KR20200030440A - 보호 소자 - Google Patents

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KR20200030440A
KR20200030440A KR1020190078559A KR20190078559A KR20200030440A KR 20200030440 A KR20200030440 A KR 20200030440A KR 1020190078559 A KR1020190078559 A KR 1020190078559A KR 20190078559 A KR20190078559 A KR 20190078559A KR 20200030440 A KR20200030440 A KR 20200030440A
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magnet
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KR1020190078559A
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요시아키 다나카
요스케 무라나가
Original Assignee
우치하시 에스테크 가부시키가이샤
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Abstract

작동시에 절연 불량이 발생할 가능성이 더욱 낮은 보호 소자를 제공한다. 보호 소자(10)는 기판(40)과 정극(42)과 부극(44)과 접속체(56)를 구비한다. 정극(42)과 부극(44)은 기판(40)의 어느 하나의 면에 배치된다. 접속체(56)는 정극(42)과 부극(44)의 사이를 접속한다. 접속체(56)는 에너지의 공급을 받고 융점에 도달하면 용해된다. 접속체(56)는 도체이다. 보호 소자(10)는 케이스측 자석(32)을 더 구비한다. 케이스측 자석(32)은 다음에 기술하는 방향의 자력을 생성한다. 그 방향은 다음에 기술하는 방향과는 교차하는 방향이다. 그 방향은 정극(42)과 부극(44)의 한쪽에서 다른쪽을 향하는 방향이다.

Description

보호 소자{PROTECTIVE ELEMENT}
본 발명은 보호 소자에 관한 것이다.
특허문헌 1은 보호 소자에 관한 발명을 개시한다. 특허문헌 1에 관한 보호 소자는 절연 기판과, 제 1 전극과, 제 2 전극과, 제 3 전극과, 제 4 전극과, 저항과, 저융점 가용 합금편 A 및 B와, 플럭스와, 절연층을 구비한다. 절연 기판의 편 면상에 제 1 전극과 제 2 전극과 제 3 전극과 제 4 전극이 마련된다. 제 2 전극과 제 4 전극에 걸쳐 저항이 마련된다. 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 저융점 가용 합금편 A가 접속된다. 제 2 전극과 제 3 전극 사이에 저융점 가용 합금편 B가 접속된다. 그들 저융점 가용 합금편에는 플럭스가 도포된다. 절연층은 절연 기판의 편면을 덮는다.
특허문헌 1에 개시된 보호 소자는 구조가 간단하고 제조가 용이하며 작동성이 우수하다.
특허문헌 1: 일본국 특허공개공보 평성10-116550호
그러나, 작동시에 절연 불량이 발생할 가능성에 대해 더욱 개선이 요구되고 있다. 본 발명은 이러한 문제를 해결하는 것이다. 본 발명의 목적은 작동시에 절연 불량이 발생할 가능성이 더욱 낮은 보호 소자를 제공하는 것에 있다.
도면을 참조하여 본 발명의 보호 소자를 설명한다. 또한, 이 난에서 도면 중의 부호를 사용한 것은 발명의 내용의 이해를 돕기 위함으로써, 내용을 도시한 범위에 한정하는 의도가 아니다.
상술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 임의의 국면에 따르면, 보호 소자(10, 310)는 기판(40)과, 전극(42, 44)의 쌍과, 접속체(56)를 구비한다. 전극(42, 44)의 쌍은 기판(40)의 어느 하나의 면에 배치된다. 접속체(56)는 전극(42, 44)의 쌍 사이를 접속한다. 접속체(56)는 에너지의 공급을 받아 융점에 도달하면 용해된다. 접속체(56)는 도체이다. 보호 소자(10, 310)는 자력 생성부(32, 34, 334, 336)를 더 구비한다. 자력 생성부(32, 34, 334, 336)는 다음에 기술하는 방향의 자력을 생성한다. 그 방향은 다음에 기술하는 방향과는 교차하는 방향이다. 그 방향은 전극(42, 44)의 쌍의 한쪽에서 다른쪽을 향하는 방향이다.
접속체(56)는 에너지의 공급을 받고 융점에 도달하면 용해된다. 그 용해의 결과로서 접속체(56)가 전극(42, 44)의 쌍 사이를 접속하지 않게 될 때에, 아크가 발생하는 경우가 있다. 자력 생성부(32, 34, 334, 336)가 생성하는 자력의 방향은 다음에 기술하는 방향과는 교차하는 방향이다. 그 방향은 전극(42, 44)의 쌍의 한쪽에서 다른쪽을 향하는 방향이다. 그 자력의 방향이 상술한 방향이므로, 접속체(56)의 용해에 수반해서 아크가 발생하면, 그 아크는 로렌츠력을 받는다. 로렌츠력을 받은 아크는 다음에 기술하는 방향으로 흐른다. 그 방향은 전류가 흐르는 방향과 교차하는 방향이다. 아크가 이러한 로렌츠력을 받으면, 이러한 로렌츠력을 받지 않는 경우에 비해, 아크가 양호하게 냉각된다. 아크가 양호하게 냉각되면, 그렇지 않은 경우에 비해, 절연 불량이 발생할 가능성이 낮아진다. 이것에 의해, 작동시에 절연 불량이 발생할 가능성이 더욱 낮은 보호 소자(10, 310)를 제공할 수 있다.
또, 상술한 전극(42, 44)의 쌍의 한쪽이 한쪽측 대향부(70)를 갖고 있는 것이 바람직하다. 한쪽측 대향부(70)는 전극(42, 44)의 쌍의 다른쪽과 간격을 두고 대향하도록 기판(40)의 전극(42, 44)이 배치되는 면을 따라 직선형상으로 연장한다. 이 경우에, 전극(42, 44)의 쌍의 다른쪽이 다른쪽측 대향부(72)를 갖고 있는 것이 바람직하다. 다른쪽측 대향부(72)는 전극(42, 44)의 쌍의 한쪽의 한쪽측 대향부(70)와 간격을 두고 대향한다. 다른쪽측 대향부(72)는 한쪽측 대향부(70)가 연장하는 방향을 따라 직선형상으로 연장한다. 이 경우, 접속체(56)가 전극(42, 44)의 쌍 중, 한쪽측 대향부(70)와 다른쪽측 대향부(72)의 사이를 접속하는 것이 바람직하다. 이 경우, 자력 생성부(32, 34, 334, 336)가 자석(32, 34)을 갖는 것이 바람직하다. 자석(32, 34)은 전극간 개소(80, 82)에 있어서 접속체(56)에 대향한다. 전극간 개소(80, 82)는 한쪽측 대향부(70)와 다른쪽측 대향부(72) 사이의 어느 하나의 위치에 있는 개소이다. 자석(32)은 기판(40) 중, 다음에 기술하는 2면의 한쪽에서 다른쪽을 향하는 자력을 생성한다. 그들 면은 전극(42, 44)의 쌍이 배치되는 면과 전극(42, 44)의 쌍이 배치되는 면의 배면이다.
자석(32, 34)이 생성하는 자력은 기판(40) 중, 다음에 기술하는 2면의 한쪽에서 다른쪽을 향한다. 그들 면은 전극(42, 44)의 쌍이 배치되는 면과 전극(42, 44)의 쌍이 배치되는 면의 배면이다. 이것에 의해, 발생한 아크는 기판(40)의 표면 중, 한쪽측 대향부(70)와 다른쪽측 대향부(72)가 연장하는 방향을 따르도록 로렌츠력을 받게 된다. 한쪽측 대향부(70)는 직선형상으로 연장한다. 한쪽측 대향부(72)는 한쪽측 대향부(70)가 연장하는 방향을 따라 직선형상으로 연장한다. 이것에 의해, 다음에 기술하는 경우에 비해, 절연 불량이 발생할 가능성은 낮아진다. 그 경우에는 한쪽측 대향부(70)와 다른쪽측 대향부(72)가 직선형상으로 연장하지 않는 경우이다. 이것에 의해, 작동시에 절연 불량이 발생할 가능성이 더욱 낮은 보호 소자(10)를 제공할 수 있다.
혹은 상술한 자석(32, 34)이 전극간 개소(80, 82)에 있어서 자석(32, 34)의 가장자리의 어느 하나의 개소가 접속체(56)에 대향하도록 배치되는 것이 바람직하다.
자석(32, 34)의 가장자리에서는 그 중앙보다 자속밀도가 높아진다. 이것에 의해, 발생한 아크는 더욱 강한 로렌츠력을 받게 된다. 더욱 강한 로렌츠력을 받으면, 그렇지 않은 경우에 비해 아크가 양호하게 냉각된다. 아크가 양호하게 냉각되면, 그렇지 않은 경우에 비해, 절연 불량이 발생할 가능성이 낮아진다. 이것에 의해, 작동시에 절연 불량이 발생할 가능성이 더욱 낮은 보호 소자(10)를 제공할 수 있다.
혹은 상술한 전극간 개소(80, 82)가 접속체(56)의 가장자리의 어느 하나의 부분이 배치되어 있는 개소인 것이 바람직하다.
접속체(56)가 용해될 때, 마지막까지 전극(42, 44)의 쌍을 접속하고 있는 것은 접속체(56)의 가장자리의 어느 하나의 부분인 경향이 있다. 전극간 개소(80, 82)가 접속체(56)의 가장자리의 어느 하나의 부분이 배치되어 있는 개소이면, 그렇지 않은 경우에 비해, 마지막까지 전극(42, 44)의 쌍을 접속하고 있는 개소의 자속밀도가 높아질 가능성이 높아진다. 자속밀도가 높아지면, 발생한 아크는 더욱 강한 로렌츠력을 받는다. 더욱 강한 로렌츠력을 받으면 그렇지 않은 경우에 비해 아크가 양호하게 냉각된다. 아크가 양호하게 냉각되면, 그렇지 않은 경우에 비해, 절연 불량이 발생할 가능성이 낮아진다. 이것에 의해, 작동시에 절연 불량이 발생할 가능성이 더욱 낮은 보호 소자(10)를 제공할 수 있다.
혹은 상술한 보호 소자(10)가 절연체(36)를 더 구비하는 것이 바람직하다. 절연체(36)는 접속체(56)와 자석(32)을 절연한다. 절연체(36)는 접속체(56)가 용해될 때에 자석(32)을 보호한다. 이 경우, 자석(32)이, 절연체(36)를 통해 접속체(56)에 접하도록 배치되는 것이 바람직하다.
절연체(36)는 접속체(56)와 자석(32)을 절연한다. 이것에 의해, 접속체(56)로부터 자석(32)에 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다. 절연체(36)는 접속체(56)가 용해될 때에 자석(32)을 보호한다. 이것에 의해, 자석(32)은 접속체(56)가 용해될 때에 발생하는 아크 및 열로부터 지켜진다. 자석(32)이, 절연체(36)를 통해 접속체(56)에 접하도록 배치된다. 이것에 의해, 자석(32)이 접속체(56)에서 멀리 떨어져 있는 경우에 비해, 아크는 강한 로렌츠력을 받게 된다. 즉, 접속체(56)로부터 자석(32)에 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있고, 접속체(56)가 용해될 때에 발생하는 아크 및 열로부터 자석(32)을 지킬 수 있으며, 또한 아크가 강한 로렌츠력을 받는다. 그 결과, 작동시에 절연 불량이 발생할 가능성이 더욱 낮은 보호 소자(10)를 제공할 수 있다.
또, 상술한 자력 생성부(32, 34, 334, 336)가 자석(32, 34)의 쌍을 갖는 것이 바람직하다. 자석(32, 34)의 쌍은 기판(40)과 전극(42, 44)의 쌍과 접속체(56)를 사이에 두고 서로 자력에 의해서 서로 끌어당기도록 배치된다.
자석(32, 34)의 쌍이 기판(40)과 전극(42, 44)의 쌍과 접속체(56)를 사이에 두고 서로 자력에 의해 서로 끌어당기도록 배치되면, 자석(32, 34)의 쌍의 한쪽에 의해서만 자력이 생성되는 경우에 비해, 접속체(56)는 큰 자력을 받게 된다. 접속체(56)가 큰 자력을 받으면, 큰 자력을 받지 않는 경우에 비해, 발생한 아크가 강한 로렌츠력을 받게 된다. 발생한 아크가 강한 로렌츠력을 받으면, 그렇지 않은 경우에 비해, 발생한 아크는 양호하게 냉각된다. 아크가 양호하게 냉각되면, 그렇지 않은 경우에 비해, 절연 불량이 발생할 가능성이 낮아진다. 이것에 의해, 작동시에 절연 불량이 발생할 가능성이 더욱 낮은 보호 소자(10)를 제공할 수 있다.
혹은 상술한 자석(32, 34)의 쌍의 한쪽의 가장자리의 어느 하나의 개소가 자석(32, 34)의 쌍의 다른쪽의 가장자리의 어느 하나의 개소에 대향하도록 자석(32, 34)의 쌍이 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 다음에 기술되는 개소에 있어서 자석(32, 34)의 쌍의 한쪽의 가장자리 중, 자석(32, 34)의 쌍의 다른쪽의 가장자리에 대향하고 있는 개소가 접속체(56)에 대향하고 있는 것이 바람직하다. 그 개소는 전극(42, 44)의 쌍 사이의 어느 하나의 개소이다.
자석(32, 34)의 쌍이 기판(40)과 전극(42, 44)의 쌍과 접속체(56)를 사이에 두고 서로 자력에 의해 서로 끌어당기도록 배치되면, 자석(32, 34)의 쌍의 한쪽에 의해서만 자력이 생성되는 경우에 비해, 접속체(56)는 큰 자력을 받게 된다. 자석(32, 34)의 가장자리에서는 그 중앙보다 자속밀도가 높아진다. 자속밀도가 높아지므로, 접속체(56) 중, 자석(32, 34)의 가장자리에 대향하는 개소에서는 더욱 큰 자력을 받게 된다. 이것에 의해, 접속체(56) 중, 서로 자력에 의해 끌어당기는 자석(32, 34)의 가장자리에 대향하는 개소에서는 더욱 큰 자력을 받게 된다. 더욱 큰 자력을 받으면, 발생한 아크는 더욱 강한 로렌츠력을 받게 된다. 그 결과, 작동시에 절연 불량이 발생할 가능성이 더욱 낮은 보호 소자(10)를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 작동시에 절연 불량이 발생할 가능성이 더욱 낮은 보호 소자를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 2차 전지 보호 회로의 회로도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 보호 소자의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 보호 소자의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2의 A-A 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 차단부의 저면도이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 보호 소자의 구성을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명에 대해 도면에 의거하여 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서는 동일한 부품에는 동일의 부호를 붙이고 있다. 그들 명칭 및 기능도 동일하다. 따라서, 그들에 대한 상세한 설명은 반복하지 않는다.
(제 1 실시형태)
[2차 전지 보호 회로의 설명]
도 1은 본 실시형태에 관한 2차 전지 보호 회로를 나타내고 있다. 본 실시형태에 관한 2차 전지 보호 회로는 부하(200)와, 충전 전원(202)과, 스위치(204)와, 제어 소자(206)와, 보호 소자(10)를 구비한다. 주지의 트랜지스터는 스위치(204)로서 이용할 수 있는 소자의 일종이다. 제어 소자(206)는 2차 전지(220)의 과충전 혹은 과방전을 검지한다. 제어 소자(206)는 그들 중 적어도 하나를 검지하면 스위치(204)에 스위치 온 신호를 발신한다. 스위치(204)는 스위치 온 신호를 수신하면 「온」 상태로 된다. 이것에 의해, 스위치(204)를 거쳐 전류가 흐르게 된다. 보호 소자(10)는 과전류, 과충전 및, 과방전의 어느 하나가 발생한 경우에 2차 전지(220)를 부하(200) 혹은 충전 전원(202)으로부터 차단한다.
[구성의 설명]
도 2는 본 실시형태에 관한 보호 소자(10)의 사시도이다. 도 2에 의거하여, 본 실시형태에 관한 보호 소자(10)의 구성이 설명된다.
본 실시형태에 관한 보호 소자(10)는 본체부(20)와, 케이스(22)와, 덮개(24)를 구비한다. 본체부(20)는 회로를 차단한다. 케이스(22)는 본체부(20)를 수용한다. 덮개(24)는 케이스(22)의 개구를 막는다.
도 3은 본 실시형태에 관한 보호 소자(10)의 구성을 나타내는 도면이다. 도 3에 있어서, 보호 소자(10)는 분해된 상태로 나타나 있다. 도 4는 도 2의 A-A 단면도이다. 도 3과 도 4에 의거하여, 본 실시형태에 관한 본체부(20)의 구성이 설명된다.
본체부(20)는 차단부(30)와, 케이스측 자석(32)과, 덮개측 자석(34)과, 자석 절연체(36)와, 자석 보호체(38)를 구비한다. 차단부(30)는 본 실시형태에 관한 보호 소자(10)를 제어하는 것(본 실시형태의 경우에는 스위치(204))의 제어에 따라 전로를 차단할 때까지, 전로를 통전 가능하게 한다. 본 실시형태의 경우, 그 전로는 부하(200) 혹은 충전 전원(202)과 2차 전지(220) 사이의 전로이다. 케이스측 자석(32)과 덮개측 자석(34)은 자력을 생성한다. 본 실시형태의 경우, 케이스측 자석(32)의 N극이 차단부(30)에 대향한다. 본 실시형태의 경우, 덮개측 자석(34)의 S극이 차단부(30)에 대향한다. 이것에 의해, 케이스측 자석(32)과 덮개측 자석(34)은 기판(40)과 정극(42)과 부극(44)과 접속체(56)를 사이에 두고 서로 자력에 의해서 서로 끌어당기도록 배치되게 된다. 본 실시형태의 경우, 케이스측 자석(32)의 형상과 덮개측 자석(34)의 형상은 모두 원판형상이다. 자석 절연체(36)는 케이스측 자석(32)을 보호한다. 자석 보호체(38)는 덮개측 자석(34)을 보호한다. 본 실시형태에 있어서는 자석 보호체(38)의 소재는 절연체이다.
도 5는 차단부(30)의 저면도이다. 도 5에 나타나는 차단부(30)의 저면은 도 3에서 나타난 차단부(30)에서 보아 배면에 해당한다. 이 도면에 있어서, 차단부(30)의 일부는 제거되어 있다. 도 3 내지 도 5에 의거하여, 본 실시형태에 관한 차단부(30)의 구성이 설명된다. 차단부(30)는 기판(40)과, 정극(42)과, 부극(44)과, 정극용 단자(46)의 쌍과, 부극용 단자(48)의 쌍과, 중간 전극(50)과, 발열체(52)와, 발열체용 단자(54)와, 접속체(56)와, 보호 수지(58)를 구비한다.
기판(40)에는 정극(42)과, 부극(44)과, 중간 전극(50)과, 발열체(52)와, 발열체용 단자(54)와, 접속체(56)와, 보호 수지(58)가 고정된다.
정극(42)과 부극(44)은 본 실시형태에 관한 전극의 쌍이다. 정극(42)과 부극(44)은 기판(40) 중 가장 면적이 큰 면에 배치된다.
정극용 단자(46)의 쌍은 정극(42)에 접속된다. 정극용 단자(46)는 전선(본 실시형태의 경우에는 부하(200) 혹은 충전 전원(202)과 보호 소자(10)를 접속하기 위한 전선)을 정극(42)에 접속하기 위한 단자이다.
부극용 단자(48)의 쌍은 부극(44)에 접속된다. 부극용 단자(48)는 전선(본 실시형태의 경우에는 2차 전지(220)와 보호 소자(10)를 접속하기 위한 전선)을 부극(44)에 접속하기 위한 단자이다.
중간 전극(50)은 기판(40) 중, 정극(42)과 부극(44)이 배치되는 면에 배치된다. 중간 전극(50)은 정극(42)과 부극(44) 사이에 배치된다. 중간 전극(50)은 스루홀(60)을 통해 발열체(52)(도 3 참조)에 접속된다.
발열체(52)는 기판(40) 중, 정극(42)과 부극(44)과 중간 전극(50)이 배치되는 면의 배면에 배치된다. 발열체(52)는 에너지의 공급을 받으면 발열한다. 본 실시형태의 경우, 그 에너지는 전력으로서 발열체(52)에 공급된다. 본 실시형태의 경우, 덮개측 자석(34)은 자석 보호체(38)를 통해 발열체(52)에 접한다.
발열체용 단자(54)는 도시하지 않은 스루홀(이 스루홀은 중간 전극(50)과 발열체(52)를 접속하기 위한 스루홀(60)과는 다른 것)을 통해 발열체(52)에 접속된다. 발열체용 단자(54)에는 전선(본 실시형태의 경우에는 스위치(204)와 보호 소자(10)를 접속하기 위한 전선)도 접속된다. 발열체용 단자(54)에는 발열체(52)에 에너지를 공급하기 위한 전류가 흐른다.
접속체(56)는 정극(42)과 부극(44)의 사이를 접속한다. 이것에 수반하여, 중간 전극(50)은 접속체(56)에 의해서 정극(42)과 부극(44)에 접속된다. 접속체(56)는 도체이다. 이것에 의해, 정극(42)과 부극(44)과 중간 전극(50)의 사이는 통전 가능하게 된다. 접속체(56)는 에너지의 공급을 받아 융점에 도달하면 용해된다. 용해의 결과, 정극(42)과 부극(44)과 중간 전극(50)의 사이가 접속되지 않게 되면, 이들 사이는 차단되게 된다. 본 실시형태에 있어서는 접속체(56)의 표면에는 도시되지 않은 플럭스가 도포되어 있다. 플럭스는 주지이므로, 여기서는 그 상세한 설명은 반복하지 않는다.
보호 수지(58)는 합성 수지이다. 보호 수지(58)는 접속체(56) 및 이것에 도포되는 도시하지 않은 플럭스를 피복한다.
본 실시형태의 경우, 정극(42)은 한쪽측 대향부(70)를 갖고 있다. 한쪽측 대향부(70)는 기판(40) 중, 정극(42)과 부극(44)이 배치되는 면을 따라 직선형상으로 연장한다. 한쪽측 대향부(70)는 부극(44)과 간격을 두고 대향한다. 본 실시형태의 경우, 부극(44)은 다른쪽측 대향부(72)를 갖고 있다. 다른쪽측 대향부(72)는 정극(42)의 한쪽측 대향부(70)와 간격을 두고 대향한다. 다른쪽측 대향부(72)는 한쪽측 대향부(70)가 연장하는 방향을 따라 직선형상으로 연장된다. 본 실시형태의 경우, 접속체(56)는 정극(42)의 한쪽측 대향부(70)와 부극(44)의 다른쪽측 대향부(72)의 사이를 접속하고 있다.
케이스측 자석(32)은 그 평탄한 면이 접속체(56)에 대향하도록 배치된다. 본 실시형태의 경우, 케이스측 자석(32)은 정극측 전극간 개소(80)에 그 케이스측 자석(32)의 가장자리의 어느 하나의 개소가 대향하도록 배치된다. 본 실시형태의 경우, 정극측 전극간 개소(80)는 정극(42)의 한쪽측 대향부(70)와 부극(44)의 다른쪽 측 대향부(72)의 사이 중, 정극(42)의 한쪽측 대향부(70)와 서로 인접하고 있고 접속체(56)의 가장자리가 배치되는 개소를 의미한다. 본 실시형태의 경우, 케이스측 자석(32)은 부극측 전극간 개소(82)에도 그 케이스측 자석(32)의 가장자리의 어느 하나의 개소가 대향하도록 배치된다. 본 실시형태의 경우, 부극측 전극간 개소(82)는 정극(42)의 한쪽측 대향부(70)와 부극(44)의 다른쪽측 대향부(72)의 사이 중, 부극(44)의 다른쪽측 대향부(72)와 서로 인접하고 있고, 접속체(56)의 가장자리가 배치되는 개소를 의미한다. 이것에 의해, 케이스측 자석(32)은 정극측 전극간 개소(80)와 부극측 전극간 개소(82)에 있어서 접속체(56)에 대향하게 된다. 본 실시형태의 경우, 케이스측 자석(32)은 자석 절연체(36)를 통해 접속체(56)에 접한다. 본 실시형태의 경우, 이와 같이 배치된 케이스측 자석(32)은 기판(40) 중, 다음에 기술하는 2면의 한쪽에서 다른쪽을 향하는 자력을 생성한다. 그들 면은 정극(42)과 부극(44)이 배치되는 면과 그 면의 배면이다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태의 경우, 케이스측 자석(32)과 덮개측 자석(34)은 기판(40)과 정극(42)과 부극(44)과 접속체(56)을 사이에 두고 서로 자력에 의해서 서로 끌어당기도록 배치된다. 또한, 케이스측 자석(32)의 가장자리가 덮개측 자석(34)의 가장자리에 대향하도록, 케이스측 자석(32)과 덮개측 자석(34)은 배치되어 있다. 그 결과, 정극측 전극간 개소(80)와 부극측 전극간 개소(82)에 있어서 케이스측 자석(32)의 가장자리가 덮개측 자석(34)의 가장자리에 대향하고 있게 된다.
[동작의 설명]
과전류, 과충전 및 과방전의 어느 하나가 발생할 때까지, 접속체(56)를 통해 정극(42)에서 부극(44)에 전류가 흐르고 있다. 제어 소자(206)가 2차 전지(220)의 과충전 혹은 과방전을 검지하면, 제어 소자(206)는 스위치(204)에 스위치 온 신호를 발신한다. 스위치(204)는 스위치 온 신호를 수신하면 「온」상태로 된다. 이것에 의해, 스위치(204)를 거쳐 전류가 흐른다. 스위치(204)를 거쳐 전류가 흐르면, 보호 소자(10)의 발열체(52)에 에너지가 전력으로서 공급되게 된다. 발열체(52)에 에너지가 공급되면 발열체(52)는 발열한다. 발열체(52)가 발열하면 그 열은 기판(40)을 지나 접속체(56)에 전달된다. 열이 전달된 결과, 접속체(56)는 에너지의 공급을 받게 된다. 에너지의 공급을 받은 결과, 접속체(56)가 융점에 도달하면, 접속체(56)는 용해된다. 접속체(56)가 용해되었을 때, 액상의 접속체(56)는 용해되기 전의 접속체(56)의 가장자리에 모이는 경우가 있다. 그 용해된 접속체(56)에는 정극(42)에서 부극(44)을 향하는 전류가 흐르고 있다. 그 용해의 결과로서 접속체(56)가 정극(42)과 부극(44)의 사이를 접속하지 않게 될 때에, 아크가 발생하는 경우가 있다. 케이스측 자석(32)은 접속체(56)에 대향하고 있다. 덮개측 자석(34)은 발열체(52) 및 기판(40)을 통해 접속체(56)에 대향하고 있다. 이것에 의해, 아크가 발생한 경우에, 그 아크에 로렌츠력이 가해진다. 본 실시형태의 경우, 로렌츠력이 가해지는 방향은 도 5에 있어서 정극(42)의 한쪽측 대향부(70)와 부극(44)의 다른쪽측 대향부(72)가 연장하는 방향이다. 그 결과, 그 로렌츠력이 가해지지 않는 경우에 비해, 발생한 아크는 양호하게 냉각된다. 아크가 양호하게 냉각되면, 그렇지 않은 경우에 비해, 절연 불량이 발생할 가능성이 낮아진다. 절연 불량이 발생할 가능성이 낮아지는 이유는 아크의 발생에 수반해서 카본 라인(선형상의 탄소)이 정극(42)과 부극(44)의 사이를 타고 넘을 가능성이 낮아지기 때문다. 카본 라인이 정극(42)과 부극(44)의 사이를 타고 넘을 가능성이 낮아지는 것은 카본 라인이 형성될 가능성이 낮아지기 때문이다. 카본 라인이 형성될 가능성이 낮아지는 것은 아크가 빨리 냉각되는 것에 의해 아크 발생 개소 주변의 부재가 탄화될 가능성이 낮아지기 때문이다. 정극(42)과 부극(44) 사이에 절연 불량이 발생하지 않으면, 접속체(56)의 용해에 수반해서 정극(42)과 부극(44) 사이의 전로는 차단된다. 정극(42)과 부극(44) 사이의 전로가 차단되면, 부하(200) 또는 충전 전원(202)과 2차 전지(220)가 차단된다.
[효과의 설명]
이상과 같이 해서, 본 실시형태에 관한 보호 소자(10)에 있어서 발생한 아크는 로렌츠력을 받는다. 로렌츠력을 받은 아크는 다음에 기술하는 방향으로 흐른다. 그 방향은 전류가 흐르는 방향에 교차하는 방향이다. 아크가 이러한 로렌츠력을 받으면, 이러한 로렌츠력을 받지 않은 경우에 비해, 절연 불량이 발생할 가능성은 낮아진다. 이것에 의해, 작동시에 절연 불량이 발생할 가능성이 더욱 낮은 보호 소자(10)를 제공할 수 있다.
본 실시형태의 경우와 같이 케이스측 자석(32) 및 덮개측 자석(34)이 판형상이고 그들 평탄한 면이 접속체(56)에 대향하고 있으면, 케이스측 자석(32)의 가장자리 및 덮개측 자석(34)의 가장자리에서는 그 중앙보다 자속밀도가 높아진다. 이것에 의해, 접속체(56) 중, 정극측 전극간 개소(80)에 배치된 부분과 부극측 전극간 개소(82)에 배치된 부분에서는 접속체(56)에 대향하는 면으로부터만 자력을 받는 개소에 배치되어 있는 부분보다 큰 자력을 받게 된다. 이것에 의해, 발생한 아크는 더욱 강한 로렌츠력을 받게 된다. 이것에 의해, 작동시에 절연 불량이 발생할 가능성이 더욱 낮은 보호 소자(10)를 제공할 수 있다.
자석 절연체(36)는 접속체(56)와 케이스측 자석(32)을 절연한다. 이것에 의해, 접속체(56)로부터 케이스측 자석(32)에 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다. 자석 절연체(36)는 접속체(56)가 용해될 때에 케이스측 자석(32)을 보호한다. 이것에 의해, 케이스측 자석(32)은 접속체(56)가 용해될 때에 발생하는 아크 및 열로부터 지켜진다. 케이스측 자석(32)이 자석 절연체(36)를 통해 접속체(56)에 접하도록 배치된다. 이것에 의해, 케이스측 자석(32)이 접속체(56)에서 멀리 떨어져 있는 경우에 비해, 발생한 아크는 강한 로렌츠력을 받게 된다. 즉, 접속체(56)로부터 케이스측 자석(32)에 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있어, 접속체(56)가 용해될 때에 발생하는 아크 및 열로부터 케이스측 자석(32)을 지킬 수 있으며, 또한, 발생한 아크가 강한 로렌츠력을 받는다. 그 결과, 작동시에 절연 불량이 발생할 가능성이 더욱 낮은 보호 소자(10)를 제공할 수 있다.
(제 2 실시형태)
본 실시형태에 관한 보호 소자(310)는 제 1 실시형태에 관한 보호 소자(10) 대신에, 도 1에 나타난 2차 전지 보호 회로에 이용된다. 따라서, 본 실시형태에 관한 보호 소자(310)의 기능은 제 1 실시형태에 관한 보호 소자(10)와 마찬가지이다.
도 6은 본 실시형태에 관한 보호 소자(310)의 구성을 나타내는 도면이다. 본 실시형태에 관한 보호 소자(310)는 차단부(30)와, 케이스(22)와, 덮개(24)와, 정극측 자석(334)과, 부극측 자석(336)을 구비한다. 즉, 본 실시형태에 관한 보호 소자(310)는 제 1 실시형태에 관한 보호 소자(10)의 케이스측 자석(32)과 덮개측 자석(34)과 자석 절연체(36)와 자석 보호체(38) 대신에, 정극측 자석(334)과 부극측 자석(336)을 구비한다. 본 실시형태에 관한 보호 소자(310)는 자석 절연체(36) 및 자석 보호체(38)를 구비하지 않는다. 정극측 자석(334)은 차단부(30) 중, 정극(42)측의 측면을 따르도록 배치된다. 부극측 자석(336)은 차단부(30) 중, 부극(44)측의 측면을 따르도록 배치된다. 정극측 자석(334)도 부극측 자석(336)도 그들 N극이 발열체용 단자(54)측을 향하도록 배치된다. 이것에 의해, 정극측 자석(334)과 부극측 자석(336) 사이에는 척력이 발생하게 된다. 또한, 정극측 자석(334)과 부극측 자석(336)은 발열체용 단자(54)에서 중간 전극(50)을 향하는 방향의 자력을 생성한다. 이 방향도 제 1 실시형태에 관한 케이스측 자석(32)과 덮개측 자석(34)이 생성되는 자력의 방향과 마찬가지로, 정극(42)과 부극(44)의 쌍의 한쪽에서 다른쪽을 향하는 방향과는 교차하는 방향이다.
본 실시형태에 관한 보호 소자(310)의 사용 방법은 제 1 실시형태에 관한 보호 소자(10)와 마찬가지이다. 따라서, 그 상세한 설명은 반복하지 않는다.
본 실시형태에 관한 보호 소자(310)의 경우, 접속체(56)가 용해되면, 그 용해된 접속체(56)에는 정극(42)에서 부극(44)을 향하는 전류가 흐르고 있다. 그 용해된 접속체(56)에는 발열체용 단자(54)에서 중간 전극(50)을 향하는 방향의 자력이 가해져 있다. 이것에 의해, 아크가 발생한 경우, 그 발생한 아크에는 로렌츠력이 가해진다. 로렌츠력의 방향은 그 발생한 아크가 기판(40)에서 멀어지는 방향이다. 발생한 아크에 그 방향의 힘이 가해지므로, 카본 라인이 정극(42)과 부극(44)의 사이를 계속해서 접속할 가능성은 낮아진다. 이것에 의해, 작동시에 절연 불량이 발생할 가능성이 더욱 낮은 보호 소자(310)를 제공할 수 있다.
(변형예의 설명)
상술한 보호 소자(10, 310)는 본 발명의 기술적 사상을 구체화하기 위해 예시한 것이다. 상술한 보호 소자(10, 310)는 본 발명의 기술적 사상의 범위내에 있어서 각종 변경을 부가할 수 있는 것이다.
예를 들면, 제 1 실시형태에 있어서, 케이스측 자석(32)의 가장자리의 둘레와 덮개측 자석(34)의 가장자리의 전체 둘레는 서로 대향하고 있지 않지 않아도 좋다. 단, 케이스측 자석(32)의 가장자리의 어느 하나의 개소가 덮개측 자석(34)의 가장자리의 어느 하나의 개소에 대향하도록 케이스측 자석(32)과 덮개측 자석(34)이 배치되어 있는 것이 바람직하다. 케이스측 자석(32)의 가장자리의 그 개소는 접속체(56)에 대향하고 있지 않아도 좋지만, 접속체(56)에 대향하고 있는 것이 바람직하다. 케이스측 자석(32)은 정극측 전극간 개소(80)와 부극측 전극간 개소(82) 중, 한쪽에 대향하고 다른쪽에 대향하지 않아도 좋다. 그 경우, 케이스측 자석(32)은 정극측 전극간 개소(80)와 부극측 전극간 개소(82) 중, 아크가 정극(42) 및 부극(44), 즉 전극의 쌍에서 멀어지도록 작용하는 쪽과 대향하는 것이 바람직하다.
또, 제 1 실시형태에 관한 보호 소자(10) 및 제 2 실시형태에 관한 보호 소자(310)에 있어서, 자석의 수는 특히 한정되지 않는다. 자석의 형상도 특히 한정되지 않는다. 제 1 실시형태에 관한 보호 소자(10) 및 제 2 실시형태에 관한 보호 소자(310)는 자석 대신 자력 생성부를 갖고 있어도 좋다. 이 자력 생성부는 다음에 기술하는 방향의 자력을 생성한다. 그 방향은 정극(42)과 부극(44)의 한쪽에서 다른쪽을 향하는 방향에 교차하는 방향이다. 그러한 자력 생성부의 예에는 전자석이 있다.
또, 정극(42)과 부극(44)의 형상은 상술한 것에 한정되지 않는다.
10,310; 보호 소자 20; 본체부
22; 케이스 24; 덮개
30; 차단부 32; 케이스측 자석
34; 덮개측 자석 36; 자석 절연체
38; 자석 보호체 40; 기판
42; 정극 44; 부극
46; 정극용 단자 48; 부극용 단자
50; 중간 전극 52; 발열체
54; 발열체용 단자 56; 접속체
58; 보호 수지 60; 스루홀
70; 한쪽측 대향부 72; 다른쪽측 대향부
80; 정극측 전극간 개소 82; 부극측 전극간 개소
200; 부하 202; 충전 전원
204; 스위치 206; 제어 소자
220; 2차 전지 334; 정극측 자석
336; 부극측 자석

Claims (7)

  1. 기판과,
    상기 기판의 어느 하나의 면에 배치되는 전극의 쌍과,
    상기 전극의 쌍 사이를 접속하고 에너지의 공급을 받아 융점에 도달하면 용해되는 도체인 접속체를 구비하는 보호 소자로서,
    상기 전극의 쌍의 한쪽에서 다른쪽을 향하는 방향과는 교차하는 방향의 자력을 생성하는 자력 생성부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 보호 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극의 쌍의 한쪽이, 상기 전극의 쌍의 다른쪽과 간격을 두고 대향하도록 상기 기판의 상기 전극이 배치되는 상기 면을 따라 직선형상으로 연장하는 한쪽측 대향부를 갖고 있고,
    상기 전극의 쌍의 다른쪽이, 상기 전극의 쌍의 한쪽의 상기 한쪽측 대향부와 간격을 두고 대향하고, 상기 한쪽측 대향부가 연장하는 방향을 따라 직선형상으로 연장하는 다른쪽측 대향부를 갖고 있고,
    상기 접속체는 상기 전극의 쌍 중, 상기 한쪽측 대향부와 상기 다른쪽측 대향부를 접속하고,
    상기 자력 생성부는 상기 한쪽측 대향부와 상기 다른쪽측 대향부 사이의 어느 하나의 위치에 있는 개소인 전극간 개소에 있어서 상기 접속체에 대향하고, 상기 기판 중, 상기 전극의 쌍이 배치되는 면과 상기 전극의 쌍이 배치되는 면의 배면의 한쪽에서 다른쪽을 향하는 상기 자력을 생성하는 자석을 갖는 것을 특징으로 하는 보호 소자.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전극간 개소에 있어서 상기 자석의 가장자리의 어느 하나의 개소가 상기 접속체에 대향하도록 상기 자석이 배치되는 것을 특징으로 하는 보호 소자.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 전극간 개소는 상기 접속체의 가장자리의 어느 하나의 부분이 배치되어 있는 개소인 것을 특징으로 하는 보호 소자.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 보호 소자는 상기 접속체와 상기 자석을 절연하고, 또한, 상기 접속체가 용해될 때에 상기 자석을 보호하는 절연체를 더 구비하고,
    상기 자석은 상기 절연체를 통해 상기 접속체에 접하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 보호 소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 자력 생성부는 상기 기판과 상기 전극의 쌍과 상기 접속체를 사이에 두고 서로 자력에 의해서 서로 끌어당기도록 배치되는 자석의 쌍을 갖는 것을 특징으로 하는 보호 소자.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 자석의 쌍의 한쪽의 가장자리의 어느 하나의 개소가 상기 자석의 쌍의 다른쪽의 가장자리의 어느 하나의 개소에 대향하도록 상기 자석의 쌍이 배치되어 있고,
    상기 전극의 쌍 사이의 어느 하나의 개소에 있어서 상기 자석의 쌍의 한쪽의 가장자리 중, 상기 자석의 쌍의 다른쪽의 가장자리에 대향하고 있는 개소가 상기 접속체에 대향하고 있는 것을 특징으로 하는 보호 소자.
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