JPH09167553A - バッテリセルを短絡させる熱作動短絡スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】バッテリの信頼性の高い作動を保証する熱作動
短絡スイッチを得る。 【解決手段】 本発明に係る熱作動短絡スイッチは、バ
ッテリセルに並列に接続され、ダイオードの電極とは別
個に設けられる第一接点要素（１０，２０）と第二接点
要素（２）と、それら第一，第二接点要素を短絡させる
熱作動手段（４５）とを備えている。第一，第二接点要
素は、互いに対向する可動接点６および固定接点３を備
えている。熱作動手段は、形状記憶機能を有するＵ字形
のメタルワイヤ４５であり、Ｕの字の両腕の先端に相当
する端部が接続端子部４１，４２に固定され、Ｕの字の
中央部に相当する他端部４７が、揺動レバー３０の半環
状溝３８に係合させられている。メタルワイヤ４５は、
電流が流れて発熱し、変態点を超えると収縮して揺動レ
バー３０を回動させる。その結果、スロット３４と突出
部２６との係合により、可動接点６が固定接点３に押し
付けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バッテリセルに並
列に接続され、ダイオードの電極とは別個に設けられた
第一接点要素および第二接点要素と、それら第一，第二
接点要素を短絡させる熱作動手段とを備え、作動させら
れていない第一状態と、作動させられて前記第一接点要
素と第二接点要素との間に短絡を発生させる第二状態と
をとる熱作動短絡スイッチに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来においても、熱作動短絡スイッチを
バッテリセルと並列に接続することは種々行われてい
た。例えば、バッテリセルの故障により回路が開状態に
なると、その作動しないセルに直列に接続された他のバ
ッテリセルの電流が流れ続けることを、バイパスダイオ
ードにより可能とすることが一般的に行われていた。上
記ダイオードに電流が流れることによりダイオードの温
度が上昇する。第一のタイプのスイッチは、この温度上
昇を利用してダイオードのアノードとカソードとの間に
直接短絡を発生させるものである。

【０００３】例えば、欧州特許ＥＰ−０，１７３，６９
０号（ヒューズ エアクラフト カンパニ，Hughes Air
craft Company ）は、半田成形物をウィック効果により
作動させ、バイパスダイオードの電極を短絡させるか、
あるいは、ダイオードに押圧された電極を機械的に変形
させて、ダイオードの周囲の他の電極と短絡させるかの
方法を提案している。また、米国特許ＵＳ−３，２１
３，３４５号（マロリー，Mallory ）は、短絡位置にお
いてダイオードのパッケージの外縁に向かって弾性的に
付勢され、ダイオードを流れる大電流によって溶融させ
られる半田によってダイオードに半田付けされ、所望の
短絡を発生させる電極を備えたバイパスダイオードを提
案している。最後に、独国特許ＤＥ−１，６１３，９６
８号（ブラウン ボフェリ，BrownBoveri）は、２つの
アンチパラレルダイオードを含む装置を提案している。
この装置は、バイパス電流によって合金が溶融させられ
ることにより短絡が発生させられるものであるが、その
短絡は、ダイオードの底部のキャビティにおいて発生
し、周囲に短絡を発生させる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記各
従来例には、ダイオードの電極の特定の形状に依存する
という欠点があった。つまり、欧州特許ＥＰ−０，１７
３，６９０号においては、ダイオードの外側を構成する
リング上で短絡が行われるが、このことは、信頼性が高
く、抵抗が低く、正規電流が大きい接点を得ることが困
難であることを意味する。米国特許ＵＳ−３，２１３，
３４５号は非常に小さな接点を提供するに過ぎない。ダ
イオードに半田付けされた弾性力を有する電極は、非常
に大きなサイズにはなり得ないからである。最後に、独
国特許ＤＥ−１，６１３，９６８号において提案された
解決手段は、ダイオードの周囲をシールすることを可能
にするために、形状、特にダイオードの形状に密接に依
存する。また、溶融した合金の流れが重力により生じる
ため、ダイオードが鉛直姿勢に保たれなければならない
ことも暗示している。この解決手段は、特に、人工衛星
上での使用には適さない。

【０００５】欧州特許出願ＥＰ−０，２２６，３６０号
（パワープレックス テクノロジーズ，Powerplex Tech
nologies）には、上述の第一のタイプと同様のスイッチ
であって、ツェナーダイオードをバッテリセルと並列に
配置して使用するものが記載されている。バッテリセル
が故障した場合には、ダイオードのパッケージが破壊さ
れることがない限り、バッテリの電流はツェナーダイオ
ードを溶解させてそこを通って流れる。この短絡は、十
分に理解されていないメカニズムを使用して行われるた
め、実際上、接触抵抗値の制御、特にそれの再現性の制
御が困難である。以上のことから、バイパスダイオード
の電極間に直接短絡を発生させることにより、第一のタ
イプの短絡スイッチを構成することは、一見魅力的であ
るが、実行する上で非常にシビアな欠点および／あるい
は制限に遭遇することになる。

【０００６】第二のタイプのスイッチはバッテリセルに
直接短絡を生じさせるものである。ＰＣＴ出願ＷＯ ８
８／００４００号（ヒューズ エアクラフト カンパ
ニ，Hughes Aircraft Company ）は、セルの電解液に溶
解する電極の使用を提案している。この解決手段は、所
望の短絡が電極にニッケルがデポジットされることによ
って生じさせられるために、実施が困難である。その
上、短絡による接触抵抗と大電流の許容可能性とが保証
されない。

【０００７】第三のタイプのスイッチは、バイパスダイ
オードの接点を直接短絡させることなく短絡回路を形成
するものである。このスイッチは、オプションとしてバ
イパスダイオードの電極に接続することも可能であり、
多数の先行文献に記載されている。米国特許ＵＳ−５，
０２５，１１９号（ヒューズ エアクラフト，Hughes A
ircraft ）には、電磁コイルに制御されて自身で半田付
け可能な（self-solderable ）弾性ブレード接点を備え
た短絡スイッチが記載されている。このことは、センサ
によりバッテリセルの非作動が検出され、電磁コイルが
作動させられることを暗示している。すなわち、この装
置の作動は外部の回路の信頼性に依存しており、人工衛
星に搭載されるシステムに使用する場合、非常に長い期
間（例えば、５年以上、可能ならば１５年間）作動する
必要があるため、品質の点で問題がある。

【０００８】欧州特許出願ＥＰ−０，３７２，８２３号
（ヒューズ エアクラフト，HughesAircraft ）には、
バッテリセルのバイパスダイオードと並列に接続され、
サーマルスイッチにより制御される短絡装置が記載され
ている。このサーマルスイッチは、それ自身が、故障し
たセルに直列に接続されている他のバッテリセルの電流
の全てを流し得るメイン接点を作動させるために、リレ
ーを使用する。上述の場合と同様、採用可能か否かが幾
つかの電子部品の信頼性に依存している。米国特許ＵＳ
−４，０６１，９５５号（NASA）には、リレーと接続さ
れた破損検出半導体装置を含む短絡回路が記載されてい
る。上述のように、この技術は、破損を検出する電子回
路を備えることに伴う信頼性の問題を有している。

【０００９】最後に、米国特許ＵＳ−４，２５２，８６
９号（ダウ ケミカル，Dow Chemical）には、２つの電
極、つまり、中央の電極とその周辺に同心に配設された
電極とを短絡させる装置が記載されている。バッテリセ
ルが作動しなくなり、電流の通過により熱が発生する
と、導電性液を内包するアンプルが破壊されて、導電性
液が上記２つの電極間に短絡を生じさせる。この装置は
重力下でのみ作動可能であり、人工衛星上の無重力状態
においては使用できない。

【００１０】

【課題を解決するための手段，作用および発明の効果】
本発明によれば、バッテリセルに並列に接続されるべく
構成され、ダイオードの電極とは別個に設けられた第一
接点要素と第二接点要素とを備える上記第三のタイプの
新規な熱作動短絡スイッチが得られる。付属の電子部
品，電子回路を含まず、信頼性の高い作動を行うことが
でき、小さい抵抗値で大電流を流すことができる短絡接
点を実現することができるのであり、本発明の熱作動短
絡スイッチは人工衛星での使用にも適している。第一
に、無重力状態で作動可能であり、第二に、宇宙飛行計
画に対応する長い期間、例えば５〜１５年間、信頼性の
高い作動を保証することができるからである。

【００１１】そのために、本発明に係る短絡スイッチに
おいては、第一接点要素と第二接点要素とが互いに向か
い合う第一部分と第二部分とを備え、熱作動手段がスイ
ッチの第一状態において少なくとも第一接点要素に機械
的に連携させられる。このように第一接点要素と第二接
点要素とが互いに向かい合うように配置されることによ
り、良好な接触領域を得ることができ、高性能の接点を
実現することができる。熱作動手段が機械的に第一接点
要素に連携させられることにより、付属のエレクトロニ
クスとは独立の熱作動手段を加熱することによって所望
の短絡を生じさせることができる。本発明に係る装置
は、単純な機械的および／または物理的現象を利用する
ものなのであり、長期間の宇宙飛行計画においても高い
信頼性を保証することができる。

【００１２】本発明の一態様においては、上記熱作動手
段が、第一接点要素を保持する保持要素と、形状記憶機
能を有する形状記憶金属要素とを含むものとされ、保持
要素が、形状記憶金属要素の作動により当該スイッチの
第一状態に対応する第一位置と当該スイッチの第二状態
に対応する第二位置との間を移動可能とされる。望まし
い形態においては、第一接点要素が固定の第一端と移動
する第二端とを有する可撓性接点要素とされる。そし
て、形状記憶金属要素が、長手形状を有し、固定の第一
端と、第二端とを備えたものとされ、その第二端が、少
なくとも当該スイッチの第一状態において上記第二端を
保持する揺動部分を有する揺動体に係合させられる。上
記形状記憶金属要素は揺動体に巻き掛けられたＵ字形ワ
イヤとされることが望ましい。この場合には、第一の固
定端においてワイヤの両端にアクセス可能となるため、
加熱が容易になる。第一接点要素の第二端が揺動体の揺
動部分に係合させられることが望ましい。望ましい形態
においては、この揺動体が、スイッチの第二状態におい
て、第一および第二接点要素を接触させる向きに付勢す
るスプリングを備えたものとされる。

【００１３】本発明の別の態様においては、第一接点要
素が、シリンダ部と、そのシリンダ部の内壁面に接触す
る変形可能導電性材料とを含み、その変形可能導電性材
料が、第一接点要素の第一部分を構成し、シリンダ部
が、第二接点要素から隔たった位置において、前記熱作
動手段を構成する熱膨張物質で満たされた部分を含み、
その熱膨張物質の熱の作用に基づく膨張が上記変形可能
導電性材料を変形させることにより、スイッチを、第一
接点要素と第二接点要素とが接触する第二状態とする。
変形可能導電性材料は、例えばインジウムにより形成さ
れる。熱膨張物質はワックスとされることが望ましい。
また、熱膨張物質と変形可能導電性材料との間にガスケ
ットが設けられることが望ましい。シリンダ部を導電性
材料で形成することも可能である。第二接点要素が変形
可能導電性材料に向かって長手方向に延びる突出部を含
み、第一接点要素が、突出部の周囲を隙間を隔てて囲む
シリンダ部を有する要素を含み、変形可能導電性材料が
シリンダ部内に押し出されることにより前記第二状態の
短絡が発生させられるようにすることができる。変形可
能導電性材料に対向するシリンダ部の端部に、変形可能
導電性材料側ほど大径であり、変形可能導電性材料の押
出しを容易にするフレア部を形成することが望ましい。

【００１４】本発明のさらに別の態様においては、第一
接点要素が、前記熱作動手段を構成する金属材料を収容
したハウジングを含み、第一および第二接点要素の第一
および第二部分がキャビティにより隔てられており、そ
のキャビティの高さが、第一接点要素に収容された金属
材料によりそのキャビティ内に形成され得る液体ドーム
の高さより低くされる。これにより、第一接点要素に収
容された金属材料が第二接点要素と毛管現象により接続
され、良好な抵抗値での短絡が発生させられる。ハウジ
ングを、環状リングと、その環状リング内に形成された
平らな前面とを含むものとし、そのハウジングを第二接
点要素に対向させることが望ましい。本態様の望ましい
実施形態においては、ハウジングの少なくとも表面が、
金属材料が液状である状態において、その金属材料によ
って濡らされない材料で形成される。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の他の特徴や利点は、添付
の図面を参照した以下の説明により一層明瞭になるであ
ろう。人工衛星等の宇宙ビークルにおいては現在、ニッ
ケルカドミウムバッテリに代えてニッケル水素バッテリ
が使用されている。ニッケル水素バッテリは、寿命がよ
り長く、エネルギ密度がより大きい（約２００kJ/kg
）。バッテリ１つ当たりの１個のセルの公称電圧は
１．２４Ｖであり、このことは、宇宙ビークル１機を駆
動するのに必要な公称電圧２８Ｖを得るために、２０〜
３０個のセルが直列に接続されることを意味する。各セ
ル内には４０バール程度の圧力で水素が封入されてい
る。この水素の漏れがセルの故障の最も大きな原因であ
り、結果としてセルの回路が開状態になる。したがっ
て、１個のみあるいは複数個のセルが作動しなくなった
場合に全バッテリが作動しなくなることを回避するため
に、各セルに短絡スイッチを設けることが一般に行われ
ている。

【００１６】短絡スイッチは、非常に僅かなエネルギ浪
費で大電流を流すことができなければならない。つま
り、非常に小さな接触抵抗が保証されなければならな
い。さらに、全作動期間中、例えば５年間から１５年
間、開状態を維持する能力があり、また、同様に５年間
から１５年間の全作動期間中閉状態を維持する能力もな
ければならない。つまり、信頼性，容積および大電流が
流れる際の熱浪費が重要なファクタとなるのである。

【００１７】上述のように、短絡スイッチが作動させら
れる必要がないか、あるいはいかなる方法による検査も
行われない長期間内での信頼性の問題によって、補助回
路の使用が排斥される。補助回路自体が予期せぬ故障に
見舞われる可能性があるからである。本発明が、宇宙ビ
ークルが遭遇する無重力状態あるいは適当である場合に
は非常に小さい重力下においてもそれらの状態に左右さ
れない、機械的および／または物理的に単純な現象を利
用する短絡スイッチを追求する理由はここにある。

【００１８】一般的な人工衛星の構成の一例を以下に挙
げる。 １）２個のニッケル水素バッテリが搭載される静止通信
衛星。したがって、一方のバッテリが一時的に非接続状
態になることが許容される。 ２）ニッケル水素バッテリが１個のみ搭載される静止通
信衛星。この場合、非常に短い間だけ断状態となること
のみが許容される。 ３）１回の周回時間が９０分である低軌道地上監視衛
星。周回毎に３５分間食軌道上にあり、４個のニッケル
水素バッテリが搭載される。バッテリは食軌道上にある
間（３５分間）電力を供給し、それ以外の軌道上にある
間（５５分間）再充電される。 このシステムの軌道上での寿命は、低軌道上においては
５年、静止軌道上では１５年である。上記各寿命はそれ
ぞれ、４１，０００と５，５００との充放電サイクルに
対応する。

【００１９】バッテリは太陽電池のパネルにより充電さ
れる。太陽電池は、一定数のセルが直列に接続されたも
ので、それらの特性曲線の定電流域で作動させられる。
太陽電池パネルのエネルギが高い時にはバッテリ充電レ
ギュレータがそのパネルの使用を可能にし、それによっ
てバッテリの再充電が可能となる。例えば静止衛星の場
合、１５０Ａｈの容量のバッテリが使用され、１２．４
Ａの電流で１０時間充電され、９４Ａの公称電流で７２
分間の放電が行われる。また、低軌道衛星の場合、容量
７５Ａｈのバッテリの使用が可能であり、３５Ａの充電
電流で６０分間充電され、５０Ａの公称電流で３０分間
の放電が行われる。

【００２０】バッテリセルをバイパスするために通常採
用される手段は、セルに並列にかつ正方向をバッテリの
充電方向として接続された３個の直列接続ダイオードお
よび／またはセルに並列にかつ正方向を放電方向として
接続された１個のダイオードを使用するものである。本
明細書の前文に記載された従来装置は、セルが故障した
場合、上記ダイオード回路の使用により電流が維持され
る応答時間の経過後、セルの周囲に本物の短絡を生じさ
せるものである。

【００２１】本発明によれば、直線的な移動により真正
面の直接接触が行われる幾何学的な配置によって低抵抗
接点を実現することができ、接触抵抗が小さくなって、
少ない熱浪費で大きな電流の流れを可能にする短絡スイ
ッチが得られる。さらに、本発明においては、熱作動手
段が接点要素の１つに機械的に連携させられ、電子トリ
ガーシステムのように外部の要素を必要とするトリガー
システムをなくすことができる。

【００２２】図１は本発明の一実施形態を示すものであ
り、メタルワイヤ４５は形状記憶機能を有している。形
状記憶機能を有する金属は、温度が設定温度を超えて上
昇した場合に状態を変えるのに適している。この金属
は、最終状態では初期状態におけるより寸法が小さくな
るのであるが、特にメタルワイヤの場合には直線的に収
縮することになる。

【００２３】図１に示す装置において、基板１には支持
板２，５がねじ４，７によりそれぞれ固定されている。
支持板２は半球状の固定接点３を備え、支持板５は、本
実施形態においては、支持板２と同様に半球状の接点部
分（可動接点）６を有する可動ブレード１０を保持して
いる。可動接点６は接点部分（固定接点）３に対向する
位置に設けられている。さらに具体的には、可動接点要
素は、重ね合わされた２つの弾性ブレード１０，２０を
備えており、弾性ブレード１０，２０の各端部８，１８
が支持板５の突出部に固定されている。また、各ブレー
ド１０，２０には、Ｕ字形に曲げられたＵ字形部９，１
９がそれぞれ形成されている。接点部分（可動接点）６
と支持板５に設けられた接続端子部とは銅ストリップ２
５により電気的に接続されている。銅ストリップ２５
は、例えば０．１mm幅の１２枚の銅ストリップから成
り、接点部分（可動接点）６と接続端子部との間に可撓
性を有する電流路を形成する。Ｕ字形部９，１９によ
り、銅ストリップ２５に張力を及ぼすことなくブレード
１０，２０を移動させることができる。

【００２４】支持板４０は長手形状を成し、本実施形態
においては、可撓ブレード（弾性ブレード）１０，２０
の近くにおいて可撓ブレード（弾性ブレード）１０，２
０に平行に延びている。支持板４０には、その後端部４
３に２つの接続端子部４１，４２が設けられ、メタルワ
イヤ４５を加熱するために電流が供給される。メタルワ
イヤ４５は、側面形状がほぼＵ字形を成し、Ｕの字の両
腕部４４が互いに平行に延びる状態で絶縁材料製のガイ
ド４６により案内されている。Ｕの字の中央部４７は揺
動レバー３０の腕部の一端部３２に係合させられてい
る。揺動レバー３０は基板１の平面に直角に設けられた
支持軸３１の軸線まわりに回動可能である。揺動レバー
３０はほぼＬ字形を成す平板状の部材であり、その一方
のアームの端部３２に形成された半環状溝３８に、メタ
ルワイヤ４５のＵ字形の中央部４７が係合させられてい
る。メタルワイヤ４５の反対側の端部は、例えば、ねじ
によって接続端子部４１，４２に固定されている。揺動
レバー３０の他方のアーム３３の先端部には切欠３５が
形成され、スロット３４を経てアーム３３の先端に向か
って開口している。スロット３４は、可動ブレード（弾
性ブレード）１０，２０の可動端に設けられた突出部２
６を保持している。突出部２６は、本実施形態において
は可動ブレード（弾性ブレード）２０に固定である。基
板１にはさらに、ねじ３８´により支持板３７が固定さ
れており、揺動レバー３０の支持軸３１まわりの回動に
対するストッパとして機能する。

【００２５】本装置は、２つの安定した状態をとる。接
続端子部４１，４２に電圧あるいは電流が供給されるこ
とによって形状記憶ワイヤ（メタルワイヤ）４５が加熱
されない限り、本装置は図１に示す状態に維持される。
バッテリセルが故障した場合には、バイパス電流が形状
記憶ワイヤ（メタルワイヤ）４５に流れる。例えば、ワ
イヤ４５がバッテリセルの放電方向を正方向とするバイ
パスダイオードに直列に接続されていれば、セルが故障
した場合にワイヤ４５が加熱され、変態点を超えるとワ
イヤ４５が収縮し、揺動レバー３０が反時計回りに回動
させられて、第二状態に切り換えられる。ブレード１
０，２０により構成される可動接点要素が、揺動レバー
３０の腕部３３のスロット３４に係合している突出部２
６において駆動されることにより、矢印Ｆの方向に移動
させられる。さらに、一端が突出部２６に受けられてい
るスプリング３６により発生させられる力が、可動ブレ
ード（弾性ブレード）１０，２０を固定接点３に向かっ
て矢印Ｆの向きに押し、その結果、可動接点６が固定接
点３に押し付けられる。それに対して、図１に示す位置
関係においては、スプリング３６の弾性力は、ほぼ可動
ブレード（弾性ブレード）１０，２０の長手方向に作用
する。

【００２６】図１に示す第一状態において、スプリング
３６は、可動ブレード１０の突出部２６を例えば２Ｎの
力で押しているため、ブレード１０が振動あるいは加速
によって図示の第一位置から移動させられることはな
い。本装置の作動時には、揺動レバー３０が第一位置か
ら第二位置へ回動させられる。揺動レバー３０がそれの
死点である平衡位置を通過すると直ちに、スプリング３
６が、揺動レバー３０，ブレード１０等の組立体を、接
点６，３を閉じさせる作動位置に向かって付勢する状態
となる。

【００２７】図２に本発明の別の実施形態を示す。本短
絡スイッチは、導電性材料から成る第一スリーブ５０を
備え、その第一スリーブ５０の後端部には有底接続孔４
９を有する円柱部５１が形成されている。また、先端部
には円筒部５２が形成されている。円筒部５２には、ワ
ックスプラグ５４、オプションで設けられる弾性ガスケ
ット５５、インジウム等の押出し可能な材料から成るプ
ラグ５９、接点部材６０および絶縁スリーブ８０等が設
けられている。接点部材６０は外径が円筒部５２の内径
と実質的に等しくされており、かつ、シール部材６１
と、概して円筒状の中心孔６２とを備えている。絶縁ス
リーブ８０は、円筒部５２の後端部に嵌合され、面８１
において円筒部５２に、面８７において接点部材６０に
それぞれ当接している。

【００２８】接点部材７０の後端部は、有底接続孔７９
を有する円柱部７１とされ、中央フランジ部７２が面８
４において絶縁スリーブ８０に当接している。接点部材
７０の先端部には、円柱状のフィンガ７３が形成され、
中心孔６２に嵌入させられている。フィンガ７３は、円
錐端７５を先端に有する截頭円錐部７４を備えている。
熱膨張係数の大きいワックスプラグ５４が加熱されるこ
とにより、押出し可能な材料（プラグ）５９がフィンガ
７３の先端に向かって移動させられて、２つの接点が短
絡させられる。接点部材６０の中心孔６２は、フレア部
６３においてインジウムプラグ５９側ほど大径のテーパ
孔となっており、プラグ５９の中心孔６２への押出しの
容易化が図られている。さらに、フィンガ７３の基端部
の周囲に膨張キャビティ８６が形成されて、インジウム
プラグ５９のさらなる膨張が許容されるようになってい
る。

【００２９】１個あるいは複数個のダイオードがバッテ
リセルをバイパスさせる際に発生する熱によってワック
ス５４が加熱されて温度が上昇すれば、弾性ガスケット
５５が移動させられて、プラグ５９のインジウムがフレ
ア部６３内に押し出される。フレア部６３は、フィンガ
７３の円錐端７５と共に前短絡部を構成する。ワックス
５４の膨張がさらに続けば、インジウム（プラグ）５９
はフィンガ７３の基端に向かうにつれて徐々に狭められ
つつ中心孔６２を通過し、最終的に膨張キャビティ８６
へ膨出する。このような構成により、接触抵抗の低い広
い接触部を得ることができるため、本発明において意図
される程度の大電流を流すことが可能となる。

【００３０】上記ワックス５４としては、D-45764 マー
ル（MARL，ドイツ）所在のヒュルスアーゲー（HULS AG
）によりWESTOWAX DW 91/846の品番で販売されている
膨張ワックスを使用することが望ましい。弾性ガスケッ
ト５５は山形紋状を成し、２つの円錐面５７，５８もし
くは截頭円錐面が形成され、円錐面５８がフィンガ７３
に対向している。

【００３１】図３に本発明のさらに別の実施形態を示
す。２つの電極１００，１１０がスリーブ９０内で対向
している。電極１００は接続端子部１０１を、電極１１
０は接続端子部１１１をそれぞれ備えている。電極１０
０は、円柱部１０２と、環状溝１０３と、前円柱部１０
４とを備えている。前円柱部１０４は絶縁ワッシャ１０
８に当接しており、絶縁ワッシャ１０８は電極１００の
前円柱部１０４と電極１１０の（前）円柱部１１５とを
分離している。円柱部１１５は、環状凹部１１７により
囲まれた平らな前面１１８を備えている。低融点合金体
１２０は、例えばインジウムとすずとの共晶合金（共融
合金）により形成され、環状空間（環状凹部）１１７内
に配設されている。低融点合金体１２０にはまた、前壁
部１２１と前面１３０とが形成され、前壁部１２１が前
面１１８を覆っている。低融点合金体１２０の一部１２
２が環状空間（環状凹部）１１７内に配設され、低融点
合金体１２０が溶融した場合に液状の低融点合金により
濡らされない材料、例えばポリテトラフルオロエチレン
（PTFE polytetrafluoroethylene）から成るリング１１
６により覆われている。

【００３２】前円柱部１０４の前面１０７と合金１２０
の前面１３０との間に形成される空間は、前面１１８か
ら前面１０７までの高さが、前面１１８上において環状
空間（環状凹部）１１７内に収容された低融点合金体１
２０により空間内に形成され得る液体ドームの高さより
低くなるように決定されている。したがって、低融点合
金体１２０がそれの融点を超えて加熱され、溶融する
と、毛管現象（capillary forces）によって形成される
液体ドームが、前円柱部１０４と前部１１４との各端面
の間、つまり、２つの接点間に高品質の短絡を発生させ
る。本発明において意図される程度の低い抵抗で、大電
流を流すことが可能な短絡を得ることができるのであ
る。

【００３３】図２および図３に示す本発明の各実施形態
は熱源を必要とする。バッテリの放電時に故障が発生し
た場合には、一時的バイパスダイオードにより発生させ
られる熱を利用することが可能である。バッテリの充電
時に故障が発生しそうな場合、あるいは一時的バイパス
ダイオードがシステム中に組み込まれていない場合に
は、問題のバッテリセルと並列に存在する抵抗を使用す
ることも可能である。図２の実施形態においては、その
抵抗をワックス５４内に設けることも可能である。以
上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、この他
にも、特許請求の範囲を逸脱することなく、当業者の知
識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で本発明を
実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である熱作動短絡スイッチ
を示す平面図である。

【図２】本発明の別の実施形態である熱作動短絡スイッ
チを示す正面断面図である。

【図３】本発明のさらに別の実施形態である熱作動短絡
スイッチを一部断面にして示す正面図である。

【符号の説明】

３ 固定接点 ６ 可動接点 ８ 端部 １０，２０ 弾性ブレード ２６ 突出部 ３０ 揺動レバー ３４ スロット ３６ スプリング ４４ 腕部 ４５ メタルワイヤ ５０ 第一スリーブ ５２ 円筒部 ５４ ワックスプラグ ５５ 弾性ガスケット ５９ プラグ ６０ 接点部材 ６２ 中心孔 ６３ フレア部 ７３ フィンガ ７５ 円錐端 １０４ 前円柱部 １０７ 前面 １１５ 円柱部 １１６ リング １１７ 環状凹部 １１８ 前面 １２０ 低融点合金体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェフリー・ジョン・ダドリー オランダ国 2159 エル・エヌ・デ・カー フ マレイケラーン（番地なし)

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バッテリセルに並列に接続され、ダイオ
   ードの電極とは別個に設けられた第一接点要素および第
   二接点要素と、それら第一，第二接点要素を短絡させる
   熱作動手段とを備え、作動させられていない第一状態
   と、作動させられて前記第一接点要素と第二接点要素と
   の間に短絡を発生させる第二状態とをとる熱作動短絡ス
   イッチであって、 前記第一接点要素と前記第二接点要素とが互いに向かい
   合う第一部分および第二部分（６，５９，１１８；３，
   ７５，１０７）を備え、前記熱作動手段（４５，５４，
   １２０）が当該スイッチの第一状態において少なくとも
   前記第一接点要素に機械的に連携させられていることを
   特徴とする熱作動短絡スイッチ。
2. 【請求項２】 前記熱作動手段が、前記第一接点要素
   （１０，２０）を保持する保持要素（３０）と、形状記
   憶機能を有する形状記憶金属要素（４５）とを含み、保
   持要素（３０）が、形状記憶金属要素（４５）の作動に
   より、当該スイッチの第一状態に対応する第一位置と、
   当該スイッチの第二状態に対応する第二位置との間を移
   動可能であることを特徴とする請求項１に記載の熱作動
   短絡スイッチ。
3. 【請求項３】 前記第一接点要素が、固定の第一端
   （８，１８）と移動する第二端（６，２６）とを備えた
   可撓性接点要素（１０，２０）を含み、前記形状記憶金
   属要素（４５）が、長手形状を有し、固定の第一端（４
   １，４２）と、第二端（４７）とを備え、その第二端
   が、少なくとも当該スイッチの第一状態において前記第
   二端（６，２６）を保持する揺動部分（３４）を有する
   揺動体（３０）に係合させられたことを特徴とする請求
   項２に記載の熱作動短絡スイッチ。
4. 【請求項４】 前記形状記憶金属要素（４５）が前記揺
   動体（３０）に巻き掛けられたＵ字形ワイヤ（４４，４
   ７）であることを特徴とする請求項３に記載の熱作動短
   絡スイッチ。
5. 【請求項５】 前記第一接点要素の前記第二端（２６）
   が前記揺動体（３０）の揺動部分（３４）に係合させら
   れたこと特徴とする請求項３または４に記載の熱作動短
   絡スイッチ。
6. 【請求項６】 前記揺動体（３０）が、当該スイッチの
   第二状態において、前記第一および第二接点要素（６，
   ３）を接触させる向きに付勢するスプリング（３６）を
   備えたことを特徴とする請求項５に記載の熱作動短絡ス
   イッチ。
7. 【請求項７】 前記第一接点要素（５０）が、シリンダ
   部（５２）と、そのシリンダ部（５２）の内壁面に接触
   する変形可能導電性材料（５９）とを含み、その変形可
   能導電性材料（５９）が、前記第一接点要素の前記第一
   部分を構成し、前記シリンダ部が、前記第二接点要素
   （７３）から隔たった位置において、前記熱作動手段を
   構成する熱膨張物質（５４）で満たされた部分を含み、
   その熱膨張物質（５４）の熱の作用に基づく膨張が前記
   変形可能導電性材料（５９）を変形させることにより、
   当該スイッチを、前記第一接点要素（５０，５９）と前
   記第二接点要素（７３）とが接触する前記第二状態とす
   ることを特徴とする請求項１に記載の熱作動短絡スイッ
   チ。
8. 【請求項８】 前記熱膨張物質（５４）と前記変形可能
   導電性材料（５９）との間に設けられたガスケット（５
   ５）を含むことを特徴とする請求項７に記載の熱作動短
   絡スイッチ。
9. 【請求項９】 前記変形可能導電性材料（５９）がイン
   ジウムから成ることを特徴とする請求項７または８に記
   載の熱作動短絡スイッチ。
10. 【請求項１０】 前記熱膨張物質がワックスであること
    を特徴とする請求項７ないし９のいずれか１つに記載の
    熱作動短絡スイッチ。
11. 【請求項１１】 前記シリンダ部（５２）が導電性材料
    から成ることを特徴とする請求項７ないし１０のいずれ
    か１つに記載の熱作動短絡スイッチ。
12. 【請求項１２】 前記第二接点要素が前記変形可能導電
    性材料（５９）に向かって長手方向に延びる突出部（７
    ３）を含み、前記第一接点要素が、前記突出部の周囲を
    隙間を隔てて囲むシリンダ部（６２）を有する要素（６
    ０）を含み、前記変形可能導電性材料（５９）が前記シ
    リンダ部（６２）内に押し出されることにより前記第二
    状態の短絡が発生させられることを特徴とする請求項７
    ないし１１のいずれか１つに記載の熱作動短絡スイッ
    チ。
13. 【請求項１３】 前記シリンダ部（６２）の、前記変形
    可能導電性材料（５９）に対向する端部に、変形可能導
    電性材料（５９）側ほど大径であり、変形可能導電性材
    料（５９）の押出しを容易にするフレア部（６３）が形
    成されたことを特徴とする請求項１２に記載の熱作動短
    絡スイッチ。
14. 【請求項１４】 前記第一接点要素が、前記熱作動手段
    を構成する金属材料（１２０）を収容したハウジング
    （１１７）を含み、前記第一および第二接点要素の前記
    第一および第二部分（１１５；１０４）がキャビティに
    より隔てられており、そのキャビティの高さが、前記第
    一接点要素（１１５）に収容された前記金属材料により
    そのキャビティ内に形成され得る液体ドームの高さより
    低いことを特徴とする請求項１に記載の熱作動短絡スイ
    ッチ。
15. 【請求項１５】 前記ハウジングが、環状リング（１１
    ７）と、その環状リング（１１７）内に形成された平ら
    な前面（１１８）とを含み、そのハウジングが第二接点
    要素（１０４）に対向していることを特徴とする請求項
    １４に記載の熱作動短絡スイッチ。
16. 【請求項１６】 前記ハウジング（１１７）の少なくと
    も表面が、前記金属材料（１２０）が液状である状態に
    おいて、その金属材料によって濡らされない材料（１１
    ６）から成っていることを特徴とする請求項１４または
    １５に記載の熱作動短絡スイッチ。