TWI709153B - 開關元件、電子零件、電池系統 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種針對浸水或自電池之漏液等異常而可使電氣電路安全地開放之開關元件。

本發明之開關元件具有：第1導電體2，其連接於外部電路，離子化傾向相對較大；及第2導電體3，其與第1導電體2接近配置，相較第1導電體2而離子化傾向相對較小；且形成有利用第1、第2導電體2、3之間之液體而使第1導電體2電蝕之反應部5。

Description

開關元件、電子零件、電池系統

本發明係關於一種根據液體之滲入而使電氣電路開放之開關元件、組入其之電子零件及電池系統。本案係以於日本2015年10月7日申請之日本申請案特願2015-199813為基礎而主張優先權，且該申請以參照之方式援用於本案。

近年來，於行動電話、筆記型PC等中大多採用鋰離子二次電池。鋰離子二次電池因能量密度高，為了確保使用者及電子機器之安全，一般而言具有如下功能：於電池組內置有過充電保護、過放電保護等若干保護電路，特定情形時遮斷電池組之輸入輸出。然而，於因浸水而電池之正極/負極絕緣嵌合部腐蝕之情形時，電池內部之壓力洩漏，安全閥未正常發揮功能而有引起著火事故之風險。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1] 日本特開平11-144695號公報

[專利文獻2] 日本特開2000-162081號公報

有添加針對浸水偵測濕潤跡象之密封件並發出警告者(例如參照專利文獻1)，但並非對電池之使用進行限制者，故而有產生因電路基板之浸水引起遷移(絕緣劣化)或因短路引起電路誤動作之虞。又，對於伴隨電池異常之電解液之洩漏亦有產生與上述同等不良狀況之虞。

又，作為電子機器之浸水對策，使用有設置偵測水等液體之感測器，利用自偵測到浸水之該感測器發出之信號使保護電路作動之方法。例如，提出有具備包含於絕緣基板上隔開特定間隔對向配置之一對電極之偵測部的漏水感測器(例如參照專利文獻2)。該漏水感測器於偵測部之電極間為浸水狀態時，因端子部間洩漏而向控制電路輸入信號，控制機器之動作。即，該浸水感測器係以向偵測部之液體之流入作為作動條件，故而期望當出現浸水狀態，積極地使液體流入偵測部之構成，另一方面，於控制電路無須作動之浸水狀態以外，為避免誤作動亦需要確保作為感測器之可靠性。

本發明係鑒於此種習知之實際情況提出者，其目的在於提供一種針對浸水或自電池之漏液等異常可安全地使電氣電路開放之開關元件、組入其之電子零件及電池系統。

為了解決上述課題，本發明之開關元件具有：第1導電體，其連接於外部電路，離子化傾向相對較大；及第2導電體，其與上述第1導電體接近配置，相較上述第1導電體而離子化傾向相對較小；且形成有 利用上述第1、第2導電體之間之液體使上述第1導電體電蝕之反應部。

又，本發明之電子零件具有與外部電路連接之外部連接端子，且具有與上述外部連接端子接近配置且相較上述外部連接端子而離子化傾向相對較小之導電體，於上述外部連接端子與上述導電體之間形成有保持液體而使上述外部連接端子電蝕之反應部。

又，本發明之電池系統具有電池、及與上述電池之端子接近配置且相較上述端子而離子化傾向相對較小之導電體，且於上述端子與上述導電體之間形成有保持液體而使上述端子電蝕之反應部。

根據本發明，於第1、第2導電體之間滲入液體之情形時，因電蝕作用而第1導電體之電阻上升，額定電流值下降，故而可使電氣電路安全地開放。

1:開關元件

2:第1導電體

3:第2導電體

5:反應部

6:殼體

7:導入口

8:排出口

9:導入槽

11:熔絲元件

11a:第1端子

11b:第2端子

12:電極

12a:第3端子

13:貫通孔

14:分隔件

15:支承部

16:絕緣基板

17:塗層

18:撥水處理部

19:吸水發熱材

21:貯存部

22:水溶性密封材

30:FET

31:閘極電極

40:電池單元

41:正極

42:積層型電池單元

43:正極側引線

44:第1負極側引線

45:第2負極側引線

46:電池單元

47:外裝罐

47a:突出部

48:頂罩

48a:外緣部

48b:中央部

48c:連結部

圖1 係應用本發明之開關元件之一例之剖面圖。

圖2 係模式性表示電蝕前之熔絲元件之立體圖。

圖3 係表示作為正極連接之熔絲元件及作為負極連接之電極之立體圖。

圖4 係模式性表示電蝕後之熔絲元件之立體圖。

圖5 表示具備用於向熔絲元件通電之第1端子及第2端子、以及將電極作為負極連接之第3端子之開關元件的立體圖。

圖6(A) 係表示形成有貫通孔之熔絲元件及電極之反應部之立體圖， 圖6(B) 係表示使用形成有貫通孔之熔絲元件及電極而形成之反應部的立體圖。

圖7 係表示於熔絲元件與電極之間具備分隔件之反應部之立體圖。

圖8 係表示將複數個熔絲元件並聯地以特定間隔重疊配置、且於各熔絲元件之間配置有電極之反應部之構成例的立體圖。

圖9 係表示將複數個熔絲元件並聯地以特定間隔重疊配置、且使電極較熔絲元件之數多1個、並於各熔絲元件之兩面對向重疊之反應部之構成例的立體圖。

圖10 係表示將熔絲元件與電極鄰接配置，且於反應部中使熔絲元件與電極面對向，使間隔相對狹窄化之反應部之構成例的圖，(A)係立體圖，(B)係俯視圖，(C)係剖面圖。

圖11 係表示將熔絲元件與電極鄰接配置，且於反應部中於熔絲元件上使電極前端線狀對向，使間隔相對狹窄化之反應部之構成例的圖，(A)係立體圖，(B)係剖面圖。

圖12 係表示使熔絲元件與電極複數面對向之反應部之立體圖，(A)表示於係熔絲元件形成包圍電極之兩側面及底面之3面之彎曲部之構成，(B)表示於熔絲元件形成包圍電極之兩側面及底面之3面之屈曲部之構成。

圖13 係表示於電極之與熔絲元件對向之一面形成有由液溶性材料構成之塗層之反應部之構成例的立體圖。

圖14 係於絕緣基板之反應部及其附近以外之場所設置撥水處理部、於反應部之附近設置吸水發熱材之開關元件之分解立體圖。

圖15 係表示開關元件之殼體之立體圖，(A)表示於頂面形成有導入口 之狀態，(B)表示於頂面形成有複數個導入口之狀態，(C)表示於頂面及側面形成有導入口之狀態，(D)表示於頂面及側面形成有複數個導入口之狀態。

圖16 係表示使用圓筒狀之殼體之開關元件之立體圖。

圖17 係表示使用形成有排出口之殼體之開關元件之立體圖。

圖18 係表示於與設有反應部之位置相同高度之處設置有排出口之開關元件的剖面圖。

圖19 係表示使用形成有狹縫狀之導入口及狹縫狀之排出口之殼體之開關元件的立體圖。

圖20 係表示使用形成有導入槽之殼體之開關元件之圖，(A)係剖面圖，(B)係外觀立體圖。

圖21 係表示使用形成有複數個導入口及導入槽之殼體之開關元件之圖，(A)係剖面圖，(B)係外觀立體圖。

圖22 係表示使用形成有遍及設有反應部之內部而逐漸狹窄化之導入槽之殼體之開關元件的剖面圖。

圖23 係表示使用於與導電體及反應部之位置相應之高度之處形成有導入口之殼體之開關元件的立體圖。

圖24 係表示使用於反應部以外之場所形成有撥水處理部之殼體之開關元件的剖面圖。

圖25 係表示於與反應部相應之位置設有貯存液體之貯存部之開關元件的剖面圖。

圖26 係表示使用由水溶性之絕緣材料密封導入口之殼體之開關元件的 立體圖。

圖27 係表示由水溶性之絕緣材料密封導入槽內之開關元件之剖面圖。

圖28 係表示使用應用本發明之開關元件之電子零件之立體圖。

圖29 係表示使用應用本發明之開關元件之電池系統之概略構成圖。

圖30 係表示使用應用本發明之開關元件之電池之概略構成圖，(A)係俯視圖、(B)係(A)之X-X'剖面圖。

圖31 係表示使用應用本發明之開關元件之電池系統之概略構成圖。

以下，一面參照圖式一面詳細說明應用本發明之開關元件、組入其之電子零件及電池系統。再者，本發明並非僅限定於以下之實施形態，於不脫離本發明之主旨之範圍內當然可進行各種變更。又，圖式係模式圖，各尺寸之比例等有時會與實際不同。具體之尺寸等應參考以下之說明而判斷。又，當然圖式相互間亦包含相互之尺寸之關係、比例不同之部分的情況。

應用本發明之開關元件係組入電池電路等外部電路，於產生水淹或漏液等浸水狀態之情形時，進行電池電路等之遮斷者。如圖1所示，開關元件1具有連接於外部電路且離子化傾向相對較大之第1導電體2、及與第1導電體2接近配置且相較第1導電體2而離子化傾向相對較小之第2導電體3，於第1、第2導電體2、3之間形成有收集滲入元件內部之液體而使第1導電體2電蝕之反應部5。又，開關元件1亦可具備配設有該等第1、第2導電體2、3及反應部5之殼體6，且於殼體6形成有向反應部5導入 液體之導入口7。

[導電體]

第1導電體2係與組入開關元件1之外部電路所設之端子部連接的連接端子，可使用例如形成為大致矩形板狀、遍及內置於開關元件1之殼體6內之絕緣基板上之一對電極端子間而搭載的熔絲元件。又，第1導電體2亦可使用例如內置於開關元件1之殼體6內之絕緣基板所形成的圖案電極、金屬板、引線等。

開關元件1係第1導電體2之連接端經由一對電極端子引出至殼體6之外部，且可與外部電路之端子部連接。又，開關元件1係於第1導電體2為常態時導通，因反應部5接觸液體，利用該反應部5之作用而熔斷，開放外部電路。

第2導電體3係使用例如與第1導電體2同樣形成為矩形板狀之電極，且與第1導電體2對向而接近配置。第1、第2導電體2、3藉由相互接近配置，而形成收集滲入元件內部之液體使第1導電體2電蝕之反應部5。

又，第2導電體3係使用相較第1導電體2而離子化傾向相對較小之材料。藉此，於第1導電體2與第2導電體3之間滲入水之情形時，由賤金屬構成之第1導電體2變成正極而離子化(腐蝕)，第1導電體2變細、或者產生針孔而第1導電體2之導體電阻上升，可降低額定電流值。

[反應部]

反應部5係藉由接觸滲入殼體6內之液體而將第1導電體2不可逆地遮斷者，根據第1、第2導電體2、3之形態而具有各種構成。

以下，如圖2所示，作為第1導電體2之一例，說明如下情形：使用於常態下將外部電路連接，若變成浸水狀態則開放之平板狀之熔絲元件11，作為第2導電體3之一例，使用由相較熔絲元件11而離子化傾向較小之金屬構成、且與熔絲元件11之中心部之一面對向而配置之電極12。

熔絲元件11與電極12藉由相互接近配置，若其等之間存在液體則形成使熔絲元件11電蝕之反應部5。該反應部5於浸水或自電池之漏液等異常時在熔絲元件11與電極12之間收集液體，使熔絲元件11電蝕。藉此，電阻上升，額定電流值下降，故而因向熔絲元件11之通電電流而自遮斷，可安全第開放電氣電路。

熔絲元件11與電極12以能夠滲入水之方式接近，其距離較佳為0.01mm~10mm。又，因熔絲元件11與電極12間之距離較小時，電場強度大而電蝕作用強，且因毛細管現象而熔絲元件11與電極12之間容易導入水，故為了更有效率地開放電氣電路，與電極12之距離更佳設為0.01~1mm。

熔絲元件11具有特定之額定電流值，若超過額定電流值之電流通電則熔斷。熔絲元件11較佳以選自鋁、鐵、鎳、錫、鉛之任一種為主成分。再者，本說明書中，所謂主成分係指以材料總質量為基準占50wt%以上之成分。

電極12係於熔絲元件11之中心部之一面對向配置。再者，電極12亦可為了使熔絲元件11之電蝕物質量變大而於熔絲元件11之中心部之兩面對向配置。

又，電極12係由相比熔絲元件離子化傾向較小之金屬構 成，較佳以選自金、鉑、銀、銅、鈀之任一種為主成分。藉此，於熔絲元件11與電極12之間滲入水之情形時，由賤金屬構成之熔絲元件11變成正極而離子化(腐蝕)，熔絲元件11變細、或產生針孔，熔絲元件11之導體電阻上升，可使額定電流值下降。

又，如圖3、圖4所示，熔絲元件11較佳作為正極連接，電極12作為負極連接。藉此，可加快電蝕反應，從而可使熔絲元件11之額定電流值儘快下降。

即，開關元件1構成具備作為正極而串列連接於直流電源之熔絲元件11、以及與熔絲元件11接近配置且由相比熔絲元件11離子化傾向較小之金屬構成並作為負極連接之電極12的遮斷電路。又，如圖5所示，開關元件1具備用於向熔絲元件11通電之第1端子11a及第2端子11b、以及作為將電極12作為負極連接之第3端子12a，且第1端子及第2端子串列連接正極之通電路徑，第3端子連接於負極或接地。

圖3及圖4分別係模式性表示電蝕前及電蝕後之熔絲元件之立體圖。如圖3所示，電蝕前之熔絲元件11保持為短形形狀。於熔絲元件11與電極12之間滲入水之情形時，如圖4所示由賤金屬構成之熔絲元件11變成正極而離子化(腐蝕)，熔絲元件11變細、或者產生針孔。因此，熔絲元件11之導體電阻上升，額定電流值下降。因伴隨導體電阻上升之發熱，熔絲元件11與電極12之間之水或電解液有時會蒸發，但因額定電流值下降，故而因向熔絲元件11之通電電流而自遮斷，可安全地開放外部電路。

[貫通孔‧凹部‧凸部]

又，反應部5亦可於熔絲元件11與電極12之一方或兩方設置1個或複 數個貫通孔、凹部或凸部。圖6(A)(B)係作為一例而表示於熔絲元件11、與電極12形成有貫通孔13之反應部5之立體圖。藉此，開關元件1可將流入殼體6內之液體優先導入反應部5，且容易保持，又，利用貫通孔13而液體之保持量增加，由此熔絲元件11與電極12之接觸面積增大，可加快熔絲元件11之電蝕作用。進而，藉由於熔絲元件11形成貫通孔13而熔斷面積減少，故而可更快地熔斷。

設置凹部或凸部之情形亦同樣地，開關元件1可將流入殼體6內之液體優先導入反應部5，且容易保持，利用凹部或凸部而液體之保持量增加，由此熔絲元件11與電極12之接觸面積增大，可加快熔絲元件11之電蝕作用。

[分隔件]

又，如圖7所示，較佳為於熔絲元件11與電極12之間具備分隔件14。又，分隔件14較佳具有網眼狀、多孔質狀。藉此，分隔件14可確保於熔絲元件11與電極12之間聚集、保持水或電解液等液體之集液性、保水性。又，分隔件14較佳由絕緣體構成。藉此，分隔件14可抑制熔絲元件11與電極12之間之直接短路。

又，分隔件14較佳為載持NaCl等電解質。藉此，水或電解液之導電率提高，可加快電蝕。

進而，分隔件14亦可具有溶解於水或電解液等液體之液溶性。於該情形時，分隔件14較佳為除了具有液溶性以外，還具有絕緣性。藉此，分隔件14於液體之滲入前之狀態下可確保熔絲元件11與電極12之間隙，防止短路，且於液體之滲入時溶解，使更多的液體導入熔絲元件11 與電極12之間，從而可加快電蝕作用。

作為具有液溶性之材料，例如可列舉瓊脂、明膠等天然聚合物、纖維素、澱粉等半合成聚合物、聚乙烯醇等合成聚合物等。該等因與液體接觸而收縮或者溶解。再者，若變成高分子量則不會溶解而是膨脹之性質變強，故而較佳為調整聚合度後使用。又，於使用如方糖之水溶性之固形物作為液溶性材料之情形時，因與液體接觸而溶解、或者體積減少。

又，於假定填充於電池單元之碳酸乙二酯等電解液作為液體，對應於電解液洩漏而作動之開關元件之情形時，作為液溶性材料可使用ABS、聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯、或者PET、PTT、PEN等飽和聚酯等。該等液溶性材料亦有若變成高分子量則溶解速度下降而開關元件1反應速度下降之情形，故而於反應速度優先之情形時，較佳為調整聚合度後使用。

又，配置於熔絲元件11與電極12之間之分隔件14亦可為吸水性或吸濕性之絕緣物。又，亦可於熔絲元件11與電極12之間，配置由溶膠、凝膠、或固體構成之絕緣物，利用液體而表現導電性。又，亦可為熔絲元件11與電極12之間滲入由溶膠或凝膠構成之電解質時，發揮熔絲元件11之電蝕作用。

[積層構造]

又，第1、第2導電體2、3及反應部5並不限於上述構成例，例如亦可將成為第1導電體2之熔絲元件複數個並聯地重疊配置，並將成為第2導電體3之電極配置於各熔絲元件間。圖8係表示藉由將作為第1導電體2而平板狀形成之熔絲元件11複數個並聯地以特定間隔重疊配置，且於各熔絲元件11之間配置成為第2導電體3之形成為平板狀之電極12的反應部5 之構成例之立體圖。

該反應部5具有熔絲元件11與電極12每3個交替積層之積層構造。各熔絲元件11並聯連接，且各電極12亦並聯連接。

藉由以此方式將熔絲元件11複數個並聯地配置，可增大額定電流，且可加快熔絲元件11與電極12之間滲入液體時之熔絲元件11之電蝕。

再者，如圖9所示，第1、第2導電體2、3及反應部5亦可為，將平板狀形成之熔絲元件11複數個並聯地以特定間隔重疊配置，且使平板狀形成之電極12較熔絲元件11之數多1個，並配置於各熔絲元件11之間，並且於各熔絲元件11之兩面對向而重疊。

反應部5藉由於各熔絲元件11之兩面使電極12對向，可使液體介置於熔絲元件11之兩面與電極12之間，從而可進一步加快熔絲元件11之電蝕。

又，反應部5於圖8、圖9所示之積層構造中，亦可於熔絲元件11及電極12之一方或兩方設置上述1個或複數個貫通孔13、或者凹部或凸部。

進而，反應部3於圖8、圖9所示之積層構造中，亦可於熔絲元件11及電極12之間配置上述分隔件14。藉此，可抑制熔絲元件11與電極12之間之直接短路，且可確保水或電解液之保持性。此時，分隔件14可使用網眼狀、多孔質狀，亦可使用絕緣材料。又，分隔件14亦可載持NaCl等電解質，提高水或電解液之導電率，加快電蝕。又，如上述般，分隔件14亦可為吸水性或吸濕性之絕緣物。又，於熔絲元件11與電極12之間亦 可配置由溶膠、凝膠、或固體構成之絕緣物，利用液體來表現導電性。又，亦可為熔絲元件11與電極12之間滲入由溶膠或凝膠構成之電解質時，發揮熔絲元件11之電蝕作用。

[反應部之間隔]

又，開關元件1亦可使第1、第2導電體2、3之設有反應部5之附近區域之間隔較其他區域之間隔窄。例如，開關元件1如圖10(A)~(C)所示，使用矩形板狀之熔絲元件11作為第1導電體2，使用大致板狀之電極12作為第2導電體3，且熔絲元件11與電極12於殼體6內鄰接配置，且於反應部5重疊熔絲元件11與電極12，藉此使間隔相對狹窄化。

電極12係於長度方向之大致中央部形成有朝熔絲元件11上突出之重疊部12b。開關元件1藉由使熔絲元件11與電極12之重疊部12b面對向且接近配置，形成收集液體使熔絲元件11電蝕之反應部5。

重疊部12b係支承於設於殼體6等之支承部15，藉此與熔絲元件11面對向，且設有能滲入、保持液體之特定之間隔。熔絲元件11與重疊部12b之間隔較佳為0.01mm~10mm。又，熔絲元件11與電極12間之距離較小則電場強度變大而電蝕作用強，且因毛細管現象而熔絲元件11與電極12之間容易導入水，故而為了更有效率地開放電氣電路，熔絲元件11與重疊部12b之間隔更佳設為0.01~1mm。

又，如圖11(A)(B)所示，開關元件1亦可將熔絲元件11與電極2鄰接配置，使電極12之前端部12c屈曲且支承於支承部15，藉此於熔絲元件11之表面上使前端部12c隔開特定之間隔而線狀對向。

[複數面對向]

又，開關元件1亦可使第1導電體2及第2導電體3之複數面對向。例如，開關元件1如圖12(A)所示，亦可使用大致矩形板狀之熔絲元件11作為第1導電體2，使用大致棒狀之電極12作為第2導電體3，且於熔絲元件11形成以包圍電極12之兩側面及底面之3面之方式彎曲之彎曲部11c，藉此於電極12之複數面對向。或者，如圖12(B)所示，開關元件1亦可於熔絲元件11形成以包圍電極12之兩側面及底面之3面之方式矩形狀屈曲之屈曲部11d，藉此於熔絲元件11及電極12之複數面對向。熔絲元件11之彎曲部11c或屈曲部11d與電極12係任一面均隔開特定之狹窄化間隔對向，能滲入、保持液體。

根據該反應部5，藉由使熔絲元件11與電極12複數面對向，與一面對向之形態相比，開關元件1中保持液體之面積增大，可進一步加快熔絲元件11之電蝕之熔斷。

再者，反應部5亦可藉由於第2導電體3形成包圍第1導電體2之兩側面及底面之3面之彎曲部或者屈曲部而於複數面對向。

[液溶性材料塗布]

又，開關元件1亦可將構成反應部5之第1、第2導電體2、3中之至少一者之表面，利用接觸水或電解液等液體而溶解之液溶性材料被覆。例如開關元件1如圖13所示，使成為第1導電體2之大致矩形板狀之熔絲元件11、與成為第2導電體3之大致矩形板狀之電極12對向，且於電極12之與熔絲元件11對向之一面形成由液溶性材料構成之塗層17。

藉此，開關元件1可於液體之滲入前之狀態下確保熔絲元件11與電極12之間隙，防止短路，且於液體之滲入時溶解，使更多之液體導 入熔絲元件11與電極12之間，加快電蝕作用。

作為構成塗層17之液溶性材料，可使用與使用上述液溶性材料形成之分隔件14相同的材料。

又，由液溶性材料構成之塗層17可形成於熔絲元件11之與電極12對向之一面側，亦可分別形成於熔絲元件11及電極12之相互對向之面。

[撥水處理]

又，開關元件1亦可於反應部5以外之場所、或反應部5及其附近以外之場所設置撥水區域。例如，開關元件1如圖14所示，使成為第1導電體2之大致矩形板狀之熔絲元件11、與成為第2導電體3之大致矩形板狀之電極12對向，且將熔絲元件11與電極12搭載於殼體6內配設之絕緣基板16上。然後，開關元件1將絕緣基板16之熔絲元件11與電極12接近之反應部5其附近除外的區域設為撥水處理部18。

撥水處理部18可藉由例如氟系塗布劑之塗布、焊錫膏塗布等公知之手法而形成。

藉此，開關元件1可將滲入絕緣基板16上之液體導入作為非撥水區域之反應部5及其附近，從而可加快熔絲元件11之電蝕之熔斷。

[吸水發熱材]

又，開關元件1亦可於反應部5之附近配置吸水發熱材19。例如，開關元件1於在圖14所示之絕緣基板16之表面上配置熔絲元件11且使其與電極12對向之構成中，在向反應部5傳遞熱之附近區域配置因吸水而發熱之吸水發熱材19。吸水發熱材19可使用例如生石灰。

此種開關元件1係若反應部5附近滲入液體則吸水發熱材19吸濕、發熱，其熱傳遞至反應部5。反應部5因吸水發熱材19之熱而反應效率進一步提高，從而可使熔絲元件11快速地電蝕、熔斷。

再者，如圖14所示，開關元件1亦可於絕緣基板16之反應部5及其附近除外之區域設置撥水處理部18，且於反應部5之附近配置吸水發熱材19，還可設置撥水處理部18或吸水發熱材19之任一者。

[殼體]

繼而，說明開關元件1之殼體6。開關元件1之殼體6可利用各種工程塑膠、陶瓷等具有絕緣性之構件形成。開關元件1藉由設置殼體6可保護第1、第2導電體2、3及反應部5免受來自外部之機械干擾等，且當用作第1導電體2之熔絲元件11產生電弧放電而熔斷時，可防止熔融金屬向周圍之飛散。

於殼體6設有向反應部5導入液體之導入口7。開關元件1經由設於殼體6之導入口7而使液體流入反應部5，藉此將導電體2不可逆地導通或遮斷。

例如，如圖15(A)所示，殼體6由多面體構成，於一面設有一個導入口7。開關元件1作為於形成有外部電路之電路基板安裝之晶片零件而形成之情形時，較佳為於殼體6之與安裝面為相反側之頂面6a設置導入口7。藉由於頂面6a設置導入口7，若變成浸水狀態便可有效率地將液體引入殼體6內且保持於反應部5，將第1導電體2遮斷。當然，殼體6亦可於頂面6a以外之面、例如側面6b形成導入口7。又，如圖15(B)所示，殼體6可於頂面6a形成複數個導入口7，或者亦可於側面6b形成複數個導 入口7。殼體6藉由設置複數個導入口7而可更容易地將液體導入反應部5。

又，例如，如圖15(C)所示，殼體6亦可由多面體構成，且於複數個面、例如頂面6a及側面6b設置導入口7。又，如圖15(D)所示，殼體6亦可於複數個面分別形成一個或複數個導入口7。

又，殼體6亦可形成為筒狀，於任意位置、以任意個數形成導入口7。圖16係將殼體6形成為圓筒狀且遍及全周形成有複數個導入口7之開關元件1之外觀立體圖。殼體6亦可形成為中空之多角柱狀。藉由將殼體6形成為中空之圓柱狀、角柱狀，而可不受與開關元件1之配置相應之面或角度、液體之滲入路徑等左右地，形成導入口7。

再者，圖16所示之開關元件1於殼體6之外周面形成有：用於向作為第1導電體2使用之熔絲元件11通電之第1端子11a及第2端子11b；將作為第2導電體3使用之電極12作為負極連接之第3端子12a。

又，殼體6亦可形成將自導入口7滲入之液體排出之排出口。圖17係表示於由多面體構成之殼體6之頂面6a形成有導入口7，且於側面6b形成有將液體排出之排出口8之開關元件1的外觀立體圖。藉由形成排出口8，可防止因液體大量滲入殼體6內而第1、第2導電體2、3及反應部5冷卻，阻礙熔絲元件11之電蝕作用或自發熱等、阻礙反應部5之作用、第1導電體2之熔斷的事態。

再者，排出口8較佳為形成得較導入口7小。藉由使排出口8相對較小，可防止滲入殼體6內之液體過剩排出，反應部5之作用、第1導電體2之熔斷延遲之事態。

又，排出口8較佳形成於與殼體6之反應部5之設置位置相 同之高度、或較反應部5之設置位置更上方。例如，如圖18所示，於將殼體6形成為複數面形狀且作為安裝於電路基板之晶片零件形成之情形時，排出口8較佳設於與殼體6之側面6b之反應部5之設置位置相同的高度或設於上方。藉此，滲入殼體6內之液體會排出高出反應部5上方之量，其他殘留於反應部5，故而可確保反應部5之作用，且可防止因大量滲入殼體6內之液體而第1、第2導電體2、3及反應部5冷卻，阻礙熔絲元件11之電蝕作用或自發熱等、阻礙反應部5之作用、第1導電體2之熔斷的事態。

再者，導入液體之導入口7及排出液體之排出口8可為圓形、矩形等，其等之形狀並無限制。又，如圖19所示，導入口7及排出口8亦可形成為狹縫狀。藉由將導入口7形成為狹縫狀，可更大範圍地導入液體，使反應部5快速反應而使第1導電體2熔斷。又，藉由將排出口8形成為狹縫狀，可將滲入殼體6內之多餘液體快速排出，從而可防止反應部5之作用或第1導電體2之熔斷之進行延遲。

又，殼體6亦可於頂面6a設置狹縫狀之導入口7，且設置向反應部5導入液體之導入槽9。如圖20(A)(B)所示，導入槽9係槽壁9a自形成於頂面6a之導入口7延伸至反應部5之附近為止。藉此，殼體6可使滲入導入口7之液體不會流入反應部5以外之場所，而是確切地導入反應部5。又，殼體6可防止滲入導入口7之液體在殼體6內散逸，延遲利用反應部5之第1導電體2之熔斷的事態。

又，如圖20(B)所示，殼體6亦可使導入槽9延伸至側面6b為止，與形成於側面6b之排出口8連續。藉此，殼體6可將自導入口7滲入之液體有效率地導入反應部5，且將過剩液體有效率地自排出口8排出。

再者，如圖21(A)(B)所示，導入槽9亦可形成複數個。藉由形成複數個導入槽9，可遍及反應部5之整個寬度導入液體。

又，如圖22所示，導入槽9亦可自面朝頂面6a之導入口7之開口部遍及設有反應部5之內部而逐漸狹窄化。藉由使導入槽9伴隨靠近反應部5而狹窄化，可將自導入口7之開口部滲入之液體利用毛細管現象有效率地導入反應部5。

又，如圖23所示，開關元件1亦可於殼體6根據第1、第2導電體2、3及反應部5之位置形成導入口7、或導入口7及導入槽9。開關元件1亦可如例如圖8、圖9所示之第1、第2導電體2、3及反應部5之構成例般，將熔絲元件11及電極12複數個並聯地積層配置，且於與側面6b之熔絲元件11及電極12之位置對應的高度之處，形成導入口7、或導入口7及導入槽9。此時，導入口7可根據熔絲元件11之枚數而形成一個或複數個，又，可形成與熔絲元件11相同數量之導入口7，或者亦可以與熔絲元件11同間隔地形成複數個導入口7。

藉由將導入口7等形成於與反應部5之位置相應之位置，開關元件1可有效率地將大量液體自導入口7導入第1、第2導電體2、3及反應部5，從而可有效率地進行反應部5之反應，加快第1導電體2之熔斷。

又，開關元件1亦可對反應部5以外之場所實施撥水處理，將液體引導至反應部5。例如，如圖24所示，開關元件1亦可於導入口7、或導入口7及導入槽9之槽壁9a形成經撥水處理後之撥水處理部18。撥水處理部18可藉由例如氟系塗布劑之塗布、焊錫膏塗布等公知之手法而形成。

藉此，開關元件1可將自導入口7滲入之液體有效率地導入 反應部5。又，藉由對導入口7或導入槽9實施撥水處理，於開關元件1應作動之浸水狀態以外，會彈開少量之液體使其不滲入殼體6內，故而亦可防止誤作動，確保作為感測器之可靠性。

又，開關元件1亦可於殼體6之內壁實施撥水處理。藉由於殼體6之內壁實施撥水處理，亦可將滲入殼體6內之液體有效率地導入反應部5，使反應部5快速作用。

又，如圖25所示，開關元件1亦可於反應部5之形成位置設置將滲入殼體6內之液體貯存之貯存部21。貯存部21係以包圍反應部5之周圍之方式形成為凹狀，可於殼體6一體地成形，或者藉由將凹狀構件配置於殼體6之底面而形成。開關元件1係若液體向殼體6內滲入，則於貯存部21貯存液體，藉此反應部5之周圍充滿液體。藉此，開關元件1係即便滲入殼體6內之液體少量亦可有效率地使反應部5反應。又，開關元件1可將排出口8形成於較反應部5更下方，排出多餘液體。

再者，圖25所示之開關元件1係使第1導電體2彎曲而通過貯存部21內，且使第1導電體2之兩端連接於面朝殼體6之底面之第1、第2端子11a、11b。

又，如圖26所示，開關元件1亦可利用由液體溶解之水溶性密封材22而閉塞導入口7。又，如圖27所示，開關元件1亦可利用由液體溶解之水溶性密封材22而閉塞導入槽9。作為水溶性密封材22，係與上述液溶性材料同樣地，可使用例如瓊脂、明膠等天然聚合物、纖維素、澱粉等半合成聚合物、聚乙烯醇等合成聚合物、如方糖之水溶性之固形物等。

又，於假定填充於電池單元之碳酸乙二酯等電解液作為液 體，對應於電解液洩漏而作動之開關元件之情形時，作為水溶性密封材22之材料，可使用ABS、聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯、或者PET、PTT、PEN等飽和聚酯等。該等水溶性材料亦有若變成高分子量則溶解速度下降而開關元件1之反應速度下降之情形，故而於反應速度優先之情形時，較佳為調整聚合度後使用。

藉由利用水溶性密封材22將導入口7或導入槽9閉塞，於開關元件1應作動之浸水狀態以外，會彈開少量之液體使其不滲入殼體6內，故而亦可防止誤作動，確保作為感測器之可靠性。

[應用例1]

繼而，說明本發明之應用例。應用本發明之開關元件1亦可組入FET等電子零件。圖28係表示組入有開關元件1之電子零件之FET30的立體圖。FET30係將閘極電極31作為第1導電體2，並於其附近配置電極12作為第2導電體3，藉此形成反應部5。

FET30於液體滲入之前之常態下，閘極電極31導通，與形成於各種電路基板之連接端子連接。並且，FET30於殼體6內滲入液體時，於反應部5使閘極電極31電蝕，而遮斷導通。藉此，FET30可藉由液濕而使開關停止(功能無效化)。

用於向反應部5施加電壓之圖28內模式圖示之電源亦可自連接FET30之電路基板之任意部位獲得其電源，其電源電壓之大小較佳為亦對照FET之閘極電壓特性進行設定。

又，亦可不僅於閘極電極31且於汲極電極、源極電極亦設置同樣之反應部5。該情形時，因電蝕而電極變細，電流容量下降，因電流 通電並發熱，利用該發熱進行熔斷，藉此亦可期待更容易之熔斷。

再者，開關元件1亦可於殼體6內內置FET30，利用滲入殼體6內之液體將閘極電極31熔斷。或者，亦可將FET30等電子零件之殼體作為開關元件1之殼體6使用，於該電子零件之殼體設置導入口7且於內部設置反應部5。或者，亦可以於FET30之閘極電極31附近配置電極12之方式，在電子零件之殼體之外構成反應部5。

[應用例2]

又，應用本發明之開關元件1亦可組入電池單元。圖29係圓筒型電池單元40之剖面圖。例如開關元件1將電池單元40之正極41作為常態下導通之第1導電體2，使用未圖示之電池盒作為殼體6，將電池單元40安裝至電池盒時，與設於電池盒側之成為第2導電體3之電極12接近，藉此構成反應部5。電極12係與安裝於電池盒之電池單元40之負極連接。

電池單元40於常態下為正極41導通，通過電池盒之電極端子向各種電路供給電力。並且，電池單元40於因浸水或自電池之漏液等而電池盒內滲入液體時，在反應部5使正極41電蝕，遮斷導通。藉此，開關元件1可利用液濕等而停止電池單元40之通電。

又，開關元件1亦可由圓筒型電池單元單體構成。圖30所示之圓筒型電池單元46具有圓筒狀之外裝罐47、連接於外裝罐47之一端且將外裝罐47閉塞之頂罩48。頂罩48係藉由外緣部48a於外裝罐47之一端壓緊而連接。又，頂罩48係於外緣部48a與成為正極端子部之中央部48b之間設置空隙，且一個或複數個連結部48c設於外緣部48a與中央部48b之間。

連結部48c與自負極之外裝罐47突出之具有導電性之突出部47a隔開特定之間隙而重疊。藉此，電池單元46構成將連結部48c設為第1導電體2、將與連結部48c重疊之突出部47a設為第2導電體3的反應部5。再者，突出部47a可使用外裝罐47之一部分構成，亦可使用與外裝罐47電性連接之導電體構成。

電池單元46於常態下成為正極端子部之中央部48b導通，向各種電路供給電力。並且，電池單元46於因浸水或自電池之漏液等而連結部48c與突出部47a之間滲入液體時，在反應部5使連結部48c電蝕，遮斷導通。藉此，開關元件1可利用液濕等而停止電池單元46之通電。

又，如圖31所示，開關元件1亦可配設於積層型電池單元42之充放電路徑上。開關元件1係使用形成積層型電池單元42之充放電路徑之正極側引線43或殼體6內與正極側引線43連接之熔絲元件11等導電體作為第1導電體2，且與和配設於殼體6內之積層型電池單元42之第1負極側引線44連接的電極12接近配置，藉此構成反應部5。

積層型電池單元42係將正極側引線43及第2負極側引線45連接充電裝置或電氣機器，常態下經由開關元件1通電，而可充放電。並且，積層型電池單元42於因浸水等而液體滲入開關元件1之殼體6內時，在反應部5使第1導電體2熔斷而遮斷正極側引線43之導通。藉此，開關元件1可利用液濕遮斷積層型電池單元42之充放電路徑。

1‧‧‧開關元件

2‧‧‧第1導電體

3‧‧‧第2導電體

5‧‧‧反應部

6‧‧‧殼體

7‧‧‧導入口

Claims (33)

1. 一種開關元件，其具有：第1導電體，其連接於外部電路，離子化傾向相對較大；及第2導電體，其與上述第1導電體接近配置，相較上述第1導電體而離子化傾向相對較小；形成有利用上述第1、第2導電體之間之液體使上述第1導電體電蝕之反應部。
2. 如申請專利範圍第1項之開關元件，其中，上述反應部形成有設於上述第1、第2導電體中之至少一者之貫通孔。
3. 如申請專利範圍第1項之開關元件，其中，上述反應部形成有設於上述第1、第2導電體中之至少一者之凹凸面。
4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之開關元件，其中，上述第1、第2導電體係設有上述反應部之附近區域之間隔較其他區域之間隔窄。
5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之開關元件，其中，上述第1、第2導電體分別具有可對向之平面，具有交替積層複數個之積層構造。
6. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之開關元件，其中，上述第1、第2導電體分別具有可對向之平面，構成為相較上述第1導電體之數而上述第2導電體之數多1個，具有與上述第1導電體之兩面對向而配置上述第2導電體之積層構造。
7. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之開關元件，其中，上述反應部於上述第1、第2導電體之間具備分隔件。
8. 如申請專利範圍第7項之開關元件，其中，上述分隔件具有集液性。
9. 如申請專利範圍第7項之開關元件，其中，上述分隔件具有液溶性。
10. 如申請專利範圍第7項之開關元件，其中，上述分隔件係載持電解質而成。
11. 如申請專利範圍第7項之開關元件，其中，上述分隔件具有絕緣性。
12. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之開關元件，其中，離子化傾向相對較大之上述第1導電體係作為正極而連接，離子化傾向相對較小之上述第2導電體係作為負極而連接。
13. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之開關元件，其中，離子化傾向相對較大之上述第1導電體係以選自鋁、鐵、鎳、錫、鉛之任一種為主成分，離子化傾向相對較小之上述第2導電體係以選自金、鉑、銀、銅、鈀之任一種為主成分。
14. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之開關元件，其中，上述反應部係與上述第1導電體及/或第2導電體之複數面對向。
15. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之開關元件，其中，上述反應部係利用由液體溶解之液溶性材料被覆上述第1、第2導電體中之至少一者之表面。
16. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之開關元件，其中，於上述反應部以外之場所、或上述反應部及其附近以外之場所設有撥水區域。
17. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之開關元件，其中，於上述反應部之附近配置有吸水發熱材。
18. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之開關元件，其，中於上述反應部之設置位置設有貯存上述液體之貯存部。
19. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之開關元件，其具有於內部設有上述第1、第2導電體、及上述反應部之殼體，於上述殼體設有向內部導入液體之導入口。
20. 如申請專利範圍第19項之開關元件，其中，上述殼體由多面體構成，於一個或複數個面設有一個或複數個上述導入口。
21. 如申請專利範圍第19項之開關元件，其中，上述殼體形成為筒狀，於側面形成有一個或複數個上述導入口。
22. 如申請專利範圍第19項之開關元件，其中，於上述殼體設有將流入之上述液體排出之排出口。
23. 如申請專利範圍第22項之開關元件，其中，上述排出口係設於與上述反應部之設置位置相同之高度、或較上述反應部之設置位置更上方。
24. 如申請專利範圍第19項之開關元件，其中，上述導入口設有向上述反應部導入上述液體之導入槽。
25. 如申請專利範圍第24項之開關元件，其中，上述導入槽係自上述導入口之開口部至內部而逐漸狹窄化。
26. 如申請專利範圍第19項之開關元件，其中，上述殼體係於上述導入口實施撥水處理。
27. 如申請專利範圍第24項之開關元件，其中，上述殼體係於上述導入槽實施撥水處理。
28. 如申請專利範圍第19項之開關元件，其中，於上述殼體係於內壁實 施撥水處理。
29. 如申請專利範圍第19項之開關元件，其中，上述導入口係利用由上述液體溶解之水溶性材料閉塞。
30. 如申請專利範圍第24項之開關元件，其中，上述導入槽配置有由上述液體溶解之水溶性材料。
31. 一種電子零件，其具有：外部連接端子，其與外部電路連接；及導電體，其與上述外部連接端子接近配置，相較上述外部連接端子而離子化傾向相對較小；於上述外部連接端子與上述導電體之間，形成有保持液體而使上述外部連接端子電蝕之反應部。
32. 一種電池單元，其具有：第1導電體，其與和外部電路連接之正極端子連續；及第2導電體，其與負極之外裝罐連續且與上述第1導電體接近配置，相較上述第1導電體而離子化傾向相對較小；於上述第1導電體與上述第2導電體之間，形成有保持液體而使上述第1導電體電蝕之反應部。
33. 一種電池系統，其具有：電池；及導電體，其與上述電池之端子接近配置，相較上述端子而離子化傾向相對較小；於上述端子與上述導電體之間，形成有保持液體而使上述端子電蝕之反應部。

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