JP6111062B2 - ブレーカ - Google Patents

Description

本発明は、あらかじめ設定している温度よりも高くなるとバイメタルが変形して電流を遮断するブレーカに関する。

パック電池やモータなどの機器は、温度が異常に高くなる状態で電流を遮断することで安全に使用できる。この目的のために、設定温度になると接点をオフに切り換えるブレーカが使用される。たとえば、リチウムイオン電池を内蔵するパック電池は、異常な使用状態で充放電されると温度が高くなるので、設定温度よりも高温になるとブレーカで電流を遮断することでより安全に使用できる。また、モータ等は過負荷な状態や異常な電流が流れる状態で温度が異常に高くなることがあるので、この状態ではブレーカで電流を遮断して安全に使用できる。

以上の用途に使用されるブレーカとして、電池など、機器の温度が設定値まで上昇すると電流を遮断するブレーカが開発されている。従来のブレーカを図２１に示す。このブレーカは、固定金属片１０４と、可動金属片１０６との間にバイメタル１０８を配置している。さらに、図２１のブレーカは、バイメタル１０８と固定金属片１０４との間にＰＴＣヒーター１０９を配置している。バイメタル１０８は、設定温度になると反転するように熱変形して可動接点１０７を固定接点１０５から離してオフ状態とする。反転湾曲状態のバイメタル１０８が可動金属片１０６の弾性アーム部１０６Ａを押し上げて、可動接点１０７を固定接点１０５から離すからである。反転しない、すなわち非変形状態のバイメタル１０８は、可動金属片１０６の弾性アーム部１０６Ａを押し上げることなく、可動接点１０７を固定接点１０５に接触させてオン状態となる。

図２１の（ａ）は、バイメタル１０８が反転しない非変形状態にあって、オン状態となるブレーカを示している。このブレーカは、非変形状態のバイメタル１０８が可動金属片１０６を押し上げず、弾性アーム部１０６Ａの弾性で可動接点１０７を固定接点１０５に接触させる。周囲温度が高くなると、ブレーカは、図２１の（ｂ）で示すように、バイメタル１０８が熱変形して反転し、反転湾曲状態となって、可動接点１０７を固定接点１０５から離してオフ状態に切り換えられる。反転する反転湾曲状態のバイメタル１０８が可動金属片１０６の弾性アーム部１０６Ａを押し上げるからである。さらに、図のブレーカは、ＰＴＣヒーター１０９を内蔵するので、オフ状態でＰＴＣヒーター１０９に通電し、ＰＴＣヒーター１０９でバイメタル１０８を加熱してオフ状態に保持できる。また、異常時にＰＴＣヒーター１０９が通電されて、ブレーカをオフ状態に切り換えることもできる。

特開２００２−５６７５５号公報

以上のブレーカは、パック電池などに使用されることから、可能な限り小型化することが要求される。ブレーカの小型化は、オフ状態にある可動接点と固定接点との間隔、すなわちオフ状態における接点ギャップを狭くする。接点ギャップの狭いブレーカは、接点を速やかにオフ状態に切り換えできず、オフに切り換えるときに接点間でスパークが発生しやすく、接点の溶融や消耗が発生して、動作不良の原因となる。

本発明は、この欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、極めて簡単な構造としながら、オフ状態における接点ギャップを大きくできるブレーカを提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明のブレーカは、外装ケース１、５１と、この外装ケース１、５１に固定してなる固定接点５を有する固定金属片４と、この固定金属片４の固定接点５と対向する位置に可動接点７を配置する弾性アーム部６Ａを有し、かつ弾性アーム部６Ａを可動できるように弾性アーム部６Ａの一端の固定部６Ｂを外装ケース１、５１に固定してなる可動金属片６と、この可動金属片６の弾性アーム部６Ａを押して可動接点７を固定接点５から離すバイメタル８とを備えている。可動金属片６の弾性アーム部６Ａは、バイメタル８に押されない状態で、それ自体の弾性で可動接点７を固定接点５に接触させる弾性を有している。バイメタル８は、弾性アーム部６Ａと外装ケース底部１Ｔ、５１Ｔとの間に配設されており、バイメタル８が熱変形しない非変形状態においては、弾性アーム部６Ａの弾性で可動接点７が固定接点５に接触されてオン状態となり、バイメタル８が熱変形する反転湾曲状態においては、外装ケース底部１Ｔ、５１Ｔ側に突出する支点８ａを外装ケース底部１Ｔ、５１Ｔ側の対向面２３に接触させて、外周縁部８ｂで弾性アーム部６Ａを押して、可動接点７を固定接点５から離してオフ状態に切り換える。さらに、ブレーカは、反転湾曲状態にあるバイメタル８が、外装ケース底部１Ｔ、５１Ｔ側の対向面２３に接触する支点８ａよりも可動接点７側にある接点側長さ（Ｌ１）を、支点８ａよりも固定部６Ｂ側にある固定部側長さ（Ｌ２）よりも長くしている。
さらに、外装ケース１；５１は、バイメタル８を加温するヒーター９を内蔵し、外装ケース５２は、ヒーター９を配置するヒーター収納部２９と、バイメタル８を定位置に配置するバイメタル収納部２８とを有し、ヒーター収納部２９は前記バタル収納部２８の内側にあり、ヒーター収納部２９とバイメタル収納部２８との間であって、ヒーター収納部２９の外周縁に沿って、ヒーター収納部２９及びバイメタル収納部２８から突出してなる突出部１４を設けており、ヒーター収納部２９に挿入してなるヒーター９に、バイメタル収納部２８の定位置に配置してなるバイメタル８を熱結合状態に載せている。

以上のブレーカは、極めて簡単な構造としながら、オフ状態における接点ギャップを大きくできる特徴がある。それは、弾性アーム部を押し上げて可動接点を固定接点から離す反転湾曲状態にあるバイメタルが、支点よりも可動接点側の接点側長さ（Ｌ１）を、支点よりも固定部側の固定部側長さ（Ｌ２）よりも長くしているからである。

図１３ないし図１５の実線は、以上のブレーカのオフ状態を示し、鎖線は、従来のブレーカのオフ状態を示す断面図である。以上のブレーカのバイメタル８は、図１３ないし図１５の実線で示すように、反転湾曲状態において、支点８ａよりも可動接点７側にある接点側長さ（Ｌ１）を、支点８ａよりも固定部６Ｂ側にある固定部側長さ（Ｌ２）よりも長くしているので、弾性アーム部６Ａを押し上げる接点側長さ（Ｌ１）が長くなって、オフ状態の接点ギャップを大きくできる。これに対して、従来のブレーカは、図１３ないし図１５の鎖線で示すように、反転湾曲状態にあるバイメタルの接点側長さを固定部側長さと等しくするので、弾性アーム部を押し上げて可動接点を固定接点から引き離す接点側長さが短く、オフ状態の接点ギャップが小さくなる。

本発明のブレーカは、可動金属片６の弾性アーム部６Ａを中間部において折曲すると共に、弾性アーム部６Ａが、可動金属片６の固定部６Ｂから折曲部６Ｓに向かって、対向面２３を含む平面Ｑからの距離が大きくなるように傾斜させることができる。
以上のブレーカは、バイメタルの支点を可動金属片の固定部に接近させるにしたがって、可動接点を固定接点から離して接点ギャップを大きくできる。

本発明のブレーカは、可動接点７を固定接点５から離すオフ状態にある弾性アーム部６Ａが、可動金属片６の固定部６Ｂから可動接点７に向かって、対向面２３を含む平面Ｑからの距離が大きくなるように傾斜させることができる。
以上のブレーカは、バイメタルの支点を可動金属片の固定部に接近させるにしたがって、可動接点を固定接点から離して接点ギャップを大きくできる。

本発明のブレーカは、反転湾曲状態にあるバイメタル８を、両端の外周縁部８ｂで弾性アーム部６Ａに接触させると共に、可動接点６Ｂ側の外周縁部８ｂが弾性アーム部６Ａに接触する接触点Ｐ１から対向面２３を含む平面Ｑまでの距離（ｄ１）を、固定部６Ｂ側の外周縁部８ｂが弾性アーム部６Ａに接触する接触点Ｐ２から対向面２３を含む平面Ｑまでの距離（ｄ２）よりも大きくすることができる。
以上のブレーカは、バイメタルの両端の外周縁部が接触する弾性アーム部の可動接点側を固定部側よりも対向面から離すことにより、可動接点を固定接点から離して接点ギャップを大きくできる。

本発明のブレーカは、反転湾曲状態にあるバイメタル８の固定部６Ｂ側の外周縁部８ｂが弾性アーム部６Ａに接触する接触点Ｐ２から対向面２３を含む平面Ｑまでの距離（ｄ２）を、反転湾曲状態にあるバイメタル８の最大たわみ（ａ）よりも小さくすることができる。
なお、本明細書において、バイメタルの最大たわみ（ａ）とは、図１２で示すように、反転湾曲状態にあるバイメタル８と可動金属片６との接触点Ｐ１、Ｐ２を結ぶ直線ｎに対して、湾曲するバイメタル８の対向面１４側の変位が最大となる頂点Ｐ３と直線ｎとの距離であって、中央凹に湾曲するバイメタル８の直線ｎに対する最大深さ（ｈ）とバイメタル８の厚さ（ｔ）との和を意味するものとする。
以上のブレーカは、反転湾曲状態にあるバイメタルの固定部側の外周縁部を弾性アーム部に接触させる状態で、バイメタルの支点を弾性アーム部の固定部側に接近させて、接点側長さ（Ｌ１）を固定部側長さ（Ｌ２）よりも大きくできるので、可動接点側の外周縁部を大きく押し上げる姿勢として、オフ状態の接点ギャップを大きくできる。

本発明のブレーカは、反転湾曲状態にあるバイメタル８の湾曲形状を、支点８ａの両側で非対称な形状とすることができる。
以上のブレーカは、バイメタルの形状を支点の両側で非対称とすることで、効果的に接点側長さ（Ｌ１）を固定部側長さ（Ｌ２）よりも大きくできる。

本発明のブレーカは、バイメタル８が、支点８Ａよりも固定部６Ｂ側の曲率半径（ｒ２）を、支点８ａよりも可動接点７側の曲率半径（ｒ１）よりも小さくして、支点８ａを対向面２３の固定部６Ｂ側に偏在させることができる。
以上のブレーカは、支点よりも固定部側の曲率半径（ｒ２）を、可動接点側の曲率半径（ｒ１）よりも小さくすることで、理想的に支点を固定部側に偏在させて接点側長さ（Ｌ１）を固定部側長さ（Ｌ２）よりも大きくできる。

本発明のブレーカは、反転湾曲状態にあるバイメタル８において、支点８ａよりも可動接点７側にある接点側長さ（Ｌ１）を、支点８ａよりも固定部６Ｂ側にある固定部側長さ（Ｌ２）の１．２倍以上とすることができる。

本発明のブレーカは、外装ケース底部１Ｔ、５１Ｔにヒーター９を備えて、このヒーター９に、反転湾曲状態にあるバイメタル８の支点８ａを接触させており、さらに、ヒーター９は、バイメタル８と固定金属片４の間にあって固定金属片４に接続されて、ブレーカのオフ状態において、バイメタル８を介して可動金属片６に接続することができる。
以上のブレーカは、オフ状態においてヒーターに通電してバイメタルを加温し、バイメタルを反転湾曲状態に保持して、ブレーカをオフ状態に自己保持できる。さらに、以上のブレーカは、電池の異常を検出してヒーターに通電して、ヒーターでバイメタルを加熱して電池の電流を遮断することもできる。

本発明のブレーカは、ヒーター９を円盤状とし、バイメタル８の外形を四角形として、ヒーター９とバイメタル８とを外装ケース１、５１の定位置に配置することができる。
以上のブレーカは、ヒーターとバイメタルとを外装ケースの定位置に配置できる。とくに、バイメタルを四角形とするので、水平面内で回転しない状態で外装ケースの定位置に配置できる。このため、バイメタルが安定して弾性アーム部を押してオフ状態に切り換えできる特徴がある。

本発明のブレーカは、ヒーター９をＰＴＣヒーター９Ａとすることができる。
以上のブレーカは、ヒーターをＰＴＣヒーターとするので、ヒーターの温度を制御する回路を設けることなく、ヒーターの温度を好ましい温度にとして、安定してオフ状態に保持できる。

本発明のブレーカは、オフ状態にある可動接点７と固定接点５との接点ギャップを０．０５ｍｍ以上であって、０．３ｍｍ以下とすることができる。
以上のブレーカは、小型化しながら、オフ状態の接点ギャップを大きくできる。

本発明のブレーカは、パック電池に使用されて、パック電池の電池３０、６０と直列に接続される保護素子とすることができる。
以上のブレーカは、パック電池に使用されて、電池の異常な状態で電流を遮断して安全に使用できる。また、ヒーターを備えるブレーカにおいては、オフ状態でヒーターに通電して電池を放電できるので、より安全性の高いパック電池を実現できる。

本発明の一実施例にかかるブレーカの斜視図である。 図１に示すブレーカのオン状態を示す垂直縦断面図である。 図２に示すブレーカのオフ状態を示す垂直縦断面図である。 図２に示すブレーカのＩＶ−ＩＶ線断面図である。 図２に示すブレーカの分解断面図である。 図５に示すブレーカの本体ケースの平面図である。 本発明の他の実施例にかかるブレーカの斜視図である。 図７に示すブレーカのオン状態を示す垂直縦断面図である。 図８に示すブレーカのオフ状態を示す垂直縦断面図である。 図８に示すブレーカのＸ−Ｘ線断面図である。 図７に示すブレーカの分解断面図である。 反転湾曲状態にあるバイメタルが弾性アーム部を押し上げる状態を示す概略断面図である。 本発明の一実施例にかかるブレーカのバイメタルが弾性アーム部を押し上げる原理を示す原理図である。 本発明の他の実施例にかかるブレーカのバイメタルが弾性アーム部を押し上げる原理を示す原理図である。 本発明の他の実施例にかかるブレーカのバイメタルが弾性アーム部を押し上げる原理を示す原理図である。 ブレーカを備えるパック電池の一例を示す一部拡大断面図である。 図１６に示すパック電池の組み立て工程を示す斜視図である。 ブレーカを備えるパック電池の他の一例を示す一部拡大断面図である。 ブレーカを備えるパック電池の他の一例を示す斜視図である。 図１９に示すパック電池の製造工程を示す斜視図である。 従来のブレーカの一例を示す断面図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのブレーカを例示するものであって、本発明はブレーカを以下のものに特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。

図１ないし図１１に示すブレーカ４０、５０は、外装ケース１、５１と、この外装ケース１、５１に固定している固定接点５を有する固定金属片４と、この固定金属片４の固定接点５と対向する位置に可動接点７を配置する弾性アーム部６Ａを有し、かつ弾性アーム部６Ａを可動できるように弾性アーム部６Ａの一端の固定部６Ｂを外装ケース１、５１に固定してなる可動金属片６と、この可動金属片６の弾性アーム部６Ａを押して可動接点７を固定接点５から離すバイメタル８と、このバイメタル８を加温するヒーター９とを備える。図のブレーカ４０、５０は、ヒーター９を備えるので、反転湾曲状態にあるバイメタル８の支点８ａは、外装ケース底部１Ｔ、５１Ｔに直接には接触することなく、ヒーター９を介して外装ケース底部１Ｔ、５１Ｔに接触する。すなわち、反転湾曲状態にあるバイメタル８の支点８ａは、外装ケース底部１Ｔ、５１Ｔ側の対向面２３であるヒーター９の表面に接触する。本発明のブレーカは、必ずしもヒーターを内蔵する必要はなく、ヒーターを内蔵しないブレーカは、図示しないが、反転湾曲状態のバイメタルの支点を外装ケースに直接に接触させる。

可動金属片６の弾性アーム部６Ａは、バイメタル８で押圧されない状態では、それ自体の弾性で可動接点７を固定接点５に接触させる弾性を有する。バイメタル８は、弾性アーム部６Ａとヒーター９との間に配置される。このバイメタル８は、設定温度よりも低い状態では熱変形しない非変形状態にある。この状態ではバイメタル８が弾性アーム部６Ａを押さず、ブレーカ４０、５０は、弾性アーム部６Ａの弾性で可動接点７を固定接点５に接触させてオン状態となる。ブレーカ４０、５０は、設定温度よりも高くなると、バイメタル８が熱変形して反転して、反転湾曲状態となる。反転湾曲状態のバイメタル８は、外装ケース底部１Ｔ、５１Ｔに配置されたヒーター９側に突出する支点８ａをヒーター９の表面である対向面２３に接触させて、外周縁部８ｂで弾性アーム部６Ａを押して、可動接点７を固定接点５から離してオフ状態に切り換える。

バイメタル８は、温度が上昇して熱変形するように、熱膨張率が異なる金属を積層したものである。バイメタル８は、外形を四角形とし、かつ中央凸に湾曲する形状である。バイメタル８は、図において、弾性アーム部６Ａとヒーター９との間にあって、設定温度になると熱変形して反転し、反転湾曲状態となる。図２、図３、図８、及び図９のバイメタル８は、非変形状態においては、反転湾曲状態とは上下反対に湾曲する。反転湾曲状態のバイメタル８は、ヒーター９の表面である対向面２３に接触する支点８ａをヒーター９側、すなわち下方に突出させる。非変形状態のバイメタル８は、中央部を上方の弾性アーム部６Ａ側に突出させる中央凸形状に湾曲する。バイメタル８は、図２と図８に示すように、中央部、正確には外周縁部８ｂの内側を、図において上方に突出させて非変形状態となる。バイメタル８は、熱変形して反転湾曲状態となるが、反転湾曲状態のバイメタル８は、図３と図９に示すように、ヒーター９に接触する支点８ａを下方のヒーター９側に突出させる湾曲形状となる。

反転湾曲状態のバイメタル８は、支点８ａを外装ケース底部１Ｔ、５１Ｔのヒーター９に接触させて、両端の外周縁部８ｂで弾性アーム部６Ａを押し上げて可動接点７を固定接点５から離してオフ状態に切り換える。反転湾曲状態のバイメタル８は、図３と図９に示すように、可動接点７側の接触点Ｐ１と固定部６Ｂ側の接触点Ｐ２において弾性アーム部６Ａの下面側に接触する。反転湾曲状態のバイメタル８は、図３と図１０に示すように、外装ケース底部１Ｔ、５１Ｔのヒーター９に接触する支点８ａよりも可動接点７側にある接点側長さ（Ｌ１）を、支点８ａよりも固定部６Ｂ側にある固定部側長さ（Ｌ２）よりも長くしている。

反転湾曲状態となって弾性アーム部６Ａをオフ状態に切り換えるバイメタル８は、可動接点７側の接点側長さ（Ｌ１）を、固定部６Ｂ側の固定部側長さ（Ｌ２）の１．１倍以上、好ましくは１．２倍以上、さらに好ましくは、１．５倍以上とする。バイメタル８は、固定部側長さ（Ｌ２）に対する接点側長さ（Ｌ１）の比率を大きくすることで、全体の長さを長くすることなく、弾性アーム部６Ａの変形を大きくして接点ギャップを大きくできる。

接点側長さ（Ｌ１）を長くするバイメタル８は、図１２に示すように、弾性アーム部６Ａの変形を大きくして、可動接点７と固定接点５の間隔、すなわち接点ギャップを大きくする。ここで、図１２は、図１ないし図１１に示すブレーカ４０、５０において、反転湾曲状態にあるバイメタル８が、両端の外周縁部８ｂで弾性アーム部６Ａを押し上げる状態を示す概略断面図である。なお、図１２は、反転湾曲状態にあるバイメタル８の作用をわかりやすくするために誇張して表示している。

図１２のブレーカ４０、５０は、オフ状態にある弾性アーム部６Ａとバイメタル８の両端との接触点Ｐ１、Ｐ２からヒーター９の表面である対向面２３を含む平面Ｑまでの距離（ｄ１；ｄ２）が、可動金属片６の固定部６Ｂ側で小さく、可動接点７側で大きくなるようにしている。すなわち、可動金属片６の可動接点７側における接触点Ｐ１から対向面２３を含む平面Ｑまでの距離（ｄ１）を、可動金属片６の固定部６Ｂ側における接触点Ｐ２から対向面２３を含む平面Ｑまでの距離（ｄ２）よりも大きくして、可動接点７と固定接点５との接点ギャップを大きくしている。この弾性アーム部６Ａは、反転湾曲状態にあるバイメタル８との接触点Ｐ１、Ｐ２を結ぶ直線ｎを、固定部６Ｂから可動接点７側に（図において左から右に）向かって、対向面２３に対して上り勾配に傾斜させて、可動接点７と固定接点５との接点ギャップを大きくしている。

さらに、図１２に示すブレーカ４０、５０は、オフ状態にある弾性アーム部６Ａを、可動金属片６の固定部６Ｂから可動接点７側に向かって、図において左から右に向かって、対向面２３を含む平面Ｑからの距離（ｄ）が大きくなるように傾斜させて、図においては対向面２３に対して上り勾配に傾斜させて、可動接点７と固定接点５との接点ギャップを大きくしている。

図１２に示す可動金属片６は、弾性アーム部６Ａを中間部において、くの字状に折曲して、中間の折曲部６Ｓが山形に突出する姿勢となるように外装ケース１、５１に固定している。この可動金属片６は、オフ状態にある弾性アーム部６Ａが、図１２に示すように、折曲部６Ｓよりも固定部６Ｂ側では、固定部６Ｂ側から折曲部６Ｓに向かって上り勾配で傾斜し、折曲部６Ｓよりも可動接点７側では、可動接点７に向かって上り勾配ないし水平姿勢となるようにしている。ただ、オフ状態にある弾性アーム部は、折曲部よりも可動接点側を多少下り勾配となるようにすることもできる。さらに、可動金属片は、必ずしも弾性アーム部の中間において、折曲する必要はなく、固定部側から可動接点側に向かって、直線状あるいは円弧状に傾斜する姿勢とすることもできる。

以上のブレーカ４０、５０は、可動金属片６の固定部６Ｂ側における接触点Ｐ２から対向面２３を含む平面Ｑまでの距離（ｄ２）を、反転湾曲状態にあるバイメタル８の最大たわみ（ａ）よりも小さくしている。ここで、反転湾曲状態にあるバイメタル８の最大たわみ（ａ）とは、図１２に示すように、反転湾曲状態にあるバイメタル８と可動金属片６との接触点Ｐ１、Ｐ２を結ぶ直線ｎに対して、湾曲するバイメタル８の対向面２３側の変位が最大となる頂点Ｐ３と直線ｎとの距離であって、中央凹に湾曲するバイメタル８の直線ｎに対する最大深さ（ｈ）とバイメタル８の厚さ（ｔ）との和である。ブレーカ４０、５０は、図１２と図１３に示すように、可動金属片６の固定部６Ｂ側における接触点Ｐ２から対向面２３を含む平面Ｑまでの距離（ｄ２）を、反転湾曲状態にあるバイメタル８の最大たわみ（ａ）よりも小さくすることで、バイメタルの支点８ａの位置を、固定部６Ｂ側に偏在させて、支点８ａよりも可動接点７側にある接点側長さ（Ｌ１）を、支点８ａよりも固定部６Ｂ側にある固定部側長さ（Ｌ２）よりも長くしている。このため、図１３の鎖線で示す接点側長さを固定部側長さと等しくする従来の構造に比べて、弾性アーム部６Ａを押し上げて可動接点７を固定接点５から引き離す接点側長さ（Ｌ１）を長くして、オフ状態の接点ギャップを大きくできる。

反転湾曲状態にあるバイメタル８の最大たわみ（ａ）は、使用するバイメタルの材質、大きさ、及び形状によって特定される値である。また、弾性アーム部６Ａの固定部６Ｂ側における接触点Ｐ２から対向面２３を含む平面Ｑまでの距離（ｄ２）は、外装ケース１、５１に固定される可動金属片６の固定部６Ｂの位置や弾性アーム部の姿勢によって特定される値である。したがって、ブレーカは、以上のことを考慮して、バイメタルの材質、大きさ、及び形状や、可動金属片６の固定部６Ｂの位置や弾性アーム部６Ａの姿勢等を決定する。

図１４のブレーカ８０は、反転湾曲状態にあるバイメタル８Ｘの湾曲形状を支点８ａの両側で非対称な形状として、接点側長さ（Ｌ１）を固定部側長さ（Ｌ２）よりも長くしている。図１４のバイメタル８Ｘは、支点８ａよりも固定部６Ｂ側、図において支点８ａの左側の曲率半径（ｒ２）を、支点８ａよりも可動接点７側、図において支点８ａの右側の曲率半径（ｒ１）よりも小さくして、支点８ａをヒーター９の中央部から固定部６Ｂ側に偏在させている。このブレーカ８０は、弾性アーム部６Ａを押し上げて可動接点７を固定接点５から離す接点側長さ（Ｌ１）を長くして、接点ギャップを大きくする。このため、図１４の鎖線で示す接点側長さを固定部側長さと等しくする従来の構造に比べて、弾性アーム部６Ａを押し上げて可動接点７を固定接点５から引き離すオフ状態の接点ギャップを大きくできる。ただ、バイメタルは、必ずしも支点を境界として固定部側と可動接点側とで曲率半径を変える必要はなく、曲率半径を変える境界部分を、支点よりも固定部側や可動接点側にずらすこともできる。この場合においても、反転湾曲状態にあるバイメタルの湾曲形状を支点の両側で非対称な形状として、効果的に接点側長さ（Ｌ１）を固定部側長さ（Ｌ２）よりも大きくできる。

さらにまた、図１５のブレーカ９０は、バイメタル８全体の位置を、可動金属片６の固定部６Ｂ側に偏在させて、反転湾曲状態の支点８ａをヒーター９の中央部から固定部６Ｂ側に接近するように偏在させている。このブレーカ９０は、バイメタル８を外装ケース１、５１に配置する位置を、固定部６Ｂ側に偏在させて、ヒーター９に接触する支点８ａを固定部６Ｂ側に偏在させて、接点側長さ（Ｌ１）を固定部側長さ（Ｌ２）よりも長くしている。反転湾曲状態のバイメタル８は、弾性アーム部６Ａの可動接点７側に接触する接触点Ｐ１において弾性アーム部６Ａの先端部を押し上げて、可動接点７を固定接点５から離してオフ状態とする。接点側長さ（Ｌ１）を固定部側長さ（Ｌ２）よりも長くしている本発明のブレーカは、図１５の鎖線で示す接点側長さと固定部側長さとを同じ長さとする従来の構造に比較して、接触点Ｐ１と支点８ａとの距離（Ｄ１）が長くなって、接点ギャップを大きくする。また、ヒーター９の対向面２３との隙間が次第に狭くなる固定部６Ｂ側に偏在してバイメタル８を配置して、弾性アーム部６Ａの変形量を大きく、すなわち接点ギャップを大きくしている。

バイメタル８は、非変形状態から反転湾曲状態に変形でき、かつ位置ずれしないように外装ケース１、５１に設けたバイメタル収納部２８に配置される。外装ケース１、５１は、図６の平面図に示すように、四角形のバイメタル８を定位置に配置するバイメタル収納部２８を設けている。外装ケース１、５１は、バイメタル８の周囲に外周壁１０を設けて、外周壁１０の内側をバイメタル収納部２８としている。外周壁１０で囲まれるバイメタル収納部２８は、その内形をバイメタル８の外形よりもわずかに大きくして、バイメタル８を非変形状態と反転湾曲状態に変形できる状態で定位置に配置している。

可動金属片６は、弾性変形する金属板で、外装ケース１、５１に固定される固定部６Ｂと、先端に可動接点７を設けている弾性アーム部６Ａとを有する。可動金属片６は、図２、図３、図８、及び図９に示すように、固定部６Ｂを外装ケース１、５１に固定して、先端側の弾性アーム部６Ａを、外装ケース１、５１に設けている収納スペース２０に配設している。可動金属片６は、固定部６Ｂの外側を外装ケース１、５１から突出させて外部接続端子６Ｘとしている。可動金属片６は、外装ケース１、５１に設けている第２の外壁１１Ｂの上部に固定部６Ｂを固定している。

可動金属片６は、収納スペース２０に配置される弾性アーム部６Ａを、あるいは全体を弾性変形できる金属板としている。さらに、可動金属片６は、この弾性アーム部６Ａの先端部であって固定接点５と対向する面に可動接点７を設けている。この可動金属片６は、バイメタル８の非変形状態では、可動接点７を固定接点５に接触させてブレーカをオン状態とし、バイメタル８の反転湾曲状態では、バイメタル８に押される弾性アーム部６Ａを弾性変形して、可動接点７を固定接点５から離してブレーカをオフ状態とする。

さらに、図２ないし図５、及び図８ないし図１１に示す可動金属片６は、バイメタル８側に凸部６Ｃを設けている。図の可動金属片６は、バイメタル８に接触する一対の凸部６Ｃを、バイメタル８側に突出して設けている。一対の凸部６Ｃは、図６に示すように、可動金属片６の長手方向に延びる中心線ｍ上であって、可動金属片６の長手方向に離して配置している。この可動金属片６は、一対の凸部６Ｃにバイメタル８の両端の外周縁部８ｂを接触させて互いに押圧するようにしている。図に示す凸部６Ｃは、外形を円弧状としており、バイメタル８の外周縁部８ｂを横方向に摺動させることなく確実に接触させて互いに押圧できるようにしている。図示しないが、可動金属片は、バイメタルの両端部と対向する下面に、複数の凸部を設けることもできる。

図１ないし図１１に示すブレーカ４０、５０は、外装ケース１、５１を、プラスチック製の本体ケース２とプラスチック部を有する蓋ケース３、５３とで形成している。図１ないし図１１の外装ケース１、５１は、本体ケース２の底部１３に固定金属片４をインサート成形して固定して、上面に蓋ケース３、５３を固定している。本体ケース２は、両端部分に、第１の外壁１１Ａと第２の外壁１１Ｂとを突出するように設けて、第１の外壁１１Ａと第２の外壁１１Ｂとの間に収納スペース２０を設けている。収納スペース２０は、固定金属片４で底面を閉塞して、蓋ケース３、５３で上面を閉塞している。したがって、外装ケース１、５１は、底面側の表面には固定金属片４が露出している。

可動金属片６と固定金属片４と蓋ケース３、５３は、本体ケース２に固定される。本体ケース２は、バイメタル８やヒーター９を収納する収納スペース２０の両側に、第１の外壁１１Ａと第２の外壁１１Ｂとを設け、さらに第１の外壁１１Ａと第２の外壁１１Ｂとの間を連結する対向壁１２を設けて、一対の対向壁１２と、一対の外壁１１とで収納スペース２０の周囲を囲む外周壁１０を構成している。したがって、収納スペース２０は、周囲を外周壁１０で囲み、底面を固定金属片４で閉塞し、さらに上面を蓋ケース３、５３で閉塞して内部を閉塞された中空状としている。

本体ケース２は、第１の外壁１１Ａに固定金属片４の一部を、図２、図３、図８、及び図９においては固定金属片４の中間部４Ｂを第１の外壁１１Ａの途中にインサート成形して固定している。したがって、固定金属片４は、第１の外壁１１Ａを貫通する状態で本体ケース２に固定され、収納スペース２０の内部に露出する部分を固定接点５とし、外部に引き出される部分を外部接続端子４Ｘとしている。

さらに、本体ケース２は、第２の外壁１１Ｂに可動金属片６の固定部６Ｂを固定して、可動金属片６の弾性アーム部６Ａを収納スペース２０に配置している。図２、図３、図８、及び図９のブレーカ４０、５０は、第２の外壁１１Ｂの上端面に可動金属片６の固定部６Ｂを固定している。本体ケース２は、図２、図３、図６、図８、及び図９に示すように、第２の外壁１１Ｂ上端面に、外周壁１０の上面よりも一段低い段差凹部２１を設けており、この段差凹部２１に可動金属片６の固定部６Ｂを嵌合させて定位置に配置している。図の本体ケース２は、この嵌着凹部２１の中央部から突出して、可動金属片６の固定部６Ｂを貫通する連結凸部１５を設けている。可動金属片６の固定部６Ｂには、連結凸部１５を貫通させる貫通孔６Ｆを設けている。図６に示す連結凸部１５は、水平断面形状を長円形として、可動金属片６の固定部６Ｂを正確な姿勢で段差凹部２１に配置できるようにしている。さらに、図６に示す段差凹部２１は、可動金属片６の両側部を位置決めする位置決リブ２２を第２の外壁１１Ｂの上端部に形成している。図６に示す第２の外壁１１Ｂは、その上端面において、位置決リブ２２以外の部分を、外周壁１０の上面よりも低くして嵌着凹部２１を設けることにより、段差形状の位置決リブ２２を形成している。可動金属片６は、固定部６Ｂの両側に位置決リブ２２を案内する位置決凹部６Ｇを設けている。可動金属片６は、固定部６Ｂに開口された貫通孔６Ｆに連結凸部１５が挿入されると共に、固定部６Ｂの両側に設けた位置決凹部６Ｇに位置決リブ２２が案内されて、第２の外壁１１Ｂの段差凹部２１の定位置に配置される。固定部６Ｂが段差凹部２１に配置された可動金属片６は、接着して第２の外壁１１Ｂに固定され、あるいは本体ケース２に固定される蓋ケース３、５３に挟まれて、すなわち、第２の外壁１１Ｂの段差凹部２１の底面と蓋ケース３、５３の対向面とで上下両面から挟着されて外装ケース１、５１の定位置に固定される。

蓋ケース３、５３は、図１ないし図１１に示すように、本体ケース２の上端開口部側において、可動金属片６の外側に積層される積層金属板２５、５５と、この積層金属板２５、５５を固定している連結プラスチック２６、５６とを備えている。蓋ケース３、５３は、内面側、すなわち、本体ケース２側に積層金属板２５、５５を表出させており、この積層金属板２５、５５で可動金属片６の上方をカバーする状態で、本体ケース２の開口部側に配置されている。図１ないし図５に示す蓋ケース３は、上面側において積層金属板２５の外周部を除く中央部分を連結プラスチック２６から露出させている。図７ないし図１１に示す蓋ケース５３は、上面側において積層金属板５５のほぼ全面を連結プラスチック５６で被覆して絶縁している。積層金属板２５、５５は、連結プラスチック２６、５６にインサート成形して固定される。インサート成形される積層金属板２５、５５は、連結プラスチック２６、５６を成形する金型の成形室に仮止めされ、成形室に溶融状態のプラスチックを注入して連結プラスチック２６、５６に固定される。

図１ないし図５に示す蓋ケース３は、上面側に露出する積層金属板２５の露出部を露出端子４３としている。図の蓋ケース３は、積層金属板２５の露出部と連結プラスチック２６の上面を同一平面としている。このブレーカ４０は、露出端子４３にリードを確実に接触して溶接できる。すなわち、連結プラスチック２６が突出して、溶接されるリードを露出端子４３から離すことがなく、露出端子４３に確実に安定してリードを溶接できる。蓋ケース３は、積層金属板２５の露出部と連結プラスチック２６の上面を同一平面とするために、図４に示すように、上面の外周部に低くなる段差部２５ａを設けて、段差部２５ａに連結プラスチック２６を成形している。このブレーカ４０は、外装ケース１の底面側の表面に固定金属片４を露出させて露出端子４４とし、外装ケース１の上面側の表面に積層金属板２５を表出させて露出端子４３としている。

以上の蓋ケース３、５３は、連結プラスチック２６、５６の外周縁部を本体ケース２の外周壁１０の上面に固定して、本体ケース２に固定している。蓋ケース３、５３の連結プラスチック２６、５６は、図５と図１１に示すように、本体ケース２の外周壁１０と対向する外周縁部に、本体ケース２側に突出する外周壁２７、５７を備えており、この外周壁２７、５７の内側に積層金属板２５、５５を表出させている。連結プラスチック２６、５６の外周壁２７、５７は、本体ケース２の両端部に設けている第１の外壁１１Ａと第２の外壁１１Ｂに固定され、さらに対向壁１２に固定される。

図５と図１１に示す外装ケース１、５１は、蓋ケース３、５３と本体ケース２とを正確に位置決めしながら連結するために、互いに嵌合する連結凸部１５、１７と連結凹部１６、１８とを備えている。本体ケース２は、前述のように、第２の外壁１１Ｂの上面において、可動金属片６の固定部６Ｂを貫通して位置決めする連結凸部１５を突出して設けている。蓋ケース３、５３は、本体ケース２の第２の外壁１１Ｂ側の端部において、この連結凸部１５と対向する位置に、連結凸部１５を案内する連結凹部１６を設けている。さらに、図５と図１１に示す蓋ケース３、５３は、本体ケース２の第１の外壁１１Ａ側の端部の両側において、外周壁２７、５７の下面から本体ケース２に向かって突出する連結凸部１７を設けている。本体ケース２は、図６に示すように、これらの連結凸部１７と対向する対向壁１２の上面に、連結凸部１７を案内する連結凹部１８を設けている。以上の外装ケース１、５１は、本体ケース２の第１の外壁１１Ａ側の端部において、蓋ケース３、５３の両側の連結凸部１７が本体ケース２の連結凹部１８に案内されると共に、本体ケース２の第２の外壁１１Ｂ側の端部において、可動金属片６の固定部６Ｂを貫通する連結凸部１５が蓋ケース３、５３の連結凹部１６に案内されて、蓋ケース３、５３が本体ケース２の正確な位置に連結される。

連結凸部１５、１７と連結凹部１６、１８を介して定位置に連結される蓋ケース３、５３と本体ケース２は、超音波溶着して連結プラスチック２６、５６が本体ケース２に固定される。図５と図１１に示す蓋ケース３、５３は、連結プラスチック２６、５６の外周壁２７、５７の下面であって、本体ケース２の外周壁１０との対向面に位置して、超音波振動で溶融される溶融凸条１９を設けている。図の蓋ケース３、５３は、外周壁２７、５７の下面に沿って溶融凸条１９を突出して設けている。この蓋ケース３、５３は、可動金属板６の固定部６Ｂと対向する部分を除く外周縁部に、底面視略コ字状の溶融凸条１９を設けている。この蓋ケース３、５３は、前述の連結凸部１５、１７と連結凹部１６、１８とを介して本体ケース２の定位置に連結する状態で、外周部を超音波振動させて、溶融凸条１９を摩擦熱で溶融させて本体ケース２の外周壁１０に溶着させる。さらに、超音波振動される蓋ケース３、５３と本体ケース３は、互いに連結された連結凸部１５、１７と連結凹部１６、１８の接触部分も摩擦熱で溶融されて互いに溶着される。ただ、外装ケースは、蓋ケースの連結プラスチックと本体ケースとを接着して、あるいは嵌着構造や係止構造で連結して固定することもできる。

図１ないし図５の外装ケース１は、本体ケース２の第２の外壁１１Ｂと蓋ケース３の積層金属板２５とで可動金属片６の固定部６Ｂを挟着して外装ケース１に固定している。この外装ケース１は、蓋ケース３の積層金属板２５の一端部を、可動金属片６の固定部６Ｂに接触状態に積層して、積層金属板２５を可動金属片６に電気接続している。このブレーカ４０は、積層金属板２５を可動金属片６の外部接続端子として使用することもできる。積層金属板２５と可動金属片６は、積層部をレーザー溶接することで、より確実に電気接続される。図に示す積層金属板２５は、連結プラスチック２６から引き出された突出部２５Ｘを可動金属片６の上面に積層してレーザー溶接している。この構造は、蓋ケース３の積層金属板２５を可動金属片６に直接に積層して固定するので、全体をより薄くしながら、積層金属板２５を可動金属片６に確実に電気接続できる。図１ないし図５に示すブレーカ４０は、蓋ケース３の積層金属板２５を可動金属片６に電気接続するので、蓋ケース３の上面から露出する積層金属板２５を露出端子４３として外部接続し、あるいは可動金属片６に外部接続端子６Ｘを設けて外部接続することができる。

図７ないし図１１に示すブレーカ５０は、蓋ケース５３から積層金属板５５を露出させないので、可動金属片６の固定部６Ｂに積層金属板５５を接触させることなく積層している。さらに、図７と図８に示すブレーカ５０は、バイメタル８が熱変形しない状態で、可動接点７を確実に固定接点５に接触できるように、弾性アーム部６Ａの後端部を下方に押圧する押圧凸部５８を積層金属板２５の内面から突出して設けている。この可動金属片６は、弾性アーム部６Ａの後端部が押圧凸部５８で下向きに押圧されることで、弾性アーム部６Ａの先端部が下方に付勢されて、先端の可動接点７を確実に固定接点５に接触させる。

さらに、図２ないし図５、及び図８ないし図１１に示す外装ケース１、５１は、本体ケース２の収納スペース２０の底部にヒーター９を配置するヒーター収納部２９を設けている。ヒーター収納部２９は、バイメタル収納部２８の内側にあって、その底部に設けられる。ヒーター収納部２９は、ヒーター９を定位置に抜けないように固定する凹部である。ヒーター９は、このヒーター収納部２９に接着して固定され、あるいは抜けないように嵌着して固定される。ヒーター収納部２９は収納スペース２０の中央部にあって、その底面を固定金属片４の先端部４Ａで閉塞している。ヒーター収納部２９は、ここにヒーター９を挿入できるように、内形をヒーター９の外形よりもわずかに大きくしている。また、ヒーター収納部２９は、外周縁に沿って突出部１４を設けている。ヒーター収納部２９に挿入されるヒーター９は、突出部１４の上面からわずかに突出して、上面に湾曲するバイメタル８を熱結合状態に載せている。

収納スペース２０は、ヒーター収納部２９の底面を固定金属片４で閉塞し、ヒーター収納部２９の外側底面を本体ケース２のプラスチックで閉塞している。本体ケース２は、ヒーター収納部２９の外側で収納スペース２０の底を閉塞しているプラスチック製の底部１３に、固定金属片４をインサート成形して本体ケース２に固定している。

図１ないし図１１に示すブレーカ４０、５０は、本体ケース２の収納スペース２０に、底から順番に、ヒーター９とバイメタル８と可動金属片６の弾性アーム部６Ａを収納して、本体ケース２の第１の外壁１１Ａには固定金属片４の中間部４Ｂを固定して、第２の外壁１１Ｂには可動金属片６の固定部６Ｂを固定している。

固定金属片４は、インサート成形して本体ケース２に固定している。固定金属片４は、先端部４Ａを収納スペース２０の底部１３に埋設し、中間部４Ｂを収納スペース２０の底部１３から本体ケース２の第１の外壁１１Ａに埋設するようにインサート成形して、本体ケース２に固定している。図２、図３、図８、及び図９の固定金属片４は、ヒーター収納部２９の底部を閉塞する部分よりも、第１の外壁１１Ａに埋設される部分を高くするように段差部４Ｄを設けて、段差部４Ｄを本体ケース２の底部１３に埋設して、段差部４Ｄの後端側を底部１３の上面に露出させて、この露出部を固定接点５としている。

ヒーター９は、通電されることによって発熱して、バイメタル８を加熱する。ヒーター９は、対向面２３を円形あるいは長円形とする厚みのあるＰＴＣヒーター９Ａで、上面と下面に電極を設けている。ただし、ヒーターには必ずしもＰＴＣヒーターを使用する必要はなく、通電されてバイメタル８を加熱できる全てのヒーターを使用することができる。上下面に電極を設けているヒーター９は、下面を固定金属片４に接触して、上面をバイメタル８を介して可動金属片６に接触できるようにしている。このヒーター９は、可動金属片６の可動接点７が固定接点５に接触するオン状態では、可動金属片６とバイメタル８とが非接触状態となって通電されず、可動金属片６の可動接点７が固定接点５から離れてオフ状態となる状態では、可動金属片６に接触するバイメタル８と固定金属片４とを介して通電されて発熱し、バイメタル８を加熱する。加熱されるバイメタル８は、図３と図９に示すように、可動接点７を固定接点５から離すオフ状態に保持する。

このブレーカ４０、５０は、オフ状態に切り換えられた状態で、可動接点７をオフ状態に保持するので、パック電池に使用して安全性を向上できる。それは、パック電池が異常な温度になってブレーカ４０、５０がオフに切り換えられた後は、パック電池の電池からヒーター９に通電され続けてバイメタル８が加熱されるので、ブレーカ４０、５０がオン状態に復帰することなく、電池が放電されるまで電流を遮断する状態に保持できるからである。電池が完全に放電されると、ヒーターに通電できなくなってヒーターがバイメタルを加温できなくなり、ブレーカがオン状態に復帰するが、この状態では、電池は放電できなくなっているので、安全性は確保される。また、パック電池を充電器に接続して充電する状態でパック電池が異常な温度になって、ブレーカで電流を遮断する場合においても、充電器から供給される電力でヒーターに通電してオフ状態に保持できるので、ブレーカがオン状態に復帰することなく、充電器から電力が供給される間は電流を遮断する状態に保持できる。したがって、このパック電池は、ブレーカがオフに切り換えられた後は、通電状態が解除されるまでヒーターに通電してブレーカをオフ状態に保持できるので、安全性をより向上できる。

以上のブレーカ４０、５０は、例えば、パック電池に使用されて、パック電池の電池と直列に接続される保護素子として使用することができる。保護素子であるブレーカは、電池温度や周囲温度を検出して、検出温度が設定温度を越えるとバイメタルを熱変形させて電流を遮断する。以上のブレーカをパック電池に使用する例を以下に示す。

図１６ないし図１８に示すパック電池は、電池３０と、この電池３０と直列に接続しているブレーカ４０と、このブレーカ４０の外部接続端子と電池３０とにリード３６を介して接続している回路基板３５とを備えている。

図１６ないし図１８のパック電池は、角形電池の電池３０を備える。電池３０は、金属製の外装缶３１の開口部を、金属製の封口板３２で閉塞して、内部に電解液と正負の電極を収納している。封口板３２はレーザー溶接して外装缶３１の開口部を気密に閉塞している。封口板３２は、凸部電極３３を中央部に設けている。凸部電極３３は、絶縁して封口板３２に固定される。電池３０は、リチウムイオン電池である。ただし、電池には、リチウムイオン電池に代わってニッケル水素電池などの全ての二次電池とすることができる。リチウムイオン電池は、凸部電極３３を負極、封口板３２と外装缶３１を正極とし、ニッケル水素電池は、凸部電極を正極、封口板を負極とする。

パック電池は、電池３０と直列にブレーカ４０を接続している。ブレーカ４０は、電池３０の温度が設定温度よりも高くなるとオン状態からオフ状態に切り換えられて、電池３０の電流を遮断する。また、過電流が流れる状態にあっても、オフ状態に切り換えられて、電池３０の電流を遮断する。図１６ないし図１８のパック電池は、電池３０の凸部電極３３と回路基板３５との間にブレーカ４０を接続している。回路基板３５は、電池３０の過充電や過放電を防止する保護回路などを実現する回路を実装している。また、回路基板３５は、パック電池の出力端子（図示せず）も設けている。この回路基板３５は、リード３６とブレーカ４０を介して電池３０に接続している。ここで、図に示すパック電池は、リード３６をリード板としているが、リードはリード線とすることもできる。

ブレーカ４０は、電池３０と回路基板３５との間に接続される。図１６と図１７のパック電池に使用されるブレーカ４０は、上面に露出端子４３を設けている。露出端子４３は、蓋ケース３に固定された積層金属板２５の露出部に設けている。この蓋ケース３は、積層金属板２５を可動金属片６の固定部６Ｂに接触状態に積層して本体ケース２に固定され、上側面を露出して露出端子４３としている。このパック電池は、ブレーカ４０の固定金属片４の外部接続端子４Ｘを電池３０の凸部電極３３に溶接して、上面に設けている露出端子４３を外部接続端子として、回路基板３５に接続しているリード３６に溶接している。図において、回路基板３５に接続しているリード３６はリード板であって、Ｌ字状に折曲されて、水平方向に折曲している折曲片３６Ａをブレーカ４０の露出端子４３に溶接している。このリード３６は、ハンダ付けして回路基板３５に接続している。

図１６と図１７のブレーカ４０は、リード３７を介して固定金属片４を凸部電極３３に接続している。図に示すリード３７は、リード板としているが、リード線とすることもできる。固定金属片４を凸部電極３３に接続するリード３７は、一端を固定金属片４に溶接して、他端を凸部電極３３に溶接している。図示しないが、固定金属片は、外部接続端子を本体ケースから長く突出させて、直接に凸部電極に溶接することもできる。さらに、図に示すパック電池は、ブレーカ４０と封口板３２との間に絶縁層３４を設けており、この絶縁層３４でブレーカ４０を封口板３２から絶縁している。

以上のパック電池は、以下の工程で組み立てられる。
（１）固定金属片４を直接あるいはリード３７を介して電池３０の凸部電極３３に溶接する。
（２）回路基板３５に接続しているリード３６を、電池３０の封口板３２とブレーカ４０上面の露出端子４３である外部接続端子とに溶接する。

図１８のパック電池は、図１６のパック電池のブレーカ４０を上下反転して電池３０に溶接している。したがって、このブレーカ４０は、固定金属片４を上面に、蓋ケース３を下面に配置している。上面に配置している固定金属片４は、両端部分を除く部分を露出させて露出端子４４とし、この露出端子４４を外部接続端子として、ブレーカ４０の上面に配置している。露出端子４４は、回路基板３５に接続しているＬ字状のリード板であるリード３６の折曲片３６Ａに溶接している。さらに、ブレーカ４０は、可動金属片６を本体ケース２から突出させて外部接続端子６Ｘとし、この外部接続端子６Ｘを電池３０の凸部電極３３に溶接している。さらに、図に示すパック電池は、ブレーカ４０と封口板３２との間に絶縁層３４を設けており、この絶縁層３４でブレーカ４０を封口板３２から絶縁している。

以上のパック電池は、以下の工程で組み立てられる。
（１）可動金属片６の外部接続端子６Ｘを直接あるいはリード３７を介して電池３０の凸部電極３３に溶接する。
（２）回路基板３５に接続しているリード３６を、電池３０の封口板３２とブレーカ４０上面の露出端子４４である外部接続端子とに溶接する。

以上のパック電池の製造工程において、ブレーカ４０と電池３０とリード３６は、スポット溶接して接続され、あるいはレーザー溶接して接続される。

さらに、パック電池は、図１９と図２０に示すように、外装をフィルムとするポリマー電池６０Ａを備えることもできる。図に示すポリマー電池６０Ａは、正負の出力リード６１を外装フィルム６２で絶縁状態に挟着して外部に引き出している。ポリマー電池６０Ａは、一方の出力リード６１をブレーカ４０の外部接続端子に溶接して、ブレーカ４０に直列に接続され、他方の出力リード６１を回路基板６５に接続している基板リード６６に溶接している。

図１９と図２０のポリマー電池６０Ａは、出力リード６１を引き出している一方の端面から突出する突出壁６３を有する。突出壁６３は、片方の表面とほぼ同一平面に位置する。突出壁６３のあるポリマー電池６０Ａが、鎖線で示す電池ケース７０に収納されて、突出壁６３によって空隙６４ができる。ブレーカ４０は、この空隙６４にあって、電池６０の端面に接近して熱結合状態に配設される。

さらに、突出壁６３によってできる空隙６４には、回路基板６５を定位置に配置する鎖線で示す絶縁ホルダー６８が配置される。絶縁ホルダー６８は、空隙６４の定位置に配置され、さらに、回路基板６５を定位置に配置する形状にプラスチックを成形している。絶縁ホルダー６８は、嵌着構造で、あるいは接着されて、あるいはまたパック電池の電池ケース７０にネジ止めされて、空隙６４の定位置に配置され、また回路基板６５を定位置に配置する。

図１９のパック電池は、絶縁ホルダー６８でもって回路基板６５をパック電池の端面に配置している。図示しないが、パック電池は、回路基板を電池の表面側に配置することもできる。以上のパック電池は、回路基板６５に、一対の基板リード６６の一端をハンダ付けして固定し、この基板リード６６の一方をポリマー電池６０Ａの出力リード６１に、他方をブレーカ４０を介してポリマー電池６０Ａの他方の出力リード６１に溶接して接続している。回路基板６５は、基板リード６６や出力リード６１であるリード６９を折曲して、パック電池の端面又は表面側に配置している。

以上のパック電池は、以下の工程で組み立てられる。
（１）図２０に示すように、ブレーカ４０の外部接続端子である露出端子４３にポリマー電池６０Ａの一方の出力リード６１の先端部を載せてスポット溶接し、ブレーカ４０の他方の外部接続端子４Ｘと回路基板６５に接続している基板リード６６とを積層して積層部をスポット溶接して接続し、さらに、ポリマー電池６０Ａの他方の出力リード６１と回路基板６５に接続している他方の基板リード６６とを積層して積層部を溶接して接続する。
以上の工程で、回路基板６５の一方の基板リード６６はブレーカ４０を介して電池６０の一方の出力リード６１に、他方の基板リード６６は電池６０の他方の出力リード６１に溶接して接続される。
（２）その後、図１９に示すように、基板リード６６と出力リード６１からなるリード６９を折曲加工して回路基板６５を絶縁ホルダー６８の定位置にセットし、絶縁ホルダー６８を電池６０の定位置にセットして、回路基板６５とブレーカ４０と電池６０を電池ケース７０の定位置に配置する。

１…外装ケース １Ｔ…外装ケース底部
２…本体ケース
３…蓋ケース
４…固定金属片 ４Ａ…先端部
４Ｂ…中間部
４Ｄ…段差部
４Ｘ…外部接続端子
５…固定接点
６…可動金属片 ６Ａ…弾性アーム部
６Ｂ…固定部
６Ｃ…凸部
６Ｆ…貫通孔
６Ｇ…位置決凹部
６Ｓ…折曲部
６Ｘ…外部接続端子
７…可動接点
８…バイメタル ８Ｘ…バイメタル
８ａ…接点
８ｂ…外周縁部
９…ヒーター ９Ａ…ＰＴＣヒーター
１０…外周壁
１１…外壁 １１Ａ…第１の外壁
１１Ｂ…第２の外壁
１２…対向壁
１３…底部
１４…凸部
１５…連結凸部
１６…連結凹部
１７…連結凸部
１８…連結凹部
１９…溶融凸条
２０…収納スペース
２１…段差凹部
２２…位置決リブ
２３…対向面
２５…積層金属板 ２５Ｘ…突出部
２５ａ…段差部
２６…連結プラスチック
２７…外周壁
２８…バイメタル収納部
２９…ヒーター収納部
３０…電池
３１…外装缶
３２…封口板
３３…凸部電極
３４…絶縁層
３５…回路基板
３６…リード ３６Ａ…折曲片
３７…リード
４０…ブレーカ
４３…露出端子
４４…露出端子
５０…ブレーカ
５１…外装ケース ５１Ｔ…外装ケース底部
５３…蓋ケース
５５…積層金属板
５６…連結プラスチック
５７…外周壁
５８…押圧凸部
６０…電池 ６０Ａ…ポリマー電池
６１…出力リード
６２…外装フィルム
６３…突出壁
６４…空隙
６５…回路基板
６６…基板リード
６８…絶縁ホルダー
６９…リード
７０…電池ケース
８０…ブレーカ
９０…ブレーカ
１０４…固定金属片
１０５…固定接点
１０６…可動金属片 １０６Ａ…弾性アーム部
１０７…可動接点
１０８…バイメタル
１０９…ＰＴＣヒーター
Ｐ１…接触点
Ｐ２…接触点
Ｐ３…頂点
Ｑ…平面
ｍ…中心線
ｎ…直線

Claims (13)

1. 外装ケース(1;51)と、この外装ケース(1;51)に固定してなる固定接点(5)を有する固定金属片(4)と、前記固定金属片(4)の固定接点(5)と対向する位置に可動接点(7)を配置する弾性アーム部(6A)を有し、かつ前記弾性アーム部(6A)を可動できるように前記弾性アーム部(6A)の一端の固定部(6B)を前記外装ケース(1;51)に固定してなる可動金属片(6)と、前記可動金属片(6)の弾性アーム部(6A)を押して前記可動接点(7)を前記固定接点(5)から離すバイメタル(8)とを備え、
   前記可動金属片(6)の弾性アーム部(6A)は、前記バイメタル(8)に押されない状態で、それ自体の弾性で前記可動接点(7)を前記固定接点(5)に接触させる弾性を有し、
   前記バイメタル(8)は、前記弾性アーム部(6A)と外装ケース底部(1T;51T)との間に配設され、
   前記バイメタル(8)が、熱変形しない非変形状態においては、前記弾性アーム部(6A)の弾性で前記可動接点(7)が前記固定接点(5)に接触されてオン状態となり、
   前記バイメタル(8)が、熱変形する反転湾曲状態においては、前記外装ケース底部(1T;51T)側に突出する支点(8a)を前記外装ケース底部(1T;51T)側の対向面(23)に接触させて、外周縁部(8b)で前記弾性アーム部(6A)を押して、前記可動接点(7)を前記固定接点(5)から離してオフ状態に切り換えるようにしてなるブレーカであって、
   反転湾曲状態にある前記バイメタル(8)が、前記外装ケース底部(1T;51T)側の対向面(23)に接触する支点(8a)よりも前記可動接点(7)側にある接点側長さ（Ｌ１）を、支点(8a)よりも固定部(6B)側にある固定部側長さ（Ｌ２）よりも長く、
   さらに、前記外装ケース(1;51)は、前記バイメタル(8)を加温するヒーター(9)を内蔵し、
   前記外装ケース(52)は、前記ヒーター(9)を配置するヒーター収納部(29)と、前記バイメタル(8)を定位置に配置するバイメタル収納部(28)とを有し、
   前記ヒーター収納部(29)は前記バイメタル収納部(28)の内側にあり、
   前記ヒーター収納部(29)と前記バイメタル収納部(28)との間であって、前記ヒーター収納部(29)の外周縁に沿って、前記ヒーター収納部(29)及びバイメタル収納部(28)から突出してなる突出部(14)が設けられ、前記ヒーター収納部(29)に挿入してなる前記ヒーター(9)に、前記バイメタル収納部(28)の定位置に配置してなる前記バイメタル(8)を熱結合状態に載せてなることを特徴とするブレーカ。
2. 前記可動金属片(6)の弾性アーム部(6A)が中間部において折曲されており、前記弾性アーム部(6A)が、前記可動金属片(6)の固定部(6B)から折曲部(6S)に向かって、前記対向面(23)を含む平面(Q)からの距離が大きくなるように傾斜する請求項１に記載されるブレーカ。
3. 前記可動接点(7)を前記固定接点(5)から離すオフ状態にある前記弾性アーム部(6A)が、前記可動金属片(6)の固定部(6B)から前記可動接点(7)に向かって、前記対向面(23)を含む平面(Q)からの距離が大きくなるように傾斜する請求項１または２に記載されるブレーカ。
4. 反転湾曲状態にある前記バイメタル(8)が両端の外周縁部(8b)で前記弾性アーム部(6A)に接触しており、
   可動接点(6B)側の外周縁部(8b)が前記弾性アーム部(6A)に接触する接触点(P1)から、前記対向面(23)を含む平面(Q)までの距離（ｄ１）を、固定部(6B)側の外周縁部(8b)が前記弾性アーム部(6A)に接触する接触点(P2)から、前記対向面(23)を含む平面(Q)までの距離（ｄ２）よりも大きくしてなる請求項１ないし３のいずれかに記載されるブレーカ。
5. 反転湾曲状態にある前記バイメタル(8)の固定部(6B)側の外周縁部(8b)が前記弾性アーム部(6A)に接触する接触点(P2)から、前記対向面(23)を含む平面(Q)までの距離（ｄ２）を、反転湾曲状態にあるバイメタル(8)の最大たわみ（ａ）よりも小さくしてなる請求項１ないし４のいずれかに記載されるブレーカ。
6. 反転湾曲状態にある前記バイメタル(8)の湾曲形状が、支点(8a)の両側で非対称な形状である請求項１ないし５のいずれかに記載されるブレーカ。
7. 前記バイメタル(8)が、支点(8a)よりも固定部(6B)側の曲率半径（ｒ２）を、支点(8a)よりも可動接点(7)側の曲率半径（ｒ１）よりも小さくして、支点(8a)を前記対向面(23)の固定部(6B)側に偏在させてなる請求項６に記載されるブレーカ。
8. 反転湾曲状態にある前記バイメタル(8)が、支点(8a)よりも前記可動接点(7)側にある接点側長さ（Ｌ１）を、支点(8a)よりも固定部(6B)側にある固定部側長さ（Ｌ２）の１．２倍以上である請求項１ないし７のいずれかに記載されるブレーカ。
9. 前記外装ケース底部(1T;51T)にヒーター(9)を備え、このヒーター(9)に、反転湾曲状態にあるバイメタル(8)の支点(8a)が接触され、
   さらに、前記ヒーター(9)は、バイメタル(8)と固定金属片(4)の間にあって固定金属片(4)に接続され、
   ブレーカのオフ状態においては、バイメタル(8)を介して可動金属片(6)に接続されるようにしてなる請求項１ないし８のいずれかに記載されるブレーカ。
10. 前記ヒーター(9)が円盤状で、前記バイメタル(8)の外形が四角形で、前記ヒーター(9)と前記バイメタル(8)とが前記外装ケース(1;51)の定位置に配置されてなる請求項９に記載されるブレーカ。
11. 前記ヒーター(9)がＰＴＣヒーター(9A)である請求項９または１０に記載されるブレーカ。
12. オフ状態にある可動接点(7)と固定接点(5)との接点ギャップが０．０５ｍｍ以上であって、０．３ｍｍ以下である請求項１ないし１１のいずれかに記載されるブレーカ。
13. パック電池に使用されてパック電池の電池(30;60)と直列に接続される保護素子である請求項１ないし１２のいずれかに記載されるブレーカ。

Images