TW202109583A - 保護元件 - Google Patents

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佐藤浩二
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Abstract

本發明之課題在於提供一種可抑制可熔體切斷時產生之電弧放電，且在產生電弧放電時迅速阻止電弧放電之保護元件。 本發明之保護元件100具備：可熔體3，其具有第1端部3a及第2端部3b，且自第1端部3a朝向第2端部3b通電；凸狀構件10及凹狀構件20，其等以夾入切斷部3C之方式對向地配置；及按壓機構30，其以凸狀構件10與凹狀構件20在夾入切斷部3C之方向即第1方向上縮小相對距離之方式賦予彈力；且與可熔體3之通電方向交叉之、凸狀構件10之凸部10a與凹狀構件20之凹部20a對向之至少一對之面係在自第1方向之俯視下接近地配置；在構成可熔體3之材料之軟化溫度以上之溫度時，可熔體3被切斷。

Description

保護元件
本發明係關於一種保護元件。
先前，業界曾利用具備在流動超過額定值之電流時發熱並熔斷而截斷電流路徑之可熔體的保護元件(可熔體)。
作為保護元件，業界廣為使用例如將焊料封入玻璃管之固持器固定型保險絲、對陶瓷基板表面印刷Ag電極之晶片保險絲、使銅電極之一部分變細並組入塑膠外殼之螺固或插入型保護元件等。上述之保護元件難以進行利用回流之表面安裝，由於零件安裝之效率變低，故近年來業界不斷開發表面安裝型之保護元件(例如，參照專利文獻1、2)。
表面安裝型保護元件例如作為使用鋰離子二次電池之電池組之過充電或過電流之保護元件而被採用。鋰離子二次電池在筆記型個人電腦、行動電話、智慧型手機等之行動機器中使用，近年來，在電動工具、電動自行車、電動機車及電動汽車等中也採用。因而，謀求大電流、高電壓用之保護元件。
在高電壓用之保護元件中，在可熔體被熔斷時可能產生電弧放電。在產生電弧放電時，有可熔體在廣範圍內熔融，且蒸氣化之金屬飛散之情形。此情形下，有因所飛散之金屬而重新形成電流路徑，或所飛散之金屬附著於端子或周圍之電子零件等之虞。因而，在高電壓用保護元件中，實施不產生電弧放電、或停止電弧放電對策。
作為不產生電弧放電、或停止電弧放電之對策，業已知悉在可熔體之周圍裝滿消弧材(例如，參照專利文獻3)。
又，作為停止電弧放電之其他之方法，業已知悉將可熔體與蓄積彈性復原力之狀態下之彈簧串聯連接並以低熔點金屬接合之類型之保護元件(例如，參照專利文獻4～6)。在此類型之保護元件中，在流動過電流而低熔點金屬熔融時，藉由彈簧之彈性復原力而促進彈簧與可熔體之分離，可迅速截斷過電流。
電弧放電依存於電場強度(電壓/距離)，電弧不停止放電直至接點間距離成為某一間隔以上為止。因此，利用彈簧之類型之保護元件係藉由利用彈簧之彈性復原力將彈簧與可熔體快速分離至無法維持電弧放電之距離，而迅速停止電弧放電者。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]專利第6249600號公報 [專利文獻2]專利第6249602號公報 [專利文獻3]專利第4192266號公報 [專利文獻4]日本特開平6-84446號公報 [專利文獻5]日本特開2006-59568號公報 [專利文獻6]日本特開2012-234774號公報 [專利文獻7]專利第6210647號公報
[發明所欲解決之問題]
然而，在利用上述之消弧材之保護元件中製造步驟變複雜，難以實現保護元件之小型化，而擔憂阻礙因保護元件內之發熱體之發熱所致之可熔體之熔斷。
又，在利用上述之彈簧之保護元件中，於使用環境中可熔體與彈簧之接合強度經時變化且容易降低，而擔憂長期穩定性。
在專利文獻7中曾揭示利用與利用上述之彈簧之保護元件不同之類型之彈簧之保護元件。該保護元件係預先設置2處容易切斷可熔體之部位，在截斷過電流時，藉由利用彈簧構件預先按壓之切斷柱塞而切斷可熔體者。 在該保護元件中，必須準備設置有2處容易切斷之部位之可熔體，由於為利用切斷柱塞切斷2個部位之構成，故切斷之力被分散至2個部位，相應地，為了切斷而需要較大之力。
本發明係鑒於上述問題而完成者，目的在於提供一種可抑制產生可熔體之切斷時之電弧放電，且在產生電弧放電時迅速阻止電弧放電之保護元件。 [解決問題之技術手段]
(1)本發明之一態樣之保護元件具備：可熔體，其具有第1端部及第2端部，且自前述第1端部朝向前述第2端部通電；凸狀構件及凹狀構件，其等以夾入位於前述可熔體之前述第1端部與前述第2端部之間之切斷部之方式對向地配置；及按壓機構，其以前述凸狀構件與前述凹狀構件在夾入前述切斷部之方向即第1方向上縮小相對距離之方式賦予彈力；且與前述可熔體之通電方向交叉之、前述凸狀構件之凸部與前述凹狀構件之凹部對向之至少一對之面係在自前述第1方向之俯視下接近地配置；在構成前述可熔體之材料之軟化溫度以上之溫度時，前述可熔體被切斷。
(2)如(1)之保護元件，其中前述可熔體可包含1個或複數個平板狀或線狀之任一者之部件。
(3)如(1)或(2)之保護元件，其中可行的是，在前述第1端部連接有第1端子構件，在前述第2端部連接有第2端子構件。
(4)如(1)至(3)中任一項之保護元件，其可具有第1電極及第2電極，且前述第1電極與前述可熔體之前述第1端部、及前述第2電極與前述可熔體之前述第2端部分別連接。
(5)如(1)至(4)中任一項之保護元件，其中前述按壓機構可為彈簧或橡膠。
(6)如(1)至(5)中任一項之保護元件，其中可在前述凹狀構件設置將前述凸部誘導至前述凹部之導引件。
(7)如(1)至(6)中任一項之保護元件，其可在接近前述凸部之位置，具備與前述可熔體相接且對前述可熔體進行加熱之發熱元件。
(8)如(7)之保護元件，其中可行的是，前述發熱元件具有發熱體，進而在前述可熔體側之表面具有電性連接於前述發熱體之電極層。
(9)如(8)之保護元件，其可具有第3電極，且前述發熱體之一端與前述電極層電性連接，前述發熱體之另一端與前述第3電極電性連接。
(10)如(7)至(9)中任一項之保護元件，其中前述發熱體可配置於前述可熔體之前述凸狀構件側。
(11)如(7)至(9)中任一項之保護元件，其中前述發熱體可配置於前述可熔體之前述凹狀構件側。
(12)如(7)至(11)中任一項之保護元件，其中前述發熱元件之側面、前述凸部之外側面、及前述凹部之內側面可被電性絕緣。
(13)如(1)至(12)中任一項之保護元件，其中前述可熔體可為將內層採用低熔點金屬、將外層採用高熔點金屬之積層體。
(14)如(13)之保護元件，其中可行的是，前述低熔點金屬包含Sn或以Sn為主成分之金屬，前述高熔點金屬包含Ag或Cu或以Ag或Cu為主成分之金屬。
(15)如(1)至(14)中任一項之保護元件，其中可行的是，在前述可熔體中流動超過額定電流之電流之狀態下、或對前述發熱體通電之狀態下，前述可熔體被加熱至前述軟化溫度以上之溫度，前述可熔體被切斷而截斷通電。
(16)如(1)至(15)中任一項之保護元件，其可具備支持構件，前述支持構件係配置於前述凹狀構件之前述凹部內，且自下方直接或間接地支持前述可熔體者，其包含：在前述可熔體之額定電流通電中之溫度以下時抑制前述可熔體變形、在構成前述可熔體之材料之固相線溫度以上之溫度時會因來自按壓機構之力變形而容許前述可熔體切斷的材料。
(17)本發明之另一態樣之保護元件具備：可熔體，其具有第1端部及第2端部，且自前述第1端部朝向前述第2端部通電；凸狀構件及凹狀構件，其等以夾入位於前述可熔體之前述第1端部與前述第2端部之間之切斷部之方式對向地配置；及按壓機構，其以前述凸狀構件與前述凹狀構件在夾入前述切斷部之方向即第1方向上縮小相對距離之方式賦予彈力；且與前述可熔體之通電方向交叉之、前述凸狀構件之凸部與前述凹狀構件之凹部對向之至少一對之面係在自前述第1方向之俯視下接近地配置；在接近前述凸部之位置，更具備與前述可熔體相接且使前述可熔體加熱熔融之發熱元件；藉由前述發熱元件之加熱，而切斷前述可熔體。
(18)如(17)之保護元件，其中前述可熔體可包含1個或複數個平板狀或線狀之任一者之部件。
(19)如(17)或(18)中任一項之保護元件，其可具有第1電極及第2電極，且前述第1電極與前述可熔體之前述第1端部、及前述第2電極與前述可熔體之前述第2端部分別連接。
(20)如(17)至(19)中任一項之保護元件，其中前述按壓機構可為彈簧或橡膠。
(21)如(17)至(20)中任一項之保護元件，其中可在前述凹狀構件設置將前述凸部誘導至前述凹部之導引件。
(22)如(17)至(20)中任一項之保護元件，其中可行的是，前述發熱元件具有發熱體，進而在前述可熔體側之表面具有電性連接於前述發熱體之電極層。
(23)如(22)之保護元件，其可具有第3電極，且前述發熱體之一端與前述電極層電性連接，前述發熱體之另一端與前述第3電極電性連接。
(24)如(22)或(23)之保護元件，其中前述發熱體可配置於前述可熔體之前述凸狀構件側。
(25)如(22)或(23)之保護元件，其中前述發熱體可配置於前述可熔體之前述凹狀構件側。
(26)如(17)至(25)中任一項之保護元件，其中前述發熱元件之側面、前述凸部之外側面、及前述凹部之內側面可被電性絕緣。
(27)如(17)至(26)中任一項之保護元件，其中前述可熔體可為將內層採用低熔點金屬、將外層採用高熔點金屬之積層體。
(28)如(27)之保護元件，其中可行的是，前述低熔點金屬包含Sn或以Sn為主成分之金屬，前述高熔點金屬包含Ag或Cu或以Ag或Cu為主成分之金屬。
(29)如(17)至(28)中任一項之保護元件，其可具備支持構件，前述支持構件係配置於前述凹狀構件之前述凹部內，且自下方直接或間接地支持前述可熔體者，其包含：在前述可熔體之額定電流通電中之溫度以下時抑制前述可熔體變形、在構成前述可熔體之材料之固相線溫度以上之溫度時會因來自按壓機構之力變形而容許前述可熔體切斷的材料。
(30)本發明之又一態樣之保護元件具備：第1電極及第2電極；可熔體，其兩端面藉由焊料而連接於前述第1電極及前述第2電極各者；凸狀構件及凹狀構件，其等以夾入前述可熔體之方式對向地配置；及按壓機構，其以前述凸狀構件與前述凹狀構件在夾入前述可熔體之方向即第1方向上縮小相對距離之方式賦予彈力；且與前述可熔體之通電方向交叉之、前述凸狀構件之凸部與前述凹狀構件之凹部對向之至少一對之面係在自前述第1方向之俯視下接近地配置；前述可熔體之連接於前述第1電極及前述第2電極之任一者之一個端面，在自前述第1方向之俯視下位於前述凹部之開口內；在構成前述焊料之金屬材料之軟化溫度以上之溫度時，前述一個端面與前述第1電極或前述第2電極之連接部被切斷。
(31)本發明之另一態樣之保護元件具備：第1電極及第2電極；可熔體，其兩端面藉由焊料而連接於前述第1電極及前述第2電極各者；凸狀構件及凹狀構件，其等以夾入前述可熔體之方式對向地配置；及按壓機構，其以前述凸狀構件與前述凹狀構件在夾入前述可熔體之方向即第1方向上縮小相對距離之方式賦予彈力；且與前述可熔體之通電方向交叉之、前述凸狀構件之凸部與前述凹狀構件之凹部對向之至少一對之面係在自前述第1方向之俯視下接近地配置；前述可熔體之連接於前述第1電極及前述第2電極之任一者之一個端面，在自前述第1方向之俯視下位於前述凹部之開口內；在接近前述凸部之位置，更具備與前述可熔體相接且使前述可熔體加熱熔融之發熱元件；藉由前述發熱元件之加熱，前述一個端面與前述第1電極或前述第2電極之連接部被切斷。
(32)本發明之再一態樣之保護元件具備：第1電極及第2電極；可熔體，其兩端面藉由焊料而連接於前述第1電極及前述第2電極各者；凸狀構件及凹狀構件，其等以夾入前述可熔體之方式對向地配置；及按壓機構，其以前述凸狀構件與前述凹狀構件在夾入前述可熔體之方向即第1方向上縮小相對距離之方式賦予彈力；且與前述可熔體之通電方向交叉之、前述凸狀構件之凸部與前述凹狀構件之凹部對向之至少一對之面係在自前述第1方向之俯視下接近地配置；前述可熔體之連接於前述第1電極及前述第2電極之兩端面，在自前述第1方向之俯視下位於前述凹部之開口內；在構成前述焊料之金屬材料之軟化溫度以上之溫度時，前述可熔體之兩端面與前述第1電極或前述第2電極之至少一個連接部被切斷。
(33)本發明之又再一態樣之保護元件具備：第1電極及第2電極；可熔體，其兩端面藉由焊料而連接於前述第1電極及前述第2電極各者；凸狀構件及凹狀構件，其等以夾入前述可熔體之方式對向地配置；及按壓機構，其以前述凸狀構件與前述凹狀構件在夾入前述可熔體之方向即第1方向上縮小相對距離之方式賦予彈力；且與前述可熔體之通電方向交叉的前述凸狀構件之凸部與前述凹狀構件之凹部對向之至少一對之面係在自前述第1方向之俯視下接近地配置；前述可熔體之連接於前述第1電極及前述第2電極之兩端面，在自前述第1方向之俯視下位於前述凹部之開口內；在接近前述凸部之位置，更具備與前述可熔體相接且使前述可熔體加熱熔融之發熱元件；藉由前述發熱元件之加熱，前述可熔體之兩端面與前述第1電極或前述第2電極之至少一個連接部被切斷。 [發明之效果]
根據本發明之保護元件，能夠提供一種可抑制產生可熔體之切斷時之電弧放電，且在產生電弧放電時迅速阻止電弧放電之保護元件。
以下，針對本實施形態，一面適宜地參照圖一面詳細地說明。以下之說明中所利用之圖式為了便於說明特徵而存在有為方便起見將特徵之部分放大顯示之情形，各構成要素之尺寸比率等有與實際不同之情形。以下之說明中所例示之材料、尺寸等係一例，本發明並非係限定於其等者，可在發揮本發明之效果之範圍內適宜地變更而實施。
(第1實施形態) 圖1係第1實施形態之保護元件之主要部分之示意圖，(a)係剖視示意圖，(b)係可熔體之平面示意圖。 圖2係在圖1(a)中以虛線呈圓狀包圍之部位之放大圖，(a)係剖視示意圖，(b)係平面示意圖。 圖1所示之可熔體係在俯視下為長方形之平板形狀之例，在圖1(a)中，以x表示之方向為可熔體之長度方向(通電方向)，以y表示之方向為可熔體之寬度方向(與長度方向正交之方向)、以z表示之方向係與方向x及方向y正交之方向。
圖1所示之保護元件100具備：可熔體3，其具有第1端部3a及第2端部3b，且自第1端部3a朝向第2端部3b通電；凸狀構件10及凹狀構件20，其以將位於可熔體3之第1端部3a與第2端部3b之間之切斷部3C夾入之方式對向地配置；及按壓機構30，其以凸狀構件10與凹狀構件20在將切斷部3C夾入之方向即第1方向(z方向)上縮小相對的距離之方式賦予彈力；且與可熔體3之通電方向(x方向)交叉之、凸狀構件10之凸部10a與凹狀構件20之凹部20a對向之至少一對之面(外側面10aBa及內側面20aBa、外側面10aBb及內側面20aBb)係在自第1方向(z方向)之俯視下接近地而配置，在構成可熔體3之材料之軟化溫度以上之溫度時，可熔體3被切斷。
＜可熔體＞ 可熔體3可利用周知之可熔體所利用之材料之同類物。典型而言，可利用包含合金之金屬材料之同類物。具體而言，可例示Pb85%/Sn或Sn/Ag3%/Cu0.5%等。
可熔體3在構成可熔體3之材料之軟化溫度以上之溫度時被切斷。由於為軟化溫度以上之溫度，而可在「軟化溫度」時被切斷。
「軟化溫度」 此處，在本說明書中「軟化溫度」意指固相與液相混存或共存之溫度或溫度範圍。軟化溫度係可熔體變軟為會因外力而變形之程度之溫度或溫度帶(溫度範圍)。 例如，在構成可熔體之材料為二成分系合金之情形下，固相線(開始熔融之溫度)與液相線(完全熔融之溫度)之間之溫度範圍成為固相與液相混存之所謂雪酪狀之狀態。該固相與液相混存或共存之溫度範圍係可熔體變軟為會因外力而變形之程度之溫度範圍，該溫度範圍即為「軟化溫度」。 在構成可熔體之材料為三成分系合金或多成分系合金之情形下，將上述固相線及液相線改換為固相面及液相面則同樣地固相與液相混存或共存之溫度範圍為「軟化溫度」。 另一方面，由於在為合金之情形下於固相線與液相線之間存在溫度差，故「軟化溫度」係具有溫度範圍者，但在構成可熔體之材料為單一金屬之情形下，不存在固相線/液相線，而存在1個熔點/凝固點。由於在熔點或凝固點時成為固相與液相混存或共存之狀態，故在為單一金屬之可熔體之情形下，熔點或凝固點即為本說明書中之「軟化溫度」。 此外，固相線與液相線測定能以因在溫度上升過程中伴隨著相狀態變化之潛熱所致之不連續點(時間變化中之平穩之溫度)而進行。具有固相與液相混存或共存之溫度或溫度範圍之合金材料及單一金屬皆可用作本發明之可熔體。
圖1所示之可熔體3包含1個構件(部件)，但亦可為包含複數個構件(部件)者。 又，構成可熔體3之1個構件、或複數個構件各者之形狀只要可作為保險絲發揮功能，則形狀無特別限制，可例示平板狀或線狀者。
圖1所示之可熔體3係平板狀之構件。 該可熔體3之厚度t及寬度w可採用實質上不因一般作動中之通電而變形、在流通過電流時或藉由後述之發熱體之加熱則可由按壓機構予以切斷之任意尺寸。
在圖1所示之可熔體3中，於第1端部3a及第2端部3b各者具有外部端子孔3aa、外部端子孔3ba。 一對外部端子孔3aa、外部端子孔3ba中之一個外部端子孔可用於朝電源側連接，另一外部端子孔可用於朝負載側連接。 此處，外部端子孔3aa、外部端子孔3ba之形狀只要為可卡合於未圖示之電源側或負載側之端子之形狀則無特別限制，且圖1(b)所示之外部端子孔3aa、外部端子孔3ba雖為無開放部分之貫通孔，但可為一部分具有開放部分之爪形狀等。
圖1所示之可熔體3在第1端部3a與第2端部3b之間具有切斷部3C。 切斷部3C係在自z方向俯視下與凹狀構件20之凹部20a之開口一致之部位。切斷部3C係容易產生切斷之部位，但亦有實際上被切斷之部位並非切斷部3C之情形。
若可熔體3由包含軟化溫度不同之材料之複數個部位(例如層、索等)構成，可熔體3會在軟化溫度最低之溫度以上被切斷。 雖然在該構成中，自軟化溫度較低之材料之層依序成為固相與液相之混存狀態，但在本實施形態之保護元件中，由於利用按壓機構剪切凸狀構件及凹狀構件之力作用於可熔體3，故即便並非所有層到達軟化溫度，可熔體3亦可能被切斷。在該構成中，就各部位之每一者而言，有稱為熔斷之情形、或稱為剪斷之情形。
例如，可熔體3可為包含軟化溫度不同之材料之複數層之積層體。在該構成中，軟化溫度較高之材料層確保剛性，且軟化溫度較低之材料層在低溫時使可熔體3變軟而可切斷。 在可熔體3為此構成之情形下，自軟化溫度較低之材料之層依序成為固相與液相之混存狀態，但即便並非所有層到達軟化溫度，可熔體3亦可能被切斷。
在可熔體3為包含內層與外層之三層之積層體之情形下，較佳為內層為低熔點金屬層，外層為高熔點金屬層，但可行的是，為外層為低熔點金屬層，內層為高熔點金屬層。 由於高熔點金屬層之軟化溫度高於低熔點金屬層之軟化溫度，故固相與液相之混存狀態先在構成可熔體3之積層體中之低熔點金屬層中開始，可熔體3可能在高熔點金屬層到達軟化溫度前被切斷。
作為低熔點金屬層所使用之低熔點金屬，較佳為利用Sn或以Sn為主成分之金屬。此係緣於由於Sn為熔點232℃，故以Sn為主成分之金屬為低熔點，而在低溫時變軟之故。 例如，Sn/Ag3%/Cu0.5%合金之固相線為217℃。 作為高熔點金屬層所利用之高熔點金屬，較佳為利用Ag、Cu或以其等為主成分之金屬。例如，此係源於由於Ag為熔點962℃，故包含以Ag為主成分之金屬之高熔點金屬層在低熔點金屬層變軟之溫度時能夠維持剛性之故。
可採用各種構造作為積層體之構造。 圖3顯示示意性顯示積層體之構造之例之立體圖。 圖3(a)所示之積層體(可熔體)3AA係方形狀或板狀之積層體，雖然係以內層採用低熔點金屬層3Aa、以外層採用高熔點金屬層3Ab者，但可將內層與外層相反地設定。 圖3(b)所示之積層體(可熔體)3BB係圓棒狀之積層體，雖然係以內層採用低熔點金屬層3Ba、以外層採用高熔點金屬層3Bb者，但可將內層與外層相反地設定。 圖3(c)所示之積層體(可熔體)3CC係方形狀或板狀之積層體，且係積層有低熔點金屬層3Ca及高熔點金屬層3Cb之二層構造之積層體。 圖3(d)所示之積層體(可熔體)3DD係方形狀或板狀之積層體，且係利用上下之積層體高熔點金屬層3Db及高熔點金屬層3Dc將低熔點金屬層3Da夾入之三層構造之積層體。相反，可採用利用二層之低熔點金屬層將高熔點金屬層夾入之三層構造。 圖3(a)～(d)雖然係採用二層或三層之積層體者，但可設為四層以上。
＜凸狀構件與凹狀構件之關係＞ 在圖1所示之保護元件100中，凸狀構件10所具備之凸部10a具有長方體形狀，具有：平行於xy面之下表面10aA、平行於yz面之外側面10aBa及外側面10aBb、及平行於xz面之一對外側面(未圖示)。又，凹狀構件20所具備之凹部20a可供凸部10a插入，具有與凸部10a之長方體形狀對應之孔(空間)，具有平行於yz面之內側面20aBa及內側面20aBb、及平行於xz面之一對內側面(未圖示)。
在圖1所示之保護元件100中，與可熔體3之通電方向(x方向)正交之、凸狀構件10之凸部10a與凹狀構件20之凹部20a對向之2組外側面10aBa及內側面20aBa、以及外側面10aBb及內側面20aBb在自厚度方向(z方向)之俯視下接近地配置。 在圖1所示之保護元件100中，外側面10aBa及內側面20aBa、以及外側面10aBb及內側面20aBb只要與可熔體3之通電方向(x方向)交叉即可，正交為一例。
以下，針對凸狀構件10及凹狀構件20各者，進一步進行說明。
＜凸狀構件＞ 凸狀構件10至少具備具有前端面10aA之凸部10a，在可熔體3之厚度方向(z方向)上配置於隔著可熔體3與凹狀構件20為相反側。
凸狀構件10所具備之凸部10a形成為在可熔體3之切斷時可插入凹狀構件20之凹部20a內之形狀。 在圖1所示之保護元件100中，凸部10a具有如在可熔體3之通電方向(x方向)上嵌入凹狀構件20之凹部20a之形狀。
此處，針對「嵌入」，利用圖2進行說明。 在本說明書中將下述構成設為「嵌入」，即：在自z方向俯視下，在可熔體3之通電方向(x方向)上，凸部10a之第1端部3a側之外側面10aBa與凹部20a之第1端部3a側之內側面20aBa之分開距離d1、及凸部10a之第2端部3b側之外側面10aBb與凹部20a之第2端部3b側之內側面20aBb之分開距離d2較小，在凸部10a插入凹部20a內時凸部10a之外側面與凹部20a之內側面接觸且插入。 外側面10aBa與內側面20aBa、及外側面10aBb與內側面20aBb「嵌入」之構成係該等對向之面之對「接近地配置」構成之一例，分開距離d1及d2無限定，但若言及標準，則為0.1～0.2 mm，較佳為0.02～0.1 mm。分開距離d1及d2之兩者既可相同，也可不同。
若具有如凸部10a與凹部20a相互嵌入之形狀、亦即若分開距離d1及d2為接觸且插入之程度之接近之距離，則在朝縮小凸狀構件10與凹狀構件20之相對的距離之方向賦予力之情形下，可熔體3容易藉由剪斷力而被切斷。此處，在本說明書中，「剪斷」係指如剪切可熔體之作用，「剪斷力」係指賦予可熔體接收之下述作用之力，即：在平行於可熔體之某一剖面使互為相反方向之一對力作用時，可熔體接收如沿該面被滑切之作用。 藉由採用如凸部10a與凹部20a相互嵌入之形狀，而剪斷作用易於發揮作用。
在圖1所示之保護元件100中，圖示如在可熔體3之通電方向(x方向)上，凸部10a嵌入凹部20a之尺寸，但可為如在與可熔體3之通電方向交叉之寬度方向(y方向)上，凸部10a嵌入凹部20a之尺寸。
又，凸部10a之寬度(y方向)較佳為與可熔體3之寬度相同或大於其之寬幅，以易於切斷可熔體3。
作為凸部10a之外側面之具體的形狀，可設為在平行於xy面之面中之剖面形狀為長方形或正方形者，但並不限定於此。
凸狀構件10包含在構成可熔體之材料之軟化溫度時亦可維持較硬之狀態之材料、或實質上不變形之材料。具體而言，可利用陶瓷材料或玻璃轉化溫度較高之樹脂材料。 此處，樹脂材料之玻璃轉化溫度(Tg)係指自軟質之橡膠狀態成為硬質之玻璃狀態之溫度。樹脂在加熱至玻璃轉化溫度以上時分子容易運動，而成為軟質之橡膠狀態。另一方面，在逐漸冷卻時，分子之運動受限制，而成為硬質之玻璃狀態。
作為陶瓷材料，可例示氧化鋁、氧化鋯。若利用氧化鋁等之熱傳導率較高者，則將可熔體發出之熱有效率地朝外部放熱，可使可熔體局部地加熱而熔斷。
作為玻璃轉化溫度較高之樹脂材料，可例示耐隆系樹脂、氟素系樹脂、矽系樹脂、PPS樹脂。樹脂材料一般而言熱傳導率低於陶瓷材料，可實現低成本。 又，尤其是耐隆系樹脂之耐漏電起痕性(對漏電起痕(碳化導電路徑)破壞之耐性)較高，為250 V以上。耐漏電起痕性可藉由基於IEC60112之試驗而求得。即便在耐隆系樹脂中，亦較佳為利用耐隆46、耐隆6T、耐隆9T，可將耐漏電起痕性設為600 V以上。
在利用樹脂以外之材料、例如陶瓷材料製作凸狀構件10之情形下，可利用耐隆系樹脂被覆凸部10a之一部分、例如前端面10aA。
＜凹狀構件＞ 凹狀構件20至少具備凹部20a，在可熔體3之厚度方向(z方向)上配置於隔著可熔體3與凸狀構件10為相反側。
凹狀構件20之凹部20a形成為在可熔體3之切斷時可供凸狀構件10之凸部10a插入之形狀。 在圖1所示之保護元件100中，如上述般，凹部20a具有如供凸狀構件10之凸部10a嵌入之形狀。
作為凹部20a之內側面之具體的形狀，可設為在平行於xy面之面中之剖面形狀為長方形或正方形者，但並不限定於此。
作為凹狀構件20之材料，可利用與凸狀構件10同樣之材料。 又，與凸狀構件10同樣地，在利用樹脂以外之材料、例如陶瓷材料製作凹狀構件20之情形下，可利用耐隆系樹脂被覆凹部20a之一部分。
此處，所謂凸狀構件10及凹狀構件20將可熔體3之切斷部3C夾入係意指凸狀構件10及凹狀構件20在上下相接地將可熔體3夾入，且在自z方向俯視下，凸狀構件10及凹狀構件20與切斷部3C重合。無論凸狀構件10及凹狀構件20是否均與切斷部3C相接。
＜按壓機構＞ 作為按壓機構30，可利用可以凸狀構件10與凹狀構件20在將可熔體3之切斷部3C夾入之方向(z方向)縮小相對的距離之方式賦予彈力的周知之機構。例如，可例示彈簧或橡膠等。
在圖1所示之保護元件100中，利用彈簧作為按壓機構30，彈簧被載置於凸狀構件10之基部10b之上表面10bA，以經收縮之狀態被保持。
在圖1所示之保護元件100中，雖然按壓機構30設置於凸狀構件10側，但既可設置於凹狀構件20側，也可採用設置於凸狀構件10側及凹狀構件20側之兩側之構成。
藉由採用設置於凸狀構件10側及凹狀構件20側之兩側之構成，而可謀求強化彈力，且，當在一個按壓機構30產生不良狀況時亦可藉由另一按壓機構30而發揮功能。 於在凸狀構件10側及凹狀構件20側之兩側設置按壓機構30之情形下，既可將兩個按壓機構30設為相同者，也可設為不同者。 又，可在凸狀構件10側及凹狀構件20側之一側、或兩側之各者設置複數個按壓機構30。 在採用具備複數個按壓機構30之構成之情形下，可藉由使收縮之程度互不相同，而調整彈力。
在利用彈簧作為按壓機構30之情形下，作為彈簧材料，可利用周知之彈簧材料。
在本實施形態之保護元件100中，於在可熔體3中流動超過額定電流之電流之狀態下，若可熔體3被加熱至該軟化溫度以上之溫度，則可熔體3被切斷而截斷通電。 此處，在保護元件100中，凸狀構件10及凹狀構件20接收由按壓機構30所致之彈力，以剪斷可熔體3之方式賦予剪斷力，可熔體3即便未成為完全熔融狀態亦可能被切斷。可熔體3以哪一時序被切斷係由可熔體3之構成、或凸狀構件10及凹狀構件20之構成、按壓機構30之彈力等決定。 在保護元件100中，於將可熔體本身實體地切斷之方面，與將可熔體與彈簧之接合切離之上述之利用彈簧型之保護元件不同。 又，雖然電弧放電依存於與距離成反比例之電場強度，但在保護元件100中，由於經切斷之可熔體之切剖面彼此之距離因彈力而急速變大，故即便產生電弧放電亦可快速地停止電弧放電。 又，在保護元件100中，由於在可熔體達到完全熔融狀態前之變軟之溫度或固相與液相混存之溫度、亦即軟化溫度時，可切斷可熔體，故可減少電弧放電之產生本身。
在可熔體3中，可於在自厚度方向(z方向)之俯視下剪斷力較強地作用之部位置入用於容易進行切斷之缺口。
(變化例) 圖4係第1實施形態之保護元件之變化例之示意圖，(a)係剖視示意圖，(b)係可熔體及端子構件之側視示意圖，(c)係自背側(-z側)觀察(b)所示之可熔體及端子構件之平面示意圖。在上述圖中利用相同之符號之構件係具有相同之構成者，而省略說明。又，有針對即便符號與上述圖不同但功能亦相同之構件省略說明之情形。
＜第1端子構件、第2端子構件＞ 在圖4所示之保護元件100A中，主要之差異為第1端子構件5以在可熔體3之第1端部3a之厚度方向重合之方式連接，且第2端子構件6以在第2端部3b之厚度方向重合之方式連接之方面。 第1端子構件、及第2端子構件分別係補強用於與可熔體之外部之連接之剛性，而降低電阻者。 第1端子構件5在與第1端部3a所具備之外部端子孔3aa對應之位置具有外部端子孔5a。又，第2端子構件6在與第2端部3b所具備之外部端子孔3ba對應之位置具有外部端子孔6a。
作為第1端子構件、及第2端子構件之材料，可舉出例如銅或黃銅等。 其中，介於剛性強化之觀點，較佳為黃銅。 其中，基於降低電阻之觀點，較佳為銅。 第1端子構件、及第2端子構件之材料既可相同，也可不同。
作為將第1端子構件、及第2端子構件連接於第1端部、第2端部之方法，可利用周知之方法，可舉出例如利用焊接或熔接之接合、鉚接或螺釘接合等之機械性接合等。
第1端子構件、及第2端子構件之厚度無限定，但若言及標準，則可設為0.3～1.0 mm。 第1端子構件、及第2端子構件之厚度既可相同，也可不同。
(第2實施形態) 圖5係第2實施形態之保護元件之主要部分之示意圖，(a)係剖視示意圖，(b)係第1電極、第2電極及可熔體之構成之側視示意圖，(c)係第1電極、第2電極及可熔體之構成之平面示意圖。利用與第1實施形態相同之符號之構件係具有相同之構成者，而省略說明。又，有針對即便符號與第1實施形態不同但功能亦相同之構件省略說明之情形。
第2實施形態之保護元件相對於第1實施形態之保護元件，主要之差異為在可熔體之兩端部分別具備第1電極、第2電極之方面。
具體而言，圖5(a)所示之保護元件200具有第1電極1及第2電極2，第1電極1與可熔體3之第1端部3a、及第2電極2與可熔體3之第2端部3b分別連接。
＜第1電極、第2電極＞ 第1電極1及第2電極2分別電性連接於可熔體3之第1端部3a、第2端部3b。
作為第1電極1及第2電極2，可使用周知之電極材料。例如為金屬(包含合金)，作為具體的材料，可舉出銅、黃銅、鎳、不銹鋼、42合金等。
第1電極1及第2電極2之形狀，如圖5所示者在俯視下整體上為長方形，但只要發揮本發明之效果，則任何形狀均可使用。
第1電極1及第2電極2分別具備外部端子孔1a、外部端子孔2a。 一對外部端子孔1a、2a中之一個外部端子孔可用於朝電源側連接，另一外部端子孔可用於朝負載側連接。 此處，外部端子孔1a、2a之形狀只要為可卡合於未圖示之電源側或負載側之端子之形狀，則無特別限制，圖5(c)所示之外部端子孔1a、2a雖然為無開放部分之貫通孔，但可為一部分具有開放部分之爪形狀等。
第1電極1及第2電極2之厚度無限定，但其基準可設為0.05～1.0 mm。
第1電極1及第2電極2可連接成為可對應大電流之外部連接端子的金屬板。連接係使用焊料等之周知之方法進行。該金屬板可使用與上述第1端子構件5、上述第2端子構件6同樣者。
較佳為第1電極1及第2電極2之至少一者與可熔體3藉由焊料而接合，更佳為第1電極1及第2電極2均與可熔體3藉由焊料而接合。 此係為了降低第1電極1或第2電極2與可熔體3之間之電阻。 作為焊料之材料，雖可使用周知之材料，但基於電阻率與熔點之觀點，較佳為以Sn為主成分者。
(第3實施形態) 圖6係第2實施形態之保護元件之主要部分之示意圖，(a)係與圖1(a)對應之剖視示意圖，(b)係與圖2(a)對應之剖視示意圖。使用與上述實施形態相同符號之構件係具有相同之構成者，而省略說明。又，對於即便符號與上述實施形態不同但功能相同之構件，有時予以省略說明。
第3實施形態之保護元件與第2實施形態之保護元件相比之不同點在於，凸狀構件之凸部與凹狀構件之凹部對向之2組外側面及內側面中，僅1組相互接近地配置。 作為第3實施形態之保護元件之變化例，可如圖1所示之保護元件般，為不具備第1電極及第2電極之構成。
在圖6所示之保護元件200中，於在可熔體3之通電方向(x方向)上凸狀構件11之凸部11a與凹狀構件20之凹部20a對向之2組外側面11aBa及內側面20aBa、以及外側面11aBb及內側面20aBb中，僅外側面11aBa及內側面20aBa之組在自厚度方向(z方向)之俯視下接近地配置。 被用作按壓機構30之彈簧被載置於凸狀構件11之基部11b之上表面11bA，以經收縮之狀態被保持。
在第3實施形態之保護元件中，剪切可熔體3之剪斷作用在自厚度方向(z方向)俯視下，在外側面11aBa及內側面20aBa之附近變強。 另一方面，在第1實施形態及第2實施形態之保護元件中，剪切可熔體3之剪斷作用在自厚度方向(z方向)俯視下，在外側面10aBa及內側面20aBa之附近、以及外側面10aBb及內側面20aBb之附近之2個部位變強。在第1實施形態及第2實施形態之保護元件中，雖然剪斷作用較強之部位成為2處，但進行完切斷試驗之結果為，實際上在其中之一個部位被切斷。考量其係緣於若在一個部位處切斷進行，則對另一部位施加之剪斷力被分散之故。 又，藉由在最初將剪斷部位設為1個部位而可將按壓機構30即彈簧之強度設定為較低，其結果為，藉由外殼60之簡單化及彈簧之小型化，而可謀求構件之低成本化。
在可熔體3中，可於在自厚度方向(z方向)之俯視下剪斷力較強地作用之部位置入用於容易進行切斷之缺口。
(第4實施形態) 圖7係第4實施形態之保護元件之主要部分之示意圖，且係與圖1(a)對應之剖視示意圖。利用與上述實施形態相同之符號之構件係具有相同之構成者，而省略說明。又，有針對即便符號與上述實施形態不同但功能亦相同之構件省略說明之情形。
第4實施形態之保護元件與第3實施形態之保護元件相比，具備電性連接有於可熔體且可對可熔體進行加熱之發熱元件之方面不同。
具體而言，在圖7所示之保護元件300中，在接近凸部10之位置，以與可熔體3相接之方式具備可對可熔體3進行加熱之發熱元件40。
圖8係發熱元件40之一例之構成之示意圖，(a)係自z方向觀察之平面示意圖，(b)係剖視示意圖。 發熱元件40具有發熱體41，進而，在可熔體3側之表面具有電性連接於發熱體41之電極層42。
發熱元件40更具備：形成有發熱體41之絕緣基板43、覆蓋發熱體41之絕緣層44、及形成於絕緣基板43之兩端之發熱體電極45a、45b。
發熱體41包含具有在通電時發熱之導電性之材料、例如包含鎳鉻合金、W、Mo、Ru等、或包含其等之材料。發熱體41藉由利用絲網印刷技術使將該等合金或組成物、化合物之粉狀體與樹脂黏合劑等混存且形成為糊狀者在絕緣基板43上形成圖案並進行煅燒等而形成。
絕緣基板43係例如氧化鋁、玻璃陶瓷、莫來石、氧化鋯等之具有絕緣性之基板。
絕緣層44係為了謀求發熱體41之保護及絕緣，且將發熱體41發出之熱高效率地傳遞至可熔體3而設置。
在圖7所示之保護元件300中，發熱體41經由電極層42連接於可熔體3。
在圖7所示之保護元件300中，當在成為保護元件之通電路徑之外部電路發生異常時，藉由進行發熱元件40之發熱而可更迅速地將可熔體設為軟化溫度以上之溫度，而切斷可熔體3。 在產生截斷外部電路之電流路徑之需要之情形下，可藉由設置於外部電路之電流控制元件而對發熱體41通電。 於在可熔體3中流動超過額定電流之電流之狀態、或對發熱體41通電之狀態下，可熔體3被加熱至軟化溫度以上之溫度，而可熔體被切斷。藉由可熔體3被切斷，而截斷外部電路之電流路徑，且亦截斷對發熱體41之饋電。
發熱元件40之可熔體3之長度方向之寬度、及發熱元件40之配置部位受可熔體3之切斷部位影響。為了使由凸狀構件所致之按壓力集中於一部位，而使發熱元件40之可熔體3之長度方向之寬度小於凸部10a之寬度，而偏靠凹狀構件之凹部之內側面之一側而配置。 具體而言，如圖9所示，當欲在外側面10aBa及內側面20aBa之附近與外側面10aBb及內側面20aBb之附近中之外側面10aBa及內側面20aBa之附近側切斷時，將發熱元件40配置於內側面20aBa側。
雖然在圖7所示之保護元件300中，發熱元件40設置於可熔體3之凹狀構件20側之面3B，但可設置於凸狀構件10側之面3A。
在圖7所示之保護元件300中，發熱元件40之側面、凸部10之外側面、及凹部20之內側面較佳為被電性絕緣。
圖10係顯示使用圖7所示之保護元件300時之一例之構成，作為使用上述之保護元件之一例之示意圖，(a)係整體之立體示意圖，(b)係僅下側之構成之立體示意圖。又，圖11係圖10所示之保護元件之分解立體示意圖。
圖10所示之保護元件400，除圖7所示之構件以外，主要具備：對發熱元件40通電之第3電極5、設置於凹狀構件20且將凸狀構件10之凸部10a誘導至凹部20a之導引件20C、及外殼60(上部外殼60A、下部外殼60B)。又，在外殼60內，於凸狀構件10之基部10b之上表面10bA設置有保持彈簧構件30之保持邊框。
第3電極5經由連接導體7電性連接於發熱元件40之發熱體電極45a。
外殼60例如可由工程塑膠、氧化鋁、玻璃陶瓷、莫來石、氧化鋯等之具有絕緣性之材料形成。 外殼60較佳為由氧化鋁等之熱傳導率較高之陶瓷材料形成。將可熔體因過電流而發出之熱有效率地朝外部放熱，可使保持為中空之可熔體局部地加熱而熔斷。
圖12(a)係在圖6所示之保護元件200中，具備電性連接於可熔體且可對可熔體進行加熱之發熱元件之構成之剖視示意圖。
具體而言，圖12(a)所示之保護元件500於在自厚度方向(z方向)俯視下與可熔體3上之凸部10a重合之位置具備對可熔體3進行加熱之發熱元件40。
圖12(b)係圖12(a)所示之可熔體被切斷後之剖視示意圖。
雖然在圖12所示之保護元件500中，發熱元件40設置於可熔體3之凹狀構件20側之面3B，但可設置於凸狀構件10側之面3A。
(第5實施形態) 圖13(a)係第5實施形態之保護元件之主要部分之剖視示意圖。 利用與上述實施形態相同之符號之構件係具有相同之構成者，而省略說明。又，有針對即便符號與上述實施形態不同但功能亦相同之構件省略說明之情形。
第5實施形態之保護元件與第3實施形態之保護元件相比，具備支持構件之方面不同，前述支持構件係配置於凹狀構件之凹部內，且自下方直接或間接地支持前述可熔體者，其包含下述材料，即：在可熔體之額定電流通電中之溫度以下時抑制可熔體之變形，在構成可熔體之材料之固相線溫度以上之溫度時藉由來自按壓機構之力而變形，而容許可熔體之切斷。 藉由具備上述之支持構件，而可在可熔體之額定電流通電中之溫度以下時降低可熔體之剪斷負載。
具體而言，圖13(a)所示之保護元件600具備支持構件50，該支持構件50係配置於凹狀構件20之凹部20a內，且自下方直接地支持可熔體3者，其在可熔體3之額定電流通電中之溫度以下時抑制可熔體3之變形，在構成可熔體3之材料之固相線溫度以上之溫度時藉由來自按壓機構30之力而變形，而容許可熔體3之切斷。 在圖13(a)中，雖然支持構件50與可熔體3直接相接地予以支持，但可為介隔著層間接地予以支持者。
作為支持構件50之材料，例如可利用熱變形溫度為100～150℃左右之ABS、POM、PC、PA等。
圖13(b)係圖13(a)所示之可熔體被切斷後之剖視示意圖。 在可熔體被切斷時，支持構件50藉由來自按壓機構30之力而如符號50A所示般變形。
圖14(a)與圖13(a)所示之保護元件600相比，具備發熱元件40，且支持構件51自下方介隔著發熱元件40間接地支持可熔體3之方面不同。
在圖14(a)所示之保護元件700中，在產生截斷外部電路之電流路徑之需要之情形下，藉由設置於外部電路之電流控制元件而開始對發熱體41通電，支持構件51藉由來自按壓機構30之力而如支持構件51A般變形(參照圖14(b))。進而，支持構件51A逐漸變形，且可熔體3接收發熱體41之發熱而變軟，在可熔體之軟化溫度以上之溫度時，凸部10a切斷可熔體3(參照圖14(c))。藉由可熔體3被切斷，而截斷外部電路之電流路徑，且亦截斷對發熱體41之饋電。
(第6實施形態) 圖15係第6實施形態之保護元件之主要部分之示意圖，(a)係剖視示意圖，(b)係在(a)中以虛線呈圓狀包圍之部位之放大圖。利用與上述實施形態相同之符號之構件係具有相同之構成者，而省略說明。又，有針對即便符號與上述實施形態不同但功能亦相同之構件省略說明之情形。
第6實施形態之保護元件相對於第1實施形態之保護元件，主要之差異為在接近凸部之位置具備與可熔體相接且使可熔體加熱熔融之發熱元件之方面。
圖15(a)所示之保護元件800具備：可熔體3，其具有第1端部3a及第2端部3b，且自第1端部3a朝向第2端部3b通電；凸狀構件10及凹狀構件20，其等以將位於可熔體3之第1端部3a與第2端部3b之間之切斷部3C夾入之方式對向地配置；及按壓機構30，其以凸狀構件10與凹狀構件20在將切斷部3C夾入之方向即第1方向(z方向)上縮小相對的距離之方式賦予彈力；且與可熔體3之通電方向(x方向)交叉之、凸狀構件10之凸部10a與凹狀構件20之凹部20a對向之至少一對之面(外側面10aBa及內側面20aBa與外側面10aBb及內側面20aBb)係在自第1方向(z方向)之俯視下接近地配置；在接近凸部10之位置具有與可熔體3相接且使可熔體3加熱熔融之發熱元件40；藉由發熱元件40之加熱而可熔體3被切斷。
在第6實施形態之保護元件中，可藉由發熱元件40之加熱使可熔體3熔斷，凸狀構件10及凹狀構件20、以及按壓機構30成為用於切斷可熔體3之輔助機構。
(變化例) 圖16係第6實施形態之保護元件之變化例之剖視示意圖。利用與上述實施形態相同之符號之構件係具有相同之構成者，而省略說明。又，有針對即便符號與上述實施形態不同但功能亦相同之構件省略說明之情形。
＜第1端子構件、第2端子構件＞ 在圖16所示之保護元件800A中，主要之差異為第1端子構件5以在可熔體3之第1端部3a之厚度方向重合之方式連接，且第2端子構件6以在第2端部3b之厚度方向重合之方式連接之方面。
(第7實施形態) 圖17係第7實施形態之保護元件之主要部分之剖視示意圖。利用與上述實施形態相同之符號之構件係具有相同之構成者，而省略說明。又，有針對即便符號與上述實施形態不同但功能亦相同之構件省略說明之情形。
第7實施形態之保護元件相對於第6實施形態之保護元件，主要之差異為在可熔體之兩端部分別具備第1電極、第2電極之方面。
具體而言，圖17所示之保護元件900具有第1電極1及第2電極2，第1電極1與可熔體3之第1端部3a、及第2電極2與可熔體3之第2端部3b分別連接。
藉由發熱元件40之加熱而熔融之可熔體3藉由來自按壓機構30之應力而被夾於凸狀構件10與凹狀構件20之間而被切斷。
(第8實施形態) 圖18係第8實施形態之保護元件之主要部分之示意圖，(a)係與圖15(a)對應之剖視示意圖，(b)係與圖15(b)對應之剖視示意圖。利用與上述實施形態相同之符號之構件係具有相同之構成者，而省略說明。又，有針對即便符號與上述實施形態不同但功能亦相同之構件省略說明之情形。
第8實施形態之保護元件與第6實施形態之保護元件相比，在凸狀構件之凸部與凹狀構件之凹部對向之2組外側面及內側面中僅1組相互接近地配置之方面不同。
在圖18所示之保護元件1000中，於在可熔體3之通電方向(x方向)上凸狀構件11之凸部11a與凹狀構件20之凹部20a對向之2組外側面11aBa及內側面20aBa、以及外側面11aBb及內側面20aBb中，僅外側面11aBa及內側面20aBa之組在自厚度方向(z方向)之俯視下接近地配置。 被用作按壓機構30之彈簧被載置於凸狀構件11之基部11b之上表面11bA，以經收縮之狀態被保持。
(第9實施形態) 圖19係第9實施形態之保護元件之主要部分之示意圖，(a)係與圖18(a)對應之剖視示意圖，(b)係與圖18(b)對應之剖視示意圖。利用與上述實施形態相同之符號之構件係具有相同之構成者，而省略說明。又，有針對即便符號與上述實施形態不同但功能亦相同之構件省略說明之情形。
第9實施形態之保護元件與第8實施形態之保護元件相比，可熔體之兩端面與第1電極及前述第2電極各者藉由焊料而連接，該可熔體之兩端面中之一個端面在自第1方向(z方向)之俯視下位於凹部之開口內之方面不同。
圖19所示之保護元件1100具備：第1電極1及第2電極2；可熔體13，其兩端面13aA、13bB藉由焊料而連接於第1電極1及第2電極2各者；凸狀構件11及凹狀構件20，其以將可熔體13夾入之方式對向地配置；及按壓機構30，其以凸狀構件11及凹狀構件20在將可熔體13夾入之方向即第1方向(z方向)上縮小相對的距離之方式賦予彈力；且與可熔體13之通電方向交叉之、凸狀構件11之凸部11a與凹狀構件20之凹部20a對向之一對之面(外側面11aBa與內側面20aBa)係在自第1方向(z方向)之俯視下接近地配置；可熔體13之連接於第1電極1之一個端面13aA在自第1方向(z方向)之俯視下位於凹部20之開口內；在構成焊料之金屬材料之軟化溫度以上之溫度時，一個端面13aA與第1電極1之連接部被切斷。
圖19所示之保護元件1100具備支持構件50，該支持構件50係配置於凹狀構件20之凹部20a內，且自下方直接地支持可熔體13者，其在可熔體3之額定電流通電中之溫度以下時抑制可熔體13之變形，在構成可熔體3之材料之固相線溫度以上之溫度時藉由來自按壓機構30之力而變形，而容許可熔體13之切斷。藉由具備支持構件50，而可降低可熔體13之剪斷負載。
(第10實施形態) 圖20係第10實施形態之保護元件之主要部分之示意圖，(a)係與圖19(a)對應之剖視示意圖，(b)係與圖19(b)對應之剖視示意圖。利用與上述實施形態相同之符號之構件係具有相同之構成者，而省略說明。又，有針對即便符號與上述實施形態不同但功能亦相同之構件省略說明之情形。
第10實施形態之保護元件與第9實施形態之保護元件相比，具備電性連接於可熔體且使可熔體加熱熔融之發熱元件之方面不同。
圖20所示之保護元件1200具備：第1電極1及第2電極2；可熔體13，其兩端面13aA、13bB藉由焊料而連接於第1電極1及第2電極2各者；凸狀構件11及凹狀構件20，其以將可熔體13夾入之方式對向地配置；及按壓機構30，其以凸狀構件11及凹狀構件20在將可熔體13夾入之方向即第1方向(z方向)上縮小相對的距離之方式賦予彈力；且與可熔體13之通電方向交叉之、凸狀構件11之凸部11a與凹狀構件20之凹部20a對向之一對之面(外側面11aBa與內側面20aBa)係在自第1方向(z方向)之俯視下接近地配置；可熔體13之連接於第1電極1之一個端面13aA在自第1方向(z方向)之俯視下位於凹部20之開口內；在接近凸部10之位置更具備與可熔體13相接且使可熔體13加熱熔融之發熱元件40；藉由發熱元件40之加熱，而一個端面13aA與第1電極1之連接部被切斷。
圖20所示之保護元件1200亦具備支持構件51，該支持構件51係配置於凹狀構件20之凹部20a內，且自下方直接地支持可熔體13者，其在可熔體3之額定電流通電中之溫度以下時抑制可熔體13之變形，在構成可熔體3之材料之固相線溫度以上之溫度時藉由來自按壓機構30之力而變形，而容許可熔體13之切斷。藉由具備支持構件51，而可在可熔體3之額定電流通電中之溫度以下時降低可熔體13之剪斷負載。 在圖20所示之保護元件1200中，與圖19所示之保護元件1100相比，支持構件51自下方介隔著發熱元件40間接地支持可熔體3之方面不同。
(第11實施形態) 圖21係第11實施形態之保護元件之主要部分之示意圖，(a)係與圖19(a)對應之剖視示意圖，(b)係與圖19(b)對應之剖視示意圖。利用與上述實施形態相同之符號之構件係具有相同之構成者，而省略說明。又，有針對即便符號與上述實施形態不同但功能亦相同之構件省略說明之情形。
第11實施形態之保護元件與第9實施形態之保護元件相比，可熔體之連接於第1電極及第2電極之兩端面在自第1方向之俯視下位於前述凹部之開口內之方面不同。
在圖21所示之保護元件1300中，具備：第1電極1及第2電極2；可熔體23，其兩端面23aA、23bB藉由焊料而連接於第1電極1及第2電極2各者；凸狀構件11及凹狀構件20，其以將可熔體23夾入之方式對向地配置；及按壓機構30，其以凸狀構件11及凹狀構件20在將可熔體23夾入之方向即第1方向(z方向)上縮小相對的距離之方式賦予彈力；且與可熔體23之通電方向交叉之、凸狀構件11之凸部11a與凹狀構件20之凹部20a對向之一對之面(外側面11aBa與內側面20aBa)係在自第1方向(z方向)之俯視下接近地配置；可熔體23之連接於第1電極1及第2電極2之兩端面23aA、23bB在自第1方向(z方向)之俯視下位於凹部20之開口內；在構成焊料之金屬材料之軟化溫度以上之溫度時，可熔體23之兩端面23aA、23bB與第1電極1及第2電極2之至少一個連接部被切斷。
(第12實施形態) 圖22係第12實施形態之保護元件之主要部分之示意圖，(a)係與圖21(a)對應之剖視示意圖，(b)係與圖21(b)對應之剖視示意圖。利用與上述實施形態相同之符號之構件係具有相同之構成者，而省略說明。又，有針對即便符號與上述實施形態不同但功能亦相同之構件省略說明之情形。
第12實施形態之保護元件與第11實施形態之保護元件相比，具備電性連接於可熔體且使可熔體加熱熔融之發熱元件之方面不同。
圖22所示之保護元件1400具備：第1電極1及第2電極2；可熔體23，其兩端面23aA、23bB藉由焊料而連接於第1電極1及第2電極2各者；凸狀構件11及凹狀構件20，其以將可熔體23夾入之方式對向地配置；及按壓機構30，其以凸狀構件11及凹狀構件20在將可熔體23夾入之方向即第1方向(z方向)上縮小相對的距離之方式賦予彈力；且與可熔體23之通電方向交叉之、凸狀構件11之凸部11a與凹狀構件20之凹部20a對向之一對之面(外側面11aBa與內側面20aBa)係在自第1方向(z方向)之俯視下接近地配置；可熔體23之連接於第1電極1及第2電極2之兩端面23aA、23bB在自第1方向(z方向)之俯視下位於凹部20之開口內；在接近凸部10之位置更具備與可熔體23相接且使可熔體23加熱熔融之發熱元件40；藉由發熱元件40之加熱，而可熔體23之兩端面23aA、23bB與第1電極1及第2電極2之至少一個連接部被切斷。
圖22所示之保護元件1400亦具備支持構件51，該支持構件51係配置於凹狀構件20之凹部20a內，且自下方直接地支持可熔體23者，其在可熔體23之額定電流通電中之溫度以下時抑制可熔體23之變形，在構成保險絲23元件之材料之固相線溫度以上之溫度時藉由來自按壓機構30之力而變形，而容許可熔體23之切斷。藉由具備支持構件51，而可在可熔體23之額定電流通電中之溫度以下時降低可熔體23之剪斷負載。 在圖22所示之保護元件1400中，與圖21所示之保護元件1100相比，支持構件51自下方介隔著發熱元件40間接地支持可熔體23之方面不同。
1:第1電極 1a:外部端子孔 2:第2電極 2a:外部端子孔 3:可熔體 3A:面 3AA:積層體(可熔體) 3Aa:低熔點金屬層 3Ab:高熔點金屬層 3a:第1端部 3aa:外部端子孔 3B:面 3BB:積層體(可熔體) 3Ba:低熔點金屬層 3Bb:高熔點金屬層 3b:第2端部3b 3ba:外部端子孔 3C:切斷部 3Ca:低熔點金屬層 3Cb:高熔點金屬層 3CC:積層體(可熔體) 3Da:低熔點金屬層 3Db:高熔點金屬層 3Dc:高熔點金屬層 3DD:積層體(可熔體) 5:第1端子構件/第3電極 5a:外部端子孔 6:第2端子構件 6a:外部端子孔 7:連接導體 10:凸狀構件/凸部 10a:凸部 10aA:下表面/前端面 10aBa:外側面 10aBb:外側面 10b:基部 10bA:上表面 11:凸狀構件 11a:凸部 11aBa:外側面 11aBb:外側面 11b:基部 11bA:上表面 13:可熔體 13aA:端面 13bB:端面 20:凹狀構件/凹部 20a:凹部 20aBa:內側面 20aBb:內側面 20C:導引件 23:可熔體 23aA:端面 23bB:端面 30:按壓機構/彈簧構件 40:發熱元件 41:發熱體 42:電極層 43:絕緣基板 44:絕緣層 45a:發熱體電極 45b:發熱體電極 50:支持構件 51:支持構件 51A:支持構件 60:外殼 60A:上部外殼 60B:下部外殼 100:保護元件 100A:保護元件 200:保護元件 300:保護元件 400:保護元件 500:保護元件 600:保護元件 700:保護元件 800:保護元件 800A:保護元件 900:保護元件 1000:保護元件 1100:保護元件 1200:保護元件 1300:保護元件 1400:保護元件 d1:分開距離 d2:分開距離 t:厚度 w:寬度 x:方向 y:方向 z:方向
圖1係第1實施形態之保護元件之主要部分之示意圖，(a)係剖視示意圖，(b)係可熔體之平面示意圖。 圖2係在圖1(a)中以虛線呈圓狀包圍之部位之放大圖，(a)係剖視示意圖，(b)係平面示意圖。 圖3係示意性顯示積層體之構造之例之立體圖，(a)係方形狀或板狀者，且係以內層採用低熔點金屬層、以外層採用高熔點金屬層者，(b)係圓棒狀者，且係以內層採用低熔點金屬層、以外層採用高熔點金屬層者，(c)係方形狀或板狀者，且係積層有低熔點金屬層及高熔點金屬層之二層構造者，(d)係方形狀或板狀者，且係利用上下之高熔點金屬層將低熔點金屬層夾入之三層構造者。 圖4係第1實施形態之保護元件之變化例之示意圖，(a)係剖視示意圖，(b)係可熔體及端子構件之側視示意圖，(c)係自背側(-z側)觀察(b)所示之可熔體及端子構件之平面示意圖。 圖5係第2實施形態之保護元件之主要部分之示意圖，(a)係剖視示意圖，(b)係第1電極、第2電極及可熔體之構成之側視示意圖，(c)係第1電極、第2電極及可熔體之構成之平面示意圖。 圖6係第3實施形態之保護元件之主要部分之示意圖，(a)係與圖1(a)對應之剖視示意圖，(b)係與圖2(a)對應之剖視示意圖。 圖7係第4實施形態之保護元件之主要部分之示意圖，且係與圖1(a)對應之剖視示意圖。 圖8係發熱元件40之一例之構成之示意圖，(a)係自z方向觀察之平面示意圖，(b)係剖視示意圖。 圖9係顯示在圖7所示之保護元件中發熱元件40所配置之位置之放大示意圖。 圖10係顯示使用圖7所示之保護元件300時之一例之構成，作為使用保護元件時之一例之示意圖，(a)係整體之立體示意圖，(b)係僅下側之構成之立體示意圖。 圖11係圖8所示保護元件之分解立體示意圖。 圖12(a)係在圖6所示之保護元件200中，具備電性連接於可熔體且可對可熔體進行加熱之發熱元件之構成之剖視示意圖，(b)係(a)所示之可熔體被切斷後之剖視示意圖。 圖13(a)係第5實施形態之保護元件之主要部分之剖視示意圖，(b)係(a)所示之可熔體被切斷後之剖視示意圖。 圖14(a)係支持構件自下方介隔著發熱元件間接地支持可熔體之構成之剖視示意圖，(b)係顯示對發熱體開始通電，支持構件藉由來自按壓機構之力而變形之樣態之剖視示意圖，(c)係(a)所示之可熔體被切斷後之剖視示意圖。 圖15係第6實施形態之保護元件之主要部分之示意圖，(a)係剖視示意圖，(b)係在(a)中以虛線呈圓狀包圍之部位之放大圖。 圖16係第6實施形態之保護元件之變化例之剖視示意圖。 圖17係第7實施形態之保護元件之主要部分之剖視示意圖。 圖18係第8實施形態之保護元件之主要部分之示意圖，(a)係與圖15(a)對應之剖視示意圖，(b)係與圖15(b)對應之剖視示意圖。 圖19係第9實施形態之保護元件之主要部分之示意圖，(a)係與圖18(a)對應之剖視示意圖，(b)係與圖18(b)對應之剖視示意圖。 圖20係第10實施形態之保護元件之主要部分之示意圖，(a)係與圖19(a)對應之剖視示意圖，(b)係與圖19(b)對應之剖視示意圖。 圖21係第11實施形態之保護元件之主要部分之示意圖，(a)係與圖19(a)對應之剖視示意圖，(b)係與圖19(b)對應之剖視示意圖。 圖22係第12實施形態之保護元件之主要部分之示意圖，(a)係與圖21(a)對應之剖視示意圖，(b)係與圖21(b)對應之剖視示意圖。
3:可熔體
3A:面
3a:第1端部
3aa:外部端子孔
3B:面
3b:第2端部3b
3ba:外部端子孔
3C:切斷部
10:凸狀構件/凸部
10a:凸部
10b:基部
10bA:上表面
20:凹狀構件/凹部
20a:凹部
30:按壓機構/彈簧構件
100:保護元件
t:厚度
w:寬度
x:方向
y:方向
z:方向

Claims (33)

  1. 一種保護元件，其具備： 可熔體，其具有第1端部及第2端部，且自前述第1端部朝向前述第2端部通電； 凸狀構件及凹狀構件，其等以夾入位於前述可熔體之前述第1端部與前述第2端部之間之切斷部之方式對向地配置；及 按壓機構，其以前述凸狀構件與前述凹狀構件在夾入前述切斷部之方向即第1方向上縮小相對距離之方式賦予彈力；且 與前述可熔體之通電方向交叉之、前述凸狀構件之凸部與前述凹狀構件之凹部對向之至少一對之面係在自前述第1方向之俯視下接近地配置； 在構成前述可熔體之材料之軟化溫度以上之溫度時，前述可熔體被切斷。
  2. 如請求項1之保護元件，其中前述可熔體包含1個或複數個平板狀或線狀之任一者之部件。
  3. 如請求項1或2之保護元件，其中在前述第1端部連接有第1端子構件，在前述第2端部連接有第2端子構件。
  4. 如請求項1至3中任一項之保護元件，其具有第1電極及第2電極；且 前述第1電極與前述可熔體之前述第1端部、及前述第2電極與前述可熔體之前述第2端部分別連接。
  5. 如請求項1至4中任一項之保護元件，其中前述按壓機構為彈簧或橡膠。
  6. 如請求項1至5中任一項之保護元件，其中在前述凹狀構件設置有將前述凸部誘導至前述凹部之導引件。
  7. 如請求項1至6中任一項之保護元件，其中在接近前述凸部之位置，具備與前述可熔體相接且對前述可熔體進行加熱之發熱元件。
  8. 如請求項7之保護元件，其中前述發熱元件具有發熱體，進而在前述可熔體側之表面具有電性連接於前述發熱體之電極層。
  9. 如請求項8之保護元件，其具有第3電極；且 前述發熱體之一端與前述電極層電性連接，前述發熱體之另一端與前述第3電極電性連接。
  10. 如請求項7至9中任一項之保護元件，其中前述發熱體配置於前述可熔體之前述凸狀構件側。
  11. 如請求項7至9中任一項之保護元件，其中前述發熱體配置於前述可熔體之前述凹狀構件側。
  12. 如請求項7至11中任一項之保護元件，其中前述發熱元件之側面、前述凸部之外側面、及前述凹部之內側面被電性絕緣。
  13. 如請求項1至12中任一項之保護元件，其中前述可熔體為將內層採用低熔點金屬、將外層採用高熔點金屬之積層體。
  14. 如請求項13之保護元件，其中前述低熔點金屬包含Sn或以Sn為主成分之金屬，前述高熔點金屬包含Ag或Cu或以Ag或Cu為主成分之金屬。
  15. 如請求項1至14中任一項之保護元件，其中在前述可熔體中流動超過額定電流之電流之狀態下、或對前述發熱體通電之狀態下，前述可熔體被加熱至前述軟化溫度以上之溫度，前述可熔體被切斷而截斷通電。
  16. 如請求項1至15中任一項之保護元件，其具備支持構件，前述支持構件係配置於前述凹狀構件之前述凹部內，且自下方直接或間接地支持前述可熔體者，其包含：在前述可熔體之額定電流通電中之溫度以下時抑制前述可熔體變形、在構成前述可熔體之材料之固相線溫度以上之溫度時會因來自按壓機構之力變形而容許前述可熔體切斷的材料。
  17. 一種保護元件，其具備： 可熔體，其具有第1端部及第2端部，且自前述第1端部朝向前述第2端部通電； 凸狀構件及凹狀構件，其等以夾入位於前述可熔體之前述第1端部與前述第2端部之間之切斷部之方式對向地配置；及 按壓機構，其以前述凸狀構件與前述凹狀構件在夾入前述切斷部之方向即第1方向上縮小相對距離之方式賦予彈力；且 與前述可熔體之通電方向交叉之、前述凸狀構件之凸部與前述凹狀構件之凹部對向之至少一對之面係在自前述第1方向之俯視下接近地配置； 在接近前述凸部之位置，更具備與前述可熔體相接且使前述可熔體加熱熔融之發熱元件； 藉由前述發熱元件之加熱，而切斷前述可熔體。
  18. 如請求項17之保護元件，其中前述可熔體包含1個或複數個平板狀或線狀之任一者之部件。
  19. 如請求項17或18中任一項之保護元件，其具有第1電極及第2電極，且前述第1電極與前述可熔體之前述第1端部、及前述第2電極與前述可熔體之前述第2端部分別連接。
  20. 如請求項17至19中任一項之保護元件，其中前述按壓機構為彈簧或橡膠。
  21. 如請求項17至20中任一項之保護元件，其中在前述凹狀構件設置有將前述凸部誘導至前述凹部之導引件。
  22. 如請求項17至21中任一項之保護元件，其中前述發熱元件具有發熱體，進而在前述可熔體側之表面具有電性連接於前述發熱體之電極層。
  23. 如請求項22之保護元件，其具有第3電極；且 前述發熱體之一端與前述電極層電性連接，前述發熱體之另一端與前述第3電極電性連接。
  24. 如請求項22或23之保護元件，其中前述發熱體配置於前述可熔體之前述凸狀構件側。
  25. 如請求項22或23之保護元件，其中前述發熱體配置於前述可熔體之前述凹狀構件側。
  26. 如請求項17至25中任一項之保護元件，其中前述發熱元件之側面、前述凸部之外側面、及前述凹部之內側面被電性絕緣。
  27. 如請求項17至26中任一項之保護元件，其中前述可熔體為將內層採用低熔點金屬、將外層採用高熔點金屬之積層體。
  28. 如請求項27之保護元件，其中前述低熔點金屬包含Sn或以Sn為主成分之金屬，前述高熔點金屬包含Ag或Cu或以Ag或Cu為主成分之金屬。
  29. 如請求項17至28中任一項之保護元件，其具備支持構件，前述支持構件係配置於前述凹狀構件之前述凹部內，且自下方直接或間接地支持前述可熔體者，其包含：在前述可熔體之額定電流通電中之溫度以下時抑制前述可熔體之變形、在構成前述可熔體之材料之固相線溫度以上之溫度時會因來自按壓機構之力變形而容許前述可熔體切斷的材料。
  30. 一種保護元件，其具備： 第1電極及第2電極； 可熔體，其兩端面藉由焊料而連接於前述第1電極及前述第2電極各者； 凸狀構件及凹狀構件，其等以夾入前述可熔體之方式對向地配置；及 按壓機構，其以前述凸狀構件與前述凹狀構件在夾入前述可熔體之方向即第1方向上縮小相對距離之方式賦予彈力；且 與前述可熔體之通電方向交叉之、前述凸狀構件之凸部及前述凹狀構件之凹部對向之至少一對之面係在自前述第1方向之俯視下接近地配置； 前述可熔體之連接於前述第1電極及前述第2電極之任一者之一個端面，在自前述第1方向之俯視下位於前述凹部之開口內； 在構成前述焊料之金屬材料之軟化溫度以上之溫度時，前述一個端面與前述第1電極或前述第2電極之連接部被切斷。
  31. 一種保護元件，其具備： 第1電極及第2電極； 可熔體，其兩端面藉由焊料而連接於前述第1電極及前述第2電極各者； 凸狀構件及凹狀構件，其等以夾入前述可熔體之方式對向地配置；及 按壓機構，其以前述凸狀構件與前述凹狀構件在夾入前述可熔體之方向即第1方向上縮小相對距離之方式賦予彈力；且 與前述可熔體之通電方向交叉之、前述凸狀構件之凸部及前述凹狀構件之凹部對向之至少一對之面係在自前述第1方向之俯視下接近地配置； 前述可熔體之連接於前述第1電極及前述第2電極之任一者之一個端面，在自前述第1方向之俯視下位於前述凹部之開口內； 在接近前述凸部之位置，更具備與前述可熔體相接且使前述可熔體加熱熔融之發熱元件； 藉由前述發熱元件之加熱，前述一個端面與前述第1電極或前述第2電極之連接部被切斷。
  32. 一種保護元件，其具備： 第1電極及第2電極； 可熔體，其兩端面藉由焊料而連接於前述第1電極及前述第2電極各者； 凸狀構件及凹狀構件，其等以夾入前述可熔體之方式對向地配置；及 按壓機構，其以前述凸狀構件與前述凹狀構件在夾入前述可熔體夾入之方向即第1方向上縮小相對距離之方式賦予彈力；且 與前述可熔體之通電方向交叉之、前述凸狀構件之凸部及前述凹狀構件之凹部對向之至少一對之面係在自前述第1方向之俯視下接近地配置； 前述可熔體之連接於前述第1電極及前述第2電極之兩端面，在自前述第1方向之俯視下位於前述凹部之開口內； 在構成前述焊料之金屬材料之軟化溫度以上之溫度時，前述可熔體之兩端面與前述第1電極或前述第2電極之至少一個連接部被切斷。
  33. 一種保護元件，其具備： 第1電極及第2電極； 可熔體，其兩端面藉由焊料而連接於前述第1電極及前述第2電極各者； 凸狀構件及凹狀構件，其等以夾入前述可熔體之方式對向地配置；及 按壓機構，其以前述凸狀構件與前述凹狀構件在夾入前述可熔體之方向即第1方向上縮小相對的距離之方式賦予彈力；且 與前述可熔體之通電方向交叉之、前述凸狀構件之凸部及前述凹狀構件之凹部對向之至少一對之面係在自前述第1方向之俯視下接近地配置； 前述可熔體之連接於前述第1電極及前述第2電極之兩端面，在自前述第1方向之俯視下位於前述凹部之開口內； 在接近前述凸部之位置，更具備與前述可熔體相接且使前述可熔體加熱熔融之發熱元件； 藉由前述發熱元件之加熱，前述可熔體之兩端面與前述第1電極或前述第2電極之至少一個連接部被切斷。
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