JP6267528B2

JP6267528B2 - 電流遮断装置

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Publication number: JP6267528B2
Application number: JP2014015952A
Authority: JP
Inventors: 勝史浪川; 信幸中野; 高博公文
Original assignee: Bourns KK
Current assignee: Bourns KK
Priority date: 2014-01-30
Filing date: 2014-01-30
Publication date: 2018-01-24
Anticipated expiration: 2034-01-30
Also published as: JP2015141880A

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電流遮断装置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電流遮断装置が使用されている。電流遮断装置は、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。このような電流遮断装置としては、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（良好な温度特性を有する）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。このため、近年の電流遮断装置では、例えば、温度特性と抵抗値の安定性に優れたブレーカーが用いられている。

また、電流遮断装置が、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電流遮断装置もまた、さらなる小型化が強く要求されている。

電流遮断装置の一例であるブレーカーには、通常、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。例えば、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、可動片、熱応動素子、ＰＴＣサーミスター等の部品が、ケースに収納されてなり、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。ケースは、通常、成形の容易さ及びコスト等を考慮して、熱可塑性等の樹脂材料によって構成されている。

ＷＯ２０１１／１０５１７５号公報

上記特許文献に示された構造のブレーカーにおいては、固定片及び可動片からケースの外側に突設された端子は、通常、２次電池のタブリードと溶接等によって接合され、２次電池回路が構成される。

しかしながら、このような端子がケースの外側に突設される構造にあっては、端子を含むブレーカーの寸法が肥大する。従って、ブレーカーのさらなる小型化が困難であると、回路基板上でブレーカーを実装するために必要なスペースの確保が問題となる。

さらに、端子とタブリードとを接合する溶接工程は手間がかかり、電気機器の生産性の向上を阻む一因となっている。

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、電気機器のさらなる小型化と生産性の向上とを図ることが可能な電流遮断装置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、本発明の電流遮断装置は、温度変化に応じて電流を遮断する電流遮断手段と、前記電流遮断手段を収容するケースとを備えた電流遮断装置において、前記ケースには、２次電池のタブリードが埋設されていることを特徴とする。

本発明に係る前記電流遮断装置においては、前記電流遮断手段は、前記ケースに対して固定された固定接点と、前記固定接点に対して接離可能に移動する可動接点が設けられ、この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を有することが望ましい。

本発明に係る前記電流遮断装置においては、前記可動片の一部が前記タブリードに接合されていることが望ましい。

本発明に係る前記電流遮断装置においては、前記可動片は、前記タブリードの先端に形成されていることが望ましい。

本発明に係る前記電流遮断装置においては、前記固定接点は、前記タブリードに形成されていることが望ましい。

本発明に係る前記電流遮断装置においては、前記電流遮断手段は、正特性サーミスター又は可溶体を含むことが望ましい。

本発明の電流遮断装置によれば、ケースに２次電池のタブリードが埋設されているので、従来構造の電流遮断装置で必要とされていた端子を省略できる。これにより、電流遮断装置の小型化を図ることが可能となる。さらに、回路基板への電流遮断装置の実装にあたって、端子とタブリードとを接合する工程を省略することができるため、電気機器の生産性を高めることが可能となる。

本発明の電流遮断装置の一実施形態であ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時などの通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の電流遮断状態におけるブレーカーの動作を示す断面図。同ブレーカーの可動片、カバー部材及びタブリードの構成を内面側から示す斜視図。同タブリードをインサートしてカバー部材を成形する工程を示す断面図。同ブレーカーを組み立てる工程を示す断面図。同ブレーカー及びそれを用いた２次電池パックの構成を示す側面図。同ブレーカーのタブリード及び可動片の変形例の構成を示す斜視図。同ブレーカーの変形例及びそれを用いた２次電池パックの構成を示す側面図。本発明の電流遮断装置の別の実施形態である正特性サーミスター及びそれを用いた２次電池パックの構成を示す側面図。本発明の電流遮断装置のさらに別の実施形態である温度ヒューズ及びそれを用いた２次電池パックの構成を示す斜視図。本発明のブレーカーを備えた安全回路の回路図。

（実施形態１）
本発明の電流遮断装置の一実施形態であ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、温度変化に応じて電流を遮断する電流遮断手段１０を備えている。電流遮断手段１０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等によって構成されている。電流遮断手段１０は、ケース７に収容されている。

ケース７は、電流遮断手段１０と共に、ブレーカー１を構成する。ケース７には、２次電池１０１のタブリード９が埋設されている。

固定片２は、リン青銅等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は、平面視でケース７から外側にはみ出さないように形成されているのが望ましい。固定片２の一端には固定接点２１が形成され、他端側には、ＰＴＣサーミスター６を支持する支持部２３が形成されている。支持部２３の背面は、ケース７から露出し、外部回路と電気的に接続される端子として機能する。支持部２３の背面は、ケース７の底面と実質的に同一平面上に設けられている。従って、ケース７の高さが抑制され、ブレーカー１の薄型化を図ることが可能となる。ＰＴＣサーミスター６は、固定片２の支持部２３に３箇所形成された凸状の突起（ダボ）２４ａの上に載置されて、突起２４ａに支持される。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部７３ｃの一部から露出されている。

固定片２は、固定接点２１及び支持部２３において露出し、固定接点２１の周囲及び固定接点２１と支持部２３との間等において樹脂ベース７１に埋設される。固定片２の支持部２３の表面は、ケース７の内部の収容空間に露出し、突起２４ａを介してＰＴＣサーミスター６と電気的に接触している。

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と同等のリン青銅等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、タブリード９の先端部９２の内面に接合される接合部４２（アーム状の可動片４の基端に相当）が形成されている。接合部４２は、タブリード９の内面に設けられている接合部９３と溶接等により接合されている。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、溶接の他、クラッド、かしめ（crimping）等の手法によって可動片４の先端部に接合されている。可動片４は、可動接点３と接合部４２の間に、弾性部４３を有している。弾性部４３は、接合部４２から可動接点３の側に延出されている。接合部４２においてタブリード９によって可動片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。

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を収納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に対向して突起（接触部）４４が形成されている。熱応動素子５の熱変形時に突起４４と熱応動素子５とは接触して、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３参照）。

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、ステンレス鋼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、その材料及び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。本実施形態では、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム又はチタン酸カルシウムを含むセラミック焼結体が用いられる。セラミック焼結体の他、ポリマーにカーボン等の導電性粒子を含有させたいわゆるポリマーＰＴＣを用いてもよい。

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）８１等によって構成されている。樹脂ベース７１及びカバー部材８１は、難燃性のポリアミド（ＰＡ）、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）などの熱可塑性樹脂により成形されている。上述した樹脂と同等以上の特性が得られるのであれば、樹脂以外の材料を適用してもよい。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、及び可動接点３を収納するための開口部７３ａ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の端縁は、収容部７３の内部に形成されている枠によって当接され、熱応動素子５の逆反り時に案内される。

カバー部材８１には、２次電池のタブリード９がインサート成形によって埋め込まれている。タブリード９は、電子機器の各部に２次電池の電力を供給するために設けられている。タブリード９の基端部９１は、２次電池１０１のセル（図示せず）に接続されている。タブリード９の先端部９２は、カバー部材８１の内部に埋設される。本実施形態では、図１中、タブリード９の天面は、カバー部材８１を構成する樹脂によって覆われている。これにより、ブレーカー１の気密性が高められる。タブリード９の天面は、カバー部材８１の天面から露出し、カバー部材８１の天面と同一平面上に形成されていてもよい。このような構成によれば、ケース７の高さが抑制され、ブレーカー１の薄型化を図ることが可能となる。

タブリード９の先端部９２には、可動片４が接合される接合部９３が設けられている。接合部９３は、熱応動素子５と平面視で重複する領域に設けられている。これにより、タブリード９及びカバー部材８１の小型化を図ることができる。タブリード９は、給電用のリードとして機能する他、可動片４を適切な姿勢で支持すると共に、カバー部材８１を補強し、カバー部材８１のひいては筐体としてのケース７の剛性・強度を高めつつブレーカー１の小型化に貢献する。タブリード９は、例えば、上述したリン青銅等を主成分とする金属板又はステンレス鋼等の金属板をプレス加工することにより形成される。

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等を塞ぐように、カバー部材８１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８１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を通じてブレーカー１の固定片２とタブリード９との間は導通している。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は、タブリード９がインサートされ、可動片４が接合されたカバー部材８１を内面側から示している。カバー部材８１は、タブリード９の周縁に形成された周縁部８２と、周縁部９２から連続してタブリード９の内面側に形成された接合部８３とを有する。周縁部８２は、タブリード９をその周縁で保持する。平面視で周縁部８２の内側には、可動片４を収容するための収容部８４が形成されている。接合部８３は、樹脂ベース７１の端面７４（図１参照）と超音波溶着等により接合されている。

カバー部材８１の接合部８３には、可動片４の接合部４２に対向する側壁から収容部８４に突出する当接部８６が形成されている。図３に示すように、当接部８６は、熱応動素子５の熱変形時に、熱応動素子５の端縁と当接し、熱応動素子５の姿勢を規制する。本実施形態にあっては、図２に示す通電時において、熱応動素子５の端縁は、当接部８６から離れているが、両者が常時当接していてもよい。

図５は、カバー部材８１が成形される要領を示している。カバー部材８１は、金型３００を用いた射出成形工程によって形成される。金型３００は、雌金型３０１及び雄金型３０２を有する。

図５（ａ）に示すように、射出成形の際には、タブリード９がインサートされる。タブリード９が金型３００内に装填され、雌金型３０１及び雄金型３０２の間で型閉じ動作がなされると、図５（ｂ）に示すように、雌金型３０１及び雄金型３０２によって区画されたキャビティ空間３０３が金型３００の内部に生ずる。

図５（ｃ）に示すように、上記キャビティ空間３０３には樹脂材料３０４が充填され、冷却・硬化後に型開きの後、タブリード９がインサートされたカバー部材８１が取り出される。樹脂材料３０４の充填は、雌金型３０１又は雄金型３０２に形成されているゲート（図示せず）を介してなされる。本実施形態においては、タブリード９に可動片４が接合される前に、タブリード９が金型３００内に装填される。これにより、雄金型３０２の形状をタブリード９のみに対応する簡素なものとすることができ、金型３００の製造コストが低減される。

図６は、カバー部材８１のタブリード９に可動片４が接合され、樹脂ベース７１にカバー部材８１が装着される要領を示している。図６（ａ）に示されるように、上述した射出成形工程によって、タブリード９の先端部９２は、カバー部材８１に埋設され、カバー部材８１の内面には、接合部８３及び当接部８６が形成されている。

図６（ｂ）に示されるように、タブリード９の内面には可動片４が接合される。両者の接合は、タブリード９の接合部８２及び可動片４の接合部４２においてなされる。これにより、図６（ｃ）に示されるように、カバー部材８１、タブリード９及び可動片４が一体化される。本実施形態にあっては、可動片４は溶接によってタブリード９と接合されるが、十分な接合強度が得られ、かつ可動片４とタブリード９との間で十分な導通が得られれば、他の接合形態を適用してもよい。タブリード９と可動片４との接合は、図５に示めされるインサート成形の前に行ってもよい。この場合、カバー部材８１を構成する樹脂によって、可動片４とタブリード９とを接合し、その接合強度が十分に得られるのであれば、タブリード９と可動片４との溶接による接合を省略してもよい。

その後、図６（ｄ）に示されるように、固定片２が埋設され、ＰＴＣサーミスター６及び熱応動素子５が載置されている樹脂ベース７１にカバー部材８１が装着され、樹脂ベース７１とカバー部材８１とが超音波溶着により接合される。これにより、ケース７内に電流遮断手段１０が収容され、樹脂ベース７１の端面７４とカバー部材８１の接合部８３とが接合される。この端面７４と接合部８３との接合は、樹脂同士の溶着であるため、密着性が高く、ケース７の気密性及び強度の向上に寄与している。

図７は、本実施形態のブレーカー１を用いた２次電池パックの一例を示している。２次電池パック１００は、ブレーカー１と、２次電池１０１と、回路基板１１０等を備える。２次電池１０１は、電解質を含有するセパレータを介して正極及び負極が積層されてなるセル（図示せず）と、セルに接続されたタブリード９等を有する。タブリード９の基端部９１は、セルに接続され、先端部９２が２次電池１０１から突出されている。タブリード９を介して、２次電池１０１のセルとブレーカー１の可動片４とが電気的に接続される。

ブレーカー１は、例えば、銀ペースト１１１等の導電性接着剤を介して、回路基板１１０に実装されている。すなわち、回路基板１１０のランド１１２に銀ペースト１１１が塗布され、その上にブレーカー１が載置される。これにより、銀ペースト１１１は、ブレーカー１の固定片２と接着され、ブレーカー１が回路基板１１０に対して固定されると共に、ランド１１２と固定片２とが電気的に接続される。これにより、２次電池パック１００内で、安全回路１０２が構成される。

図７に示されるタブリード９では、基端部９１と先端部９２との間に段差部９４が設けられている。段差部９４は、側面視で階段状に形成され、基端部９１と先端部９２と段違いに配置する。段差部９４は、プレス加工等によって形成される。段差部９４の加工は、図５（ａ）に示されるタブリード９が金型３００内に装填される前に行なわれるが、図５（ｂ）に示される型閉じ動作において、雌金型３０１及び雄金型３０２とによってなされてもよい。さらには、図６（ａ）に示されるカバー部材８１の射出成形後に行なわれてもよく、図６（ｄ）に示される超音波溶着の後に行なわれてもよい。タブリード９に段差部９４が設けられることにより、２次電池１０１に対する回路基板１１０ひいてはブレーカー１の相対的な高さが調整される。これにより、電気機器内での回路基板１１０と２次電池１０１との配置の自由度が高められる。

ブレーカー１及び２次電池１０１の製造順序は、任意である。すなわち、先にタブリード９の先端部９２が埋設されたブレーカー１を製造し、かかるブレーカー１を２次電池１０１の製造ラインに供給して２次電池１０１を製造してもよいし、先にタブリード９の基端部９１が埋設された２次電池１０１を製造し、かかる２次電池１０１をブレーカー１の製造ラインに供給してブレーカー１を製造してもよい。また、先にタブリード９の先端部９２が埋設されたカバー部材８１を製造し、かかるカバー部材８１を２次電池１０１の製造ラインに供給して２次電池１０１を製造し、その後、２次電池１０１をブレーカー１の製造ラインに供給してブレーカー１を製造してもよい。

以上のように、本実施形態のブレーカー１によれば、ケース７に２次電池１０１のタブリード９が埋設されているので、従来構造で必要とされていた端子（例えば、特許文献１における端子２２及び端子３２）を省略できる。これにより、ブレーカー１の小型化を図ることが可能となる。さらに、回路基板１１０へのブレーカー１の実装にあたって、端子とタブリードとを接合する工程を省略できるため、電気機器の生産性を高めることが可能となる。

また、可動片４の接合部４２とタブリード９の先端部９２とが溶接によって接合されているので、可動片４とタブリード９との導通が確保され、かつタブリード９によって可動片４が支持され、可動片４の姿勢が安定する。これにより、ブレーカー１の温度特性が良好となると共に、通電時の抵抗値が安定する。

（変形例）
図８には、ブレーカー１を構成する上記カバー部材８１及びタブリード９の変形例であるカバー部材８１Ａ及びタブリード９Ａが示されている。この変形例では、タブリード９Ａと可動片４とが一枚の金属板によって一体に形成されている点で、図４に示される構成とは異なる。タブリード９Ａの先端部９２Ａは、可動片４の弾性部４３として機能し、その端縁に可動接点３が形成されている。かかる変形例によれば、ブレーカー１の構成が簡素化されてコストダウンを図ることができる。また、ブレーカー１の薄型化を図ることができる。

タブリード９Ａは、可動片４の基端部４６でカバー部材８１の支持部８８に埋設されて、可動片４が支持部８８によって支持されている。これにより、可動片４の姿勢が安定し、ブレーカー１の温度特性が良好となると共に、通電時の抵抗値が安定する。

図８では、基端部４６で、タブリード９Ａの先端部９２Ｂが略９０゜方向転換されて、タブリード９Ａがカバー部材８１の短手方向の端縁から突出している構成を示しているが、タブリード９Ａの先端部９２Ｂが直線状に延出されて、カバー部材８１の長手方向の端縁から突出している構成であってもよい。

図９には、ブレーカー１の変形例であるブレーカー１Ｂと、それを用いた２次電池１００Ｂとが示されている。ブレーカー１Ｂでは、タブリード９Ｂの先端部９２Ｂが樹脂ベース７１に埋設され、固定片２Ｂとして機能する。従って、タブリード９Ｂの先端部９２Ｂには、固定接点２１が形成されている。一方、可動片４は、カバー片８を介してカバー部材８１によって支持されている。

カバー片８は、カバー部材８１に埋設されている。カバー片８は、固定片２と同様に、平面視でケース７から外側にはみ出さないように形成されているのが望ましい。図中、カバー片８の背面は、カバー部材８１から露出され、端子として機能する。すなわち、カバー片８の背面は、銀ペースト１１１を介して回路基板１１０のランド１１２と接着されている。これにより、ブレーカー１Ｂが回路基板１１０に対して固定されると共に、ランド１１２と可動片４とが電気的に接続され、２次電池パック１００Ｂ内で、安全回路１０２が構成される。

（実施形態２）
図１０には、本発明の電流遮断装置の別の実施形態である電流遮断装置１Ｃと、それを用いた２次電池１００Ｃとが示されている。電流遮断装置１Ｃでは、電流遮断手段１０として、ＰＴＣサーミスター６Ｃが単独で用いられている点で、図７等に示されるブレーカー１とは異なる。

電流遮断装置１Ｃでも、タブリード９Ｃの先端部９２Ｃは、ケース７のカバー部材８１に埋設されている。ＰＴＣサーミスター６Ｃは、ケース７内で、タブリード９Ｃの先端部９２Ｃ及び端子２Ｃ等によって挟み込まれて支持されている。端子２Ｃは、図１等に示される固定片２と同様に、平面視でケース７から外側にはみ出さないように形成されているのが望ましい。端子２Ｃの下端面は、樹脂ベース７１から露出され、銀ペースト１１１を介して回路基板１１０のランド１１２と接着されている。これにより、電流遮断装置１Ｃが回路基板１１０に対して固定されると共に、ランド１１２と端子２Ｃとが電気的に接続され、２次電池パック１００Ｃ内で、安全回路１０２が構成される。

ＰＴＣサーミスター６Ｃとしては、絶縁性ポリマー中にカーボンブラック等の導電性粒子を分散させたポリマーＰＴＣが好適に用いられる。ポリマーＰＴＣが高温にさらされると、絶縁性ポリマーが膨張し、これに伴い導電性粒子からなる導通経路が断絶され、電流が遮断される。

電流遮断装置１Ｃによれば、上記ブレーカー１と同等の効果に加えて、電流遮断手段１０の構成が簡素化され、電流遮断装置１Ｃのコストダウンを図ることができる。

（実施形態３）
図１１には、本発明の電流遮断装置のさらに別の実施形態である温度ヒューズ１Ｄと、それを用いた２次電池１００Ｄとが示されている。温度ヒューズ１Ｄでは、電流遮断手段１０として、可溶体１１が用いられている点で、図７等に示されるブレーカー１とは異なる。

温度ヒューズ１Ｄでも、タブリード９Ｄの先端部９２Ｄは、ケース７に埋設されている。可溶体１１は、低融点の可溶金属からなり、先端部９２Ｄと端子２Ｄとを接続する。温度ヒューズ１Ｄが高温にさらされると、可溶体１１が溶融し、これに伴い導通経路が断絶され、電流が遮断される。

なお、本発明は上記実施形態の構成に限られることなく、少なくとも温度変化に応じて電流を遮断する電流遮断手段１０と、電流遮断手段１０を収容するケース７とを備えた電流遮断装置において、ケース７には、２次電池１０１のタブリード９が埋設されていればよい。また、電流遮断装置１等を製造する際には、タブリード９等が埋設されている電流遮断装置１等又はカバー部材８１を２次電池１０１の製造ラインに供給し、タブリード９等を２次電池１０１のセルに接続する工程、又は、タブリード９等がセルに接続された状態の２次電池１０１を電流遮断装置１等の製造ラインに供給し、タブリード９等を電流遮断装置１等のケース７に埋設する工程が含まれる。

例えば、図１等に示されるタブリード９は、ブレーカー１の短手方向の端面からカバー部材８１に埋設されているが、長手方向の端面からカバー部材８１ひいてはケース７に埋設されている構成であってもよい。さらには、タブリード９がケース７の内部で屈曲されて、ケース7の天面に対して垂直に突出する形態であってもよい。これにより、電気機器内での回路基板１１０と２次電池１０１との配置の自由度が高められる。他の電流遮断装置１Ｂ乃至１Ｄについても同様である。

また、埋設の形態は、インサート成形に限られない。例えば、タブリード９が、嵌合、かしめ又は接着等の手法を適宜用いることによりケース７に埋設されていてもよい。さらには、ケース７は、二次的なインサート成形等により、樹脂等で密封されていてもよい。この場合、端子として機能する固定片２、カバー片８等の少なくとも一部が、回路基板１１０のランド１１１に固定され導通可能なように、ケース７の外側に形成された樹脂から露出していればよい。

さらに、タブリード９は、単一の板状部材からなるものに限られることなく、複数の板状部材からなるものであってもよい。例えば、金属板の片面又は両面にフイルム状の絶縁体が形成されたフレキシブル基板によって、タブリード９が形成されていてもよい。このようなタブリード９によれば、電気機器内での回路基板１１０と２次電池１０１との配置の自由度がより一層高められる。また、２次電池１０１又は回路基板１１０を可動部品に組み込むことが可能となる。

また、樹脂ベース７１とカバー部材８１との接合手法は、超音波溶着に限られることなく、両者が強固に接合され十分な気密性が得られる手法であれば、適宜適用することができる。例えば、液状又はゲル状の接着剤を塗布・充填し、硬化させることにより、両者が接着されてもよい。また、ケース７は、樹脂ベース７１とカバー部材８１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構成される形態であればよい。例えば、樹脂ベース７１とカバー部材８１の外側に、インサート成形等によって第３ケースを構成する樹脂が充填されている形態であってもよい。

また、可動片４、樹脂ベース７１カバー部材８１及びタブリード９の形状は、図１等に示したものに限られず、適宜変更可能である。また、熱応動素子５及び収容部７３等の形状も、図１等に示したものに限られず、適宜変更可能である。

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。

図１に示されるブレーカー１において、固定接点２１、可動接点３、可動片４及び熱応動素子５と共に、図１１に示される可溶体１１を用いて電流遮断装置が構成されていてもよい。

また、本発明のブレーカー１等の電流遮断装置は、電気機器用の安全回路等にも広く適用できる。例えば、図１２には電気機器用の安全回路１０２が示されている。安全回路１０２は２次電池１０１の出力回路中に、直列にブレーカー１等を備えている。

１ブレーカー（電流遮断装置）
１Ｃ、１Ｄ電流遮断装置
２固定片
３可動接点
４可動片
５熱応動素子
６、６ＣＰＴＣサーミスター（正特性サーミスター）
７ケース
９、９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄタブリード
１０電流遮断手段
１１可溶体
２１固定接点

Claims

温度変化に応じて電流を遮断する電流遮断手段と、前記電流遮断手段を収容するケースとを備えた電流遮断装置において、
前記ケースには、２次電池のタブリードが埋設されていることを特徴とする電流遮断装置。
前記電流遮断手段は、
前記ケースに対して固定された固定接点と、
前記固定接点に対して接離可能に移動する可動接点が設けられ、この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を有する請求項１記載の電流遮断装置。
前記可動片の一部が前記タブリードに接合されている請求項２記載の電流遮断装置。
前記可動片は、前記タブリードの先端に形成されている請求項２記載の電流遮断装置。
前記固定接点は、前記タブリードに形成されている請求項２乃至４のいずれかに記載の電流遮断装置。
前記電流遮断手段は、正特性サーミスター又は可溶体を含む請求項１乃至５のいずれかに記載の電流遮断装置。