JP5995684B2 - サーマルプロテクタ及びこれを用いたバッテリー - Google Patents
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Description
前記可動片は、
95.00重量%以上のCuを含み、導電率が70%IACS以上の合金で構成され、
前記可動接点は、NiとCuの合金で構成され前記可動片の表面に設けられ、20〜200μmの厚みを有する第1層と、Niが5〜15重量%で残部がAgの合金で構成され前記第1層に積層して設けられ、5〜100μmの厚みを有する第2層とを含むサーマルプロテクタを提供する。
板6の一端部は蓋体11の片端部から外部に延び出している。金属板6は、インサート成形により蓋体11と一体化されている。
℃の範囲にあって、通常の使用条件で許容電流が10〜20Aとなること(このとき定格電流はおよそ8〜15Aとなる)を目的として、次のとおりの設計とした。
低温環境下における動作時間の短縮という効果を有する。
次の表1に示す合金を用いて実施例1〜6及び表2に示す合金を用いて参考例1〜3のサーマルプロテクタを作成した。それぞれの合金の導電率、熱伝導率及び弾性率は表中に示すとおりである。実施例6を除いて可動片3の厚みは0.10mm(実施例6は0.15mm)として作成し、導電率は、この形状におけるものである。熱伝導率は常温時(25℃)の値である。弾性率は引張弾性率である。硬さはビッカース硬さを指す。なお、表中の0.00は、ごく微量が混入されていることを示す。
表1に示すとおり、実施例1〜6のサーマルプロテクタで使用した材料は、高い導電率を有しており、かつ熱伝導率及び弾性率、硬さ等の材料強度も十分であるため、可動片の材料として好適であった。本実施例においては、表1に示される材料を用いて可動片及び固定片に用いて、常温及び60℃における許容電流がそれぞれ10A及び5Aを超える高容量のサーマルプロテクタを実現することができた。
サーマルプロテクタに許容電流を超える25A(9V)の電流を印加して動作させたのち電源を切って回路を復帰し、温度上昇と温度降下を繰り返した。このような導通と遮断を6000回行う耐用試験により実施例1〜6及び参考例1〜3を評価した。実施例1〜6いずれのサーマルプロテクタも、遮断実験を繰り返したあとでも、正常に動作して過電流を遮断した。このように、実施例のサーマルプロテクタに用いられている可動片は、バネ性の劣化がなく、耐用性に優れていた。参考例のうち参考例1及び2には、耐用試験において異常はなかったものの、参考例3は、上述のようにバネ性が不足するため接触抵抗が安定しない不良が発生した。
上記のサーマルプロテクタを回路に接続し、25℃〜70℃の各温度にて毎分0.1Aで電流を上げて当該サーマルプロテクタが作動した時の電流値を測定した。結果は、図5に示すとおりである。なお、実施例1、4及び6並びに参考例1に用いられるバイメタルの反転動作温度は72℃付近であるため、65℃を超える温度域においては実測値を示さない。
過電流に対する動作試験として、次のような測定を行った。25℃雰囲気において4.2V,30Aの電流(過電流)を実施例1〜3のサーマルプロテクタに流したときに、導通の開始から電流が遮断されるまでにかかった動作時間を測ったところ、表3に示す結果を得た。なお、表中で倍率とは、サーマルプロテクタに流した電流が参考例1〜3の各サーマルプロテクタの25℃における許容電流の何倍の大きさであるのかを示す。
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形
や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
2 固定片
3 可動片
4 熱応動部材
5 PTC素子
6 金属板
10 ケース本体
11 蓋体
12 底部
13 収容穴
14 位置決め壁
20 固定接点
22 第1端子
30 可動接点
30a 第1層
30b 第2層
32 第2端子
50 バッテリー
51 二次電池セル
52 電極線
53 バッテリー筐体
54 タブ
100 サーマルプロテクタ
Claims (9)
- 固定接点を有する固定片及び可動接点を有する可動片を備え、前記可動片が前記固定接点の側に伸びて前記可動接点が前記固定接点と接触又は離反するように前記可動片を配置し、前記可動接点を前記固定接点と接触又は離反させる機構として熱応動部材を前記可動片の近傍に配置したサーマルプロテクタにおいて、
前記可動片は、
95.00重量%以上のCuを含み、導電率が70%IACS以上の合金で構成され、
前記可動接点は、NiとCuの合金で構成され前記可動片の表面に設けられ、20〜200μmの厚みを有する第1層と、Niが5〜15重量%で残部がAgの合金で構成され前記第1層に積層して設けられ、5〜100μmの厚みを有する第2層とを含むサーマルプロテクタ。 - 前記可動片は、99.00重量%以上のCuを含む合金で構成されている、請求項1に記載のサーマルプロテクタ。
- 前記第1層は、Niが10〜40重量%で残部がCuの合金で構成され、前記可動片に溶接されていることを特徴とする、請求項1又は2に記載のサーマルプロテクタ。
- 前記可動片は、さらに、0.35重量%以下のZrを含む請求項1から3のいずれか1つに記載のサーマルプロテクタ。
- 前記可動片は、さらに、0.05〜2.00重量%のSnを含む請求項1から4のいずれか1つに記載のサーマルプロテクタ。
- 前記可動片は、さらに、0.05〜1.00重量%のFe、0.10〜3.50重量%のNi及び0.10〜2.50重量%のZnのうち少なくとも1つを含む請求項1から5のいずれか1つに記載のサーマルプロテクタ。
- 前記可動片は、さらに、0.01〜0.80重量%のSi又は0.01〜0.60重量%のPを含んでいる、請求項1から6のいずれか1つに記載のサーマルプロテクタ。
- 請求項1から7のいずれか1つに記載のサーマルプロテクタを電池本体の電極に接続したバッテリー。
- 前記電池本体は、二次電池である請求項8に記載のバッテリー。
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