TW202215470A - 保護元件 - Google Patents
保護元件 Download PDFInfo
- Publication number
- TW202215470A TW202215470A TW110119426A TW110119426A TW202215470A TW 202215470 A TW202215470 A TW 202215470A TW 110119426 A TW110119426 A TW 110119426A TW 110119426 A TW110119426 A TW 110119426A TW 202215470 A TW202215470 A TW 202215470A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- protection element
- cut
- fusible body
- concave
- heat generating
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
- H01H85/02—Details
- H01H85/36—Means for applying mechanical tension to fusible member
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
- H01H85/0039—Means for influencing the rupture process of the fusible element
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
- H01H85/02—Details
- H01H85/04—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
- H01H85/05—Component parts thereof
- H01H85/055—Fusible members
- H01H85/08—Fusible members characterised by the shape or form of the fusible member
- H01H85/10—Fusible members characterised by the shape or form of the fusible member with constriction for localised fusing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H37/00—Thermally-actuated switches
- H01H37/74—Switches in which only the opening movement or only the closing movement of a contact is effected by heating or cooling
- H01H37/76—Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
- H01H85/0039—Means for influencing the rupture process of the fusible element
- H01H85/0047—Heating means
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
- H01H85/02—Details
- H01H85/04—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
- H01H85/05—Component parts thereof
- H01H85/055—Fusible members
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
- H01H85/02—Details
- H01H85/04—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
- H01H85/05—Component parts thereof
- H01H85/165—Casings
- H01H85/175—Casings characterised by the casing shape or form
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
- H01H85/02—Details
- H01H85/38—Means for extinguishing or suppressing arc
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
- H01H85/02—Details
- H01H85/38—Means for extinguishing or suppressing arc
- H01H2085/381—Means for extinguishing or suppressing arc with insulating body insertable between the end contacts of the fusible element
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Fuses (AREA)
Abstract
本發明之保護元件(100)具備:可熔體(2),其在第1端部與第2端部之間具有切斷部(23),且於自第1端部向第2端部之第1方向通電;可動構件(3)及凹狀構件(4),其等以夾住切斷部(23)之方式對向配置;及按壓機構(5),其以縮小用可動構件(3)與凹狀構件(4)夾住切斷部(23)之方向上之相對的距離之方式,施加力;且於可熔體(2)之軟化溫度以上之溫度時,藉由按壓機構(5)之前述力,將切斷部(23)切斷。
Description
本發明係關於一種保護元件。
本發明申請案基於2020年5月29日於日本申請之發明專利申請2020-094275號而主張其優先權,且其內容為本申請案所引用。
先前,業界有於流通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。具備可熔體之保護元件(保險絲元件)例如用於使用鋰離子二次電池之電池組。
近年來,鋰離子二次電池不僅於行動機器,而且於電動汽車、蓄電池等寬廣之領域使用。因此,鋰離子二次電池之大容量化日新月異。伴隨於其,謀求設置於具有大容量之鋰離子電池且具有高電壓且大電流之電流路徑之電池組的保護元件。
先前,業界有使用彈簧之力之保護元件。
例如,於專利文獻1中,曾揭示一種可將可為了將切斷區域切斷而設置之切斷柱塞在休止位置預先按壓於彈簧構件之短路截斷開關。
於專利文獻2中,曾揭示一種具備配置於一對電極之間、且對發熱片施加分離力之彈性體之保護元件。又,於專利文獻2中,曾記載在接合材熔化時,壓縮盤簧將發熱片與正極及負極分離。
於專利文獻3中曾記載一種保護元件,其具有:以導電性之彈性體彈推之可動導體、一對引線端子、及將可動導體與引線端子接合而將可動導體固著之可熔體,藉由在可熔體之熔融溫度時,接合熔融,而以彈性體之彈推力將可動導體移動,截斷電路。
於專利文獻4中曾揭示一種保護元件,其設置壓縮彈簧,前述壓縮彈簧使由引線固定電極隔離之方向之力作用於可動電極,因低熔點合金之熔融,而可動電極由壓縮彈簧彈推且由引線固定電極隔離。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第6210647號公報
[專利文獻2]日本專利第5779477號公報
[專利文獻3]日本專利第5545721號公報
[專利文獻4]日本專利第4630403號公報
[發明所欲解決之問題]
於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。於產生電弧放電時,有可熔體於廣範圍內熔融,且蒸氣化之金屬飛散之情形。該情形下,有因飛散之金屬,形成新的電流路徑,或飛散之金屬附著於端子等周圍之電子零件之虞。
本發明係鑒於上述事態而完成者,目的在於提供一種可減少在切斷熔體時產生之電弧放電,且可抑制產生之電弧放電之持續之保護元件。
[解決問題之技術手段]
為了解決上述問題,本發明提案以下之手段。
[1] 一種保護元件,其具備:
可熔體,其在第1端部與第2端部之間具有切斷部,於自前述第1端部向前述第2端部之第1方向通電;
可動構件及凹狀構件,其等以夾住前述切斷部之方式對向配置;及
按壓機構,其以縮小用前述可動構件與前述凹狀構件夾住前述切斷部之方向上之相對的距離之方式,施加力;且
於前述可熔體之軟化溫度以上之溫度時,藉由前述按壓機構之前述力,切斷前述切斷部。
[2] 如[1]之保護元件,其中前述可熔體之與前述第1方向交叉之第2方向之寬度,即前述切斷部之寬度,窄於前述切斷部以外之寬度。
[3] 如[1]或[2]之保護元件,其中前述切斷部於俯視下配置於前述凹狀構件之凹部內,且於俯視下配置於接近前述凹部之內表面之位置;且
前述凹部之與前述第1方向交叉之第2方向之長度長於前述切斷部之前述第2方向之長度。
[4] 如[1]至[3]中任一項之保護元件,其具備發熱構件,該發熱構件於前述可熔體之前述按壓機構側或前述凹狀構件側,與前述切斷部相接地配置或接近地配置。
[5] 如[4]之保護元件,其中前述發熱構件於俯視下配置於前述凹狀構件之凹部內。
[6] 如[5]之保護元件,其中前述發熱構件之前述第1方向之長度,短於與前述第1方向及跟前述第1方向交叉之第2方向交叉之第3方向上之前述凹部之長度。
[7] 如[1]至[6]中任一項之保護元件,其中前述可熔體係將內層設為低熔點金屬、將外層設為高熔點金屬之積層體。
[8] 如[7]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。
[9] 如[1]至[8]中任一項之保護元件,其中前述按壓機構係彈簧。
[10] 如[9]之保護元件,其中前述彈簧為圓錐狀,將外徑小之側朝向前述切斷部側而配置。
[11] 如[1]至[10]中任一項之保護元件,其中前述可動構件具有凸部,該凸部於俯視下配置於外周與前述凹狀構件之凹部之內側之區域之至少一部分重疊之位置;且
藉由切斷前述切斷部,而於前述凹部內插入前述凸部。
[12] 如[1]至[11]中任一項之保護元件,其中於前述第1端部電性連接有第1端子,於前述第2端部電性連接有第2端子。
[13] 如[4]至[6]中任一項之保護元件,其中前述發熱構件具有電阻體。
[14] 如[13]之保護元件,其中前述發熱構件係藉由饋電構件而與第3端子、或第3端子及第4端子電性連接,且藉由經由前述饋電構件之通電,而前述電阻體發熱。
[15] 如[1]至[14]中任一項之保護元件,其具有外殼,該外殼至少收容前述可熔體、前述可動構件、前述凹狀構件之凹部、及前述按壓機構,且包含複數個構件;且
前述按壓機構以下述之狀態被收容於前述外殼內:以縮小用前述可動構件與前述凹狀構件夾住前述切斷部之方向上之相對的距離之方式,施加力。
[16] 如[15]之保護元件,其中前述外殼之一構件具有收容部,該收容部係由在前述按壓機構之伸縮方向對向之第1內壁面與第2內壁面、及將前述第1內壁面與前述第2內壁面相連之側壁面,以同一構件一體形成;且
於前述可熔體未被切斷之狀態下,將藉由前述按壓機構而產生之外殼內部之應力,以前述第1內壁面、前述側壁面、及前述第2內壁面呈ㄈ字狀支承並保持。
[17] 如[15]或[16]之保護元件,其中前述凹狀構件及前述外殼包含耐隆或陶瓷。
[18] 如[1]至[17]中任一項之保護元件,其中前述切斷部於俯視下配置於前述凹狀構件之凹部內,且於俯視下配置於接近前述凹部之內表面之位置;且
前述可動構件具有凸部,該凸部於俯視下配置於外周與前述凹部之內側之區域之至少一部分重疊之位置,且為與前述切斷部之一部分重疊之位置;且
藉由切斷前述切斷部,而於前述凹部內插入前述凸部,且前述可熔體之一部分以彎折之方式被收容於前述凹部內。
[發明之效果]
於本發明之保護元件中,以夾住可熔體之切斷部之方式將可動構件及凹狀構件對向配置,且具備以縮短可動構件與凹狀構件之夾住切斷部之方向上之相對的距離之方式施加力之按壓機構。因而,於本發明之保護元件中,在可熔體之軟化溫度以上之溫度時,藉由按壓機構之前述力,將切斷部切斷。因此,於本發明之保護元件中,於切斷可熔體時產生之熱量可較少,可減少在切斷時產生之電弧放電。又,於本發明之保護元件中,藉由按壓機構之按壓力,將經切斷之可熔體收容與可動構件一起收容於凹狀構件。藉此,經切斷之可熔體之切斷面彼此同士距離急速擴大。其結果為,即便於切斷可熔體時產生電弧放電,電弧放電亦迅速減少。
以下,針對本實施形態,一面適宜地參照圖,一面詳細地說明。在以下之說明中使用之圖式為了便於理解特徵而存在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。以下之說明中例示之材料、尺寸等為一例,本發明並非係限定於其等者,可於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]
(保護元件)
圖1~圖3係顯示第1實施形態之保護元件之示意圖。第1實施形態之保護元件100於俯視下為大致長方形。於在以下之說明中使用之圖式中,以X表示之方向為保護元件100之長度方向。又,於在以下之說明中使用之圖式中,以Y表示之方向為與X方向(第2方向)正交之方向(第1方向)。以Z表示之方向為與X方向及Y方向正交之方向(第3方向)。
圖1係顯示第1實施形態之保護元件100之整體構造之立體圖。圖2係顯示第1實施形態之保護元件100之外觀之圖式。圖2(a)係俯視圖。圖2(b)及圖2(c)係側視圖。圖2(d)係立體圖。圖3係將第1實施形態之保護元件100沿圖2所示之A-A᾽線切斷之剖視圖。圖4係第1實施形態之保護元件100之分解立體圖。
圖15~圖18係用於在第1實施形態之保護元件100中說明可熔體之切斷部之切斷前與切斷後之狀態之剖視圖。圖15係將第1實施形態之保護元件100沿圖2所示之A-A᾽線切斷之剖視圖。圖16係將圖15(a)之一部分放大而顯示之放大剖視圖。圖17係將第1實施形態之保護元件100沿圖2所示之B-B᾽線切斷之剖視圖。圖18係將圖17(a)之一部分放大而顯示之放大剖視圖。圖15(a)及圖17(a)係切斷前之狀態。圖15(b)及圖17(b)係切斷後之狀態。
本實施形態之保護元件100如圖3及圖4所示般具備:具有切斷部23之可熔體2、可動構件3、凹狀構件4、按壓機構5、及外殼6。本實施形態之保護元件100於可熔體2之軟化溫度以上之溫度時,切斷可熔體2之切斷部23。
(可熔體)
圖5係用於說明第1實施形態之保護元件100之一部分之放大圖,且係顯示可熔體2之俯視圖。如圖4及圖5所示,可熔體2具有:第1端部21、第2端部22、及設置於第1端部21與第2端部22之間之切斷部23。可熔體2於自第1端部21向第2端部22之方向即Y方向(第1方向)通電。
如圖4所示,第1端部21與第1端子61電性連接。第2端部22與第2端子62電性連接。
第1端子61與第2端子62可如圖4所示般為大致同形,亦可為互不相同之形狀。第1端子61及第2端子62之厚度無限定,但言及標準,則為0.3~1.0 mm。第1端子61與第2端子62之厚度可相同,亦可不同。
如圖4所示,第1端子61具備外部端子孔61a。又,第2端子62具備外部端子孔62a。外部端子孔61a、外部端子孔62a中之一者為了連接於電源側而使用,另一者為了連接於負載側而使用。外部端子孔61a及外部端子孔62a可如圖4所示般設為俯視大致圓形之貫通孔。
作為第1端子61及第2端子62,例如可使用包含銅、黃銅、鎳等者。作為第1端子61及第2端子62之材料,基於剛性強化之觀點,較佳為使用黃銅,基於降低電阻之觀點,較佳為使用銅。第1端子61與第2端子62可為包含相同之材料者,亦可為包含不同之材料者。
第1端子61及第2端子62之形狀只要為可卡合於未圖示之電源側之端子或負載側之端子之形狀即可,例如,可為於一部分具有開放部分之爪形狀,亦可如圖4所示般在與可熔體2連接之側之端部具有朝向可熔體2朝兩側經擴寬之凸緣部(於圖4中以符號61c、62c表示),無特別限定。於第1端子61及第2端子62具有凸緣部61c、62c之情形下,第1端子61及第2端子62不易自外殼6之開口部61d、62d脫落,成為可靠性及耐久性良好之保護元件100。
如圖3及圖4所示,可熔體2之厚度可為均一,亦可局部不同。作為厚度局部不同之可熔體,例如,可舉出厚度自切斷部23向第1端部21及第2端部22逐漸變厚者等。如此之可熔體2於流通過電流時,切斷部23成為熱點,切斷部23優先升溫並軟化,被更確實地切斷。
如圖5所示,可熔體2之切斷部23、第1端部21及第2端部22具有俯視大致長方形之形狀。如圖5所示,第1端部21之X方向之寬度21D、與第2端部22之X方向之寬度22D設為大致相同。切斷部23之X方向之寬度23D變得較第1端部21之X方向之寬度21D及第2端部22之X方向之寬度22D為細。因此,切斷部23之寬度23D變得較切斷部23以外之寬度為窄。
如圖4及圖5所示,第1端部21之Y方向之長度L21設為與在俯視下與第1端子61重疊之區域對應之尺寸。第2端部22之Y方向之長度L22自與第2端子62在俯視下重疊之區域朝切斷部23側延伸。因此,第2端部22之Y方向L22之長度變得長於第1端部21之Y方向之長度L21。
如圖5所示,於切斷部23與第1端部21之間,配置有俯視大致梯形之第1連結部25。俯視大致梯形之第1連結部25之平行之邊之較長者與第1端部21結合。又,於切斷部23與第2端部22之間,配置有俯視大致梯形之第2連結部26。俯視大致梯形之第2連結部26之平行之邊之較長者與第2端部22結合。第1連結部25與第2連結部26相對於切斷部23成為對稱。因此,可熔體2之X方向之寬度自切斷部23向第1端部21及第2端部22逐漸變寬。其結果為,於在可熔體2流通過電流時,切斷部23成為熱點,切斷部23優先升溫並軟化,容易被切斷。
亦即,於本實施形態中,於在可熔體2流通過電流時,切斷在可熔體2僅設置有1處之切斷部23。因此,於本實施形態中,例如,與可熔體2之X方向之寬度為均一之情形、或於可熔體2形成有複數個切斷部之情形比較,可熔體2容易被切斷。因此,於本實施形態中,可使用強度較低之按壓機構5,可謀求按壓機構5及外殼6之小型化。
如圖4及圖5所示,可熔體2之切斷部23之X方向之寬度窄於第1端部21及第2端部22。藉此,切斷部23變得較切斷部23與第1端部21之間之區域、及切斷部23與第2端部22之間之區域更容易被切斷。可熔體2之切斷部23只要為由可動構件3與凹狀構件4切斷之部分即可,並不限定於較第1端部21及第2端部22為窄幅者。
如圖5所示,可熔體2整體之平面形狀為大致矩形,與一般的可熔體比較,X方向之寬度相對較寬,Y方向之長度相對較短。於本實施形態之保護元件100中,藉由將可熔體2於實體上切斷,並將經切斷之可熔體之切斷面彼此之距離於短時間拉開,而可減少在切斷時產生之電弧放電,且可抑制產生之電弧放電之持續。因此,無須為了抑制電弧放電,而縮窄可熔體2之X方向之寬度,可擴寬可熔體2之X方向之寬度,縮短Y方向之長度。具有如此之可熔體2之保護元件100由於可抑制保護元件100所設置之電流路徑之電阻值上升,故亦可較佳地設置於大電流之電流路徑。
作為可熔體2之材料,可使用包含合金之金屬材料等周知之可熔體所使用之材料。具體而言,作為可熔體2之材料,可例示Pb85%/Sn、Sn/Ag3%/Cu0.5%等之合金。
可熔體2實質上不會因一般作動中之通電而變形。可熔體2在構成可熔體2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。
於本說明書中,「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2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,於可熔體2包含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2變軟為會因外力而變形之程度之溫度範圍。該溫度範圍為「軟化溫度」。
於可熔體2包含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」。
於可熔體2包含合金之情形下,由於在固相線與液相線之間存在溫度差,故「軟化溫度」具有溫度範圍。
於可熔體2包含單一金屬之情形下,不存在固相線/液相線,存在1個之熔點/凝固點。於可熔體2包圍單一金屬之情形下,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,故熔點或凝固點即為本說明書中之「軟化溫度」。
固相線與液相線之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實施形態之可熔體2之材料。
可熔體2可如圖4及圖5所示般為包含1個構件(部件)者,亦可為包含材料不同之複數個構件(部件)者。
於可熔體2以材料不同之複數個構件形成之情形下,各構件之形狀可相應於可熔體2之用途、材料等決定,無特別限定。
作為以材料不同之複數個構件形成之可熔體2,例如,可舉出以包含軟化溫度不同之材料之複數個構件形成之情形。於可熔體2以包含軟化溫度不同之材料之複數個構件形成之情形下,自軟化溫度低之材料依序成為固相與液相之混存狀態,在軟化溫度最低之材料之軟化溫度以上時被切斷。
作為以材料不同之複數個構件形成之可熔體2,可採用各種構造。
例如,可為具有內層之外表面由外層被覆之剖面形狀之構造,內層與外層為包含軟化溫度不同之材料者。該情形之剖面形狀可為矩形,亦可為圓形,無特別限定。又,該情形下,較佳為內層由低熔點金屬構成,外層由高熔點金屬構成。
又,可熔體2可為於厚度方向積層有複數個包含軟化溫度不同之材料之層狀構件之積層體。該情形下,包含軟化溫度不同之材料之層狀構件之積層數可為2層,亦可為3層,還可為4層以上。
如此之可熔體2由於積層體含有包含軟化溫度高之材料之層,故成為剛性得到確保者。又,由於積層體含有包含軟化溫度低之材料之層,故於低溫時變軟,可於低溫時被切斷。亦即,於可熔體2為上述積層體之情形下,自軟化溫度低之材料之層依序成為固相與液相之混存狀態。其結果為,即便積層體整體不達到軟化溫度,可熔體2亦可被切斷。
具體而言,可熔體2可為內層、與夾著其之外層於厚度方向積層而成之3層構造之積層體,內層與外層為包含軟化溫度不同之材料者。於如此之可熔體2中,於積層體之內層與外層中,在軟化溫度低之材料之層中首先開始固相與液相之混存狀態。而且,可於軟化溫度高之材料之層達到軟化溫度之前被切斷。3層構造之積層體,較佳為內層由低熔點金屬構成,外層由高熔點金屬構成者。
作為可熔體2之材料而使用之低熔點金屬,較佳為使用Sn或以Sn為主成分之金屬。由於Sn之熔點為232℃,故以Sn為主成分之金屬為低熔點,而在低溫時變軟。例如,Sn/Ag3%/Cu0.5%合金之固相線為217℃。
作為可熔體2之材料而使用之高熔點金屬,較佳為使用Ag或Cu、或以Ag或Cu為主成分之金屬。例如,由於Ag之熔點為962℃,故由以Ag為主成分之金屬構成之層,在由低熔點金屬構成之層變軟之溫度時,會維持剛性。
可熔體2可藉由周知之方法來製造。
例如,於可熔體2為內層由低熔點金屬構成,外層由高熔點金屬構成之3層構造之積層體之情形下,可藉由以下所示之方法來製造。首先,準備由低熔點金屬構成之金屬箔。其次,於金屬箔之表面全面,使用鍍覆法形成高熔點金屬層,使成為積層板。之後,切斷積層板,使成為特定形狀。根據以上之步驟,獲得由3層構造構成之積層體之可熔體2。
(可動構件)
於本實施形態之保護元件100中,如圖3及圖4所示,以夾住可熔體2之切斷部23之方式,將可動構件3與凹狀構件4對向配置。
於本實施形態中,所謂可動構件3及凹狀構件4夾住可熔體2之切斷部23,意指可動構件3及凹狀構件4自上下夾住可熔體2,且於自Z方向俯視下,可動構件3及凹狀構件與切斷部23重疊。無論可動構件3及凹狀構件4是否均與切斷部23相接。
可動構件3係藉由來自按壓機構5之按壓力來切斷可熔體2者。可動構件3可為由單體之構件構成者,亦可為由複數個構件構成者(參照圖3)。
本實施形態之保護元件100如圖3及圖4所示般具有凸狀構件33及作為非凸狀構件之發熱構件31,作為可動構件3。可動構件3可僅為凸狀構件33,亦可僅為非凸狀構件。可動構件3較佳為具有凸狀構件33與非凸狀構件之兩者。於本實施形態中,凸狀構件33備置於按壓機構5與切斷部23之間。非凸狀構件(發熱構件31)藉由與切斷部23相接地配置,而備置於凸狀構件33與切斷部23之間。
<非凸狀構件>
作為可動構件3而使用之非凸狀構件係於可熔體2側不具有凸狀部分之構件,例如為板狀構件。非凸狀構件可為發熱構件。於本實施形態中,舉出具備發熱構件31作為非凸狀構件之情形為例,進行說明。
於本實施形態之保護元件100中,發熱構件31於可熔體2之按壓機構5側與切斷部23相接地配置。發熱構件31可接近切斷部23地配置,而非與切斷部23相接地配置。接近切斷部23地配置,例如,舉出發熱構件31與切斷部23之間之距離為1 mm以下之情形。
圖6係用於說明第1實施形態之保護元件100之可熔體2與發熱構件31之配置關係之圖式。圖6(a)係自按壓機構5側觀察之俯視圖。圖6(b)係自凹狀構件4側觀察之立體圖。圖7係用於說明第1實施形態之保護元件100所具備之發熱構件31之構造之圖式。圖7(a)係自Y方向觀察之剖視圖。圖7(b)係自X方向觀察之剖視圖。圖7(c)係俯視圖。
如圖7(a)~圖7(c)所示,發熱構件31係板狀構件。發熱構件31具有:絕緣基板31a、發熱部31b、絕緣層31c、元件連接電極31d、及饋電線電極31e、31f。發熱構件31具有使可熔體2之切斷部23加熱並軟化之功能、及將按壓機構5之按壓力加載於切斷部23之功能。發熱構件31係可動構件3。
絕緣基板31a如圖7(a)~圖7(c)所示般具有將X方向設為長邊之延伸方向之俯視大致長方形。
作為絕緣基板31a,可使用周知之具有絕緣性之基板,例如,可舉出包含氧化鋁、玻璃陶瓷、莫來石、氧化鋯等者。
如圖7(a)~圖7(c)所示,發熱部31b形成於絕緣基板31a之第2表面(圖7(a)~圖7(c)之下表面)上。如圖7(c)所示,發熱部31b沿俯視大致長方形之絕緣基板31a之一長邊緣部於X方向延伸且帶狀設置。
發熱部31b較佳為藉由經由饋電線63b、64b(參照圖4)被通電而發熱之包含導電性材料之電阻體。作為發熱部31b之材料,例如,可舉出包含鎳鉻合金、W、Mo、Ru等金屬之材料。
如圖7(a)~圖7(c)所示般,饋電線電極31e、31f設置於絕緣基板31a之X方向端部,一部分設置於與發熱部31b之兩端部31g、31g分別於俯視下重疊之位置。饋電線電極31e、31f可以周知之電極材料形成。饋電線電極31e、31f與發熱部31b電性連接。
饋電線電極31e、31f用於當在可熔體2流通超過額定電流之電流之情形等、在成為保護元件100之通電路徑之外部電路發生異常,產生截斷通電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,對發熱部31b通電。
如圖7(a)~圖7(c)所示,絕緣層31c設置於發熱部31b所形成之側之絕緣基板31a之表面上。絕緣層31c以覆蓋發熱部31b、與露出與絕緣層31c上之發熱部31b與饋電線電極31e、31f之連接部之方式,設置於絕緣基板31a之X方向中央部。絕緣層31c未設置於絕緣基板31a之X方向端部。因此,饋電線電極31e、31f之一部分未由絕緣層31c被覆而露出。
絕緣層31c保護發熱部31b,將發熱部31b發出之熱高效率地傳遞至可熔體2,且謀求發熱部31b與元件連接電極31d之絕緣。絕緣層31c可以玻璃等周知之絕緣材料形成。
如圖7(a)~圖7(c)所示,元件連接電極31d設置於絕緣層31c上之與發熱部31b於俯視下重疊之位置。元件連接電極31d可以周知之電極材料形成。元件連接電極31d與可熔體2連接。
於圖7(a)~圖7(c)所示之發熱構件31中,沿俯視大致長方形之絕緣基板31a之一長邊緣部,設置有發熱部31b、絕緣層31c、元件連接電極31d、及饋電線電極31e、31f,但其等可沿絕緣基板31a之兩長邊緣部設置。該情形下,例如,於將發熱構件31與饋電線63b、64b(參照圖4)電性連接時,可防止因將未設置饋電線電極31e、31f之端部、與饋電線電極31e、31f弄錯所致之成品率之降低。
圖7(a)~圖7(c)所示之發熱構件31使元件連接電極31d側之面與可熔體2對向而配置。因此,於發熱部31b與可熔體2之間未配置絕緣基板31a。因此,與在發熱部31b與可熔體2之間配置有絕緣基板31a之情形比較,由發熱部31b產生之熱被高效率地傳遞至可熔體2。
圖7(a)~圖7(c)所示之發熱構件31例如可藉由以下所示之方法來製造。首先,準備絕緣基板31a。又,製作包含成為發熱部31b之材料與樹脂黏結劑之糊狀之組成物。之後,將上述之組成物絕網印於絕緣基板31a之第2表面(圖7(a)~圖7(c)之下表面)上形成特定圖案並進行煅燒。因此,形成發熱部31b。
其次,藉由周知之方法形成饋電線電極31e、31f,並與發熱部31b之兩端部31g、31g分別電性連接。其次,藉由周知之方法形成絕緣層31c,藉由絕緣層31c覆蓋發熱部31b,且覆蓋發熱部31b與饋電線電極31e、31f之連接部。
之後,於絕緣層31c上,藉由周知之方法,形成元件連接電極31d。
根據以上之步驟,獲得圖7(a)~圖7(c)所示之發熱構件31。
圖8係用於說明發熱構件之另一例之圖式。圖8(a)係自Y方向觀察發熱構件32之剖視圖。圖8(b)係自X方向觀察圖8(a)所示之發熱構件32之X方向中央部之剖視圖。圖8(c)係自Y方向觀察發熱構件310之剖視圖。圖8(d)係自X方向觀察圖8(c)所示之發熱構件310之X方向中央部之剖視圖。
於本實施形態之保護元件100中,可具備圖8(a)及圖8(b)所示之發熱構件32,而取代圖7(a)~圖7(c)所示之發熱構件31。
於圖8(a)及圖8(b)所示之發熱構件32中,針對與圖7(a)~圖7(c)所示之發熱構件31相同之構件,賦予相同之符號,且省略說明。圖8(a)及圖8(b)所示之發熱構件32之各構件之平面配置與圖7(a)~圖7(c)所示之發熱構件31之各構件之平面配置相同。
圖8(a)及圖8(b)所示之發熱構件32係板狀構件。發熱構件32與圖7(a)~圖7(c)所示之發熱構件31同樣地,具有:絕緣基板31a、發熱部31b、絕緣層31c、元件連接電極31d、及饋電線電極31e、31f。
如圖8(a)及圖8(b)所示,發熱部31b形成於絕緣基板31a之第1表面(圖8(a)及圖8(b)之上表面)上。
如圖8(a)及圖8(b)所示,饋電線電極31e、31f設置於一部分與發熱部31b之兩端部分別於俯視下重疊之位置。絕緣層31c設置於發熱部31b所形成之側之絕緣基板31a之表面上。絕緣層31c以覆蓋發熱部31b、與露出於絕緣層31c上之發熱部31b與饋電線電極31e、31f之連接部之方式,設置於絕緣基板31a之X方向中央部。絕緣層31c未設置於絕緣基板31a之X方向端部。因此,饋電線電極31e、31f之一部分未由絕緣層31c被覆而露出。絕緣層31c保護發熱部31b,將發熱部31b發出之熱高效率地傳遞至可熔體2。
如圖8(a)及圖8(b)所示,發熱構件32之元件連接電極31d與圖7(a)~圖7(c)所示之發熱構件31不同,形成於絕緣基板31a之設置有發熱部31b之側的相反側之表面即第2表面(圖8(a)及圖8(b)之下表面)上。元件連接電極31d隔著絕緣基板31a與絕緣層31c對向地配置。元件連接電極31d與圖7(a)~圖7(c)所示之發熱構件31同樣地,與可熔體2連接。
於本實施形態之保護元件100中,可具備圖8(c)及圖8(d)所示之發熱構件310,而取代圖7(a)~圖7(c)所示之發熱構件31。
於圖8(c)及圖8(d)所示之發熱構件310中,針對與圖7(a)~圖7(c)所示之發熱構件31相同之構件,賦予相同之符號,且省略說明。圖8(c)及圖8(d)所示之自X方向觀察發熱構件310之X方向中央部之剖面之各構件之配置與圖7(a)~圖7(c)所示之發熱構件31之各構件之配置相同。
圖8(c)及圖8(d)所示之發熱構件310係板狀構件。發熱構件310與圖7(a)~圖7(c)所示之發熱構件31同樣地,具有:絕緣基板31a、發熱部31b、絕緣層31c、元件連接電極31d、及饋電線電極31e、31f。
如圖8(c)所示,發熱部31b形成於絕緣基板31a之第2表面(圖8(c)之下表面)上。如圖8(c)所示,發熱部31b自俯視大致長方形之絕緣基板31a之一端至另一端,沿一長邊緣部於X方向延伸且帶狀設置。
如圖8(c)所示,於發熱部31b上設置有絕緣層31c。絕緣層31c以覆蓋發熱部31b之除了兩端部31g、31g以外之區域上之方式,設置於絕緣基板31a之X方向中央部。因此,發熱部31b之兩端部31g、31g未由絕緣層31c被覆而露出。
如圖8(c)所示,饋電線電極31e、31f設置於絕緣基板31a之X方向端部。饋電線電極31e、31f與發熱部31b之兩端部31g、31g分別於俯視下重疊。因此,饋電線電極31e、31f與發熱部31b電性連接。
如圖8(c)所示,元件連接電極31d設置於絕緣層31c上之除了設置有饋電線電極31e、31f之區域以外之區域。如圖8(c)所示,元件連接電極31d與饋電線電極31e、31f相隔而配置。元件連接電極31d設置於絕緣層31c上之與發熱部31b於俯視下重疊之位置。
如圖3所示,發熱構件31與可熔體2之切斷部23上(圖3之上表面)相接地配置。如圖6(a)及圖6(b)所示,發熱構件31與可熔體2之切斷部23、第2連結部26、第2端部22之第2連結部26側之一部分於俯視下重疊而配置。而且,於本實施形態中,如圖7(a)所示,發熱構件31之發熱部31b沿俯視大致長方形之絕緣基板31a之一長邊緣部設置。因此,發熱構件31之發熱部31b與可熔體2之切斷部23於俯視下重疊而配置。因此,於本實施形態之保護元件100中,藉由發熱構件31,而高效率地將切斷部23加熱。
如圖4、圖6(a)及圖6(b)所示,發熱構件31之饋電線電極31e、31f(參照圖7(a)~圖7(c))分別藉由饋電線63b、64b而與第3端子63、第4端子64電性連接。於本實施形態中,舉出將發熱構件31、與第3端子63及第4端子64藉由包含饋電線63b、64b之饋電構件而電性連接之情形為例,進行說明。饋電構件只要可將發熱構件31、與第3端子63及第4端子64電性連接即可,饋電構件之形狀並非係限定於如饋電線63b、64b之線形狀者。
如圖4所示,第3端子63具備外部端子孔63a。又,第4端子64具備外部端子孔64a。外部端子孔63a及外部端子孔64a可如圖4所示般設為俯視大致圓形之貫通孔。
第3端子63及第4端子64之形狀只要為可卡合於未圖示之外部端子之形狀即可,例如,可為於一部分具有開放部分之爪形狀,可如圖4所示般在與饋電線63b、64b連接之側之端部具有朝向饋電線63b、64b朝兩側經擴寬之凸緣部(於圖4中以符號63c、64c表示),無特別限定。於第3端子63及第4端子64具有凸緣部63c、64c之情形下,第3端子63及第4端子64不易自外殼6之狹槽63d、64d脫落,成為可靠性及耐久性良好之保護元件100。
如圖4所示,第3端子63與第4端子64可為大致同形,亦可為互不相同之形狀。作為第3端子63及第4端子64所使用之材料,可舉出與第1端子61及第2端子62同樣之材料。
於本實施形態中,如圖4所示,作為第3端子63、第4端子64、第1端子61、第2端子62,可使用包含相同之材料之大致同形者。
<凸狀構件>
圖9係用於說明第1實施形態之保護元件100所具備之凸狀構件33之構造之圖式。圖9(a)係自第1表面觀察之圖。圖9(b)係自X方向觀察之側視圖。圖9(c)係自Y方向觀察之側視圖。圖9(d)係自第2表面觀察之圖。圖9(e)及圖9(f)係立體圖。
凸狀構件33係如圖3所示般於可熔體2側具有凸狀部分之構件。凸狀構件33係具有將按壓機構5之按壓力加載於可熔體2之切斷部23之功能之可動構件。
如圖9(a)及圖9(d)所示,凸狀構件33具有俯視大致矩形之形狀。於凸狀構件33之於俯視下對向之二邊,分別設置有朝向外方(X方向)延伸之凸狀區域33d、33d。
如圖9(a)~圖9(c)、圖9(e)所示,於凸狀構件33之第1表面(上表面)側,豎立設置有第1導引構件33a及第2導引構件33b。第1導引構件33a及第2導引構件33b之高度(與上表面相隔之Z方向之長度)可如圖9(c)所示般全部相同,亦可例如於第1導引構件33a與第2導引構件33b中不同。第1導引構件33a及第2導引構件33b之高度可相應於按壓機構5之形狀,適宜決定。
第1導引構件33a如圖9(a)所示般分別設置於凸狀構件33之凸狀區域33d、33d之緣部。各第1導引構件33a具有將沿凸狀構件33之緣部之方向設為長邊方向之俯視大致長方形之柱狀形狀。各第1導引構件33a之外表面作為用於將凸狀構件33設置於凹狀構件4之特定位置之導引件發揮功能。
第2導引構件33b如圖9(a)所示般分別設置於凸狀構件33之四角隅。各第2導引構件33b為大致三角柱狀。第1導引構件33a之內表面及第2導引構件33b之內表面作為用於將按壓機構5設置於由第1導引構件33a與第2導引構件33b包圍之按壓機構收納區域33h內之導引件發揮功能。
如圖9(b)~圖9(d)、圖9(f)所示,於凸狀構件33之第2表面(下表面)側,設置有自第2表面突出之凸部33c。凸部33c以於俯視下將凸狀構件33之2個凸狀區域33d、33d間相連之方式帶狀設置。因此,如圖9(d)所示,凸部33c之長度L33設為與凸狀構件33之X方向之寬度相同。
如圖9(d)所示,凸部33c具有:寬幅部33f、33f、中央部33e、及高度低之區域33g、33g。
寬幅部33f、33f配置於凸狀區域33d、33d。中央部33e配置於寬幅部33f、33f之間之中央部分。高度低之區域33g、33g分別設置於寬幅部33f、33f與中央部33e之間。高度低之區域33g、33g係如圖9(c)所示般自第2表面凸出之高度低於中央部33e之區域。
凸部33c之高度低之區域33g較佳為設置於與發熱構件之饋電線電極31e、31f於俯視下重疊之位置。高度低之區域33g藉由將凸狀構件33與發熱構件積層,而於凸部33c與發熱構件之間形成間隙。高度低之區域33g設置於與發熱構件之饋電線電極31e、31f於俯視下重疊之位置,於發熱構件如圖8(a)及圖8(b)所示之發熱構件32般為於凸狀構件33側之面配置有饋電線電極31e、31f者之情形下,由高度低之區域33g形成之凸部33c與發熱構件之間之間隙可作為用於將發熱構件32之饋電線電極31e與饋電線63b連接之區域、及用於將饋電線電極31f與饋電線64b連接之區域而利用。
凸部33c之寬幅部33f、33f之寬度D1(參照圖9(d))與凸狀區域33d、33d之寬度相同。高度低之區域33g、33g之寬度及中央部33e之寬度D2之一側之寬度變得窄於寬幅部33f、33f之寬度D1。如圖16所示,中央部33e之寬度D2窄於發熱構件31之Y方向之寬度D3(參照圖6(a))。因此,按壓機構5之按壓經由凸狀構件33之凸部33c與發熱構件31被高效率地加載至可熔體2之切斷部23。
凸部33c之中央部33e之寬度D2、與發熱構件31之Y方向之寬度D3之比(D2:D3)較佳為1:1.2~1:5,更佳為1:1.5~1:4。於D2與D3之比在上述範圍內之情形下,由於D2充分窄於D3,故可將按壓機構5之按壓力高效率地傳遞至切斷部23。又,於D2與D3之比在上述範圍內之情形下,D2過窄,凸部33c之可熔體2側之面、與可熔體2之凸部33c側之面容易平行配置,而為較佳。於凸部33c之可熔體2側之面、與可熔體2之凸部33c側之面平行配置之情形下,可將按壓機構5之按壓力高效率地傳遞至切斷部23。
如圖9(b)所示,凸部33c之高度33H如圖9(c)所示般與寬幅部33f、33f及中央部33e大致相同。如圖16所示,凸部33c之高度33H短於凹狀構件4之凹部46之深度H46。
凸部33c之高度33H相對於凹部46之深度H46之比例(33H/H46)較佳為0.1~0.8,更佳為0.2~0.6。若上述比例在上述範圍內,則藉由進入凹部46內之凸部33c,將可熔體2之經切斷之兩端部間更確實地遮蔽。其結果為,可熔體2之經切斷之兩端部間之距離變長,可以更短時間抑制在切斷可熔體2時產生之電弧放電之持續。
圖9(d)所示之凸部33c之中央部33e之長度L2(參照圖18)變得窄於發熱構件31之長度(X方向之寬度)L3(參照圖6(a)、圖18)。因此,按壓機構5之按壓經由凸狀構件33之凸部33c與發熱構件31被高效率地加載至可熔體2之切斷部23。為了可將按壓機構5之按壓均一地加載至切斷部23,而中央部33e之長度L2較佳為切斷部23之X方向之寬度23D(參照圖5、圖17(b))以上之尺寸。
凸狀構件33包含在構成可熔體2之材料之軟化溫度時亦可維持較硬之狀態之絕緣材料、或實質上不變形之絕緣材料。具體而言,作為凸狀構件33之材料,可使用陶瓷材料、玻璃轉化溫度高之樹脂材料。
樹脂材料之玻璃轉化溫度(Tg)意指自軟質之橡膠狀態成為硬質之玻璃狀態之溫度。在將樹脂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,在樹脂逐漸冷卻時,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、莫來石、氧化鋯等,較佳為使用氧化鋁等熱傳導率高之材料。於凸狀構件33以陶瓷材料等熱傳導率高之材料形成之情形下,可將在切斷可熔體2時產生之熱高效率地散熱至外部。其結果為,更有效地抑制在切斷可熔體2時產生之電弧放電之持續。
作為玻璃轉化溫度高之樹脂材料,可例示聚苯硫醚(PPS)樹脂等工程塑膠、耐隆系樹脂、氟系樹脂、矽系樹脂等。樹脂材料一般而言熱傳導率低於陶瓷材料,為低成本。
於樹脂材料中,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)高,而為較佳。於耐隆系樹脂中,尤佳為使用耐隆46、耐隆6T、耐隆9T。耐漏電起痕性可藉由基於IEC60112之試驗而求得。作為耐隆系樹脂,較佳為使用耐漏電起痕性為250 V以上者,更佳為使用600 V以上者。
凸狀構件33例如可以陶瓷材料等樹脂以外之材料製作,且以耐隆系樹脂被覆凸部33c之一部分。
凸狀構件33可藉由周知之方法來製造。
(凹狀構件)
圖10係用於說明第1實施形態之保護元件100所具備之凹狀構件4之構造之圖式。圖10(a)係自第1表面觀察之圖。圖10(b)係自X方向觀察之側視圖。圖10(c)係自Y方向觀察之側視圖。圖10(d)係自第2表面觀察之圖。圖10(e)係立體圖。
如圖10(a)及圖10(d)所示,凹狀構件4具有將X方向設為長邊方向之俯視大致長方形之形狀。
如圖10(a)~圖10(c)、圖10(e)所示,於凹狀構件4之第1表面(上表面)側,設置有端子設置區域41、42、43、44、凹部46、第1導引構件4a、及第2導引構件4b。
端子設置區域41、42、43、44為大致同型,包含沿俯視大致長方形之凹狀構件4之各邊帶狀設置之低於周圍之高度之平面。
如圖1及圖4所示,於端子設置區域41,載置可熔體2之第1端部21與第1端子61之結合部。端子設置區域41與周圍之高度之差設為與第1端子61之厚度對應之尺寸。於端子設置區域42,載置可熔體2之第2端部22與第2端子62之結合部。端子設置區域42與周圍之高度之差設為與第2端子62之厚度對應之尺寸。於端子設置區域43,載置與第3端子63之饋電線63b之結合部。端子設置區域43與周圍之高度之差設為與第3端子63之厚度對應之尺寸。於端子設置區域44,載置與第4端子64之饋電線64b之結合部。端子設置區域44與周圍之高度之差設為與第4端子64之厚度對應之尺寸。
如圖10(a)及圖10(e)所示,第1導引構件4a、4a及第2導引構件4b、4b於在俯視下由端子設置區域41、42、43、44包圍之區域之內側,與端子設置區域43或端子設置區域44相接地配置。第1導引構件4a、4a為俯視大致L字型柱狀。第2導引構件4b、4b為俯視大致矩形柱狀。2個第2導引構件4b、4b配置於俯視大致長方形之凹狀構件4之對向之長邊中之一長邊側。第1導引構件4a、4a及第2導引構件4b、4b作為用於將凸狀構件33設置於凹狀構件4之特定位置之導引件發揮功能。
第1導引構件4a、4a及第2導引構件4b、4b之高度(與上表面相隔之Z方向之長度)如圖10(c)所示般設為大致相同。第1導引構件4a、4a及第2導引構件4b、4b之高度可如圖3所示般,相應於外殼6之收容部65內之形狀,適宜決定。
如圖10(a)及圖10(e)所示,凹部46於俯視下設置於凹狀構件4之中央部。凹部46具有:寬度寬之寬幅部46a;及窄幅部46b、46c,其等配置為夾著寬幅部46a,僅於第1導引構件4a、4a側,寬度窄於寬幅部46a。如圖10(a)所示,窄幅部46b與端子設置區域43、第1導引構件4a、及第2導引構件4b相接。窄幅部46c與端子設置區域44、第1導引構件4a、及第2導引構件4b相接。
凹部46之寬幅部46a之Y方向之寬度D4(參照圖10(a)、圖16)寬於凸狀構件33之凸部33c之寬幅部33f、33f之寬度D1(於圖16中未圖示、參照圖9(d))、及中央部33e之寬度D2(參照圖16),且寬於發熱構件31之Y方向之寬度D3(參照圖16)。又,凹部46之寬幅部46a之X方向之長度L4(參照圖10(a)、圖18)長於凸狀構件33之凸部33c之長度L33(參照圖18),且長於發熱構件31之長度(X方向之寬度)L3(參照圖18)。又,如圖16所示,於俯視下在凹部46之寬幅部46a內之位置,配置有切斷部23、發熱構件31、凸狀構件33之凸部33c。亦即,於在俯視下外周與凹部46之內側之區域之至少一部分重疊之位置、且為與切斷部23之一部分重疊之位置,配置有凸部33c。於本實施形態之保護元件100中,與凸部33c之Y方向之外表面中之寬幅部33f及中央部33e連續形成之面於俯視下沿凹部46之Y方向之對向之內壁面46d中之一內表面配置。
因此,於本實施形態之保護元件100中,藉由將切斷部23切斷,而如圖15(b)及圖17(b)所示般,於凹部46之寬幅部46a內,插入凸狀構件33之凸部33c,且收容發熱構件31。
於圖10(a)所示之在俯視下與凹部46之內壁面46d接近之位置,如圖3所示般配置可熔體2之切斷部23之第1端部21側之緣部,凹部46之寬幅部46a之X方向之長度L4長於切斷部23之X方向之寬度23D(參照圖5、圖17(b))。因此,於將切斷部23切斷時,如圖15(b)及圖17(b)所示般,由切斷部23分斷之可熔體2之一部分以彎折之方式被收容於凹部46內。
於俯視下凹部46之內壁面46d、與切斷部23之第1端部21側之緣部,配置於接近之位置之情形之兩者間之距離之標準,例如為0.1~0.5 mm,較佳為0.2~0.4 mm。於兩者配置於接近之位置之情形下,於在凹部46之寬幅部46a內插入凸狀構件33之凸部33c時,切斷部23之第1端部21側之緣部與凹部46之內壁面46d接觸地插入。其結果,切斷部23之第1端部21側之緣部容易被切斷,而為較佳。若在俯視下凹部46之內壁面46d、與切斷部23之第1端部21側之緣部之間之距離為0.2 mm以上,則可防止切斷部23之熱傳遞至凹部46而妨礙可熔體2之軟化,而為更佳。
又,凹部46之窄幅部46b、46c之Y方向之寬度D5(參照圖10(a)、圖16),較饋電線63b、64b(參照圖6(a))之Y方向之寬度寬。而且,凹部46整體之X方向之長度L5(參照圖10(a)、圖18),較發熱構件31之長度(X方向之寬度)L3(參照圖18)長。因此,藉由將切斷部23切斷,而如圖17(b)所示般,伴隨著切斷部23之切斷而被切斷之饋電線63b、64b之與切斷部23被切離之部分,以沿凹部46之緣部彎折之方式被收容於凹部46內。
又,如圖16所示,發熱構件31之Y方向之寬度(Y方向之長度)D3,較凹部46之深度(Z方向之長度)H46之尺寸短。因此,即便切斷部23被切斷,發熱構件31亦不彎折,如圖15(b)及圖17(b)所示般於維持整體形狀不變下,被收容於凹部46內。
如圖10(b)~圖10(d)所示般,於凹狀構件4之第2表面(下表面)47b側之中央部,於凹狀構件4之長度方向帶狀配置有凸部47。凸部47之頂部47a自外殼6露出。
作為凹狀構件4之材料,可使用與凸狀構件33同樣之材料。作為凹狀構件4之材料,基於低成本及耐漏電起痕性之觀點,較佳為使用耐隆系樹脂或氟系樹脂。凹狀構件4之材料、與凸狀構件33之材料可相同,亦可不同。
於凹狀構件4以陶瓷材料等熱傳導率高之材料形成之情形下,可將於切斷可熔體2時產生之熱高效率地散熱至外部,更有效地抑制在切斷可熔體2時產生之電弧放電之持續。
凹狀構件4可以陶瓷材料等樹脂以外之材料製作,且以耐隆系樹脂被覆凹部46之一部分。
凹狀構件4可藉由周知之方法來製造。
(按壓機構)
按壓機構5係以在可動構件3與凹狀構件4夾住切斷部23之方向(Z方向)上縮小相對的距離之方式施加力者。本實施形態之保護元件100之按壓機構5,係以縮小可動構件3之凸狀構件33與凹狀構件4之夾住切斷部23之方向(Z方向)上之相對的距離之方式施加力者。
作為按壓機構5,例如,可使用彈簧、橡膠等可賦予彈性力之周知之機構。
於本實施形態之保護元件100中,使用彈簧作為按壓機構。彈簧(按壓機構5)被載置於圖9(e)所示之凸狀構件33之按壓機構收納區域33h上,以經收縮之狀態被保持。
作為按壓機構5而使用之彈簧之材料,可使用周知之材料。
作為按壓機構5而使用之彈簧,可使用圓筒狀之彈簧,亦可使用圓錐狀之彈簧。於使用圓錐狀之彈簧,作為按壓機構5之情形下,可將外徑小之側朝向切斷部23側而配置,亦可將外徑大之側朝向切斷部23側而配置。
作為按壓機構5而使用之彈簧,較佳為如圖3所示般,為了可縮短收縮長,而使用圓錐狀之彈簧。又,於使用圓錐狀之彈簧作為按壓機構5之情形下,更佳為將外徑小之側朝向切斷部23側而配置。因此,例如,於彈簧以金屬等導電性材料形成之情形下,可更有效地抑制在切斷可熔體2時產生之電弧放電之持續。此乃緣於容易確保電弧放電之產生部位、與形成有彈簧之導電性材料之距離之故。又,於使用圓錐狀之彈簧作為按壓機構5,且將外徑大之側朝向切斷部23側而配置之情形下,可自按壓機構5藉由可動構件3更均等地賦予彈性力,而為較佳。
於本實施形態之保護元件100中,於切斷部23之可動構件3側僅設置有1個按壓機構5,但可於切斷部23之可動構件3側設置複數個按壓機構5。
於保護元件100具備複數個按壓機構5之情形下,藉由設為使各按壓機構5之收縮之程度不同者,而可調整保護元件100整體之彈性力。
(外殼)
本實施形態之保護元件100之外殼6如圖1、圖3、圖4所示般,收容按壓機構5、可動構件3、可熔體2、及凹狀構件4之凹部46。外殼6如圖1~圖4所示般包含第1外殼6a、及與第1外殼6a對向配置且接合之第2外殼6b之2個構件。如圖1~圖4所示,作為外殼6之一構件之第1外殼6a與第2外殼6b為相同者。
圖11係用於說明第1實施形態之保護元件100所具備之第1外殼6a及第2外殼6b之構造之圖式。圖11(a)係自按壓機構5側(上側)觀察之圖。圖11(b)係自X方向觀察之側視圖。圖11(c)係自Y方向觀察之側視圖。圖11(d)係自凹狀構件4側(下側)觀察之圖。圖11(e)係立體圖。
如圖11(a)~圖11(d)所示,第1外殼6a及第2外殼6b分別具有Y方向之面之長度短於X方向之面之長度之大致長方體形狀。
如圖3所示,於第1外殼6a內及第2外殼6b內,分別形成有藉由將第1外殼6a與第2外殼6b接合而一體化之收容部65。收容部65作為將按壓機構5保持為經收縮之狀態之保持框發揮功能。亦即,按壓機構5以下述之狀態被收容於外殼6內:以縮小用可動構件3與凹狀構件4夾住可熔體2之切斷部23之方向上之相對的距離之方式,施加力。如圖11(a)~圖11(d)所示,於第1外殼6a及第2外殼6b中,於X方向延伸之2個面中之一面為對向配置之面,設為收容部65之開口部。
如圖11(c)所示,第1外殼6a及第2外殼6b具有之收容部65分別具有1內壁面6c、第2內壁面6d、及側壁面66。各收容部65之第1內壁面6c與第2內壁面6d及側壁面66係以同一構件一體形成。第1內壁面6c與第2內壁面6d及側壁面66一體化。第1外殼6a及第2外殼6b分別於可熔體2未被切斷之狀態下,將由按壓機構5產生之外殼6內部之應力,以第1內壁面6c、側壁面66、及第2內壁面6d且經由凸狀構件33與可熔體2呈ㄈ字狀支承並保持。第1實施形態之保護元件100具備發熱構件31。因此,第1外殼6a及第2外殼6b分別於可熔體2未被切斷之狀態下,將由按壓機構5產生之外殼6內部之應力,以第1內壁面6c、側壁面66、及第2內壁面6d且經由凸狀構件33、發熱構件31、及可熔體2呈ㄈ字狀支承並保持。
如圖11(c)~圖11(e)所示,第1內壁面6c、與第2內壁面6d於按壓機構5之伸縮方向(Z方向)對向配置。第1內壁面6c形成收容部65之頂面。如圖15(a)及圖17(a)所示,第1內壁面6c與按壓機構5相接地配置。第2內壁面6d形成收容部65之底面。第2內壁面6d如圖15(a)所示般,與凹狀構件4之第2表面(下表面)47b相接地配置。
第1內壁面6c及第2內壁面6d與一體化之側壁面66一起形成框狀構造,將按壓機構5保持為經收縮之狀態。而且,第1外殼6a與第2外殼6b係藉由在圖11(c)及圖11(e)所示之階差67、68塗佈接著劑並對向配置而接合。因此,於本實施形態之保護元件100中,例如,如使用具有在按壓機構5之伸縮方向(Z方向)開口之開口部,使用接著劑於開口部接合蓋之外殼之情形般,來自經收縮之狀態之按壓機構5之應力不會施加於接合面。因而,於本實施形態之保護元件100中,可以經收縮之狀態穩定地保持按壓機構5,且可長期間保持按壓機構5之按壓力。
側壁面66係如圖11(c)~圖11(e)所示般將第1內壁面6c與第2內壁面6d於按壓機構5之伸縮方向(Z方向)相連者。側壁面66形成收容部65之側面。如圖11(c)及圖11(e)所示,側壁面66具有:於X方向延伸之第1側壁面6h、及於Y方向延伸且對向配置之第2側壁面6f及第3側壁面6g。
如圖11(c)及圖11(e)所示,於第1側壁面6h之X方向中央之高度方向(Z方向)中心部,設置有包含在X方向細長之大致長圓形狀之貫通孔之開口部61d(或62d)。於開口部61d(或62d),如圖1、圖2(a)~圖2(d)所示般,貫通第1端子61(或第2端子62)。因此,開口部61d(或62d)之寬度及長度相應於第1端子61(或第2端子62)自外殼6露出之部分之形狀而決定。
如圖11(c)所示,於第2側壁面6f之緣部之高度方向(Z方向)中心部,設置有於Y方向細長之狹槽63d。第2側壁面6f之Y方向之寬度之較狹槽63d靠上之部分變得寬於較狹槽63d靠下之部分。
於第3側壁面6g之緣部之高度方向(Z方向)中心部,設置有於Y方向細長之狹槽64d。第3側壁面6g之Y方向之寬度之較狹槽64d靠上之部分變得窄於較狹槽64d靠下之部分。
第1外殼6a之第2側壁面6f之緣部藉由與第2外殼6b之第3側壁面6g之緣部接合而一體化,形成在外殼6之Y方向延伸之一側面。又,第1外殼6a之第3側壁面6g之緣部藉由與第2外殼6b之第2側壁面6f之緣部接合而一體化,形成在外殼6之Y方向延伸之另一側面。
藉由第1外殼6a與第2外殼6b接合,而狹槽64d與狹槽63d連結。因此,於外殼6之於Y方向延伸之2個側面,分別形成包含在Y方向細長之大致長圓形狀之貫通孔之開口部。於所形成之開口部,貫通第3端子63(或第4端子64)。因此,狹槽64d及狹槽63d之寬度及長度相應於第3端子63(或第4端子64)自外殼6露出之部分之形狀而決定。
如圖11(a)、圖11(c)、圖11(e)所示,自第1內壁面6c之緣部之X方向中心位置起,較第3側壁面6g之狹槽64d靠第1內壁面6c側之緣部之厚度變薄,形成有與外表面之延伸面之階差68。自第1內壁面6c之緣部之X方向中心位置起,較第2側壁面6f之狹槽63d靠第1內壁面6c側之緣部之厚度變薄,於內表面之延伸面形成有階差67。與第1內壁面6c及側壁面66之緣部連續形成之階差67、68為第1外殼6a與第2外殼6b之接合面。階差67、68防止將第1外殼6a與第2外殼6b接合時之位置偏移,且增加接合面而提高接合強度。
第1內壁面6c與第2內壁面6d及側壁面66之形狀可如圖1及圖3所示般設為與經收縮之狀態之按壓機構5、可動構件3、可熔體2、及凹狀構件4積層而成之形狀對應之形狀。
本實施形態之外殼6係如圖2(a)~圖2(d)及圖3所示般將第1外殼6a與第2外殼6b對向配置並接合而使用。於外殼6內,按壓機構5以經收縮之狀態被收容。
作為外殼6之材料,可使用與凸狀構件33同樣之材料。外殼6之材料、與凸狀構件33之材料可相同,亦可不同。
於外殼6以陶瓷材料等熱傳導率高之材料形成之情形下,可將在切斷可熔體2時產生之熱高效率地散熱至外部。因此,更有效地抑制在切斷可熔體2時產生之電弧放電之持續。
外殼6可藉由周知之方法來製造。
(保護元件之製造方法)
其次,針對本實施形態之保護元件100之製造方法,舉例說明。
圖12~圖14係用於說明第1實施形態之保護元件100之製造方法之一例之步驟圖。
對於製造本實施形態之保護元件100,如圖12(a)所示般,準備第1端子61、第2端子62、第3端子63、第4端子64。
其次,準備圖5所示之可熔體2。而後,如圖12(b)所示般,藉由焊接將可熔體2之第1端部21連接於第1端子61上。又,藉由焊接將第2端部22連接於第2端子62上。作為於本實施形態中使用於焊接之焊料,可使用周知之焊料,基於電阻率及熔點之觀點,較佳為使用以Sn為主成分之焊料。
第1端部21、第2端部22、與第1端子61、第2端子62可藉由利用熔接實現之接合而連接,亦可藉由鉚接、螺釘接合等機械性接合而連接,可使用周知之接合方法。
其次,準備饋電線63b、64b。而後,如圖12(b)所示般,藉由焊接將饋電線63b連接於第3端子63上。又,藉由焊接將饋電線64b連接於第4端子64上。饋電線63b、64b與第3端子63及第4端子64可藉由利用熔接實現之接合而連接,可使用周知之接合方法。
其次,準備圖7(a)~圖7(c)所示之發熱構件31。而後,如圖12(c)所示般,將配置於發熱構件31之第2表面(圖12(c)之下表面)之饋電線電極31e、31f(於圖12(c)中未圖示)與饋電線63b、64b例如藉由焊接之方法而連接。進而,將配置於發熱構件31之第2表面(圖12之下表面)之元件連接電極31d(於圖12(c)中未圖示)與可熔體2例如藉由焊接之方法而連接。
其次,準備圖10(a)~圖10(e)所示之凹狀構件4。而後,如圖13(a)所示般,於凹狀構件4之凹部46上載置發熱構件31。與此同時,分別地於端子設置區域41設置第1端子61,於端子設置區域42設置第2端子62,於端子設置區域43設置第3端子63,於端子設置區域44設置第4端子64。
其次,準備圖9(a)~圖9(f)所示之凸狀構件33。而後,如圖13(b)所示般,將凸部33c朝向發熱構件31側地於發熱構件31上設置凸狀構件33。此時,於凹狀構件4之第1導引構件4a與第2導引構件4b之間,設置凸部33c之第1導引構件33a。
其次,如圖13(c)所示般,於凸狀構件33之按壓機構收納區域33h內設置按壓機構5。於本實施形態中,如圖13(c)所示般使用作為按壓機構5之圓錐狀之彈簧。圓錐狀之彈簧將外徑小之側朝向切斷部23側地設置於按壓機構收納區域33h內。
其次,如圖14(a)所示般,準備第1外殼6a與第2外殼6b(參照圖11(a)~圖11(e))。而後,使第1端子61貫通於第1外殼6a之開口部61d。且,使第1外殼6a與第2外殼6b對向配置,使第2端子62貫通於第2外殼6b之開口部62d。
之後,將第1外殼6a與第2外殼6b接合。於將第1外殼6a與第2外殼6b接合時,將與第1外殼6a之第1內壁面6c及側壁面66之緣部連續形成之階差67、跟與第2外殼6b之第1內壁面6c及側壁面66之緣部連續形成之階差68接合。與此同時,將形成於第2外殼6b之階差67、與形成於第1外殼6a之階差68接合。
對於第1外殼6a與第2外殼6b之接合,可根據需要使用接著劑。作為接著劑,例如,可使用包含熱固性樹脂之接著劑。
又,於將第1外殼6a與第2外殼6b接合時,可根據需要,使用接著劑將第1外殼6a與凹狀構件4、及/或第2外殼6b與凹狀構件4接合。
於將第1外殼6a與第2外殼6b接合時,如圖3所示般,以與第1外殼6a及第2外殼6b之第2內壁面6d相接之方式,配置凹狀構件4之第2表面(下表面)47b。又,可如圖3所示般,以與第1外殼6a及第2外殼6b之第1內壁面6c相接之方式,以經收縮之狀態配置按壓機構5。因此,於外殼6之收容部65內,收容經收縮之狀態之按壓機構5。
又,於將第1外殼6a與第2外殼6b接合時,於對向配置之第1外殼6a之狹槽63d、與第2外殼6b之狹槽64d,插入第3端子63(或第4端子64)。其結果為,藉由將第1外殼6a與第2外殼6b接合,而成為自狹槽64d與狹槽63d連結而形成之開口部,第3端子63(或第4端子64)之一部分露出於外殼6之外部之狀態(參照圖14(b))。
根據以上之步驟,獲得本實施形態之保護元件100。
(保護元件之動作)
其次,針對在本實施形態之保護元件100之可熔體2流通超過額定電流之電流之情形之保護元件100之動作,使用圖式進行說明。
圖15~圖18係用於在第1實施形態之保護元件100中說明可熔體之切斷部之切斷前與切斷後之狀態之剖視圖。圖15係將第1實施形態之保護元件100沿圖2所示之A-A᾽線切斷之剖視圖。圖16係將圖15(a)之一部分放大而顯示之放大剖視圖。圖17係將第1實施形態之保護元件100沿圖2所示之B-B᾽線切斷之剖視圖。圖18係將圖17(a)之一部分放大而顯示之放大剖視圖。圖15(a)及圖17(a)係切斷前之狀態。圖15(b)及圖17(b)係切斷後之狀態。
於在本實施形態之保護元件100之可熔體2流通超過額定電流之電流時,可熔體2因由過電流所致之加熱及由發熱構件31所致之加熱而升溫。而且,升溫並軟化之可熔體2之切斷部23由經由凸狀構件33之凸部33c與發熱構件31加載之來自按壓機構5之按壓力切斷,而截斷通電。
於保護元件100中,可熔體2之切斷部23在軟化溫度時被切斷。亦即,在可熔體2成為完全熔融狀態之前之變軟之溫度、或固相與液相混存之溫度時,切斷部23被切斷。因此,於保護元件100中,於切斷可熔體2時產生之熱量可較少,可減少在切斷部23之切斷時產生之電弧放電本身。
於本實施形態之保護元件100中,朝可熔體2經由凸狀構件33之凸部33c與發熱構件31加載按壓機構5之按壓。因此,以即便可熔體2之溫度未成為構成可熔體2之材料之軟化溫度以上之溫度,亦不被切斷之方式,適切地設定可熔體2之構成、按壓機構5之彈性力等。
本實施形態之保護元件100所具備之發熱構件31具有發熱部31b,前述發熱部31b於在成為保護元件100之通電路徑之外部電路發生異常而產生截斷通電路徑之需要之情形下,由設置於外部電路之電流控制元件通電。因此,於在可熔體2流通超過額定電流之電流時,發熱構件31發熱。因此,於可熔體2流通超過額定電流之電流之情形之可熔體2之升溫速度快,迅速切斷可熔體2之切斷部23。
電弧放電依存於與電位間距離成反比例之電場強度。於本實施形態之保護元件100中,電位間距離意指經切斷之切斷部23之兩切斷面彼此之最短距離。
於本實施形態之保護元件100中,藉由按壓機構5之按壓力,而於凹狀構件4之凹部46內插入凸狀構件33之凸部33c。而且,經切斷之可熔體2與凸狀構件33之凸部33c及發熱構件31一起被收容於凹狀構件4。因此,如圖15(b)及圖17(b)所示般,經切斷之可熔體2之切斷面彼此之距離急速擴大。其結果為,即便於切斷可熔體2時產生電弧放電,電弧放電亦迅速減少。因此,本實施形態之保護元件100即便於例如設置於高電壓且大電流之電流路徑之情形下,亦可抑制在切斷可熔體2時產生之電弧放電之持續。
於本實施形態之保護元件100中,在切斷可熔體2之切斷部23時,如圖15(b)及圖17(b)所示,不與發熱構件31相接之可熔體2沿凹部46之緣部彎折。而且,與發熱構件31相接之可熔體2與發熱構件31一起被收容於凹部46內。因此,於實體上切實地截斷經由可熔體2之通電路徑。
於本實施形態之保護元件100中,藉由來自按壓機構5之按壓力,而於凹狀構件4之凹部46內插入凸狀構件33之凸部33c。藉此,饋電線63b、64b與饋電線電極31e、31f被切離,可熔體2之第2端部22被收容於凹部46內(參照圖15(a)及圖15(b))。因此,於切斷可熔體2時,截斷向發熱構件31之饋電,發熱構件31之發熱停止。因此,本實施形態之保護元件100具有優異之安全性。
如以上所說明般,本實施形態之保護元件100以夾注可熔體2之切斷部23之方式將可動構件3及凹狀構件4對向配置,且具備按壓機構5,前述按壓機構5以縮小可動構件3與凹狀構件4之夾住切斷部23之方向上之相對的距離之方式,施加力。因此,於可熔體2之軟化溫度以上之溫度時,將切斷部23切斷。其結果為,於本實施形態之保護元件100中,於切斷可熔體2時產生之熱量可較少,可減少在切斷時產生之電弧放電。又,於本實施形態之保護元件100中,藉由按壓機構5之按壓力,而經切斷之可熔體2與可動構件3一起被收容於凹狀構件4。因此,經切斷之可熔體2之切斷面彼此之距離急速擴大。其結果為,即便於切斷可熔體2時產生電弧放電,電弧放電亦迅速減少。
[第2實施形態]
圖19係顯示第2實施形態之保護元件200之外觀之圖式。圖19(a)係俯視圖。圖19(b)及圖19(c)係側視圖。圖19(d)係立體圖。圖20係用於說明第2實施形態之保護元件200之一部分之放大圖,且係顯示可熔體2a之俯視圖。圖21係用於說明第2實施形態之保護元件200之可熔體2a與發熱構件31之配置關係之圖式。圖21(a)係自按壓機構5側觀察之俯視圖。圖21(b)係自凹狀構件4側觀察之立體圖。
於第2實施形態之保護元件200中,針對與上述之第1實施形態之保護元件100相同之構件,賦予相同之符號,且省略說明。
第2實施形態之保護元件200與第1實施形態之保護元件100之處僅為不具有保護元件100之第4端子64及饋電線64b、及可熔體之形狀。
第2實施形態之保護元件200具有之可熔體2a與第1實施形態之保護元件100之可熔體2同樣地具有設置於第1端部21與第2端部22之間之切斷部23a(參照圖20、圖21(a)及圖21(b))。如圖20所示,可熔體2a之切斷部23a之X方向之寬度23aD變得細於第1端部21之X方向之寬度21D及第2端部22之X方向之寬度22D。
於本實施形態之可熔體2a中,與第1實施形態之可熔體2不同,圖20之上側之緣部設為大致直線。另一方面,於圖20之可熔體2a之下側之緣部之與切斷部23a對應之部分,與可熔體2同樣地設置有缺口。因此,如圖20、圖21(a)及圖21(b)所示,切斷部23之寬度23aD變得窄於切斷部23a以外之寬度。
於第2實施形態之保護元件200中,與第1實施形態之保護元件100同樣地,發熱構件31之饋電線電極31e(參照圖7(a)~圖7(c))藉由饋電線63b而與第3端子63電性連接(參照圖21(a)及圖21(b))。另一方面,於第2實施形態之保護元件200中,與第1實施形態之保護元件100不同,發熱構件31之饋電線電極31f(參照圖7(a)~圖7(c))與可熔體2a電性連接。
於第2實施形態之保護元件200中,與第1實施形態之保護元件100同樣地,以夾住可熔體2a之切斷部23a之方式將可動構件3及凹狀構件4對向配置,且具備按壓機構5,該按壓機構5以縮小可動構件3與凹狀構件4之夾住切斷部23之方向上之相對的距離之方式施加力。因此,於第2實施形態之保護元件200中,亦與第1實施形態之保護元件100同樣地,可減少在切斷可熔體2a時產生之電弧放電,且即便產生電弧放電,亦迅速減少。
於第2實施形態之保護元件200中,舉出具備圖7(a)~圖7(c)所示之發熱構件31之情形為例進行了說明,但於第2實施形態之保護元件200中亦與第1實施形態之保護元件100同樣地,可具備圖8(a)及圖8(b)所示之發熱構件32,亦可具備圖8(c)及圖8(d)所示之發熱構件310。
於第2實施形態之保護元件200中,舉出具備圖20所示之可熔體2a之情形為例進行了說明,但於第2實施形態之保護元件200中亦與第1實施形態之保護元件100同樣地,可具備圖5所示之可熔體2。該情形下,亦與第2實施形態之保護元件200同樣地,不具有第4端子64及饋電線64b,將發熱構件31之饋電線電極31f(參照圖7(a)~圖7(c))與可熔體2電性連接。
[第3實施形態]
於上述之第1實施形態及第2實施形態中,舉出發熱構件31於可熔體2之按壓機構5側與切斷部23相接地配置之情形為例進行了說明,但發熱構件31可於可熔體2之凹狀構件4側與切斷部23相接地配置。
圖22係用於在第3實施形態之保護元件300中,說明可熔體之切斷部之切斷前與切斷後之狀態之剖視圖。圖22係沿第1實施形態之保護元件100之與圖2所示之A-A᾽線對應之位置切斷之剖視圖。圖22(a)係切斷前之狀態。圖22(b)係切斷後之狀態。
於第3實施形態之保護元件300中,針對與上述之第1實施形態之保護元件100相同之構件,賦予相同之符號,且省略說明。
第3實施形態之保護元件300與第1實施形態之保護元件100不同之處僅為保護元件100之發熱構件31於可熔體2之凹狀構件4側與切斷部23相接地配置。
因此,於第3實施形態之保護元件300中,亦與第1實施形態之保護元件100同樣地,可減少在切斷可熔體2時產生之電弧放電,且即便產生電弧放電,亦迅速減少。
[其他之例]
本發明之保護元件並不限定於上述之第1實施形態~第3實施形態之保護元件。
例如,於上述之第1實施形態~第3實施形態中,舉出具有發熱構件31之保護元件100、200、300為例進行了說明,但發熱構件31係根據需要而設置者,可不設置。
與上述之第1實施形態之保護元件100同樣地,於未設置發熱構件31之保護元件中,切斷部23亦較佳為於俯視下配置於凹狀構件4之凹部46內,且於俯視下配置於與凹部46之內表面接近之位置。又,針對可動構件3,亦與上述之第1實施形態之保護元件100同樣地,較佳為具有凸部33c,前述凸部33c於俯視下配置於外周與凹部46之內側之區域之至少一部分重疊之位置。
即便為未設置發熱構件31之保護元件,於可熔體2之軟化溫度以上之溫度時,切斷部23亦被切斷。此時,較佳為,於凹部46內插入凸部33c,且可熔體2之一部分以彎折之方式被收容於凹部46內。此乃緣於可熔體2之經切斷之兩端部間之距離變長,可以更短時間抑制在切斷可熔體2時產生之電弧放電之持續之故。
(保護元件之動作)
其次,針對在未設置發熱構件31之保護元件之可熔體2流通超過額定電流之電流之情形之動作,進行說明。
該情形下,於在保護元件之可熔體2流通超過額定電流之電流時,可熔體2因由過電流所致之加熱而升溫。而且,升溫並軟化之可熔體2之切斷部23由經由凸狀構件33之凸部33c加載之來自按壓機構5之按壓力切斷,而截斷通電。
於該保護元件中,朝可熔體2經由凸狀構件33之凸部33c加載按壓機構5之按壓。因此,藉由按壓機構5之按壓力,而於凹狀構件4之凹部46內插入凸狀構件33之凸部33c。而且,經切斷之可熔體2與凸狀構件33之凸部33c一起被收容於凹狀構件4。因此,經切斷之可熔體2之切斷面彼此之距離急速擴大。其結果為,即便於切斷可熔體2時產生電弧放電,電弧放電亦迅速減少。因此,該保護元件例如即便於設置於高電壓且大電流之電流路徑之情形下,亦可抑制在切斷可熔體2時產生之電弧放電之持續。
2,2a:可熔體
3:可動構件
4:凹狀構件
4a:第1導引構件
4b:第2導引構件
5:按壓機構
6:外殼
6a:第1外殼
6b:第2外殼
6c:第1內壁面
6d:第2內壁面
6h:第1側壁面
6f:第2側壁面
6g:第3側壁面
21:第1端部
21D,22D,23aD,23D:寬度
22:第2端部
23,23a:切斷部
25:第1連結部
26:第2連結部
31,32,310:發熱構件
31a:絕緣基板
31b:發熱部
31c:絕緣層
31d:元件連接電極
31e,31f:饋電線電極
31g:兩端部
33:凸狀構件
33a:第1導引構件
33b:第2導引構件
33c:凸部
33d:凸狀區域
33e:中央部
33f:寬幅部
33g:高度低之區域
33H:高度
33h:按壓機構收納區域
41,42,43,44:端子設置區域
46:凹部
46a:寬幅部
46b,46c:窄幅部
46d:內壁面
47:凸部
47a:頂部
47b:第2表面(下表面)
61:第1端子
61a,62a,63a,64a:外部端子孔
61c,62c,63c,64c:凸緣部
61d,62d:開口部
62:第2端子
63:第3端子
63b,64b:饋電線
63d,64d:狹槽
64:第4端子
65:收容部
66:側壁面
67,68:階差
100,200,300:保護元件
A-A᾽,B-B᾽:線
D1,D2,D3,D4,D5,:寬度
H46:深度/Z方向之長度
L2,L3,L4,L5,L21,L22,L33:長度
X:方向(第2方向)
Y:方向(第1方向)
Z:方向
圖1係顯示第1實施形態之保護元件100之整體構造之立體圖。
圖2係顯示第1實施形態之保護元件100之外觀之圖式,圖2(a)係俯視圖,圖2(b)及圖2(c)係側視圖,圖2(d)係立體圖。
圖3係將第1實施形態之保護元件100沿圖2所示之A-A᾽線切斷之剖視圖。
圖4係第1實施形態之保護元件100之分解立體圖。
圖5係用於說明第1實施形態之保護元件100之一部分之放大圖,且係顯示可熔體2之俯視圖。
圖6係用於說明第1實施形態之保護元件100之可熔體2與發熱構件31之配置關係之圖式,圖6(a)係自按壓機構5側觀察之俯視圖,圖6(b)係自凹狀構件4側觀察之立體圖。
圖7係用於說明第1實施形態之保護元件100所具備之發熱構件31之構造之圖式,圖7(a)係自Y方向觀察之剖視圖,圖7(b)係自X方向觀察X方向中央部之剖視圖,圖7(c)係俯視圖。
圖8係用於說明發熱構件之另一例之圖式,圖8(a)係自Y方向觀察發熱構件32之剖視圖,圖8(b)係自X方向觀察圖8(a)所示之發熱構件32之X方向中央部之剖視圖。圖8(c)係自Y方向觀察發熱構件310之剖視圖,圖8(d)係自X方向觀察圖8(c)所示之發熱構件310之X方向中央部之剖視圖。
圖9係用於說明第1實施形態之保護元件100所具備之凸狀構件33之構造之圖式,圖9(a)係自第1表面觀察之圖,圖9(b)係自X方向觀察之側視圖,圖9(c)係自Y方向觀察之側視圖,圖9(d)係自第2表面觀察之圖,圖9(e)及圖9(f)係立體圖。
圖10係用於說明第1實施形態之保護元件100所具備之凹狀構件4之構造之圖式,圖10(a)係自第1表面觀察之圖,圖10(b)係自X方向觀察之側視圖,圖10(c)係自Y方向觀察之側視圖,圖10(d)係自第2表面觀察之圖,圖10(e)係立體圖。
圖11係用於說明第1實施形態之保護元件100所具備之第1外殼6a及第2外殼6b之構造之圖式,圖11(a)係自按壓機構5側觀察之圖,圖11(b)係自X方向觀察之側視圖,圖11(c)係自Y方向觀察之側視圖,圖11(d)係自凹狀構件4側觀察之圖,圖11(e)係立體圖。
圖12(a)~(c)係用於說明第1實施形態之保護元件100之製造方法之一例之步驟圖。
圖13(a)~(c)係用於說明第1實施形態之保護元件100之製造方法之一例之步驟圖。
圖14(a)、(b)係用於說明第1實施形態之保護元件100之製造方法之一例之步驟圖。
圖15係用於在第1實施形態之保護元件100中說明可熔體之切斷部之切斷前與切斷後之狀態之剖視圖,且係沿圖2所示之A-A᾽線切斷之位置之剖視圖。圖15(a)係切斷前之狀態。圖15(b)係切斷後之狀態。
圖16係將圖15(a)之一部分放大而顯示之放大剖視圖。
圖17係用於在第1實施形態之保護元件100中說明可熔體之切斷部之切斷前與切斷後之狀態之剖視圖,且係沿圖2所示之B-B᾽線切斷之位置之剖視圖。圖17(a)係切斷前之狀態。圖17(b)係切斷後之狀態。
圖18係將圖17(a)之一部分放大而顯示之放大剖視圖。
圖19係顯示第2實施形態之保護元件200之外觀之圖式,圖19(a)係俯視圖,圖19(b)及圖19(c)係側視圖,圖19(d)係立體圖。
圖20係用於說明第2實施形態之保護元件200之一部分之放大圖,且係顯示可熔體2a之俯視圖。
圖21係用於說明第2實施形態之保護元件200之可熔體2a與發熱構件31之配置關係之圖式,圖21(a)係自按壓機構5側觀察之俯視圖,圖21(b)係自凹狀構件4側觀察之立體圖。
圖22係用於在第3實施形態之保護元件300中說明可熔體之切斷部之切斷前與切斷後之狀態之剖視圖,且係沿第1實施形態之保護元件100之與圖2所示之A-A᾽線對應之位置切斷之剖視圖。圖22(a)係切斷前之狀態。圖22(b)係切斷後之狀態。
2:可熔體
3:可動構件
4:凹狀構件
4a:第1導引構件
4b:第2導引構件
5:按壓機構
6:外殼
6a:第1外殼
6b:第2外殼
6c:第1內壁面
6d:第2內壁面
21:第1端部
22:第2端部
23:切斷部
31:發熱構件
33:凸狀構件
33b:第2導引構件
33e:中央部
41,42:端子設置區域
46:凹部
46d:內壁面
47:凸部
47a:頂部
47b:第2表面(下表面)
61:第1端子
62:第2端子
65:收容部
67,68:階差
100:保護元件
A-A’:線
Claims (18)
- 一種保護元件,其包含: 可熔體,其在第1端部與第2端部之間具有切斷部,且於自前述第1端部向前述第2端部之第1方向通電; 可動構件及凹狀構件,其等以夾住前述切斷部之方式對向配置;及 按壓機構,其以縮小用前述可動構件與前述凹狀構件夾住前述切斷部之方向上之相對的距離之方式,施加力;且 於前述可熔體之軟化溫度以上之溫度時,藉由前述按壓機構之前述力,切斷前述切斷部。
- 如請求項1之保護元件,其中前述可熔體之與前述第1方向交叉之第2方向之寬度,前述切斷部之寬度,窄於前述切斷部以外之寬度。
- 如請求項1或2之保護元件,其中前述切斷部於俯視下配置於前述凹狀構件之凹部內,且於俯視下配置於接近前述凹部之內表面之位置;且 前述凹部之與前述第1方向交叉之第2方向之長度,長於前述切斷部之前述第2方向之長度。
- 如請求項1至3中任一項之保護元件,其包含發熱構件,該發熱構件係於前述可熔體之前述按壓機構側或前述凹狀構件側,與前述切斷部相接地配置或接近地配置。
- 如請求項4之保護元件,其中前述發熱構件於俯視下配置於前述凹狀構件之凹部內。
- 如請求項5之保護元件,其中前述發熱構件之前述第1方向之長度,短於與前述第1方向及跟前述第1方向交叉之第2方向交叉之第3方向上之前述凹部之長度。
- 如請求項1至6中任一項之保護元件,其中前述可熔體係將內層設為低熔點金屬、將外層設為高熔點金屬之積層體。
- 如請求項7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。
- 如請求項1至8中任一項之保護元件,其中前述按壓機構係彈簧。
- 如請求項9之保護元件,其中前述彈簧為圓錐狀,將外徑小之側朝向前述切斷部側而配置。
- 如請求項1至10中任一項之保護元件,其中前述可動構件具有凸部,該凸部係於俯視下配置於外周與前述凹狀構件之凹部之內側之區域之至少一部分重疊之位置;且 藉由切斷前述切斷部,而於前述凹部內插入前述凸部。
- 如請求項1至11中任一項之保護元件,其中於前述第1端部電性連接有第1端子,於前述第2端部電性連接有第2端子。
- 如請求項4至6中任一項之保護元件,其中前述發熱構件包含電阻體。
- 如請求項13之保護元件,其中前述發熱構件係藉由饋電構件而與第3端子、或第3端子及第4端子電性連接,且藉由經由前述饋電構件之通電,而前述電阻體發熱。
- 如請求項1至14中任一項之保護元件,其具有外殼,該外殼至少收容前述可熔體、前述可動構件、前述凹狀構件之凹部、及前述按壓機構,且包含複數個構件;且 前述按壓機構係以下述之狀態被收容於前述外殼內:以縮小用前述可動構件與前述凹狀構件夾住前述切斷部之方向上之相對的距離之方式,施加力。
- 如請求項15之保護元件,其中前述外殼之一構件具有收容部,該收容部係由在前述按壓機構之伸縮方向對向之第1內壁面與第2內壁面、及將前述第1內壁面與前述第2內壁面相連之側壁面,以同一構件一體形成;且 於前述可熔體未被切斷之狀態下,將藉由前述按壓機構而產生之外殼內部之應力,以前述第1內壁面、前述側壁面、及前述第2內壁面呈ㄈ字狀支承並保持。
- 如請求項15或16之保護元件,其中前述凹狀構件及前述外殼包含耐隆或陶瓷。
- 如請求項1至17中任一項之保護元件,其中前述切斷部於俯視下配置於前述凹狀構件之凹部內,且於俯視下配置於接近前述凹部之內表面之位置;且 前述可動構件具有凸部,該凸部於俯視下配置於外周與前述凹部之內側之區域之至少一部分重疊之位置,且為與前述切斷部之一部分重疊之位置;且 藉由切斷前述切斷部,而於前述凹部內插入前述凸部,且前述可熔體之一部分以彎折之方式被收容於前述凹部內。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020-094275 | 2020-05-29 | ||
JP2020094275A JP2021190294A (ja) | 2020-05-29 | 2020-05-29 | 保護素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW202215470A true TW202215470A (zh) | 2022-04-16 |
Family
ID=78744606
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW110119426A TW202215470A (zh) | 2020-05-29 | 2021-05-28 | 保護元件 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20230197392A1 (zh) |
JP (1) | JP2021190294A (zh) |
KR (1) | KR20220154201A (zh) |
CN (1) | CN115699240A (zh) |
TW (1) | TW202215470A (zh) |
WO (1) | WO2021241629A1 (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2023159587A (ja) * | 2022-04-20 | 2023-11-01 | デクセリアルズ株式会社 | 保護素子 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS53129721A (en) | 1977-04-19 | 1978-11-13 | Kiyoshi Hakumoto | Engine |
JPS6041916A (ja) | 1984-07-17 | 1985-03-05 | 松下電器産業株式会社 | 電気湯沸し器 |
JP3426508B2 (ja) * | 1998-06-30 | 2003-07-14 | 矢崎総業株式会社 | 低融点材溶断装置及び回路遮断装置 |
JP2007317420A (ja) * | 2006-05-24 | 2007-12-06 | Nec Schott Components Corp | 非復帰型保護装置 |
JP4630403B2 (ja) | 2008-01-21 | 2011-02-09 | 内橋エステック株式会社 | 保護素子 |
US8581686B2 (en) * | 2009-03-24 | 2013-11-12 | Tyco Electronics Corporation | Electrically activated surface mount thermal fuse |
JP5545721B2 (ja) * | 2010-03-02 | 2014-07-09 | エヌイーシー ショット コンポーネンツ株式会社 | 保護素子 |
JP5779477B2 (ja) | 2011-11-04 | 2015-09-16 | 内橋エステック株式会社 | 保護素子 |
DE102012221664B4 (de) * | 2012-09-25 | 2022-04-21 | Te Connectivity Germany Gmbh | Kurzschlussabschalter |
JP6708388B2 (ja) * | 2015-10-07 | 2020-06-10 | デクセリアルズ株式会社 | 液濡れセンサー、スイッチ素子、バッテリシステム |
JP7010706B2 (ja) * | 2018-01-10 | 2022-01-26 | デクセリアルズ株式会社 | ヒューズ素子 |
-
2020
- 2020-05-29 JP JP2020094275A patent/JP2021190294A/ja active Pending
-
2021
- 2021-05-26 CN CN202180036775.2A patent/CN115699240A/zh active Pending
- 2021-05-26 KR KR1020227035659A patent/KR20220154201A/ko not_active Application Discontinuation
- 2021-05-26 US US17/925,133 patent/US20230197392A1/en active Pending
- 2021-05-26 WO PCT/JP2021/019965 patent/WO2021241629A1/ja active Application Filing
- 2021-05-28 TW TW110119426A patent/TW202215470A/zh unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2021190294A (ja) | 2021-12-13 |
CN115699240A (zh) | 2023-02-03 |
WO2021241629A1 (ja) | 2021-12-02 |
US20230197392A1 (en) | 2023-06-22 |
KR20220154201A (ko) | 2022-11-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2013094565A1 (ja) | 保護素子、保護素子の製造方法、及び、保護素子が組み込まれたバッテリモジュール | |
JP7427062B2 (ja) | 保護素子 | |
KR20170055447A (ko) | 보호 소자 및 실장체 | |
KR102629256B1 (ko) | 보호 소자 | |
TW202215470A (zh) | 保護元件 | |
WO2022176844A1 (ja) | 保護素子 | |
JP5197121B2 (ja) | 電流遮断装置 | |
WO2023204119A1 (ja) | 保護素子 | |
US20230317393A1 (en) | Protective element | |
JP2009070803A (ja) | 抵抗付き温度ヒューズ及び電池保護回路板 | |
WO2024069853A1 (ja) | ブレーカー及びそれを備えた二次電池パック | |
WO2023167069A1 (ja) | 保護素子 | |
TWI838498B (zh) | 保護元件 | |
WO2022181652A1 (ja) | 保護素子及びバッテリパック | |
JP2009099404A (ja) | 電流遮断装置 | |
JP2022040016A (ja) | 保護素子 | |
JP2023107956A (ja) | 保護素子 | |
TW202326779A (zh) | 保護元件 | |
CN117897792A (zh) | 保护器件 |