JP5743678B2 - サーマルプロテクター - Google Patents

Description

本発明は、回路断続器に関し、特に、小型のニッケル水素電池、リチウムイン電池など、二次電池の安全装置に搭載され、熱応動素子の反転動作により可動接点と固定接点とを接触離反させるサーマルプロテクターに関する。

携帯電話、ノートパソコンなどの携帯機器に搭載されるリチウム二次電池など、バッテリーパックは、過充電や過負荷、短絡による過熱を防止するための安全装置を必要とする。このような安全装置には、動作温度の帯域幅が広く精密な温度設定の可能である機械動作式の小型サーマルプロテクターが、繰り返し使用可能で全数検査が可能であり電流変化が不連続で階段的である点で、有用である。

この種のサーマルプロテクターは、一般に小型化のために図５のように、絶縁性の樹脂からなるケース７と一体的に成形され、固定接点４１及び外部に延出する固定側端子４２の形成された固定片４、可動接点２及び外部に延出する可動側端子３２の形成された可動片３、並びに固定片４と可動片３とに圧接する状態で上下から挟持されたバイメタル５（熱応動素子）及び正特性サーミスター（ＰＴＣ６）とで構成されている。バイメタル５はＰＴＣ６の上に載せられる。尚、正特性サーミスターとは、導通により温度及び電気抵抗を急激に増大させる発熱素子のことである。

次に、動作機序について説明する。電顕を切っている無通電状態又は正常に充放電が行われているときは、電流は可動片３から可動接点２及び固定接点４１を介して固定片４へと流れ、バイメタル５は図５（ａ）に示す通常時の状態を維持する。この状態で、バイメタル５が反転動作を行う温度に昇温しない通常時であれば、図５（ａ）に示す状態を維持し、可動接点２は固定接点４１に接触し続ける。電流は、低抵抗の両接点を介して可動片３及び固定片４を流れ、電気抵抗のはるかに大きいＰＴＣ６には実質的に流れない。

一方、過充電、短絡などによって、サーマルプロテクター１内部に蓄積する熱が過大になり、バイメタル５が反転動作を行う温度に昇温する過熱時には、図５（ｂ）に示すように、バイメタル５が反転すると同時に該バイメタル５の端部５ａが可動片３を押し上げることにより、可動接点２が固定接点４１から離れ、電流は遮断する。このように両接点が離反すると、可動側端子３２と固定側端子４２との間の電圧がＰＴＣ６に印加され、ＰＴＣ６は抵抗の増大と共に発熱する。したがって、バイメタル５を通常時の原形に戻さない限り、ＰＴＣ６の自己発熱でバイメタル５は反転し続け、可動片３は押し上げられ、サーマルプロテクター１は自己保持的に電流を遮断する状態を保つ。

尚、両接点の離反する状態から接触する状態へ復帰させる場合は、サーマルプロテクター１を電源から切り離すか、負荷を軽減し冷却することにより、バイメタル５を充分に降温させれば、バイメタル５が原形に復帰し、両接点は可動片３のバネ作用により再び接触する。

このような機械動作式の製品には、寸法を縮小してゆくにつれて、構造上の脆弱性も増してゆくという問題がある。例えば、二次電池の安全装置にサーマルプロテクターを組み付ける作業者がサーマルプロテクターを乱暴に取り扱うと、外力がサーマルプロテクターの内部に影響して固定接点と可動接点との接触が変位し、接触抵抗が不安定となり、結果としてサーマルプロテクターの動作温度が所期のものと違ってしまうという不具合を呈するなどである。

かかる不良に対応して、まず、可動接点又は固定片の表面の少なくとも一方を梨地の半球状にして接触面積を増大させるか、若しくは、可動接点の形状を、及び可動接点の回転動作する平面と直交する軸を持たせた蒲鉾型（半円柱）又は三角柱状にして、すなわち可動接点の回転軸と平行に固定片に線接触させるようにするもの（特許文献１）、若しくは、接点表面に振動を与えながら導通して活性化痕を形成するもの（特許文献２）などの対処法が提案されている。

特開２０００−２０７９６６号公報 特開２００５−１１６５１１号公報

しかしながら、サーマルプロテクター製品の寸法が高々数ｍｍと極めて小さく、同製品を構成する部材にサブミリメートルオーダーの精度が求められるときには、次のような原因により、上記の従来技術では接触抵抗の安定を保障するのが難しくなる。

まず、各部品が小さくなると、接触離反する接点の元来有する表面の微小な凹凸が無視できなくなるので、接点を梨地としても接点間の接触総面積が、同接点の平滑な場合と大差無い。よって、梨地にした接点は、小型サーマルプロテクターにおいては接触抵抗の安定化に功を奏さない。さらに、点接触の形態では、活性化痕を付す工程で接点が摩耗により消失する虞がある。

点接触、面接触、又は可動接点の回転軸と平行な線接触では、図１におけるような可動接点２の回転動作する平面Ｒが捻転するような外力Ｔに対向できない。このような力でサーマルプロテクター製品又は端子を変形させると、固定接点と可動接点との接触箇所が大きく変位し、接触抵抗は不安定となる。特に、前記の可動片と該可動片と接続され外部に突出する端子とが一体的に形成されている形態においては、この種の捻転動作による影響は深刻で、当該端子に不用意に外力を加えると、可動片３は固定片４に対して傾斜して、伴って両接点の接触点Ｃは大きくずれることになる（図２（ｃ）及び（ｄ）参照）。この問題の起こるのは、接点に活性化痕を形成する方法を適用しても前記と同様である。

本発明は、サーマルプロテクターや端子を捻転するような外力が加わっても、接触抵抗を安定して維持できるサーマルプロテクターを提供することを目的とする。

本発明者らは、上述のような不具合を解消すべく鋭意検討した結果、可動接点及び固定接点の形状を規定することにより耐衝撃性を有する設計を見出し、本発明に到達した。

本発明の第１態様は、一端に固定接点が設けられ、もう一端に固定側端子が一体的に設けられた固定片、回転動作する可動接点が端部に設けられた可動片、及び温度変化により反転する湾曲面を有する熱応動素子を備えて構成されたサーマルプロテクターにおいて、前記の可動接点又は固定接点の一方の先端が略三角柱形状であり、前記可動接点と前記固定接点との接触は前記可動接点の回転軸と直交する線接触であることを特徴とする。両接点の接触は、可動接点又は固定接点の一方の先端である三角柱形状の側面の辺上で行われ、接触箇所の形状は可動接点の回転動作する平面と平行な線接触になる。

本発明の第２態様は、前記のサーマルプロテクターにおいて、前記可動接点の先端が略三角柱形状であり、該三角柱形状の側面同士のなす辺において前記接触が行われることを特徴とする。この態様においては、一般に前記固定接点は前記可動接点との接触点において平面形状である。

本発明の第３態様は、前記のサーマルプロテクターにおいて、前記可動接点が前記固定接点から離反している状態で、前記の可動片及び固定片の間を導通する正特性サーミスターを有することを特徴とする。一般に、小型化のために前記正特性サーミスターは前記可動片及び前記固定片により挟持される。この状態では、前記熱応動素子は、通常時において前記熱応動素子を掩蓋して前記正特性サーミスター側に凹面を、前記可動片に凸面を向けている。そして、過熱時に反転したとき、前記熱応動素子は、端部が前記可動片を押し上げ、凹面を前記可動片に、凸面を正特性サーミスターにそれぞれ対向し接触させ、導通する。

本発明の第４態様は、前記のサーマルプロテクターにおいて、超音波の振動により形成された活性化痕を有することを特徴とする。活性化痕は、超音波を与えながらサーマルプロテクターを導通させることによって固定接点と可動接点とに形成される。活性化痕の付加により、両接点の表面に存在した酸化皮膜などの不純物が除去され、導通状態が安定する。

本発明の第５態様は、前記サーマルプロテクターにおいて、熱応動素子と可動片とが一体的に形成されていることを特徴とする。この態様においては、温度変化により反転する部材で可動片の一部分又は全体を形成し、湾曲面を可動片上に構成し、熱応動素子が独立した部品としては用いられない。

本発明の第１態様によれば、可動接点又は固定接点の少なくとも一方の先端が三角柱形状であり、前記可動接点と前記固定接点との接触が線接触であり、且つ前記可動接点の回転動作する平面と平行であることにより、可動接点の回転動作する平面を捻転する外力がサーマルプロテクターに加わっても、可動接点及び固定接点の接触位置がずれない。したがって、従来の面接触による形態と違って、端子を捻る外力によっても接触抵抗の変化のない耐衝撃性のサーマルプロテクターを設計できる。さらに、接触が線接触であると、小型サーマルプロテクターにおいて両接点間の接触面積を点接触より多く取ることから、電流などの電気特性を容易に設定できる。

本発明の第２態様によれば、前記可動接点の先端が略三角柱形状であり、前記固定接点が平面形状であることにより、加工の容易で歩留まりの良いサーマルプロテクターの生産が可能となる。一般に全部分が金属材料からなる可動片は、通常インサート成形で樹脂ケースに埋設される固定片に比べて、樹脂の流動性を考慮する必要のないので、加工が容易である。この態様では、可動接点が三角柱形状であり、該三角柱形状の側面同士のなす辺において接触が行われる。さらに、可動片と外部から可動と接続する端子とが一体化されて形成されると、工費を抑えて耐衝撃性のサーマルプロテクターを生産することが可能となる。

本発明の第３態様によれば、前記可動接点が前記固定接点から離反している状態で、前記の可動片及び固定片の間で挟持される熱応動素子及び正特性サーミスターが導通するので、前記サーマルプロテクターを小型化しながら自己保持回路を持たせて設計できる。

本発明の第４態様によれば、前記のサーマルプロテクターに超音波で振動を与えて導通しながら活性化痕を形成するので、従来の形態に比べて、両接点間の接触面積を制御するのが容易であり、歩留まり良くサーマルプロテクターを生産できる。接点の先端を僅かに平坦にして角張った構造にすれば、超音波振動による活性化工程において、超音波の振動により先端が徐々に削れて、最適な接触面積を容易に実現できる。

本発明の第５態様によれば、熱応動素子と可動片とが一体的に形成されていることで、独立部材たる熱応動素子が不要となり、一層小型化されたサーマルプロテクターを設計できる。

本発明の実施形態１における接点の斜視図兼透視図である。 本発明における接点の断面図及び側面図並びに従来技術との比較図である。 本発明の実施形態１における接点の拡大した断面図及び平面図である。 本発明の実施形態２における接点の拡大した断面図及び平面図である。 本発明及び従来技術のサーマルプロテクターの動作機構を現す断面図である。 可動片と熱応動素子とが一体化されたサーマルプロテクターの概略図である。

以下、図を用いて本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の一実施形態（実施形態１）であるサーマルプロテクターの可動片及び固定片の先端に設けられた接点を示す斜視図であり、一部は透視図となっている。図中、接触線４ｃ及び接触面２３（三角柱形状の可動接点２の側面２１ａ同士のなす辺に相当）が可動接点２の回転動作する平面Ｒと平行であれば、本発明は功を奏する。この図中の金属片３又は４いずれが可動片又は固定片となるかは特に限定されないが、以下、特にことわりのない限り、便宜的に可動接点２は三角柱形状になるものとして説明する。尚、回転動作する平面Ｒ及び接触面２３などは、可動接点２の回転動作の回転軸と直交する。サーマルプロテクター１の他の部分は図５に示すような従来型のサーマルプロテクターと同様に構成できる。部材の材質なども従来技術と同様のものを使用できる。本発明の実施態様においては、両接点の形状が、可動接点２の回転動作する平面Ｒに平行な線接触を呈する限り、つまり、可動接点２の回転動作の回転軸と直交するかぎり特に限定はなく奏功する。

図５に示される形態を一例に挙げて本発明の全体構成を説明する。サーマルプロテクター１は、可動片３、固定片４、バイメタル５（熱応動素子に相当）、ＰＴＣ６（正特性サーミスターに相当）、及び以上を収容する樹脂製のケース７で構成される。固定片４は、諸部材の収容されるケース７にインサート成形などにより埋め込まれて構成され、ケース７の外部には、固定片４と一体的に形成された固定側端子４２が延出する。可動片３は、一端に可動接点２を有し振り子様の回転動作をする可動部３１を、もう一端にケース７の周縁部で回転動作の中心となり固定部３３及びケース７外部に延出する可動側端子３２を有する。通常時においては、図５（ａ）のように可動接点２と固定接点４１とが可動片３のバネ作用により接触する。過熱時においては、図５（ｂ）のようにバイメタル５の温度変化に伴う反転により可動部３１は押し上げられ、可動接点２は固定接点４１から離反する。この形態では、バイメタル５は通常時に可動片３の下方で固定片４上にあるＰＴＣ６を掩蓋し、過熱時に反転して端部５ａで可動片３を押し上げる。

可動片３、固定片４、可動接点２、固定接点４１、可動側端子３２、固定側端子４２及びバイメタル５の材質には、サーマルプロテクター１に必要とされる特性に応じて、既知のものを使用すればよい。例えば、固定片４には銅又は銅合金、可動片３にはバネ性と導電性に富んだリン青銅などの銅合金、可動接点２及び固定接点４１には導電性に優れた銀又は銀合金が用いられる。ケース７及を構成する樹脂は、頑丈で耐熱性に富んだポリアミドや液晶ポリマーなどが用いられる。熱応動素子は通常、既存の材料からなるバイメタルが材料に用いられ、プレス加工により湾曲面が形作られ、所定の熱処理を施されて反転動作をする条件が設定される。ＰＴＣ６は、通常、酸化チタンを主原料にして各種の添加剤と共に円盤など扁平な形状に形成される。バイメタル５及びＰＴＣ６の温度特性及び電気特性はサーマルプロテクター１に要求される特性に基いて決定される。

上記のとおり固定片４とケース７とはインサート成形により一体的に形成される。本実施例のように、さらに、可動片３と可動側端子３２とは一体的に形成されることもある。以上のような構造を持つと、端子に掛かる外力がケース７内部の接点に及びやすい。とりわけ、図１に図示されるような、可動接点２の回転動作する平面Ｒ、すなわち可動接点２の回転動作の回転軸と直交する平面Ｒを捻るような外力Ｔは、既述のように接触抵抗に対して影響が大きい。加えて、バッテリーパックへの取り付けの際、このような外力Ｔは容易に起こりうる。

図２は、本発明による両接点の拡大図であり、図5において紙面（可動接点２の回転動作する平面Ｒに相当）上の水平方向で両接点を断面視した図である。ここでは、通常時の接触している状態を図示している。本発明の接点は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に図示されるように、固定接点又は可動接点の先端が三角柱形状となっているので、サーマルプロテクター１の長手方向を軸にして平面Ｒを回転するように端子を捻転する外力Ｔの加わる前の状態（図２（ａ））と、端子を捻転する外力Ｔの加わった後の状態（図２（ｂ））とで、接触点Ｃが変異しない。したがって、端子の捻転によっても、サーマルプロテクター１の接触抵抗は変化しない。

一方で、従来技術による形態では、図２（ｃ）及び図２（ｄ）に図示されるように、端子を捻転する外力Ｔの加わる前（図２（ｃ））と後（図２（ｄ））とでは、接触点Ｃが移動する。したがって、端子の捻転によってサーマルプロテクター１の接触抵抗が変化する。上記のように、先端部２１の側面２１ａ同士のなす辺が可動接点２の回転動作する平面Ｒと平行となっていれば、すなわち、可動接点２の回転動作の回転軸と直交していれば、可動片３又は固定片４を捻転する変位が起こっても、可動接点２と固定接点４１との接触点Ｃがずれない。可動接点２が捻転外力Ｔによって捻転する場合も、固定接点４１が捻転することにより相対的に可動接点２が捻転運動する場合も、接触点Ｃがずれないのは前記と同様である。

図３は、図１における可動接点２の拡大図であり、先端部２１を紙面上の垂直方向から（図３（ａ））、そして、紙面とほぼ垂直の方向から（図３（ｂ））見た図である。接触面２３は、図３（ｂ）で見る先端部２１の二つの底面２１ｂにおいて、底面２１ｂが可動片３と接する辺を底辺として、両の頂角を結ぶ辺（以下、頂角の辺）を平坦にして形成される。頂角の辺は、先端部２１（三角柱形状）の側面２１ａ同士のなす辺でもある。図３においては可動接点２は先端部２１のみで構成される。接触面２３と接触線４ｃとは、図１に現されるように互いに投射することになる。尚、図１においては、先端部２１である接点の対となる接点の形状は平面形状であるが、双方の接点の先端が三角柱形状になる形態も可能である。この場合、双方の接点における三角柱形状は側面の辺が互いに直交し、接触は点接触であるのが望ましい。

本発明の第２態様においては、先端部２１が可動接点２に施され、固定接点４１は平面形状を取る。可動接点２の先端部２１は、溶接、切削、プレスなどの通常の金属加工技術により銀合金から形成される。固定接点４１は、可動接点２と同様にメッキ、クラッド、溶接などの従来技術に従って、平面形状に形成される。本発明の第２態様を適用すれば、図３は可動片３の先端及び可動接点２の拡大図となる。

既述のように、固定接点は平面形状を有するのが好ましく、固定接点の先端が三角柱形状になる形態では、固定片４を樹脂製のケース７に埋設して形成するときに、樹脂の流動性によっては成形不良を生じうる。そのため、加工容易性の観点から接点先端の先端部２１は、一般にインサート成形を経ない可動片３に設けるのが望ましい。また、ショートショットの発生も、サーマルプロテクター１の機械的強度に支障を来す虞があるため、やはり望ましくない。したがって、可動接点２の先端が先端部２１を持つのが好ましい。

本発明の第３態様においては、図５に示される従来型サーマルプロテクターの接点に本発明を適用して、正特性サーミスターにより自己保持回路が付与され、且つ耐衝撃性も確保されている。端子やサーマルプロテクター製品へを捻転する外力Ｔに影響を受けない点以外は、従来型のものと変更はないので、この形態について詳細な記述は省略する。

本発明の第４態様においては、前記のサーマルプロテクターに超音波で振動を与えて導通しながら活性化痕が形成される。具体的には組立の完成したサーマルプロテクター全体を通電しながら、超音波による振動を与える方法である。かかる活性化の条件のうち、超音波は、例えば、周波数１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ、振幅０．００１〜０．１００ｍｍ、導通は、電流１．０〜４０Ａ、時間０．０１〜０．１０秒のいずれかを、所要の特性を検討しながら、適宜組み合わせて採用する。このように両接点の接触点Ｃの夾雑物が除去され、活性化痕が形成される。従来から見出されている超音波による活性化に、本発明による接点形状を追加すれば、両接点間の接触面積を制御するのが更に容易であり、歩留まり良くサーマルプロテクターを生産できる。

超音波振動による活性化工程においては、振動により可動接点２の先端（頂角の辺）が徐々に削れ、接触面２３は徐々に広がる。図２（ｃ）の従来技術のごとく平面同士で接触する形態では、接触部位及び接触箇所が当初から広いため、両接点間に微小な異物が混入すると、接触抵抗が影響されやすい。

一方で、本発明においては、接触面２３の面積が小さいため、もしサーマルプロテクター内部に塵埃が混入しても、接触点Ｃに割り込む可能性は小さく、その悪影響を軽減できる。対して、従来技術においては、両接点は当初から平面同士で接触しており、活性化工程より前に両接点間に微小な塵埃を噛むか、活性化で削れた接点の破片などが両接点間に挿まれて、期待した抵抗特性を得られないことがある。このように接点表面の状況は製品個体ごとに一様でないため、接触抵抗を制御しがたくなる傾きがある。したがって、超音波の振動による活性化工程に三角柱形状の接点先端を適用した本発明の実施形態により、サーマルプロテクターの歩留まりが改善し、従来技術に比べて更に容易に最適な接触面積及び電気特性を実現できる。

本発明の第５態様においては、図６のように熱応動素子５と可動片３とが一体的に形成されている。この実施態様の可動片３はバイメタル又はトリメタルから形成され、別個に設けられた部材である熱応動素子を必要としていない。

図３において、先端部２１が可動片３に形成されているものとして、以下図説する。可動接点２を構成する先端部２１において、先端部２１（三角柱形状）の底面２１ｂ（三角部）の一辺のうち、可動片３の本体に接するもの、即ち底辺の幅Ｌ１は、接触面２３の幅Ｌ３に比べて、できるだけ広い方がよい。尚、ここで底辺の幅Ｌ１とは、先端部２１を平面Ｒと水平に断面視した三角部（先端部２１の底面２１ｂ）の底辺の大きさを意味し、頂角の辺（接触面２３）に向かって傾斜が始まる部分の幅である。底辺の幅Ｌ１は、可動片３のバネ性を担保できるだけあれば特に制限はないが、１．０ｍｍ乃至３．５であるのが望ましい。この範囲より小さい場合、超音波振動による活性化工程で導通と共に振動が加わると磨耗により先端部２１の消失する虞があり、導通できる電流の量が制限されるため不利である。一方、この範囲より大きいと、小型のサーマルプロテクターを設計する場合、小型化に不利である。

実施形態１の可動接点２の高さは、三角柱形状の先端部２１の三角部（底面２１ｂ）において可動片３の本体に接する辺、即ち底辺からの頂角の高さＬ２であり、少なくとも０．０５ｍｍであり、望ましくは０．１ｍｍ以上である。可動接点２の先端部２１の高さＬ２の上限は特にないが、サーマルプロテクター１を小型化するためには、１．０mm程度である。先端部２１の頂角の高さＬ２が前記の範囲に満たないと超音波による活性化で削れて消滅してしまい、端子を捻転する外力Ｔに対して奏功しない虞がある。

三角柱形状の先端部２１における側面２１ａ同士のなす傾斜の度合いは、実施形態１では、Ｌ２／Ｌ１を指標にして、Ｌ２／Ｌ１の値が０．０１乃至１．００であるのが望ましい。この範囲を下回ると、可動接点２の先端が事実上、三角柱形状ではなくなり奏功しない虞が生ずる。一方、この範囲を上回ると、サーマルプロテクター１の小型化に不利となり、また、超音波による活性化で削れて消滅してしまう虞が生ずる。

本発明において線接触とは、数学的な線分を意味するのではなく、実際上は、細長い帯状である。先端部２１は、図３（ａ）に示すように断面が台形となるように、接触面２３を施される。線接触を形成する先端部２１の接触面２３の幅Ｌ３は、可動接点２の回転動作する平面Ｒと平行の方から見て、幅０．１乃至１．０ｍｍ程度であることが望ましく、更に望ましくは、０．２乃至０．５ｍｍである。接触面２３の幅Ｌ３が上記の範囲を超えると、可動接点２の回転動作する平面Ｒを捻転するように端子に掛かる外力Ｔに対して、奏功しなくなる。一方、接触面２３の幅Ｌ３が上記の範囲を下回ると、接触する面積が小さすぎて電流や電圧などの電気特性が安定しない。接触面２３の幅Ｌ３は、上記の活性化工程において、適宜に電圧、電流及び超音波の振動数、処理時間を設定して、導通しながら超音波で振動することにより、最適な長さが実現できる。尚、前記の電流、電圧、処理時間などはサーマルプロテクター１の本来有する耐用限界値を超えてはならないのは言うまでもない。

図３（ｂ）の接触面２３（頂角の辺）の長さＬ４（可動接点２の回転動作の径方向（平面Rと垂直の向き）の長さ）は特に限定されないが、０．１ｍｍ以上であるのが望ましい。これは、サーマルプロテクター１の稼働により、可動接点２が徐々に摩耗してゆくにつれて、適切な接触点Ｃが全て消滅しないように、可動片３の先端から固定部３３にかけて、前記の適切な接触を担保しておくためである。点接触の場合、小型のサーマルプロテクターの部品は小さすぎるため、適切な接触箇所がサーマルプロテクターを使用するうちにほぼ消滅し、失われる虞がある。以上を踏まえると、接触面２３長さＬ４に必要とされる具体的大きさは、概ね０．１ｍｍ以上であると好適であり、更に好適には０．３ｍｍ以上である。

三角柱形状の接点は、図２におけるように断面を五角形としてもよい。次に、本発明の実施形態２として、可動接点２の形状が図２におけるごとき断面五角形の可動接点について図４を用いて説明する。図４（ａ）は、実施形態２の可動接点２を平面Ｒと垂直に断面視したものである。図４（ｂ）は、実施形態２の可動接点２を平面Ｒと水平に見たものである。この場合は、例えば、図３及び図１に現れるような可動片３の平坦部３４が存在しない。又は、平坦部３４が三角柱形状の頂角の辺（接触面２３）から充分に遠い。このようなとき、可動片３が捻転された時に平坦部３４による干渉がなく、又は軽減されるため、三角柱形状の可動片３からの高さ（可動接点２の高さ）に課せられる条件は緩和される。

かかる先端部２１における底辺の長さＬ１及び頂角の高さＬ２の大きさは、制約が緩和され、次のようになる。底辺の長さＬ１については実施形態１におけるのと同様であるが、頂角の高さＬ２については、下限を０．０１ｍｍ程度にすることができる。頂角の高さＬ２の上限は、実施形態１におけるのと同様である。

実施形態２の可動接点２は、図４におけるように、可動片３と接続する台座部２２の上に先端部２１（三角柱形状）が形成さる。この先端部２１の頂角の高さＬ２は、図３（ａ）に示されるものと比較して、上述のように低く設定できる。先端部の高さＬ２の条件は、図４（ａ）における底辺の長さＬ１との関係で示すと、Ｌ２／Ｌ１が少なくとも０．００１であり、望ましくは０．００５以上であり、更に望ましくは、０．０１６乃至０．０３３である。Ｌ２／Ｌ１の上限は、実施形態１と同様に１．００程度であり、０．１以下が望ましい。

前記に規定する範囲を外れる場合、実施形態１におけるのと同様の不都合が生ずる虞がある。従来のサーマルプロテクター１におけるように、両接点の接触が平面同士の接触と大差無くなるので、奏功しなくなる。そして、この範囲を下回ると、接点が脆弱になる。実施形態２においても、可動接点２の先端部２１は接触面２３を施され、接触面の幅Ｌ３及び図４（ｂ）の接触面の長さＬ４は実施形態１と同様である。

実施形態２の可動接点２の高さＬ６、即ち台座部２２の高さＬ５と先端部２１の頂角の高さＬ２の和（Ｌ２＋Ｌ５）は、実施形態１の場合と同様に、少なくとも０．０５ｍｍ程度であり、望ましくは０．１ｍｍ以上であり、上限は特にないが、サーマルプロテクター１の小型化のために、１．０mm程度が望ましい。台座部２２の高さＬ５は、サーマルプロテクター１に求められる所期の特性により決定され特に限定はなく、実施形態１に準じて決定できる。台座部２２の高さがない場合でも、可動接点２の回転動作する平面Ｒと水平に見て可動接点２の左右に平坦部３４が存在しない形態においては、可動接点２の形状及び寸法に係る条件は実施形態１及び実施形態２と同様である。

実施形態１及び実施形態２では、可動接点２の先端を三角柱形状のものとした例で説明したが、断面が三角形に近いものであれば、半円形状又は半楕円形状の半円筒型であってもよい。さらに、接触点Ｃは、本実施形態においては一箇所であるが、三角柱形状が対称的且つ適切に配置されていれば、複数箇所に設けても差し支え無い。可動接点２の形状は、捻転の外力Ｔに効率的に対処するために、図３（ａ）及び図４（ａ）に見えるように、可動接点２の回転動作する平面Ｒに対して左右対称であるのが望ましい。

接触点Ｃの存在する接触線４ｃは可動接点２の接触面２３を投射したものであるが、接触線４ｃの長手方向の全長は接触面２３のそれと同じでなくてもよい。実施形態１及び実施形態２においても、通常は両接点の接触する範囲である接触線４ｃが、図示される接触部位２３ｃにより点状で存在していれば、問題ない電気特性を発揮する。線接触の形状、即ち接触点Ｃを含む接触線４ｃの形状は、細長い、又は短い斑点状、となっていることもあるが、この場合も、前記の諸条件を満たせば、問題なく所期の電気特性を発揮する。尚、超音波による活性化工程を採用すれば、電流、電圧、処理時間などを指標に用いて、適正な線接触は更に容易に達成される。

本発明の実施形態は、温度変化により反転する湾曲面を有する熱応動素子により可動接点が振り子様の回転動作をし固定接点と接触離反する回路の断続器において、前記の可動接点又は固定接点の一方の先端が略三角柱形状であり、前記可動接点と前記固定接点との接触は前記可動接点の回転軸と直交する線接触であれば、即ち、前記三角柱形状において、側面同士のなす辺を前記回転軸と直交するように設定すれば、ここで記述される形態に限定されるものではない。例えば、既述の実施形態の他に、可動片が羽ばたき様の運動をし、その両端において可動接点が固定接点と接触離反する形態なども考えられる。この可動片両端に接点を有する形態においても、熱応動素子と可動片とが一体的に形成することができる。

１ サーマルプロテクター、
２ 可動接点、
２１ 先端部（三角柱形状）、
２１ａ 側面（矩形面）、
２１ｂ 底面（三角面）、
２３ 接触面（頂角の辺）、
２３ｃ 接触部位（頂角）、
３ 可動片、
３２ 可動側端子、
４ 固定片、
４１ 固定接点、
４ｃ 接触線、
５ バイメタル（熱応動素子）、
６ ＰＴＣ（正特性サーミスター）、
７ ケース、
Ｌ１ 底辺の長さ、
Ｌ２ 頂角の高さ、
Ｌ３ 接触面の幅、
Ｌ４ 接触面の長さ、
Ｌ５ 台座部の高さ、
Ｌ６ 可動接点の高さ（Ｌ１＋Ｌ５）
Ｒ 可動接点２の回転動作する平面（可動接点２の回転動作の回転軸と直交する平面）、
Ｔ 平面Ｒを捻転する外力（端子を捻る外力）、
Ｃ 接触点、

Claims (5)

1. 一端に固定接点が設けられ、もう一端に固定側端子が一体的に設けられた固定片、回転動作する可動接点が端部に設けられた可動片、及び温度変化により反転する湾曲面を有する熱応動素子、さらに前記の固定片、可動片及び熱応動素子を収容するケースを備えて構成され、
   前記可動片のバネ作用及び前記熱応動素子の温度変化に伴う反転により前記可動接点は前記固定接点と接触し又は離反し、
   前記可動接点の先端が略三角柱形状であり、前記可動接点と前記固定接点との接触は前記可動接点の回転軸と直交する線接触であり、
   前記三角柱形状は、その側面同士のなす辺に、前記可動接点が回転動作する平面と平行に見て幅を有する接触面が施され、
   該接触面において前記接触が行われることを特徴とするサーマルプロテクター。
2. 前記幅は０．１乃至１．０ｍｍであることを特徴とする請求項１のサーマルプロテクター。
3. 前記熱応動素子に掩蓋され、前記可動接点が前記固定接点から離反している状態で、前記の可動片及び固定片の間に挟持され、導通する正特性サーミスターを有することを特徴とする請求項２のサーマルプロテクター。
4. 超音波の振動により形成された活性化痕を有することを特徴とする請求項２又は３のサーマルプロテクター。
5. 熱応動素子と可動片とが一体的に形成されていることを特徴とする請求項２乃至４のサーマルプロテクター。

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