
このため、ヒューズリンク板２３が熱膨張により反ろうとしても、そのヒューズリンク板２３の溶断部２５ｍの一部が表側、裏側のリードホルダ３１,４０に挟まれて拘束されているため、ヒューズリンク板２３の反りを抑制できる。このため、反ったヒューズリンク板２３の溶断部２５ｍが表側、あるいは裏側のリードホルダ３１,４０に接触して、その溶断部２５ｍの熱が拡散するような不具合を防止できる。

また、バッテリ１０の上部ケース１１が空隙を介した状態で表側リードホルダ３１を位置決めできるように構成されているため、ヒューズ装置２０の熱が上部ケース１１に伝わり難くなる。
また、ヒューズリンク板２３は、長手方向において等しい幅寸法で形成されており、そのヒューズリンク板２３の溶断部２５ｍの位置に貫通孔２５ｈ，２５ｓが形成されている。このように、ヒューズリンク板２３の溶断部２５ｍの幅寸法を狭くする必要がないため、ヒューズリンク板２３の溶断部２５ｍの機械的強度を向上させることができる。

＜変更例＞
ここで、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本実施形態では、表側、あるいは裏側のリードホルダ３１，４０に断面半円形の中央凸条３４，４４を形成する例を示したが、中央凸条３４，４４の代わりに、例えば、半球状の突起等を形成する構成でも可能である。
また、ヒューズリンク板２３の幅寸法を一定にして、溶断部２５ｍに貫通孔２５ｈ，２５ｓを形成する例を示したが、前記貫通孔２５ｈ，２５ｓを形成する代わりに、溶断部２５ｍの幅寸法を狭める構成でも可能である。
また、表側リードホルダ３１と上部ケース１１の前側天井板１１ｆとを別体に構成する例を示したが、表側リードホルダ３１と上部ケース１１の前側天井板１１ｆとを一体化することも可能である。
また、本実施形態では、ヒューズ装置２０を電動工具のバッテリ１０に使用する例を示したが、本発明を通常の電気機器のヒューズ装置として使用することも可能である。

本発明の実施形態１に係るヒューズ装置を備える電動工具用バッテリの上部ケースの縦断面図（Ａ図）、前記バッテリの斜視図（Ｂ図）、Ｂ図のＣ−Ｃ矢視拡大断面図（Ｃ図）である。 ヒューズ装置の部分斜視図（Ａ図、Ｂ図）、Ｂ図のＣ−Ｃ矢視拡大断面図（Ｃ図）、バッテリの模式配線図（Ｄ図）である。 ヒューズ装置を構成する表側リードホルダの斜視図（Ａ図）、裏面（下面）図（Ｂ図）及び側面図（Ｃ図）である。 ヒューズ装置を構成するヒューズリンク板の斜視図（Ａ図）、平面図（Ｂ図）及び側面図（Ｃ図）である。 ヒューズ装置を構成する裏側リードホルダの斜視図（Ａ図）、平面図（Ｂ図）及び側面図（Ｃ図）である。 従来のヒューズ装置を表す縦断面図である。

符号の説明

２３・・・・ヒューズリンク板
２５・・・・横板部
２５ｍ・・・溶断部
２５ｈ・・・貫通孔
２５ｓ・・・貫通孔
３０・・・・リードホルダ
３１・・・・表側リードホルダ
３４・・・・中央凸条（突起）
４０・・・・裏側リードホルダ
４４・・・・中央凸条（突起）
Ｓ・・・・・空隙

Claims (4)

1. 過電流が流れたときの熱で溶断する溶断部を備える薄板状のヒューズリンク板と、そのヒューズリンク板を表裏から挟んで支持する一対の板状絶縁体である表側リードホルダ、裏側リードホルダとを備えるヒューズ装置であって、
   前記ヒューズリンク板の溶断部の裏面と前記裏側リードホルダの板面との間、及び前記ヒューズリンク板の溶断部の表面と前記表側リードホルダの板面との間には、空隙が設けられており、
   前記裏側リードホルダは、その裏側リードホルダの板面に形成された突起の先端で前記ヒューズリンク板の溶断部の一部を支える構成であり、
   前記表側リードホルダは、その表側リードホルダの板面に形成された突起の先端で前記ヒューズリンク板の溶断部の一部を前記裏側リードホルダの突起と反対側から支える構成であることを特徴とするヒューズ装置。
2. 請求項１に記載のヒューズ装置であって、
   前記ヒューズリンク板の溶断部の一部を支える前記裏側リードホルダの突起の先端と前記表側リードホルダの突起の先端とは、断面円弧形に形成されていることを特徴とするヒューズ装置。
3. 請求項１又は請求項２のいずれかに記載のヒューズ装置であって、
   前記ヒューズリンク板は、帯板状に形成されて、その長手方向における中央部が前記表側リードホルダと裏側リードホルダとに挟まれて支持されており、前記ヒューズリンク板の両端部が導体に接続される構成であることを特徴とするヒューズ装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載のヒューズ装置を備えるバッテリであって、
   バッテリケースが、空隙を介した状態で前記表側リードホルダ、及び裏側リードホルダを位置決めできるように構成されていることを特徴とするバッテリ。

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