KR20180039160A

KR20180039160A - 웨팅 센서, 스위치 소자, 배터리 시스템

Info

Publication number: KR20180039160A
Application number: KR1020187007373A
Authority: KR
Inventors: 유지 후루우치; 요시히로 요네다; 고이치 무카이; 가즈유키 사카키바라
Original assignee: 데쿠세리아루즈 가부시키가이샤
Priority date: 2015-10-07
Filing date: 2016-10-05
Publication date: 2018-04-17
Also published as: CN108028154A; TW201809647A; JP2017073288A; WO2017061455A1; JP6708388B2; KR102024488B1; TWI712791B; CN108028154B

Abstract

물젖음이나 전지로부터의 액 누설 등의 이상에 대해, 안전하게 전기 회로를 개방시킬 수 있는 웨팅 센서, 스위치 소자를 제공한다. 액체에 닿음으로써 발열하는 반응부(2)와, 반응부(2)의 근방에 배치되고, 온도 상승에 따라 전기 저항값이 저하하는 서미스터(3)를 갖는다.

Description

웨팅 센서, 스위치 소자, 배터리 시스템

본 발명은, 액체의 침입을 검지하는 웨팅 센서, 액체의 침입에 따라 전기 회로를 개방시키는 스위치 소자, 및 이것을 장착한 배터리 시스템에 관한 것이다. 본 출원은, 일본국에 있어서 2015년 10월 7일에 출원된 일본 출원 번호 특원 2015-199816을 기초로서 우선권을 주장하는 것이며, 이 출원은 참조됨으로써, 본 출원에 원용된다.

근년, 휴대 전화, 노트 PC 등의 대부분에 리튬 이온 이차 전지가 채용되고 있다. 리튬 이온 이차 전지는, 에너지 밀도가 높기 때문에, 유저 및 전자기기의 안전을 확보하기 위해서, 일반적으로, 과충전 보호, 과방전 보호 등의 몇 개의 보호 회로를 배터리 팩에 내장하고, 소정의 경우에 배터리 팩의 입출력을 차단하는 기능을 갖고 있다. 그러나, 물젖음에 의해 전지의 양극/음극 절연 끼워맞춤부가 부식된 경우, 전지 내부의 압력이 리크하여, 안전 밸브가 바르게 기능하지 않고 발화 사고에 연결될 리스크가 있다.

일본국 특허공개 평11-144695호 공보 일본국 특허공개 2000-162081호 공보

물젖음에 대해 젖은 형적을 검지하는 시일을 첨부하고, 경고를 발하는 것이 있으나(예를 들어, 특허 문헌 1 참조), 전지의 사용을 제한하는 것은 아니기 때문에, 회로 기판의 물젖음에 의한 마이그레이션(절연 열화)이나 쇼트에 의한 회로 오동작이 발생할 우려가 있다. 또, 전지의 이상에 따르는 전해액의 누설에 대해서도, 상기와 동등한 문제점이 발생할 우려가 있다.

또, 전자기기의 물젖음 대책으로는, 물 등의 액체를 검지하는 센서를 설치하고, 물젖음을 검지한 당해 센서로부터 발신되는 신호에 의해서 보호 회로를 작동시키는 것도 이용되고 있다. 예를 들어, 절연 기판 상에 소정 간격을 두고 대향 배치된 한 쌍의 전극으로 이루어지는 검지부를 구비하는 누설 센서가 제안되어 있다(예를 들어, 특허 문헌 2 참조).

이 누설 센서는, 검지부의 전극 사이가 물젖음 상태가 되면, 단자부 사이가 리크함으로써 제어 회로에 신호가 입력되고, 기기의 동작이 제어된다. 즉, 이 웨팅 센서는, 검지부로의 액체의 유입이 작동 조건으로 되어 있기 때문에, 물젖음 상태가 일어났을 때에는, 적극적으로 검지부로 액체를 유입시키는 구성이 요망되는 한편으로, 제어 회로를 작동시킬 필요가 없는 물젖음 상태 이외에서는, 오작동시키지 않도록 하여, 센서로서의 신뢰성을 확보할 필요도 있다.

또, 리튬 이온 이차 전지 등의 배터리 시스템에 있어서는, 배터리 셀의 충방전 회로 상에 퓨즈 소자를 접속하고, 발열 저항체의 열로 퓨즈를 용단(溶斷)함으로써 당해 충방전 회로를 차단하는 방법이 제안되어 있다. 예를 들어 도 30에 도시한 보호 회로(100)에서는, 발열 저항체(101)로의 통전을 바꾸는 FET(102)와, 배터리 셀이 직렬 및/또는 병렬로 접속된 배터리 스택(103)과, 배터리 스택(103)의 과충전이나 과방전 등을 모니터함과 더불어, 배터리 스택(103)의 이상시에는 FET(102)에 제어 신호를 출력하는 제어 IC(104)와, 배터리 스택(103)의 충방전 경로 상에 접속된 퓨즈(105)를 구비한다.

보호 회로(100)는, 배터리 스택(103)에 이상이 없는 경우는, FET(102)에 의해서 발열 저항체(101)로의 통전이 규제되고 있다. 그리고, 보호 회로(100)는, 제어 IC(104)에 의해서 배터리 스택(103)의 과충전이나 과방전 등의 이상을 검지하면, FET(102)에 의해서 발열 저항체(101)로 통전시킨다. 이것에 의해, 보호 회로(100)는, 발열 저항체(101)가 발열함으로써 퓨즈(105)를 용단하고, 배터리 스택(103)의 충방전 경로를 차단한다.

그러나, 보호 회로(100)에서는, 발열 저항체(101)의 통전을 제어하기 위해서, FET(102) 및 FET(102)를 제어하는 제어 IC(104)가 필요하게 되고, 부품점수의 증가나 조립 공정수의 증가를 초래하며, 또, 물젖음이나 전지로부터의 액 누설 등에 의해 제어 IC(104)의 고장이 일어나면, 퓨즈(105)를 용단할 수 없을 우려가 있다.

본 발명은, 이러한 종래의 실정을 감안하여 제안된 것이며, 물젖음이나 전지로부터의 액 누설 등을 검지하는 웨팅 센서, 물젖음이나 전지로부터의 액 누설 등의 이상에 대해, 안전하게 전기 회로를 개방시킬 수 있는 스위치 소자, 및 스위치 소자를 장착한 배터리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 서술한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따르는 웨팅 센서는, 액체에 닿음으로써 발열하는 반응부와, 상기 반응부의 근방에 배치되고, 온도 상승에 따라 전기 저항값이 저하하는 서미스터를 갖는 것이다.

또, 본 발명에 따르는 스위치 소자는, 외부 회로에 접속되는 가용(可溶) 도체와, 발열 저항체와, 액체에 닿음으로써 발열하는 반응부와, 상기 발열 저항체와 접속되고, 상기 반응부의 온도 상승에 따라 전기 저항값이 저하하는 서미스터를 구비하며, 상기 서미스터의 전기 저항값의 저하에 의해 통전량이 증가한 상기 발열 저항체의 발열에 의해서 상기 가용 도체를 용단하는 것이다.

또, 본 발명에 따르는 배터리 시스템은, 배터리 셀과, 상기 배터리 셀의 충방전 경로 상에 접속된 가용 도체와, 발열 저항체와, 액체에 닿음으로써 발열하는 반응부와, 상기 발열 저항체의 통전 경로 상에 접속되고, 상기 반응부의 온도 상승에 따라 전기 저항값이 저하하는 서미스터를 구비하며, 상기 서미스터의 전기 저항값의 저하에 의해 통전량이 증가한 상기 발열 저항체의 발열에 의해서 상기 가용 도체를 용단하는 것이다.

또, 본 발명에 따르는 배터리 시스템은, 배터리 셀과, 상기 배터리 셀의 충방전 경로 상에 접속된 가용 도체와, 발열 저항체와, 액체에 닿음으로써 발열하는 반응부와, 상기 반응부의 온도 상승에 따라 전기 저항값이 저하하는 서미스터와, 상기 발열 저항체로의 통전을 제어하는 전류 제어 소자를 구비하고, 상기 서미스터와 상기 전류 제어 소자가 접속되며, 상기 서미스터의 전기 저항값의 저하에 의해 상기 전류 제어 소자가 통전되고, 상기 발열 저항체로의 통전이 개시되며, 상기 발열 저항체의 발열에 의해서 상기 가용 도체를 용단하는 것이다.

또, 본 발명에 따르는 스위치 소자는, 외부 회로에 접속되는 가용 도체와, 액체에 닿음으로써 발열하는 반응부를 구비하고, 상기 반응부의 발열에 의해서 상기 가용 도체를 용단하는 것이다.

또, 본 발명에 따르는 배터리 시스템은, 배터리 셀과, 상기 배터리 셀의 충방전 경로 상에 접속된 가용 도체와, 액체에 닿음으로써 발열하는 반응부를 구비하고, 상기 반응부의 발열에 의해서 상기 가용 도체를 용단하는 것이다.

본 발명에 의하면, 물젖음이나 전지로부터의 액 누설 등, 외부 회로의 전류 경로를 차단할 필요가 생긴 경우에, 액체와 닿은 반응부의 발열에 의해서 감온부의 전기 특성이 변화하여, 외부 회로에 전력이 공급된다. 이것에 의해, 보호 소자를 작동시켜, 혹은 발열 저항체를 통전, 발열시켜 퓨즈 엘리먼트를 용단하고, 외부 회로의 전류 경로를 차단할 수 있다.

또, 본 발명에 의하면, 물젖음이나 전지로부터의 액 누설 등, 외부 회로의 전류 경로를 차단할 필요가 생긴 경우에, 액체와 닿은 반응부의 발열에 의해서 가용 도체가 용단되고, 이 가용 도체를 개재하여 통전되고 있던 외부 회로의 전류 경로를 차단할 수 있다.

도 1은, 웨팅 센서의 개략 구성을 도시한 도이다.
도 2는, 웨팅 센서의 구성예를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은, 웨팅 센서를 이용한 배터리 팩의 회로 구성을 도시한 도이다.
도 4는, 보호 소자를 도시한 도이며, (A)는 평면도, (B)는 X－X＇단면도이다.
도 5는, 보호 소자의 회로 구성도이며, (A)는 퓨즈 엘리먼트의 용단 전, (B)는 퓨즈 엘리먼트의 용단 후를 도시한다.
도 6은, 웨팅 센서를 이용한 배터리 팩의 회로 구성을 도시한 도이다.
도 7은, 스위치 소자의 구성예를 도시한 분해 사시도이다.
도 8은, 퓨즈 엘리먼트의 단면 사시도이다.
도 9는, 스위치 소자의 회로 구성을 도시한 도이며, (A)는 퓨즈 엘리먼트의 용단 전, (B)는 퓨즈 엘리먼트의 용단 후를 도시한다.
도 10은, 스위치 소자를 이용한 배터리 팩의 회로 구성을 도시한 도이다.
도 11은, 스위치 소자를 이용한 배터리 팩의 회로 구성을 도시한 도이다.
도 12는, 발열 저항체를 유리층에서 피복한 스위치 소자의 구성예를 도시한 도이며, (A)는 단면도, (B)는 평면도이다.
도 13은, 발열 저항체로의 급전 경로와 퓨즈 엘리먼트로의 통전 경로를 분리한 스위치 소자의 구성예를 도시한 도이며, (A)는 단면도, (B)는 평면도이다.
도 14는, 발열 저항체로의 급전 경로와 퓨즈 엘리먼트로의 통전 경로를 분리한 스위치 소자의 회로도이다.
도 15는, 발열 저항체로의 급전 경로와 퓨즈 엘리먼트로의 통전 경로를 분리한 스위치 소자를 이용한 배터리 팩의 회로 구성을 도시한 도이다.
도 16은, 스위치 소자의 하우징을 도시한 사시도이며, (A)는 천면에 도입구가 형성된 상태, (B)는 천면에 복수의 도입구가 형성된 상태, (C)는 천면 및 측면에 도입구가 형성된 상태, (D)는 천면 및 측면에 복수의 도입구가 형성된 상태를 도시한다.
도 17은, 원통형상의 커버 부재를 이용한 스위치 소자를 도시한 사시도이다.
도 18은, 배출구가 형성된 하우징을 이용한 스위치 소자를 도시한 사시도이다.
도 19는, 반응부가 설치된 위치와 같은 높이에 배출구가 설치된 스위치 소자를 도시한 단면도이다.
도 20은, 슬릿형상의 도입구 및 슬릿형상의 배출구가 형성된 하우징을 이용한 스위치 소자를 도시한 사시도이다.
도 21은, 도입홈이 형성된 하우징을 이용한 스위치 소자를 도시한 도이며, (A)는 단면도, (B)는 외관 사시도이다.
도 22는, 복수의 도입구 및 도입홈이 형성된 하우징을 이용한 스위치 소자를 도시한 도이며, (A)는 단면도, (B)는 외관 사시도이다.
도 23은, 반응부가 설치된 내부에 걸쳐 점차 협소화하는 도입홈이 형성된 하우징을 이용한 스위치 소자를 도시한 단면도이다.
도 24는, 반응부 이외의 장소에 발수 처리부를 형성한 하우징을 이용한 스위치 소자를 도시한 단면도이다.
도 25는, 도입구를 수용성의 절연 재료로 시일한 하우징을 이용한 스위치 소자를 도시한 사시도이다.
도 26은, 도입홈 내을 수용성의 절연 재료로 봉지한 스위치 소자를 도시한 단면도이다.
도 27은, 반응부의 발열에 의해서 가용 도체를 용단하는 스위치 소자를 도시한 분해 사시도이다.
도 28은, 도 27에 도시한 스위치 소자의 회로도 구성예를 도시한 도인 (A)는 용단 전, (B)는 용단 후의 상태를 도시한다.
도 29는, 도 27에 도시한 스위치 소자를 이용한 배터리 시스템의 회로 구성예를 도시한 도이다.
도 30은, 종래의 배터리 팩의 회로 구성을 도시한 도이다.

이하, 본 발명이 적용된 웨팅 센서, 스위치 소자, 및 스위치 소자를 장착한 배터리 시스템에 대해서, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명은, 이하의 실시 형태에만 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서 여러 가지의 변경이 가능한 것은 물론이다. 또, 도면은 모식적인 것이며, 각 치수의 비율 등은 현실의 것과는 상이한 경우가 있다. 구체적인 치수 등은 이하의 설명을 참작하여 판단해야만 하는 것이다. 또, 도면 상호간에 있어서도 서로의 치수의 관계나 비율이 상이한 부분이 포함되어 있는 것은 물론이다.

[웨팅 센서]

본 발명이 적용된 웨팅 센서(1)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 액체에 닿음으로써 발열하는 반응부(2)와, 반응부(2)의 온도 상승에 따라 전기 특성이 변화하는 감온부(3)를 갖는다. 반응부(2)는, 예를 들어 물과 반응하여 발열하는 생석회를 이용하여 구성할 수 있고, 예를 들어 도 2에 도시한 바와 같이, 절연 기판(5) 상에 배치, 유지되어 있다. 감온부(3)로는, 예를 들어 반응부(2)의 온도 상승에 따라 저항값이 저하하는 서미스터나 전압이 변화하는 다이오드, 그 외 펠티에 소자, 열전대, 바이메탈, 온도 센서 등, 전기 특성이 온도 의존성을 갖는 전자 부품을 이용할 수 있다. 반응부(2)와 감온부(3)는 서로 근접하여 배치됨으로써 열적으로 접속되고, 반응부(2)의 열에 의해서 감온부(3)가 가열된다. 이것에 의해 감온부(3)는, 저항값이나 출력 전압 등의 전기 특성이 변화한다.

이하에서는, 액 누설 센서(1)의 감온부(3)로서 서미스터(3a)를 이용한 경우를 예로 설명한다. 서미스터(3a)는, 절연 기판(5) 상에 형성됨과 더불어, 양단이 제1, 제2 외부 접속 전극(6, 7)과 접속되어 있다. 서미스터(3a)는 제1, 제2 외부 접속 전극(6, 7)을 개재하여 전기 회로(4)의 통전 경로 상에 접속되고, 상시, 높은 전기 저항에 의해서 전기 회로(4)의 통전을 규제하고 있다. 또, 서미스터(3a)는, NTC(negative temperature coefficient) 서미스터 또는 CTR(critical temperature resistor) 서미스터를 적절하게 이용할 수 있다. 그리고, 웨팅 센서(1)는, 반응부(2)가 액체와 접촉함으로써 발열하면, 서미스터(3a)의 전기 저항값이 저하함으로써, 전기 회로(4)를 통전시킬 수 있다.

또, 웨팅 센서(1)는, 절연 기판(5) 상을 덮는 커버 부재(8)에 의해 하우징이 형성된다. 커버 부재(8)에는, 반응부(2)에 액체를 이끄는 도입구(9)가 형성되어 있다.

또한, 웨팅 센서(1)는, 반응부(2)와 서미스터(3a)가 중첩하여 배치되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 웨팅 센서(1)는, 절연 기판 상에 배치된 생석회 상에 서미스터(3a)가 중첩 배치된다. 이것에 의해 반응부(2)와 서미스터(3a)가 열적으로 밀접하게 접속되고, 반응부(2)가 발열함으로써, 신속하게 서미스터(3a)의 전기 저항값을 저하시킬 수 있다.

[발수 처리]

또한, 웨팅 센서(1)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 반응부(2) 이외의 장소, 또는 반응부(2) 및 그 근방 이외의 장소에, 발수 처리부(14)를 설치해도 된다. 예를 들어 웨팅 센서(1)는, 반응부(2), 서미스터(3a)를 제외한 절연 기판(5)의 표면(5a)의 노출 영역에, 발수 처리부(14)가 설치된다.

발수 처리부(14)는, 예를 들어 불소계 코팅제의 도포, 납땜 페이스트 코팅 등, 공지의 수법에 의해 형성할 수 있다.

이것에 의해, 웨팅 센서(1)는, 절연 기판(5) 상의 액체를 비발수 영역인 반응부(2)로 이끌 수 있으며, 서미스터(3a)의 가열을 촉진하여 신속하게 서미스터(3a)의 전기 저항값을 저하시킬 수 있다.

[웨팅 센서의 사용예]

웨팅 센서(1)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 예를 들어 리튬 이온 이차 전지의 배터리 팩(10) 내의 회로에 장착하여 이용할 수 있다. 배터리 팩(10)은, 예를 들어, 복수의 리튬 이온 이차 전지의 배터리 셀로 이루어지는 배터리 스택(15)을 갖는다.

배터리 팩(10)은, 배터리 스택(15)과, 배터리 스택(15)의 충방전을 제어하는 충방전 제어 회로(16)와, 배터리 스택(15)의 이상시에 충전을 차단하는 보호 소자(11)와, 각 배터리 셀의 액 누설이나 수몰 등을 검출하는 웨팅 센서(1)와, 웨팅 센서(1)의 검출 결과에 따라 보호 소자(11)의 동작을 제어하는 전류 제어 소자(12)를 구비한다.

배터리 스택(15)은, 액 누설이나 수몰 등으로부터 보호하기 위한 제어를 필요로 하는 배터리 셀이 직렬 및/또는 병렬 접속된 것이며, 배터리 팩(10)의 양극 단자(10a), 음극 단자(10b)를 개재하여, 착탈 가능하게 충전 장치(13)에 접속되고, 충전 장치(13)로부터의 충전 전압이 인가된다. 충전 장치(13)에 의해 충전된 배터리 팩(10)은, 양극 단자(10a), 음극 단자(10b)를 배터리로 동작하는 전자기기에 접속함으로써, 이 전자기기를 동작시킬 수 있다.

충방전 제어 회로(16)는, 배터리 스택(15)으로부터 충전 장치(13)에 흐르는 전류 경로에 직렬 접속된 2개의 전류 제어 소자(17, 18)와, 이들 전류 제어 소자(17, 18)의 동작을 제어하는 제어부(19)를 구비한다. 전류 제어 소자(17, 18)는, 예를 들어 전계 효과 트랜지스터(이하, FET라고 부른다)에 의해 구성되고, 제어부(19)에 의해 게이트 전압을 제어함으로써, 배터리 스택(15)의 전류 경로의 충전 방향 및/또는 방전 방향으로의 도통과 차단을 제어한다. 제어부(19)는, 충전 장치(13)로부터 전력 공급을 받아 동작하고, 각 배터리 셀의 전압을 검출하는 도시 생략한 검출 회로에 의한 검출 결과에 따라, 배터리 스택(15)이 과방전 또는 과충전일 때, 전류 경로를 차단하도록, 전류 제어 소자(17, 18)의 동작을 제어한다.

보호 소자(11)는, 예를 들어, 배터리 스택(15)과 충방전 제어 회로(16) 사이의 충방전 전류 경로 상에 접속되고, 그 동작이 전류 제어 소자(12)에 의해서 제어된다. 구체적으로, 보호 소자(11)는, 도 4(A)(B)에 도시한 바와 같이, 절연 기판(26)과, 절연 기판(26) 상에 형성된 제1, 제2 전극(22, 23)과, 절연 기판(26)의 표면에 형성된 발열 저항체(24)와, 발열 저항체(24)를 피복하는 유리층(27)과, 유리층(27) 상에 적층됨과 더불어 발열 저항체(24)와 접속된 발열체 인출 전극(21)과, 제1 전극(22), 발열체 인출 전극(21), 및 제2 전극(23)에 걸쳐 접속용 땜납(28)을 개재하여 탑재되는 퓨즈 엘리먼트(20)를 구비한다. 제1, 제2 전극(22, 23)은, 각각 절연 기판(26)의 이면에 형성된 제1, 제2 외부 접속 전극(22a, 23a)과 캐스털레이션(castellation)을 개재하여 접속되어 있다. 또, 발열 저항체(24)는, 발열체 급전 전극(25)과 접속되고, 발열체 급전 전극(25)을 개재하여 전류 제어 소자(12)와 접속되어 있다. 또, 발열 저항체(24)는, 발열체 인출 전극(21)이 퓨즈 엘리먼트(20)와 전기적으로 접속됨으로써, 퓨즈 엘리먼트(20) 및 배터리 스택(15)의 충방전 경로와 접속되어 있다.

웨팅 센서(1)는, 감온부(3)(서미스터(3a))의 일단이 배터리 스택(15)과 접속되고, 타단이 전류 제어 소자(12)와 접속되어 있다. 그리고, 웨팅 센서(1)는, 상시 서미스터(3a)의 고저항에 의해, 배터리 스택(15)으로부터 전류 제어 소자(12)로의 통전을 규제하고 있다. 또, 웨팅 센서(1)는, 배터리 셀의 액 누설이나 수몰 등의 물젖음 상태가 발생했을 때에, 반응부(2)가 발열하여, 서미스터(3a)의 전기 저항값이 내려감으로써, 배터리 스택(15)으로부터 전류 제어 소자(12)로 통전 가능하게 한다.

전류 제어 소자(12)는, 예를 들어 FET에 의해 구성되고, 물젖음 상태가 되었을 때에 웨팅 센서(1)를 개재하여 배터리 스택(15)의 전력이 통전되면, 보호 소자(11)에 배터리 스택(15)으로부터의 전류가 흐르도록 바꾸어, 보호 소자(11)를 작동시킨다. 이것에 의해, 전류 제어 소자(12)는, 배터리 스택(15)의 충방전 전류 경로를 전류 제어 소자(17, 18)의 스위치 동작에 상관없이 차단하도록 제어한다.

이상과 같은 구성으로 이루어지는 배터리 팩(10)에 있어서, 보호 소자(11)는, 도 5(A)에 도시한 회로 구성을 갖는다. 즉, 보호 소자(11)는, 발열체 인출 전극(21)을 개재하여 제1, 제2 전극(22, 23) 사이에 걸쳐 직렬 접속된 퓨즈 엘리먼트(20)와, 퓨즈 엘리먼트(20)의 접속점을 개재하여 통전하고 발열시킴으로써 퓨즈 엘리먼트(20)를 용융하는 발열 저항체(24)로 이루어지는 회로 구성이다. 또, 보호 소자(11)에서는, 예를 들어, 퓨즈 엘리먼트(20)가 제1, 제2 외부 접속 전극(22a, 23a)을 개재하여 배터리 팩(10)의 충방전 전류 경로 상에 직렬 접속되고, 발열 저항체(24)가 발열체 급전 전극(25)을 개재하여 전류 제어 소자(12)와 접속된다. 보호 소자(11)의 제1 전극(22)은, 제1 외부 접속 전극(22a)을 개재하여 배터리 스택(15)의 한쪽의 개방단측에 접속되고, 제2 전극(23)은, 제2 외부 접속 전극(23a)을 개재하여 배터리 팩(10)의 양극 단자(10a)측에 접속된다.

[용단 공정]

이러한 회로 구성으로 이루어지는 웨팅 센서(1)는, 전지로부터의 액 누설이나 수몰 등, 배터리 팩(10)의 전류 경로를 차단할 필요가 생긴 경우에, 커버 부재(8)의 도입구(9)를 개재하여 액체가 침입하면, 반응부(2)의 발열에 의해서 서미스터(3a)가 저저항화하고, 배터리 스택(15)으로부터 통전된 전류 제어 소자(12)에 의해서 보호 소자(11)에 배터리 스택(15)의 전력이 공급된다. 이것에 의해, 보호 소자(11)는, 발열 저항체(24)가 통전, 발열되고, 배터리 팩(10)의 전류 경로 상에 장착된 퓨즈 엘리먼트(20)가 용단된다. 따라서, 배터리 팩(10)은, 제1 전극(22)~발열체 인출 전극(21)~제2 전극(23)의 사이를 용단시켜(도 5(B)), 배터리 팩(10)의 전류 경로를 차단할 수 있다. 또, 퓨즈 엘리먼트(20)가 용단됨으로써, 발열 저항체(24)로의 급전도 정지된다.

[FET 생략형]

또, 웨팅 센서(1)를 이용한 배터리 팩(10)은, 보호 소자(11)의 작동을 제어하는 FET를 생략하고, 웨팅 센서(1)에 의해서 보호 소자(11)를 작동시켜도 된다. 도 6에 도시한 바와 같이, 이 배터리 팩(10)은, 웨팅 센서(1)의 감온부(3)(서미스터(3a))는, 일단을 보호 소자(11)의 발열 저항체(24)와 접속되고, 타단을 배터리 스택(15)의 개방단과 접속되어 있다. 웨팅 센서(1)는, 상시 서미스터(3a)의 고저항에 의해 발열 저항체(24)로의 통전을 규제하고 있다.

그리고, 웨팅 센서(1)는, 전지로부터의 액 누설이나 수몰 등, 배터리 팩(10)의 전류 경로를 차단할 필요가 생긴 경우에, 커버 부재(8)의 도입구(9)를 개재하여 액체가 침입하면, 반응부(2)의 발열에 의해서 서미스터(3a)가 저저항화하고, 보호 소자(11)의 발열 저항체(24)에 배터리 스택(15)의 전력이 공급 가능해진다. 이것에 의해, 보호 소자(11)는, 발열 저항체(24)가 통전, 발열되고, 배터리 팩(10)의 전류 경로 상에 장착된 퓨즈 엘리먼트(20)가 용단된다. 따라서, 배터리 팩(10)은, 제1 전극(22)~발열체 인출 전극(21)~제2 전극(23)의 사이를 용단시켜(도 5(B)), 배터리 팩(10)의 전류 경로를 차단할 수 있다. 또, 퓨즈 엘리먼트(20)가 용단됨으로써, 발열 저항체(24)로의 급전도 정지된다.

또한, 본 발명의 웨팅 센서(1)는, 리튬 이온 이차 전지의 배터리 팩에 이용하는 경우에 한정되지 않으며, 전기 신호에 의한 전류 경로의 차단을 필요로 하는 여러가지 용도에도 물론 응용 가능하다. 또, 웨팅 센서(1)는, 서미스터(3a) 외에도 감온부(3)를 구성하는 온도 의존성을 갖는 전기 특성을 구비한 각종 전자 부품을 이용하여, 당해 전기 특성의 변화에 따라, 적당히, 웨팅 센서(1)와 접속되는 전기 회로의 통전을 제어할 수 있다.

[제1 스위치 소자]

이어서, 웨팅 센서(1)를 이용하여 형성된 스위치 소자(30)에 대해 설명한다. 도 7은, 스위치 소자(30)의 분해 사시도이다. 스위치 소자(30)는, 외부 회로의 통전 경로 상에 배치됨으로써 당해 외부 회로의 도통을 차단하는 것이며, 웨팅 센서(1)를 내장함으로써, 수몰이나 배터리액 누설 등의 물젖음 상태를 검지함으로써, 적당히 통전 경로의 차단을 행하는 것이다. 또, 스위치 소자(30)는, 외부 회로가 형성된 회로 기판 상에 리플로우 등에 의해 실장 가능하게 형성되어 있다.

스위치 소자(30)는, 외부 회로에 접속되는 퓨즈 엘리먼트(31)와, 발열 저항체(32)와, 웨팅 센서(1)를 구성하는 반응부(2) 및 감온부(3)를 구비한다. 또, 스위치 소자(30)는, 퓨즈 엘리먼트(31)나 발열 저항체(32), 감온부(3)가 설치되는 절연 기판(33)과, 절연 기판(33) 상을 덮는 커버 부재(34)에 의해 하우징이 형성된다. 커버 부재(34)에는, 반응부(2)에 액체를 이끄는 도입구(36)가 형성되어 있다. 이하, 액 누설 센서(1)의 감온부(3)로서 서미스터(3a)를 이용한 경우를 예로 설명한다.

[절연 기판]

절연 기판(33)은, 예를 들어, 알루미나, 유리 세라믹스, 멀라이트, 지르코니아 등의 절연성을 갖는 부재를 이용하여, 예를 들어 대략 방형으로 형성되어 있다. 절연 기판(33)은, 그 외에도, 유리 에폭시 기판, 페놀 기판 등의 프린트 배선 기판에 이용되는 재료를 이용해도 된다.

절연 기판(33)의 상(相) 대향하는 양단부에는, 제1, 제2 전극(38, 39)이 형성되어 있다. 제1, 제2 전극(38, 39)은, 각각, Ag나 Cu 등의 도전 패턴에 의해서 형성되어 있다. 또, 제1, 제2 전극(38, 39)은, 절연 기판(33)의 표면(33a)보다, 도시 생략한 캐스털레이션을 개재하여 이면(33b)에 형성된 제1, 제2 외부 접속 전극(38a, 39a)과 연속되고 있다. 스위치 소자(30)는, 이면(33b)에 형성된 제1, 제2 외부 접속 전극(38a, 39a)이, 스위치 소자(30)가 실장되는 외부 회로 기판에 설치된 접속 전극에 접속됨으로써, 퓨즈 엘리먼트(31)가 회로 기판 상에 형성된 전류 경로의 일부에 장착된다.

또, 절연 기판(33)에는, 예를 들어 생석회가 배치, 유지됨으로써 반응부(2)가 형성된다. 또, 절연 기판(33)은, 반응부(2)에 서미스터(3)가 중첩 배치됨으로써 웨팅 센서(1)가 구성되어 있다.

[발열 저항체]

발열 저항체(32)는, 비교적 저항값이 높게 통전하면 발열하는 도전성을 갖는 부재이며, 예를 들어 니크롬, W, Mo, Ru 등 또는 이들을 포함하는 재료로 이루어진다. 발열 저항체(32)는, 이들의 합금 혹은 조성물, 화합물의 분상체를 수지 바인더 등과 혼합하여, 페이스트상으로 한 것을 절연 기판(33) 상에 스크린 인쇄 기술을 이용하여 패턴 형성하고, 소성하는 등에 의해서 형성할 수 있다.

발열 저항체(32)는, 퓨즈 엘리먼트(31)가 중첩되고, 통전에 의해서 발열하면 퓨즈 엘리먼트(31)를 용단한다. 발열 저항체(32)는, 일단이 서미스터(3a)와 접속됨으로써, 상시, 통전 및 발열이 규제되어 있다. 그리고, 발열 저항체(32)는, 서미스터(3a)의 전기 저항값의 저하에 의해 통전량이 증가함으로써 발열하고, 퓨즈 엘리먼트(31)를 용단할 수 있다. 또, 발열 저항체(32)는, 퓨즈 엘리먼트(31)가 중첩됨으로써 전기적, 열적으로 접속되어 있다.

[퓨즈 엘리먼트]

스위치 소자(30)는, 제1 전극(38)으로부터 제2 전극(39)에 걸쳐 퓨즈 엘리먼트(31)가 접속용 땜납(28)에 의해 접속되어 있다. 퓨즈 엘리먼트(31)는, 통상 사용시에는 제1, 제2 전극(38, 39) 사이를 도통시키고, 스위치 소자(30)가 장착된 외부 회로의 전류 경로의 일부를 구성한다. 그리고, 퓨즈 엘리먼트(31)는, 정격을 초과하는 전류가 통전함으로써 자기 발열(줄 열)에 의해 용단되고, 혹은 발열 저항체(32)의 발열에 의해 용단되며, 제1, 제2 전극(38, 39) 사이를 차단한다.

퓨즈 엘리먼트(31)는, 소정의 정격 전류값을 갖고, 발열 저항체(32)의 발열이나 정격 전류값을 초과하는 전류가 통전되면 자기 발열에 의해 신속하게 용단된다. 퓨즈 엘리먼트(31)는, 니켈, 주석, 납으로부터 선택되는 어느 1종을 주성분으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 본 명세서에 있어서, 주성분이란, 재료 전체 질량을 기준으로서, 50wt% 이상인 성분을 말한다.

또, 퓨즈 엘리먼트(31)는, 저융점 금속층(41)과 고융점 금속층(42)을 적층시킨 적층 구조를 갖고 있어도 된다. 저융점 금속으로는, Pb 프리 땜납 등의 땜납을 이용하는 것이 바람직하고, 고융점 금속으로는, Ag, Cu 또는 이들을 주성분으로 하는 합금 등을 이용하는 것이 바람직하다. 고융점 금속과 저융점 금속을 함유함으로써, 스위치 소자(30)를 리플로우 실장하는 경우에, 리플로우 온도가 저융점 금속층의 용융 온도를 초과하여, 저융점 금속이 용융해도, 퓨즈 엘리먼트(31)로서 용단하기에 이르지 않는다.

도 8에 도시한 바와 같이, 퓨즈 엘리먼트(31)는, 내층을 저융점 금속으로 하고, 외층을 고융점 금속으로 해도 된다. 내층의 저융점 금속층(41)의 전체 표면을 외층의 고융점 금속층(42)으로 피복한 가용 도체를 이용함으로써, 리플로우 온도보다 융점이 낮은 저융점 금속을 이용한 경우에서도, 리플로우 실장시에, 내층의 저융점 금속의 외부로의 유출을 억제할 수 있다. 또, 용단시도, 내층의 저융점 금속이 용융함으로써, 외층의 고융점 금속을 용식(땜납 부식)하여, 신속하게 용단할 수 있다.

서미스터(3a)는, 일단이 발열 저항체(32)와 접속되고, 타단이 제1 발열체 전극(43)과 접속되어 있다. 제1 발열체 전극(43)은, 절연 기판(33)의 표면(33a) 상에 형성되고, 캐스털레이션을 개재하여 절연 기판(33)의 이면(33b)에 형성된 제1 발열체 급전 전극(도시 생략)과 연속되고 있다. 그리고, 서미스터(3a)는, 높은 전기 저항에 의해서 발열 저항체(32)로의 통전을 규제하고 있다.

그리고, 스위치 소자(30)는, 반응부(2)가 액체와 접촉함으로써 발열하면, 서미스터(3a)의 전기 저항값이 저하함으로써, 발열 저항체(32)로의 통전량을 증가시키고, 발열 저항체(32)의 발열에 의해서 퓨즈 엘리먼트(31)를 용단한다. 이것에 의해, 스위치 소자(30)는, 외부 회로의 통전 경로를 차단할 수 있다.

또, 상기 서술한 바와 같이, 웨팅 센서(1)는, 반응부(2)와 서미스터(3a)가 중첩하여 배치되어 있다. 이것에 의해 반응부(2)와 서미스터(3a)가 열적으로 밀접하게 접속되고, 반응부(2)가 발열함으로써, 신속하게 서미스터(3a)의 전기 저항값을 저하시킬 수 있다.

[커버 부재]

또, 스위치 소자(30)는, 퓨즈 엘리먼트(31)가 설치된 절연 기판(33)의 표면(33a) 상에, 내부를 보호함과 더불어 용융된 퓨즈 엘리먼트(31)의 비산을 방지하는 커버 부재(34)가 장착되어 있다. 커버 부재(34)는, 각종 엔지니어링 플라스틱, 세라믹스 등의 절연성을 갖는 부재에 의해 형성할 수 있다. 커버 부재(34)는, 절연 기판(33)의 표면(33a) 상에 절연성 접착제에 의해서 접속되고, 이것에 의해, 퓨즈 엘리먼트(31)를 덮는다.

또, 커버 부재(34)는, 절연 기판(33)에 설치된 반응부(2)에 액체를 도입하는 도입구(36)가 형성되어 있다.

이러한 스위치 소자(30)는, 도 9(A)에 도시한 회로 구성을 갖는다. 즉, 스위치 소자(30)는, 제1, 제2 전극(38, 39) 사이에 걸쳐 직렬 접속된 퓨즈 엘리먼트(31)와, 퓨즈 엘리먼트(31)의 접속점을 개재하여 통전하고 발열시킴으로써 퓨즈 엘리먼트(31)를 용융하는 발열 저항체(32)로 이루어지는 회로 구성이다. 또, 스위치 소자(30)는, 제1 발열체 전극(43), 감온부(3)(서미스터(3a)), 발열 저항체(32), 및 퓨즈 엘리먼트(31)에 이르는 발열 저항체(32)로의 통전 경로가 형성된다. 또, 스위치 소자(30)는, 제1, 제2 전극(38, 39)이 전원 회로 등의 외부 회로의 개방단에 접속됨으로써, 퓨즈 엘리먼트(31)가 당해 외부 회로의 통전 경로 상에 장착된다.

스위치 소자(30)는, 도 10에 도시한 바와 같이, 예를 들어 상기 서술한 리튬 이온 이차 전지의 배터리 팩(10) 내의 회로에 장착하여 이용할 수 있다. 스위치 소자(30)는, 제1 발열체 전극(43)이 발열 저항체(32)에 통전시키는 배터리 스택(15)의 한쪽의 개방단과 접속됨과 더불어, 서미스터(3a)에 의해서 발열 저항체(32)로의 통전이 규제되어 있다. 또, 스위치 소자(30)는, 제1 전극(38)이 배터리 스택(15)의 다른쪽의 개방단측에 접속되고, 제2 전극(39)이 배터리 팩(10)의 양극 단자(10a)측에 접속됨으로써, 퓨즈 엘리먼트(31)가 당해 외부 회로의 통전 경로 상에 장착된다.

그리고, 스위치 소자(30)는, 커버 부재(34)에 설치된 도입구(36)로부터 액체가 침입하고, 반응부(2)가 액체와 접촉함으로써 발열하면, 서미스터(3a)의 전기 저항값이 저하함으로써, 배터리 스택(15)으로부터 통전되며, 발열 저항체(32)를 발열시킬 수 있다. 이것에 의해, 스위치 소자(30)는, 배터리 팩(10)의 전류 경로 상에 장착된 퓨즈 엘리먼트(31)가 용융되고, 퓨즈 엘리먼트(31)의 용융 도체가, 젖음성이 높은 발열체 인출 전극(21) 및 제1, 제2 전극(38, 39)에 끌어당겨짐으로써 퓨즈 엘리먼트(31)가 용단된다. 따라서, 도 9(B)에 도시한 바와 같이, 스위치 소자(30)는, 배터리 스택(15)의 충방전 경로를 차단할 수 있다.

여기서, 스위치 소자(30)는, 퓨즈 엘리먼트(31)가 발열 저항체(32)와 접속됨으로써, 발열 저항체(32)로의 통전 경로의 일부를 구성한다. 따라서, 스위치 소자(30)는, 퓨즈 엘리먼트(31)가 용융하고, 외부 회로와의 접속이 차단되면, 발열 저항체(32)로의 통전 경로도 차단되기 때문에, 발열을 정지시킬 수 있다.

[발수 처리]

또한, 스위치 소자(30)는, 도 7에 도시한 바와 같이, 반응부(2) 이외의 장소, 또는 반응부(2) 및 그 근방 이외의 장소에, 발수 처리부(35)를 설치해도 된다. 예를 들어 스위치 소자(30)는, 반응부(2), 발열 저항체(32), 제1, 제2 전극(38, 39), 제1 발열체 전극(43), 서미스터(3a)를 제외한 절연 기판(33)의 표면(33a)의 노출 영역에, 발수 처리부(35)가 설치된다.

발수 처리부(35)는, 예를 들어 불소계 코팅제의 도포, 납땜 페이스트 코팅 등, 공지의 수법에 의해 형성할 수 있다.

이것에 의해, 스위치 소자(30)는, 절연 기판(33) 상의 액체를 비발수 영역인 반응부(2)로 이끌 수 있고, 서미스터(3a)의 가열을 촉진하여 퓨즈 엘리먼트(31)의 용단을 촉진시킬 수 있다.

[FET 스위칭]

또, 스위치 소자(30)는, 도 11에 도시한 바와 같이, 감온부(3)(서미스터(3a))를 배터리 스택(15)과 FET 등의 전류 제어 소자(12) 사이에 접속하고, 발열 저항체(32)의 일단을 전류 제어 소자(12)와 접속해도 된다. 이 경우, 서미스터(3a)는, 일단이 제3 외부 접속 전극(44)을 개재하여 배터리 스택(15)의 개방단과 접속됨과 더불어, 타단이 제4 외부 접속 전극(45)을 개재하여 전류 제어 소자(12)와 접속되어 있다. 그리고, 스위치 소자(30)는, 상시 서미스터(3a)의 고저항에 의해, 배터리 스택(15)으로부터 전류 제어 소자(12)로의 통전을 규제하고 있다. 또, 발열 저항체(32)는, 일단을 제1 발열체 전극(43)을 개재하여 전류 제어 소자(12)와 접속되고, 배터리 스택(15)으로부터의 통전이 규제되어 있다.

그리고, 스위치 소자(30)는, 배터리 셀의 액 누설이나 수몰 등의 물젖음 상태가 발생하면 커버 부재(34)에 설치된 도입구(36)로부터 액체가 침입하고, 반응부(2)가 액체와 접촉함으로써 발열한다. 이것에 의해, 서미스터(3a)의 전기 저항값이 저하함으로써, 배터리 스택(15)으로부터 전류 제어 소자(12)로 통전된다. 전류 제어 소자(12)는, 발열 저항체(32)에 배터리 스택(15)의 전력이 공급되도록 바뀌고, 이것에 의해, 스위치 소자(30)는, 발열 저항체(24)가 통전, 발열되며, 배터리 팩(10)의 전류 경로 상에 장착된 퓨즈 엘리먼트(31)가 용단되고, 배터리 팩(10)의 전류 경로를 차단할 수 있다. 또, 퓨즈 엘리먼트(31)가 용단됨으로써, 발열 저항체(32)로의 급전도 정지된다.

[절연층/발열체 인출 전극]

또한, 도 12에 도시한 바와 같이, 스위치 소자(30)는, 발열 저항체(32)를 덮도록 절연층(50)을 설치함과 더불어, 이 절연층(50)을 개재하여 발열 저항체(32)에 대향하도록 발열체 인출 전극(51)을 형성해도 된다. 발열체 인출 전극(51)은 퓨즈 엘리먼트(31)가 중첩됨으로써 접속되고, 이것에 의해 발열 저항체(32)는, 절연층(50) 및 발열체 인출 전극(51)을 개재하여 퓨즈 엘리먼트(31)와 중첩된다. 절연층(50)은, 발열 저항체(32)의 보호 및 절연을 도모함과 더불어, 발열 저항체(32)의 열을 효율적으로 퓨즈 엘리먼트(31)에 전하기 위해서 설치되고, 예를 들어 유리층으로 이루어진다. 또한, 스위치 소자(30)는, 발열 저항체(32)의 열을 효율적으로 퓨즈 엘리먼트(31)에 전하기 위해서, 발열 저항체(32)와 절연 기판(33) 사이에도 절연층(50)을 적층해도 된다.

이 경우, 발열 저항체(32)는, 일단이 발열체 인출 전극(51)과 접속되고, 타단이 서미스터(3a)를 개재하여 제1 발열체 전극(43)과 접속되어 있다. 발열체 인출 전극(51)은, 절연 기판(33)의 표면(33a) 상에 형성됨과 더불어 발열 저항체(32)와 접속된 하층부(51a)와, 발열 저항체(32)와 대향하여 절연층(50) 상에 적층됨과 더불어 퓨즈 엘리먼트(31)와 접속되는 상층부(51b)를 갖는다. 이것에 의해, 발열 저항체(32)는, 발열체 인출 전극(51)을 개재하여 퓨즈 엘리먼트(31)와 전기적으로 접속되어 있다. 또, 발열 저항체(32)는, 절연층(50) 및 발열체 인출 전극(51)을 개재하여 퓨즈 엘리먼트(31)와 열적으로 접속되어 있다. 또한, 발열체 인출 전극(51)은, 절연층(50)을 개재하여 발열 저항체(32)에 대향 배치됨으로써 가열되고, 퓨즈 엘리먼트(31)를 용융시킴과 더불어, 용융 도체를 응집하기 쉽게 할 수 있다.

또, 스위치 소자(30)는, 퓨즈 엘리먼트(31)가 발열체 인출 전극(51)과 접속됨으로써, 발열 저항체(32)로의 통전 경로의 일부를 구성한다. 따라서, 스위치 소자(30)는, 퓨즈 엘리먼트(31)가 용융하여, 외부 회로와의 접속이 차단되면, 발열 저항체(32)로의 통전 경로도 차단되기 때문에, 발열을 정지시킬 수 있다.

[통전 경로/급전 경로]

또, 본 발명이 적용된 스위치 소자는, 퓨즈 엘리먼트(31)의 통전 경로와, 발열 저항체(32)로의 급전 경로를 나누어도 된다. 예를 들어, 도 13에 도시한 스위치 소자(30)는, 발열 저항체(32)가 절연층(50)을 개재하여 퓨즈 엘리먼트(31)와 중첩됨으로써, 전기적으로는 퓨즈 엘리먼트(31)와 독립하고, 열적으로 접속된다. 또, 발열 저항체(32)는, 일단이 서미스터(3a)와 접속되고, 타단이 제2 발열체 전극(52)과 접속되어 있다. 제2 발열체 전극(52)은, 절연 기판(33)의 표면(33a) 상에 형성되고, 캐스털레이션을 개재하여 절연 기판(33)의 이면(33b)에 형성된 제2 발열체 급전 전극(도시 생략)과 연속되어 있다.

또한, 도 13에 도시한 스위치 소자(30)는, 발열 저항체(32)를, 제1, 제2 전극(38, 39)이 형성된 절연 기판(33)의 표면(33a)과 반대측의 이면(33b)에 형성해도 되고, 혹은, 절연 기판(33)의 표면(33a)에 퓨즈 엘리먼트(31)나 서미스터(3a)와 인접하여 형성해도 된다. 또, 스위치 소자(30)는, 발열 저항체(32)를, 절연 기판(33)의 내부에 형성해도 된다.

이러한 스위치 소자(30)는, 도 14에 도시한 바와 같이, 제1 발열체 전극(43), 감온부(3)(서미스터(3a)), 발열 저항체(32), 제2 발열체 전극(52)에 이르는 발열 저항체(32)로의 급전 경로(53)가 형성된다. 이 발열 저항체(32)의 급전 경로(53)는, 제1, 제2 발열체 전극(43, 52)이 급전 회로에 접속됨과 더불어, 서미스터(3a)에 의해서 통전이 규제되고 있다. 또, 스위치 소자(30)는, 제1, 제2 전극(38, 39) 사이에 걸쳐 퓨즈 엘리먼트(31)의 통전 경로(54)가 형성된다. 이 통전 경로(54)는, 제1, 제2 전극(38, 39)이 외부 회로의 개방단에 접속됨으로써, 당해 외부 회로의 통전 경로 상에 장착된다.

그리고, 스위치 소자(30)는, 반응부(2)가 액체와 접촉함으로써 발열하면, 서미스터(3a)의 전기 저항값이 저하함으로써, 급전 경로(53)를 통전시키고, 발열 저항체(32)를 발열시킬 수 있다. 이것에 의해, 스위치 소자(30)는, 퓨즈 엘리먼트(31)가 발열 저항체(32)의 열로 용단되어, 외부 회로를 차단할 수 있다.

또, 스위치 소자(30)는, 도 15에 도시한 바와 같이, 발열 저항체(32)로의 급전 경로(31)와 퓨즈 엘리먼트(31)의 통전 경로(32)를 병렬시켜도 된다. 도 15에 도시한 구성에 있어서도, 스위치 소자(30)는, 반응부(2)가 액체와 접촉함으로써 발열하면, 서미스터(3a)의 전기 저항값이 저하함으로써, 급전 경로(31)를 통전시키고, 발열 저항체(32)를 발열시킬 수 있다. 이것에 의해, 스위치 소자(30)는, 퓨즈 엘리먼트(31)가 발열 저항체(32)의 열로 용단되며, 외부 회로를 차단할 수 있다.

또한, 상기 서술한 제1, 제2 전극(38, 39), 발열체 인출 전극(51) 및 제1, 제2 발열체 전극(43, 52)은, 예를 들어 Ag나 Cu 등의 도전 패턴에 의해서 형성되고, 적당히, 표면에 Sn 도금, Ni/Au 도금, Ni/Pd 도금, Ni/Pd/Au 도금 등의 보호층이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 표면의 산화를 방지함과 더불어, 퓨즈 엘리먼트(31)의 접속용 땜납(28) 등의 접속 재료에 의한 제1, 제2 전극(38, 39), 발열체 인출 전극(51) 및 제1, 제2 발열체 전극(43, 52)의 침식을 억제할 수 있다.

[하우징]

이어서, 웨팅 센서(1) 및 스위치 소자(30)의 하우징에 대해 설명한다. 이하에서는, 스위치 소자(30)의 하우징에 대해 설명하는데, 웨팅 센서(1)에 대해서도 같은 구성을 가질 수 있다. 상기 서술한 바와 같이, 스위치 소자(30)는, 절연 기판(33)과, 절연 기판(33) 상에 접속된 커버 부재(34)에 의해서 하우징이 구성되어 있다. 스위치 소자(30)는, 커버 부재(34)를 설치함으로써, 퓨즈 엘리먼트(31), 반응부(2) 및 감온부(3)를 외부로부터 받는 기계적인 외란 등으로부터 보호함과 더불어, 퓨즈 엘리먼트(31)가 자기 발열에 의해 아크 방전의 발생에 따라 용단했을 때에, 용융 금속의 주위로의 비산을 방지할 수 있다.

커버 부재(34)에는, 반응부(2)에 액체를 이끄는 도입구(36)가 설치되어 있다. 스위치 소자(30)는, 커버 부재(34)에 설치된 도입구(36)를 개재하여 액체가 반응부(2)로 유입함으로써, 퓨즈 엘리먼트(31)를 불가역적으로 차단시킨다.

커버 부재(34)는, 예를 들어 도 16(A)에 도시한 바와 같이, 다면체로 이루어지고, 한 개의 면에, 한 개의 도입구(36)가 설치되어 있다. 스위치 소자(30)는, 외부 회로가 형성된 회로 기판에 실장되는 칩 부품으로서 형성된 경우, 하우징의 실장면과 반대측의 커버 부재(34)의 천면(34a)에 도입구(36)가 설치되는 것이 바람직하다. 천면(34a)에 도입구(36)가 설치됨으로써, 물젖음 상태가 되면 효율적으로 액체를 하우징 내에 넣음과 더불어 반응부(2)에 유지하며, 퓨즈 엘리먼트(31)를 차단시킬 수 있다. 물론 커버 부재(34)는, 천면(34a) 이외의 면, 예를 들어 측면(34b)에 도입구(36)를 형성해도 된다. 또, 커버 부재(34)는, 도 16(B)에 도시한 바와 같이, 천면(34a)에 복수의 도입구(36)를 형성해도 되고, 혹은 측면(34b)에 복수의 도입구(36)를 형성해도 된다. 커버 부재(34)는, 복수의 도입구(36)를 설치함으로써, 보다 액체를 반응부(2)에 도입하기 쉽게 할 수 있다.

또, 커버 부재(34)는, 예를 들어 도 16(C)에 도시한 바와 같이, 다면체로 이루어지고, 복수의 면, 예를 들어 천면(34a)과 측면(34b)에 도입구(36)를 설치해도 된다. 또, 커버 부재(34)는, 도 16(D)에 도시한 바와 같이, 복수의 면에 각각 1개 또는 복수의 도입구(36)를 형성해도 된다.

또, 스위치 소자(30)는, 커버 부재(34)를 통형상으로 형성하고, 도입구(36)를 임의의 위치에, 임의의 개수만 형성해도 된다. 도 17은 커버 부재(34)를 원통형상으로 형성하고, 전체 둘레에 걸쳐 복수의 도입구(36)를 형성한 스위치 소자(30)의 외관 사시도이다. 커버 부재(34)는, 중공의 다각기둥형상으로 형성해도 된다. 커버 부재(34)를 중공의 원기둥형상, 각기둥형상으로 형성함으로써, 스위치 소자(30)의 배치에 따른 면이나 각도, 액체의 침입 경로 등에 좌우되지 않고 도입구(36)를 형성할 수 있다.

또한, 도 17에 도시한 스위치 소자(30)는, 퓨즈 엘리먼트(31)에 통전하기 위한 제1 외부 접속 전극(38a) 및 제2 외부 접속 전극(39a)과, 제1 발열체 전극(43)과 접속된 제1 발열체 급전 전극(43a)이 커버 부재(34)의 외주면으로부터 돌출하여 형성되어 있다.

또, 커버 부재(34)는, 도입구(36)로부터 침입한 액체를 배출하는 배출구를 형성해도 된다. 도 18은, 다면체로 이루어지는 커버 부재(34)의 천면(34a)에 도입구(36)를 형성함과 더불어, 측면(34b)에 액체를 배출하는 배출구(37)를 형성한 스위치 소자(30)를 도시한 외관 사시도이다. 배출구(37)를 형성함으로써, 액체가 다량으로 스위치 소자(30) 내에 침입함으로써 반응부(2) 및 감온부(3)가 냉각되고, 서미스터(3a)의 저항값의 저하가 저해되는 등, 감온부(3)의 전기 특성의 변화가 저해되며, 퓨즈 엘리먼트(31)의 용단 작용이 더딘 등의 사태를 방지할 수 있다.

또한, 배출구(37)는, 도입구(36)보다 작게 형성되는 것이 바람직하다. 배출구(37)를 상대적으로 작게 함으로써, 스위치 소자(30) 내에 침입한 액체가 과잉으로 배출되고, 오히려 반응부(2)의 발열 작용이나, 퓨즈 엘리먼트(31)의 용단이 지연되는 것을 방지할 수 있다.

또, 배출구(37)는, 반응부(2)가 설치된 위치와 같은 높이, 또는 반응부(2)가 설치된 위치보다 상방에 설치되어 있는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 19에 도시한 바와 같이, 커버 부재(34)를 다면 형상으로 형성함과 더불어, 회로 기판에 실장되는 칩 부품으로서 형성된 경우, 배출구(37)는, 커버 부재(34)의 측면(34b)의 반응부(2)가 설치된 위치와 같은 높이 또는 상방에 설치되는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 스위치 소자(30) 내에 침입한 액체는, 반응부(2)보다 상방에 침입한 만큼 배수되고, 반응부(2)에는 잔류하기 때문에, 반응부(2)의 작용을 확보함과 더불어, 스위치 소자(30) 내에 다량으로 침입한 액체에 의해서 반응부(2) 및 감온부(3)가 냉각되며, 반응부(2)의 발열 작용이나, 퓨즈 엘리먼트(31)의 용단이 지연되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 액체를 도입하는 도입구(36) 및 액체를 배출하는 배출구(37)는, 원 형, 직사각형 등, 그 형상은 묻지 않는다. 또, 도입구(36) 및 배출구(37)는, 도 20에 도시한 바와 같이, 슬릿형상으로 형성해도 된다. 도입구(36)를 슬릿형상으로 형성함으로써, 보다 광범위하게 액체를 도입시키고, 신속하게 반응부(2)를 반응시켜 퓨즈 엘리먼트(31)를 용단시킬 수 있다. 또, 배출구(37)를 슬릿형상으로 형성함으로써, 스위치 소자(30) 내에 침입한 잉여의 액체를 신속하게 배수할 수 있고, 반응부(2)의 발열 작용이나 퓨즈 엘리먼트(31)의 용단의 진행이 지연되는 것을 방지할 수 있다.

또, 커버 부재(34)는, 천면(34a)에 슬릿형상의 도입구(36)를 설치함과 더불어, 반응부(2)로 액체를 이끄는 도입홈(40)을 설치해도 된다. 도 21(A)(B)에 도시한 바와 같이, 도입홈(40)은, 홈벽(40a)이 천면(34a)에 형성된 도입구(36)로부터 반응부(2)의 근방까지 연장된다. 이것에 의해, 스위치 소자(30)는, 도입구(36)에 침입한 액체가 반응부(2) 이외의 장소에 유입하는 일 없이, 확실히 반응부(2)로 이끌 수 있다. 또, 스위치 소자(30)는, 도입구(36)에 침입한 액체가 하우징 내에 흩어지게 하고, 반응부(2)의 발열 작용이나 퓨즈 엘리먼트(31)의 용단의 진행이 지연되는 것을 방지할 수 있다.

또, 커버 부재(34)는, 도 21(B)에 도시한 바와 같이, 도입홈(40)을 측면(34b)까지 연장시켜, 측면(34b)에 형성된 배출구(37)와 연속시켜도 된다. 이것에 의해, 스위치 소자(30)는, 도입구(36)로부터 침입한 액체를 효율적으로 반응부(2)로 이끄는 것과 더불어, 과잉인 액체를 효율적으로 배출구(37)로부터 배수할 수 있다.

또한, 도 22(A)(B)에 도시한 바와 같이, 도입홈(40)은, 복수 형성해도 된다. 도입홈(40)을 복수 형성함으로써, 반응부(2)의 전체 폭에 걸쳐 액체를 이끌 수 있다.

또, 도 23에 도시한 바와 같이, 도입홈(40)은, 천면(34a)을 향하는 도입구(36)의 개구부로부터 반응부(2)가 설치된 내부에 걸쳐 점차 협소화시켜도 된다. 도입홈(40)을 반응부(2)에 가깝게 함에 따라 협소화함으로써, 도입구(36)의 개구부로부터 침입한 액체를, 모세관 현상에 의해서 효율적으로 반응부(2)로 이끌 수 있다.

또, 스위치 소자(30)는, 반응부(2) 이외의 장소에 발수 처리를 실시하여, 액체를 반응부(2)에 유도해도 된다. 예를 들어 도 24에 도시한 바와 같이, 스위치 소자(30)는, 도입구(36), 또는 도입구(36) 및 도입홈(40)의 홈벽(40a)에 발수 처리가 실시된 발수 처리부(46)를 형성해도 된다. 발수 처리부(46)는, 예를 들어 불소계 코팅제의 도포, 납땜 페이스트 코팅 등, 공지의 수법에 의해 형성할 수 있다.

이것에 의해 스위치 소자(30)는, 도입구(36)로부터 침입한 액체를 효율적으로 반응부(2)로 이끌 수 있다. 또, 도입구(36)나 도입홈(40)에 발수 처리를 실시함으로써, 스위치 소자(30)를 작동시켜야 할 물젖음 상태 이외에서는, 소량의 액체를 튕겨 스위치 소자(30) 내에 침입시키지 않기에, 오작동을 방지하고, 센서 또는 스위치로서의 신뢰성을 확보할 수도 있다.

또, 스위치 소자(30)는, 커버 부재(34)의 내벽에 발수 처리를 실시해도 된다. 커버 부재(34)의 내벽에 발수 처리를 실시하는 것에 의해서도, 스위치 소자(30) 내에 침입한 액체를 효율적으로 반응부(2)로 이끌어, 신속하게 반응부(2)를 작용시킬 수 있다.

또, 스위치 소자(30)는, 도 25에 도시한 바와 같이, 도입구(36)를 액체로 용해되는 수용성 봉지재(47)로 형성된 시트체를 천면(34a)에 붙임으로써 폐색해도 된다. 또, 스위치 소자(30)는, 도 26에 도시한 바와 같이, 도입홈(40)을 액체로 용해되는 수용성 봉지재(47)로 폐색해도 된다. 수용성 봉지재(47)로는, 예를 들어, 한천, 젤라틴 등의 천연 폴리머, 셀룰로오스, 전분 등의 반합성 폴리머, 폴리비닐알코올 등의 합성 폴리머 등을 들 수 있다. 이들은, 액체와 접촉함으로써 수축 혹은 용해된다. 또한, 고분자량이 되면 용해되지 않고 팽창하는 성질이 강해지기 때문에, 중합도를 조정하여 이용하는 것이 바람직하다. 또, 액용성 재료로서 각설탕과 같은 수용성의 고형물을 이용한 경우, 액체와 접촉함으로써 용해, 혹은 체적이 감소한다.

또, 액체로서 배터리 셀에 충전된 에틸렌카보네이트 등의 전해액을 상정하고, 전해액 누설에 대응하여 작동하는 스위치 소자의 경우, 수용성 봉지재(47)의 재료로는, ABS, 폴리아크릴로니트릴, 폴리불화비닐리덴, 혹은 PET, PTT, PEN 등의 포화폴리에스테르 등을 이용할 수 있다. 이들 수용성 재료도, 고분자량이 되면 용해 속도가 떨어져, 스위치 소자(30)로서 반응 속도가 저하하는 경우도 있기 때문에, 반응 속도를 우선하는 경우는, 중합도를 조정하여 이용하는 것이 바람직하다.

도입구(36)나 도입홈(40)을 수용성 봉지재(47)로 폐색함으로써, 스위치 소자(30)를 작동시켜야 할 물젖음 상태 이외에서는, 소량의 액체를 튕겨 스위치 소자(30) 내에 침입시키지 않기에, 오작동을 방지하고, 센서 또는 스위치로서의 신뢰성을 확보할 수도 있다.

[제2 스위치 소자]

이어서, 제2 스위치 소자에 대해 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 상기 서술한 웨팅 센서(1) 및 스위치 소자(30)와 같은 부재에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 그 상세를 생략한다. 도 27은, 스위치 소자(60)의 분해 사시도이다. 스위치 소자(60)는, 외부 회로의 통전 경로 상에 배치됨으로써 당해 외부 회로의 도통을 차단하는 것이다. 스위치 소자(60)는, 외부 회로에 접속되는 퓨즈 엘리먼트(61)와, 액체에 닿음으로써 발열하는 반응부(2)를 구비하고, 반응부(2)의 발열에 의해서 퓨즈 엘리먼트(61)를 용단한다.

또, 스위치 소자(60)는, 퓨즈 엘리먼트(61) 및 반응부(2)가 설치되는 절연 기판(33)과, 절연 기판(33) 상을 덮는 커버 부재(34)에 의해 하우징이 형성된다. 커버 부재(34)에는, 반응부(2)에 액체를 이끄는 도입구(36)가 형성되어 있다. 절연 기판(33)의 상 대향하는 양단부에는, 제1, 제2 전극(38, 39)이 형성되어 있다. 스위치 소자(60)는, 제1, 제2 전극(38, 39)과 연속하는 제1, 제2 외부 접속 전극(38a, 39a)이, 스위치 소자(60)가 실장되는 외부 회로 기판에 설치된 접속 전극에 접속됨으로써, 퓨즈 엘리먼트(61)가 회로 기판 상에 형성된 전류 경로의 일부에 장착된다.

또, 절연 기판(33)에는, 예를 들어 생석회가 배치, 유지됨으로써 반응부(2)가 형성된다. 반응부(2)의 근방에는 퓨즈 엘리먼트(61)가 배치됨으로써, 반응부(2)와 퓨즈 엘리먼트(61)가 열적으로 접속되어 있다. 예를 들어 반응부(2)는, 퓨즈 엘리먼트(61)가 중첩하여 배치되어 있다.

[퓨즈 엘리먼트]

스위치 소자(60)는, 제1 전극(38)으로부터 제2 전극(39)에 걸쳐 퓨즈 엘리먼트(61)가 접속용 땜납에 의해 접속되어 있다. 퓨즈 엘리먼트(61)는, 통상 사용시에는 제1, 제2 전극(38, 39) 사이를 도통시키고, 스위치 소자(60)가 장착된 외부 회로의 전류 경로의 일부를 구성한다. 그리고, 퓨즈 엘리먼트(61)는, 정격을 초과하는 전류가 통전함으로써 자기 발열(줄 열)에 의해 용단되고, 혹은 반응부(2)의 발열에 의해 용단되며, 제1, 제2 전극(38, 39) 사이를 차단한다.

퓨즈 엘리먼트(61)는, 소정의 정격 전류값을 갖고, 반응부(2)의 발열이나 정격 전류값을 초과하는 전류가 통전되면 자기 발열에 의해 신속하게 용단된다. 퓨즈 엘리먼트(61)는, 니켈, 주석, 납으로부터 선택되는 어느 1종을 주성분으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 퓨즈 엘리먼트(61)는, 상기 서술한 퓨즈 엘리먼트(31)와 마찬가지로, 저융점 금속층(41)과 고융점 금속층(42)을 적층시킨 적층 구조를 갖고 있어도 된다.

이러한 스위치 소자(60)는, 도 28(A)에 도시한 회로 구성을 갖는다. 즉, 스위치 소자(60)는, 제1, 제2 전극(38, 39) 사이에 걸쳐 직렬 접속된 퓨즈 엘리먼트(61)와, 물젖음에 의해 발열함으로써 퓨즈 엘리먼트(61)를 용융하는 반응부(2)로 이루어지는 회로 구성이다. 또, 스위치 소자(60)는, 제1, 제2 전극(38, 39)이 전원 회로 등의 외부의 전기 회로(4)의 개방단에 접속됨으로써, 퓨즈 엘리먼트(61)가 당해 전기 회로(4)의 통전 경로 상에 장착되고, 정격 전류를 흐르게 하여, 전기 회로(4)를 통전시키고 있다.

그리고, 스위치 소자(60)는, 퓨즈 엘리먼트(61)에 정격을 초과하는 전류가 흐른 경우에는 자기 발열(줄 열)에 의해, 또, 스위치 소자(60)의 내부에 액체가 침입한 경우에는 반응부(2)의 발열에 의해, 퓨즈 엘리먼트(61)가 용단되고, 전기 회로(4)를 차단한다(도 28(B)).

스위치 소자(60)는, 도 29에 도시한 바와 같이, 예를 들어 상기 서술한 리튬 이온 이차 전지의 배터리 팩(10) 내의 회로에 장착하여 이용할 수 있다. 스위치 소자(60)는, 제1 전극(38)이 배터리 스택(15)의 다른쪽의 개방단측에 접속되고, 제2 전극(39)이 배터리 팩(10)의 양극 단자(10a)측에 접속됨으로써, 퓨즈 엘리먼트(61)가 당해 외부 회로의 통전 경로 상에 장착된다.

그리고, 스위치 소자(60)는, 커버 부재(34)에 설치된 도입구(36)로부터 액체가 침입하고, 반응부(2)가 액체와 접촉함으로써 발열하면, 배터리 팩(10)의 전류 경로 상에 장착된 퓨즈 엘리먼트(61)가 용융되고, 퓨즈 엘리먼트(61)의 용융 도체가, 젖음성이 높은 제1, 제2 전극(38, 39)에 끌어당겨짐으로써 퓨즈 엘리먼트(61)가 용단된다. 따라서, 도 28(B)에 도시한 바와 같이, 스위치 소자(60)는, 배터리 스택(15)의 충방전 경로를 차단할 수 있다.

[발수 처리]

또한, 도 27에 도시한 바와 같이, 스위치 소자(60)는, 상기 서술한 스위치 소자(30)와 마찬가지로, 반응부(2) 이외의 장소, 또는 반응부(2) 및 그 근방 이외의 장소에, 발수 처리부(35)를 설치해도 된다. 예를 들어 스위치 소자(60)는, 반응부(2), 제1, 제2 전극(38, 39)을 제외한 절연 기판(33)의 표면(33a)의 노출 영역에, 발수 처리부(35)가 설치된다.

이것에 의해, 스위치 소자(60)는, 절연 기판(33) 상의 액체를 비발수 영역인 반응부(2)로 이끌 수 있고, 퓨즈 엘리먼트(61)의 가열을 촉진하여 용단을 촉진시킬 수 있다.

또한, 스위치 소자(60)에 있어서도, 상기 서술한 스위치 소자(30)와 마찬가지로, 하우징을 구성하는 커버 부재(34)는, 다면체로 이루어지고, 한 개의 면에, 한 개의 도입구(36)가 설치되어 있다(도 16(A) 참조). 또, 커버 부재(34)는, 천면(34a)에 복수의 도입구(36)를 형성해도 되고(도 16(B) 참조), 혹은 측면(34b)에 복수의 도입구(36)를 형성해도 된다. 또, 커버 부재(34)는, 복수의 면, 예를 들어 천면(34a)과 측면(34b)에 도입구(36)를 설치해도 된다(도 16(C) 참조). 또, 커버 부재(34)는, 복수의 면에 각각 1개 또는 복수의 도입구(36)를 형성해도 된다(도 16(D) 참조).

또, 스위치 소자(60)는, 스위치 소자(30)와 마찬가지로, 커버 부재(34)를 통형상으로 형성하고, 도입구(36)를 임의의 위치에, 임의의 개수만 형성해도 된다(도 17 참조).

또, 스위치 소자(60)는, 스위치 소자(30)와 마찬가지로, 커버 부재(34)에 도입구(36)로부터 침입한 액체를 배출하는 배출구(37)를 형성해도 된다(도 18 참조). 또, 배출구(37)는, 반응부(2)가 설치된 위치와 같은 높이, 또는 반응부(2)가 설치된 위치보다 상방에 설치되어 있는 것이 바람직하다(도 19 참조). 또한, 액체를 도입하는 도입구(36) 및 액체를 배출하는 배출구(37)는, 원형, 직사각형 등, 그 형상은 묻지 않는다. 또, 도입구(36) 및 배출구(37)는 슬릿형상으로 형성해도 된다(도 20 참조).

또, 스위치 소자(60)는, 스위치 소자(30)와 마찬가지로, 커버 부재(34)의 천면(34a)에 슬릿형상의 도입구(36)를 설치함과 더불어, 반응부(2)로 액체를 이끄는 도입홈(40)을 설치해도 된다(도 21(A)(B) 참조).

또한, 도입홈(40)은, 복수 형성해도 된다(도 22(A)(B) 참조). 또, 도입홈(40)은, 천면(34a)을 향하는 도입구(36)의 개구부로부터 반응부(2)가 설치된 내부에 걸쳐 점차 협소화시켜도 된다(도 23 참조). 도입홈(40)을 반응부(2)에 가깝게 함에 따라 협소화함으로써, 도입구(36)의 개구부로부터 침입한 액체를, 모세관 현상에 의해서 효율적으로 반응부(2)로 이끌 수 있다.

또, 스위치 소자(60)는, 스위치 소자(30)와 마찬가지로, 반응부(2) 이외의 장소에 발수 처리를 실시하여, 액체를 반응부(2)로 유도해도 된다(도 24 참조). 스위치 소자(60)는, 도입구(36), 또는 도입구(36) 및 도입홈(40)의 홈벽(40a)에 발수 처리가 실시된 발수 처리부(46)를 형성해도 된다. 발수 처리부(46)는, 예를 들어 불소계 코팅제의 도포, 납땜 페이스트 코팅 등, 공지의 수법에 의해 형성할 수 있다.

이것에 의해 스위치 소자(60)는, 도입구(36)로부터 침입한 액체를 효율적으로 반응부(2)로 이끌 수 있다. 또, 도입구(36)나 도입홈(40)에 발수 처리를 실시함으로써, 스위치 소자(60)를 작동시켜야 할 물젖음 상태 이외에서는, 소량의 액체를 튕겨 스위치 소자(60) 내에 침입시키지 않기에, 오작동을 방지하고, 센서 또는 스위치로서의 신뢰성을 확보할 수도 있다.

또, 스위치 소자(60)는, 스위치 소자(30)와 마찬가지로, 커버 부재(34)의 내벽에 발수 처리를 실시해도 된다. 커버 부재(34)의 내벽에 발수 처리를 실시하는 것에 의해서도, 스위치 소자(60) 내에 침입한 액체를 효율적으로 반응부(2)로 이끌고, 신속하게 반응부(2)를 작용시킬 수 있다.

또, 스위치 소자(60)는, 스위치 소자(30)와 마찬가지로, 도입구(36)를 액체로 용해되는 수용성 봉지재(47)로 형성된 시트체를 천면(34a)에 붙임으로써 폐색해도 된다(도 25 참조). 또, 스위치 소자(60)는, 스위치 소자(30)와 마찬가지로, 도입홈(40)을 액체로 용해되는 수용성 봉지재(47)로 폐색해도 된다(도 26 참조).

도입구(36)나 도입홈(40)을 수용성 봉지재(47)로 폐색함으로써, 스위치 소자(60)를 작동시켜야 할 물젖음 상태 이외에서는, 소량의 액체를 튕겨 스위치 소자(60) 내에 침입시키지 않기에, 오작동을 방지하고, 센서 또는 스위치로서의 신뢰성을 확보할 수도 있다.

1 웨팅 센서, 2 반응부, 3 서미스터, 4 전기 회로, 5 절연 기판, 6 제1 외부 접속 전극, 7 제2 외부 접속 전극, 8 커버 부재, 9 도입구, 10 배터리 팩, 11 보호 소자, 12 전류 제어 소자, 13 충전 장치, 15 배터리 스택, 16 충방전 제어 회로, 17 전류 제어 소자, 18 전류 제어 소자, 19 제어부, 20 퓨즈 엘리먼트, 21 발열체 인출 전극, 22 제1 전극, 23 제2 전극, 24 발열 저항체, 25 발열체 급전 전극, 26 절연 기판, 27 유리층, 28 접속용 땜납, 30 스위치 소자, 31 퓨즈 엘리먼트, 32 발열 저항체, 33 절연 기판, 34 커버 부재, 35 발수 처리부, 36 도입구, 37 배출구, 38 제1 전극, 39 제2 전극, 40 도입홈, 41 저융점 금속층, 42 고융점 금속층, 43 제1 발열체 전극, 44 제3 외부 접속 전극, 45 제4 외부 접속 전극, 46 발수 처리부, 47 수용성 봉지재, 50 절연층, 51 발열체 인출 전극, 52 제2 발열체 전극, 53 급전 경로, 54 통전 경로, 60 스위치 소자, 61 퓨즈 엘리먼트

Claims

액체에 닿음으로써 발열하는 반응부와,
상기 반응부의 온도 변화에 따라 전기 특성이 변화하는 감온부를 갖는, 웨팅 센서.
청구항 1에 있어서,
상기 반응부는 산화칼슘(CaO：생석회)을 갖고,
상기 액체는 물을 주성분으로 하는, 웨팅 센서.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 반응부와 상기 감온부가 중첩되어 있는, 웨팅 센서.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 감온부는, 서미스터, 다이오드, 펠티에 소자, 열전대, 바이메탈 또는 온도 센서인, 웨팅 센서.
외부 회로에 접속되는 가용(可溶) 도체와,
발열 저항체와,
액체에 닿음으로써 발열하는 반응부와,
상기 발열 저항체와 접속되고, 상기 반응부의 온도 변화에 따라 전기 특성이 변화하는 감온부를 구비하며,
상기 감온부의 전기 특성의 변화에 의해 통전량이 증가한 상기 발열 저항체의 발열에 의해서 상기 가용 도체를 용단(溶斷)하는, 스위치 소자.
청구항 5에 있어서,
상기 반응부는 산화칼슘(CaO：생석회)을 갖고,
상기 액체는 물을 주성분으로 하는, 스위치 소자.
청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
상기 반응부와 상기 감온부가 중첩되어 있는, 스위치 소자.
청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
상기 감온부는, 서미스터, 다이오드, 펠티에 소자, 열전대, 바이메탈 또는 온도 센서인, 스위치 소자.
청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
상기 가용 도체는, 전원 회로에 접속되고,
상기 발열 저항체는, 상기 가용 도체의 통전 경로에 전기적으로 접속되어 있는, 스위치 소자.
청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
상기 가용 도체는, 전원 회로에 접속되고,
상기 발열 저항체는, 상기 가용 도체와 병렬로 전원 회로에 접속되어 있는, 스위치 소자.
청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
상기 가용 도체, 상기 발열 저항체, 상기 반응부, 상기 감온부가 내장된 하우징을 더 구비하고,
상기 하우징은, 상기 반응부에 상기 액체를 이끄는 도입구가 설치되어 있는, 스위치 소자.
청구항 11에 있어서,
상기 하우징은 다면체로 이루어지고, 1개 또는 복수의 면에, 1개 또는 복수의 상기 도입구가 설치되어 있는, 스위치 소자.
청구항 11에 있어서,
상기 하우징은 통형상으로 형성되고, 측면에 1개 또는 복수의 상기 도입구가 형성되어 있는, 스위치 소자.
청구항 11에 있어서,
상기 하우징에는, 유입된 상기 액체를 배출하는 배출구가 설치되어 있는, 스위치 소자.
청구항 14에 있어서,
상기 배출구는, 상기 반응부가 설치된 위치와 같은 높이, 또는 상기 반응부가 설치된 위치보다 상방에 설치되어 있는, 스위치 소자.
청구항 11에 있어서,
상기 도입구는, 상기 반응부로 상기 액체를 이끄는 도입홈이 설치되어 있는, 스위치 소자.
청구항 16에 있어서,
상기 도입홈은, 상기 도입구의 개구부로부터 내부에 걸쳐 점차 협소화되어 있는, 스위치 소자.
청구항 11에 있어서,
상기 하우징은, 상기 도입구에 발수 처리가 실시되어 있는, 스위치 소자.
청구항 16에 있어서,
상기 하우징은, 상기 도입홈에 발수 처리가 실시되어 있는, 스위치 소자.
청구항 11에 있어서,
상기 하우징은, 내벽에 발수 처리가 실시되어 있는, 스위치 소자.
청구항 11에 있어서,
상기 도입구는, 상기 액체로 용해되는 액용성(液溶性) 재료로 폐색되어 있는, 스위치 소자.
청구항 16에 있어서,
상기 도입홈은, 상기 액체로 용해되는 액용성 재료가 배치되어 있는, 스위치 소자.
배터리 셀과,
상기 배터리 셀의 충방전 경로 상에 접속된 가용 도체와,
발열 저항체와,
액체에 닿음으로써 발열하는 반응부와,
상기 발열 저항체의 통전 경로 상에 접속되고, 상기 반응부의 온도 변화에 따라 전기 특성이 변화하는 감온부를 구비하며,
상기 감온부의 전기 특성의 변화에 의해 통전량이 증가한 상기 발열 저항체의 발열에 의해서 상기 가용 도체를 용단하는, 배터리 시스템.
배터리 셀과,
상기 배터리 셀의 충방전 경로 상에 접속된 가용 도체와,
발열 저항체와,
액체에 닿음으로써 발열하는 반응부와,
상기 반응부의 온도 변화에 따라 전기 특성이 변화하는 감온부와,
상기 발열 저항체로의 통전을 제어하는 전류 제어 소자를 구비하고,
상기 감온부와 상기 전류 제어 소자가 접속되며,
상기 감온부의 전기 특성의 변화에 의해 상기 전류 제어 소자가 통전되며,
상기 발열 저항체로의 통전이 개시되고, 상기 발열 저항체의 발열에 의해서 상기 가용 도체를 용단하는, 배터리 시스템.
외부 회로에 접속되는 가용 도체와,
액체에 닿음으로써 발열하는 반응부를 구비하고,
상기 반응부의 발열에 의해서 상기 가용 도체를 용단하는, 스위치 소자.
청구항 25에 있어서,
상기 반응부는 산화칼슘(CaO：생석회)을 갖고,
상기 액체는 물을 주성분으로 하는, 스위치 소자.
청구항 25 또는 청구항 26에 있어서,
상기 반응부와 상기 가용 도체가 중첩되어 있는, 스위치 소자.
청구항 25 또는 청구항 26에 있어서,
상기 가용 도체, 및 상기 반응부가 내장된 하우징을 더 구비하고,
상기 하우징은, 상기 반응부에 상기 액체를 이끄는 도입구가 설치되어 있는, 스위치 소자.
청구항 28에 있어서,
상기 하우징은 다면체로 이루어지고, 1개 또는 복수의 면에, 1개 또는 복수의 상기 도입구가 설치되어 있는, 스위치 소자.
청구항 28에 있어서,
상기 하우징은 통형상으로 형성되고, 측면에 1개 또는 복수의 상기 도입구가 형성되어 있는, 스위치 소자.
청구항 28에 있어서,
상기 하우징에는, 유입된 상기 액체를 배출하는 배출구가 설치되어 있는, 스위치 소자.
청구항 31에 있어서,
상기 배출구는, 상기 반응부가 설치된 위치와 같은 높이, 또는 상기 반응부가 설치된 위치보다 상방에 설치되어 있는, 스위치 소자.
청구항 28에 있어서,
상기 도입구는, 상기 반응부로 상기 액체를 이끄는 도입홈이 설치되어 있는, 스위치 소자.
청구항 33에 있어서,
상기 도입홈은, 상기 도입구의 개구부로부터 내부에 걸쳐 점차 협소화되어 있는, 스위치 소자.
청구항 28에 있어서,
상기 하우징은, 상기 도입구에 발수 처리가 실시되어 있는, 스위치 소자.
청구항 33에 있어서,
상기 하우징은, 상기 도입홈에 발수 처리가 실시되어 있는, 스위치 소자.
청구항 28에 있어서,
상기 하우징은, 내벽에 발수 처리가 실시되어 있는, 스위치 소자.
청구항 28에 있어서,
상기 도입구는, 상기 액체로 용해되는 액용성 재료로 폐색되어 있는, 스위치 소자.
청구항 33에 있어서,
상기 도입홈은, 상기 액체로 용해되는 액용성 재료가 배치되어 있는, 스위치 소자.
배터리 셀과,
상기 배터리 셀의 충방전 경로 상에 접속된 가용 도체와,
액체에 닿음으로써 발열하는 반응부를 구비하고,
상기 반응부의 발열에 의해서 상기 가용 도체를 용단하는, 배터리 시스템.