JPH09329507A

JPH09329507A - 圧力遮断センサ

Info

Publication number: JPH09329507A
Application number: JP8173030A
Authority: JP
Inventors: Tadamitsu Azema; 忠満畦間
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1996-06-12
Filing date: 1996-06-12
Publication date: 1997-12-22

Abstract

(57)【要約】【課題】発明者から提案されている圧力遮断センサにお
いては、エレメントの上面に作動部材の突起を当接させ
た状態で、蓋体を作動部材にかぶせて、ケースと蓋体と
を熱溶着して組み立てている。このとき、作動部材は作
動部によってエレメントの上面で、フラフラして不安定
な状態なので、蓋体をかぶせる作業が難しく組立に時間
が掛かる。【解決手段】ケース１２に一体に形成された作動部１
２ｅと、この作動部１２ｅの上に端子１５を取り付けた
エレメント１４を載せる。このときエレメント１４はフ
ラフラしないで安定してケース１２の載置される。そし
て、このエレメント１４の上から蓋体１３をかぶせて、
ケース１２と蓋体１３とを熱溶着して組み立てることが
できるので、本発明の圧力破断部材は部品点数が削減で
きて組立工率がよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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】この種の蓄電池を充電している場合に、
充電の完了に気付かずに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て、蓄電池内の気
圧や温度が上昇し、蓄電池の膨張、更には蓄電池の保護
ケースの亀裂による電解液のしみ出し等があった。そし
て、このような状態で蓄電池の使用を継続すると、蓄電
池が組み込まれている周辺の機器に悪影響を与えるだけ
でなく、このような状態で蓄電池の使用を継続している
と、更に蓄電池が膨張し、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、出願人は、先に、蓄電池内の圧力
上昇を検知し、この圧力上昇によって導電部材を破断し
て蓄電池内の電気回路に流れる電流を遮断して、蓄電池
に亀裂や破裂が生じないようにする圧力遮断センサを提
案している。この出願人が先に提案している前記圧力遮
断センサについて図１９・２０を参照して説明すると、
筐体１はケース２と蓋体３からなり、材料は熱可塑性樹
脂を用いて、ケース２と蓋体３はそれぞれの接合面を熱
溶着して内部を密閉している。このケース２は、その長
手方向の両端に耳部２ａが突出形成されて、中央部に凹
部２ｂが形成されて全体として細長形状をなしている。
また、前記耳部２ａには端子５を取り付ける溝が形成さ
れている。

【０００４】一方蓋体３も、その長手方向の両端に耳部
３ａが突出形成されて、その中央部に凹部３ｂが形成さ
れ、この凹部３ｂは前記ケース２の凹部２ｂと対向し、
且つ、凹部２ｂよりも大きな形状をなしている。前記凹
部３ｂの天井面は薄肉の可撓部３ｃで形成されて、外部
からの圧力によって弾性変形するようになっている。ま
た、前記ケース２の凹部２ｂにはエレメント４が長手方
向に橋渡しされている。そして、このエレメント４はセ
ラミック等の脆い材料からなる絶縁部材４ａと、この絶
縁材料４ａの下面には銅箔等の非常に薄い導電部材４ｂ
が接着剤等で接着されている。そして、この導電部材４
ｂは前記絶縁部材４ａの長さより長く、且つ、絶縁部材
４ａの両端からはみ出して形成されて、端子５に圧接さ
れて端子５と電気的に導通している。この端子５はアル
ミニウム等の金属材料から成り、前記ケース２の耳部２
ａの溝に挿入されて、それぞれの耳部２ａ・３ａに熱溶
着されて筐体１に隙間なく密着して取り付けられてい
る。

【０００５】また、前記エレメント４の上部には、硬く
て弾性があるリン青銅等の材料からなる作動部材６が載
置されて、その平坦面６ａが前記蓋体３の可撓部３ｃに
接している。そして、この作動部材６は図２０に示すよ
うに断面がコ字状に形成されて、その中央部には作動部
６ｂがコ字状の内部に半球状に突出形成されて、この作
動部６ｂは前記エレメント４の上面中央部に当接してい
る。また、前記エレメント４は導電部材４ｂを接着した
側を下側にして、下ケース２の凹部２ｂに橋渡しされて
いる。このような状態で、前記ケース２と蓋体３を熱溶
着等で接着し、その耳部２ａ・３ａに端子５も同時に溶
着して、前記凹部２ｂ・３ｂの内部を密閉している。更
に、ケース２と蓋体３のぞぞれの耳部２ａ、３ａの外周
には止め具７がカシメ付けられて端子５の周辺の密閉を
確実にしている。

【０００６】このような構成の従来の圧力遮断センサを
組み込んだ蓄電池が、規定された電流よりも大きな電流
で充電が行われたり、充電が完了しても電流を流し続け
る過充電が行われたりすると、蓄電池内の圧力や温度が
上昇する。そして、蓄電池内の圧力が上昇すると、圧
力遮断センサの蓋体３の可撓部３ｃに外部圧力が加わ
り、可撓部３ｃをその内部に撓ませて、作動部材６を下
方に押し下げる。すると、作動部材６の作動部６ｂがエ
レメント４のほぼ中央部を下方に押し、ケース２の凹部
２ｂに橋渡しされているエレメント４は、中央部をく字
状に下方に撓ませて破断する。このエレメント４の破断
により導電部材４ｂが断線し、端子５、５間に流れる電
流を遮断して、蓄電池がこれ以上充電できない状態にす
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たような圧力遮断センサにおいては、ケース２にエレメ
ント４を載置し、そのエレメント４の絶縁部材４ａの上
面に作動部材６の突起６ｂを当接させた状態で、この作
動部材６に蓋体３をかぶせるが、作動部材６は、その中
央部に突出形成された作動部６ｂによってエレメント４
の上面で、フラフラした不安定な状態になっているの
で、この不安定な作動部材に、蓋体３をかぶせるのは時
間が掛かり組立作業効率が悪い。また、不安定な作動部
材の上から無理に蓋体３をかぶせるとエレメント４を破
断してしまうこともある。

【０００８】また、エレメント４の絶縁材料４ａの下面
には銅箔等の非常に薄い材料の導電部材４ｂが接着され
て、絶縁部材４ａの長さより長く、且つ、絶縁部材４ａ
の両端からはみ出して形成されている。そのために、下
ケース２に組み込む前のエレメント４の導電部材４ｂが
折れ曲がったり破れたりしないように取り扱いに注意を
要した。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するする
ための第１の手段として、絶縁性材からなり、中空内部
が密閉され、ケースと蓋体とからなる筐体と、前記ケー
スに一体に形成され、前記中空内部に位置する作動部
と、前記ケースに対向し、外部の圧力変化によって変形
する蓋体と、該蓋体と前記作動部の間に配置されたエレ
メントと、該エレメントに形成された導電路基を備え、
前記蓋体によるエレメントへの押圧力が所定値を越える
と前記エレメントが破断して前記導電路の導通を遮断す
る構成とした。また、前記課題を解決する第２の手段と
して、前記作動部の上面に位置した前記エレメントと、
該エレメントの両端の前記導電路に接続された端子とを
備え、該端子で前記エレメントをほぼ水平に支持した構
成とした。また、前記課題を解決する第３の手段とし
て、前記ケースに間隔をおいて少なくとも２個以上の作
動部を形成し、該作動部上面に前記エレメントを位置さ
せた構成とした。また、前記課題を解決する第４の手段
として、前記蓋体の中空内部に間隔をおいて少なくとも
２個以上の突出部を形成し、該突出部に対向してエレメ
ントを配置した構成とした。また、前記課題を解決する
第５の手段として、前記ケースが外部圧力の変化によっ
て変形する構成とした。また、前記課題を解決する第６
の手段として、絶縁性材からなり、中空内部が密閉さ
れ、ケースと蓋体から成る筐体と、前記ケースの中空内
部に作動部を有する作動部材と、外部の圧力変化によっ
て変形する蓋体と、該蓋体と前記作動部材の間に配置さ
れたエレメントと、該エレメントに形成された導電路
と、前記エレメントの両端の導電路に接続された端子と
を備え、該端子で前記エレメントをほぼ水平に支持する
構成とした。また、前記課題を解決する第７の手段とし
て、絶縁性材からなり、中空内部が密閉され、ケースと
蓋体から成る筐体と、前記ケースの中空内部に配置され
た作動部と、外部の圧力変化によって変形する蓋体と、
該蓋体と前記作動部の間に配置されたエレメントと、該
エレメントに形成された導電路とを備え、前記蓋体と前
記エレメントとの間に隙間を設けた構成とした。また、
前記課題を解決する第８の手段として、絶縁性材からな
り、中空内部が密閉され、ケースと蓋体から成る筐体
と、前記ケースの中空内部に配置された作動部と、外部
の圧力変化によって変形する蓋体と、該蓋体と前記作動
部の間に配置されたエレメントと、該エレメントに形成
された導電路と、前記エレメントの両端の前記導電路に
接続された端子とを備え、該端子は変形が容易で、且
つ、復元力の小さいアルミニウム等の金属材料から成
り、前記筐体の中空内部に自由端を延出し、その自由端
先端にエレメントを取り付けて、該エレメントをほぼ水
平に保持した構成とした。また、前記課題を解決する第
９の手段として、絶縁性材からなり、中空内部が密閉さ
れ、ケースと蓋体から成る筐体と、前記ケースの中空内
部に配置された作動部と、外部の圧力変化によって変形
する蓋体と、該蓋体と前記作動部の間に配置されたエレ
メントと、該エレメントに形成された導電路とを備え、
前記エレメントの中央部の幅をその他の部分の幅より狭
くした構成とした。

【００１０】

【実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１〜図１
８に基づいて説明する。図１〜図５は本発明の第１の実
施の形態に係わる圧力遮断センサを示す。この第１の実
施の形態について説明すると、本発明の圧力遮断センサ
１０は、筐体１１とエレメント１４と端子１５とで構成
されて、前記筐体１１は作動部１２ｅを一体に形成する
ケース１２と、蓋体１３とが熱接着等により接着されて
内部が密閉された中空になっている。そして、ケース１
２は熱可塑性樹脂で耐薬品性に優れているポリプロピレ
ン等の材料からなり、その長手方向の両端には耳部１２
ａ・１２ａが長手方向に突出形成されて、全体として細
長形状をなしている。そして、ケース１２の中央部には
上面を解放する長細の凹部１２ｂが形成され、その中央
部には円錐台形状の作動部１２ｅが突出形成され、その
先端が後述するエレメント１４に接する高さで形成され
ている。また、前記両耳部１２ａ・１２ａの上面には凹
部１２ｂに達する端子導出溝１２ｃ・１２ｃが形成され
ている。また凹部１２ｂは長手方向の両側が側壁１２ｄ
・１２ｄに挟まれて形成されている。また、ケース１２
の上面には、両側の耳部１２ａ、１２ａに至る接合面１
２ｇが形成されて、その接合面１２ｇには、前記凹部１
２ｂを形成する側壁１２ｄ・１２ｄに沿って凸部１２ｆ
・１２ｆが形成されている。

【００１１】また、筐体１１の一部を成している蓋体１
３は、前記下ケース１２と同種のポリプロピレン等の材
料で作られ、その長手方向の両端に耳部１３ａ・１３ａ
が突出形成されて、前記下ケース１２と同一の外形形状
をなしている。そして、蓋体１３の中央には凹部１３ｂ
が形成されて、その天井を形成する部分は、周辺に比べ
て薄肉に形成された可撓部１３ｃが形成されている。そ
して、この可撓部１３ｃが外部からの圧力により内側に
弾性変形するようになっている。また、可撓部１３ｃが
形成されている凹部１３ｂは、前記ケース１２の凸部１
２ｆが嵌合するように長方形に形成されており、可撓部
１３ｃの周辺の厚肉部分の下面は平坦な接合面１３ｄが
形成されて、前記下ケース１２の接合面１２ｇと接合さ
れて超音波溶着等により熱溶着されるようになってい
る。

【００１２】そして、前記一体化されたケース１２と蓋
体１３とから成る筐体１１は、ケース１２と蓋体１３の
それぞれの凹部１２ｂ、１３ｂにより、内部が中空にな
っていて、この中空内部にはエレメント１４の下面がケ
ース１２の作動部１２ｅの先端に当接して、エレメント
１４の上面は蓋体１３の可撓部１３ｃと所定の隙間を形
成して収納されている。そして、このエレメント１４
は、セラミック等の材料からなり絶縁性を有し、外部か
らの圧力が所定以上になると割れるようになっている絶
縁部材１４ａと、この絶縁部材１４ａの下面の中央部を
残してその他の外周面を、銀等からなる導電部材を塗布
あるいはメッキ等によって形成された導電路１４ｂとか
ら成っている。また、端子１５は変形が容易で、且つ、
復元力の小さい導電性のあるアルミニウムあるいは銅等
の金属材料からなり、この端子１５がケース１２の凹部
１２ｂから内部に出っ張った部分に、Ｕ字状に折り曲げ
られた折り曲げ部１５ａと、その先端は水平に延びた平
坦部１５ｂが形成され、この平坦部１５ｂには半田メッ
キ等が施されて、この半田メッキされた平坦部１５ｂ・
１５ｂと導電路１４ｂとが半田付けされてエレメント１
４の両端側に端子１５が取り付けられている。そのため
に、エレメント１４に取り付けられた端子１５・１５
は、エレメント１４の導電路１４ｂによって導通状態に
なっている。従って、電流は一方側の端子１５からエレ
メント１４を流れて、更に他方側の端子１５に流れるこ
とができる。また、その逆に他方側から一方側に流れる
こともできるようになっている。

【００１３】このようなエレメント１４に半田付けされ
た端子１５をケース１２の両端の耳部１２ａ・１２ａの
端子導出溝１２ｃに嵌合させて、その上から蓋体１３を
かぶせて、それぞれの接合面１２ｇと１３ｄとを超音波
溶着等で熱溶着すると筐体１１が形成される。このと
き、ケース１２と蓋体１３との熱溶着と同時に、端子１
５も端子導出溝１２ｃと蓋体１３の耳部１３ａの接合面
１３ｄとに溶着されるので、端子１５は筐体１１に隙間
なく密着して取付られる。また、このような端子１５の
筐体１１への取付は、前述したようなケース１２と蓋体
１３とを熱溶着して取り付ける方法に限定されるもので
なく、端子１５をケース１２の耳部１２ａにインサート
成形等によって一体成形して取り付けてもよい。

【００１４】このようにして形成された筐体１１の、ケ
ース１２と蓋体１３の各耳部１２ａ、１３ａには鉄板等
から作られたコ字状の止め具１６をカシメ付けて、ケー
ス１２の端子導出溝１２ｃに端子１５が、更に確実に隙
間なく密閉されて取り付けられて本発明の圧力遮断セン
サ１０が構成されている。また、端子１５をケース１２
にインサート成形して取り付けた場合でも、前記止め具
１６を前記耳部１２ａ、１３ａにカシメ付けることで端
子１５とケース１２との密閉を確実にすることができ
る。

【００１５】このような構成の圧力遮断センサ１０を組
み込んだリチウムイオン２次電池を例にして蓄電池２０
の概略を図５に示したものである。この蓄電池２０は、
上部が開口されて絞り加工等により中空状の円筒体２３
に形成された外部負極と、ステンレス等の導電性を有す
る材料で形成された外部正極部２５ａと、蓄電池２０内
部を密閉するための蓋として正極蓋２５ｂがアルミニウ
ム等で形成されて前記外部正極部２５ａと導通されてい
る。そして、前記円筒体２３と正極蓋２５ｂとの間には
全周にわたってガスケット２４が設けられて、円筒体２
３の上部円周に設けたカシメ部２３ｂを全周にわたって
カシメ付けることによって、正極蓋２５ｂの円筒体２３
への保持、および円筒体２３と正極蓋２５ｂの絶縁性を
確保し、蓄電池２０内の密閉性の確保と、さらには、外
部正極部２５ａと後述する電解液２９との遮断を行って
いる。

【００１６】そして、前記円筒体２３の内部には、酸化
リチュウムコバルト等からなる内部電極としての正極２
６と、カーボン等からなる負極２７とが、また、この正
極２６と負極２７のショートを防止するためのセパレー
タ２８と、そして、圧力遮断センサ１０が組み込まれて
いる。そして、この圧力遮断センサ１０は正極蓋２５ｂ
が配線部材２１ａにより接続されて、また、正極２６と
は配線部材２１ｂにより接続されている。また、負極２
７はセパレータ２８を挟んで正極２６と対向して設けら
れて配線部材２１ｃによって円筒体２３の底面と接続し
て、更に、この円筒体２３の内部は電界液２９で満たさ
れている。

【００１７】次に、上述したリチウムイオン２次電池を
例に説明した蓄電池２０に、本発明の圧力遮断センサ１
０を使用した場合の動作について説明すると、蓄電池２
０の充電中、圧力センサ１０に流れる電流は、正極蓋２
５ｂから順次配線部材２１ａ、一方側の端子１５から、
エレメント１４の導電路１４ｂを導通して、他方側の端
子１５に導出される。このとき、充電が完了しても更に
電流を流し続ける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２０に異
常が生じて蓄電池２０内の圧力や温度が上昇する。この
蓄電池２０内の圧力が上昇すると、その圧力が外部圧力
として圧力遮断センサ１０の蓋体１３に伝わる。そし
て、図４に示すように、蓄電池２０内の圧力が蓋体１３
の可撓部１３ｃをその内方に撓ませて変形させ、可撓部
１３ｃの内面がエレメント１４の上面に接して、エレメ
ント１４を下方に押し下げる力が働く。このとき、エレ
メント１４の下面のほぼ中央部が、ケース１２に設けら
れた作動部１２ｅがあるために、エレメント１４の中央
部は下方に移動することができない。そのために、前記
可撓部１３ｃによってエレメント１４の左右の両側を下
方に撓ますような押圧力が加わる。このときエレメント
１４は、蓄電池２０内の平常時での圧力変動の範囲内で
は破断しないが、蓄電池２０に異常が発生して蓄電池２
０内の圧力が所定以上になった場合に、その所定以上の
圧力によって、蓋体１３の可撓部１３ｃの撓みにより、
エレメント１４の両端が、両側の端子１５・１５の平坦
部１５ｂをケース１２の凹部１２ｂの底面まで押し下げ
てエレメント１４は割れる。また、両側の端子１５・１
５はアルミニウムあるいは銅等の小さい力で簡単に変形
し、復元力が小さい金属材料なので、エレメント１４が
前記端子１５によって両持ち状態になっていても、エレ
メント１４が変形すると、その変形に追従して両側の端
子１５・１５は簡単に変形して、エレメント１４の破断
を妨げることはない。そして、このエレメント１４の割
れによって導電路１４ｂが２つに破断されるので、一方
側の端子１５と他方側の端子１５との間の導通が断たれ
て、蓄電池２０に組み込まれた圧力遮断センサ１０は正
極蓋２５ｂと正極２６の間に流れる電流を遮断し、これ
以上の充電を止めると共に、この蓄電池２０が蓄電池と
して機能できないようになる。また、蓄電池２０内の圧
力が平常に戻って前記可撓部１３ｃが初期状態の平坦に
戻ったとしても、端子１５は、前述したようなアルミニ
ウムあるいは銅等の復元力の小さい金属材料なので、変
形したままの形状になっているので、破断されたエレメ
ント１４が平坦状態に戻って、再度導電路１４ｂが導通
して、蓄電池２０の充電を再開することはない。

【００１８】このような本発明の圧力遮断センサ１０の
組立は、筐体１１を構成しているケース１２の端子導出
溝１２ｃに、エレメント１４の両端の導電路１４ｂに取
り付けられた端子１５を載置する。このときエレメント
１４はケース１２の作動部である突起１２ｅの上面に当
接あるいは若干の隙間をもって凹部１２ｂに収納され
る。次に、このエレメント１４の上に受圧部材である蓋
体１３をかぶせて、この蓋体１３の凹部１３ｂにケース
１２の凸部１２ｆを挿入する。このとき、ケース１２と
蓋体１３が位置決めされて両方の接合面１２ｇ・１３ｄ
が密着すると同時に、ケース１２の端子導出溝１２ｃに
載置された端子１５も、蓋体１３の耳部１３ａの接合面
１３ｄに押圧されて端子導出溝１２ｃに密着する。この
ように密着されたそれぞれの接合面１２ｇ・１３ｄを超
音波溶着等で上下から電極で圧接して熱溶着すると、ケ
ース１２に端子１５が取り付けられて、且つ、蓋体１３
が一体化されて、内部にエレメント１４を密閉した圧力
遮断センサ１０が形成される。このように、ケース１２
の上に、端子１５を取り付けたエレメント１４を積み重
ね、その上に蓋体１３を積み重ねて熱溶着するだけで、
本発明の圧力遮断センサが完成するので部品点数が少な
く、且つ、組立効率の良い圧力遮断センサを提供するこ
とができる。

【００１９】また、ケース１２の作動部１２ｅの高さ寸
法にバラツキがあったとしても、蓋体１３の可撓部１３
ｃとエレメント１４の上面との間に隙間があるので、本
発明の圧力遮断センサを組み立てるときに、蓋体がエレ
メント１４を押圧してエレメント１４を破断させること
を防止できる。

【００２０】また、本発明の圧力遮断センサ１０のエレ
メント１４は、外周面の一部に導電路１４ｂを備えてい
るので、絶縁部材１４ａと導電路１４ｂを印刷等によっ
て一体に形成することができるので、エレメント１４の
単品での取り扱いがやり易くなり、そのために効率のよ
い組立作業ができる。

【００２１】また、本発明の圧力遮断センサ１０の、第
２の実施の形態について図６に従って説明する。このと
き第１の実施の形態で説明した部材と同一の部材につい
ては同一の番号を付して、詳細説明は省略する。図６に
示す第２の実施の形態は、筐体１１の一方の部材である
ケース１７の内部の凹部１７ｂの長手方向の両端付近
に、例えば円錐台形状の少なくとも２個以上の作動部１
７ｅ・１７ｅが形成されて、この作動部１７ｅの上面に
エレメント１４に取り付けられた端子１５の平坦部１５
ｂを当接、あるいは隙間をもって載置している。このと
きエレメント１４は、導電路１４ｂを下側に形成し、絶
縁部材１４ａが蓋体１３の可撓部１３ｃと対向するよう
になっている。その他の構成は第１の実施の形態と同様
である。そして、蓄電池２０に異常が発生して、蓋体１
３の可撓部１３ｃに外部から圧力が加わったとき、可撓
部１３ｃが内側に撓んで、エレメント１４の中央部を押
し下げるので、エレメント１４はケース１７の少なくと
も２つの作動部１７ｅ・１７ｅの間で割れて、エレメン
ト１４の下側に形成された導電路１４ｂが破断されるの
で、両側の端子１５・１５間の導通が断たれる。このよ
うな、第２の実施の形態の圧力遮断センサ１０において
は、少なくとも２個以上の作動部１７ｅ・１７ｅに端子
１５を取り付けたエレメント１５を載置して蓋体１３を
その上からかぶせてケース１７と蓋体１３とを熱溶着す
ると第２の実施の形態の圧力遮断センサが完成するの
で、組立効率の良い圧力遮断センサを提供することがで
きる。また、ケース１７に形成された少なくとも２個以
上の作動部１７ｅ・１７ｅで、エレメント１４の両端を
支えて、中央部付近は下からの支えがないので、蓄電池
内の圧力が所定以上になった場合に、その所定以上の圧
力に反応して、エレメント１４を中央部付近から確実に
破断することができる。

【００２２】また、本発明の第３の実施の形態として図
７に従って説明する。このときこれまで説明した第１・
第２の実施の形態で説明した部材と同一の部材について
は同一の番号を付して詳細説明は省略する。図７に示す
第３の実施の形態は、蓋体１８の凹部１８ｂの内部の長
手方向の両端の近い側に少なくとも２個以上の突出部１
８ｅが形成されて、この両側の突出部１８ｅ・１８ｅの
先端は、端子１５を半田付け等で取り付けたエレメント
１４の導電路１４ｂの両端側の面に当接、あるいは隙間
をもって配置されている。また、このときエレメント１
４は、導電路１４ｂを上側にして、下側面の絶縁部材１
４ａの中央部がケース１２の作動部１２ｅの上面に当
接、あるいは隙間をもって載置している。その他の構成
は第１の実施の形態と同様である。このような構成の圧
電遮断センサ１０を、蓄電池２０に組み込んだ場合に、
蓄電池２０に異常が発生して、蓋体１８の可撓部１８ｃ
に蓄電池２０の圧力が加わったとき、可撓部１８ｃが内
側に撓んで、この可撓部１８ｃに設けられている突出部
１８ｅ・１８ｅがエレメント１４の両端側を下側に押し
下げる。このとき、エレメント１４の中央部にはケース
１２の突起１２ｅが当接されているので、エレメント１
４の中央部は下に下がることができない。そのためにエ
レメント１４は蓋体１８の突出部１８ｅ・１８ｅが当接
している両端部だけが下に押し下げられるので、その押
し下げにエレメント１４は耐えられなくなって、ケース
１２の突起１２ｅが当接している部分から割れて、エレ
メント１４の上面に形成された導電路１４ｂが破断され
るので、両側の端子１５・１５間の導通が断たれる。こ
のような、第３の実施の形態の圧力遮断センサにおいて
は、エレメント１４は、平常時での圧力変動では破断し
ないが、蓄電池２０に異常が発生して、蓄電池内の圧力
が所定以上になった場合に、その所定以上の圧力によっ
てエレメント１４を確実に破断することができる。

【００２３】また、本発明の圧力遮断センサの、第４の
実施の形態について図８・９に従って説明する。このと
き上述した第１から第３の実施の形態で説明した部材と
同一の部材については同一の番号を付して、詳細説明は
省略する。図８に示す第４の実施の形態は、筐体１１を
形成する蓋体１３とケース１９において、ケース１９も
蓋体１３と同様に、外部の圧力で変形するようにしたも
のである。筐体１１を形成するケース１９は、底板１９
ｈが蓋体１３の可撓部１３ｃと同じように薄く形成され
ている。そのために、前記底板１９ｈに蓋体１３の可撓
部１３ｃと同じように外部から圧力が加わると、底板１
９ｈが内部に撓むことができる。その他の構成は前述し
た第１の実施の形態と同様である。このような構成の圧
力遮断センサ１０を組み込んだ蓄電池２０に異常が発生
して、蓋体１３の可撓部１３ｃとケース１９の底板１９
ｈに外部から圧力が加わると、蓋体１３の可撓部１３ｃ
が内側に撓んで、可撓部１３ｃの内面がエレメント１４
の導電路１４ｂに接してエレメント１４を下方に押し下
げる力が働く。また、ケース１９の、底板１９ｈも内側
に撓んで、突起１９ｅがエレメント１４を上方に押し上
げる力が働く。そして、外部からの圧力が所定値よりも
大きくなると、エレメント１４は突起１９ｅの部分から
割れて、エレメント１４の上面に形成された導電路１４
ｂが破断されるので、両側の端子１５・１５間の導通が
断たれる。このような、第４の実施の形態の圧力遮断セ
ンサにおいては、エレメント１４の中央部は下から上に
押圧され、エレメント１４の両端は上から下に押圧され
て、エレメント１４を上下から撓ませるので、圧力遮断
センサの外部の圧力が微小に変動しても確実に圧力変動
を感知することができ、小型の蓄電池において、平常時
での極微小の圧力変動では破断しないが、蓄電池２０に
異常が発生して、蓄電池内の圧力が変動して所定値以上
になった場合に、速やかに、且つ、確実にエレメント１
４を破断することができる。また、上述の第４の実施の
形態の変形例として図９に示すように、本発明の第３の
実施の形態で説明した、受圧部材である蓋体１８の内部
に少なくとも２個以上の突出部１８ｅを形成したもの
と、受圧部材であるケース１９とを組み合わせれば、更
に確実にエレメント１４を破断することができる。

【００２４】また、本発明の圧力遮断センサの、第５の
実施の形態に付いて図１０ないし図１６を参照して説明
する。このとき上述した第１から第４の実施の形態で説
明した部材と同一の部材については同一の番号を付して
詳細説明は省略する。図１０に示す第５の実施の形態
は、筐体１１を形成するケース３１の中央には上面を解
放する凹部３１ｂが形成されている。そして、この凹部
３１ｂの両側の側壁３１ｄ・３１ｄには４箇所に段部３
１ｅが形成されている。この４箇所の段部３１ｅに囲ま
れた部分には作動部材３２が前記段部３１ｅで位置決め
されて収納されている。そして、この作動部材３２は、
例えばリン青銅板等の弾性があって剛性の高い材料から
なり、図１２（ａ）（ｂ）に示すように、断面がコ字状
に折り曲げ形成されて、平面部３２ａおよび側板部３２
ｂ・３２ｂと、平面部３２ａのほぼ中央部に側板部３２
ｂの折り曲げ方向と同方向に突設して形成された作動部
３２ｃが設けられている。そして、この作動部３２ｃに
は前記端子１５を取り付けたエレメント１４の絶縁部材
１４ａの中央部が当接あるいは隙間をもって載置されて
いる。このようなケース３１の上に蓋体１３をかぶせ
て、それぞれの接合面１３ｄ、３１ｇを超音波溶着等に
よる熱溶着すると、筐体１１が形成されて、その中空内
部に作動部材３２と、この作動部材３２の上に、端子１
５を取り付けたエレメント１４が密閉して収納されて第
５の実施の形態の圧力遮断センサが形成されている。こ
のような第５の実施の形態の圧力遮断センサの組立は、
ケース３１の凹部３１ｂに作動部材３２を収納し、該作
動部材３２の上に端子１５を取り付けたエレメント１４
を載置し、この上から蓋体１３をかぶせて熱溶着すれば
組立が終了するので、組立作業性がよく、また、作動部
材３２はケース３１の凹部３１ｂの底面に配置されるの
で、組立途中にフラフラすることがないので、組立途中
にエレメント１４が割れたりすることのない圧力遮断セ
ンサを提供することができる。また、ケース３１と別部
材の作動部材３２にプレス加工等で作動部３２ｃを形成
することができるので、高さ寸法がバラツキのない作動
部３２ｃを形成することができる。そのために、平常時
での圧力変動では破断しないが、蓄電池２０に異常が発
生して、蓄電池２０内の圧力が所定値以上になった場合
に、速やかに、且つ、確実に図１５に示すようにエレメ
ント１４を破断することができる。

【００２５】また、上述の第５の実施の形態の変形例と
して、図１３に示すように、前述した本発明の第２の実
施の形態に、ケース３１と別体の作動部材３３を備え
て、この作動部材３３の両端に作動部３３ｃ・３３ｃを
形成したものである。また、図１４は、前述した本発明
の第３の実施の形態に、ケース３１と別体の作動部材３
２をケース３１の凹部３１ｂに備えて、この作動部材３
２の作動部３２ｃにエレメント１４の絶縁部材１４ａを
当接したので、外部からの圧力によって、エレメント１
４を確実に破断することができる。また、図１６は、前
述した本発明の第４の実施の形態の変形例に、ケース３
４と別体の作動部材３２を、ケース３４の凹部３４ｂに
備えて、ケース３４の底板３４ｈの厚さを蓋体１８の可
撓部１８ｃと同じ厚さにしたもので、外部からの圧力に
よって、下ケース３４と蓋体１８の両方が変形するので
エレメント１４を確実に破断することができる。

【００２６】また、これまで説明してきた実施の形態の
エレメント１４の形状は図３に示すように略矩形である
が、エレメント１４のその他の実施の形態として、図１
７に示すエレメント３５について説明すると、エレメン
ト３５は材料は前述のエレメント１４と同材質のセラミ
ック等からなる絶縁部材３５ａからなり、その中央部３
５ｃの幅をその他の部分より狭くしている。そして、絶
縁部材３５ａの上面と長手方向の両端面、および下面の
両端部には、銀等の導電部材を塗布あるいは印刷等によ
り導電路３５ｂが形成されて、エレメント３５の長手方
向の端部から端部までが導通状態になっている。このよ
うなエレメント３５の製造方法について説明すると、図
１８に示すように、粘土状の軟らかいセラミック材料を
ローラ等で圧延して、所定の厚さの板状に形成したセラ
ミック母材３５Ａが湿式成形されて、エレメント３５を
多数個取りして、材料歩留まり、および生産性の向上を
図っている。そして、このセラミック母材３５Ａには、
複数の分割溝３５ｆがＶ字状に、板厚のほぼ半分程度の
深さで形成されている。そして、この分割溝３５ｆから
分割溝３５ｆまでの間隔は、エレメント３５の幅寸法に
設定されて、エレメント３５が一度に多数個取れるよう
になっている。そして、エレメント３５の長手方向の中
央部３５ｃには分割溝３５ｆを中心とする楕円形の穴３
５ｇがプレス加工等で明けられている。このような図１
８に示す状態のセラミック母材３５Ａを高温焼成する
と、セラミック母材３５Ａは硬くて脆いものに変化す
る。この硬くて脆いものに変質したセラミック母材３５
Ａに、導電路３５ｂを形成する銀等の材料を塗布あるい
は印刷等で形成した後、乾燥炉等を通過させて導電路３
５ｂを乾燥させてセラミック母材３５Ａの製造が終了す
る。そして、手作業あるいは治具等によって分割溝３５
ｆの部分に荷重を加えると、エレメント３５が分割溝３
５ｆの部分から破断されて、図１７に示すようなエレメ
ント３５が分割されて完成する。

【００２７】このようにセラミック母材３５Ａを分割し
て形成されたエレメント３５は、図１７に示すように、
分割面が分割溝３５ｆを形成していた面３５ｈと、破断
面３５ｄの２つの面で形成されている。そして、分割溝
３５ｆを形成する面３５ｈはセラミック母材３５Ａの焼
成前の軟らかい時にプレス等で形成しているので平滑な
斜面になっているが、破断面３５ｄには焼成後の硬くて
脆いセラミック母材３５Ａを破断しているために微小な
凹凸が形成されている。また、セラミック母材３５Ａの
焼成前にプレス加工等で明けられた楕円形の穴３５ｇを
形成する面３５ｅは、破断面３５ｄより平滑な面で形成
されている。このような形状のエレメント３５は、中央
部３５ｃの幅をその他の部分の幅より狭くしたので、中
央部が一番弱くなっている。そのために、破断圧力が常
に中央部３５ｃの幅の狭い部分に集中できるので、エレ
メント３５を小さな圧力で常に中央部３５ｃから確実に
破断させることができ、前述した図３に示すような略矩
形のエレメント１４より小さな圧力でエレメント３５を
破断することができる。また、破断部を常に中央部３５
ｃの幅が狭くなっている一定の部分にすることができ
る。そのためにエレメント３５を破断する圧力は、常に
一定の同じ圧力で破断することができるので、精度の高
い圧力破断センサを提供できる。また、中央部３５ｃの
楕円形の穴３５ｇを形成する面３５ｅを、プレス加工等
により平滑な面にしているので、中央部３５ｃの幅寸法
のバラツキが小さくなり、更に破断圧力のバラツキが無
くなり精度の高い圧力破断センサを提供できる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明における圧力
遮断センサは、絶縁性材からなり中空内部が密閉され、
ケースと蓋体から成る筐体と、前記ケースに一体に形成
され前記中空部に位置する作動部と、前記ケースに対向
し外部の圧力変化によって変形する蓋体と、該蓋体と前
記作動部の間に配置されたエレメントと、該エレメント
に形成された導電路とを備え、前記蓋体によるエレメン
トへの押圧力が所定値を越えると前記エレメントが破断
して前記導電路の導通を遮断する構成であるので、本発
明の圧力遮断センサは、作動部をケースと一体に形成し
たので、部品点数が削減されて低コストの圧力遮断セン
サを提供できる。また、エレメントに導電路を形成して
いるので、エレメントと導電路が一体化されているの
で、エレメントの取り扱い性が良くなるので、本発明の
圧力遮断センサの組立作業効率が向上する。

【００２９】また、前記作動部の上面に位置した前記エ
レメントと、該エレメントの両端の導電路に接続された
端子とを備え、該端子で前記エレメントをほぼ水平に支
持したので、前記作動部の上面に端子を取り付けたエレ
メントを重ねても、エレメントは安定して作動部に載置
されるので、その上から蓋体をかぶせるのにエレメント
に注意することなく、蓋体をかぶせることができるの
で、組立作業性のよい圧力遮断センサを提供できる。

【００３０】また、前記ケースに間隔をおいて少なくと
も２個以上の作動部を形成し、該作動部上面に前記エレ
メントを位置させたので、前記２個以上の作動部で、エ
レメントの両端を支えて、エレメントの中央部付近は下
からの支えがないので、エレメントは平常時での圧力変
動では破断しないが、蓄電池に異常が発生して、蓄電池
内の圧力が所定以上になった場合に、その所定以上の圧
力でエレメントを確実に、常に一定の圧力で破断するこ
とができる。

【００３１】また、前記蓋体の中空内部に間隔をおいて
少なくとも２個以上の突出部形成し、該突出部に対向し
てエレメントを配置したので、蓋体の長手方向の内面の
両端側付近で、前記エレメントの両端付近を、前記少な
くとも２個以上の突出部で押圧するので、エレメントは
平常時での圧力変動では破断しないが、蓄電池に異常が
発生して、蓄電池内の圧力が所定以上になった場合に、
確実に常に一定の圧力で破断することができる。

【００３２】また、前記ケースが外部圧力の変化によっ
て変形するようにしたので、前記エレメントの中央部は
前記作動部が一方側から他方側に押圧し、前記エレメン
トの両端は蓋体が他方側から一方側に押圧するので、エ
レメントは上下の両側の面で撓ませることができるの
で、圧力遮断センサの外部の圧力が微小に変動しても、
確実に圧力変動を感知することができるので、小型の蓄
電池において、平常時での圧力変動では破断しないが、
蓄電池に異常が発生して、蓄電池内の圧力が所定値以上
になった場合に、常に一定の圧力で、速やかに、且つ、
確実に破断部材を破断することができる。

【００３２】また、ケースの中空内部に作動部を有する
作動部材と、外部の圧力変化によって変形する蓋体と、
該蓋体と前記作動部材の間にエレメントを配置したの
で、作動部材を平坦なケースの底面に載置して組み立て
ることができるので、作動部材がフラフラしないで安定
した状態で組立することができるので、作動部材を使っ
た圧力遮断センサにおいても組立作業効率がよい。

【００３３】また、前記蓋体とエレメントの間に隙間を
設けたので、作動部高さ寸法、あるいはケースの接合面
に形成されている凸部の寸法にバラツキがあったとして
も、本発明の圧力遮断センサを組み立てるときに、蓋体
でエレメントを押圧することはないので、組立時にエレ
メントが破断されるものがなく、品質の良い圧力遮断セ
ンサを提供できる。また、前記蓋体とエレメントの間に
隙間を設けたので、本発明の圧力遮断センサを２次電池
内に組み込んだ時に、該蓄電池の平常時での圧力変動程
度で蓋体が変形しても、その変形を前記隙間内で吸収で
きるので、蓋体がエレメントを加圧することはない。従
って前記蓄電池のように、通常の充放電の使用状態での
圧力変動ではエレメントは破断することがない。このと
き、請求項７に記載されている、前記ケースの中空内部
に有する作動部とは、ケースと一体に形成した請求項１
記載のものでもよいし、ケースとは別部材の作動部材に
形成した請求項６記載のものでもよい。

【００３４】また、前記エレメントの両端に接続された
端子は、変形が容易で、且つ、復元力小さいアルミニウ
ム等の金属材料から構成されているので、蓄電池内に異
常が発生して蓄電池内の圧力が上昇してエレメントを破
断した後、蓄電池内の圧力が平常に戻って、前記蓋体が
初期状態の平坦に戻ったとしても、端子は基に復元しな
いので、破断されたエレメントの導電路が再度導通し
て、前記異常が発生している蓄電池に再度充電が開始さ
れることを予防できる安全な圧力遮断センサを提供する
ことができる。このとき、請求項８に記載されている、
前記ケースの中空内部に有する作動部とは、ケースと一
体に形成した請求項１記載のものでもよいし、ケースと
は別部材の作動部材に形成した請求項６記載のものでも
よい。

【００３５】また、前記エレメントの中央部の幅をその
他の部分の幅より狭くしたので、エレメントの破断圧力
を中央部の幅の狭い部分に集中できる。よってエレメン
トを小さな圧力で常に中央部から確実に破断させること
ができ、且つ、破断する圧力がバラツキのない、常に一
定の圧力で破断することができる。また、エレメントを
形成するセラミック母材の中央部の楕円形の穴を形成す
る面が、プレス等によって切断されて平滑な面になって
いるので、エレメントの中央部の幅寸法のバラツキが小
さくなり、更にエレメントを破断する圧力のバラツキが
無くなり精度の高い圧力破断センサを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる圧力遮断セ
ンサ一部切欠き平面図。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係わる圧力遮断セ
ンサの概略断面図。

【図３】本発明の第１の実施の形態に係わる圧力遮断セ
ンサ斜視図。

【図４】本発明の第１の実施の形態に係わる圧力遮断セ
ンサの作動状態を示す断面図。

【図５】本発明の圧力遮断センサをリチウムムイオン２
次電池使用した時の概略図。

【図６】本発明の第２の実施の形態に係わる圧力遮断セ
ンサの概略断面図。

【図７】本発明の第３の実施の形態に係わる圧力遮断セ
ンサの概略断面図。

【図８】本発明の第４の実施の形態に係わる圧力遮断セ
ンサの概略断面図。

【図９】本発明の第４の実施の形態に係わる圧力遮断セ
ンサの変形例を示す概略断面図。

【図１０】本発明の第５の実施の形態に係わる圧力遮断
センサの概略断面図。

【図１１】本発明の第５の実施の形態に係わる圧力遮断
センサの斜視図。

【図１２】本発明の第５の実施の形態に係わる圧力遮断
センサの作動部材の正面図（ａ）と右側面図（ｂ）。

【図１３】本発明の第５の実施の形態に係わる圧力遮断
センサの変形例を示す概略断面図。

【図１４】本発明の第５の実施の形態に係わる圧力遮断
センサの変形例を示す概略断面図。

【図１５】本発明の第５の実施の形態に係わる圧力遮断
センサの作動状態を示す断面図。

【図１６】本発明の第５の実施の形態に係わる圧力遮断
センサの変形例を示す概略断面図。

【図１７】本発明の圧力遮断センサに係わるエレメント
の変形例を示す斜視図。

【図１８】図１７のエレメントの加工方法を説明する概
略斜視図。

【図１９】出願人から提案されている圧力遮断センサの
概略断面図。

【図２０】図１９の右側面の概略断面図。

【符号の説明】

１筐体２ケース３蓋体４エレメント４ｂ導電部材５端子６作動部材６ｂ作動部７止め具１０圧力遮断センサ１１筐体１２ケース１２ａ耳部１２ｂ凹部１３蓋体１３ａ耳部１３ｂ凹部１４エレメント１４ａ絶縁部材１４ｂ導電路１５端子１６止め具１７ケース(第２の実施の形態) １８蓋体(第３の実施の形態) １９ケース(第４の実施の形態) ２０蓄電池２１ａ、２１ｂ配線部材２３円筒体２４ガスケット２５ａ外部正極部２５ｂ正極蓋２６正極２７負極２８セパレータ２９電解液３１、３４ケース３２、３３作動部材３５エレメント３５Ａセラミック母材３５ａ絶縁部材３５ｂ導電路３５ｆ分割溝

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性材からなり、中空内部が密閉さ
れ、ケースと蓋体から成る筐体と、前記ケースに一体に
形成され、前記中空内部に位置する作動部と、前記ケー
スに対向し、外部の圧力変化によって変形する蓋体と、
該蓋体と前記作動部の間に配置されたエレメントと、該
エレメントに形成された導電路とを備え、前記蓋体によ
るエレメントへの押圧力が所定値を越えると前記エレメ
ントが破断して前記導電路を遮断することを特徴とする
圧力遮断センサ。
【請求項２】前記作動部の上面に位置した前記エレメ
ントと、該エレメントの両端の前記導電路に接続された
端子とを備え、該端子で前記エレメントをほぼ水平に支
持したことを特徴とする請求項１記載の圧力遮断セン
サ。
【請求項３】前記ケースに間隔をおいて少なくとも２
個以上の作動部を形成し、該作動部上面に前記エレメン
トを位置させたことを特徴とする請求項１あるいは請求
項２記載の圧力遮断センサ。
【請求項４】前記蓋体の中空内部に間隔をおいて少な
くとも２個以上の突出部を形成し、該突出部に対向して
エレメントを配置したことを特徴とする請求項１あるい
は請求項２記載の圧力遮断センサ。
【請求項５】前記ケースが外部圧力の変化によって変
形することを特徴とする請求項１あるいは請求項２ある
いは請求項３記載の圧力遮断センサ。
【請求項６】絶縁性材からなり、中空内部が密閉さ
れ、ケースと蓋体から成る筐体と、前記ケースの中空内
部に作動部を有する作動部材と、外部の圧力変化によっ
て変形する蓋体と、該蓋体と前記作動部材の間に配置さ
れたエレメントと、該エレメントに形成された導電路
と、前記エレメントの両端の導電路に接続された端子と
を備え、該端子で前記エレメントをほぼ水平に支持し、
前記蓋体による前記エレメントへの押圧力が所定値を越
えると前記エレメントが破断して前記導電路を遮断する
ことを特徴とする圧力遮断センサ。
【請求項７】絶縁性材からなり、中空内部が密閉さ
れ、ケースと蓋体から成る筐体と、前記ケースの中空内
部に配置された作動部と、外部の圧力変化によって変形
する蓋体と、該蓋体と前記作動部の間に配置されたエレ
メントと、該エレメントに形成された導電路とを備え、
前記蓋体と前記エレメントとの間に隙間を設け、前記蓋
体によるエレメントへの押圧力が所定値を越えると前記
エレメントが破断して前記導電路を遮断することを特徴
とする圧力遮断センサ。
【請求項８】絶縁性材からなり、中空内部が密閉さ
れ、ケースと蓋体から成る筐体と、前記ケースの中空内
部に配置された作動部と、外部の圧力変化によって変形
する蓋体と、該蓋体と前記作動部の間に配置されたエレ
メントと、該エレメントに形成された導電路と、前記エ
レメントの両端の前記導電路に接続された端子とを備
え、該端子は変形が容易で、且つ、復元力の小さいアル
ミニウム等の金属材料から成り、前記筐体の中空内部に
自由端を延出し、その自由端先端にエレメントを取り付
けて、該エレメントをほぼ水平に保持し、前記蓋体によ
る前記エレメントの押圧力が所定値を越えると前記エレ
メントが破断して前記導電路を遮断することを特徴とす
る圧力遮断センサ。
【請求項９】絶縁性材からなり、中空内部が密閉さ
れ、ケースと蓋体から成る筐体と、前記ケースの中空内
部に配置された作動部と、外部の圧力変化によって変形
する蓋体と、該蓋体と前記作動部の間に配置されたエレ
メントと、該エレメントに形成された導電路とを備え、
前記エレメントの中央部の幅をその他の部分の幅より狭
くし、前記蓋体によるエレメントへの押圧力が所定値を
越えると前記エレメントが破断して前記導電路を遮断す
ることを特徴とする圧力遮断センサ。