JPWO2016098441A1 - ブレーカの製造方法とこのブレーカを備える電池パックの製造方法 - Google Patents

ブレーカの製造方法とこのブレーカを備える電池パックの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】リフローハンダなどの加熱環境後において復帰温度の低下とアンバランスを小さくする。【解決手段】記可動接点金属板と固定接点金属板とバイメタルとを外装ケースの定位置に配置してブレーカ組立７０とする組立工程と、組立工程で組み立てられたブレーカ組立７０を熱処理炉８０に入れて、熱処理炉８０でもってブレーカ組立７０を加熱した後冷却して、ブレーカ組立７０の可動接点金属板とバイメタルの両方をアニーリングして熱処理済みブレーカ７１とするアニール工程とでブレーカを製造する。【選択図】図２１

Description

本発明は、主として電池パック等の電気機器に内蔵されて、あらかじめ設定している温度よりも高くなると電流を遮断するブレーカに関する。
電池パックやモータなどの機器は、温度が異常に高くなる状態で電流を遮断して安全性を向上できる。このことを実現するために、設定温度になると接点をオフに切り換えるブレーカが使用される。たとえば、リチウムイオン電池を内蔵する電池パックは、異常な使用状態で充放電されると温度が高くなるので、ブレーカを保護回路として内蔵させて、異常な高温では電流を遮断して安全に使用できる。また、モータ等は過負荷な状態や異常な電流が流れる状態で温度が異常に高くなることがあるので、この状態ではブレーカで電流を遮断してモータを保護して安全に使用できる。
このような用途に使用されるブレーカとして、温度上昇をバイメタルで検出し、このバイメタルで可動接点を固定接点から離してオフ状態に切り換えられるブレーカが開発されている。（特許文献１参照）
このブレーカを、図１と図２の断面図に示している。図１はバイメタル１０８が反転しない状態であって、可動接点１０７を固定接点１０５に接触させるオン状態を示し、図２はバイメタル１０８が反転して可動接点１０７を固定接点１０５から離すオフ状態を示している。
特開２００２−５６７５５号公報 ＷＯ２０１４／１７１５１５Ａ１公報
図１と図２に示すブレーカは、設定温度よりも高くなるとバイメタル１０８が反転して、反転するバイメタル１０８が可動接点金属板１０６を下から押し上げるように変形して、可動接点１０７を固定接点１０５から離してオフ状態となって電流を遮断する。温度が低下してバイメタル１０８がもとの形状に復元すると、可動接点金属板１０６の弾性で可動接点１０７を固定接点１０５に接触させてオン状態に復帰する。可動接点金属板１０６は、バイメタル１０８で押し上げられない状態、すなわちバイメタル１０８が温度で反転しない状態では、可動接点１０７を固定接点１０５に弾性的に押圧している。すなわち、この状態で、可動接点１０７は可動接点金属板１０６の弾性で固定接点１０５に接触されてオン状態に保持される。
以上のように、バイメタルが反転してオフ状態に切り換えられ、オン状態では可動接点金属板が可動接点を固定接点に弾性的に押圧して接触するブレーカは、図３に示すように、温度がブレーカのオフ温度（Ｔａ）まで高くなって、安全に使用できない状態ではオンからオフに切り換えられて電流を遮断し、温度がブレーカのオン温度（Ｔｂ）まで低下して安全に使用できる状態では、再びオン状態に復帰して使用できる状態となるので、電池パックなどの保護素子として最適である。ブレーカと同じように、温度が上昇して電流を遮断する保護素子としてヒューズも使用されるが、ヒューズは温度が上昇して電流を遮断すると再びオン状態に復帰できないので、これを電池パックの保護素子として使用すると、温度が低下して安全に使用できる状態となっても再使用できない欠点がある。
温度が上昇して電流を遮断する状態から、温度が低下してオン状態に復帰して再使用できるブレーカは、オン状態に復帰するオン温度（Ｔｂ）を一定範囲とすることが大切である。ところが、従来のブレーカは、加熱環境に晒されると、図３の鎖線で示すように、可動接点金属板の弾性力がアンバランスに低下してオン温度（Ｔｂ’）が低下して、電流を遮断するオフ温度（Ｔａ）とオン温度（Ｔｂ’）との温度差（Ｔａ−Ｔｂ’）が大きく、すなわち切り換え温度のヒステリシスが大きくなると共に、オン温度（Ｔｂ’）を一定の温度に維持できなくなってオン温度（Ｔｂ’）が不均一となってバラツキが大きくなる欠点がある。可動接点金属板の弾性が不均一に低下してオン温度が低くアンバランスになるのは、可動接点金属板がバイメタルを復帰させる方向に弾性的に押圧している弾性力が低下してアンバランスになるからである。バイメタルは、温度が低下すると反転状態から元の状態に復帰するが、このとき可動接点金属板の弾性力がバイメタルを復帰させる方向に押圧して復帰を促す状態となっているので、可動接点金属板の弾性力が低下してアンバランスになるとバイメタルを一定の温度で速やかに復帰できなくなってオン温度が低下してアンバランスになる。ブレーカをオン状態に切り換えるオン温度が低下してアンバランスになると、例えば、電池温度が、電池を使用できる温度まで低下しているにもかかわらず、ブレーカが電流を遮断する状態に保持されて電池を使用できない弊害が発生する。
ブレーカは、たとえば使用される部品の組立工程において、リフローハンダの工程などで加熱環境にさらされることがあるが、加熱環境において、可動接点金属板にリン青銅を使用する従来のブレーカは、リフローハンダした後、オフ状態からオンに切り換えられる復帰温度、すなわちオン温度（Ｔｂ’）がアンバランスに低くなり、電流を遮断するオフ温度（Ｔａ）との温度差（Ｔａ−Ｔｂ’）アンバランスに大きくなる欠点がある。オン温度（Ｔｂ’）がアンバランスに低下して温度のヒステリシスが大きくなったブレーカは、温度が上昇してオフ状態に切り換えられた後、安全に使用できる温度まで低下しても、オン状態に復帰できない。このため、種々の温度環境で便利に使用できなくなる。オフ状態に切り換えられたブレーカがオン状態に復帰するオン温度は、オフ状態に切り換えるオフ温度を高くして高くできる。しかしながら、ヒステリシスの大きいブレーカのオフ温度を高くすると、ブレーカを保護素子として設けている素子、たとえば電池を安全に高温で保護できなくなる弊害がある。電池の温度が電流を遮断する高温になっても、ブレーカで電流を遮断できなくなるからである。
ところで、バイメタルが動作してブレーカの接点を換える動作温度のばらつきを低減するために、バイメタルを熱処理して組み立てる製造方法が開発されている。（特許文献２参照）
この公報に記載されるブレーカは、リフロー炉の温度よりも高い温度、例えば３０℃〜１００℃高い温度で熱処理されたバイメタルを使用する。このブレーカは、回路基板にハンダ付けされるために、リフロー炉などで高温に加熱された後においても、バイメタルによって接点が切り換えられる動作温度の変化を少なくできる。それは、熱処理されたバイメタルは、高温環境に晒された後も、反転する温度が変化しないからである。このブレーカは、バイメタルが反転して可動接点をオフ状態に切り換える動作温度は変化しない。
しかしながら、以上のブレーカは、バイメタルが復帰して接点をオン状態に切り換える温度を一定には保持できず、またオン状態に復帰する復帰温度を一定の範囲内にもできない。それは、オフ状態に切り換えられたブレーカがオン状態に復帰する温度は、バイメタルの特性のみでなく、バイメタルと可動接点金属板の押圧力とのバランスで特定されるからである。可動接点は、オン状態における接触抵抗（Ｒ）を小さく安定させるために、固定接点に弾性的に押圧されている。たとえば、電池パックに内蔵される小型のブレーカは、可動接点の固定接点への押圧力を２０ｇ〜３０ｇとして、接触抵抗（Ｒ）を数ｍΩと低く保持できるが、押圧力が半分に低下すると接触抵抗（Ｒ）は約数十ｍΩと飛躍的に増加する。このため、可動接点金属板は可動接点を弾性的に固定接点に押圧する状態に保持される。この状態にある可動接点金属板は、反転して接点をオフ状態に切り換えたバイメタルを、復帰する方向に弾性的に押圧している。したがって、可動接点金属板の弾性押圧力が低下して、反転したバイメタルを復帰する方向に押圧する力が弱くなると、反転したバイメタルが復帰する温度は低くなる。このため、熱処理したバイメタルを内蔵するブレーカは、雰囲気温度が高くなってバイメタルが反転し、反転したバイメタルが接点をオフ状態に切り換える動作温度を一定に保持できるが、反転したバイメタルが復帰して、オフ状態に切り換えられた接点をオン状態に切り換える温度を一定の範囲には保持できない欠点がある。
本発明は、さらに以上の欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、加熱環境後において、オフ状態に切り換えられた後、オン状態に復帰するオン温度の温度偏差をより小さくできるブレーカの製造方法と、このブレーカを内蔵する電池パックの製造方法とを提供することにある。
また、本発明の他の大切な目的は、加熱環境によってオン温度が低下して温度のヒステリシスが拡大するのを防止することで、保護する素子の異常な温度上昇時には確実に電流を遮断しながら、使用できる温度まで低下すると速やかにオン状態に復帰して使用状態にできるブレーカの製造方法とこれブレーカを備える電池パックの製造方法を提供することにある。
 課題を解決するための手段及び発明の効果
本発明は、固定接点５を有する固定接点金属板４と、固定接点５と対向する位置に配置してなる可動接点７を有し、この可動接点７を弾性的に固定接点５に押圧する弾性金属板からなる可動接点金属板６と、この可動接点金属板６を温度変化で変形してオンオフに切り換える位置に配置してなるバイメタル８と、固定接点金属板４の固定接点５と可動接点金属板６の可動接点７とを内部に配置し、かつバイメタル８を内部に配置している外装ケース１とを備えるブレーカの製造方法であって、可動接点金属板６と固定接点金属板４とバイメタル８とを外装ケース１の定位置に配置してブレーカ組立７０とする組立工程と、組立工程で組み立てられたブレーカ組立７０を熱処理炉８０に入れて、熱処理炉８０でもってブレーカ組立７０を加熱した後、冷却してブレーカ組立７０の可動接点金属板６とバイメタル８の両方をアニーリングして熱処理済みブレーカ７１とするアニール工程とでブレーカを製造する。
以上の方法で製造されるブレーカは、リフローハンダ工程などにおける加熱環境の後において、オン状態に切り換えられる復帰温度のばらつきを小さくできる特徴がある。それは、以上の製造方法が、従来のようにバイメタルのみを熱処理するのではなく、アニール工程においては、バイメタルと可動接点金属板とを組み込んだブレーカ組立を熱処理炉で加熱し、その後冷却して、バイメタルと可動接点金属板の両方を組み立て状態でアニーリングしているからである。ブレーカ組立の状態でアニーリングされた可動接点金属板は、加熱後に冷却されて強化され、リフローハンダ工程などで高温の温度環境にさらされた後においても、オン状態に切り換えられる復帰温度のばらつきが小さく、しかも、復帰温度の低下をも小さくできる。ちなみに、以上のブレーカは、加熱される雰囲気温度の最大温度が２４０℃から２６０℃、最大１０秒間とするリフローハンダ工程を経過した後、復帰温度が１０℃以上変化するブレーカがほとんどない。これに対して、アニーリングしない従来のブレーカは、リフローハンダ工程を経過した後、復帰温度が１０℃以上変化するブレーカの個数が約５０％と相当に多くなる。
したがって、以上のブレーカは、リフローハンダ工程などの加熱環境によって復帰温度のばらつきが大きくなるのを防止して、保護する素子の異常な温度上昇時には確実に電流を遮断した後は、使用できる温度まで低下すると速やかにオン状態に復帰して速やかに使用状態にできる特徴がある。
また、以上のブレーカは、従来のようにバイメタルのみを熱処理して組み立てられるものでない。組み立て状態で熱処理して、バイメタルと可動接点金属板の両方をアニーリングする。とくに、以上のブレーカは、組み立て状態で加熱した後、冷却するので、外装ケースの定位置に、バイメタルと固定接点金属板と可動接点金属板とを定位置に配置する状態で全てのパーツをアニーリングしている。この状態でアニーリングされるブレーカ組立は、バイメタルのみでなく可動接点金属板と外装ケースの全体がアニーリングされる。すなわち、ブレーカは、使用状態でアニーリングされた状態にある。したがって、アニール工程の後、オフ状態の動作温度と、オン状態に復帰する復帰温度とを検査して設定範囲にあるブレーカのみを選別することで、その後のリフローハンダなどの加熱環境後にオフ状態とオン状態に切り換えられる温度を極めて正確に特定できる特徴も実現する。
本発明の製造方法は、可動接点金属板６に、ＭｇとＣｒを含有するＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金からなる弾性金属板を使用してブレーカを製造することができる。この方法で製造されたブレーカは、オフ状態からオン状態に切り換えられる復帰温度の低下とばらつきをより小さくできる特徴がある。
本発明の製造方法は、可動接点金属板６に、ＳｎとＰを含有する銅材からなる弾性金属板を使用してブレーカを製造することができる。この方法で製造されたブレーカは、アニーリングしてオン状態に復帰温度の低下を小さくできる。
本発明の製造方法は、可動接点金属板６に、ＮｉとＰとＺｎとＦｅとを含有する銅材の弾性金属板を使用してブレーカを製造することができる。この方法で製造されるブレーカは、アニーリングしてオン状態に復帰温度の低下を小さくできる。
本発明の製造方法は、可動接点金属板６に、ＦｅとＰとＺｎとを含有する銅材の弾性金属板を使用してブレーカを製造することができる。この方法で製造されるブレーカは、アニーリングしてオン状態に復帰温度の低下を小さくできる。
本発明のブレーカの製造方法は、アニール工程において、熱処理炉８０がブレーカ組立７０を加熱する雰囲気温度を、１８０℃以上であって２７０℃以下とすることができる。この方法で製造されたブレーカは、アニール工程でブレーカ組立を加熱しているので、復帰温度を適切にコントロールでき、アニール工程におけるブレーカの不良率を少なくできる。
本発明のブレーカの製造方法は、アニール工程において、熱処理炉８０でブレーカ組立７０をアニーリングする雰囲気温度として１８０℃から２７０℃で５秒から６０秒間加熱した後における復帰温度の温度変化を５℃以内、好ましくは４℃以内とする温度とすることができる。この製造方法は、アニール工程において、製造されるブレーカの復帰温度の温度変化を５℃以内とし、さらに好ましくは４℃以内とする加熱温度でアニーリングするので、製造されたブレーカの復帰温度の温度差を小さくできる。
本発明のブレーカの製造方法は、アニール工程において、熱処理炉８０がブレーカ組立７０を酸化雰囲気で加熱することができる。この製造方法は、アニール工程において、ブレーカ組立を酸化雰囲気で加熱するので、簡単な熱処理炉でアニーリングできる。
本発明のブレーカの製造方法は、アニール工程において、熱処理炉８０がブレーカ組立７０を酸化雰囲気で加熱すると共に、熱処理炉８０が可動接点金属板６の表面に酸化膜を形成する温度で熱処理することができる。
以上の製造方法は、アニーリングされた可動接点金属板の表面に酸化膜を設け、この酸化膜によって可動接点金属板をより強化できるので、復帰温度のばらつきを小さくしながら、簡単な熱処理炉でアニーリングできる。
本発明のブレーカの製造方法は、外装ケース１に露出面のある外装金属板３を設け、組立工程において外装金属板３を可動接点金属板６に面接触状態で熱結合状態に固定し、アニール工程においては、熱処理炉８０がブレーカ組立７０を、外装金属板３を介して可動接点金属板６を加熱して熱処理することができる。
以上の製造方法は、露出面のある外装金属板を介して可動接点金属板を加熱してアニーリングするので、熱処理炉の加熱雰囲気において、外装金属板を介して可動接点金属板を効率よくアニーリングできる。それは、熱処理炉の加熱雰囲気において外装金属板が効率よく加熱され、加熱された外装金属板が可動接点金属板を加熱してアニーリングするからである。
本発明の電池パックの製造方法は、固定接点５を有する固定接点金属板４と、固定接点５と対向する位置に配置してなる可動接点７を有し、この可動接点７を弾性的に固定接点５に押圧する弾性金属板の可動接点金属板６と、この可動接点金属板６をオンオフに切り換える位置に配置してなるバイメタル８とを、外装ケース１の内部に配置して、固定接点金属板４の固定接点５とバイメタル８とを定位置に配置してブレーカ組立７０とする組立工程と、組立工程で組み立てられたブレーカ組立７０を熱処理炉８０に入れてブレーカ組立７０を加熱して、可動接点金属板６とバイメタル８の両方を加熱して熱処理済みブレーカ７１とするアニール工程と、アニール工程で熱処理された熱処理済みブレーカ７１を回路基板６０の定位置に配置して、リフロー炉８５で加熱して熱処理済みブレーカ７１を回路基板６０にハンダ付けするリフローハンダ工程と、リフローハンダ工程で熱処理済みブレーカ７１を実装してなる回路基板６０を電池７２に電気接続する接続工程とで電池パックを製造する。
以上の方法は、リフローハンダ工程などにおける加熱環境の後において、オン状態に切り換えられる復帰温度のばらつきを小さくできるブレーカを使用して電池パックを組み立てできる特徴がある。それは、以上の製造方法が、従来のようにブレーカのバイメタルのみを熱処理するのではなく、アニール工程においては、バイメタルと可動接点金属板とを組み込んだブレーカ組立を熱処理炉で加熱し、その後冷却して、バイメタルと可動接点金属板の両方を組み立て状態でアニーリングしているからである。ブレーカ組立の状態でアニーリングされた可動接点金属板は、加熱後に冷却もしくは常温環境にて放置され、リフローハンダ工程などで高温の温度環境にさらされた後においても、オン状態に切り換えられる復帰温度のばらつきが小さく、しかも、復帰温度の低下をも小さくできる。ちなみに、以上のブレーカは、加熱される雰囲気温度の最大温度が２４０℃から２６０℃、最大１０秒間とするリフローハンダ工程を経過した後、復帰温度が１０℃以上変化するブレーカがほとんどない。これに対して、アニーリングしない従来のブレーカは、リフローハンダ工程を経過した後、復帰温度が１０℃以上変化するブレーカの個数が１０％以上と相当に多くなる。
したがって、以上のブレーカを備える電池パックは、リフローハンダ工程などの加熱環境によってブレーカの復帰温度が大きくなることがなく、異常な温度上昇時には確実に電流を遮断した後は、使用できる温度まで低下すると速やかにオン状態に復帰して速やかに使用状態にできる特徴がある。
また、以上の電池パックに装備されるブレーカは、従来のようにバイメタルのみを熱処理して組み立てられるものでない。組み立て状態で熱処理して、バイメタルと可動接点金属板の両方をアニーリングしている。とくに、以上のブレーカは、組み立て状態で加熱した後、冷却するので、外装ケースの定位置に、バイメタルと固定接点金属板と可動接点金属板とを定位置に配置する状態で全てのパーツをアニーリングしている。この状態でアニーリングされるブレーカ組立は、バイメタルのみでなく可動接点金属板と外装ケースの全体がアニーリングされる。すなわち、ブレーカは、使用状態でアニーリングされた状態にある。したがって、アニール工程の後、オフ状態の動作温度と、オン状態に復帰する復帰温度とを検査して設定範囲にあるブレーカのみを選別して使用することで、電池パックとして組み立てられた状態では、リフローハンダなどの加熱環境後においても、復帰温度を極めて正確に特定できる特徴も実現する。
本発明の電池パックの製造方法は、ブレーカの可動接点金属板６に、ＭｇとＣｒを含有するＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金からなる弾性金属板を使用することができる。
また、本発明の電池パックの製造方法は、ブレーカの可動接点金属板６に、ＳｎとＰを含有する銅材からなる弾性金属板を使用することができる。
本発明の電池パックの製造方法は、ブレーカの可動接点金属板６に、ＮｉとＰとＺｎとＦｅとを含有する銅材の弾性金属板を使用することができる。
本発明の電池パックの製造方法は、可動接点金属板６に、ＦｅとＰとＺｎとを含有する銅材の弾性金属板を使用することができる。
本発明の電池パックの製造方法は、ブレーカ組立７０のアニール工程において熱処理炉８０でブレーカ組立７０を加熱する雰囲気温度を、リフロー炉８５の雰囲気温度よりも低く設定することができる。その場合は、焼入れによるストレスなどを除去できると供に経年変化の防止、耐摩耗性が向上する。
また、本発明の電池パックの製造方法は、ブレーカ組立７０のアニール工程において、熱処理炉８０の加熱温度を１８０℃以上であって２７０℃以下とすることができる。
本発明の電池パックの製造方法は、ブレーカ組立７０のアニール工程において、熱処理炉８０がブレーカ組立７０をアニーリングする雰囲気温度として１８０℃から２７０℃で５秒から６０秒間加熱した後における復帰温度の温度変化を５℃以内、より好ましくは４℃以内とする温度とすることができる。
従来のブレーカのオン状態を示す断面図である。 図１に示すブレーカのオフ状態を示す断面図である。 加熱環境の前後で復帰温度が変化する状態を示す図である。 本発明の一実施例にかかるブレーカの斜視図である。 図４に示すブレーカの垂直縦断面図である。 図５に示すブレーカのオフ状態を示す断面図である。 図５に示すブレーカのＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。 図５に示すブレーカのＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。 図５に示すブレーカのＩＸ−ＩＸ線断面図である。 連結リブの他の一例を示す断面図であって、図５のＸ−Ｘ線断面に相当する図である。 連結リブの他の一例を示す断面図であって、図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面に相当する図である。 図４に示すブレーカを回路基板に実装する一例を示す断面図である。 図４に示すブレーカを回路基板に実装する他の一例を示す断面図である。 図４に示すブレーカを回路基板に実装する他の一例を示す断面図である。 本発明の他の実施例にかかるブレーカの斜視図である。 図１５に示すブレーカの垂直縦断面図である。 図１５に示すブレーカのＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線断面図である。 図１５に示すブレーカの平面図である。 図１５に示すブレーカを回路基板に実装する一例を示す断面図である。 ブレーカ組立のアニール工程を示す概略断面図である。 電池パックの組み立て工程を示すブロック図である。 本発明の実施例にかかる方法で製造される電池パックの一例を示す分解斜視図である。 従来の電池パックの一例を示す分解斜視図である。 図２３の電池パックの組み立て工程を示すブロック図である。 ブレーカを加熱して復帰温度の温度変化を検出する加熱環境の温度特性を示すグラフである。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのブレーカの製造方法とこのブレーカを内蔵する電池パックの製造方法を例示するものであって、本発明はブレーカの製造方法と電池パックの製造方法を以下に特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
以下のブレーカは、電池パックに内蔵されて、電池や周囲温度が高温になり、あるいは電池パックが異常な状態で使用されるときに、バイメタルを変形させて電流を遮断する。ただし、本発明はブレーカの用途を特定するものではなく、たとえばモータ等のように温度上昇を検出して電流を遮断する全ての用途に使用できる。
図４ないし図９に示すブレーカは、固定接点５を有する固定接点金属板４と、固定接点５と対向する位置に可動接点７を配置している可動接点金属板６と、この可動接点金属板６をオンオフに切り換える位置に配置してなるバイメタル８と、固定接点金属板４の固定接点５と可動接点金属板６の可動接点７とを内部に配置し、かつバイメタル８を内部に配置している外装ケース１とを備えている。このブレーカは、周囲温度が上昇して高温になると、この温度上昇を検出してバイメタル８が変形し、変形するバイメタル８が可動接点金属板６を変形させて可動接点７を固定接点５から離して接点をオフ状態に切り換える。また、ブレーカは、周囲温度が所定の温度まで低下すると、可動接点金属板６とバイメタル８とが復帰して、可動接点７を固定接点５に接触させてオン状態に切り換える。
図４ないし図９に示すブレーカは、外装ケース１に、固定接点金属板４と、可動接点金属板６とを固定して、可動接点金属板６を変形させるバイメタル８と、このバイメタル８を加温するヒーター９とを内蔵している。図のブレーカは、バイメタル８を加温するヒーター９を内蔵するので、このヒーター９でバイメタル８を加温して電流を遮断した状態に保持する用途に最適である。ただ、ブレーカは、必ずしもバイメタルを加温するヒーターを内蔵する必要はない。
外装ケース１は、プラスチック製の絶縁ケース２と外装金属板３とで形成している。外装ケース１は、絶縁ケース２の底部１３に固定接点金属板４をインサート成形して固定して、上面に外装金属板３を固定している。絶縁ケース２は、両端部分に、第１の外壁１１Ａと第２の外壁１１Ｂとを突出するように設けて、第１の外壁１１Ａと第２の外壁１１Ｂとの間に収納スペース２０を設けている。この収納スペース２０は、インサート成形して固定している固定接点金属板４で底面を閉塞して、外装金属板３で上面を閉塞している。したがって、外装ケース１は、底面側の表面には固定接点金属板４が露出し、上面側の表面には外装金属板３が露出している。外装金属板３は、プラスチック製の絶縁ケース２にインサート成形して固定されず、ほぼ全面を上面側に露出させている。
絶縁ケース２は、収納スペース２０の両側に、第１の外壁１１Ａと第２の外壁１１Ｂの間を連結する対向壁１２を設けて、この対向壁１２と外壁１１とで収納スペース２０の周囲を囲む外周壁１０を構成している。したがって、収納スペース２０は、周囲を外周壁１０で囲み、底面を固定接点金属板４で閉塞し、さらに上面を外装金属板３で閉塞して内部を閉塞された中空状としている。
絶縁ケース２は、第１の外壁１１Ａに固定接点金属板４の一部を、図５と図６においては固定接点金属板４の中間部４Ｂを第１の外壁１１Ａの途中にインサート成形して固定している。したがって、固定接点金属板４は、第１の外壁１１Ａを貫通する状態で絶縁ケース２に固定され、収納スペース２０の内部に露出する部分を固定接点５とし、外部に引き出される部分を接続端子４Ｘとしている。
固定接点金属板４の接続端子４Ｘは、回路基板の表面にリフローハンダ等のハンダ付けによって固定できるように、外装ケース１から外部に引き出される先端部の接続面（図５及び図６においては底面）が、外装ケース１の底面、すなわち絶縁ケース２の底面とほぼ同一平面に位置するように折曲している。このブレーカは、接続端子４Ｘを回路基板のハンダ面に配置する状態で加熱処理されてリフローハンダされる。ただ、ブレーカは、絶縁ケース２の底面側の表面から露出する固定接点金属板４の露出部を露出端子４４として、この露出端子４４を回路基板のハンダ面にリフローハンダすることもできる。このブレーカは、必ずしも接続端子４Ｘを外装ケース１から外部に引き出すことなく、固定接点金属板４の露出端子４４を回路基板等の表面にハンダ付けして固定できる。
絶縁ケース２は、第２の外壁１１Ｂに可動接点金属板６の非可動部分６Ｂを固定している。図５と図６の無通電タイプのブレーカは、第２の外壁１１Ｂの上端面に可動接点金属板６の非可動部分６Ｂを固定している。可動接点金属板６は、接着して第２の外壁１１Ｂに固定され、あるいは外装金属板３に挟まれて第２の外壁１１Ｂの上端面に固定される。図の外装ケース１は、外装金属板３の一端部を、可動接点金属板６の非可動部分６Ｂに接触状態に積層して絶縁ケース２に固定している。この構造は、外装金属板３を可動接点金属板６に直接に積層して固定するので、全体をより薄くできる。
さらに、図５ないし図７の断面図に示す絶縁ケース２は、収納スペース２０にヒーター９を配置する収納凹部２１を設けている。収納凹部２１は収納スペース２０の中央部にあって、その底面を固定接点金属板４の先端部４Ａで閉塞している。収納凹部２１は、ここにヒーター９を挿入できるように、内形をヒーター９の外形よりもわずかに大きくしている。また、収納凹部２１は、外周縁に沿って突出部１４を設けている。収納凹部２１に挿入されるヒーター９は、突出部１４の上面からわずかに突出して、上面に湾曲するバイメタル８を熱結合状態に載せている。
収納スペース２０は、収納凹部２１の底面を固定接点金属板４で閉塞し、収納凹部２１の外側底面を絶縁ケース２のプラスチックで閉塞している。絶縁ケース２は、収納凹部２１の外側で収納スペース２０の底を閉塞しているプラスチック製の底部１３に、固定接点金属板４をインサート成形して絶縁ケース２に固定している。
収納スペース２０の上面を閉塞している外装金属板３は、インサート成形することなく、その両端部分を絶縁ケース２の外壁１１に固定している。図４ないし図６の無通電タイプのブレーカは、第１の外壁１１Ａと第２の外壁１１Ｂとの上端面に外装金属板３の両端部を固定している。外装金属板３は、第１の外壁１１Ａと第２の外壁１１Ｂとに一体的に成形して設けている連結リブ１５を介して、絶縁ケース２に固定している。図５と図７の絶縁ケース２は、鎖線で示すように、外装金属板３を連結する連結リブ１５を、外壁１１の先端面から突出して設けている。外装金属板３には、連結リブ１５を貫通させる貫通孔２５を設けてあり、連結リブ１５を貫通孔２５に挿通して、外装金属板３を絶縁ケース２に固定している。連結リブ１５は、貫通孔２５に挿入される状態で、その先端を加熱押圧して押し潰し、あるいは超音波振動で押し潰して、外装金属板３を確実に絶縁ケース２の外壁１１の先端面、すなわち上面に固定している。以上の構造は、外装金属板３を絶縁ケース２の正確な位置に確実に、しかも簡単に固定できる。ただし、外装金属板は、絶縁ケースの先端面である上面に接着して固定することもできる。接着して絶縁ケースに固定される外装金属板も、貫通孔を設け、この貫通孔に挿入される連結リブを外壁に設け、連結リブを貫通孔に挿入することで、絶縁ケースの定位置に確実に固定できる。
外装金属板３は四隅部に貫通孔２５を設けており、各々の貫通孔２５に挿通される連結リブ１５を絶縁ケース２の外壁１１の先端面に設けている。図８は、外装金属板３を固定している第１の外壁１１Ａの横断面図を、図９は第２の外壁１１Ｂの横断面図を示している。図８に示す第１の外壁１１Ａは、収納スペース２０の両側に設けている対向壁１２の上端面から突出して連結リブ１５を設けている。連結リブ１５は、図の右側に示す形状に成形され、貫通孔２５に挿入される状態で、左側に示すように、先端を押し潰して、外装金属板３を固定する。図８に示す第１の外壁１１Ａは、収納スペース２０の両側に設けている対向壁１２の上面に連結リブ１５を設けているが、第１の外壁１１Ａは、図５のＸ−Ｘ線で示す位置において、図１０の横断面図に示すように、第１の外壁１１Ａの上面に連結リブ１５を設けて、外装金属板３を固定することもできる。さらに、外装ケース１は、図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線で示す位置において、図１１の横断面図に示すように、対向壁１２の上面に連結リブ１５を突出して設け、この連結リブ１５を挿入する貫通孔２５を外装金属板３に設けて、外装金属板３の中間部分を絶縁ケース２に固定することもできる。
さらに、図７ないし図９の横断面図に示す外装金属板３は、対向壁１２の外面に沿うように折曲している折曲側壁２２を両側に設けて、この折曲側壁２２と対向壁１２とを係止構造で連結している。図の外装金属板３は、折曲側壁２２と対向壁１２の係止構造を、対向壁１２の外側に突出して設けている係止凸部１６と、折曲側壁２２に設けられて、係止凸部１６を案内して係止される係止孔２６とで構成している。係止凸部１６は、挿入方向に向かって次第に突出する傾斜面１６Ａを設けて、係止凸部１６をスムーズに係止孔２６に案内できる形状としている。
さらに、図１０の係止構造は、折曲側壁２２の先端縁に内側に折曲している係止片２７を設け、この係止片２７を案内する係止凹部１７を絶縁ケース２の対向壁１２の外側面に設け、係止片２７を係止凹部１７に案内して、外装金属板３を絶縁ケース２に係止構造で固定している。
さらに、図１１の係止構造は、折曲側壁２２の先端縁に内側に折曲している係止片２７を設け、この係止片２７を対向壁１２の底面に引っ掛けて、外装金属板３を絶縁ケース２に係止構造で固定している。これ等の係止構造は、折曲側壁２２を弾性変形させて、絶縁ケース２に係止構造で連結し、連結状態においては、折曲側壁２２の弾性的な復元力でもって、係止凸部１６や係止片２７を係止孔２６や係止凹部１７や底面に引っ掛ける位置に保持する。
さらに、外装金属板３は、表面に絶縁膜（図示せず）を設けている。この絶縁膜は、外装金属板３の表面に、絶縁塗料を塗布して設けている。ただ、絶縁層は、外装金属板の表面に絶縁シートを付着して設けることもできる。このように、外装金属板３に絶縁膜を設けた無通電タイプのブレーカは、外装金属板３の表面を絶縁膜で絶縁できるので、機器に接触状態で内蔵できる。
絶縁ケース２の収納スペース２０には、底から順番に、ヒーター９とバイメタル８と可動接点金属板６の可動部分６Ａを収納して、絶縁ケース２の第１の外壁１１Ａには固定接点金属板４の中間部４Ｂを固定して、第２の外壁１１Ｂには可動接点金属板６の非可動部分６Ｂを固定している。
固定接点金属板４は、インサート成形して絶縁ケース２に固定している。固定接点金属板４は、先端部４Ａを収納スペース２０の底部１３に埋設し、中間部４Ｂを収納スペース２０の底部１３から絶縁ケース２の第１の外壁１１Ａに埋設するようにインサート成形して、絶縁ケース２に固定している。図５と図６の固定接点金属板４は、収納凹部２１の底部を閉塞する部分よりも、第１の外壁１１Ａに埋設される部分を高くするように段差部４Ｄを設けて、段差部４Ｄを絶縁ケース２の底部１３に埋設して、段差部４Ｄの後端側を底部１３の上面に露出させて、この露出部を固定接点５としている。
ヒーター９は、通電されることによって発熱して、バイメタル８を加熱する。ヒーター９は、対向面を長円形あるいは長方形とする厚みのあるＰＴＣヒーターで、上面と下面に電極を設けている。ただし、ヒーターには必ずしもＰＴＣヒーターを使用する必要はなく、通電されてバイメタル８を加熱できる全てのヒーターを使用することができる。上下面に電極を設けているヒーター９は、下面を固定接点金属板４に接触して、上面をバイメタル８を介して可動接点金属板６に接触できるようにしている。このヒーター９は、可動接点金属板６の可動接点７が固定接点５に接触するオン状態では、可動接点金属板６とバイメタル８とが非接触状態となって通電されず、可動接点金属板６の可動接点７が固定接点５から離れてオフ状態となる状態では、可動接点金属板６に接触するバイメタル８と固定接点金属板４とを介して通電されて発熱し、バイメタル８を加熱する。加熱されるバイメタル８は、図６に示すように、可動接点７を固定接点５から離すオフ状態に保持する。この無通電タイプのブレーカは、オフ状態に切り換えられた状態で、可動接点７をオフ状態に保持するので、電池パックに安全に使用できる。それは、電池パックが異常な状態で使用されて設定温度よりも高くなり、無通電タイプのブレーカがオフに切り換えられた後は、電池パックの電池からヒーター９に通電され続けてバイメタル８が加熱されるので、ブレーカがオン状態に復帰することなく、電池が放電されるまで電流を遮断する状態に保持できるからである。
ただ、ブレーカは、必ずしもヒーターを内蔵する構造には限定しない。ヒーターを内蔵しないブレーカは、バイメタルが設定温度よりも高くなって変形し、可動接点金属板を変形させて接点をオフ状態に切り換えると、バイメタルを加熱してブレーカをオフ状態に保持することなく、バイメタルが所定の温度まで低下すると、バイメタルと可動接点金属板とを復帰させてブレーカをオン状態に切り換える。
バイメタル８は、加熱して変形するように、熱膨張率が異なる金属を積層したものである。バイメタル８は、ヒーター９と可動接点金属板６との間に配設され、加熱されて反転するように変形して、可動接点７を固定接点５から離してブレーカをオフ状態に切り換える。バイメタル８は、中央凸に湾曲する形状であって、熱変形しない状態、すなわち、可動接点７を固定接点５に接触させる状態では、図５に示すように、中央突出部を可動接点金属板６側に突出させる姿勢とし、熱変形して反転するように変形する状態では、図６に示すように、中央突出部をヒーター９側に突出させる姿勢となる。バイメタル８は、図６に示すように、熱変形して反転する状態では、中央突出部をヒーター９に接触させると共に、両端部分を可動接点金属板６に接触させて押圧し、可動部分６Ａを押し上げて可動接点７を固定接点５から離してオフに切り換える。
可動接点金属板６は、図５と図６に示すように、中間部分である非可動部分６Ｂを第２の外壁１１Ｂの上端面に固定して、先端側の可動部分６Ａを収納スペース２０の内部に配設し、後端部を外装ケース１の外部に引き出して接続端子６Ｘとしている。可動接点金属板６は、非可動部６Ｂを接着して第２の外壁１１Ｂの上端面に固定している。さらに、可動接点金属板６は、図５、図６、及び図９に示すように、第２の外壁１１Ｂと外装金属板３とで非可動部６Ｂを挟着して第２の外壁１１Ｂの上端面に固定している。図に示す無通電タイプのブレーカは、外装金属板３の一端部を、可動接点金属板６の非可動部分６Ｂに接触状態に積層している。したがって、外装金属板３を可動接点金属板６の接点として使用することもできる。ただ、可動接点金属板は、外装金属板との間を絶縁しながら積層することもできる。
可動接点金属板６は、収納スペース２０に配置される可動部分６Ａを弾性変形できる弾性金属板としている。この可動接点金属板６には、ＭｇとＣｒを含有するＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金である。Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金は、母体となるＣｕに、１．０〜４．５mass％、好ましくは２．０〜２．８mass％のＮｉと、０．２〜１．５mass％、好ましくは０．４５〜０．８mass％のＳｉを含有すると共に、０．０２〜０．４mass％、好ましくは０．０５〜０．２mass％のＭｇと、０．０２〜１mass％、好ましくは０．０５〜０．２mass％のＣｒを含有している。さらに、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金は、０．１〜０．８mass％、好ましくは０．１〜０．６mass％のＳｎを含有することができると共に、０．１〜１．５mass％、好ましくは０．３〜０．７mass％のＺｎを含有することができる。ただし、本発明は可動接点金属板の弾性金属板をＭｇとＣｒを含有するＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金には特定せず、たとえばＳｎとＰを含有する銅材、あるいはＮｉとＰとＺｎとＦｅとを含有する銅材、ＦｅとＰとＺｎとを含有する銅材の弾性金属板等の弾性金属板も使用できる。
さらに、可動接点金属板６は、この可動部分６Ａの先端部であって固定接点５と対向する面に可動接点７を設けている。この可動接点金属板６は、バイメタル８が熱変形しない状態では、可動接点７が固定接点５に接触してオン状態となり、バイメタル８が熱変形する状態では、バイメタル８に押される可動部分６Ａが弾性変形して、可動接点７が固定接点５から離れてオフ状態となる。図５と図６に示す無通電タイプのブレーカは、バイメタル８が熱変形しない状態で、可動接点７を確実に固定接点５に接触できるように、可動部分６Ａの後端部を下方に押圧する押圧凸部２３を外装金属板３の内面から突出して設けている。この可動接点金属板６は、可動部分６Ａの後端部が押圧凸部２３で下向きに押圧されることで、可動部分６Ａの先端部が下方に付勢されて、先端の可動接点７を確実に固定接点５に接触させる。
さらに、図５と図６のブレーカは、外装金属板３に変形制限凸部２８を設けている。変形制限凸部２８は、バイメタル８が熱変形して可動接点７が固定接点５から離れるオフ状態において、可動接点金属板６の可動部分６Ａがバイメタル８に押されて変形する変形量を制限するために、可動部分６Ａの先端部、すなわち可動接点７側を下方に押圧する位置にあって、可動部分６Ａ側に突出している。このブレーカは、可動部分６Ａの先端部を変形制限凸部２８で下向きに、すなわち固定接点５側に押圧して、可動部分６Ａが反転したバイメタル８に押し上げられて変形する量を制限できる。このため、この構造のブレーカは、反転したバイメタル８が可動接点金属板６の可動部分６Ａを弾性限界を超えるように押し上げてバネ性を低下されるのを防止して、復帰後において可動接点７を固定接点５に所定の接触圧で押圧して接触抵抗を小さく保持できる特長がある。
さらに、図５ないし図７の可動接点金属板６は、下面に突出部６Ｃを設けており、この突出部６Ｃにバイメタル８の両端部を接触させて互いに押圧するようにしている。図に示す突出部６Ｃは、外形を円弧状としており、バイメタル８の両端部を横方向に摺動させることなく確実に接触させて互いに押圧できるようにしている。図に示す可動接点金属板６は、バイメタル８の両端部と対向する下面に複数の突出部６Ｃを設けている。この構造は、幅のあるバイメタル８であっても確実に接触させて互いに押圧できる。
可動接点金属板６の接続端子６Ｘは、回路基板にリフローハンダ等のハンダ付けによって固定できるように、外装ケース１から外部に引き出される先端部の接続面（図５及び図６においては底面）が、外装ケース１の底面、すなわち、絶縁ケース２の底面とほぼ同一平面に位置するように折曲している。このブレーカは、接続端子６Ｘを回路基板のハンダ面に配置する状態で加熱処理されてリフローハンダされる。ただ、ブレーカは、外装金属板３を可動接点金属板６に接触状態で積層して、可動接点金属板６に電気接続される外装金属板３の露出部を露出端子４３として、この露出端子４３を回路基板のハンダ面にリフローハンダすることもできる。このブレーカは、必ずしも可動接点金属板６の接続端子６Ｘを外装ケース１から外部に引き出すことなく、外装金属板３を介して可動接点金属板６を回路基板等の表面に接続して固定できる。
図４ないし図６に示すブレーカは、図１２に示すように、外装ケース１の両端から外部に引き出された可動接点金属板６の接続端子６Ｘと固定接点金属板４の接続端子４Ｘとを回路基板６０にハンダ付けして固定される。このブレーカは、外装ケース１の底面、すなわち、絶縁ケース２の底面を回路基板６０の上面に対向する姿勢として回路基板６０に配置されてハンダ付けされる。このブレーカは、外装ケース１の両端に設けられた接続端子６Ｘと接続端子４Ｘとを、回路基板６０の表面に設けたハンダ面６１に配置する状態で加熱処理されてリフローハンダされる。ブレーカは、接続端子６Ｘと接続端子４Ｘを介して回路基板６０のハンダ面６１に接続されると共に、回路基板６０の定位置に固定される。
さらに、図１３に示すブレーカは、外装ケース１の一端から外部に引き出された可動接点金属板６の接続端子６Ｘと、絶縁ケース２の底面側の表面から露出する固定接点金属板４の露出端子４４とを回路基板６０にハンダ付けして固定している。このブレーカは、固定接点金属板４の露出端子４４を回路基板６０に接続するので、図５と図６に示す接続端子４Ｘを図の鎖線部分で切除している。このブレーカも、外装ケース１の底面、すなわち、絶縁ケース２の底面を回路基板６０の上面に対向する姿勢として回路基板６０の上面に配置されてハンダ付けされる。このブレーカは、外装ケース１の一端に設けた接続端子６Ｘと、絶縁ケース２の底面側の表面から露出する露出端子４４とを、回路基板６０の表面に設けたハンダ面６１に配置する状態で加熱処理されてリフローハンダされる。ブレーカは、接続端子６Ｘと露出端子４４とを介して回路基板６０のハンダ面６１に接続されると共に、回路基板６０の定位置に固定される。
さらに、図１４に示すブレーカは、外装ケース１の一端から外部に引き出された固定接点金属板４の接続端子４Ｘと、可動接点金属板６に接触状態で積層されて電気接続された外装金属板３の露出端子４３とを回路基板６０にハンダ付けして固定している。このブレーカは、図４ないし図６に示す状態から上下を反転する姿勢で回路基板６０の上面に配置されてハンダ付けされる。したがって、図１４に示すブレーカは、絶縁ケース２から外部に引き出される固定接点金属板４の接続端子４Ｘの接続面（図１４においては下面）を、外装金属板３の上面、すなわち外装金属板３の上面（図１４においては下面）とほぼ同一平面に位置するように折曲している。さらに、このブレーカは、外装金属板３の露出端子４３を回路基板６０に接続するので、図５と図６に示す接続端子６Ｘを図の鎖線部分で切除している。このブレーカは、外装ケース１の一端に設けた接続端子４Ｘと、外装金属板３の露出端子４３とを、回路基板６０の表面に設けたハンダ面６１に配置する状態で加熱処理されてリフローハンダされる。このブレーカは、接続端子４Ｘと露出端子４３とを介して回路基板６０のハンダ面６１に接続されると共に、回路基板６０の定位置に固定される。
さらに、図１５ないし図１８に示すブレーカは、外装金属板３を連結プラスチック５２に固定し、連結プラスチック５２を絶縁ケース２に固定して、外装金属板３を絶縁ケース２に固定している。外装金属板３は、連結プラスチック５２にインサート成形して固定される。インサート成形される外装金属板３は、連結プラスチック５２を成形する金型の成形室に仮止めされ、成形室に溶融状態のプラスチックを注入して連結プラスチック５２に固定される。連結プラスチック５２は、超音波溶着して絶縁ケース２に固定されて、絶縁ケース２と連結プラスチック５２とで外装ケース１を構成している。ただ、連結プラスチックは、接着して、あるいは嵌合構造で絶縁ケースに固定することもできる。連結プラスチック５２は、外装金属板３の周囲にあって、絶縁ケース２の両端部に設けている第１の外壁１１Ａと第２の外壁１１Ｂとに固定され、さらに対向壁１２に固定される。外装金属板３は、外周部を除く部分を露出させて露出端子４３としている。図１５ないし図１７に示すように、外装金属板３と連結プラスチック５２は、上面を同一平面としている。このブレーカは、露出端子４３を回路基板のハンダ面に確実に接触させて接続できる。すなわち、連結プラスチック５２が突出して、接続される露出端子４３をハンダ面から離すことがなく、露出端子４３を確実に安定してハンダ面に接続できる。外装金属板３は、連結プラスチック５２と上面を同一平面とするために、上面の外周部に低くなる段差部３ａを設けて、段差部３ａに連結プラスチック５２を成形している。
さらに、図１５と図１６に示すブレーカは、固定接点金属板４の一端を、絶縁ケース２の外部に引き出して接続端子４Ｘとしている。固定接点金属板４の接続端子４Ｘは、回路基板の表面にリフローハンダ等のハンダ付けによって固定できるように、外装ケース１から外部に引き出される先端部の接続面（図１５においては上面）が外装ケース１の上面、すなわち、外装金属板３の上面とほぼ同一平面に位置するように折曲している。
このブレーカは、図１９に示すように、図１５ないし図１７に示す状態から上下を反転する姿勢で回路基板６０の上面に配置されてハンダ付けされる。このブレーカは、外装ケース１の一端から外部に引き出された固定接点金属板４の接続端子４Ｘと、可動接点金属板６に接触状態で積層されて電気接続された外装金属板３の露出端子４３とを、回路基板６０の表面に設けたハンダ面６１に配置する状態で加熱処理されてリフローハンダされる。ブレーカは、接続端子４Ｘと露出端子４３とを介して回路基板６０のハンダ面６１に接続されると共に、回路基板６０の定位置に固定される。ただ、このブレーカも、図１６の鎖線で示すように、可動接点金属板６の一端を外装ケース１の外部に引き出して接続端子６Ｘを設け、可動接点金属板６の接続端子６Ｘと固定接点金属板４の接続端子４Ｘとを介して回路基板６０のハンダ面６１にハンダ付けすることもできる。
以上の構造のブレーカは、可動接点金属板６と固定接点金属板４とバイメタル８とを外装ケース１の定位置に配置してブレーカ組立７０とする組立工程と、組立工程で組み立てられたブレーカ組立７０を、図２０に示すように、熱処理炉８０に入れて、熱処理炉８０でもってブレーカ組立７０を加熱した後、冷却してブレーカ組立７０の可動接点金属板６とバイメタル８の両方をアニーリングして熱処理済みブレーカ７１とするアニール工程とで製造される。
組立工程で組み立てられたブレーカ組立７０は、アニール工程でアニーリングして熱処理済みブレーカ７１として完成される。
アニール工程において、ブレーカ組立７０をアニーリングする熱処理炉８０内の雰囲気温度は、アニーリングされた熱処理済みブレーカ７１を、１８０℃から２７０℃で５秒から６０秒間加熱した後に、復帰温度の温度変化が好ましくは５℃以内、さらに好ましくは４℃以内とする温度とする。以上の加熱環境において、ブレーカを加熱する加熱器内の雰囲気温度が変化する特性を図２５に示している。この加熱環境は、雰囲気温度を常温から３０秒で１５０℃に加熱し、その後９０秒で１５０℃から１８０℃に加熱し、その後１５秒で１８０℃から２６０℃に加熱し、２６０℃で５秒保持した後、加熱器から取り出して常温に冷却する。
以上の加熱環境後において、ブレーカの復帰温度の温度変化を５℃以内、さらに好ましくは４℃以内とするために、ブレーカをアニーリングする熱処理炉８０の雰囲気温度は、好ましくは１８０℃〜２７０℃、より好ましくは２００℃〜２５０℃、最適には２２０℃〜２４０℃に設定される。熱処理炉８０の雰囲気温度は、低すぎるとブレーカをリフローハンダして回路基板にハンダ付けした状態で、ブレーカの復帰温度がアンバランスに低下してアニーリングの効果が低下し、反対に高すぎると、アニール工程した後、リフローハンダする以前にすでに復帰温度の温度範囲が広くなり、復帰温度を設定範囲とするブレーカのみを選別すると不良率が高くなる欠点がある。したがって、アニール工程において、熱処理炉８０でブレーカ組立７０をアニーリングする雰囲気温度は、アニール工程後に復帰温度が設定範囲にあってこの工程で不良品となる確率が低く、かつ回路基板にリフローハンダしてハンダ付けした状態においてもブレーカの復帰温度が設定範囲に保持されるように、以上の温度範囲で最適値に設定される。
アニール工程は、図２０に示すように、ブレーカ組立７０をコンベアベルト８２に載せて熱処理炉８０の加熱トンネル８１に搬入し、熱処理炉８０の加熱トンネル８１で加熱して外部に排出して冷却されてアニーリングされる。この方法は、コンベアベルト８２の移送速度と熱処理炉８０の加熱トンネル８１の長さで、ブレーカ組立７０の加熱時間をコントロールでき、コンベアベルト８２の移送速度を遅く、加熱トンネル８１を長くして加熱時間を長くできる。熱処理炉８０は、加熱トンネル８１の両端部を除く中間部に設けた加熱部内を１８０℃〜２７０℃の雰囲気温度としてブレーカ組立７０を加熱する。ブレーカ組立７０は、加熱部内を通過するときに加熱され、加熱トンネル８１から排出して冷却されてアニーリングされる。ブレーカ組立７０が加熱部を通過する時間、すなわちブレーカ組立７０の加熱時間は、例えば５秒以上、好ましくは１０秒以上、さらに好ましくは１５秒以上とする。ブレーカ組立７０は、加熱時間が長くなると、内部まで高温に加熱されて、可動接点金属板やバイメタルの実質的な加熱温度は高くなる。したがって、ブレーカ組立７０の加熱時間は、熱処理炉８０内の温度を高くして短くし、熱処理炉８０の温度を低くして長くして可動接点金属板とバイメタルとをアニーリングする。また、アニール工程は、当該方法に限定されず、例えばバッチにて処理することも可能である。
アニール工程でアニーリングされた熱処理済みブレーカ７１は、図２１に示す組立工程で電池パックとして組み立てられる。この図は、リフローハンダ工程において、回路基板６０の定位置に熱処理済みブレーカ７１を配置してリフロー炉８５に搬入する。回路基板６０はリフロー炉８５で加熱されて回路基板６０にハンダ付けして固定される。熱処理済みブレーカ７１のハンダ付けされた回路基板６０は、図２２の分解斜視図に示すように、接続工程において、回路基板６０に接続している一対のリード板６３を、電池７２の正負の電極端子７３に同時にスポット溶接して電気接続されて、完成された電池パックとなる。
ブレーカをリフローハンダして回路基板に固定することなく、ブレーカ９０を介して回路基板６０を電池７２に接続して組み立てられる電池パックを、図２３の分解斜視図に参考例として示している。この電池パックは、図２４の工程で組み立てられる。この組立工程は、ニッケル端子のリード板９３を溶接してブレーカ９０の両端に接続し、その後一方のリード板９３Ａをスポット溶接して電池７２の電極端子７３に接続し、他方のリード板９３Ｂを回路基板６０にスポット溶接やハンダ付けして接続して組み立てられる。
図２２の電池パックは、図２１に示すように、熱処理済みブレーカ７１をリフローハンダ工程で回路基板６０に接続して、この回路基板６０に接続している一対のリード板６３を同時に電池７２の正負の電極端子７３にスポット溶接して組み立てできるので、図２３の電池パックに比較して、組み立てコストを低減して安価に多量生産でき、また使用するリード板の枚数を三枚から二枚と少なくして部品コストも低減できる。
［実施例１］
可動接点金属板６に、ＭｇとＣｒを含有するＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金を使用して、図４ないし図９に示す構造のブレーカ組立７０を製作し、このブレーカ組立７０を、アニール工程において、図２０に示す熱処理炉８０の加熱トンネル８１に通過させ、加熱トンネル８１の加熱部温度を２３０℃、通過時間を３０秒として加熱し、その後コンベアベルト８２でもって加熱トンネル８１から排出し、冷却してアニーリングして熱処理済みブレーカ７１とした。
この実施例１で使用したＭｇとＣｒを含有するＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金は、以下の組成とした。
Ｃｕ………９６．１５mass％
Ｎｉ…………２．３mass％
Ｓｉ…………０．６５mass％
Ｓｎ…………０．１５mass％
Ｚｎ…………０．５mass％
Ｍｇ…………０．１mass％
Ｃｒ…………０．１５mass％
実施例１の方法で製作された１０個のブレーカは、リフローハンダ工程の後における復帰温度の低下が少なく、またアンバランスも小さくなった。測定条件は、１℃／分の温度勾配で昇温し、接点がオフ状態になった温度をＴａとし、ついで１℃／分の温度勾配で降温し、接点がオン状態になった温度をＴｂとする。その後、このブレーカを２６０℃に熱した加熱炉に５秒間投入する。加熱炉から取り出したブレーカを１℃／分の温度勾配で昇温し、接点がオフになった後、１℃／分の温度勾配で降温し、接点がオン状態になった温度をＴｂ’とする。アニール工程でアニーリングしたブレーカは、復帰温度の平均値が４５℃となって、全てのブレーカの復帰温度が４３℃以上となるが、アニーリングしない従来のブレーカは、復帰温度の平均値が４３℃となって復帰温度が４３℃以下となるブレーカの個数が半分となった。以上の実施例において、１０個のブレーカの復帰温度は全てが４３℃以上となったが、多数のブレーカを製造して、復帰温度を４３℃以下とするブレーカを皆無にできない場合、アニール工程の後、たとえば、特定の温度である４３℃以下のブレーカを選別して除去することで、熱処理済みブレーカ７１の復帰温度はさらに保障できる。
以上の実施例のブレーカは、可動接点金属板６に、ＭｇとＣｒを含有するＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金からなる弾性金属板を使用するが、本発明のブレーカの製造方法は、可動接点金属板を以上の弾性金属板には特定せず、たとえば、ＳｎとＰを含有する銅材からなる弾性金属板やＮｉとＰとＺｎとＦｅとを含有する銅材の弾性金属板、あるいはＦｅとＰとＺｎとを含有する銅材の弾性金属板等を使用して、リフローハンダ工程後における復帰温度の低下とばらつきを小さくすることができる。
本発明は、加熱環境の後に、オン状態に切り換えられる復帰温度のばらつきを小さくできるブレーカ及びこのブレーカを備える電池パックの製造方法として好適に採用できる。
１…外装ケース
２…絶縁ケース
３…外装金属板 ３ａ…段差部
４…固定接点金属板 ４Ａ…先端部
４Ｂ…中間部
４Ｄ…段差部
４Ｘ…接続端子
５…固定接点
６…可動接点金属板 ６Ａ…可動部分
６Ｂ…非可動部分
６Ｃ…突出部
６Ｘ…接続端子
７…可動接点
８…バイメタル
９…ヒーター
１０…外周壁
１１…外壁 １１Ａ…第１の外壁
１１Ｂ…第２の外壁
１２…対向壁
１３…底部
１４…突出部
１５…連結リブ
１６…係止凸部 １６Ａ…傾斜面
１７…係止凹部
２０…収納スペース
２１…収納凹部
２２…折曲側壁
２３…押圧凸部
２５…貫通孔
２６…係止孔
２７…係止片
２８…変形制限凸部
４３…露出端子
４４…露出端子
５２…連結プラスチック
６０…回路基板
６１…ハンダ面
６３…リード板
７０…ブレーカ組立
７１…熱処理済みブレーカ
７２…電池
７３…電極端子
８０…熱処理炉
８１…加熱トンネル
８２…コンベアベルト
８５…リフロー炉
９０…ブレーカ
９３…リード板 ９３Ａ…リード板
９３Ｂ…リード板
１０５…固定接点
１０６…可動接点金属板
１０７…可動接点
１０８…バイメタル

Claims (20)

  1. 固定接点(5)を有する固定接点金属板(4)と、前記固定接点(5)と対向する位置に配置してなる可動接点(7)を有し、この可動接点(7)を弾性的に前記固定接点(5)に押圧する弾性金属板からなる可動接点金属板(6)と、この可動接点金属板(6)を温度変化で変形してオンオフに切り換える位置に配置してなるバイメタル(8)と、前記固定接点金属板(4)の固定接点(5)と可動接点金属板(6)の可動接点(7)とを内部に配置し、かつ前記バイメタル(8)を内部に配置している外装ケース(1)とを備えるブレーカの製造方法であって、
    前記可動接点金属板(6)と前記固定接点金属板(4)と前記バイメタル(8)とを前記外装ケース(1)の定位置に配置してブレーカ組立(70)とする組立工程と、
    前記組立工程で組み立てられたブレーカ組立(70)を熱処理炉(80)に入れて、熱処理炉(80)でもって前記ブレーカ組立(70)を加熱した後、冷却して前記ブレーカ組立(70)の前記可動接点金属板(6)と前記バイメタル(8)の両方をアニーリングして熱処理済みブレーカ(71)とするアニール工程とからなるブレーカの製造方法。
  2. 請求項１に記載されるブレーカの製造方法であって、
    前記可動接点金属板(6)に、ＭｇとＣｒを含有するＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金からなる弾性金属板を使用することを特徴とするブレーカの製造方法。
  3. 請求項１に記載されるブレーカの製造方法であって、
    前記可動接点金属板(6)に、ＳｎとＰを含有する銅材からなる弾性金属板を使用することを特徴とするブレーカの製造方法。
  4. 請求項１に記載されるブレーカの製造方法であって、
    前記可動接点金属板(6)に、ＮｉとＰとＺｎとＦｅとを含有する銅材の弾性金属板を使用することを特徴とするブレーカの製造方法。
  5. 請求項１に記載されるブレーカの製造方法であって、
    前記可動接点金属板(6)に、Ｆｅと、ＰとＺｎとを含有する銅材の弾性金属板を使用することを特徴とするブレーカの製造方法。
  6. 請求項１に記載されるブレーカの製造方法であって、
    前記アニール工程において、前記熱処理炉(80)が前記ブレーカ組立(70)を加熱する雰囲気温度を、１８０℃以上であって２７０℃以下とすることを特徴とするブレーカの製造方法。
  7. 請求項１に記載されるブレーカの製造方法であって、
    前記アニール工程において、前記熱処理炉(80)が前記ブレーカ組立(70)をアニーリングする雰囲気温度を、
    １８０℃から２７０℃で５秒から６０秒間加熱した後における復帰温度の温度変化を５℃以内とする温度とすることを特徴とするブレーカの製造方法。
  8. 請求項７に記載されるブレーカの製造方法であって、
    前記アニール工程において、前記熱処理炉(80)が前記ブレーカ組立(70)をアニーリングする雰囲気温度を、
    １８０℃から２７０℃で５秒から６０秒間加熱した後における復帰温度の温度変化を４℃以内とする温度とすることを特徴とするブレーカの製造方法。
  9. 請求項１に記載されるブレーカの製造方法であって、
    前記アニール工程において、前記熱処理炉(80)が前記ブレーカ組立(70)を酸化雰囲気で加熱することを特徴とするブレーカの製造方法。
  10. 請求項１に記載されるブレーカの製造方法であって、
    前記アニール工程において、前記熱処理炉(80)が前記ブレーカ組立(70)を酸化雰囲気で加熱すると共に、前記熱処理炉(80)が前記可動接点金属板(6)の表面に酸化膜を形成する温度で熱処理することを特徴とするブレーカの製造方法。
  11. 請求項１に記載されるブレーカの製造方法であって、
    前記外装ケース(1)に露出面のある外装金属板(3)を設け、
    前記組立工程において前記外装金属板(3)を前記可動接点金属板(6)に面接触状態で熱結合状態に固定し、
    前記アニール工程においては、前記熱処理炉(80)が前記ブレーカ組立(70)を、前記外装金属板(3)を介して前記可動接点金属板(6)を加熱して熱処理することを特徴とするブレーカの製造方法。
  12. 固定接点(5)を有する固定接点金属板(4)と、前記固定接点(5)と対向する位置に配置してなる可動接点(7)を有し、この可動接点(7)を弾性的に前記固定接点(5)に押圧する弾性金属板の可動接点金属板(6)と、この可動接点金属板(6)をオンオフに切り換える位置に配置してなるバイメタル(8)とを、外装ケース(1)の内部に配置して、前記固定接点金属板(4)の固定接点(5)と前記バイメタル(8)とを定位置に配置してブレーカ組立(70)とする組立工程と、
    前記組立工程で組み立てられたブレーカ組立(70)を熱処理炉(80)に入れて前記ブレーカ組立(70)を加熱して、前記可動接点金属板(6)と前記バイメタル(8)の両方を加熱して熱処理済みブレーカ(71)とするアニール工程と、
    前記アニール工程で熱処理された熱処理済みブレーカ(71)を回路基板(60)の定位置に配置して、リフロー炉(85)で加熱して熱処理済みブレーカ(71)を前記回路基板(60)にハンダ付けするリフローハンダ工程と、
    前記リフローハンダ工程で熱処理済みブレーカ(71)を実装してなる回路基板(60)を電池(72)に電気接続する接続工程とからなる電池パックの製造方法。
  13. 請求項１２に記載される電池パックの製造方法であって、
    前記可動接点金属板(6)に、ＭｇとＣｒを含有するＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金からなる弾性金属板を使用することを特徴とする電池パックの製造方法。
  14. 請求項１２に記載される電池パックの製造方法であって、
    前記可動接点金属板(6)に、ＳｎとＰを含有する銅材からなる弾性金属板を使用することを特徴とする電池パックの製造方法。
  15. 請求項１２に記載される電池パックの製造方法であって、
    前記可動接点金属板(6)に、ＮｉとＰとＺｎとＦｅとを含有する銅材の弾性金属板を使用することを特徴とする電池パックの製造方法。
  16. 請求項１２に記載される電池パックの製造方法であって、
    前記可動接点金属板(6)に、Ｆｅと、ＰとＺｎとを含有する銅材の弾性金属板を使用することを特徴とする電池パックの製造方法。
  17. 請求項１２に記載される電池パックの製造方法であって、
    前記アニール工程において、前記熱処理炉(80)で前記ブレーカ組立(70)を加熱する雰囲気温度が、
    前記リフロー炉の雰囲気温度よりも低く設定してなることを特徴とする電池パックの製造方法。
  18. 請求項１２に記載される電池パックの製造方法であって、
    前記アニール工程において、前記熱処理炉(80)の加熱温度を１８０℃以上であって２７０℃以下とすることを特徴とする電池パックの製造方法。
  19. 請求項１２に記載される電池パックの製造方法であって、
    前記アニール工程において、前記熱処理炉(80)が前記ブレーカ組立(70)をアニーリングする雰囲気温度を、
    １８０℃から２７０℃で５秒から６０秒間加熱した後における復帰温度の温度変化を５℃以内とする温度とすることを特徴とする電池パックの製造方法。
  20. 請求項１９に記載される電池パックの製造方法であって、
    前記アニール工程において、前記熱処理炉(80)が前記ブレーカ組立(70)をアニーリングする雰囲気温度を、
    １８０℃から２７０℃で５秒から６０秒間加熱した後における復帰温度の温度変化を４℃以内とする温度とすることを特徴とする電池パックの製造方法。
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