TW202401472A - 保護元件 - Google Patents

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TW202401472A
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和田豊
米田吉弘
内田俊介
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日商迪睿合股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種保護元件，其能夠減少電弧放電之產生，並且能夠抑制所產生之電弧放電的持續，且即便於各種溫度環境下，熔絲元件之切斷部亦不易被切斷。
一種保護元件，其具備：熔絲元件，其於第1端部與第2端部之間具有切斷部，且於自上述第1端部朝向上述第2端部之第1方向上通電；可動構件及凹狀構件，其等以夾入上述切斷部之方式對向配置，上述可動構件具有凸部，上述凹狀構件具有可供上述凸部插入之凹部；及按壓機構，其以縮短由上述可動構件與上述凹狀構件夾入上述切斷部之方向上的相對距離之方式施加力；於上述熔絲元件之軟化溫度以上之溫度下，藉由上述按壓機構之上述力將上述切斷部切斷；且上述熔絲元件之上述切斷部係於至少一部分具有貫通孔及薄壁部之一者或兩者。

Description

保護元件
本發明係關於一種保護元件。
先前，有一種熔絲元件，其於超過額定之電流流過時發熱並熔斷，從而電流路徑被阻斷。具備熔絲元件之保護元件(熔絲元件)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用於移動設備，還用於電動汽車、蓄電池等廣泛領域。因此，鋰離子二次電池之大容量化正在推進。伴隨於此，要求設置於具有大容量之鋰離子電池並且具有高電壓且大電流之電流路徑之電池組的保護元件。
設置於具有高電壓且大電流之電流路徑之電池組之保護元件中，存在當熔絲元件切斷時容易產生電弧放電之傾向。因此，要求能夠減少電弧放電之產生並且能夠抑制所產生之電弧放電的持續的保護元件。作為此種保護元件，例如，已知有如下保護元件，其具備：熔絲元件，其具有切斷部；可動構件及凹狀構件，其等以夾入上述切斷部之方式對向配置，上述可動構件具有凸部，上述凹狀構件具有可供上述凸部插入之凹部；及按壓機構，其以縮短由上述可動構件與凹狀構件夾入切斷部之方向上的相對距離之方式施加力(專利文獻1)。該保護元件被設計成當熔絲元件之切斷部達到軟化溫度以上之溫度時，藉由按壓機構之力將切斷部切斷。於專利文獻1中記載有如下內容，即，為了即使於除超過額定之電流流動以外之異常時亦容易使熔絲元件之切斷部軟化，於切斷部之附近配置發熱構件，使該發熱構件發熱。又，於專利文獻1中，作為容易使超過額定之電流流過時之熔絲元件之切斷部軟化之方法，記載有減小熔絲元件之切斷部之寬度。  [先前技術文獻]  [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2021-190294號公報
[發明所欲解決之問題]
如專利文獻1所記載般，減小熔絲元件之切斷部之寬度係使切斷部容易產生軟化之一個有效方法。然而，有時減小切斷部之寬度會導致熔絲元件之切斷部因冷熱循環(例如，-40℃～+100℃)、高溫高濕、高溫、低溫等溫度環境而被切斷。
本發明係鑒於上述情況而完成者，其目的在於提供一種保護元件，其能夠減少電弧放電之產生，並且能夠抑制所產生之電弧放電的持續，且不易因溫度環境而導致熔絲元件之切斷部的切斷。  [解決問題之技術手段]
為了解決上述問題，本發明提出以下手段。
[1]一種保護元件，其具備：熔絲元件，其於第1端部與第2端部之間具有切斷部，且於自上述第1端部朝向上述第2端部之第1方向上通電；可動構件及凹狀構件，其等以夾入上述切斷部之方式對向配置，上述可動構件具有凸部，上述凹狀構件具有可供上述凸部插入之凹部；及按壓機構，其以縮短由上述可動構件與上述凹狀構件夾入上述切斷部之方向上的相對距離之方式施加力；於上述熔絲元件之軟化溫度以上之溫度下，藉由上述按壓機構之上述力將上述切斷部切斷，且  上述熔絲元件之上述切斷部係於至少一部分具有貫通孔及薄壁部之一者或兩者。
[2]如[1]之保護元件，其中上述貫通孔及上述薄壁部之最大直徑處於上述切斷部之與上述第1方向正交之第2方向之長度之15%以上且25%以下之範圍內。  [3]如[1]或[2]之保護元件，其中上述熔絲元件係於上述切斷部以外之至少一部分具有厚度較上述切斷部之除上述貫通孔及上述薄壁部以外之平面部分厚之厚壁部。  [4]如[3]之保護元件，其中上述厚壁部之厚度相對於上述切斷部之上述平面部分之厚度處於150%以上且250%以下之範圍內。  [5]如[3]或[4]之保護元件，其中上述厚壁部之與上述第1方向正交之上述第2方向之長度較上述切斷部之上述第2方向之長度長。  [6]如[5]之保護元件，其中上述厚壁部之上述第2方向之長度相對於上述切斷部之上述第2方向之長度處於120%以上且160%以下之範圍內。  [7]如[1]至[6]中任一項之保護元件，其中上述切斷部於俯視下配置於上述凹狀構件之上述凹部之內側，且於俯視下配置於靠近上述凹狀構件之上述凹部之內表面之位置。
[8]如[1]或[2]之保護元件，其中上述熔絲元件係將內層設為低熔點金屬且將外層設為高熔點金屬之積層體。  [9]如[8]之保護元件，其中上述低熔點金屬包含Sn或以Sn為主成分之金屬，上述高熔點金屬包含Ag或Cu、或者以Ag或Cu為主成分之金屬。  [10]如[3]至[6]中任一項之保護元件，其中上述厚壁部之厚度較上述切斷部之上述平面部分厚之部分包含Sn或以Sn為主成分之金屬、Ag或Cu、或者以Ag或Cu為主成分之金屬。  [11]如[1]至[10]中任一項之保護元件，其中上述按壓機構係彈簧。  [12]如[11]之保護元件，其中上述彈簧係圓錐彈簧，且將外徑較小之側朝向上述切斷部側配置。
[13]如[1]至[12]中任一項之保護元件，其中上述可動構件之上述凸部係配置於俯視下外周與上述凹狀構件之上述凹部之內側區域之至少一部分重疊的位置，藉由上述切斷部被切斷而上述凸部插入至上述凹部內。  [14]如[1]至[13]中任一項之保護元件，其中於上述第1端部電性連接有第1端子，於上述第2端部電性連接有第2端子。
[15]如[1]至[14]中任一項之保護元件，其具備發熱構件，該發熱構件於上述熔絲元件之上述按壓機構側或上述凹狀構件側，與上述切斷部相接而配置或者配置於靠近上述切斷部之位置。  [16]如[15]之保護元件，其中上述發熱構件於俯視下配置於上述凹狀構件之上述凹部之內側。  [17]如[15]或[16]之保護元件，其中上述發熱構件之上述第1方向之長度較第3方向上的上述凹部之長度短，該第3方向和上述第1方向及與上述第1方向交叉之上述第2方向交叉。  [18]如[15]至[17]中任一項之保護元件，其中上述發熱構件具有電阻體，上述電阻體靠近上述發熱構件之上述切斷部側而配置。  [19]如[18]之保護元件，其中上述電阻體沿著與上述第1方向交叉之上述第2方向與上述熔絲元件相接，或者通過上述發熱構件沿著與上述第1方向交叉之第2方向與上述熔絲元件相接。  [20]如[15]至[19]中任一項之保護元件，其中上述發熱構件藉由饋電構件與第3端子或第3端子及第4端子電性連接，藉由經由上述饋電構件之通電而上述電阻體發熱。
[21]如[1]至[20]中任一項之保護元件，其具有殼體，該殼體至少收容上述熔絲元件、上述可動構件、上述凹狀構件之上述凹部及上述按壓機構，且包括複數個構件，上述按壓機構係於以縮短由上述可動構件與上述凹狀構件夾入上述切斷部之方向上的相對距離之方式施加力之狀態下，收容於上述殼體內。  [22]如[21]之保護元件，其中上述殼體之一構件具有收容部，該收容部係由在上述按壓機構之伸縮方向上對向之第1內壁面與第2內壁面、及將上述第1內壁面與上述第2內壁面連接之側壁面以同一構件一體形成，於上述熔絲元件未被切斷之狀態下，利用上述第1內壁面、上述側壁面及上述第2內壁面呈夾鉗狀支撐保持由上述按壓機構產生之殼體內部之應力。  [23]如[21]或[22]之保護元件，其中上述凹狀構件及上述殼體包含尼龍或陶瓷。
[24]如[1]至[23]中任一項之保護元件，其中上述切斷部於俯視下配置於上述凹狀構件之上述凹部內，且於俯視下配置於靠近上述凹部之內表面之位置，上述可動構件係配置於俯視下外周與上述凹部之內側區域之至少一部分重疊之位置，上述凸部配置於與上述切斷部之一部分重疊之位置，藉由上述熔絲元件之上述切斷部被切斷而上述凸部插入至上述凹部內，並且上述熔絲元件之一部分以彎折之方式收容於上述凹部內。  [發明之效果]
根據本發明，可提供一種保護元件，其能夠減少電弧放電之產生，並且能夠抑制所產生之電弧放電的持續，且不易因溫度環境而導致熔絲元件之切斷部切斷。
以下，適當參照圖對本發明之實施方式詳細地進行說明。以下之說明中使用之圖式有時為了容易理解特徵，而方便起見，放大表示成為特徵之部分，各構成要素之尺寸比率等可能與實際不同。以下之說明中例示之材料、尺寸等係一例，本發明並不限定於其等，可於發揮本發明之效果之範圍內適當變更而實施。
圖1～圖5係表示本發明之一實施方式之保護元件100之模式圖。本實施方式之保護元件100於俯視下呈大致長方形。於以下之說明所使用之圖式中，X所示之方向係保護元件100之長度方向。又，於以下之說明所使用之圖式中，Y所示之方向係與X方向(第2方向)正交之方向(第1方向)，Z所示之方向係與X方向及Y方向正交之方向(第3方向)。
圖1係表示本發明之一實施方式之保護元件100之外觀之圖式。圖1(a)係俯視圖，(b)係自X方向觀察所得之側視圖，(c)係自Y方向觀察所得之側視圖，(d)係立體圖。圖2係圖1(a)之A-A'線剖視圖，圖3係圖1(a)之B-B'線剖視圖。圖4係將保護元件100之殼體拆卸後之狀態之立體圖。圖5係保護元件100之分解立體圖。
本實施方式之保護元件100如圖1～圖5所示，具備具有切斷部23之熔絲元件2、發熱構件3、可動構件4、凹狀構件5、按壓機構6、及殼體7。
(熔絲元件)  圖6係表示本實施方式之保護元件100中使用之熔絲元件2之圖式。圖6(a)係熔絲元件2之俯視圖，(b)係(a)之VI(b)-VI(b)'線剖視圖。如圖6所示，熔絲元件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。第1端部21與第1端子71電性連接。第2端部22與第2端子72電性連接。熔絲元件2於自第1端部21朝向第2端部22之方向即Y方向(第1方向)上通電。再者，使用保護元件100時，可自熔絲元件2之第1端部21朝向第2端部22通電，亦可自第2端部22朝向第1端部21通電。
熔絲元件2於俯視下呈矩形，切斷部23、第1端部21及第2端部22之寬度設為相同。藉由切斷部23、第1端部21及第2端部22之寬度相同，而熔絲元件2之強度提高，從而不易因冷熱循環、高溫高濕、高溫、低溫等溫度環境而導致切斷部23之切斷。
熔絲元件2被設計成於軟化溫度以上之溫度下，切斷部23被切斷。熔絲元件2之切斷部23係預定於軟化溫度以上之溫度下切斷之切斷預定部。於正常狀態下，切斷部23不被切斷，而熔絲元件2能夠通電。再者，於本說明書中，「軟化溫度」係指固相與液相混合存在或者共存之溫度或溫度範圍。軟化溫度係熔絲元件2軟到因外力而變形之程度之溫度或溫度帶(溫度範圍)。
熔絲元件2之切斷部23具有平面部23a與貫通孔23b。平面部23a係未形成貫通孔或薄壁部之部分。由於電流不流過貫通孔23b，故切斷部23與切斷部23以外之部分相比，每單位面積之通電量變大。因此，當超過額定之電流流過時，切斷部23之發熱量較切斷部23以外之部分高。因此，切斷部23容易軟化。貫通孔23b之形狀並無特別限制，例如可設為圓、橢圓、多邊形。貫通孔23b之位置較佳為位於不與熔絲元件2之端部接觸之位置。貫通孔23b較佳為配置於X方向(第2方向)之中央。貫通孔23b之最大直徑較佳為處於切斷部23之X方向(第2方向)之長度之15%以上且25%以下之範圍內。
熔絲元件2係於切斷部23之貫通孔23b以外之至少一部分具有厚度較平面部23a厚之厚壁部24。平面部23a係切斷部23之除貫通孔23b以外之部分。厚壁部24之每單位面積之通電量較切斷部23小。因此，當超過額定之電流流過時，厚壁部24之發熱量較厚壁部24以外之部分低。厚壁部24具有吸收熔絲元件2之切斷部23以外之部分之熱而防止切斷部23以外之部分軟化的功能。厚壁部24之厚度較佳為相對於切斷部23之平面部23a之厚度處於150%以上且250%以下之範圍內。厚壁部24之X方向(第2方向)之長度亦可較切斷部23之第2方向之長度長。於該情形時，厚壁部24之X方向(第2方向)之長度較佳為相對於切斷部23之X方向(第2方向)之長度處於120%以上且160%以下之範圍內。切斷部23與厚壁部24之最短距離更佳為1 mm以上且3 mm以下。於本實施方式中，厚壁部24係藉由將厚度均勻之熔絲元件2與金屬箔24a貼合而形成。
熔絲元件2可為單層體，亦可為將複數個層積層所得之積層體。  於熔絲元件2為單層體之情形時，作為其材料，可使用包含合金之金屬材料等公知之用於熔絲元件之材料。具體而言，作為熔絲元件2之材料，可例示Pb85%/Sn、Sn/Ag3%/Cu0.5%等之合金。
於熔絲元件2為積層體之情形時，較佳為將內層設為低熔點金屬且將外層設為高熔點金屬之積層體。作為低熔點金屬，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，於低溫下容易變軟。例如，Sn/Ag3%/Cu0.5%合金之固相線為217℃。作為高熔點金屬，較佳為使用Ag或Cu、或以Ag或Cu為主成分之金屬。例如，Ag之熔點為962℃，因此，包含以Ag為主成分之金屬之層於包含低熔點金屬之層變柔軟之溫度下維持剛性。再者，於本說明書中，「主成分」係指所有成分中質量含有率最高之成分。
作為厚壁部24之金屬箔24a之材料，可使用Sn或以Sn為主成分之金屬、Ag或Cu、或以Ag或Cu為主成分之金屬。
連接於熔絲元件2之第1端子71及第2端子72分別具備外部端子孔71a、72a。外部端子孔71a及外部端子孔72a中之一者用於連接至電源側，另一者用於連接至負載側。外部端子孔71a及外部端子孔72a設為於俯視下呈大致圓形之貫通孔。又，第1端子71及第2端子72分別於與熔絲元件2連接之側之端部具有朝向熔絲元件2朝兩側加寬之凸緣部71b、72b。於第1端子71及第2端子72具有凸緣部71b、72b之情形時，第1端子71及第2端子72不易自殼體7之開口部71d、72d脫落，而成為可靠性及耐久性良好之保護元件100。第1端子71及第2端子72之厚度並無特別限制，例如可處於0.3 mm以上且4.0 mm以下之範圍內。再者，第1端子71及第2端子72之形狀並不限定於此。第1端子71及第2端子72例如亦可為於一部分具有開放部分之爪形。又，第1端子71與第2端子72可為大致相同之形狀，亦可為互不相同之形狀。
作為第1端子71及第2端子72，例如可使用包含銅、黃銅、鎳等者。作為第1端子71及第2端子72之材料，就剛性強化之觀點而言，較佳為使用黃銅，就電阻降低之觀點而言，較佳為使用銅。第1端子71與第2端子72可包含相同材料，亦可包含不同材料。
(發熱構件)  發熱構件3具有藉由利用通電發熱而加熱熔絲元件2之切斷部23使其軟化之功能。於發生除超過額定之電流流動以外之異常時，可藉由將發熱構件3通電而使熔絲元件2之切斷部23軟化。
圖7係表示本實施方式之保護元件100中使用之發熱構件3之圖式。圖7(a)係發熱構件3之俯視圖，(b)係(a)之VII(b)-VII(b)'線剖視圖。  如圖7所示，發熱構件3具有：絕緣基板31；傳熱構件32，其配置於絕緣基板31之熔絲元件2側之表面；電阻體33，其配置於絕緣基板31之與熔絲元件2為相反側之表面；保護層34，其保護電阻體33；第1饋電部35a；及第2饋電部35b。傳熱構件32及電阻體33設為於與自第1端部21朝向第2端部22之方向即Y方向正交之方向上延伸的一對帶狀體。第1端子71側之電阻體33之長度方向之兩端分別電性連接於第1饋電部35a與第2饋電部35b。第1饋電部35a經由饋電構件73c與第3端子73電性連接。第2饋電部35b經由饋電構件74c與第4端子74電性連接。保護層34係配置於除電阻體33與第1饋電部35a及第2饋電部35b連接之部分以外之電阻體33之上，具有保護電阻體33之功能。發熱構件3於自第1饋電部35a朝向第2饋電部35b之方向即X方向(第2方向)上通電。再者，使用保護元件100時，可自發熱構件3之第1饋電部35a朝向第2饋電部35b通電，亦可自第2饋電部35b朝向第1饋電部35a通電。亦可於第2端子72側之電阻體33之長度方向之兩端處亦分別電性連接於第1饋電部35a與第2饋電部35b。又，亦可省略第2端子72側之電阻體33。
作為絕緣基板31，可使用包含絕緣材料之基板。作為絕緣材料之例，可列舉氧化鋁、玻璃陶瓷、富鋁紅柱石、氧化鋯。作為保護層34之材料，例如可使用玻璃。
發熱構件3與熔絲元件2之接合方法並無特別限制。例如，可藉由接合材料(未圖示)將第1端子71側之傳熱構件32及第2端子72側之傳熱構件32之至少一者與熔絲元件2接合，尤其是，亦可藉由接合材料(未圖示)至少將第2端子72側之傳熱構件32與熔絲元件2接合。作為接合材料，可使用焊料。
傳熱構件32具有將電阻體33中產生之熱傳遞至熔絲元件2之切斷部23之功能。作為傳熱構件32之材料，可使用Ni、Au、Ag或Cu、或以Ni、Au、Ag或Cu為主成分之金屬材料。
電阻體33藉由通電而發熱。作為電阻體33之材料，可使用高電阻之導電性材料。作為高電阻之導電性材料之例，可列舉包含鎳鉻合金、W、Mo、Ru等金屬之材料。
作為第1饋電部35a、第2饋電部35b、饋電構件73c、74c之材料，可使用低電阻之導電性材料。作為低電阻之導電性材料之例，可列舉Ag或Cu、或以Ag或Cu為主成分之金屬。
第3端子73及第4端子74分別具有外部端子孔73a、外部端子孔74a及凸緣部73b、74b，且設為與第1端子71及第2端子72大致相同之形狀。但是，第3端子73及第4端子74之形狀並不限定於此，只要為能夠卡合於未圖示之外部端子之形狀即可。第3端子73及第4端子74之形狀例如亦可為於一部分具有開放部分之爪形。又，作為用於第3端子73及第4端子74之材料，可列舉與第1端子71及第2端子72相同之材料。
於本實施方式中，發熱構件3與熔絲元件2之切斷部23相接而配置。但是，發熱構件3之位置並不限定於此。發熱構件3亦可配置於靠近熔絲元件2之切斷部23之位置。靠近切斷部23之位置例如係發熱構件3與切斷部23之間之最短距離為1 mm以下之位置。
(可動構件)  可動構件4係具有將按壓機構6之按壓力加載至熔絲元件2之切斷部23之功能之可動構件。
圖8係表示本實施方式之保護元件100中使用之可動構件4之圖式。圖8(a)係俯視圖(自按壓機構6側觀察所得之圖)，(b)係自X方向觀察所得之側視圖，(c)係自Y方向觀察所得之側視圖，(d)係仰視圖(自熔絲元件2側觀察所得之圖)，(e)係自平面側(按壓機構6側)觀察所得之立體圖，(f)係自下表面側(熔絲元件2側)觀察所得之立體圖。
可動構件4具有於俯視下呈大致矩形之基部41。於基部41之上表面(按壓機構6側之表面)設置有按壓機構收納區域41a。於基部41之4個側面中相互對向之一對側面分別設置有朝向外側(X方向)延伸之延長區域42。於一對各延長區域42之外側分別豎立設置有朝向Z方向(第3方向)延伸之滑動構件43。滑動構件43具有將沿著可動構件4之緣部之方向(Y方向)作為長邊方向之於俯視下呈大致長方形之柱狀形狀。滑動構件43作為用以使可動構件4移動至凹狀構件5之特定位置之導件發揮功能。滑動構件43之高度(Z方向之長度)可根據按壓機構6之形狀適當決定。
於基部41之下表面(熔絲元件2側之表面)側設置有自下表面突出之凸部44。凸部44係以於俯視下將可動構件4之一對延長區域42之間連接之方式設置成帶狀。因此，凸部44之長度L3設為與可動構件4之基部41之X方向之寬度相同(圖8(d))。
凸部44具有中央部44a、及連接於中央部44a之兩端之端部44b、44b。中央部44a與端部44b、44b相比，高度較高。中央部44a較佳為設置於俯視下與發熱構件3之傳熱構件32之下側部分(與熔絲元件2之切斷部23接觸之部分)重疊之位置。端部44b較佳為分別設置於俯視下與發熱構件3之第1饋電部35a及第2饋電部35b之一者重疊之位置。
凸部44之寬度D3(圖8(d))較滑動構件43之寬度D2(圖8(d))窄。凸部44之寬度D3(圖8(d))較發熱構件3之Y方向之寬度D1(圖7(b))窄。藉此，按壓機構6之按壓經由可動構件4之凸部44與發熱構件3高效率地由熔絲元件2之切斷部23加載。
凸部44之寬度D3與發熱構件3之Y方向之寬度D1之比(D3：D1)較佳為1：1.2～1：5，更佳為1：1.5～1：4。於D3與D1之比處於上述範圍內之情形時，D3與D1相比足夠窄，因此，能夠將按壓機構6之按壓力高效率地傳遞至切斷部23。又，於D3與D1之比處於上述範圍內之情形時，不會出現D3過窄而凸部44之熔絲元件2側之面與熔絲元件2之凸部44側之面不易平行地配置的情況，因而較佳。於凸部44之熔絲元件2側之面與熔絲元件2之凸部44側之面平行地配置之情形時，能夠將按壓機構6之按壓力高效率地傳遞至切斷部23。
凸部44之中央部44a之端部之位置與滑動構件43之下端之位置大致相同。凸部44之高度較凹狀構件5中之凹部57之深度短。  凸部44之高度相對於凹部57之深度之比率(凸部高度/凹部深度)較佳為0.1～0.8，更佳為0.2～0.6。若凸部高度/凹部深度之比率處於上述範圍內，則熔絲元件2之經切斷之兩端部間被進入凹部57內之凸部44更確實地遮蔽。其結果，熔絲元件2之經切斷之兩端部間之距離變長，能夠以更短時間抑制熔絲元件2切斷時所產生之電弧放電的持續。
凸部44之中央部44a之長度L2(圖8(d))較發熱構件3之長度(X方向之寬度)L1(圖7(a))窄。藉此，按壓機構6之按壓經由可動構件4之凸部44與發熱構件3高效率地由熔絲元件2之切斷部23加載。凸部44之中央部44a之長度L2較佳為切斷部23中之X方向(第2方向)之寬度以上之尺寸，以能夠將按壓機構6之按壓均勻地加載至切斷部23。
可動構件4包含於熔絲元件2之軟化溫度下亦能夠維持堅硬狀態之絕緣材料、或者實質上不變形之絕緣材料。具體而言，作為可動構件4之材料，可使用陶瓷材料、玻璃轉移溫度較高之樹脂材料等。
作為陶瓷材料，可例示氧化鋁、富鋁紅柱石、氧化鋯等，較佳為使用氧化鋁等熱導率較高之材料。於可動構件4由陶瓷材料等熱導率較高之材料形成之情形時，能夠將熔絲元件2切斷時所產生之熱高效率地散放至外部，從而更有效地抑制熔絲元件2切斷時所產生之電弧放電的持續。
作為玻璃轉移溫度較高之樹脂材料，可例示聚苯硫醚(PPS)樹脂等工程塑膠、尼龍系樹脂、氟系樹脂、矽酮系樹脂等。樹脂材料之中，尼龍系樹脂係耐電痕性(對電痕(碳化導電路)破壞之耐受性)較高，因而較佳。尼龍系樹脂之中，特佳為使用尼龍46、尼龍6T、尼龍9T。作為尼龍系樹脂，較佳為使用耐電痕性為250 V以上者，更佳為使用600 V以上者。耐電痕性可藉由基於IEC60112之試驗而求出。
可動構件4例如可利用陶瓷材料等樹脂以外之材料製作，並利用尼龍系樹脂被覆凸部44之一部分。
(凹狀構件)  圖9係表示本實施方式之保護元件100中使用之凹狀構件5之圖式。圖9(a)係俯視圖(自熔絲元件2側觀察所得之圖)，(b)係自X方向觀察所得之側視圖，(c)係自Y方向觀察所得之側視圖，(d)係仰視圖，(e)係立體圖。
凹狀構件5具有將X方向作為長邊方向之於俯視下呈大致長方形之形狀。  於凹狀構件5之上表面(熔絲元件2側之表面)側設置有端子設置區域51、52、53、54、凹部57、第1導引構件55a、55b、及第2導引構件56a、56b。  端子設置區域51、52、53、54為大致相同之形狀，包括沿著俯視下呈大致長方形之凹狀構件5之各邊設置成帶狀且較周圍之高度低的平面。
熔絲元件2之第1端部21與第1端子71之結合部載置於端子設置區域51。端子設置區域51與周圍之高度之差設為與第1端子71之厚度對應之尺寸。熔絲元件2之第2端部22與第2端子72之結合部載置於端子設置區域52。端子設置區域52與周圍之高度之差設為與第2端子72之厚度對應之尺寸。第3端子73與饋電構件73c之結合部載置於端子設置區域53。端子設置區域53與周圍之高度之差設為與第3端子73之厚度對應之尺寸。第4端子74與饋電構件74c之結合部載置於端子設置區域54。端子設置區域54與周圍之高度之差設為與第4端子74之厚度對應之尺寸。
第1導引構件55a、55b及第2導引構件56a、56b係與端子設置區域53或端子設置區域54相接而配置於俯視下被端子設置區域51、52、53、54包圍之區域之內側。第1導引構件55a、55b於俯視下呈大致L字型柱狀。第2導引構件56a、56b於俯視下呈大致矩形柱狀。第1導引構件55a、55b分別於沿著凹狀構件5之長邊之方向(X方向)上隔開間隔而配置。第2導引構件56a、56b分別與第1導引構件55a、55b隔開間隔，於沿著凹狀構件5之長邊之方向(X方向)上隔開間隔而配置。
第1導引構件55a、55b及第2導引構件56a、56b之高度(自上表面起於Z方向上之長度)設為大致相同。第1導引構件55a、55b及第2導引構件56a、56b之高度可根據殼體7之形狀適當決定。
凹部57於俯視下設置於凹狀構件5之中央部。凹部57於俯視下位於將第1導引構件55a、55b及第2導引構件56a、56b分別作為角部之四邊形之區域內。第1導引構件55a之以成為L字之方式削去之部分與第2導引構件56a之間之空間形成可動構件4之滑動構件43之軌道58a。同樣地，第1導引構件55b之以成為L字之方式削去之部分與第2導引構件56b之間之空間形成可動構件4之滑動構件43之軌道58b。軌道58a、58b之Y方向之寬度與凹部57之寬幅部57a之Y方向之寬度D4相同。
凹部57具有寬度較寬之寬幅部57a、及窄幅部57b、57c，窄幅部57b、57c以隔著寬幅部57a之方式配置，且僅於第1導引構件55a、55b側寬度較寬幅部57a窄。窄幅部57b與端子設置區域53、第1導引構件55a及第2導引構件56a相接(圖9(a))。窄幅部57c與端子設置區域54、第1導引構件55b及第2導引構件56b相接。
凹部57之寬幅部57a中之Y方向之寬度D4(圖9(a))較可動構件4之滑動構件43之寬度D2(圖8(d))寬。又，凹部57之寬幅部57a中之X方向之長度L5(圖9(a))較可動構件4之X方向之長度L4(圖8(d))長，且較發熱構件3之X方向之長度L1(圖7(a))長。又，於俯視下凹部57之寬幅部57a內之位置配置有熔絲元件2之切斷部23、發熱構件3、可動構件4之凸部44。即，於俯視下外周與凹部57內側之區域之至少一部分重疊之位置且與切斷部23之一部分重疊之位置配置有凸部44。因此，於本實施方式之保護元件100中，藉由切斷部23被切斷，而可動構件4之凸部44插入至凹部57之寬幅部57a內，並且收容發熱構件3。
於靠近凹部57之內壁面57d之位置配置熔絲元件2之切斷部23中之第1端部21側之緣部。凹部57之寬幅部57a中之X方向之長度L5較切斷部23中之X方向(第2方向)之寬度長。因此，當切斷部23被切斷時，被切斷部23分斷之熔絲元件2之一部分以彎折之方式收容於凹部57內。
凹部57之內壁面57d與切斷部23中之第1端部21側之緣部配置於靠近之位置時的兩者間之距離之標準例如處於0.1 mm以上且0.5 mm以下之範圍內，較佳為處於0.2 m以上且0.4 mm以下之範圍內。於兩者配置於靠近之位置之情形時，當可動構件4之凸部44插入至凹部57之寬幅部57a內時，切斷部23中之第1端部21側之緣部在與凹部57之內壁面57d接觸之狀態下插入。其結果，切斷部23中之第1端部21側之緣部容易切斷，因而較佳。若於俯視下凹部57之內壁面57d與切斷部23中之第1端部21側之緣部之間之距離為0.2 mm以上，則能夠防止切斷部23之熱傳遞至凹部57而妨礙熔絲元件2之軟化，因而更佳。
又，凹部57之窄幅部57b、57c中之Y方向之寬度D5(圖9(a))較饋電構件73c、74c(參照圖7(a))之Y方向之寬度寬。而且，整個凹部57之X方向之長度L6(圖9(a))較發熱構件3之長度(X方向之寬度)L1(圖7(a))長。因此，藉由切斷部23被切斷，隨著切斷部23切斷而被切斷之饋電構件73c、74c中之與切斷部23分離之部分以沿著凹部57之緣部彎折之方式收容於凹部57內。
又，發熱構件3之Y方向之寬度(Y方向之長度)D1(圖7(b))較凹部57之深度(Z方向之長度)之尺寸短。因此，即便切斷部23被切斷，發熱構件3亦不彎折，而以維持整體形狀之狀態收容於凹部57內。
於凹狀構件5之下表面59b側之中央部，沿凹狀構件5之長度方向呈帶狀配置有突起部59。突起部59之頂部59a自殼體7露出。
作為凹狀構件5之材料，可使用與可動構件4相同者。作為凹狀構件5之材料，就低成本及耐電痕性之觀點而言，較佳為使用尼龍系樹脂或氟系樹脂。凹狀構件5之材料與可動構件4之材料可相同，亦可不同。  於凹狀構件5由陶瓷材料等熱導率較高之材料形成之情形時，能夠將熔絲元件2切斷時所產生之熱高效率地散放至外部，從而更有效地抑制熔絲元件2切斷時所產生之電弧放電的持續。  凹狀構件5亦可利用陶瓷材料等樹脂以外之材料製作，並利用尼龍系樹脂被覆凹部57之一部分。
(按壓機構)  按壓機構6係於可動構件4與凹狀構件5夾入切斷部23之方向(Z方向)上施加力，以縮短相對距離。本實施方式之保護元件100中之按壓機構6係以縮短可動構件4與凹狀構件5之於夾入切斷部23之方向(Z方向)上之相對距離之方式施加力。
作為按壓機構6，例如可使用彈簧、橡膠等能夠賦予彈性力之公知之機構。  於本實施方式之保護元件100中，使用彈簧作為按壓機構6。彈簧(按壓機構6)載置於可動構件4之按壓機構收納區域41a上，且以收縮狀態保持。
作為用作按壓機構6之彈簧之材料，可使用公知者。  作為用作按壓機構6之彈簧，可使用圓筒狀者，亦可使用圓錐狀者。於使用圓錐狀之彈簧作為按壓機構6之情形時，可將外徑較小之側朝向切斷部23側配置，亦可將外徑較大之側朝向切斷部23側配置。
作為用作按壓機構6之彈簧，為了能夠縮短收縮長度，較佳為使用螺旋彈簧，更佳為使用圓錐彈簧。又，於使用圓錐彈簧作為按壓機構6之情形時，較佳為將外徑較小之側朝向切斷部23側配置。藉此，例如，於彈簧由金屬等導電性材料形成之情形時，能夠更有效地抑制熔絲元件2切斷時所產生之電弧放電的持續。其原因在於容易確保電弧放電之產生部位與形成彈簧之導電性材料之距離。又，於使用圓錐狀之彈簧作為按壓機構6，並將外徑較大之側朝向切斷部23側配置時，能夠自按壓機構6更均等地對可動構件4賦予彈性力，因而較佳。
(殼體)  本實施方式之保護元件100中之殼體7收容按壓機構6、可動構件4、熔絲元件2及凹狀構件5之凹部57。殼體7包括第1殼體7a、及與第1殼體7a對向配置並接合之第2殼體7b該2個構件。第1殼體7a與第2殼體7b相同。
圖10係表示本實施方式之保護元件100中使用之第1殼體7a及第2殼體7b之圖式。圖10(a)係俯視圖，圖10(b)係自X方向觀察所得之側視圖，圖10(c)係自Y方向觀察所得之側視圖，圖10(d)係仰視圖，圖10(e)係立體圖。
第1殼體7a及第2殼體7b分別具有Y方向之面之長度較X方向之面之長度短之大致長方體形狀。於第1殼體7a內及第2殼體7b內分別形成有藉由將第1殼體7a與第2殼體7b接合而一體化之收容部75。收容部75作為將按壓機構6保持為收縮狀態之保持框發揮功能。即，按壓機構6係於以縮短由可動構件4與凹狀構件5夾入熔絲元件2之切斷部23之方向上的相對距離之方式施加力之狀態下，收容於殼體7內。於第1殼體7a及第2殼體7b中，沿X方向延伸之2個面中之一面係對向配置之面，設為收容部75之開口部。
第1殼體7a及第2殼體7b所具有之收容部75分別具有第1內壁面7c、第2內壁面7d及側壁面76。各收容部75中之第1內壁面7c、第2內壁面7d及側壁面76係利用同一構件一體形成，而第1內壁面7c、第2內壁面7d及側壁面76一體化。第1殼體7a及第2殼體7b分別於熔絲元件2未被切斷之狀態下，利用第1內壁面7c、側壁面76及第2內壁面7d經由可動構件4與熔絲元件2呈夾鉗狀支撐保持由按壓機構6產生之殼體7內部之應力。本實施方式之保護元件100具備發熱構件3，因此，第1殼體7a及第2殼體7b分別於熔絲元件2未被切斷之狀態下，利用第1內壁面7c、側壁面76及第2內壁面7d經由可動構件4、發熱構件3及熔絲元件2呈夾鉗狀支撐保持由按壓機構6產生之殼體7內部之應力。
第1內壁面7c與第2內壁面7d係於按壓機構6之伸縮方向(Z方向)上對向而配置。第1內壁面7c形成收容部75之頂面。第1內壁面7c係與按壓機構6相接而配置。第2內壁面7d形成收容部75之底面。第2內壁面7d係與凹狀構件5之下表面59b相接而配置。
第1內壁面7c及第2內壁面7d係與一體化之側壁面76一起形成框狀構造，將按壓機構6保持為收縮狀態。並且，第1殼體7a與第2殼體7b係藉由在階差77、78塗佈接著劑並將其等對向配置而接合。因此，於本實施方式之保護元件100中，例如不會如使用具有於按壓機構6之伸縮方向(Z方向)上開口之開口部且利用接著劑將蓋接合於開口部之殼體之情形般，出現來自收縮狀態之按壓機構6之應力施加至接合面的情況，能夠以收縮狀態穩定地保持按壓機構6，並且能夠長時間保持按壓機構6之按壓力。
側壁面76將第1內壁面7c與第2內壁面7d於按壓機構6之伸縮方向(Z方向)上連接，形成收容部75之側面。側壁面76具有沿X方向延伸之第1側壁面7h、及沿Y方向延伸且對向配置之第2側壁面7f及第3側壁面7g。
於第1側壁面7h之X方向中央之高度方向(Z方向)中心部設置有由在X方向上細長之大致橢圓形狀之貫通孔構成之開口部71d(或72d)。於開口部71d(或72d)中貫通有第1端子71(或第2端子72)。因此，開口部71d(或72d)之寬度及長度係根據第1端子71(或第2端子72)自殼體7露出之部分之形狀而決定。
於第2側壁面7f之緣部中之高度方向(Z方向)之中央設置有於Y方向上細長之狹縫73d。於第3側壁面7g之緣部中之高度方向(Z方向)之中央設置有於Y方向上細長之狹縫74d。
第1殼體7a之第2側壁面7f之緣部係藉由與第2殼體7b之第3側壁面7g之緣部接合而一體化，形成殼體7之沿Y方向延伸之一側面。又，第1殼體7a之第3側壁面7g之緣部係藉由與第2殼體7b之第2側壁面7f之緣部接合而一體化，形成殼體7之沿Y方向延伸之另一側面。  藉由將第1殼體7a與第2殼體7b接合，而將狹縫74d與狹縫73d連結。藉此，於殼體7之沿Y方向延伸之2個側面分別形成由在Y方向上細長之大致橢圓形狀之貫通孔構成之開口部。於所形成之開口部貫通有第3端子73(或第4端子74)。因此，狹縫74d及狹縫73d之寬度及長度係根據第3端子73(或第4端子74)自殼體7露出之部分之形狀而決定。
自第1內壁面7c之緣部中之X方向中心位置至第3側壁面7g中之較狹縫74d更靠第1內壁面7c側之緣部係厚度變厚，形成有與外表面之延伸面之階差78。自第1內壁面7c之緣部中之X方向中心位置至第2側壁面7f中之較狹縫73d更靠第1內壁面7c側之緣部係厚度變薄，於內表面之延伸面形成有階差77。與第1內壁面7c及側壁面76之緣部連續地形成之階差77、78係第1殼體7a與第2殼體7b之接合面。階差77、78防止將第1殼體7a與第2殼體7b接合時之位置偏移，並且使接合面增加而提高接合強度。
第1內壁面7c、第2內壁面7d及側壁面76之形狀設為與收縮狀態之按壓機構6、可動構件4、熔絲元件2及凹狀構件5積層所得之形狀對應的形狀。  本實施方式中之殼體7係將第1殼體7a與第2殼體7b對向配置後接合而使用。於殼體7內，以收縮狀態收容按壓機構6。
作為殼體7之材料，可使用與可動構件4相同者。殼體7之材料與可動構件4之材料可相同，亦可不同。於殼體7由陶瓷材料等熱導率較高之材料形成之情形時，能夠將熔絲元件2切斷時所產生之熱高效率地散放至外部，從而更有效地抑制熔絲元件2切斷時所產生之電弧放電的持續。
(保護元件之製造方法)  接下來，對本實施方式之保護元件100之製造方法進行說明。  首先，準備熔絲元件2、發熱構件3、第1端子71、第2端子72、第3端子73、第4端子74。藉由焊接將熔絲元件2之厚壁部24與發熱構件3之傳熱構件32連接。繼而，藉由焊接將熔絲元件2之第1端部21連接至第1端子71上。又，藉由焊接將第2端部22連接至第2端子72上。於本實施方式中，作為用於焊接之焊料材料，可使用公知者，就電阻率與熔點之觀點而言，較佳為使用以Sn為主成分者。  第1端部21、第2端部22與第1端子71、第2端子72可藉由基於熔接之接合而連接，亦可藉由鉚釘接合、螺絲接合等機械接合而連接，可使用公知之接合方法。
繼而，準備饋電構件73c、74c。然後，藉由焊接將饋電構件73c連接至第3端子73上。又，藉由焊接將饋電構件74c連接至第4端子74上。繼而，例如藉由焊接之方法將配置於發熱構件3之上表面之第1饋電部35a及第2饋電部35b與饋電構件73c、74c連接。饋電構件73c、74c與第3端子73及第4端子74可藉由基於熔接之接合而連接，可使用公知之接合方法。
繼而，準備凹狀構件5。然後，將發熱構件3載置於凹狀構件5之凹部57上，並且分別於端子設置區域51設置第1端子71，於端子設置區域52設置第2端子72，於端子設置區域53設置第3端子73，於端子設置區域54設置第4端子74。
繼而，準備可動構件4。然後，將凸部44朝向發熱構件3側而於發熱構件3上設置可動構件4。此時，將可動構件4之滑動構件43設置於凹狀構件5之第1導引構件55a、55b與第2導引構件56a、56b之間。
繼而，準備按壓機構6。然後，將按壓機構6設置於可動構件4之按壓機構收納區域41a內。圓錐狀之彈簧係將外徑較小之側朝向切斷部23側而設置於按壓機構收納區域41a內。
繼而，準備第1殼體7a與第2殼體7b。然後，使第1端子71貫通第1殼體7a之開口部71d。又，使第1殼體7a與第2殼體7b對向配置，並使第2端子72貫通第2殼體7b之開口部72d。
其後，將第1殼體7a與第2殼體7b接合。將第1殼體7a與第2殼體7b接合時，將與第1殼體7a之第1內壁面7c及側壁面76之緣部連續地形成之階差77和與第2殼體7b之第1內壁面7c及側壁面76之緣部連續地形成之階差78接合，並且將形成於第2殼體7b之階差77與形成於第1殼體7a之階差78接合。
第1殼體7a與第2殼體7b之接合可視需要使用接著劑。作為接著劑，例如可使用包含熱硬化性樹脂之接著劑。  又，將第1殼體7a與第2殼體7b接合時，亦可視需要使用接著劑將第1殼體7a與凹狀構件5及/或第2殼體7b與凹狀構件5接合。
將第1殼體7a與第2殼體7b接合時，如圖2所示，以與第1殼體7a及第2殼體7b之第2內壁面7d相接之方式配置凹狀構件5之下表面59b。又，如圖2所示，以與第1殼體7a及第2殼體7b之第1內壁面7c相接之方式，以收縮狀態配置按壓機構6。藉此，於殼體7之收容部75內收容收縮狀態之按壓機構6。
又，將第1殼體7a與第2殼體7b接合時，將第3端子73(或第4端子74)插入至對向配置之第1殼體7a之狹縫73d與第2殼體7b之狹縫74d。其結果，藉由將第1殼體7a與第2殼體7b接合，而成為第3端子73(或第4端子74)之一部分自狹縫74d與狹縫73d連結而形成之開口部露出於殼體7之外部的狀態。  藉由以上之步驟，可獲得本實施方式之保護元件100。
(保護元件之動作)  接下來，對本實施方式之保護元件100之動作進行說明。以如下情況為例進行說明，即，保護元件100之第1端子71及第2端子72連接於電子機器(例如，電池組)之通電路徑，第3端子73及第4端子74連接於電子機器之電流控制電路。
當超過額定電流之電流於電氣設備之通電路徑中流動時，超過額定電流之電流流至保護元件100之熔絲元件2。於該情形時，熔絲元件2之切斷部23與切斷部23以外之部分相比，發熱量較多。因此，切斷部23較切斷部以外之部分更早地達到軟化溫度以上而軟化。然後，藉由切斷部23軟化，而切斷部23被經由可動構件4之凸部44與發熱構件3所加載之來自按壓機構6之按壓力切斷，從而對電氣設備之通電路徑之通電被阻斷。因此，於保護元件100中，熔絲元件2切斷時所產生之熱量可較少，能夠減少切斷部23切斷時所產生之電弧放電本身。
當產生除超過額定電流之電流於電氣設備之通電路徑中流動以外之異常時，藉由電流控制電路向第3端子73及第4端子74之間供給電流。藉由該電流而電阻體33發熱，其熱經由傳熱構件32傳遞至熔絲元件2之切斷部23，藉此使切斷部23軟化。並且，藉由切斷部23軟化，與超過額定電流之電流於電氣設備之通電路徑中流動時同樣地，切斷部23被經由可動構件4之凸部44與發熱構件3所加載之來自按壓機構6之按壓力切斷，從而對電氣設備之通電路徑之通電被阻斷。
圖11及圖12係表示熔絲元件2之切斷部23被切斷後之狀態之圖式。圖11係與圖2對應之剖視圖，且係將熔絲元件2之切斷部23被切斷之保護元件100沿著圖1(a)所示之A-A'線切斷所得之剖視圖。圖12係與圖3對應之剖視圖，且係將熔絲元件2之切斷部23被切斷之保護元件100沿著圖1(a)所示之B-B'線切斷所得之剖視圖。
於本實施方式之保護元件100中，當熔絲元件2之切斷部23被切斷時，如圖11及圖12所示，熔絲元件2沿著凹狀構件5之凹部57之緣部彎折，與發熱構件3一起收容於凹狀構件5之凹部57內。因此，經由熔絲元件2之通電路徑確實地被物理性阻斷。又，藉由熔絲元件2沿著凹部57之緣部彎折，而熔絲元件2之切斷面彼此之距離迅速擴大。其結果，即便於熔絲元件2切斷時產生電弧放電，電弧放電亦迅速減少。因此，本實施方式之保護元件100例如即便於設置在高電壓且大電流之電流路徑中之情形時，亦能夠抑制熔絲元件2切斷時所產生之電弧放電的持續。
如以上所說明般，本實施方式之保護元件100係以將熔絲元件2之切斷部23夾入之方式使可動構件4與凹狀構件5對向配置，且設有按壓機構6，按壓機構6以縮短可動構件4與凹狀構件5之夾入切斷部23之方向上的相對距離之方式施加力。因此，切斷部23於熔絲元件2之軟化溫度以上之溫度下被切斷。其結果，於本實施方式之保護元件100中，熔絲元件2切斷時所產生之熱量較少即可，能夠減少於切斷時產生之電弧放電。又，於本實施方式之保護元件100中，藉由按壓機構6之按壓力，經切斷之熔絲元件2與可動構件4一起收容於凹狀構件5。藉此，經切斷之熔絲元件2之切斷面彼此之距離迅速擴大。其結果，即便於熔絲元件2切斷時產生電弧放電，電弧放電亦迅速減少。
設為如上所述之構成之本實施方式之保護元件100由於熔絲元件2之切斷部23具有貫通孔23b，故當超過額定電流之電流流至熔絲元件2時，切斷部23與切斷部以外之部分相比，更容易達到軟化溫度以上而更容易軟化。因此，能夠縮短超過額定電流之電流流動而始至藉由來自按壓機構6之按壓力將切斷部23切斷為止的時間。因此，根據本實施方式之保護元件100，能夠減少熔絲元件2之切斷部23被切斷時之電弧放電之產生，並且能夠抑制所產生之電弧放電的持續。又，熔絲元件2之切斷部23無須使寬度較切斷部23以外之部分窄，因此，不易因溫度環境而導致產生熔絲元件2之切斷部23之切斷。
於本實施方式之保護元件100中，貫通孔23b之最大直徑處於切斷部23之與Y方向(第1方向)正交之X方向(第2方向)之長度之15%以上且25%以下之範圍內時，能夠確實地縮短超過額定電流之電流流動而始至切斷部23被切斷為止的時間，且能夠將熔絲元件2之切斷部23之強度維持於實用上不成問題之範圍。
於本實施方式之保護元件100中，熔絲元件2於切斷部23以外之至少一部分具有厚度較切斷部23之平面部23a厚之厚壁部24時，切斷部23以外之溫度不易上升，因此，當熔絲元件2之切斷部23切斷時，更不易產生電弧放電。
於本實施方式之保護元件100中，厚壁部24之厚度相對於切斷部23之平面部23a之厚度處於150%以上且250%以下之範圍內時，切斷部23以外之溫度更確實地不易上升，因此，當熔絲元件2之切斷部23切斷時，更確實地不易產生電弧放電。
於本實施方式之保護元件100中，厚壁部24之與Y方向(第1方向)正交之X方向(第2方向之長度)較切斷部23之X方向之長度長時，厚壁部24能夠吸收之熱量變多，切斷部23以外之溫度更不易上升，因此，能夠將熔絲元件2於其切斷部23處更確實地切斷。
於本實施方式之保護元件100中，厚壁部24之Y方向(第2方向)之長度相對於切斷部23之Y方向之長度處於120%以上且160%以下之範圍內時，厚壁部24能夠吸收之熱量確實地變多，而切斷部23以外之溫度更確實地不易上升，因此，能夠將熔絲元件2於其切斷部23處進一步切斷。
於本實施方式之保護元件100中，熔絲元件2之切斷部23於俯視下配置於凹狀構件5之凹部57之內側，且於俯視下配置於靠近凹狀構件5之凹部57之內表面之位置時，熔絲元件2沿著凹狀構件5之凹部57之緣部彎折，因此，熔絲元件2之切斷面彼此之距離迅速擴大。因此，即便於熔絲元件2切斷時產生電弧放電，電弧放電亦迅速減少。
於本實施方式之保護元件100中，具有發熱構件3之情形時，即便於產生除超過額定電流之電流於通電路徑中流動以外之異常時，亦可藉由將發熱構件3通電而將熔絲元件2於切斷部23處切斷。
(變化例)  於本實施方式之保護元件100中，於熔絲元件2之切斷部23設置有1個貫通孔23b，但切斷部23之貫通孔23b之個數並不限定於此。又，亦可代替貫通孔23b而設置薄壁部，或者設置貫通孔23b及薄壁部。進而，亦可代替藉由將熔絲元件2與金屬箔24a貼合來形成厚壁部24，而使熔絲元件2之厚度局部增加。
圖13係表示本發明之保護元件中使用之熔絲元件之變化例之圖式，(a)係俯視圖，(b)係(a)之XIII(b)-XIII(b)'線剖視圖。  圖13所示之熔絲元件2a係於切斷部23設置有2個貫通孔23b，除此以外，與保護元件100中使用之熔絲元件2相同。因此，對與保護元件100相同之構件標註相同符號，並省略說明。
2個貫通孔23b沿X方向(第2方向)配置。貫通孔23b亦可為3個以上。於貫通孔23b為3個以上之情形時，貫通孔23b較佳為等間隔地配置。於貫通孔23b為2個以上之情形時，貫通孔之最大直徑係各貫通孔23b之最大直徑之合計值。於本實施方式之保護元件100中，貫通孔23b之數量並無特別限制，較佳為處於1個以上且3個以下之範圍內。
圖14係表示本發明之保護元件中使用之熔絲元件之變化例之圖式，(a)係俯視圖，(b)係(a)之XIV(b)-XIV(b)'線剖視圖。  圖14所示之熔絲元件2b係於切斷部23設置有薄壁部23c，除此以外，與保護元件100中使用之熔絲元件2相同。因此，對與保護元件100相同之構件標註相同符號，並省略說明。
薄壁部23c係厚度較平面部23a薄之部分。薄壁部23c之厚度較佳為相對於平面部23a之厚度處於10%以上40%以下之範圍內。於熔絲元件2b中，薄壁部23c係藉由刮削上表面(與貼合有金屬箔24a之側為相反側之表面)而形成。薄壁部23c之形成方法並不限定於此。薄壁部23c亦可藉由刮削下側面(貼合有金屬箔24a之側之表面)而形成。
圖15係表示本發明之保護元件中使用之熔絲元件之變化例之圖式，(a)係俯視圖，(b)係(a)之XV(b)-XV(b)'線剖視圖。  圖15所示之熔絲元件2c係藉由設置使熔絲元件之一部分之厚度加厚之擴展部24b而設置有厚壁部24，除此以外，與保護元件100中使用之熔絲元件2相同。因此，對與保護元件100相同之構件標註相同符號，並省略說明。
擴展部24b於熔絲元件2c之X方向(寬度方向)上之長度亦變大。熔絲元件2c例如可藉由使用模具之加壓成形而製造。
於本實施方式之保護元件100中，發熱構件3係於絕緣基板31之上表面(可動構件4側之表面)配置有電阻體33、第1饋電部35a、及第2饋電部35b，但電阻體33、第1饋電部35a及第2饋電部35b之配置位置並不限定於此。例如，亦可於絕緣基板31之下表面(熔絲元件2側之表面)配置電阻體33，並於絕緣基板31之上表面配置第1饋電部35a與第2饋電部35b。又，於本實施方式之保護元件100中，發熱構件3配置於熔絲元件2之上表面(可動構件4側之表面)，但亦可將發熱構件3配置於熔絲元件2之下表面(凹狀構件5側之表面)。
圖16係表示本發明之保護元件中使用之發熱構件之變化例之圖式，(a)係俯視圖，(b)係(a)之XVI(b-XVI(b)'線剖視圖。  圖16所示之發熱構件3a係於絕緣基板31之下表面配置有電阻體33，並於絕緣基板31之上表面配置有第1饋電部35a與第2饋電部35b，除此以外，與保護元件100中使用之發熱構件3相同。因此，對與保護元件100相同之構件標註相同符號，並省略說明。
於發熱構件3a中，電阻體33與第1饋電部35a及電阻體33與第2饋電部35b分別經由形成於絕緣基板31之通孔(未圖示)而電性連接。
2,2a,2b,2c:熔絲元件 3,3a:發熱構件 4:可動構件 5:凹狀構件 6:按壓機構 7:殼體 7a:第1殼體 7b:第2殼體 7c:第1內壁面 7d:第2內壁面 7f:第2側壁面 7g:第3側壁面 7h:第1側壁面 21:第1端部 22:第2端部 23:切斷部 23a:平面部 23b:貫通孔 23c:薄壁部 24:厚壁部 24a:金屬箔 24b:擴展部 31:絕緣基板 32:傳熱構件 33:電阻體 34:保護層 35a:第1饋電部 35b:第2饋電部 41:基部 41a:按壓機構收納區域 42:延長區域 43:滑動構件 44:凸部 44a:中央部 44b:端部 51,52,53,54:端子設置區域 55a,55b:第1導引構件 56a,56b:第2導引構件 56b:第2導引構件 57:凹部 57a:寬幅部 57b,57c:窄幅部 57d:內壁面 58a,58b:軌道 59:突起部 59a:頂部 59b:下表面 71:第1端子 71a,72a,73a,74a:外部端子孔 71b,72b,73b,74b:凸緣部 71d,72d:開口部 72:第2端子 73:第3端子 73c,74c:饋電構件 73d,74d:狹縫 74:第4端子 75:收容部 76:側壁面 77:階差 78:階差 100:保護元件 D1:寬度 D2:寬度 D3:寬度 D4:寬度 D5:寬度 L1:長度 L2:長度 L3:長度 L4:長度 L5:長度 L6:長度 X:方向 Y:方向 Z:方向
圖1係表示本發明之一實施方式之保護元件之外觀之圖式，(a)係俯視圖，(b)係自X方向觀察所得之側視圖，(c)係自Y方向觀察所得之側視圖，(d)係立體圖。  圖2係圖1(a)之A-A'線剖視圖。  圖3係圖1(a)之B-B'線剖視圖。  圖4係將圖1所示之保護元件之殼體拆卸後之狀態之立體圖。  圖5係圖1所示之保護元件之分解立體圖。  圖6係表示圖1所示之保護元件中使用之熔絲元件之圖式，(a)係俯視圖，(b)係(a)之VI(b)-VI(b)'線剖視圖。  圖7係表示圖1所示之保護元件中使用之發熱構件之圖式，(a)係俯視圖，(b)係(a)之VII(b)-VII(b)'線剖視圖。  圖8係表示圖1所示之保護元件中使用之可動構件之圖式，(a)係俯視圖，(b)係自X方向觀察所得之側視圖，(c)係自Y方向觀察所得之側視圖，(d)係仰視圖，(e)係自平面側觀察所得之立體圖，(f)係自下表面側觀察所得之立體圖。  圖9係表示圖1所示之保護元件中使用之凹狀構件之圖式，(a)係俯視圖，(b)係自X方向觀察所得之側視圖，(c)係自Y方向觀察所得之側視圖，(d)係仰視圖，(e)係立體圖。  圖10係表示圖1所示之保護元件中使用之第1殼體及第2殼體之圖式，(a)係俯視圖，(b)係自X方向觀察所得之側視圖，(c)係自Y方向觀察所得之側視圖，(d)係仰視圖，圖11(e)係立體圖。  圖11係表示於圖1所示之保護元件中熔絲元件之切斷部被切斷後之狀態的圖式，且係與圖2對應之剖視圖。  圖12係表示於圖1所示之保護元件中熔絲元件之切斷部被切斷後之狀態的圖式，且係與圖3對應之剖視圖。  圖13係表示本發明之保護元件中使用之熔絲元件之變化例之圖式，(a)係俯視圖，(b)係(a)之XIII(b)-XIII(b)'線剖視圖。  圖14係表示本發明之保護元件中使用之熔絲元件之另一變化例之圖式，(a)係俯視圖，(b)係(a)之XIV(b)-XIV(b)'線剖視圖。  圖15係表示本發明之保護元件中使用之熔絲元件之又一變化例之圖式，(a)係俯視圖，(b)係(a)之XV(b)-XV(b)'線剖視圖。  圖16係表示本發明之保護元件中使用之發熱構件之變化例之圖式，(a)係俯視圖，(b)係(a)之XVI(b)-XVI(b)'線剖視圖。
7:殼體
7a:第1殼體
7b:第2殼體
71:第1端子
72:第2端子
73:第3端子
74:第4端子
100:保護元件
X:方向
Y:方向
Z:方向

Claims (24)

  1. 一種保護元件，其具備：熔絲元件，其於第1端部與第2端部之間具有切斷部，且於自上述第1端部朝向上述第2端部之第1方向上通電；可動構件及凹狀構件，其等以夾入上述切斷部之方式對向配置，上述可動構件具有凸部，上述凹狀構件具有可供上述凸部插入之凹部；及按壓機構，其以縮短由上述可動構件與上述凹狀構件夾入上述切斷部之方向上的相對距離之方式施加力；且於上述熔絲元件之軟化溫度以上之溫度下，藉由上述按壓機構之上述力將上述切斷部切斷； 上述熔絲元件之上述切斷部係於至少一部分具有貫通孔及薄壁部之一者或兩者。
  2. 如請求項1之保護元件，其中上述貫通孔及上述薄壁部之最大直徑處於上述切斷部之與上述第1方向正交之第2方向之長度之15%以上且25%以下之範圍內。
  3. 如請求項1之保護元件，其中上述熔絲元件係於上述切斷部以外之至少一部分具有厚度較上述切斷部之除上述貫通孔及上述薄壁部以外之平面部分厚之厚壁部。
  4. 如請求項3之保護元件，其中上述厚壁部之厚度相對於上述切斷部之上述平面部分之厚度處於150%以上且250%以下之範圍內。
  5. 如請求項3之保護元件，其中上述厚壁部之與上述第1方向正交之上述第2方向之長度較上述切斷部之上述第2方向之長度長。
  6. 如請求項5之保護元件，其中上述厚壁部之上述第2方向之長度相對於上述切斷部之上述第2方向之長度處於120%以上且160%以下之範圍內。
  7. 如請求項1或2之保護元件，其中上述切斷部於俯視下配置於上述凹狀構件之上述凹部之內側，且於俯視下配置於靠近上述凹狀構件之上述凹部之內表面之位置。
  8. 如請求項1之保護元件，其中上述熔絲元件係將內層設為低熔點金屬且將外層設為高熔點金屬之積層體
  9. 如請求項8之保護元件，其中上述低熔點金屬包含Sn或以Sn為主成分之金屬，上述高熔點金屬包含Ag或Cu、或者以Ag或Cu為主成分之金屬。
  10. 如請求項3之保護元件，其中上述厚壁部之厚度較上述切斷部之上述平面部分厚之部分包含Sn或以Sn為主成分之金屬、Ag或Cu、或者以Ag或Cu為主成分之金屬。
  11. 如請求項1之保護元件，其中上述按壓機構係彈簧。
  12. 如請求項11之保護元件，其中上述彈簧係圓錐彈簧，且將外徑較小之側朝向上述切斷部側配置。
  13. 如請求項1或2之保護元件，其中上述可動構件之上述凸部配置於俯視下外周與上述凹狀構件之上述凹部之內側區域之至少一部分重疊的位置，且 藉由上述切斷部被切斷而上述凸部插入至上述凹部內。
  14. 如請求項1或2之保護元件，其中於上述第1端部電性連接有第1端子，且於上述第2端部電性連接有第2端子。
  15. 如請求項1之保護元件，其具備發熱構件，該發熱構件於上述熔絲元件之上述按壓機構側或上述凹狀構件側，與上述切斷部相接而配置或者配置於靠近上述切斷部之位置。
  16. 如請求項15之保護元件，其中上述發熱構件於俯視下配置於上述凹狀構件之上述凹部之內側。
  17. 如請求項15或16之保護元件，其中上述發熱構件之上述第1方向之長度較第3方向上的上述凹部之長度短，該第3方向和上述第1方向及與上述第1方向交叉之上述第2方向交叉。
  18. 如請求項15之保護元件，其中上述發熱構件具有電阻體，且上述電阻體靠近上述發熱構件之上述切斷部側而配置。
  19. 如請求項18之保護元件，其中上述電阻體沿著與上述第1方向交叉之上述第2方向與上述熔絲元件相接，或者通過上述發熱構件沿著與上述第1方向交叉之上述第2方向與上述熔絲元件相接。
  20. 如請求項15之保護元件，其中上述發熱構件藉由饋電構件而與第3端子或上述第3端子及第4端子電性連接，藉由經由上述饋電構件之通電而上述電阻體發熱。
  21. 如請求項1之保護元件，其具有殼體，該殼體至少收容上述熔絲元件、上述可動構件、上述凹狀構件之上述凹部及上述按壓機構，且包括複數個構件， 上述按壓機構係於以縮短由上述可動構件與上述凹狀構件夾入上述切斷部之方向上的相對距離之方式施加力之狀態下，收容於上述殼體內。
  22. 如請求項21之保護元件，其中上述殼體之一構件具有收容部，該收容部係由在上述按壓機構之伸縮方向上對向之第1內壁面與第2內壁面、以及將上述第1內壁面與上述第2內壁面連接之側壁面以同一構件一體形成， 於上述熔絲元件未被切斷之狀態下，利用上述第1內壁面、上述側壁面及上述第2內壁面呈夾鉗狀支撐保持由上述按壓機構產生之殼體內部之應力。
  23. 如請求項21之保護元件，其中上述凹狀構件及上述殼體包含尼龍或陶瓷。
  24. 如請求項1或2之保護元件，其中上述切斷部於俯視下配置於上述凹狀構件之上述凹部內，且於俯視下配置於靠近上述凹部之內表面之位置， 上述可動構件配置於俯視下外周與上述凹部之內側區域之至少一部分重疊之位置，上述凸部配置於與上述切斷部之一部分重疊之位置，  藉由上述熔絲元件之上述切斷部被切斷，而上述凸部插入至上述凹部內，並且上述熔絲元件之一部分以彎折之方式收容於上述凹部內。
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