JP5937835B2 - ブレーカー及びそれを備えた安全回路並びに２次電池 - Google Patents

Description

本発明は、電気機器の２次電池パック等に内蔵される小型のブレーカーに関するものである。

従来、各種電気機器の２次電池やモーター等の保護装置としてブレーカーが使用されている（図９及び図１０参照）。ブレーカーは、充放電中の２次電池の温度が過度に上昇した場合、又は自動車、家電製品等の機器に装備されるモーター等に過電流が流れた場合等の異常が生じた際に、２次電池やモーター等を保護するために電流を遮断する。このような保護装置として用いられるブレーカーは、機器の安全を確保するために、温度変化に追従して正確に動作することと、通電時の抵抗値が安定していることが求められる。

また、ブレーカーが、ノート型パーソナルコンピュータ、タブレット型携帯情報端末機器又はスマートフォンと称される薄型の多機能携帯電話機等の電気機器に装備される２次電池等の保護装置として用いられる場合、上述した安全性の確保に加えて、小型化が要求される。特に、近年の携帯情報端末機器にあっては、ユーザーの小型化（薄型化）の志向が強く、各社から新規に発売される機器は、デザイン上の優位性を確保するために、小型に設計される傾向が顕著である。こうした背景の下、携帯情報端末機器を構成する一部品として、２次電池と共に実装されるブレーカーもまた、さらなる小型化が強く要求されている。

ブレーカーには、温度変化に応じて動作し、電流を導通又は遮断する熱応動素子が備えられている。特許文献１には、熱応動素子としてバイメタルを適用したブレーカーが示されている。バイメタルとは、熱膨張率の異なる２種類の板状の金属材料が積層されてなり、温度変化に応じて形状を変えることにより、接点の導通状態を制御する素子である。同文献に示されたブレーカーは、固定片（ベースターミナル）、可動片（可動アーム）、熱応動素子、ＰＴＣサーミスター等の部品が、ケースに収容されてなり、固定片及び可動片の端子が電気機器の電気回路に接続されて使用される。

ＷＯ２０１１−１０５１７５号公報

上記特許文献１に示されたブレーカーにおいては、可動片の端子がケースの外部に露出されて外部回路に接続される。ケース本体と蓋部材によって構成されるケースには、可動片の端子をケースの外部に露出させるための開口が設けられている。開口の形状は、可動片の第２弾性部に対して相似形に形成されているが、その構造上不可避的に、開口の内壁と可動片との間に隙間が生じ、ケースの密閉性が低下する。その結果、悪条件下でケースの内部に異物が混入すると、熱応動素子及び可動片に腐食が生じたり、動作不良に陥るなどの虞がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ケースの密閉性を高めて、熱応動素子、可動片の腐食や動作不良などの不具合を抑制できるブレーカーを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のブレーカーは、固定接点を有する固定片と、弾性変形する弾性部と該弾性部の先端部に可動接点とを有し、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接点が前記固定接点から離反するように前記可動片を作動させる熱応動素子と、前記固定片、可動片及び熱応動素子を収容するケースとを備えたブレーカーにおいて、前記可動片は、前記ケースの外部に露出されて外部回路と電気的に接続される端子を有し、前記ケースは、前記熱応動素子を収容する収容部と、前記収容部の外側に設けられ、前記弾性部と前記端子との間において前記可動片と当接して該可動片を保持する当接部を有し、前記当接部には、前記可動片の側に突出する突出部が形成されているものである。

この発明において、前記可動片は、板状材料から形成され、前記ケースは、前記可動接点が形成されている前記可動片の裏面側に配設され、前記収容部が形成された第１ケースと、前記可動片の表面側に配設され、前記第１ケースに装着される第２ケースとを有し、前記第１ケース又は第２ケースのうちの少なくとも一方は、前記可動片の裏面又は表面に当接する第１突出部を有することが好ましい。

この発明において、前記第１ケース又は第２ケースのうちの他方は、前記可動片の側面に当接する第２突出部を有することが好ましい。

この発明において、前記第１突出部の稜線と前記第２突出部の稜線とは、少なくとも一部において同一平面上に配設されていることが好ましい。

この発明において、前記第１ケース又は第２ケースのうちの一方は、前記他方の第２突出部に当接する第３突出部を有することが好ましい。

この発明において、前記第３突出部は、前記第２突出部に対して、前記可動片の弾性部の側又は端子の側に配設されていることが好ましい。

この発明において、前記可動片は、前記第１突出部及び／又は前記第２突出部に対応する凹部を有することが好ましい。

また、本発明の電気機器用の安全回路は、前記ブレーカーを備えたことを特徴とする。

また、本発明の２次電池パックは、前記ブレーカーを備えたことを特徴とする。

本発明のブレーカーによれば、可動片と当接して可動片を保持する当接部に形成されている突出部によって、可動片とケースの当接部との間の微小な隙間を塞ぐことができ、これにより、ケースの密閉性を向上させて、熱応動素子、可動片の腐食や動作不良などの不具合を抑制することができる。

また、第１ケース又は第２ケースのうちの少なくとも一方が、可動片の裏面又は表面に当接する第１突出部を有する形態によれば、可動片の裏面又は表面と第１ケース又は第２ケースの当接部との間の隙間を塞ぐことができ、ケースの密閉性をより一層向上させることができる。

また、第１ケース又は第２ケースのうちの他方が可動片の側面に当接する第２突出部を有する形態によれば、可動片の側面と第１ケース又は第２ケースの当接部との間の隙間を塞ぐことができ、ケースの密閉性をより一層向上させることができる。

また、第１突出部の稜線と第２突出部の稜線とが、少なくとも一部において同一平面上に配設されている形態によれば、第１ケースに第２ケースが装着されることにより、可動片の周方向（短手方向及び厚み方向）に第１突出部と第２突出部が連続して配置されることになり、ケースの密閉性をより一層向上させることができる。

また、前記第１ケース又は第２ケースのうちの一方が、第１ケースの第２突出部に当接する第３突出部を有する形態によれば、第２突出部の近傍における第１ケースと第２ケースとの隙間を第３突出部によって塞ぐことができ、ケースの密閉性をより一層向上させることができる。

また、第３突出部が、第２突出部に対して、可動片の弾性部の側又は端子の側に配設されている形態によれば、異物の侵入する方向（可動片の長手方向）に第２突出部と第３突出部が連続して配置されるので、ケースの密閉性をより一層向上させることができる。

また、可動片が、第１突出部及び／又は前記第２突出部に対応する凹部を有する形態によれば、凹部に第１突出部及び／又は第２突出部が相補的形状で隙間なく嵌合されることにより、ケースの密閉性をより一層向上させることができる。

また、本発明のブレーカーを備えた安全回路又は２次電池パックによれば、ブレーカーのケースの密閉性を高めて、熱応動素子の腐食や可動片の動作不良などの不具合を抑制することが可能となる。

本発明の一実施形態によるブレーカーの構成を示す組み立て斜視図。 通常の充電又は放電状態におけるブレーカーの動作を示す断面図。 過充電状態又は異常時などにおけるブレーカーの動作を示す断面図。 （ａ）は熱応動素子及び可動片等の部品が組み込まれた樹脂ベースを示す斜視図、（ｂ）は樹脂ベースに装着されるカバー部材を裏返して示す斜視図。 樹脂ベースに可動片が組み込まれ、カバー部材が装着される様子を時系列で示す断面図。 樹脂ベースに可動片が組み込まれ、カバー部材が装着されて、接合される様子を時系列で、第１リブ、第２リブ、第３リブを含む断面で示す半断面図。 （ａ）は第２リブ等の変形例を示す樹脂ベースの斜視図、（ｂ）は第１リブ及び第３リブ等の変形例を示すカバー部材の斜視図。 （ａ）は第２リブ等の別の変形例を示す樹脂ベースの斜視図、（ｂ）は第１リブ及び第３リブ等の別の変形例を示すカバー部材の斜視図。 本発明のブレーカーを備えた２次電池パックの構成を示す平面図。 本発明のブレーカーを備えた安全回路の回路図。

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はブレーカーの構成を示す。ブレーカー１は、固定接点２１を有する固定片２と、先端部に可動接点３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を収容するケース７等によって構成されている。ケース７は、樹脂ベース（第１ケース）７１と樹脂ベース７１の上面に装着されるカバー部材（第２ケース）７２等によって構成されている。

固定片２は、リン青銅を主成分とする金属板（この他、銅−チタン合金、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、樹脂ベース７１にインサート成形により埋め込まれている。固定片２の一端には外部と電気的に接続される端子２２が形成され、他端部の近傍にはＰＴＣサーミスター６が載置されている。ＰＴＣサーミスター６は、固定片２の他端部の近傍に３箇所形成された凸状のダボ（小突起）の上に載置される。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、メッキ又は塗布等により可動接点３に対向する位置に形成され、樹脂ベース７１の上方に形成されている開口７３ｂから露出されている。端子２２は樹脂ベース７１の一端から外側に露出されている。

可動片４は、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の材料としては、固定片２と同等のリン青銅を主成分とするものが好ましい。この他、銅−チタン合金、洋白、黄銅などの導電性弾性材料を用いてもよい。可動片４の長手方向の一端には外部回路と電気的に接続される端子４１が形成されて樹脂ベース７１から外側に露出される。可動片４の他端（アーム状の可動片４の先端に相当）には可動接点３が形成されている。可動接点３は、固定接点２１と同等の材料によって形成され、溶接等の手法によって可動片４の先端部に接合されている。なお、本出願においては、可動片４において、可動接点３が接合されている面（すなわち図１において下側の面）を裏（うら）面、その反対側の面を表（おもて）面として説明している。可動片４は、可動接点３と端子４１の間に、固定部４２（アーム状の可動片４の基端に相当）、弾性部４３を有している。固定部４２において樹脂ベース７１とカバー部材７２によって裏表両面側から挟み込まれて可動片４が固定され、弾性部４３が弾性変形することにより、その先端に形成されている可動接点３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。樹脂ベース７１とカバー部材７２には、可動片４の固定部４２と当接し、固定部４２を固定状態で保持する当接部７４と当接部７９（図４（ｂ）参照）がそれぞれ形成されている。本実施形態では、樹脂ベース７１の収容部７３の外縁から樹脂ベース７１の外壁に亘る領域に当接部７４が形成されている。また、カバー部材７２において、段部７７を含み、可動片４を挟んで当接部７４と対向する領域に当接部７９が形成されている。

可動片４は、弾性部４３において、プレス加工により湾曲又は屈曲されている。湾曲又は屈曲の度合いは、熱応動素子５を収容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４３の下面には、熱応動素子５に対向して一対の小突起４４が形成されている。小突起４４と熱応動素子５とは接触して、小突起４４を介して熱応動素子５の変形が弾性部４３に伝達される（図２及び図３参照）。

また、可動片４には、可動片４の厚み方向に貫通し、樹脂ベース７１の突起７４ａが挿通される貫通穴４５と、クランク状に形成された段曲げ部４６と、段曲げ部４６に形成された斜面４７と、樹脂ベース７１の位置決め部７５と係合される一対の係合部４８と、可動片４の長手方向に対して垂直な短手方向に可動片４の一部が切除されたくびれ部４９が形成されている。貫通穴４５、段曲げ部４６、斜面４７、係合部４８及びくびれ部４９は、弾性部４３を挟んで可動接点３とは反対側、すなわち弾性部４３に対して端子４１の側に設けられている。貫通穴４５は、可動片４の長手方向の中心線上に設けられている。斜面４７は、可動片４の方向に沿って連続して形成されている。係合部４８は、可動片４の短手方向に沿って２箇所に設けられている。

貫通穴４５は、可動片４の固定部４２に形成されている。固定部４２は、弾性部４３に対して可動片４の短手方向に幅広に形成されている。これにより、固定部４２における可動片４の長手方向に垂直な断面積が、弾性部４３における該断面積に対して大きい箇所となる。また、貫通穴４５は、平面視で（可動片４の厚み方向に視て）可動片４の短手方向に長い長円形状に形成されている。

係合部４８は、くびれ部４９の端子４１側の端縁にて形成される。くびれ部４９は、固定部４２を挟んで弾性部４３とは反対側で、固定部４２と端子４１の間に配設されている。くびれ部４９の幅寸法（可動片４の短手方向の長さ寸法、以下同様）は、弾性部４３の幅寸法に対して同等以下に設定されているのが望ましいが、少なくとも固定部４２及び端子４１の幅寸法よりも小さく設定されていればよい。本実施形態におけるくびれ部４９は、上記特許文献１における第２弾性部としての機能を有しており、端子４１に加えられた外力や衝撃を吸収し、可動接点３の位置を適正に維持する。

熱応動素子５は円弧状に湾曲した初期形状をなし、バイメタル、トリメタルなどの複合材料からなる。過熱により動作温度に達すると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の逆反り動作により可動片４の弾性部４３が押し上げられ、かつ弾性部４３の弾性力により元に戻る限り、熱応動素子５の材質及び形状は特に限定されるものでないが、生産性及び逆反り動作の効率性の観点から矩形が望ましく、小型でありながら弾性部４３を効率的に押し上げるために正方形に近い長方形であるのが望ましい。なお、熱応動素子５の材料としては、例えば、高膨脹側に銅−ニッケル−マンガン合金又はニッケル−クロム−鉄合金、低膨脹側に鉄−ニッケル合金をはじめとする、洋白、黄銅、ステンレスなど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。

熱応動素子５の逆反り動作により固定片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、動作電流、動作電圧、動作温度、復帰温度などの必要に応じて種類を選択でき、その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。

ケース７を構成する樹脂ベース７１及びカバー部材７２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）などの樹脂により成形されている。樹脂ベース７１には、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収容部７３及び可動片４を収容するための開口７３ａ，７３ｂなどが形成されている。なお、樹脂ベース７１に組み込まれた熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６の端縁は、収容部７３の内部に形成されている枠によってそれぞれ当接され、熱応動素子５の逆反り時に案内される。

また、樹脂ベース７１は、可動片４の貫通穴４５に挿通される突起７４ａと、可動片４を位置決めするための一対の位置決め部７５と、可動片４の端子４１を外部に露出させるための窓７６を有する。突起７４ａは、貫通穴４５に対応し、平面視で長円形状に形成され、樹脂ベース７１を補強する。突起７４ａの高さすなわち突出量は、可動片４の厚みより大きく設定され、カバー部材７２の裏面には、突起７４ａの頂部が嵌合される凹部が必要に応じて設けられる。位置決め部７５は、可動片４の長手方向に対して垂直な方向に沿って２箇所に設けられている。本実施形態では、窓７６の存在によって、樹脂ベース７１の側壁の一部が可動片４のくびれ部４９に対応する形状に形成され、位置決め部７５を構成する。すなわち、位置決め部７５は、くびれ部４９の近傍において切除された部分に介在し、樹脂ベース７１を補強する。

カバー部材７２は、その内壁面から可動片４の段曲げ部４６に対応する形状に突出する段部７７と、段部７７に形成された斜面７８（図５参照）とを有する。斜面７８は、可動片４の斜面４７に対応し、可動片４の長手方向に対して垂直な方向に沿って連続して形成されている。

カバー部材７２には、カバー片８がインサート成形によって埋め込まれている。カバー片８は、上述したリン青銅を主成分とする金属板又はステンレス等の金属板をプレス加工することにより形成される。カバー片８は、図２及び図３に示すように、可動片４の上面と適宜当接し、可動片４の動きを規制すると共に、カバー部材７２のひいては筐体としてのケース７の剛性・強度を高める。

図１に示すように、固定片２、可動片４、熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６等を収容した樹脂ベース７１の収容部７３を塞ぐように、カバー部材７２が、樹脂ベース７１の上面に装着される。樹脂ベース７１とカバー部材７２とは、例えば超音波溶着によって接合される。

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は初期形状を維持し（逆反り前であり）、固定接点２１と可動接点３は接触し、可動片４の弾性部４３などを通じてブレーカー１の両端子２２、４１間は導通している。可動片４の弾性部４３と熱応動素子５とは接触しており、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３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。過充電又は異常により高温状態となると、ＰＴＣサーミスター６が過熱され、動作温度に達した熱応動素子５は逆反りし、可動片４の弾性部４３が押し上げられて固定接点２１と可動接点３とが離反する。このとき、固定接点２１と可動接点３の間を流れていた電流は遮断され、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。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３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４３の弾性力によって可動接点３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（ａ）は、ＰＴＣサーミスター６、熱応動素子５及び可動片４が順次組み込まれた樹脂ベース７１を、図４（ｂ）は、樹脂ベース７１に装着されるカバー部材７２を裏返して示している。図４に示すように、樹脂ベース７１、カバー部材７２には、第１リブ（第１突出部）７７ａ、第２リブ（第２突出部）７５ｂ、第３リブ（第３突出部）７７ｃが形成されている。また、樹脂ベース７１の当接部７４の端子４１側の端縁近傍７４ｂ、位置決め部７５の中間側壁７５ａ及びカバー部材７２の段部７７の底壁７７ｂによって、窓７６の窓枠が構成され、可動片４の固定部４２と当接する。

第１リブ７７ａは、カバー部材７２の当接部７９を構成する段部７７の底壁７７ｂから可動片４の表面の側に突出して形成されている。第１リブ７７ａは、可動片４の短手方向に連続的な線状に隆起するように形成されている。第１リブ７７ａの突出量及び幅は、可動片４の短手方向に略一定に形成されている。第２リブ７５ｂは、当接部７４を構成する樹脂ベース７１の位置決め部７５の中間側壁（当接部）７５ａから可動片４のくびれ部４９の側面の側に突出して形成されている。第２リブ７５ｂは、カバー部材７２の段部７７の突き出し高さの半分以上の高さ領域に形成され、その突出量は、後述する図６において、可動片４の下降を妨げない程度に設定され、当接部７４の可動片４の裏面と当接する面から上方に離れるに従い漸減される。また、第２リブ７５ｂの幅は、当接部７４の可動片４の裏面と当接する面から上方に離れるに従い漸減され、その輪郭の可動片４の短手方向に視た投影形状は、上方に凸の放物線状とされる。第３リブ７７ｃは、カバー部材７２の段部７７の側壁７７ｄから樹脂ベース７１の中間側壁７５ａの側に突出して形成されている。第３リブ７７ｃは、段部７７の突き出し高さの半分程度又はそれ以上の高さ領域に形成され、その突出量は、第１リブ７７ａに近づくに従い漸減される。また、第３リブ７７ｃの幅は、段部７７の底壁７７ｂに近づくに従い漸減され、その輪郭の可動片４の短手方向に視た投影形状は、下方に凸の放物線状とされる。これにより、第２リブ７５ｂと第３リブ７７ｃとが、ブレーカー１の厚み方向に相補的形状となって、中間側壁７５ａと段部７７の側壁７７ｄとの隙間を効果的に塞ぐ。

第２リブ７５ｂと第３リブ７７ｃは、樹脂ベース７１への可動片４の組み込みを阻害することなく、中間側壁７５ａと側壁７７ｄと隙間を相補う形状に形成されている（後述する図６参照）。また、図４中２点鎖線で示す第１リブ７７ａの稜線７７ｅ、第２リブ７５ｂの稜線７５ｆ及び第３リブ７７ｃの稜線７７ｇは、それぞれ可動片４の長手方向に垂直な同一平面上に配設されている。従って、樹脂ベース７１にカバー部材７２が装着される際、互いに対向する第２リブ７５ｂと第３リブ７７ｃとは、平面視で重複する。

図５及び図６は、樹脂ベース７１に可動片４が組み込まれ、カバー部材７２が装着される様子を示す。図５（ａ）に示す状態は、図６（ａ）に示す状態に対応し、図５（ｂ）に示す状態は、図６（ｂ）に示す状態に対応している。なお、図６（ｃ）に示す状態は、図２に示す状態に対応している。

可動片４は、樹脂ベース７１の開口７３ａ，７３ｂに案内されて樹脂ベース７１に組み込まれる。このとき、可動片４に形成されているくびれ部４９の両側の係合部４８に位置決め部７５が係合されると共に、貫通穴４５に樹脂ベース７１の突起７４ａが挿通される。また、図４（ａ）に示すように、可動片４が樹脂ベース７１に組み込まれ、カバー部材７２が装着される前の初期状態では、可動片４のくびれ部４９の側壁が、第２リブ７５ｂと当接し、樹脂ベース７１の当接部７４に対して可動片４のくびれ部４９の領域が浮いた状態で載置される（図６（ｂ）参照）。これにより、可動片４が位置決め部７５（第２リブ７５ｂ）及び突起７４ａによって案内されるので、樹脂ベース７１に対する可動片４の仮の位置合わせがなされる。また、貫通穴４５に突起７４ａが挿通されることに加え、一対の係合部４８と一対の位置決め部７５との係合により、樹脂ベース７１に対する可動片４の回転が規制され、仮の位置決めが容易に行われる。

この仮の位置合わせの段階では、樹脂ベース７１に対する可動片４の位置合わせが正確になされている必要はない。また、可動片４は、後の工程で最終的な位置合わせができるように、樹脂ベース７１の上に載置された状態であり、固定されてはいない。なお、樹脂ベース７１の開口７３ａ，７３ｂ及び突起７４ａの位置、形状、寸法等は、仮の位置合わせがなされた位置から完全に位置決めされる定位置まで可動片４を案内し易くなるように、可動片４の対応する箇所と相似形に形成されている。

図４（ａ）、図５（ａ）、図６（ａ）に示すように可動片４が樹脂ベース７１に組み込まれた後、樹脂ベース７１にカバー部材７２が装着される。カバー部材７２は、樹脂ベース７１の開口７３ａに段部７７を挿入し、可動片４の段曲げ部４６に段部７７を押し当てることで可動片４を位置合わせしながら、樹脂ベース７１に装着される。

図５（ｂ）、図６（ｂ）に示すように、樹脂ベース７１にカバー部材７２が装着されると、最初にカバー部材７２の第１リブ７７ａが、可動片４とくびれ部４９が形成されている領域において当接し、この当接した領域を樹脂ベース７１の側に押圧する。このとき、第１リブ７７ａの稜線７７ｅと第２リブ７５ｂの稜線７５ｆとが可動片４の長手方向に垂直な同一平面上に配設されているので、可動片４に曲げ応力がかからない。これにより、可動片４の変形を防止できる。そして、さらにカバー部材７２が樹脂ベース７１の方向（図中白抜き矢印方向）に押圧されると、可動片４の斜面４７とカバー部材７２の斜面７８とが当接する。斜面４７及び斜面７８は、可動片４の長手方向に対して垂直な方向に沿って連続して形成されているので、なおもカバー部材７２が樹脂ベース７１の方向に押圧されると、可動片４の斜面４７はカバー部材７２の斜面７８によって可動片４の長手方向に押される（付勢される）。その結果、斜面７８，４７によって力の方向が変換され、可動片４の全体が長手方向すなわち固定片２の存在する矢印Ａ方向に押されて移動する。このとき、斜面４７に対向して配設されている一対の係合部４８と、斜面７８に対向して配設されている一対の位置決め部７５とが当接して係合する。これにより、図４等において突起７４ａ等によって仮の位置合わせがなされていた可動片４は、樹脂ベース７１に対して正確に位置決めされる。すなわち、樹脂ベース７１に対して可動片４が組み込まれる際に生じている仮の位置合わせ時の誤差は軽減され、樹脂ベース７１に対する可動片４の位置決め誤差を、実質的に樹脂ベース７１の位置決め部７５と可動片４の係合部４８の製造時における寸法誤差程度に留めることができる。

また、既に述べたように、樹脂ベース７１にカバー部材７２が装着される際に、互いに対向する第２リブ７５ｂと第３リブ７７ｃとは、平面視で重複するように設けられているので、やがては当接し、樹脂ベース７１の移動は一旦妨げられる。このとき、樹脂ベース７１がカバー部材７２の方向に押圧されながら、樹脂ベース７１又はカバー部材７２のいずれか一方又は両方に超音波振動が付与されると、図６（ｃ）に示すように、第２リブ７５ｂと第３リブ７７ｃとの当接部位は摩擦熱により溶融し、樹脂ベース７１の位置決め部７５の中間側壁７５ａと可動片４のくびれ部４９の側壁との隙間、及び中間側壁７５ａとカバー部材７２の段部７７の側壁７７ｄとの隙間に流れ込み、これらの隙間が塞がれる。また、カバー部材７２の第１リブ７７ａによって押圧された可動片４の裏面は、樹脂ベース７１の当接部７４と密着し、両者間の隙間が塞がれる。同時に、第１リブ７７ａは、可動片４の表面との間に生ずる摩擦熱により溶融し、段部７７の底壁７７ｂと可動片４の表面との隙間に流れ込み、この隙間が塞がれる。

これらの結果、可動片４のくびれ部４９の中央領域において、樹脂ベース７１の当接部７４の端縁近傍７４ｂ、位置決め部７５の中間側壁７５ａ及びカバー部材７２の段部７７の底壁７７ｂによって構成される窓７６の窓枠と可動片４のくびれ部４９の中央領域との隙間が一周に亘って連続的に塞がれることになる。その一方で、収容部７３及び開口７３ａ，７３ｂの周辺において、樹脂ベース７１とカバー部材７２とが溶着されることにより、両者が隙間なく密着されるので、ケース７の外部雰囲気に対する収容部７３を含むケース７の内部空間の密閉性は、極めて高く確保される。なお、第１リブ７７ａ、第２リブ７５ｂ及び第３リブ７７ｃの突出量は、窓７６の窓枠と可動片４との隙間、すなわち当接部７４，７９及び中間側壁７５ａと可動片４のくびれ部４９との隙間が一周に亘って連続的に塞がれるように、適宜設定されている。溶融した第１リブ７７ａ、第２リブ７５ｂ及び第３リブ７７ｃは、痕跡として残る。例えば、隆起していた各リブの樹脂が溶融して流れ込んだ部位と、その周辺の平坦部位との境界、又は各リブの樹脂が溶融して流れ込んだ部位同士の境界が、筋状の痕跡として残り、ルーペ、拡大鏡、顕微鏡等を用いることにより、それらの痕跡が確認され得る。なお、図６（ｃ）においては、溶融した第１リブ７７ａ、第２リブ７５ｂ及び第３リブ７７ｃの痕跡が存在する位置を破線で示している。

また、可動片４の係合部４８から可動接点３の接触箇所（図１及び図２参照）までの距離と、樹脂ベース７１の位置決め部７５から固定接点２１の接触箇所（図１及び図２参照）までの距離とは、平面視で等しく設定さている。そのため、可動片４が正確に位置決めされると、可動接点３と固定接点２１とが適正な接触箇所で接触する。これにより、通電時における両者間の接触抵抗が適正化される。

本実施形態においては、係合部４８及び位置決め部７５が可動片４の短手方向に沿って、それぞれ一対設けられる。さらに、一対の係合部４８及び一対の位置決め部７５は、可動片４の短手方向において斜面４７、斜面７８を挟んで外側の部分に位置しているので、可動片４の回転による樹脂ベース７１とのずれを抑制できる。また、これにより、可動片４の先端部と樹脂ベース７１の開口７３ｂとのクリアランスを小さく設定しても、可動片４の先端部と樹脂ベース７１との干渉を防止できるので、樹脂ベース７１のさらなる小型化を図ることができる。

また、樹脂ベース７１にカバー部材７２が装着されて超音波溶着されるとき、樹脂ベース７１の突起７４ａの先端がカバー部材７２の内壁面と当接し接合される。これに伴い、可動片４が、貫通穴４５の周辺すなわち固定部４２において、樹脂ベース７１及びカバー部材７２によって上下方向から強固に接合される。これにより、可動片４が、樹脂ベース７１に対して定位置（あるべき位置）で固定される。なお、カバー部材７２が樹脂ベース７１に溶着され、可動片４が固定された後も、斜面４７と斜面７８とは当接状態を維持し、可動片４は、矢印Ａ方向に押され続ける。また、これに伴い、位置決め部７５と係合部４８とは係合状態を維持し、樹脂ベース７１に対する可動片４の位置及び姿勢は、正常に維持され続ける。

また、第１リブ７７ａ、第２リブ７５ｂ及び第３リブ７７ｃによって、当接部７４，７９及び中間側壁７５ａと可動片４のくびれ部４９とが一周に亘って連続的に隙間なく強固に接合されるので、ケース７の強度・剛性が高められると共に、ケース７に対する可動片４の接合強度が高められる。本実施形態にあっては、このような第１リブ７７ａ、第２リブ７５ｂ及び第３リブ７７ｃによる作用効果と相まって、突起７４ａの頂部及び位置決め部７５の頂部が、カバー部材７２の裏面（下面）に接合され補強部として機能する。これにより、固定部４２の中央近傍において、突起７４ａとカバー部材７２が直接的に接合されるので、ケース７の剛性を効率よく高めることができる。同様に、位置決め部７５が、平面視でくびれ部４９の近傍の切除された部分においてカバー部材７２と直接的に接合されるので、くびれ部４９の近傍においてケース７の剛性を効率よく高めることができる。

以上のように、本実施形態のブレーカー１によれば、可動片４と当接して可動片４を保持する当接部７４，７９に形成されている第１リブ７７ａ、第２リブ７５ｂ及び第３リブ７７ｃによって、可動片４とケース７の当接部７４，７９との間の微小な隙間を塞ぐことができ、これにより、ケース７の密閉性を向上させて、熱応動素子５の腐食や可動片４の動作不良などの不具合を抑制することができる。

特に、カバー部材７２が、可動片４の表面と当接する第１リブ７７ａを有するので、可動片４の表面とカバー部材７２の当接部７９との間の隙間を塞ぐことができる。本実施形態においては、可動片４の短手方向にくびれ部４９両端縁に亘って第１リブ７７ａが形成されているので、側面に比べて面積の大きいくびれ部４９の表面及び裏面の隙間をより確実に塞ぐことができる。

また、樹脂ベース７１が、位置決め部７５の中間側壁７５ａに可動片４の側面と当接する第２リブ７５ｂを有するので、可動片４の側面と樹脂ベース７１の中間側壁７５ａとの間の隙間を塞ぐことができる。さらに、カバー部材７２が、樹脂ベース７１の第２リブ７５ｂに当接する第３リブ７７ｃを有するので、第２リブ７５ｂの近傍における樹脂ベース７１とカバー部材７２との隙間を第３リブ７７ｃによって塞ぐことができる。

また、樹脂ベース７１にカバー部材７２が装着されて超音波溶着されるとき、第１リブ７７ａ、第２リブ７５ｂ及び第３リブ７７ｃは、摩擦熱により溶融し、可動片４のくびれ部４９、樹脂ベース７１の中間側壁７５ａ及びカバー部材７２の側壁７７ｄに合致する形状に変形する。これにより、ケース７の密閉性をより一層高めることができる。

また、第１リブ７７ａの稜線と第２リブ７５ｂの稜線とが、少なくとも一部において同一平面上に配設されているので、樹脂ベース７１にカバー部材７２が装着されることにより、可動片４の周方向（短手方向及び厚み方向）に第１リブ７７ａと第２リブ７５ｂが連続して配置されることになり、ケース７の密閉性をより一層向上させることができる。

（変形例）
図７及び図８は、第１リブ７７ａ、第２リブ７５ｂ及び第３リブ７７ｃの変形例を示す。両図において（ａ）及び（ｂ）は、図４における（ａ）及び（ｂ）に対応する。図４に示す第１リブ７７ａ、第２リブ７５ｂ、第３リブ７７ｃは、当接部７４、当接部７９のうち可動片４のくびれ部４９と当接する領域に形成されているのに対して、図７に示す第１リブ７７ａ、第２リブ７５ｂ及び第３リブ７７ｃは、当接部７４、当接部７９のうち、より収容部７３に接近して、可動片４のくびれ部４９から固定部４２に亘って当接する領域に設けられている。例えば、第２リブ７５ｂは、位置決め部７５の内側壁７５ｄに設けられている。また、図８に示す第１リブ７７ａ、第２リブ７５ｂ及び第３リブ７７ｃは、それよりもさらに収容部７３に接近して、可動片４の固定部４２と当接する領域に設けられている。例えば、第２リブ７５ｂは、当接部７４の側壁７４ｃ（樹脂ベース７１の内側壁）に設けられている。また、第１リブ７７ａ、第２リブ７５ｂ及び第３リブ７７ｃの稜線は、それぞれ可動片４の長手方向に垂直な同一平面上に配設されている。

このように、第１リブ７７ａ、第２リブ７５ｂ及び第３リブ７７ｃが形成される場所は、当接部７４、当接部７９のうちケース７の外壁から収容部７３に至るまでの領域であればよい。かかる収容部７３の手前の領域に第１リブ７７ａ、第２リブ７５ｂ及び第３リブ７７ｃを形成して可動片４の周方向に一周に亘って連続して隙間が生じないように密閉し、収容部７３をケース７の外部から遮蔽することによって、熱応動素子５を腐食等から保護できるからである。

また、第１リブ７７ａに加えて又は第１リブ７７ａの替わりに、樹脂ベース７１の当接部７４の端縁近傍７４ｂから突出し、可動片４のくびれ部４９の裏面と当接する第４リブ（第１突出部）が形成されていてもよい。この場合、樹脂ベース７１又はカバー部材７２のいずれか一方又は両方に付与された超音波振動によって、第４リブが可動片４の裏面との間に生ずる摩擦熱により溶融し、樹脂ベース７１の当接部７４と可動片４の裏面との隙間が塞がれる。

なお、本発明は上記実施形態の構成に限られることなく、少なくともケース７が、熱応動素子５を収容する収容部７３と、収容部７３の外側に設けられ、可動片４の弾性部４３と端子４１との間において可動片４と当接して可動片４を保持する当接部７９等を有し、当接部７９等には、可動片４の側に突出する突出部７７ａ等が形成されていればよい。

また、本発明は、上記変形例の他、種々の変形が可能である。例えば、図４、図７及び図８においては、第２リブ７５ｂと第３リブ７７ｃの稜線が、可動片４の長手方向に垂直な同一平面上に配設されている形態が示されているが、第３リブ７７ｃが、第２リブ７５ｂに対して、可動片４の弾性部４３の側又は端子４１の側にずれて配設され、第２リブ７５ｂと第３リブ７７ｃとが可動片４の長手方向に相補的な形状に形成されている形態であってもよい。この形態であっても、第２リブ７５ｂと第３リブ７７ｃとは、平面視で一部において重複し、樹脂ベース７１又はカバー部材７２のいずれか一方又は両方に付与された超音波振動によって、第２リブ７５ｂと第３リブ７７ｃとの接触部位が摩擦熱により溶融し、樹脂ベース７１とカバー部材７２との隙間が塞がれる。このような、第３リブ７７ｃが、第２リブ７５ｂに対して、可動片４の弾性部４３の側又は端子４１の側に配設されている形態によれば、ケース７の窓７６から異物の侵入する方向（可動片４の長手方向）に第２リブ７５ｂと第３リブ７７ｃが連続して配置されるので、異物の侵入が抑制され、ケース７の密閉性をより一層向上させることができる。

また、可動片４において、第１リブ７７ａ及び／又は第２リブ７５ｂと当接する部位に、第１リブ７７ａ及び／又は第２リブ７５ｂの突出形状に対応する凹部を設けてもよい。この形態によれば、凹部に第１リブ７７ａ及び／又は第２リブ７５ｂが嵌合されることにより、ケース７の密閉性と可動片４とケース７との接合強度をより一層向上させることができる。

また、図４、図７及び図８においては、可動片４は、貫通穴４５、段曲げ部４６、斜面４７、係合部４８及びくびれ部４９（図１等参照）の構成を有する形態であるが、これらの構成うちのいずれか又は全てが廃されていてもよい。例えば、貫通穴４５を廃する場合は、樹脂ベース７１の突起７４ａも廃される。また、段曲げ部４６、斜面４７が廃される場合は、可動片４は平面状に形成され、樹脂ベース７１の当接部７４及びカバー部材７２の当接部７９が平坦な形状となる。この構成においては、段曲げ部４６及び斜面４７を廃することにより、可動片４及び樹脂ベース７１の長手方向の寸法を小さくして、ブレーカー１のさらなる小型化を図ることができる。なお、可動片４の段曲げ部４６及び斜面４７は、必要に応じて樹脂ベース７１の外部に設けられていてもよい。また、係合部４８及びくびれ部４９が廃される場合は、可動片４は、固定部４２から端子４１に亘って等幅に形成され、これに伴い樹脂ベース７１の位置決め部７５の形状も変更される。

また、樹脂ベース７１とカバー部材７２との接合手法は、超音波溶着に限られることなく、両者が隙間なく強固に接合される手法であれば、適宜適用することができる。また、ケース７は、樹脂ベース７１とカバー部材７２等によって構成される形態に限られることなく、２個以上の部品によって可動片４が挟まれて保持される形態であればよい。この場合、一方が第１ケース、他方が第２ケースとなる。

また、可動片４と樹脂ベース７１とカバー部材７２との接合部位において、可動片４及び／又は樹脂ベース７１、カバー部材７２の表面を梨地加工やヘアライン加工等により粗面化処理してもよい。この場合にあっては、両者間で初期に発生する摩擦熱が大きくなり、第１リブ７７ａ、第２リブ７５ｂ、第３リブ７７ｃの溶融が促進され、ケース７の密閉性をより一層向上させることができる。

また、第１リブ７７ａ、第２リブ７５ｂ、第３リブ７７ｃの形状は、図４、図７及び図８に示したものに限られない。可動片４、樹脂ベース７１、カバー部材７２の間に生ずる隙間を塞ぐように、連続的又は断続的に突出する形状であれば、特に限定されない。

また、本実施形態では、ＰＴＣサーミスター６による自己保持回路を有しているが、このような構成を省いた形態であっても適用可能であり、導通抵抗を抑制しつつ、ブレーカー１の小型化を図ることができる。また、可動片４をバイメタル又はトリメタル等によって形成することにより、可動片４と熱応動素子５を一体的に形成する構成であってもよい。この場合、ブレーカーの構成が簡素化されて、さらなる小型化を図ることができる。

また、特開２００５−２０３２７７号公報に示されるような、固定部４２又はその近傍において、端子４１の側と可動接点３の側に構造的に分離されている形態に、本発明を適用してもよい。

１ ブレーカー
２ 固定片
３ 可動接点
４ 可動片
５ 熱応動素子
７ ケース
２１ 固定接点
４１ 端子
４３ 弾性部
４５ 貫通穴
４９ くびれ部
７１ 樹脂ベース
７２ カバー部材
７３ 収容部
７４ 当接部
７４ａ 突起
７５ｂ 第２リブ（第２突出部）
７７ａ 第１リブ（第１突出部）
７７ｃ 第３リブ（第３突出部）
７９ 当接部

Claims (6)

1. 固定接点を有する固定片と、
   弾性変形する弾性部と該弾性部の先端部に可動接点とを有し、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接点が前記固定接点から離反するように前記可動片を作動させる熱応動素子と、
   前記固定片、可動片及び熱応動素子を収容するケースとを備えたブレーカーにおいて、
   前記可動片は、板状材料から形成され、前記ケースの外部に露出されて外部回路と電気的に接続される端子を有し、
   前記ケースは、
   前記熱応動素子を収容する収容部と、前記収容部の外側に設けられ、前記弾性部と前記端子との間において前記可動片と当接して該可動片を保持する当接部を有し、前記当接部には、前記可動片の側に突出する突出部が形成され、
   前記可動接点が形成されている前記可動片の裏面側に配設され、前記収容部が形成された第１ケースと、前記可動片の表面側に配設され、前記第１ケースに装着される第２ケースとを有し、
   前記第１ケース又は第２ケースのうちの少なくとも一方は、前記可動片の裏面又は表面に当接する第１突出部を有し、
   前記第１ケース又は第２ケースのうちの他方は、前記可動片の側面に当接する第２突出部を有し、
   前記第１突出部の稜線と前記第２突出部の稜線とは、少なくとも一部において同一平面上に配設されていることを特徴とするブレーカー。
2. 前記第１ケース又は第２ケースのうちの一方は、前記他方の第２突出部に当接する第３突出部を有することを特徴とする請求項１に記載のブレーカー。
3. 前記第３突出部は、前記第２突出部に対して、前記可動片の弾性部の側又は端子の側に配設されていることを特徴とする請求項２に記載のブレーカー。
4. 前記可動片は、前記第１突出部及び／又は前記第２突出部に対応する凹部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のブレーカー。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のブレーカーを備えたことを特徴とする電気機器用の安全回路。
6. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のブレーカーを備えたことを特徴とする２次電池パック。

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