JP7029784B2 - 保護素子 - Google Patents

Description

本発明は、保護素子に関する。

特許文献１は、保護素子にかかる発明を開示する。特許文献１にかかる保護素子においては、過電流の通電により発熱する過電流発熱性片の両端部の各端部を電極の対の各電極に直接接触させる。この接触のもとで過電流発熱性片の各端部と各電極とが互いに低融点可溶材で連結される。特許文献１にかかる保護素子においては、過電流発熱性片を電極から脱離させる応力熱エネルギーを保有させたバネを設けている。特許文献１にかかる保護素子においては、被保護機器の異常時に通電されて発熱し、その発生熱で低融点可溶材を溶融させる抵抗器が付加される。しかも、抵抗器の本体に絶縁被覆が設けられる。抵抗器本体の両端部が絶縁被覆を介して各電極に接触されている。

特許文献１に開示された保護素子によれば、直流加電のもとで使用しても、低融点合金のマイグレーションを排除して過電流遮断を適確に行い得る。

特開２００９－２１２００６号公報

しかしながら、特許文献１に開示された保護素子には、大きな電流が流れる回路を保護できる仕様にし難いという問題点がある。大きな電流が流れる回路を保護できる仕様にしようとすると、誤動作が生じやすくなる。本発明は、このような問題を解決するためになされたものである。本発明の目的は、流し得る電流の大きさの割に誤動作が生じ難い保護素子を提供することにある。

図面を参照し本発明の保護素子を説明する。なおこの欄で図中の符号を使用したのは発明の内容の理解を助けるためであって内容を図示した範囲に限定する意図ではない。

上述した課題を解決するために、本発明のある局面に従うと、保護素子１０，３１０は、電極２２，２４の対と、電極間導体２６と、接合材２８と、弾性体３０と、熱エネルギ供給部３２と、保持体３４，３３４とを備える。電極間導体２６は、電極２２，２４の対間に配置される導体である。接合材２８は、電極間導体２６を電極２２，２４の対それぞれへ接合する。弾性体３０が電極間導体２６に分離力を加える。熱エネルギ供給部３２は、接合材２８へ熱エネルギを供給する。保持体３４，３３４は、電極２２，２４の対、電極間導体２６、接合材２８、弾性体３０、および、熱エネルギ供給部３２を保持する。分離力は電極間導体２６が電極２２，２４の対から離れる方向の力である。接合材２８の強度が所定の温度で所定の強さを下回る。その所定の温度は熱エネルギ供給部３２から熱エネルギが供給されることによって到達する温度である。所定の強さは分離力に耐える強さである。電極２２，２４の対の一方が、一方板状部５０を有している。一方板状部５０の一端６０が保持体３４，３３４の外にはみ出す。一方板状部５０の他端６２が接合材２８によって電極間導体２６に接合される。一方板状部５０は板状である。電極２２，２４の対の他方が他方板状部５４を有している。他方板状部５４の一端６４が一方板状部５０とは異なる方向に向かって保持体３４，３３４の外にはみ出す。他方板状部５４の他端６６が接合材２８によって電極間導体２６に接合される。他方板状部５４は一方板状部５０と同一平面上に配置される。他方板状部５４は板状である。

熱エネルギ供給部３２が接合材２８へ熱エネルギを供給することにより接合材２８が所定の温度に到達すると接合材２８の接合強度は所定の強さを下回る。接合材２８の接合強度が所定の強さを下回ると接合材２８は分離力に耐えられなくなる。分離力に耐えられなくなるので、弾性体３０によって電極間導体２６は電極２２，２４の対から離される。これにより電極２２，２４の対間の電流は遮断される。熱エネルギ供給部３２が接合材２８へ熱エネルギを供給するまで、電極２２，２４の対の一方から電極間導体２６を経て電極２２，２４の対の他方へ電流を流すことが可能である。電流が流れることに伴い、電極２２，２４の対と、電極間導体２６とは熱を発生させる。一方板状部５０の一端６０が保持体３４，３３４の外にはみ出すので、電極２２，２４の対と電極間導体２６とが生じさせた熱は、保持体３４，３３４の外に流出する。他方板状部５４の一端６４が一方板状部５０とは異なる方向に向かって保持体３４，３３４の外にはみ出すので、電極２２，２４の対と電極間導体２６とが生じさせた熱は、保持体３４，３３４の外に流出する。他方板状部５４が一方板状部５０と同一平面上に配置される。一方板状部５０の他端６２と他方板状部５４の他端６６とが接合材２８によって電極間導体２６に接合される。これにより、電極２２，２４の対の一方から電極間導体２６を経て電極２２，２４の対の他方へわたる電流の経路のうち次に述べられる部分が同一平面上に配置されることとなる。その部分は、一方板状部５０により形成される部分、および、他方板状部５４により形成される部分である。電流の経路のある部分が同一平面上に配置されると、その部分が同一平面上にない場合に比べ、その部分の電流の経路の距離が抑えられる。距離が抑えられると電気抵抗は小さくなる。電気抵抗が小さくなると流れる電流の大きさの割に発熱量は少なくなる。一方板状部５０は板状である。他方板状部５４も板状である。板状の電極は、直径がその板状の電極の厚さと等しい線状の電極に比べて、電気抵抗が小さい。電気抵抗が小さくなると流れる電流の大きさの割に発熱量は少なくなる。電極２２，２４の対が生じさせた熱が少なく、かつ、その熱が保持体３４，３３４の外に流出すると、そうでない場合に比べ、接合材２８の温度は上昇し難くなる。接合材２８の温度が上昇し難いと、その温度が上昇しやすい場合に比べ、電極２２，２４の対が発生させる熱によって接合材２８の接合強度が所定の強さを下回る可能性は低くなる。その可能性が低くなると、流れる電流の大きさの割に誤動作が生じ難くなる。その結果、流し得る電流の大きさの割に誤動作が生じ難い保護素子を提供できる。

上述した電極２２，２４の対の一方が、一方板状部５０に加え、一方支持部５２，３５２を有している。一方支持部５２，３５２は、保持体３４，３３４に接することで一方板状部５０の他端６２を支えるよう一方板状部５０の他端６２に設けられる。この場合、電極２２，２４の対の他方が、他方板状部５４に加え、他方支持部５６，３５６を有している。他方支持部５６，３５６は、保持体３４，３３４に接することで他方板状部５４の他端６６を支えるよう他方板状部５４の他端６６に設けられる。

一方支持部５２，３５２が保持体３４，３３４に接することで一方板状部５０の他端６２を支える。他方支持部５６，３５６が保持体３４，３３４に接することで他方板状部５４の他端６６を支える。これにより、支えられない場合に比べ、一方板状部５０および他方板状部５４の位置が安定する。位置が安定すると、電流の経路が安定する。電流の経路が安定すると、電流の経路の長さも安定する。その長さが安定すると、流れる電流の大きさの割に誤動作が生じ難くなる。

上述した一方支持部５２が、一方接触部８０と、一方連結部８２とを有している。一方接触部８０は、保持体３４に接触する。一方接触部８０は、一方板状部５０に対向する。一方接触部８０は、金属製である。一方連結部８２は、一方接触部８０の一端１００と一方板状部５０の他端６２とを連結する。一方連結部８２は、金属製である。この場合、他方支持部５６が、他方接触部８６と、他方連結部８８とを有している。他方接触部８６は、保持体３４に接触する。他方接触部８６は、他方板状部５４に対向する。他方接触部８６は、金属製である。他方連結部８８は、他方接触部８６の一端１０２と他方板状部５４の他端６６とを連結する。他方連結部８８は、金属製である。

一方接触部８０が一方板状部５０に対向し、かつ、他方接触部８６が他方板状部５４に対向すると、次に述べられる場合に比べて、電極２２，２４の対の間隔を狭くできる。その場合とは、一方接触部８０が一方連結部８２から見て一方板状部５０と反対側に配置される場合、および、他方接触部８６が他方接触部８６から見て他方板状部５４と反対側に配置される場合である。一方接触部８０が保持体３４に接触し、一方連結部８２が一方接触部８０の一端１００と一方板状部５０の他端６２とを連結する。一方接触部８０および一方連結部８２が金属製である。他方接触部８６が保持体３４に接触し、他方連結部８８が他方接触部８６の一端１０２と他方板状部５４の他端６６とを連結する。他方接触部８６および他方連結部８８が金属製である。これにより、次に述べられる場合に比べ、一方板状部５０と他方板状部５４と電極間導体２６において生じた熱が一方支持部５２および他方支持部５６へ多く伝わる。その場合とは、一方連結部８２が直接保持体３４に接触する場合、および、他方連結部８８が直接保持体３４に接触する場合である。熱が多く伝わるので、接合材２８の温度は上昇し難くなる。接合材２８の温度が上昇し難いと、その温度が上昇しやすい場合に比べ、流れる電流の大きさの割に誤動作が生じ難くなる。

もしくは、上述した熱エネルギ供給部３２が、一方熱エネルギ生成部１２０と、他方熱エネルギ生成部１２２と、電力供給導体１２４とを有していることが望ましい。一方熱エネルギ生成部１２０は、一方板状部５０と接触する。一方熱エネルギ生成部１２０は、一方板状部５０の他端６２を介して接合材２８と対向する。一方熱エネルギ生成部１２０は、一方連結部８２と接触する。一方熱エネルギ生成部１２０は、一方接触部８０と接触する。一方熱エネルギ生成部１２０は、電力を受けて熱エネルギを生成する。他方熱エネルギ生成部１２２は、他方板状部５４と接触する。他方熱エネルギ生成部１２２は、他方板状部５４の他端６６を介して接合材２８と対向する。他方熱エネルギ生成部１２２は、他方連結部８８と接触する。他方熱エネルギ生成部１２２は、他方接触部８６と接触する。他方熱エネルギ生成部１２２は、電力を受けて熱エネルギを生成する。電力供給導体１２４は、一方熱エネルギ生成部１２０および他方熱エネルギ生成部１２２に電力を供給する導体である。

電力供給導体１２４が、一方熱エネルギ生成部１２０および他方熱エネルギ生成部１２２に電力を供給する。一方熱エネルギ生成部１２０は、電力を受けて熱エネルギを生成する。一方熱エネルギ生成部１２０も、電力を受けて熱エネルギを生成する。一方熱エネルギ生成部１２０は、一方板状部５０の他端６２を介して接合材２８と対向する。一方熱エネルギ生成部１２０は、一方板状部５０、一方連結部８２、および、一方接触部８０と接触する。他方熱エネルギ生成部１２２は、他方板状部５４の他端６６を介して接合材２８と対向する。他方熱エネルギ生成部１２２は、他方板状部５４、他方連結部８８、および、他方接触部８６と接触する。これにより、一方熱エネルギ生成部１２０および他方熱エネルギ生成部１２２が生成した熱エネルギが接合材２８によく伝わる。それらの熱エネルギが良く伝わると、そうでない場合に比べ、熱エネルギ供給部３２が熱エネルギを供給することに起因する接合材２８の温度上昇は生じ易くなる。その結果、流れる電流の大きさの割に誤動作が生じ難くなる。

もしくは、上述した保護素子１０，３１０が、空間形成体３６をさらに備えることが望ましい。空間形成体３６は、一方板状部５０から見て一方熱エネルギ生成部１２０とは反対側および他方板状部５４から見て他方熱エネルギ生成部１２２とは反対側に空間を形成する。

空間形成体３６が、一方板状部５０から見て一方熱エネルギ生成部１２０とは反対側および他方板状部５４から見て他方熱エネルギ生成部１２２とは反対側に外部と連通する空間を形成する。これにより、そこに空間よりも断熱性の高い物質が存在する場合に比べ、そこに電極２２，２４の対と電極間導体２６とが発生させた熱が排出され易くなる。その熱が排出され易いので、流れる電流の大きさの割に誤動作が生じ難くなる。

また、上述した保持体３４，３３４が、基礎となる底部１３０と、一方電極固定部１３２と、他方電極固定部１３４とを有していることが望ましい。一方電極固定部１３２は、底部１３０から立つように設けられる。一方電極固定部１３２には、一方板状部５０が固定される。一方板状部５０は、底部１３０との間に間隔を開けて配置されるように固定される。一方板状部５０は、熱エネルギ供給部３２に対向するよう固定される。他方電極固定部１３４は、底部１３０から一方電極固定部１３２に対向して立つように設けられる。他方電極固定部１３４には、他方板状部５４が固定される。他方板状部５４は、他方板状部５４が一方板状部５０と同一平面上に配置されるように固定される。他方板状部５４は、他方板状部５４が底部１３０との間に間隔を開けて配置されるように固定される。他方板状部５４は、他方板状部５４が熱エネルギ供給部３２に対向するように固定される。

一方電極固定部１３２には、一方板状部５０が上述されたように固定される。他方電極固定部１３４には、他方板状部５４が上述されたように固定される。これにより、一方板状部５０および他方板状部５４と底部１３０との間に熱エネルギ供給部３２が配置されることとなる。ここに熱エネルギ供給部３２が配置されることで、熱エネルギ供給部３２が供給する熱エネルギが一方板状部５０および他方板状部５４に供給され易くなる。熱エネルギが供給され易くなると、熱エネルギ供給部３２が熱エネルギを供給することに起因する接合材２８の温度上昇は生じ易くなる。その結果、流れる電流の大きさの割に誤動作が生じ難くなる。

もしくは、上述した一方電極固定部１３２が、一方電極脇固定部１４０の対と、一方電極支持部１４２とを有していることが望ましい。一方電極脇固定部１４０の対は、底部１３０から立つように設けられる。一方電極脇固定部１４０の対は、一方板状部５０を挟んで固定するように配置される。一方電極支持部１４２は、一方電極脇固定部１４０の対の間において底部１３０から立つように設けられる。一方電極支持部１４２が、一方平坦面１５０を有している。一方平坦面１５０は、一方電極脇固定部１４０よりも他方電極固定部１３４側に張出して一方板状部５０を支える。他方電極固定部１３４が、他方電極脇固定部１４６の対と、他方電極支持部１４８とを有していることが望ましい。他方電極脇固定部１４６の対は、底部１３０から一方電極固定部１３２に対向して立つように設けられる。他方電極脇固定部１４６の対は、他方板状部５４を挟んで固定するように配置される。他方電極支持部１４８は、他方電極脇固定部１４６の対の間において底部１３０から一方電極支持部１４２に対向して立つように設けられる。他方電極支持部１４８が、他方平坦面１５６を有している。他方平坦面１５６は、一方平坦面１５０と同一平面上に配置される。他方平坦面１５６は、他方電極脇固定部１４６よりも一方電極固定部１３２側に張出して他方板状部５４を支える。

一方電極固定部１３２が、一方電極脇固定部１４０の対と、一方電極支持部１４２とを有していると、一方板状部５０の位置および他方板状部５４の位置が安定する。一方平坦面１５０が他方電極固定部１３４側に張出して一方板状部５０を支えると、そうでない場合に比べ、一方板状部５０の位置が安定する。他方平坦面１５６が一方電極固定部１３２側に張出して他方板状部５４を支えると、そうでない場合に比べ、他方板状部５４の位置が安定する。これにより、電流の経路が安定する。電流の経路が安定すると、流れる電流の大きさの割に誤動作が生じ難くなる。

本発明によれば、流し得る電流の大きさの割に誤動作が生じ難い保護素子を提供できる。

本発明のある実施形態にかかる二次電池保護回路の回路図である。 本発明のある実施形態にかかる保護素子の、空間形成体が除去された状態での斜視図である。 図２のＡ－Ａ断面図である。 本発明のある実施形態にかかる保護素子の、電極などが除去された状態での斜視図である。 参考例にかかる保護素子の断面図である。

以下、本発明について図面に基づき詳細に説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称及び機能も同一である。従って、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

［二次電池保護回路の説明］
図１は本実施形態にかかる二次電池保護回路を示している。本実施形態にかかる二次電池保護回路は、負荷２００と、充電電源２０２と、スイッチ２０４と、制御素子２０６と、保護素子１０とを備える。周知のトランジスターはスイッチ２０４として利用できる素子の一種である。制御素子２０６は二次電池２２０の過充電もしくは過放電を検知する。制御素子２０６は、それらのうち少なくとも１つを検知するとスイッチ２０４へスイッチオン信号を発信する。スイッチ２０４は、スイッチオン信号を受信すると「オン」状態となる。これにより、スイッチ２０４を経て電流が流れることとなる。保護素子１０は、過電流、過充電、及び、過放電のいずれかが生じた場合に二次電池２２０を負荷２００もしくは充電電源２０２から遮断する。

［構成の説明］
図２は、本実施形態にかかる保護素子１０の斜視図である。図２において保護素子１０は組み立てられた状態で示されている。この図において、保護素子１０の一部は取り除かれている。図３は図２のＡ－Ａ断面図である。図２と図３とに基づいて、本実施形態にかかる保護素子１０の構成を説明する。

本実施形態にかかる保護素子１０は、正極２２と、負極２４と、電極間導体２６と、接合材２８と、圧縮コイルバネ３０と、熱エネルギ供給部３２と、保持体３４と、空間形成体３６と、リード用絶縁体３８とを備える。

正極２２と負極２４とは電極である。これらを介して本実施形態にかかる保護素子１０に電流が流れる。本実施形態においては、正極２２は二次電池２２０に接続される。負極２４は負荷２００および充電電源２０２に接続される。本実施形態においては、正極２２と負極２４とは互いに対向するよう配置される。電極間導体２６は、正極２２と負極２４との間にまたがって配置される導体である。本実施形態の場合、接合材２８は電極間導体２６を正極２２に接合する。本実施形態の場合、別の接合材２８は電極間導体２６を負極２４に接合する。圧縮コイルバネ３０は、正極２２と負極２４との間に配置される。圧縮コイルバネ３０が電極間導体２６に分離力を加える。分離力は電極間導体２６が正極２２および負極２４から離れる方向の力である。熱エネルギ供給部３２は、接合材２８へ熱エネルギを供給する。保持体３４は、正極２２、負極２４、電極間導体２６、接合材２８、圧縮コイルバネ３０、および、熱エネルギ供給部３２を保持する。保持体３４は耐熱性を有する。空間形成体３６は、保持体３４に接続される。空間形成体３６は、正極２２、負極２４、および、電極間導体２６の周りに空間を形成する。この空間は保護素子１０の外部と連通する空間である。リード用絶縁体３８は、電極間導体２６と圧縮コイルバネ３０とが直接接触することを防止する。これにより電極間導体２６と圧縮コイルバネ３０との間が絶縁される。

正極２２は、一方板状部５０と、一方支持部５２とを有している。一方板状部５０の一端６０が保持体３４の外にはみ出す。一方板状部５０の他端６２が接合材２８によって電極間導体２６に接合される。一方板状部５０は板状である。一方支持部５２は、一方板状部５０の他端６２に設けられる。一方支持部５２は、保持体３４に接することで一方板状部５０の他端６２を支える。

一方支持部５２は、一方接触部８０と、一方連結部８２とを有している。一方接触部８０は、保持体３４に接触する。一方接触部８０は、一方板状部５０に対向する。一方連結部８２は、一方接触部８０の一端１００と一方板状部５０の他端６２とを連結する。その結果、本実施形態においては、側面から見た正極２２の形は「Ｊ」という文字に似ている。

本実施形態の場合、正極２２は一体となっている。したがって、一方板状部５０と、一方接触部８０と、一方連結部８２とは、金属製である。より具体的には、これらは銅製である。

負極２４は、他方板状部５４と、他方支持部５６とを有している。他方板状部５４の一端６４が一方板状部５０とは正反対の方向に向かって保持体３４の外にはみ出す。他方板状部５４の他端６６が接合材２８によって電極間導体２６に接合される。他方板状部５４は一方板状部５０と同一平面上に配置される。ここで言う「同一平面」とは、一方板状部５０と他方板状部５４との間に電極間導体２６を載せて接合材２８で接続できる程度に高低差が少ないことを意味する。他方板状部５４は板状である。他方支持部５６は、他方板状部５４の他端６６に設けられる。他方支持部５６は、保持体３４に接することで他方板状部５４の他端６６を支える。

他方支持部５６は、他方接触部８６と、他方連結部８８とを有している。他方接触部８６は、保持体３４に接触する。他方接触部８６は、他方板状部５４に対向する。他方連結部８８は、他方接触部８６の一端１０２と他方板状部５４の他端６６とを連結する。その結果、本実施形態においては、側面から見た負極２４の形は「Ｊ」という文字に似ている。

本実施形態の場合、負極２４は一体となっている。したがって、他方板状部５４と、他方接触部８６と、他方連結部８８とは、金属製である。より具体的には、これらは銅製である。

電極間導体２６は、電流が流れると発熱する。本実施形態の場合、電極間導体２６は、金属製の平板である。その結果、一方支持部５２および他方支持部５６が配置される平面に平行な方向から電極間導体２６を見た場合にその電極間導体２６はまっすぐに見える。ここで言う「まっすぐ」とは、一方板状部５０が延びる方向と他方板状部５４が延びる方向とに沿うことを意味する。電極間導体２６に電流が流れる。

本実施形態の場合、接合材２８の接合強度は、所定の温度で所定の強さを下回る。本実施形態の場合、その「所定の温度」とは、次に述べられる発熱によって到達する温度である。その発熱とは、過電流が流れている電極間導体２６及び熱エネルギを供給する熱エネルギ供給部３２の少なくとも一方による発熱である。本実施形態の場合、その「所定の強さ」とは、上述された分離力に耐える強さである。本実施形態の場合、接合材２８は上述した「所定の温度」を融点とする合金である。

図４は、本実施形態にかかる保護素子１０の、電極などが除去された状態での断面図である。図２乃至図４に基づいて、本実施形態にかかる熱エネルギ供給部３２の構成が説明される。本実施形態にかかる熱エネルギ供給部３２は、一方熱エネルギ生成部１２０と、他方熱エネルギ生成部１２２と、電力供給導体１２４とを有している。一方熱エネルギ生成部１２０は、一方板状部５０と接触する。一方熱エネルギ生成部１２０は、一方板状部５０の他端６２を介して接合材２８と対向する。一方熱エネルギ生成部１２０は、一方連結部８２と接触する。一方熱エネルギ生成部１２０は、一方接触部８０と接触する。一方熱エネルギ生成部１２０は、図示されない電気抵抗を有している。これにより、一方熱エネルギ生成部１２０は、電力を受けて熱エネルギを生成する。

他方熱エネルギ生成部１２２は、他方板状部５４と接触する。他方熱エネルギ生成部１２２は、他方板状部５４の他端６６を介して接合材２８と対向する。他方熱エネルギ生成部１２２は、他方連結部８８と接触する。他方熱エネルギ生成部１２２は、他方接触部８６と接触する。他方熱エネルギ生成部１２２は、図示されない電気抵抗を有している。これにより、他方熱エネルギ生成部１２２は、電力を受けて熱エネルギを生成する。

電力供給導体１２４は導体である。電力供給導体１２４は、一方熱エネルギ生成部１２０および他方熱エネルギ生成部１２２に電力を供給する。本実施形態の場合、電力供給導体１２４は、リード用端子１６０と、端子側導線１６２と、連結導線１６４と、電極側導線１６６とを有する。リード用端子１６０の一端が保持体３４の外にはみ出す。本実施形態の場合、リード用端子１６０はスイッチ２０４に接続される。端子側導線１６２は、リード用端子１６０と一方熱エネルギ生成部１２０とに接続される。端子側導線１６２は、リード用端子１６０を介して流れる電流を一方熱エネルギ生成部１２０に供給する。連結導線１６４は、一方熱エネルギ生成部１２０を介して流れる電流を他方熱エネルギ生成部１２２に供給する。電極側導線１６６は、他方熱エネルギ生成部１２２に接続される。電極側導線１６６は、圧縮コイルバネ３０を貫通する。電極側導線１６６の端部は、図示されない低融点合金によって電極間導体２６と接続されている。この低融点合金は、過電流が流れている電極間導体２６及び熱エネルギを供給する熱エネルギ供給部３２の少なくとも一方の発熱によって溶ける。これにより、電極側導線１６６と電極間導体２６とは電流が流れ得るように接続されている。電極側導線１６６は、他方熱エネルギ生成部１２２を介して流れる電流を電極間導体２６に供給する。

図３と図４とに基づいて、本実施形態にかかる保持体３４の構成が説明される。本実施形態にかかる保持体３４は、基礎となる底部１３０と、一方電極固定部１３２と、他方電極固定部１３４と、弾性体台１３６と、変形吸収部１３８とを有している。一方電極固定部１３２は、底部１３０から立つように設けられる。一方電極固定部１３２には、一方板状部５０が固定される。本実施形態の場合、一方電極固定部１３２によって固定されることにより、一方板状部５０は、底部１３０との間に間隔を開けて配置されるように固定される。一方板状部５０は、一方板状部５０が一方熱エネルギ生成部１２０に対向するよう固定される。他方電極固定部１３４は、底部１３０から一方電極固定部１３２に対向して立つように設けられる。他方電極固定部１３４には、他方板状部５４が固定される。本実施形態の場合、他方電極固定部１３４によって固定されることにより、他方板状部５４は、他方板状部５４が一方板状部５０と同一平面上に配置されるように固定される。他方板状部５４は、他方板状部５４が底部１３０との間に間隔を開けて配置されるように固定される。他方板状部５４は、他方板状部５４が他方熱エネルギ生成部１２２に対向するように固定される。弾性体台１３６は、圧縮コイルバネ３０を支える。変形吸収部１３８は、少なくとも保持体３４に匹敵する耐熱性を持ち、かつ、保持体３４よりも柔らかい合成樹脂である。変形吸収部１３８は、一方接触部８０および他方接触部８６に接触すると変形する。これにより、一方接触部８０および他方接触部８６が変形していても、それらの変形の影響が吸収される。

本実施形態の場合、一方電極固定部１３２は、一方電極脇固定部１４０の対と、一方電極支持部１４２とを有している。一方電極脇固定部１４０の対は、底部１３０から立つように設けられる。一方電極脇固定部１４０の対は、一方板状部５０を挟んで固定するように配置される。一方電極支持部１４２は、一方電極脇固定部１４０の対の間において底部１３０から立つように設けられる。一方電極支持部１４２が、一方平坦面１５０を有している。一方平坦面１５０は、一方電極脇固定部１４０よりも他方電極固定部１３４側に張出して一方板状部５０を支える。

本実施形態の場合、他方電極固定部１３４は、他方電極脇固定部１４６の対と、他方電極支持部１４８とを有している。他方電極脇固定部１４６の対は、底部１３０から一方電極固定部１３２に対向して立つように設けられる。他方電極脇固定部１４６の対は、他方板状部５４を挟んで固定するように配置される。他方電極支持部１４８は、他方電極脇固定部１４６の対の間において底部１３０から一方電極支持部１４２に対向して立つように設けられる。他方電極支持部１４８が、他方平坦面１５６を有している。他方平坦面１５６は、一方平坦面１５０と同一平面上に配置される。他方平坦面１５６は、他方電極脇固定部１４６よりも一方電極固定部１３２側に張出して他方板状部５４を支える。

［動作の説明］
過電流、過充電、及び、過放電のいずれかが生じるまで、圧縮コイルバネ３０は圧縮された状態である。その間、正極２２と、負極２４と、電極間導体２６とには電流が流れている。電流が流れることにより、正極２２と、負極２４と、電極間導体２６とは発熱する。発生した熱の一部は正極２２および負極２４を介して保護素子１０の外へ流出する。発生した熱の他の一部は、空間形成体３６が形成する空間に放出される。この空間は、一方板状部５０から見て一方熱エネルギ生成部１２０とは反対側および他方板状部５４から見て他方熱エネルギ生成部１２２とは反対側に形成される空間である。熱が流出したり放出されたりするので、そうでない場合に比べて、接合材２８の温度上昇は抑えられる。

二次電池２２０に過電流が流れると保護素子１０の電極間導体２６にも過電流が流れる。電流が流れると電極間導体２６が急速に発熱する。電極間導体２６が急速に発熱すると接合材２８はその熱を受ける。過電流に起因する多くの熱があると、その熱を受けた接合材２８は所定の温度に到達する。所定の温度に到達したその接合材２８は溶ける。電極側導線１６６の端部と電極間導体２６とを接続する低融点合金も溶ける。接合材２８が溶けると圧縮コイルバネ３０は電極間導体２６を正極２２及び負極２４から離す。これにより、負荷２００と二次電池２２０との間が遮断される。

二次電池２２０が過放電状態になると、制御素子２０６はスイッチ２０４へスイッチオン信号を発信する。スイッチ２０４はスイッチオン信号を受信すると「オン」状態となる。スイッチ２０４が「オン」状態になると保護素子１０の熱エネルギ供給部３２に電流が流れる。電流が流れると熱エネルギ供給部３２の一方熱エネルギ生成部１２０と他方熱エネルギ生成部１２２とは熱エネルギを生成する。熱エネルギを生成が生成されると接合材２８はその熱を受ける。熱を受けると接合材２８は所定の温度に到達する。所定の温度に到達したその接合材２８は溶ける。その熱が伝わった低融点合金も溶ける。接合材２８が溶けると圧縮コイルバネ３０は電極間導体２６を正極２２及び負極２４から離す。これにより、負荷２００と二次電池２２０との間が遮断される。

二次電池２２０が過充電状態になると、制御素子２０６はスイッチ２０４へスイッチオン信号を発信する。スイッチ２０４はスイッチオン信号を受信すると「オン」状態となる。スイッチ２０４が「オン」状態になると保護素子１０の熱エネルギ供給部３２に電流が流れる。電流が流れると熱エネルギ供給部３２の一方熱エネルギ生成部１２０と他方熱エネルギ生成部１２２とは熱エネルギを生成する。熱エネルギを生成が生成されると接合材２８はその熱を受ける。熱を受けると接合材２８は所定の温度に到達する。所定の温度に到達したその接合材２８は溶ける。その熱が伝わった低融点合金も溶ける。接合材２８が溶けると圧縮コイルバネ３０は電極間導体２６を正極２２及び負極２４から離す。これにより、充電電源２０２と二次電池２２０との間が遮断される。

［効果の説明］
以上のようにして、本実施形態にかかる保護素子１０において、正極２２から電極間導体２６を経て負極２４へわたる電流の経路のうち、次に述べられる部分の距離が抑えられている。その部分は、少なくとも一方板状部５０により形成される部分、および、他方板状部５４により形成される部分である。距離が抑えられると電気抵抗は小さくなる。一方板状部５０は板状である。他方板状部５４も板状である。板状の電極は、直径がその板状の電極の厚さと等しい線状の電極に比べて、電気抵抗が小さい。電気抵抗が小さくなると流れる電流の大きさの割に発熱量は少なくなる。しかも、一方板状部５０の一端６０と他方板状部５４の一端６４とは保持体３４の外にはみ出している。それらがはみ出しているので、熱が保持体３４の外へ次第に流出する。正極２２と電極間導体２６と負極２４とが発生させる熱が少なく、かつ、その熱が保持体３４の外に流出すると、そうでない場合に比べ、その熱に起因して接合材２８の温度が上昇する可能性は低くなる。その結果、流し得る電流の大きさの割に誤動作が生じ難い保護素子１０を提供できる。

しかも、本実施形態にかかる保護素子１０において、正極２２および負極２４の位置は安定している。それらの位置が安定しているので、電流の経路が安定する。電流の経路が安定すると、流れる電流の大きさの割に誤動作が生じ難くなる。

しかも、本実施形態にかかる保護素子１０において、一方熱エネルギ生成部１２０および他方熱エネルギ生成部１２２が生成した熱エネルギが接合材２８によく伝わる。それらの熱エネルギが良く伝わると、そうでない場合に比べ、熱エネルギ供給部３２が熱エネルギを供給することに起因する接合材２８の温度上昇は生じ易くなる。その結果、流れる電流の大きさの割に誤動作が生じ難くなる。

〈変形例の説明〉
上述した保護素子１０は、本発明の技術的思想を具体化するために例示したものである。上述した保護素子１０は、本発明の技術的思想の範囲内において種々の変更を加え得るものである。

例えば、正極２２および負極２４が突出する方向は反対側に限定されない。例えば、正極２２および負極２４の一方は他方に対して直交する方向に突出してもよい。

また、電極間導体２６の形態は、次に述べられる要件が満たされる上述されたものと別の形態であってもよい。その要件は、一方支持部５２および他方支持部５６が配置される平面に平行な方向から電極間導体２６を見た場合にその電極間導体２６がまっすぐに見えるという要件である。例えば電極間導体２６はまっすぐな線状であってもよい。電極間導体２６は、電極間導体２６は、正極２２の他端６２の上と負極２４の他端６６の上とに載せられていてもよいし、一方支持部５２および他方支持部５６と同一平面上に配置されていてもよい。

また、保護素子１０は、圧縮コイルバネ３０に代え、電極間導体２６に分離力を加え得る任意の弾性体を備えてもよい。

また、正極２２および負極２４の形態は上述したものに限定されない。一方支持部および他方支持部の構成は上述したものに限定されない。図５は、参考例にかかる保護素子３１０の断面図である。本参考例にかかる保護素子３１０は、上述された正極２２と負極２４と保持体３４とに代えて、正極３２２と負極３２４と保持体３３４とを備えている。正極３２２は、一方板状部５０と、一方支持部３５２とを有している。一方支持部３５２は、平板状である。一方支持部３５２は、保持体３３４に接することで一方板状部５０の他端６２を支える。その結果、正極３２２の側面から見た形は「Ｌ」という文字に似ることとなる。負極３２４は、他方板状部５４と、他方支持部３５６とを有している。他方支持部３５６は、平板状である。他方支持部３５６は、保持体３３４に接することで他方板状部５４の他端６６を支える。その結果、負極３２４の側面から見た形は「Ｌ」という文字に似ることとなる。保持体３３４は、上述された保持体３４に比べて開口から底部１３０までが浅い点を除けば、上述された保持体３４と同様である。

１０，３１０…保護素子
２２，３２２…正極
２４，３２４…負極
２６…電極間導体
２８…接合材
３０…圧縮コイルバネ
３２…熱エネルギ供給部
３４，３３４…保持体
３６…空間形成体
３８…リード用絶縁体
５０…一方板状部
５２，３５２…一方支持部
５４…他方板状部
５６，３５６…他方支持部
６０，６４，１００，１０２…一端
６２，６６…他端
８０…一方接触部
８２…一方連結部
８６…他方接触部
８８…他方連結部
１２０…一方熱エネルギ生成部
１２２…他方熱エネルギ生成部
１２４…電力供給導体
１３０…底部
１３２…一方電極固定部
１３４…他方電極固定部
１３６…弾性体台
１３８…変形吸収部
１４０…一方電極脇固定部
１４２…一方電極支持部
１４６…他方電極脇固定部
１４８…他方電極支持部
１５０…一方平坦面
１５６…他方平坦面
１６０…リード用端子
１６２…端子側導線
１６４…連結導線
１６６…電極側導線
２００…負荷
２０２…充電電源
２０４…スイッチ
２０６…制御素子
２２０…二次電池

Claims (5)

1. 電極の対と、
   前記電極の対の間に配置される導体である電極間導体と、
   前記電極間導体を前記電極の対それぞれへ接合する接合材と、
   前記電極間導体に分離力を加える弾性体と、
   前記接合材へ熱エネルギを供給する熱エネルギ供給部と、
   前記電極の対、前記電極間導体、前記接合材、前記弾性体、および、前記熱エネルギ供給部を保持する保持体とを備え、
   前記分離力は前記電極間導体が前記電極の対から離れる方向の力であり、
   前記接合材の接合強度が所定の温度で所定の強さを下回り、
   前記所定の温度が前記熱エネルギ供給部から前記熱エネルギが供給されることによって到達する温度であり、
   前記所定の強さは前記分離力に耐える強さである保護素子であって、
   前記電極の対の一方が、前記保持体の外に一端がはみ出し、前記接合材によって前記電極間導体が他端に接合され、かつ、板状の、一方板状部を有しており、
   前記電極の対の他方が、前記一方板状部とは異なる方向に向かって前記保持体の外に一端がはみ出し、前記接合材によって前記電極間導体が他端に接合され、前記一方板状部と同一平面上に配置され、かつ、板状の、他方板状部を有しており、
   前記電極の対の一方が、前記一方板状部に加え、前記保持体に接することで前記一方板状部の前記他端を支えるよう前記一方板状部の前記他端に設けられる一方支持部を有しており、
   前記電極の対の他方が、前記他方板状部に加え、前記保持体に接することで前記他方板状部の前記他端を支えるよう前記他方板状部の前記他端に設けられる他方支持部を有しており、
   前記一方支持部が、
   前記保持体に接触し前記一方板状部に対向する金属製の一方接触部と、
   前記一方接触部の一端と前記一方板状部の前記他端とを連結する金属製の一方連結部とを有しており、
   前記他方支持部が、
   前記保持体に接触し前記他方板状部に対向する金属製の他方接触部と、
   前記他方接触部の一端と前記他方板状部の前記他端とを連結する金属製の他方連結部とを有していることを特徴とする保護素子。
2. 前記熱エネルギ供給部が、
   前記一方板状部に接触し、前記一方板状部の前記他端を介して前記接合材と対向し、前記一方連結部と接触し、前記一方接触部と接触し、かつ、電力を受けて熱エネルギを生成する一方熱エネルギ生成部と、
   前記他方板状部に接触し、前記他方板状部の前記他端を介して前記接合材と対向し、前記他方連結部と接触し、前記他方接触部と接触し、かつ、電力を受けて熱エネルギを生成する他方熱エネルギ生成部と、
   前記一方熱エネルギ生成部および前記他方熱エネルギ生成部に前記電力を供給する導体である電力供給導体とを有していることを特徴とする請求項１に記載の保護素子。
3. 前記一方板状部から見て前記一方熱エネルギ生成部とは反対側および前記他方板状部から見て前記他方熱エネルギ生成部とは反対側に外部と連通する空間を形成する空間形成体をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の保護素子。
4. 前記保持体が、
   基礎となる底部と、
   前記底部から立つように設けられ、前記底部との間に間隔を開け前記熱エネルギ供給部に対向するよう前記一方板状部が固定される一方電極固定部と、
   前記底部から前記一方電極固定部に対向して立つように設けられ、前記他方板状部が前記一方板状部と同一平面上に配置され、前記他方板状部が前記底部との間に間隔を開けて配置され、かつ、前記他方板状部が前記熱エネルギ供給部に対向するよう前記他方板状部が固定される他方電極固定部とを有していることを特徴とする請求項１に記載の保護素子。
5. 前記一方電極固定部が、
   前記底部から立つように設けられ、前記一方板状部を挟んで固定するように配置される一方電極脇固定部の対と、
   前記一方電極脇固定部の対の間において前記底部から立つように設けられる一方電極支持部とを有しており、
   前記一方電極支持部が、前記一方電極脇固定部よりも前記他方電極固定部側に張出して前記一方板状部を支える一方平坦面を有しており、
   前記他方電極固定部が、
   前記底部から前記一方電極脇固定部に対向して立つように設けられ、前記他方板状部を挟んで固定するように配置される他方電極脇固定部の対と、
   前記他方電極脇固定部の対の間において前記底部から前記一方電極支持部に対向して立つように設けられる他方電極支持部とを有しており、
   前記他方電極支持部が、前記一方平坦面と同一平面上に配置され、前記他方電極脇固定部よりも前記一方電極固定部側に張出して前記他方板状部を支える他方平坦面を有していることを特徴とする請求項４に記載の保護素子。

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