JPH09102330A - 圧力遮断センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蓄電池の異常に伴って導電路を形成する破断
部材が破断したとしても、蓄電池内部のガスにアークが
引火することを防止し、安全性の高い圧力遮断センサを
提供する。 【解決手段】 電池ケース４１に固定されることで蓄電
池４０内部を密閉し、蓄電池４０内部の圧力増加により
外側に変位する安全弁部５ｂを有する導電性のアクチュ
エータ５と、蓄電池４０の正極となる外部電極１０と、
電池ケース４１に固定したときアクチュエータ５より外
側に位置し、一端が外部電極１０に接続され、他端がア
クチュエータ５に接続された導電路７ｂを有する遮断用
エレメント７とを備え、蓄電池４０の異常に伴って蓄電
池４０内の圧力が上昇すると、安全弁部５ｂの変位によ
り遮断用エレメント７を破断して導電路７ｂを遮断する
ようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池のごとき
再充電により再生可能な蓄電池などの安全性を確保する
ために用いられる圧力遮断センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の蓄電池に充電が完了しても更に
充電を行ったり、規定された電流よりも大きな電流で充
電が行われると、蓄電池に異常が生じて蓄電池内に気体
が発生し、蓄電池内の圧力や温度が上昇し、蓄電池の膨
張、更には亀裂による電解液の滲み出しにより、蓄電池
が組み込まれた機器に悪影響を与えることがある。ま
た、これまでに至らなくとも、このような状態のままで
蓄電池の使用を継続すると、前述した蓄電池の膨張が進
行し、亀裂や破裂が生じる可能性があり、異常が生じた
蓄電池は速やかに使用を止める必要がある。

【０００３】そこで、従来より、この種の蓄電池には安
全対策が施されており、蓄電池内の圧力の上昇により開
き、蓄電池内の気体を排気する安全弁を蓄電池に設ける
タイプや、その温度上昇を検知して蓄電池が接続する電
気回路に電流を流さなくする手段を蓄電池外に設けたタ
イプなどがある。

【０００４】ここで従来の圧力遮断センサの一例を図１
１により説明すると、図１１は従来の圧力遮断センサの
概略構成を示す説明図である。

【０００５】図１１に示すように、従来の圧力遮断セン
サは、電池内圧の上昇に伴って変形する金属性の安全弁
４３と、この安全弁４３に設けた中央突起部４３ａに接
続されたリード４５と、安全弁４３とリード４５間に介
設されたリードストリッパ板４６と、安全弁４３とリー
ドストリッパ板４６を絶縁する絶縁板４７とを具備して
いる。この安全弁４３は蓄電池４０の内部に組み込ま
れ、その際、安全弁４３は有底円筒体状の電池ケース４
１に絶縁性のガスケット４２を介して電池蓋４４と共に
かしめられ、電池ケース４１の開口端を閉塞するように
固定される。電池蓋４４は蓄電池４０の正極端子を兼ね
るもので穴４４ａが形成されており、電池ケース４１は
蓄電池４０の負極端子を兼ねるものである。絶縁板４７
は一体化して設けられた額部４７ｃを有し、その額部４
７ｃによって絶縁板４７は安全弁４３の下に取り付けら
れる。リードストリッパ板４６は、額部４７ｃに設けら
れた溝に嵌め込むことによって絶縁板４７の真ぐ下に隣
接して取り付けられる。中央突起部４３ａは絶縁板４７
とリードストリッパ板４６に連通した穴４７ａ及び４６
ａに挿通され、その先端部にリード４５が接続される。

【０００６】電池ケース４１の内部には、巻芯４８と、
この巻芯４８に正極及び負極を巻回されて構成された発
電部４９とが収納されており、発電部４９の負極と電池
ケース４１とはリード５０を介して接続されている。ま
た、この電池ケース４１の内部は電解液（図示せず）で
満たされている。

【０００７】このような従来の圧力遮断センサは、発電
要素の異常な化学変化により蓄電池４０内の圧力が上昇
すると、上昇した圧力が安全弁４３に作用するため、安
全弁４３は持ち上げられると共に、リードストリッパ板
４６によって中央突起部４３ａとリード４５とを接続す
る導電路が剥離又は破断される。そして、さらに圧力が
増してそれが所定の圧力に達すると、安全弁４３の肉薄
部が破れ、電池ケース４１内の圧力上昇した気体が電池
蓋４４の穴４４ａを通して外部に開放される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来技術では、安全弁４３の中央突起部４３とリード
４５とを接続する導電路を破断するためのリードストリ
ッパ板４６が、安全弁４３の下方にあって蓄電池４０の
内部に配置されているので、導電路が破断したときにア
ークが飛ばないように留意する必要があり、その結果、
安全弁４３の形状や材質に制約を受け、設計上の自由度
が小さいという問題があった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、電池ケース内
に密閉状態で固定される作動部材に電池内部の圧力増加
で外側に変位する感圧部を設け、この作動部材の外側に
外部電極との導電路を有する破断部材を配置することと
する。このように作動部材の外側に破断部材を配置する
ことにより、破断部材の破断時に万一アークが飛んだと
しても、蓄電池内部のガスに引火する虞れがなくなり、
安全性の高い圧力遮断センサを提供することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の圧力遮断センサでは、電
池の一方の電極となる外部電極と、電池ケース内に絶縁
体を介して密閉状態で固定され、電池内部の圧力増加に
より外側に変位する感圧部を有する導電性の作動部材
と、前記電池ケースに固定したとき前記作動部材より外
側に位置し、一端が前記外部電極に接続され、他端が前
記作動部材に接続された導電路を有し、前記感圧部の変
位により破断されて前記導電路を遮断する破断部材とを
備えている。

【００１１】また、本発明の圧力遮断センサでは、電池
の一方の電極となる外部電極と、電池ケース内に密閉状
態で固定され、電池内部の圧力増加により外側に変位す
る感圧部を有する作動部材と、前記電池ケースに固定し
たとき前記作動部材より外側に位置し、電池内部への電
路を有する導電性の支持体と、前記外部電極を支持する
絶縁性の保持部材と、前記外部電極と前記支持体間を接
続する導電路を有し、前記感圧部の変位により破断され
て前記導電路を遮断する破断部材とを備えている。この
場合、作動部材は変位により破断部材を破断するだけの
機能を持てば良く、必ずしも導電性は必要でないため、
作動部材の形状や材質の自由度が広がり、構造も簡単に
なる。

【００１２】前記導電路は前記外部電極に直接接続して
も良いが、これら導電路と外部電極との電路間にＰＴＣ
素子を配設すると、異常な高温となったとき電流を低下
させることができ、熱に対する安全性も高められる。

【００１３】また、前記外部電極に開口部を設けると共
に、前記作動部材に感圧部と安全弁とを設けると、非常
時の防爆機構を兼用して、機構の簡略化やコストダウン
を図ることができ、特に、前記安全弁が感圧部を兼用す
るようにすると、破断部材が作動する圧力と安全弁が作
動する圧力を同時に管理しやすくなる。

【００１４】また、前記外部電極に外側へ突出する突部
を設け、前記破断部材を該突部に収納させると、省スペ
ース化が図れ、蓄電池全体としての容量を高めることが
できる。

【００１５】また、前記作動部材に熱処理で軟化された
部分を形成し、この軟化部分に囲まれた部位を前記感圧
部とすると、内部の圧力変化に迅速に応答して変位する
作動部材を実現できる。

【００１６】また、前記電池ケースが電池の他方の電極
で、前記破断部材の導電路が前記外部電極と前記支持体
間を接続する場合、前記電極ケースの開口端に導電性の
蓋体を固着し、これら蓋体と支持体間に位置し両者間を
密閉する第１のパッキングを配設すると、極性が相反す
る外部電極と蓋体間の絶縁を確保できると共に、蓄電池
内部を気密に保持することができる。

【００１７】また、前記支持体と前記作動部材間に位置
しこれら両者間を密閉する第２のパッキングを配設する
と、前記作動部材を導電性材料で形成することができる
と共に、蓄電池内部を気密に保持することができ、特
に、前記第１および第２のパッキングを一体化し、第２
のパッキングを折り返しにより支持体と作動部材間に位
置させると、組立作業性が向上する。

【００１８】

【実施例】実施例について図面を参照して説明すると、
図１は本発明の第１の実施例に係る圧力遮断センサの縦
断面図、図２は該圧力遮断センサの分解斜視図である。

【００１９】図１と図２において、１は圧力遮断センサ
で、この圧力遮断センサ１は、ガスケット２、リード
３，４ａ，４ｂ、アクチュエータ５、パッキング６、遮
断用エレメント７、遮断用エレメント保持体８、ＰＴＣ
素子（positive temperature coefficient thermisto
r）９、外部電極１０から主に構成されている。

【００２０】ガスケット２は絶縁性のＰＰ（ポリプロピ
レン）材からなり、上面が開放された、底板部２ａを有
する円筒部２ｂから構成され、この底板部２ａの中心に
は蓄電池に装着されたとき電池内部と連通させる丸孔部
２ｃと、丸孔部２ｃの周縁から外方に切り欠かれ、リー
ド３が下方（電池内部）に導出される切欠き部２ｄが設
けられている。このガスケット２内にはアクチュエータ
５が搭載されている。

【００２１】アクチュエータ５は導電性のアルミニウム
材からなり、全体としてほぼ円盤状に形成されおり、そ
の外周部はガスケット２の底板部２ａ上に密着されて積
層されるフランジ部５ａと、中心部に上方向に頭部を平
坦とした円錐形状に膨出形成され、この平坦面に安全弁
用凹部５ｃを有する安全弁部５ｂと、安全弁部５ｂの頭
部平坦面の中央に突設された遮断用エレメント破断用突
部５ｄとから構成されている。このアクチュエータ５の
フランジ部５ａの下面にはリード３が溶着され、またフ
ランジ部５ａの上面にはリード４ｂが溶着されている。
この安全弁部５ｂは安全弁用凹部５ｃを有して安全弁と
して機能するほかに、遮断用エレメント破断用突部５ｄ
の感圧部としても機能する。また、アクチュエータ５の
上にはパッキング６が積装されている。

【００２２】パッキング６は絶縁性のゴム材からなり、
全体として略円板状に形成されている。このパッキング
６はその外周縁に形成された環状の突条６ａと、中央に
穿設された丸孔部６ｂと、丸孔部６ｂの周縁に形成され
た環状の突条６ｃと、丸孔部６ｂの縁部から切り欠かれ
て形成された、リード４引き回し用の切欠き部６ｄと、
底板部６ｅとから構成されている。このパッキング６の
丸孔部６ｂの上方に遮断用エレメント７が配設されてい
る。

【００２３】遮断用エレメント７は、絶縁性のセラミッ
ク又は樹脂製の基板７ａと、基板７ａの上面側に印刷形
成され又は金属箔を貼着されて形成された遮断用電路７
ｂとから構成され、遮断用電路７ｂの両端にリード４
ａ，４ｂがそれぞれ接続されると共に、これらリード４
ａ，４ｂは基板７ａに固定されている。そして、一方の
リード４ａはパッキング６の底板部６ｅ上に配置されて
ＰＴＣ素子９の下面に接続されており、したがって、パ
ッキング６の底板部６ｅ上にはリード４ａを挾み込んで
ＰＴＣ素子９が配置されている。また、他方のリード４
ｂはパッキング６の切欠き部６ｄからパッキング６の底
板部６ｅの下面側、つまりアクチュエータ５のフランジ
部５ａの上面に引き回され、前述したようにリード４ｂ
とアクチュエータ５のフランジ部５ａとを溶着してあ
る。

【００２４】ＰＴＣ素子９は円板状に形成され、中央に
丸孔部９ａが穿設されている。このＰＴＣ素子９は、温
度が高くなるとその導通抵抗値が増大して電流を低下さ
せるように作用するものであり、例えば、定常時の導通
抵抗値を２０ｍΩ、電流制御温度を＋１２０度に設定し
てある。

【００２５】遮断用エレメント保持体８は熱可塑性樹脂
製で、上板部８ａと、上板部８ａの両端から下方へ延び
る一対の足部８ｂ，８ｂと、一対の足部８ｂ，８ｂの内
面に突設され、遮断用エレメント７の上面に対向して遮
断用エレメント７が下方から押されたとき支持する保持
突起部８ｃ，８ｃとから構成されている。この遮断用エ
レメント保持体８の上板部８ａと遮断用エレメント７の
上面との間には隙間が形成されて遮断用エレメント７が
折れ曲げられるようになっている。また、遮断用エレメ
ント保持体８はＰＴＣ素子９の丸孔部９ａ内にあり、遮
断用エレメント保持体８の一方の足部８ｂの下端面は一
方のリード４ａ上に配置され、他方の足部８ｂの下端面
はパッキング６の底板部６ｅ上に配置されている。

【００２６】外部電極１０は圧力遮断センサ１を蓄電池
に組み込んだとき、蓄電池の正極となるもので、ニッケ
ルやステンレス材等からなる。外部電極１０は、外周の
鍔部１０ａと、中央の膨出部１０ｂと、膨出部１０ｂの
傾斜側面に形成された複数の安全弁用開口部１０ｃ，１
０ｃ…とから構成されている。そして、外部電極１０
は、ガスケット２にリード３，４ａ，４ｂ、アクチュエ
ータ５、パッキング６、遮断用エレメント７、遮断用エ
レメント保持体８、ＰＴＣ素子９を組み込み、更に上方
から被せて挾み込み、図１に示すように、ガスケット２
の円筒部２ｂの上部を内側にかしめて固定する。この図
１の状態で、圧力遮断センサ１が組み立られて完成す
る。なお、図１の圧力遮断センサ１の上記かしめは仮か
しめであり、この圧力遮断センサ１を図３に示すように
蓄電池に組み込んで更に本かしめを行うことで、確実に
組み込んで電池ケースと密封できる。

【００２７】図３は上記の如く組み立てられた圧力遮断
センサ１をリチウムイオン２次電池やニッケル水素２次
電池などの蓄電池４０の内部に組み込んだ状態の概略構
成を示す説明図である。

【００２８】図３において、４１は上端部が開口されて
いる有底円筒体状の電池ケースであり、この電池ケース
４１は蓄電池４０の外部負極となり、その上端の開口縁
部がかしめ部４１ａとされている。４８は巻芯、４９は
巻芯４８に正極及び負極を巻回されて構成された発電
部、５０は発電部４９の負極と外部負極（電池ケース）
４１とを接続するリードである。この発電部４９は酸化
リチウムコバルトからなる正極、カーボンからなる負
極、正極と負極のショートを防止するセパレータが組み
込まれており、また、負極はセパレータを挟んで正極と
対向するように設けられている。さらに、この電池ケー
ス４１の内部は電解液（図示せず）で満たされている。

【００２９】次に、圧力遮断センサ１を蓄電池４０に組
み込む方法について説明する。組込前、電池ケース４１
のかしめ部４１ａは図３の一点鎖線で示すように円筒形
状となっている。ここに図１に示す圧力遮断センサ１を
上方から電池ケース４１内に挿入する。この状態では、
前述したように、圧力遮断センサ１のガスケット２の円
筒部２ｂは仮かしめ状態である。そして、電池ケース４
１のかしめ部４１ａと共にガスケット２の円筒部２ｂを
内側にかしめて本かしめを行う。このようにして、図３
に実線で示すように、電池ケース４１のかしめ部４１ａ
とガスケット２の円筒部２ｂとを全周にわたってかしめ
ることによって、蓄電池４０に圧力遮断センサ１が確実
に組み込まれて密封される。

【００３０】次に、この第１の実施例を前記リチウムイ
オン２次電池に使用したとき、すなわち図３の使用状態
における動作について説明する。充電中、圧力遮断セン
サ１において電流は、外部電極（正極）１０から順次、
ＰＴＣ素子９、リード４ａ、遮断用エレメント７の遮断
用電路７ｂ、リード４ｂ、アクチュエータ５と流れ、リ
ード３に導出される。すなわち電流は、外部電極１０か
らＰＴＣ素子９、リード４ａへ流れ、このリード４ａに
接続された遮断用エレメント７の上面の遮断用電路７ｂ
を通り、この遮断用電路７ｂに接続されたリード４ｂに
導出され、更に、このリード４ｂからアクチュエータ
５、リード３に導出される。このとき、充電が完了して
も電流を流し続けて更に過充電が行われたり、規定され
た電流よりも大きな電流で充電が行われると、蓄電池４
０に異常が生じて蓄電池４０内の圧力や温度が上昇す
る。

【００３１】蓄電池４０内の圧力が上昇すると、外部圧
力として圧力遮断センサ１に伝わる。すると、図３に示
すように、この外部圧力がガスケット２の丸孔部２ｃを
通してアクチュエータ５の安全弁部５ｂを上方へ撓ませ
て変形させ、アクチュエータ５の安全弁部５ｂの中央の
遮断用エレメント破断用突部５ｄが遮断用エレメント７
のほぼ中央部を上方に押す。この遮断用エレメント７の
両端は遮断用エレメント保持体８の保持突起部８ｃ，８
ｃに支持されているので、更に蓄電池４０内の圧力が上
昇し、その圧力が一定の圧力に達したとき、遮断用エレ
メント７の基板７ａは、アクチュエータ５の遮断用エレ
メント破断用突部５ｄの圧力を受けて更に変形し、遮断
用エレメント７は遮断用エレメント保持体８の上板部８
ａ下の隙間へ押し込まれて割れる。この遮断用エレメン
ト７の割れにより、遮断用エレメント７の遮断用電路７
ｂが断線し、そのリード４ａ，４ｂとの間の導通が断た
れることによって、圧力遮断センサ１は外部電極１０と
発電部４９の正極間に流れる電流を遮断し、これ以上の
充電を止めさせると共に、このリチウムイオン２次電池
が蓄電池として機能できない状態にする。

【００３２】なお、更に、蓄電池４０内の圧力が上昇す
ると、アクチュエータ５の安全弁部５ｂの安全弁用凹部
５ｃが破れて、蓄電池４０内の気体は安全弁用凹部５ｃ
の破断部から圧力遮断センサ１内を通って外部電極１０
の安全弁用開口部１０ｃ，１０ｃ…から排出される。例
えば、圧力遮断センサ１の動作圧力を４〜１０気圧の範
囲で動作させ、また、安全弁作動圧力を１０〜２０気圧
の範囲で作動させている。

【００３３】また、蓄電池４０内の温度が異常に高くな
ると、ＰＴＣ素子９の導通抵抗値が増大して電流値を低
下させる。

【００３４】このように構成された第１の実施例にあっ
ては、電池ケース４１に固定されることで蓄電池４０の
内部を密閉し、蓄電池４０内部の圧力増加により外側に
変位する安全弁部５ｂ（感圧部）を有する導電性のアク
チュエータ５と、蓄電池４０の正極となる外部電極１０
と、電池ケース４１に固定したときアクチュエータ５よ
り外側に位置し、一端が外部電極１０に接続され他端が
アクチュエータ５に接続された導電路７ｂを有し、感圧
部（５ｂ）の変位により破断されて導電路７ｂを遮断さ
せられる遮断用エレメント７とを備えたため、安全性を
向上でき、また、内部の異常により引火性のガスが万一
発生したとしても、導電路７ｂの破断部分は蓄電池４０
の外側にあるので、遮断用エレメント７の破断の際アー
クが飛んでも引火する虞れがない。

【００３５】また、第１の実施例にあっては、導電路７
ｂと外部電極１０との電路間にＰＴＣ素子９を有するた
め、異常な高温となったとき電流を低下させることがで
き、熱に対する安全性を向上させることができる。

【００３６】また、第１の実施例にあっては、外部電極
１０は開口部１０ｃを有し、アクチュエータ５は安全弁
部５ｂ（安全弁）を有するため、非常時の防爆機構を兼
用して、機構の簡略化やコストダウンを図ることができ
る。

【００３７】また、第１の実施例にあっては、感圧部と
安全弁の両方の機能を安全弁部５ｂに兼用させたため、
信頼性を一層向上させることができ、また、感圧部と安
全弁の両方の機能を兼用することで、遮断用エレメント
７が作動（破断）する圧力と、安全弁部５ｂが作動する
（安全弁用凹部５ｃが破れる）圧力とを同時に管理しや
すくなる。

【００３８】また、第１の実施例にあっては、外部電極
１０に外側へ突出する膨出部１０ｂを設け、遮断用エレ
メント７をこの膨出部１０ｂに収納させたため、省スペ
ース化が図れ、蓄電池４０全体として容量を高めること
ができる。

【００３９】図４は本発明の第２の実施例に係る圧力遮
断センサを示す平面図、図５は該圧力遮断センサの縦断
面図、図６は該圧力遮断センサの底面図、図７は該圧力
遮断センサの分解斜視図、図８は図４のＡ−Ａ線に沿う
横断面図、図９は図４のＢ−Ｂ線に沿う横断面図、図１
０は図４のＣ−Ｃ線に沿う横断面図である。

【００４０】図４〜図１０において、２１は圧力遮断セ
ンサであり、この圧力遮断センサ２１は全体の形状が略
矩形をしており、アクチュエータ２２と、遮断用エレメ
ント２３と、リード２４と、支持体２５と、パッキング
２６と、蓋体２７と、保持ケース２８および外部電極２
９とから主に構成されている。

【００４１】アクチュエータ２２は、第１の実施例にお
けるアクチュエータ５と同様に導電性のアルミニウム材
からなり、全体として略長方形に形成されている。アク
チュエータ２２は、その外周縁に形成された突条２２ａ
と、平板状のフランジ部２２ｂと、このフランジ部２２
ｂの中央部に略楕円形に肉薄部により形成された環状凹
部２２ｃと、この環状凹部２２ｃ内の安全弁部２２ｄ
と、この安全弁部２２ｄの中央に突設された遮断用エレ
メント２３を破断するための破断用突起２２ｅとから構
成されている。安全弁部２２ｄの外周部分（図７の破線
で囲まれた領域）は部分的に熱処理して硬度を軟化させ
てあり、それによってダイアフラム特性を良好にしてい
る。熱処理の方法としては、安全弁部２２ｄの軟化すべ
き部分に直に熱を加えたり、当該部分に超音波を当てた
り、抵抗によるジュール熱を当てればよく、その熱処理
温度は２００〜５００°Ｃで３〜１０秒である。

【００４２】遮断用エレメント２３は略帯状をしてお
り、第１の実施例における遮断用エレメント７と同様
に、絶縁性のセラミック又は樹脂製の基板２３ａと、こ
の基板２３ａの上面側に印刷成形された遮断用電路２３
ｂとから構成されている。遮断用電路２３ｂの長手方向
の両端にはリード２４ａ，２４ｂがそれぞれ接続されて
いる。

【００４３】支持体２５は導電性のアルミニウム材から
なり、中央に略長方形の開口２５ａが穿設された支持面
部２５ｂと、開口２５ａの外周部を囲むようにして上方
に一体的に立ち上げることにより形成された上部突条２
５ｃと、支持面部２５ｂの外周部を囲むようにして下方
に一体的に立ち下げることにより形成された下部突条２
５ｄと、略コの字状をした端子部２５ｅとから構成され
ている。上部突条２５ｃには、その長手方向の辺にそれ
ぞれ２つ、短手方向の辺にそれぞれ１つの突起２５ｆが
形成されている。一方、下部突条２５ｄにも同様に、長
手方向の辺にそれぞれ２つ、短手方向の辺にそれぞれ１
つのかしめ用突起２５ｇが形成されている。端子部２５
ｅのコ字状の両端部には切欠き部２５ｈがそれぞれ形成
され、これら切欠き部２５ｈによりかしめ用突起２５ｇ
を避けるようにして、端子部２５ｅは下部突条２５ｄの
長手方向の両端部に繋がれている。図５と図７および図
８に示すように、この端子部２５ｅは最終的には略直角
に折り曲げられる。また、開口２５ａの長手方向の一端
部にはリード接続部２５ｉが架設されており、このリー
ド接続部２５ｉには一方のリード２４ｂが接続される。

【００４４】パッキング２６は絶縁性と弾性を備えたエ
チレンプロピレン共重合体（ＥＰＤＭ）のような合成樹
脂やゴム材で作られており、支持体２５と蓋体２７との
間をシールする上部パッキング部２６ａと、支持体２５
とアクチュエータ２２との間をシールする下部パッキン
グ部２６ｂとから構成されている。上部パッキング部２
６ａは、端子部２５ｅの両端部を略覆う大きさの長方形
をした平板部２６ｃと、この平板部２６ｃの略中央部に
穿設された支持体２５の上部突条２５ｃを挿通するため
の開口２６ｄと、この開口２６ｄの外周部を囲むように
して上方に一体的に立ち上げることにより形成された上
部突起２６ｅとを有している。下部パッキング部２６ｂ
は、間隔をおいて位置する３つの連接部２６ｆを介して
上部パッキング部２６ａに一体的に接続されており、そ
の外形は下部突条２５ｄ内に嵌め込まれる大きさをして
おり、中央部には矩形の開口２６ｇが穿設されている。
この開口２６ｇの短手方向の両辺には遮断用エレメント
２３の両端部を押えるための押え用突起２６ｈが設けら
れている。下部パッキング部２６ｂの下面には、遮断用
エレメント２３とリード２４ａ，２４ｂとの接続部を押
える押え用突起２６ｉが突設されている。

【００４５】蓋体２７はステンレス材のような導電性金
属板で形成され、パッキング２６の上部パッキング部２
６ａ上を覆う程度の大きさをしており、その略中央部に
は上部突起２６ｅが挿通される開口２７ａが穿設され、
外周部には上方に突出する環状の突条２７ｂが形成され
ている。

【００４６】保持ケース２８はポリアセタール等の絶縁
性樹脂で成形され、蓋体２７の突条２７ｂ内に嵌合され
る大きさになっている。保持ケース２８の下面の略中央
部には、蓋体２７の開口２７ａから支持体２５の開口２
５ａ内に突出するように挿入される一対の脚部２８ａが
垂下されている。これら一対の脚部２８ａの上方の保持
ケース２８には、外部電極２９を保持する台座部２８ｂ
が一体的に形成されている。保持ケース２８にはまた、
後述する外部電極２９の接続部２９ｂが挿通される開口
２８ｃと、同じく外部電極２９のかしめ用爪２９ｃおよ
び支持体２５の６つの突起２５ｆがそれぞれ挿入される
スリット２８ｄが穿設されている。

【００４７】外部電極２９は、第１の実施例における外
部電極１０と同様に、この圧力遮断センサ２１を蓄電池
４０に組み込んだとき（図５参照）蓄電池４０の正極と
なるもので、ニッケルやステンレス材で作られている。
外部電極２９は、略矩形の本体部２９ａと、この本体部
２９ａの一側縁から階段状の折り曲げられた接続部２９
ｂと、この接続部２９ｂが延在する端縁とこの端縁に相
対する端縁に垂下するように形成された一対のかしめ用
爪２９ｃとを有している。

【００４８】この第２の実施例による圧力遮断センサ２
１は、まず、支持体２５内にリード２４ａ，２４ｂを接
続した遮断用エレメント２３を配置し、次にパッキング
２６をその上部パッキング部２６ａで支持体２５の平板
部２６ｃを覆うように載置する。そして、パッキング２
６の下部パッキング部２６ｂを連接部２６ｆの部分から
下方に折り曲げるようにして、支持体２５の下方に下部
パッキング部２６ｂを位置させる。この時、各連接部２
６ｆ間の間隙に支持体２５のかしめ用突起２５ｇを通す
ようにすれば、連接部２６ｆから小さく折り畳むことが
できる。次に、アクチュエータ２２を下部パッキング部
２６ｂにあてがうように位置させた後、かしめ用突起２
５ｇをかしめて、アクチュエータ２２の外周縁を下部パ
ッキング部２６に圧着固定する。

【００４９】一方、保持ケース２８の台座部２８ｂに外
部電極２９を保持させ、外部電極２９の接続部２９ｂを
保持ケース２８の開口２８ｃに、かしめ用爪２９ｃをス
リット２８ｄにそれぞれ挿入しておく。これにより、外
部電極２９の接続部２９ｂはリード２４ａに接続させる
ことができる。そして、パッキング２６の上部パッキン
グ部２６ａ上に蓋体２７を載置した後、外部電極２９が
取付けられた保持ケース２８を蓋体２７の突条２７ｂ内
に嵌合する。蓋体２７と保持ケース２８の固定は、支持
体２５の突起２５ｆを保持ケース２８のスリット２８ｄ
に挿入した後かしめることにより行われる。

【００５０】このようにして組み立てられた圧力遮断セ
ンサ２１は、第１の実施例と同様に、リチウムイオン２
次電池やニッケル水素２次電池などの蓄電池４０の内部
に組み込まれて使用される。その際、図５に示すよう
に、圧力遮断センサ２１は蓋体２７の外周縁が電池ケー
ス４１の上部開口端にかしめられることにより蓄電池４
０に組み込まれ、蓋体２７と電池ケース４１が蓄電池４
０の外部負極となる。

【００５１】次に、この第２の実施例を前記リチウムイ
オン２次電池に使用したときの動作について説明する
と、充電中、圧力遮断センサ２１において電流は、外部
電極（正極）２９から順次、リード２４ａ、遮断用エレ
メント２３の遮断用電路２３ｂ、リード２４ｂそして支
持体２５に流れ、端子部２５ｅに導出される。この圧力
遮断センサ２１を取付けた蓄電池４０に過充電が行われ
たり、異常が発生して、蓄電池４０内の圧力や温度が上
昇した場合は、アクチュエータ２２の安全弁部２２ｄが
上方に撓み、破断用突起２２ｅが遮断用エレメント２３
を破断し、遮断用電路２３ｂを断線させてリード２４
ａ，２４ｂ間の導通を断つ。また、更に圧力が上昇した
場合には、第１の実施例と同様に、アクチュエータ２２
の安全弁部２２ｄが破れてこの圧力遮断センサ２１内を
通って外部電極１０の安全弁用開口部１０ｃ，１０ｃ…
から排出される。

【００５２】このように構成された第２の実施例にあっ
ては、アクチュエータ２２は単に蓄電池４０内の圧力を
感知する機能だけでよく、導電路を形成する必要がない
ため、構造を簡略化することができ、金属以外の材料を
用いることも可能となる。また、パッキング２６によ
り、アクチュエータ２２と支持体２５間および支持体２
５と蓋体２７との間が確実に絶縁されるとともに、内部
を気密に保持することができる。しかも、この２つの間
に介在するパッキング２６は、連接部２６ｆから折り曲
げることにより位置させているため、１つのパッキング
で済み、部品点数を削減することができる。

【００５３】また、第２の実施例にあっては、アクチュ
エータ２２の安全弁部２２ｄが部分的な熱処理により軟
化されているため、環状凹部２２ｃから安全弁部２２ｄ
の外周部にかけての部位を確実に変位させることができ
るが、それ以外の突条２２ａやフランジ部２２ｂあるい
は破断用突起２２ｅには遮断用エレメント２３を破断す
るのに充分な強度を確保することができ、良好なダイア
フラム特性と充分な強度という相反する特性を同時に満
足させることができる。

【００５４】なお、上記第２の実施例では、保持ケース
２８を蓋体２７の外側に配置したが、この保持ケース２
８を支持体２５の下面に配置し、外部電極２９を支持体
２５とパッキング２６および蓋体２７の各開口２５ａ，
２６ｄ，２７ａから外部に突出させても良い。また、必
要に応じて、外部電極２９と遮断用エレメント２３間に
ＰＴＣ素子を配設することも可能である。

【００５５】

【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。

【００５６】電池の一方の電極となる外部電極と、電池
ケース内に絶縁体を介して密閉状態で固定され、電池内
部の圧力増加により外側に変位する感圧部を有する導電
性の作動部材と、前記電池ケースに固定したとき前記作
動部材より外側に位置し、一端が前記外部電極に接続さ
れ、他端が前記作動部材に接続された導電路を有し、前
記感圧部の変位により破断されて前記導電路を遮断する
破断部材とを備えることにより、破断部材の破断時に万
一アークが飛んだとしても、蓄電池内部のガスにアーク
が引火する虞れがなくなるため、安全性の高い圧力遮断
センサを提供することができる。

【００５７】また、電池の一方の電極となる外部電極
と、電池ケース内に密閉状態で固定され、電池内部の圧
力増加により外側に変位する感圧部を有する作動部材
と、前記電池ケースに固定したとき前記作動部材より外
側に位置し、電池内部への電路を有する導電性の支持体
と、前記外部電極を保持する絶縁性の保持部材と、前記
外部電極と前記支持体間を接続する導電路を有し、前記
感圧部の変位により破断されて前記導電路を遮断する破
断部材とを備えることにより、作動部材は変位により破
断部材を破断するだけの機能を持てば良く、必ずしも導
電性は必要でないため、作動部材の形状や材質の自由度
が広がり、構造も簡単になる。

【００５８】また、前記導電路と外部電極との電路間に
ＰＴＣ素子を配設すると、異常な高温となったとき電流
を低下させることができ、熱に対する安全性も高められ
る。

【００５９】また、前記外部電極に開口部を設けると共
に、前記作動部材に感圧部と安全弁とを設けると、非常
時の防爆機構を兼用して、機構の簡略化やコストダウン
を図ることができ、特に、前記安全弁が感圧部を兼用す
るようにすると、破断部材が作動する圧力と安全弁が作
動する圧力を同時に管理しやすくなる。

【００６０】また、前記外部電極に外側へ突出する突部
を設け、前記破断部材を該突部に収納させると、省スペ
ース化が図れ、蓄電池全体としての容量を高めることが
できる。

【００６１】また、前記作動部材に熱処理で軟化された
部分を形成し、この軟化部分に囲まれた部位を前記感圧
部とすると、内部の圧力変化に迅速に応答して変位する
作動部材を実現できる。

【００６２】また、前記電池ケースが電池の他方の電極
で、前記破断部材の導電路が前記外部電極と前記支持体
間を接続する場合、前記電極ケースの開口端に導電性の
蓋体を固着し、これら蓋体と支持体間に位置し両者間を
密閉する第１のパッキングを配設すると、極性が相反す
る外部電極と蓋体間の絶縁を確保できると共に、蓄電池
内部を気密に保持することができる。

【００６３】また、前記支持体と前記作動部材間に位置
しこれら両者間を密閉する第２のパッキングを配設する
と、前記作動部材を導電性材料で形成することができる
と共に、蓄電池内部を気密に保持することができ、特
に、前記第１および第２のパッキングを一体化し、第２
のパッキングを折り返しにより支持体と作動部材間に位
置させると、組立作業性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る圧力遮断センサの
縦断面図である。

【図２】該圧力遮断センサの分解斜視図である。

【図３】該圧力遮断センサをリチウムイオン２次電池に
使用した状態の概略構成を示す説明図である。

【図４】本発明の第２の実施例に係る圧力遮断センサの
平面図である。

【図５】該圧力遮断センサの縦断面図である。

【図６】該圧力遮断センサの底面図である。

【図７】該圧力遮断センサの分解斜視図である。

【図８】図４のＡ−Ａ線に沿う横断面図である。

【図９】図４のＢ−Ｂ線に沿う横断面図である。

【図１０】図４のＣ−Ｃ線に沿う横断面図である。

【図１１】従来の圧力遮断センサの概略構成を示す説明
図である。

【符号の説明】

１，２１ 圧力遮断センサ ５，２２ アクチュエータ ５ｂ，２２ｄ 安全弁部 ５ｃ 安全弁用凹部 ７，２３ 遮断用エレメント ７ｂ，２３ｂ 遮断用電路 ９ ＰＴＣ素子 １０，２９ 外部電極 １０ｂ 膨出部 １０ｃ 開口部 ２４ リード ２５ 支持体 ２６ パッキング ２６ａ 上部パッキング部 ２６ｂ 下部パッキング部 ２７ 蓋体 ２７ａ 開口 ２８ 保持ケース ４０ 蓄電池 ４１ 電池ケース

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電池の一方の電極となる外部電極と、 電池ケース内に絶縁体を介して密閉状態で固定され、電
   池内部の圧力増加により外側に変位する感圧部を有する
   導電性の作動部材と、 前記電池ケースに固定したとき前記作動部材より外側に
   位置し、一端が前記外部電極に接続され、他端が前記作
   動部材に接続された導電路を有し、前記感圧部の変位に
   より破断されて前記導電路を遮断する破断部材と、を備
   えたことを特徴とする圧力遮断センサ。
2. 【請求項２】 電池の一方の電極となる外部電極と、 電池ケース内に密閉状態で固定され、電池内部の圧力増
   加により外側に変位する感圧部を有する作動部材と、 前記電池ケースに固定したとき前記作動部材より外側に
   位置し、電池内部への電路を有する導電性の支持体と、 前記外部電極を保持する絶縁性の保持部材と、 前記外部電極と前記支持体間を接続する導電路を有し、
   前記感圧部の変位により破断されて前記導電路を遮断す
   る破断部材と、を備えたことを特徴とする圧力遮断セン
   サ。
3. 【請求項３】 請求項１または２の記載において、前記
   導電路と前記外部電極との電路間にＰＴＣ素子を配設し
   たことを特徴とする圧力遮断センサ。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかの記載にお
   いて、前記外部電極は開口部を有し、前記作動部材は安
   全弁を有することを特徴とする圧力遮断センサ。
5. 【請求項５】 請求項４の記載において、前記安全弁は
   前記作動部材の感圧部を兼用することを特徴とする圧力
   遮断センサ。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかの記載にお
   いて、前記外部電極は外側へ突出する突部を有し、前記
   破断部材を該突部に収納させたことを特徴とする圧力遮
   断センサ。
7. 【請求項７】 請求項１または２の記載において、前記
   作動部材に熱処理で軟化された部分を形成し、この軟化
   部分に囲まれた部位を前記感圧部としたことを特徴とす
   る圧力遮断センサ。
8. 【請求項８】 請求項２の記載において、前記電池ケー
   スは電池の他方の電極であり、該電池ケースの開口端に
   固着され、前記外部電極が突出する開口を有する導電性
   の蓋体と、前記蓋体と前記支持体間に位置しこれら両者
   間を密閉する第１のパッキングとを備えたことを特徴と
   する圧力遮断センサ。
9. 【請求項９】 請求項８の記載において、前記作動部材
   が導電性材料からなり、前記支持体と前記作動部材間に
   位置しこれら両者間を密閉する第２のパッキングとを備
   えたことを特徴とする圧力遮断センサ。
10. 【請求項１０】 請求項９の記載において、前記第１お
    よび第２のパッキングは一体であり、前記第２のパッキ
    ングを折り返しにより前記支持体と前記作動部材間に位
    置させることを特徴とする圧力遮断センサ。