WO2020095917A1 - 保護素子 - Google Patents

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WO2020095917A1
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fuse element
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fuse
protection element
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Dexerials Corp
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to protection elements.
  • the present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2018-209897 filed in Japan on Nov. 7, 2018, and the content thereof is incorporated herein.
  • a protective element for an electric circuit
  • a protective element fuse element including a fuse element that heats and blows to cut off a current path when a current exceeding a rating flows is used.
  • the protective element for example, a holder fixed fuse in which a glass tube is filled with solder, a chip fuse in which an Ag electrode is printed on the surface of a ceramic substrate, a screwing in which a part of a copper electrode is thinned and incorporated in a plastic case, or Plug-in type protection elements are often used. Since such a protective element is difficult to be surface-mounted by reflow and the efficiency of component mounting is low, surface-mounting type protective elements have been developed in recent years (for example, refer to Patent Documents 1 and 2).
  • the surface mount type protection element is used as a protection element for overcharging and overcurrent of a battery pack using a lithium ion secondary battery, for example.
  • Lithium-ion secondary batteries are used in mobile devices such as laptop computers, mobile phones, and smartphones, and in recent years, they have also been adopted in electric tools, electric bicycles, electric motorcycles, electric vehicles, and the like. Therefore, a protection element for large current and high voltage is required.
  • arc discharge may occur when the fuse element is blown.
  • the fuse element may be melted over a wide area, and vaporized metal may be scattered.
  • the scattered metal may form a new current path, or the scattered metal may adhere to the terminals, the surrounding electronic components, or the like. Therefore, the high-voltage protection element is provided with a measure that does not generate arc discharge or stops arc discharge.
  • Arc discharge depends on electric field strength (voltage / distance), and arc discharge does not stop until the distance between contacts exceeds a certain distance. Therefore, a protection element of the type that uses a spring is one that quickly stops the arc discharge by rapidly separating the spring and the fuse element to a distance where the arc discharge cannot be maintained using the elastic restoring force of the spring. Is.
  • the manufacturing process becomes complicated, it is difficult to downsize the protection element, and there is a concern that the fusing of the fuse element material due to the heat generation of the heating element in the protection element is hindered.
  • the bonding strength between the fuse element and the spring is likely to decrease with time in the use environment, and there is a concern about long-term stability.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and provides a protection element capable of promptly preventing arc discharge at the time of overcurrent interruption by utilizing elastic restoring force of a spring while ensuring long-term stability.
  • the purpose is to do.
  • the present invention provides the following means in order to solve the above problems.
  • a protection element is a fuse element arranged between a first electrode, a second electrode having a spring property, and the first electrode and the second electrode.
  • the fuse element material is sandwiched and supported by the first electrode and the second electrode in a bent state.
  • At least one of the first electrode and the second electrode and the fuse element material may be joined by solder. Good.
  • each of the first electrode and the second electrode has a claw portion at one end thereof, and the fuse element material is It may be sandwiched and supported by the claw portion of the first electrode and the claw portion of the second electrode.
  • each of the first electrode and the second electrode includes one or a plurality of the claw portions, and the fuse element material is the same as the first electrode.
  • Three or more claws and claws of the second electrode may be alternately sandwiched and supported by being alternately arranged.
  • At least a part of the claws of the claws included in the first electrode and the second electrode has tips of the fuse elements. It may be bent on the material side.
  • the first electrode has a spring property and is in a state of being bent with the first electrode in a state of being bent. It may be sandwiched and supported by the second electrode.
  • the fuse element material may be formed of a laminated body including a high melting point metal layer and a low melting point metal layer.
  • the low melting point metal layer is made of Pb-free solder
  • the high melting point metal layer is made of Ag or Cu or an alloy containing Ag or Cu as a main component. Good.
  • each of the first electrode and the second electrode may be provided with an external terminal hole.
  • a first terminal member is connected to the first electrode and a second terminal member is connected to the second electrode. It may have been done.
  • a heating element for heating the fuse element material and a third electrode for energizing the heating element are further provided. May be.
  • the heating element has one end connected to the third electrode and the other end of the fuse element material, the first electrode, and the second electrode. , May be connected to at least one.
  • a third terminal member may be connected to the third electrode.
  • a protection element capable of promptly preventing arc discharge when an overcurrent is interrupted by utilizing elastic restoring force of a spring while ensuring long-term stability.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of an example of the protection element according to the first embodiment.
  • 2 is a schematic sectional view of the protection element shown in FIG. 1 taken along the line II-II ′ in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic sectional view of the protection element shown in FIG. 1 taken along the line III-III ′ in FIG.
  • FIG. 4 is a schematic plan view of another example of the protection element according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a perspective view schematically showing an example of the structure of the fuse element material that can be used in the protection element according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a perspective view schematically showing another example of the structure of the fuse element material that can be used in the protection element according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a perspective view schematically showing still another example of the structure of the fuse element material that can be used for the protection element according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a perspective view schematically showing still another example of the structure of the fuse element material that can be used in the protection element according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic plan view of an example of the protection element according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic plan view of another example of the protection element according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic perspective view of the protection element according to the third embodiment.
  • 12 is a schematic side view of the protection element shown in FIG. 11 as seen from the direction of arrow A shown in FIG.
  • FIG. 13 is a schematic perspective view of the protection element shown in FIGS. 11 and 12 after cutting the fuse element material.
  • FIG. 14 is a schematic side view of the protection element shown in FIG. 13 as seen from the direction of arrow A shown in FIG.
  • FIG. 15 is a schematic perspective view of another example of the protection element according to the third embodiment.
  • FIG. 16 is a schematic perspective view of the protection element shown in FIG. 15 after cutting the fuse element material.
  • FIG. 17 is a schematic view of the protection element shown in FIGS. 11 and 12 in which a portion including the fuse element material is covered with a cover, and is a perspective schematic view of a state in which the protection element is covered with an upper cover and a lower cover.
  • FIG. 18 is a schematic perspective view with the upper cover of FIG. 15 removed.
  • FIG. 19 is a schematic perspective view of the protection element according to the fourth embodiment.
  • FIG. 19 is a schematic perspective view of the protection element according to the fourth embodiment.
  • FIG. 20 is a schematic perspective view of the protection element shown in FIG. 19 seen from the side opposite to FIG.
  • FIG. 21 is a schematic perspective view of the protection element shown in FIGS. 19 and 20 after the fuse element material is cut, and corresponds to FIG. 19.
  • 22 is a schematic perspective view of the protection element shown in FIGS. 19 and 20 after the fuse element material is cut, and corresponds to FIG.
  • FIG. 23 is a schematic perspective view of the protection element according to the fifth embodiment.
  • FIG. 24 is a schematic side view of the protection element shown in FIG. 23 as seen from the direction of arrow A shown in FIG.
  • FIG. 25 is a schematic perspective view of the protective element shown in FIGS. 23 and 24, in which the fuse element material is cut, as seen from the direction corresponding to FIG. 23.
  • FIG. 26 is a schematic side view of the protection element shown in FIGS. 23 and 24, showing a state in which the fuse element material is cut, as seen from the direction corresponding to FIG.
  • FIG. 27 is a schematic perspective view
  • FIG. 1 is a schematic plan view of an example of the protection element according to the first embodiment.
  • 2 is a schematic cross-sectional view of the protection element shown in FIG. 1 taken along the line II-II ′ in FIG. 1
  • FIG. 3 shows the protection element shown in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic sectional view taken along line III ′.
  • a protective element 100 shown in FIGS. 1 to 3 is a fuse element arranged between a first electrode 1, a second electrode 2 having a spring property, and a first electrode 1 and a second electrode 2. And a material 3.
  • the fuse element material 3 is sandwiched and supported by the first electrode 1 and the bent second electrode 2.
  • the first electrode 1 is made of a conductive material.
  • a conductive material for example, metal (including alloy) can be used. Specific examples of the conductive material include copper, brass, nickel, stainless steel, 42 alloy and the like. As will be described later, when the first electrode 1 itself also has the same spring property as the second electrode 2, the same material as the second electrode 2 can be used.
  • the shape of the first electrode 1 (the shape of the portion other than the claw portion described later) is rectangular in plan view as a whole, but any shape may be used as long as the effects of the present invention are exhibited. You can In the example shown in FIG. 1, the first electrode 1 is a plate-shaped member.
  • the first electrode 1 is provided at one end 1A thereof with a claw portion 1a for stably supporting the fuse element material 3.
  • the tip 1aA of the claw portion 1a included in the first electrode 1 is bent toward the fuse element material 3 in order to support the fuse element material 3 more stably, Is equipped with. That is, the bent portion 1aAa has a function of preventing the fuse element material 3 from coming off.
  • the first electrode 1 has one claw, but the number of claws may be two or more. When a plurality of claw portions are provided, those claw portions may be the same as or different from each other. Further, the position of the claw portion 1a at the one end 1A can be arbitrarily selected as long as it can be stably supported.
  • FIG. 4 is a schematic plan view of another example of the protection element according to the first embodiment.
  • the first electrode 21 includes two claw portions (21a, 21b).
  • members having the same reference numerals as those in FIG. 4 are shown in FIG. 4, and are shown in FIG. 4, members having the same reference numerals as those in FIG.
  • the thickness of the first electrode 1 is not limited, but it can be set to 0.05 to 0.5 mm as a guideline.
  • the second electrode 2 is made of a conductive material having a spring property.
  • the conductive material having spring properties include metals (including alloys). Among them, metal materials (including alloys) having low resistance and suitable for leaf spring materials are preferable, and specific materials include phosphor bronze, copper alloy, titanium copper, Corson alloy, beryllium copper and the like. ..
  • spring property refers to a property of deforming when a force is applied and returning to the original state when the force is removed.
  • the “spring property” supports the fuse element material 3 in a bent state. It means that the existing electrode returns to the position before being bent after the fuse element material 3 is cut by the overcurrent. That is, in the protection element 100 of this embodiment, the fuse element material 3 is supported so as to be sandwiched in a state where the electrodes are bent within a range in which elastic deformation is possible.
  • the bent state may be the whole electrode or a part of the electrode.
  • the shape of the second electrode 2 shown in FIG. 1 is generally rectangular in plan view, but any shape can be used as long as the effects of the present invention are exhibited.
  • the second electrode 2 is a plate-shaped member.
  • the second electrode 2 is provided at one end 2A thereof with a claw portion 2a and a claw portion 2b for supporting the fuse element material 3.
  • the tip 2aA of the claw portion 2a included in the second electrode 2 has a bent portion 2aAa bent toward the fuse element material 3 in order to more stably support the fuse element material 3. Is equipped with.
  • the tip 2bA of the claw portion 2b also includes a bent portion 2bAa.
  • the second electrode 2 includes two claws 2a and 2b, but the number of claws may be one, or may be three or more.
  • claw portions 2a and 2b When a plurality of claw portions 2a and 2b are provided as in the example shown in FIG. 1, those claw portions may be the same as or different from each other.
  • the configuration of the claw portions 2a and 2b greatly affects the cutting or shearing of the fuse element material 3.
  • “shear” refers to an action of cutting the fuse element material.
  • the “shearing force” described later means that the fuse element material 3 is slid along the surface when a pair of forces in opposite directions are applied in parallel to a certain cross section of the fuse element material 3. Receiving, but the force that gives such an action. A pair of forces in opposite directions are applied to the fuse element material 3 from the claw portions 1a of the first electrode 1 and the claw portions 2a and 2b of the second electrode 2, respectively.
  • the thickness of the second electrode 2 is not limited, but it can be set to 0.05 to 0.5 mm as a guideline.
  • the second electrodes 2 may have the same thickness as a whole, but may have portions having different thicknesses. For example, by making only the portions (the claw portions 2a and 2b in the example of FIG. 1) that sandwich and support the fuse element material 3 thin, and the other portions not thin, as a connection terminal to the outside. The rigidity of the fuse element material can be enhanced while maintaining the rigidity of the fuse element.
  • a known metal working method such as rolling can be used.
  • the fuse element material 3 a material used for a known fuse element can be used.
  • the fuse element material 3 is a member that does not substantially deform (within the range where the effect of the present invention is exerted) even when a force is applied at a temperature due to energization during normal operation of the device including the protection element. Otherwise, the fuse element material 3 will be deformed over time and will no longer function as a fuse element material. Therefore, the fuse element material 3 is not a thin piece or the like that deforms when a force is applied, but is a bulk material (a plate shape, a rod shape, a square shape, or the like) that does not deform even when a force is applied.
  • the fuse element material 3 is sandwiched and supported by the first electrode 1 and the second electrode 2 in a bent state. More specifically, in the example shown in FIGS. 1 to 3, the fuse element material 3 includes a claw portion 1a included in the first electrode 1 and a claw portion 2a in a bent state included in the second electrode 2, It is sandwiched and supported by the claw portion 2b.
  • the claw portions 1a included in the first electrode 1 and the claw portions 2a and 2b included in the second electrode 2 are alternately arranged as shown in FIG. That is, it is preferable that the claw portion 2a, the claw portion 1a, and the claw portion 2b are arranged in this order so as not to overlap in a plan view.
  • the fuse element material 3 has a configuration in which the dimensions (thickness, width, length, etc., depending on the shape) are not deformed (within the range where the effect of the present invention is exerted) by energization during normal operation, an overcurrent flows, Any size that can be cut by the first electrode 1 and the bent second electrode 2 can be taken.
  • the fuse element material 3 is vertically sandwiched and supported together with the claw portions 1a of the first electrode 1 in a state where the claw portions 2a and 2b of the second electrode 2 having a spring property are bent. ..
  • the second electrode 2 is bent so as to return to the claw portion 1a side of the first electrode 1. For this reason, a force is applied to the fuse element material 3 from the claw portions 2a and 2b of the second electrode 2 toward the claw portion 1a of the first electrode 1, and at the same time, from the first electrode 1 to the second electrode element 2.
  • a force is applied to the electrode 2. That is, a force is applied to the fuse element material 3 in opposite directions from the first electrode 1 and the second electrode 2.
  • the protective element 100 is different from the above-described spring-based type protective element that separates the connection between the fuse element and the spring in that the fuse element material 3 itself is physically cut.
  • the fuse element material 3 is not melted and simply cut in a softened state, but when it is cut in a partially unmelted state, it can be said that the shearing force causes shearing. In many cases, the fuse element material 3 may be cut in a manner that cannot be said to be shearing due to shearing force.
  • the protection element 100 includes a cut surface of the fuse element material 3 cut by the claw portion 1a of the first electrode 1 and a cut surface of the fuse element material 3 cut by the claw portions 2a, 2b of the second electrode 2.
  • the distance is rapidly increased by the elastic restoring force (the force returning to the original state by the spring property) of the claw portions 2a and 2b of the second electrode 2. Therefore, the arc discharge can be quickly stopped.
  • the fuse element material 3 can be cut at a temperature at which the fuse element material 3 becomes inflexible before reaching the molten state, that is, at a temperature lower than the temperature at which the fuse element material 3 reaches the molten state. It can be reduced.
  • the fuse element material 3 may be made of a laminated body including a high melting point metal layer and a low melting point metal layer. In the case of this configuration, while the rigidity of the fuse element material 3 is maintained by the high melting point metal layer, the fuse element material 3 is softened at a lower temperature by providing the low melting point metal layer, or in a semi-molten state, the fuse element Allows the material to be cut.
  • solder such as Pb-free solder containing Sn as a main component. Since the melting point of Sn is 217 ° C., the solder containing Sn as a main component has a low melting point and becomes soft at a low temperature.
  • the refractory metal used for the refractory metal layer it is preferable to use Ag, Cu or an alloy containing them as a main component.
  • the melting point of Ag is 962 ° C.
  • the high melting point metal layer made of an alloy containing Ag as a main component can maintain rigidity at a temperature at which the low melting point metal layer becomes soft.
  • 5 to 8 are perspective views schematically showing an example of the structure of the laminated body.
  • the laminated body (fuse element material) 3A shown in FIG. 5 has a rectangular shape or a plate shape, and has a low melting point metal layer 3Aa as an inner layer and a high melting point metal layer 3Ab as an outer layer.
  • the low melting point metal layer 3Aa may be the outer layer and the high melting point metal layer 3Ab may be the inner layer.
  • the laminated body (fuse element material) 3B shown in FIG. 6 has a round bar shape, and has a low melting point metal layer 3Ba as an inner layer and a high melting point metal layer 3Bb as an outer layer.
  • the low melting point metal layer 3Ba may be an outer layer and the high melting point metal layer 3Bb may be an inner layer.
  • the laminated body (fuse element material) 3C shown in FIG. 7 is rectangular or plate-shaped, and has a two-layer structure in which a low melting point metal layer 3Ca and a high melting point metal layer 3Cb are laminated.
  • the laminated body (fuse element material) 3D shown in FIG. 8 has a rectangular or plate shape and has a three-layer structure in which the low melting point metal layer 3Da is sandwiched between the upper and lower refractory metal layers 3Db and 3Dc. It is a thing. Conversely, a high melting point metal layer may be sandwiched between two low melting point metal layers to form a three-layer structure.
  • the laminates (fuse element materials) 3A to 3D shown in FIGS. 5 to 8 are two-layer or three-layer laminates, but the number of low-melting point metal layers and high-melting point metal layers is not particularly limited.
  • the fuse element material may be a laminate of four or more layers.
  • At least one of the first electrode 1 and the second electrode 2 and the fuse element material 3 are preferably joined by solder, and both the first electrode 1 and the second electrode 2 are the fuse element material 3 Is more preferably joined by soldering. This is to reduce the electric resistance between the fuse electrode material 3 and the first electrode 1 or the second electrode 2.
  • solder a known material can be used, but a material containing Sn as a main component is preferable from the viewpoint of resistivity and melting point.
  • FIG. 9 is a schematic plan view of the protection element according to the second embodiment.
  • Members using the same reference numerals as those in the first embodiment have the same configuration, and the description thereof will be omitted. Further, description may be omitted for members having the same function even if the reference numerals are different from those in the first embodiment.
  • the main difference between the protective element according to the second embodiment and the protective element according to the first embodiment is that the first electrode and the second electrode have external terminal holes. That is, the protection element according to the first embodiment is used with the external terminals attached separately, but in the protection element according to the second embodiment, the first electrode and the second electrode are formed integrally with the external terminal. It is a composition.
  • the protection element 400 shown in FIG. 9 is arranged between the first electrode 41, the second electrode 42 having a spring property, and the first electrode 41 and the second electrode 42.
  • a fuse element material 3 is provided, and the fuse element material 3 is sandwiched and supported by the first electrode 41 and the second electrode 42 in a bent state.
  • the first electrode 41 and the second electrode 42 are provided with external terminal holes 45 and 46, respectively.
  • the external terminal holes 45 and 46 are provided in each of the first electrode 41 and the second electrode 42. Of the pair of external terminal holes 45, 46, one external terminal hole can be used for connecting to the power source side, and the other external terminal hole can be used for connecting to the load side.
  • the shape of the external terminal holes 45 and 46 is not particularly limited as long as it can be engaged with a power source side or load side terminal (not shown).
  • the external terminal holes 45 and 46 shown in FIG. 9 are through holes having no open portion, but may be, for example, a pawl shape having an open portion in part as shown in FIG.
  • the first electrode 41 can be made of the same material as the first electrode 1 of the first embodiment. Further, also for the second electrode 42, the same material as that of the second electrode 2 of the first embodiment can be used.
  • FIG. 10 is a schematic plan view of a modified example of the protection element according to the second embodiment.
  • the shape of the external terminal hole is different from that in the example shown in FIG.
  • the protection element 400A shown in FIG. 10 is arranged between the first electrode 41AA, the second electrode 42AA having a spring property, and the first electrode 41AA and the second electrode 42AA.
  • a fuse element material 3 is provided, and the fuse element material 3 is sandwiched and supported by the first electrode 41AA and the second electrode 42AA in a bent state, and the first electrode 41AA and the second electrode 42AA are supported.
  • 42AA is provided with external terminal holes 45A and 46A having open portions 45Aa and 46Aa, respectively.
  • the position of the open part of the external terminal hole can be selected as appropriate.
  • the open portions 45AA and 46Aa of the external terminal holes 45A and 46A are provided on the opposite sides of the first electrode 41AA and the second electrode 42AA, respectively, on the side opposite to the side connected to the fuse element material 3. Located, but may be in another position.
  • FIG. 11 and 12 are schematic views of the protection element according to the third embodiment
  • FIG. 11 is a schematic perspective view
  • FIG. 12 is a schematic side view seen from the direction of arrow A shown in FIG. 11.
  • Members using the same reference numerals as those in the above-described embodiment have the same configuration, and the description thereof will be omitted. Further, description may be omitted for members having the same function even if the reference numerals are different from those of the above-described embodiment.
  • the dotted line SS indicates the portions of the first electrode 51 and the second electrode 52 excluding the claw portions (the portions that do not substantially change even after the fuse element material 3 is cut) 51B and 52B.
  • the surface (SS plane) connecting the center planes in the thickness direction is shown.
  • the main difference between the protection element according to the third embodiment and the protection element according to the above-described embodiment is that the first electrode has a spring property in addition to the second electrode.
  • the protection element 500 shown in FIGS. 11 and 12 includes a first electrode 51 having a spring property, a second electrode 52 having a spring property, a first electrode 51 and a second electrode 52. And a fuse element material 3 disposed between the fuse element material 3 and the fuse element material 3, and the fuse element material 3 is sandwiched and supported by the first electrode 51 in a bent state and the second electrode 52 in a bent state. There is.
  • the first electrode 51 and the second electrode 52 have external terminal holes 55 and 56, respectively.
  • the first electrode 51 has a spring property, the same material as that of the second electrode 2 of the first embodiment can be used.
  • the first electrode 51 is provided at one end 51A thereof with a claw portion 51a for stably supporting the fuse element material 3.
  • the tip 51aA of the claw portion 51a included in the first electrode 51 is provided with a bent portion 51aAa that is bent toward the fuse element material 3 side so that the fuse element material 3 can be supported more stably.
  • the external terminal hole 55 included in the first electrode 51 can have the same configuration as the external terminal hole 45 included in the first electrode 41 of the second embodiment or the external terminal hole 45A included in the first electrode 41AA. ..
  • the first electrode 51 has a structure having the external terminal hole 55, but the first electrode 51 may not have the external terminal hole.
  • the first electrodes 51 may have the same thickness as a whole, but may have portions having different thicknesses.
  • the rigidity as a connection terminal to the outside can be improved by thinning only the portion that sandwiches and supports the fuse element material (the claw portion 51a in the example of FIG. 11) and does not thin the other portions. It is possible to improve the spring property of sandwiching the fuse element material 3 while maintaining it.
  • a known metal working method such as rolling can be used.
  • the second electrode 52 can be made of the same material as the second electrode 2 of the first embodiment.
  • the second electrode 52 is provided at one end 52A thereof with claw portions 52a and 52b for stably supporting the fuse element material 3. Further, the tip 52aA of the claw portion 52a and the tip (not shown) of the claw portion 52b included in the second electrode 52 are bent toward the fuse element material 3 side so that the fuse element material 3 can be supported more stably.
  • the bent portion 52aAa and the bent portion (not shown) are provided.
  • the external terminal hole 56 included in the second electrode 52 can have the same configuration as the external terminal hole 46 included in the second electrode 42 of the second embodiment or the external terminal hole 46A included in the second electrode 42AA. .. In the protection element 500 shown in FIGS. 11 and 12, the second electrode 52 has the external terminal hole 56, but the external terminal hole may not be provided.
  • FIGS. 13 and 14 are schematic diagrams of the protection element 500 shown in FIGS. 11 and 12 after the fuse element material is cut.
  • 13 is a schematic perspective view
  • FIG. 14 is a schematic side view seen from the direction of arrow A shown in FIG.
  • the direction indicated by reference numeral x in FIG. 14 is a direction parallel to the SS plane, and is a direction connecting the portions 51B and 52B excluding the claw portions of the first electrode 51 and the second electrode 52, respectively.
  • the direction indicated by the symbol z is parallel to the thickness direction of the first electrode 51 or the second electrode 52.
  • the reference numeral 3'in FIGS. 13 and 14 is the fuse element material 3 divided by cutting.
  • the claw portion 51a which is the bent portion of the first electrode 51 (in other words, the portion responsible for the spring property), is S in the z direction before the fuse element material 3 is cut. It was located above the ⁇ S plane (see FIG. 12), but after the fuse element material 3 was cut, it was located below the SS plane (see FIG. 14). In other words, the claw portion 51a of the first electrode 51 is positioned below the SS plane in the state where there is no force for bending, but the fuse element material 3 is bent so as to be pressed from above. It was being done. The claw portion 51a of the first electrode 51 has no force to bend by cutting the fuse element material 3 and returns to the original state by the elastic restoring force. That is, the claw portion 51a of the first electrode 51 is in the state shown in FIGS. 13 and 14 where no external force is applied.
  • the claw portions 52a and 52b which are the bent portions of the second electrode 52 (in other words, the portions that have spring properties), are in the z direction from the SS plane before the fuse element material 3 is cut. Is also located on the lower side (see FIG. 12), but is located above the SS plane after cutting the fuse element material 3 (see FIG. 14). In other words, the claw portions 52a and 52b of the second electrode 52, which are located above the SS plane in the state where there is no bending force, are bent so as to push the fuse element material 3 from below. It was The claws 52a and 52b of the second electrode 52 are the ones that have no force to bend due to the cutting of the fuse element material 3 and have returned to their original state by the elastic restoring force. That is, the second electrode 52 (the portion 52B of the second electrode 52 excluding the claw portions and the claw portions 52a, 52b) is in a state shown in FIGS. 13 and 14 where no external force is applied. ..
  • the method of bending the first electrode 51 and the second electrode 52 (the positions of the claw portion 51a and the claw portions 52a and 52b before and after cutting the fuse element material 3) in FIGS. It can be set arbitrarily as long as the effect of
  • 15 and 16 show schematic views of a protection element in which a first electrode having a spring property has two claws.
  • 15 is a schematic perspective view
  • FIG. 16 is a schematic perspective view after interruption due to overcurrent.
  • Members using the same reference numerals as those in the above-described embodiment have the same configuration, and the description thereof will be omitted. Further, description may be omitted for members having the same function even if the reference numerals are different from those of the above-described embodiment.
  • the protection element 600 shown in FIG. 15 includes a first electrode 61 having a spring property, a second electrode 52 having a spring property, and a space between the first electrode 61 and the second electrode 52. And the fuse element material 3 disposed in the fuse element material 3.
  • the fuse element material 3 is sandwiched and supported by the first electrode 61 in a bent state and the second electrode 52 in a bent state.
  • the first electrode 61 is provided at its one end with two claw portions (61a, 61b) for stably supporting the fuse element material 3. Further, the first electrode 61 has an external terminal hole 65.
  • the claw portions 61a and 61b which are the bent portions (portions that bear the spring property) in the first electrode 61, are formed in the thickness direction before cutting the fuse element material 3. It was located above the portion 61B of the electrode 61 of FIG. 1 excluding the claw portion (see FIG. 15), but after the cutting of the fuse element material 3 was located below the portion 61B (see FIG. 16). .. In other words, the claw portions 61a and 61b of the first electrode 61 were located below the portion 61B when there was no bending force, but the fuse element material 3 was bent so as to be pushed from above. It was being done.
  • the claw portions 61a and 61b of the first electrode 61 are restored to their original state because the force to bend the fuse element material 3 is lost. That is, the claw portions 51a and 51b of the first electrode 51 are in a state shown in FIG. 16 in which no external force is applied.
  • the claws 52a and 52b which are the bent portions (portions bearing the spring property) in the second electrode 52, are in the z direction, and the claws of the second electrode 52 before the fuse element material 3 is cut. Although it is located below the portion 52B except for (see FIG. 15), it is located above the portion 52B after cutting the fuse element material 3 (see FIG. 16).
  • the claw portions 52a and 52b of the second electrode 52 were positioned above the portion 52B when there was no force for bending, but they were bent so as to push up the fuse element material 3 from below. Was there.
  • the claw portions 52a and 52b of the second electrode 52 are restored to their original state because the force of bending the fuse element material 3 is lost. That is, the second electrode 52 (the portion 52B of the second electrode 52 excluding the claw portions and the claw portions 52a and 52b) is in a state in which no external force is applied in the state shown in FIG.
  • FIGS. 11 and 12 are schematic views of a mode in which the portion including the fuse element material 3 is covered with the cover 8 in the protection element 500 shown in FIGS. 11 and 12, and FIG. 17 is an upper cover 8A and a lower cover.
  • 8B is a schematic perspective view in a state of being covered with 8B
  • FIG. 18 is a schematic perspective view in a state of removing the upper cover 8A.
  • the cover 8 (upper cover 8A and lower cover 8B) may be made of, for example, an insulating resin.
  • the cover 8 (the upper cover 8A and the lower cover 8B) can also be used for the protection elements according to other embodiments.
  • FIG. 19 and 20 are schematic views of the protection element according to the fourth embodiment, FIG. 19 is a perspective schematic view, and FIG. 20 is a perspective schematic view seen from the side opposite to FIG.
  • Members using the same reference numerals as those in the above-described embodiment have the same configuration, and the description thereof will be omitted. Further, description may be omitted for members having the same function even if the reference numerals are different from those of the above-described embodiment.
  • the protection element according to the fourth embodiment is mainly different from the protection element according to the above-described embodiment in that a heating element that heats the fuse element material and a third electrode that energizes the heating element are further provided. is there.
  • the protection element 700 according to the fourth embodiment shown in FIGS. 19 and 20 is different from the protection element 600 shown in FIG. 15 in that a heating element that heats the fuse element material and a third electrode that conducts electricity to the heating element.
  • the protective element 700 is arranged between the first electrode 61 having a spring property, the second electrode 52 having a spring property, and the first electrode 61 and the second electrode 52.
  • the fuse element material 3 is sandwiched between and supported by the first electrode 61 in a bent state and the second electrode 52 in a bent state.
  • the heating element 70 that heats the heating element 3 and the third electrode 80 that energizes the heating element 70 are provided.
  • the first electrode 61, the second electrode 52, and the third electrode 80 have external terminal holes 65, 56, 81, respectively.
  • the heating element 70 and the third electrode 80 are connected by the conductive connecting portion 90.
  • the third electrode 80 is separated from both the first electrode 61 and the second electrode 52 and is not connected.
  • the heating element 70 is connected to the first electrode 61. More specifically, the heating element 70 is connected to the claw portions 61a and 61b of the first electrode 61.
  • the heating element 70 may be configured to be bonded to either the second electrode 52 or the fuse element material 3.
  • the heating element 70 is a member that has a relatively high resistance value and generates heat when energized, and may be made of, for example, W, Mo, Ru, or the like.
  • the third electrode 80 is made of a conductive material, and the same material as the first electrode 1 described above can be used.
  • the protective element 700 includes the heating element 70 and the third electrode 80, and the third electrode 80 is connected to the first electrode 61.
  • the fuse element material 3 can be heated by passing a current between the first electrode 61 and the heating element 70 to generate heat. Thereby, the fuse element material 3 can be cut.
  • 21 and 22 are schematic perspective views of the protection element 700 shown in FIGS. 19 and 20 after the fuse element material is cut. 21 and 22 correspond to FIGS. 19 and 20, respectively.
  • the claw portions 61a and 61b which are the bent portions of the first electrode 61, exclude the claw portions of the first electrode 61 before cutting the fuse element material 3 in the thickness direction. Although it was located above the portion 61B (see FIG. 20), it is located below the portion 61B after cutting the fuse element material 3 (see FIG. 22). In other words, the claw portions 61a and 61b of the first electrode 61, which are positioned below 61B in the state where there is no force to bend, are bent so as to push the fuse element material 3 from above. The force for bending the fuse element material 3 is lost and the fuse element material 3 returns to its original state.
  • the claw portions 52a and 52b which are the bent portions of the second electrode 52, are located below the portion 52B of the second electrode 52 excluding the claw portions in the thickness direction before the fuse element material 3 is cut. Although it was located (see FIG. 20), it is located above the portion 52B of the second electrode 52 excluding the claw portion after the fuse element material 3 is cut (see FIG. 22). In other words, the claws 52a and 52b of the second electrode 52 are located above the part 52B of the second electrode 52 excluding the claws in the state in which there is no force to bend the fuse element material 3 below. Although it was bent so as to be pushed up from above, the force to bend it by cutting the fuse element material 3 disappeared, and it returned to the original state.
  • the heating element 70 Before the fuse element material 3 was cut, the heating element 70 had its lower surface in contact with the claw portions 61a and 61b of the first electrode 61, but after the fuse element material 3 was cut, the heating element 70 had its lower surface.
  • the claw portions 52a and 52b of the second electrode 52 are in contact with each other. Further, the connecting portion 90 is separated from the third electrode 80, and the power supply to the heating element 70 is cut off, so that the heat generation of the heating element 70 is stopped.
  • FIG. 23 and 24 are schematic views of the protection element according to the fifth embodiment, FIG. 23 is a schematic perspective view, and FIG. 24 is a schematic side view seen from the direction of arrow A shown in FIG.
  • Members using the same reference numerals as those in the above-described embodiment have the same configuration, and the description thereof will be omitted. Further, description may be omitted for members having the same function even if the reference numerals are different from those of the above-described embodiment.
  • the protection element according to the fifth embodiment is connected to the protection element according to the above embodiment so that the first terminal member overlaps in the thickness direction of the first electrode, and the thickness direction of the second electrode.
  • the main difference is that the second terminal member is connected so as to overlap.
  • the first terminal member and the second terminal member respectively reinforce the rigidity for connecting the first electrode and the second electrode to the outside and reduce the electric resistance.
  • the protection element 800 shown in FIG. 23 is different from the protection element 600 shown in FIG. 15 in that the first terminal member 5 is connected to the first electrode 61 and the second terminal member 6 is connected to the second electrode 52. This is an example of being connected.
  • the first terminal member 5 has an external terminal hole at a position corresponding to the external terminal hole 65 included in the first electrode 61.
  • the second terminal member 6 has an external terminal hole at a position corresponding to the external terminal hole 56 included in the second electrode 52.
  • First terminal member, second terminal member Examples of the material of the first terminal member 5 and the second terminal member 6 include copper and brass. Among them, brass is preferable from the viewpoint of strengthening the rigidity. Among them, copper is preferable from the viewpoint of reducing electric resistance. The materials of the first terminal member 5 and the second terminal member 6 may be the same or different.
  • first terminal member 5 and the second terminal member 6 As a method of connecting the first terminal member 5 and the second terminal member 6 to the first electrode 61 and the second electrode 52, a known method can be used, and for example, joining by welding, Mechanical joining such as rivet joining or screw joining may be mentioned.
  • the thicknesses of the first terminal member 5 and the second terminal member 6 are not limited, but can be set to 0.3 to 1.0 mm as a guide.
  • the thicknesses of the first terminal member 5 and the second terminal member 6 may be the same or different.
  • the first terminal member 5 and the second terminal member 6 are the portion 61B of the first electrode 61 excluding the claw portions 61a and 61b, and the second electrode. Although it is provided so as to cover the entire surface of the portion 52B except the claw portions 52a and 52b of 52, the covering range and the covering shape can be arbitrarily set as long as at least one of the effect of strengthening the rigidity and reducing the electric resistance is exhibited. Further, the portion 61B of the first electrode 61 excluding the claw portions 61a and 61b and the portion 52B of the second electrode 52 excluding the claw portions 52a and 52b need not be covered to the positions of the external terminal holes 65 and 56, respectively. , The first terminal member 5 and the second terminal member 6 may be connected so as to partially overlap with each other.
  • 25 and 26 are schematic diagrams of the protection element 800 shown in FIGS. 23 and 24 after the fuse element material is cut.
  • 25 is a schematic perspective view
  • FIG. 26 is a schematic side view seen from the direction of arrow A shown in FIG.
  • Members using the same reference numerals as those in the above-described embodiment have the same configuration, and the description thereof will be omitted. Further, description may be omitted for members having the same function even if the reference numerals are different from those of the above-described embodiment.
  • the first electrode 61 and the second electrode 52 include the first terminal member 5 and the second terminal member 6, respectively, so that the rigidity is enhanced. Therefore, the total thickness of each of the first electrode 61 and the second electrode 52 can be reduced, and the elasticity can be easily adjusted. That is, the adjustment range of the thickness of the first electrode 61 and the second electrode 52 is widened. Further, in the first electrode 61 or the second electrode 52, the first terminal member 5 and the second terminal member 6 are configured in a configuration in which only the portion for sandwiching and supporting the fuse element material as described above is thinned. With the provision of, it becomes possible to make that portion even thinner.
  • FIG. 27 is a schematic perspective view of the protection element according to the sixth embodiment.
  • Members using the same reference numerals as those in the above-described embodiment have the same configuration, and the description thereof will be omitted. Further, description may be omitted for members having the same function even if the reference numerals are different from those of the above-described embodiment.
  • the protection element according to the sixth embodiment has a heating element that heats the fuse element material, a third electrode that conducts electricity to the heating element, a heating element and a third electrode.
  • the main difference is that it further includes a connecting part that connects the third terminal member to the third electrode in the thickness direction so as to overlap with each other. Similar to the first terminal member and the second terminal member, the third terminal member reinforces the rigidity for connecting the third electrode to the outside and reduces the electric resistance.
  • the protection element 900 shown in FIG. 27 is different from the protection element 700 shown in FIG. 19 in that the first terminal member 5 is connected to the first electrode 61 and the second terminal member 6 is connected to the second electrode 52.
  • the third terminal member 7 is connected to the third electrode 80.
  • the first terminal member 5 has an external terminal hole at a position corresponding to the external terminal hole 65 included in the first electrode 61.
  • the second terminal member 6 has an external terminal hole at a position corresponding to the external terminal hole 56 included in the second electrode 52.
  • the third terminal member 7 has an external terminal hole at a position corresponding to the external terminal hole 81 included in the third electrode 80.
  • the portion 61B of the first electrode 61 excluding the claw portions and the portion 52B of the second electrode excluding the claw portions need not cover the positions of the external terminal holes 56 and 65, respectively.
  • a part of the second terminal member 6 may be connected so as to overlap with each other.
  • the third electrode 80 may be omitted and the connecting portion 90 may be directly connected to the third terminal member 7.
  • the material of the third terminal member 7 may be the same as or may be different from either. Further, the material of the third terminal member 7, the material of the first terminal member 5, and the material of the second terminal member 6 may be the same.
  • the first terminal member 5 or the second terminal member 6 is connected to the first electrode 61 and the second electrode 52.
  • the thickness of the third terminal member 7 is approximately the same as the thickness of the first terminal member 5 or the second terminal member 6, and may be the same as or different from one of them.
  • the thickness of the third terminal member 7, the thickness of the first terminal member 5, and the thickness of the second terminal member 6 may all be the same.

Landscapes

  • Fuses (AREA)
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Abstract

この保護素子は、第１の電極（１）と、バネ性を有する第２の電極（２）と、第１の電極と第２の電極との間に配置されたヒューズエレメント材（３）とを備え、ヒューズエレメント材（３）は、前記第１の電極（１）と撓ませた状態の前記第２の電極（２）とによって挟み込まれて支持されている。

Description

保護素子
　本発明は、保護素子に関する。
　本願は、２０１８年１１月７日に、日本に出願された特願２０１８－２０９８９７号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　従来、電気回路の保護素子として、定格を超える電流が流れたときに発熱して溶断して電流経路を遮断するヒューズエレメントを備える保護素子（ヒューズ素子）が用いられている。
　保護素子としては、例えば、はんだをガラス管に封入したホルダー固定型ヒューズや、セラミック基板表面にＡｇ電極を印刷したチップヒューズ、銅電極の一部を細らせてプラスチックケースに組み込んだねじ止め又は差し込み型保護素子等が多く用いられている。
　かかる保護素子は、リフローによる表面実装が困難であり、部品実装の効率が低くなるため、近年では表面実装型の保護素子が開発されている（例えば、特許文献１、２参照）。
　表面実装型の保護素子は例えば、リチウムイオン二次電池を使用した電池パックの過充電や過電流の保護素子として採用されている。リチウムイオン二次電池は、ノートパソコン、携帯電話、スマートフォンなどのモバイル機器において使われており、近年では電動工具、電動自転車、電動バイク及び電気自動車等にも採用されている。そのため、大電流、高電圧用の保護素子が求められている。
　高電圧用の保護素子では、ヒューズエレメントが溶断される際にアーク放電が生じ得る。アーク放電が発生すると、ヒューズエレメントが広範囲にわたって溶融し、蒸気化した金属が飛散する場合がある。この場合、飛散した金属によって新たに電流経路が形成され、あるいは飛散した金属が端子や周囲の電子部品等に付着するおそれがある。そのため、高電圧用保護素子では、アーク放電を発生させない、あるいは、アーク放電を止める対策が施されている。
　アーク放電を発生させない、あるいは、アーク放電を止める対策として、ヒューズエレメントの周りに消弧材を詰めることが知られている（例えば、特許文献３参照）。
　また、アーク放電を止める他の方法として、ヒューズエレメントと弾性復元力を蓄えた状態のバネとを直列につなげて低融点金属で接合するタイプの保護素子が知られている（例えば、特許文献４～６参照）。このタイプの保護素子では、過電流が流れて低融点金属が溶融すると、バネの弾性復元力によってバネとヒューズエレメントとの分離を促進して、過電流の迅速な遮断を可能にする。
　アーク放電は電界強度（電圧／距離）に依存し、接点間距離がある間隔以上になるまでアーク放電は止まらない。そこで、バネを利用するタイプの保護素子は、バネとヒューズエレメントとを、バネの弾性復元力を利用してアーク放電を維持できなくなる距離まで迅速に分離することによって、アーク放電を迅速に止めるものである。
特許第６２４９６００号公報 特許第６２４９６０２号公報 特許第４１９２２６６号公報 特開平６－８４４４６号公報 特開２００６－５９５６８号公報 特開２０１２－２３４７７４号公報
　しかしながら、上記の消弧材を用いた保護素子では製造工程が複雑になり、保護素子の小型化が難しく、保護素子内の発熱体の発熱によるヒューズエレメント材の溶断を阻害する懸念があった。
　また、上記のバネを利用する保護素子では、使用環境でヒューズエレメントとバネとの接合強度が経時変化で低下しやすく、長期安定性が懸念される。
　本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、長期安定性を確保しつつ、バネの弾性復元力を活用して過電流遮断の際のアーク放電を迅速に阻止可能な保護素子を提供することを目的とする。
　本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
（１）本発明の一態様に係る保護素子は、第１の電極と、バネ性を有する第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に配置されたヒューズエレメント材とを備え、前記ヒューズエレメント材は、前記第１の電極と撓ませた状態の前記第２の電極とによって挟み込まれて支持されている。
（２）上記（１）に記載の態様において、過電流が流れたときに前記ヒューズエレメント材がせん断されるようなせん断力が、前記第１の電極及び前記第２の電極から前記ヒューズエレメント材に付与されていてもよい。
（３）上記（１）又は（２）のいずれかに記載の態様において、前記第１の電極及び前記第２の電極の少なくとも一方と、前記ヒューズエレメント材とは、はんだによって接合されていてもよい。
（４）上記（１）～（３）のいずれか一つに記載の態様において、前記第１の電極及び前記第２の電極はそれぞれ、その一端に爪部を備え、前記ヒューズエレメント材は、前記第１の電極の爪部と前記第２の電極の爪部とによって挟み込まれて支持されていてもよい。
（５）上記（４）に記載の態様において、前記第１の電極及び前記第２の電極はそれぞれ、一つ又は複数の前記爪部を備え、前記ヒューズエレメント材は、前記第１の電極の爪部と前記第２の電極の爪部とが３つ以上交互に並んで挟み込まれて支持されていてもよい。
（６）上記（４）又は（５）のいずれかに記載の態様において、前記第１の電極及び前記第２の電極が備える前記爪部の少なくとも一部の爪部の先端が、前記ヒューズエレメント材側に折れ曲がっていてもよい。
（７）上記（１）～（６）のいずれか一つに記載の態様において、前記第１の電極はバネ性を有し、撓ませた状態の前記第１の電極と撓ませた状態の前記第２の電極とによって挟み込まれて支持されていてもよい。
（８）上記（１）～（７）のいずれか一つに記載の態様において、前記ヒューズエレメント材は、高融点金属層と低融点金属層とを含む積層体からなっていてもよい。
　（９）上記（８）に記載の態様において、前記低融点金属層は、Ｐｂフリーはんだからなり、前記高融点金属層は、Ａｇ若しくはＣｕ又はＡｇ若しくはＣｕを主成分とする合金からなっていてもよい。
（１０）上記（１）～（９）のいずれか一つに記載の態様において、前記第１の電極及び前記第２の電極はそれぞれ、外部端子孔を備えていてもよい。
（１１）上記（１）～（１０）のいずれか一つに記載の態様において、前記第１の電極に第１の端子部材が接続され、前記第２の電極に第２の端子部材が接続されていてもよい。
（１２）上記（１）～（１１）のいずれか一つに記載の態様において、さらに、前記ヒューズエレメント材を加熱する発熱体と、前記発熱体に通電する第３の電極と、を備えていてもよい。
（１３）上記（１２）に記載の態様において、前記発熱体は、一端が前記第３の電極に接続され、他端が前記ヒューズエレメント材、前記第１の電極及び前記第２の電極のうち、少なくとも１つに接続されていてもよい。
（１４）上記（１２）又は（１３）のいずれかに記載の態様において、前記第３の電極に第３の端子部材が接続されていてもよい。
　本発明によれば、長期安定性を確保しつつ、バネの弾性復元力を活用して過電流遮断の際のアーク放電の迅速阻止可能な保護素子を提供できる。
図１は、第１実施形態に係る保護素子の一例の平面模式図である。 図２は、図１に示した保護素子を、図１中のII－II’線で切った断面模式図である。 図３は、図１に示した保護素子を、図１中のIII－III’線で切った断面模式図である。 図４は、第１実施形態に係る保護素子の別の一例の平面模式図である。 図５は、第１実施形態に係る保護素子に用いることができるヒューズエレメント材の構造の一例を模式的に示した斜視図である。 図６は、第１実施形態に係る保護素子に用いることができるヒューズエレメント材の構造の別の一例を模式的に示した斜視図である。 図７は、第１実施形態に係る保護素子に用いることができるヒューズエレメント材の構造のさらに別の一例を模式的に示した斜視図である。 図８は、第１実施形態に係る保護素子に用いることができるヒューズエレメント材の構造のさらに別の一例を模式的に示した斜視図である。 図９は、第２実施形態に係る保護素子の一例の平面模式図である。 図１０は、第２実施形態に係る保護素子の別の一例の平面模式図である。 図１１は、第３実施形態に係る保護素子の斜視模式図である。 図１２は、図１１に示した保護素子を、図１１に示す矢印Ａの方向から見た側面模式図である。 図１３は、図１１及び図１２に示した保護素子について、ヒューズエレメント材の切断後の斜視模式図である。 図１４は、図１３に示した保護素子を、図１３に示す矢印Ａの方向から見た側面模式図である。 図１５は、第３実施形態に係る保護素子の別の一例の斜視模式図である。 図１６は、図１５に示した保護素子について、ヒューズエレメント材の切断後の斜視模式図である。 図１７は、図１１及び図１２に示した保護素子について、ヒューズエレメント材を含む部分をカバーで覆った態様の模式図であり、上部カバー及び下部カバーで覆った状態の斜視模式図である。 図１８は、図１５の上部カバーを外した状態の斜視模式図である。 図１９は、第４実施形態に係る保護素子の斜視模式図である。 図２０は、図１９に示す保護素子を図１９とは反対側から見た斜視模式図である。 図２１は、図１９及び図２０に示した保護素子について、ヒューズエレメント材の切断後の斜視模式図であり、図１９に対応する図である。 図２２は、図１９及び図２０に示した保護素子について、ヒューズエレメント材の切断後の斜視模式図であり、図２０に対応する図である。 図２３は、第５実施形態に係る保護素子の斜視模式図である。 図２４は、図２３に示した保護素子を、図２３に示す矢印Ａの方向から見た側面模式図である。 図２５は、図２３及び図２４に示した保護素子について、ヒューズエレメント材が切断した状態を、図２３に対応する方向から見た斜視模式図である。 図２６は、図２３及び図２４に示した保護素子について、ヒューズエレメント材が切断した状態を、図２４に対応する方向から見た側面模式図である。 図２７は、第６実施形態に係る保護素子の斜視模式図である。
　以下、本実施形態について、図を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際とは異なっていることがある。以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲で適宜変更して実施することが可能である。
（第１実施形態）
　図１は、第１実施形態に係る保護素子の一例の平面模式図である。図２は、図１に示した保護素子を、図１中のII－II’線で切った断面模式図であり、図３は、図１に示した保護素子を、図１中のIII－III’線で切った断面模式図である。
　図１～図３に示す保護素子１００は、第１の電極１と、バネ性を有する第２の電極２と、第１の電極１と第２の電極２との間に配置されたヒューズエレメント材３とを備える。ヒューズエレメント材３は、第１の電極１と撓ませた状態の第２の電極２とによって挟み込まれて支持されている。
＜第１の電極＞
　第１の電極１は、導電材料からなる。導電材料としては、例えば、金属（合金を含む）を用いることができる。具体的な導電材料の例としては、銅、黄銅、ニッケル、ステンレス、４２アロイなどが挙げられる。後述するが、第１の電極１自体も、第２の電極２と同様にバネ性を有する場合には、第２の電極２と同様の材料を用いることができる。
　第１の電極１の形状（後述する爪部以外の部分の形状）は、図１に示すものは平面視で全体として長方形であるが、本発明の効果を奏する限り、いかなる形状も使用することができる。図１に示す例では、第１の電極１は板状部材である。
　図１に示す例では、第１の電極１はその一端１Ａに、ヒューズエレメント材３を安定に支持するための爪部１ａを備えている。また、図１に示す例では、第１の電極１が備える爪部１ａの先端１ａＡは、ヒューズエレメント材３をより安定に支持可能とするために、ヒューズエレメント材３側に折れ曲がった屈曲部１ａＡａを備えている。すなわち、屈曲部１ａＡａは、ヒューズエレメント材３の抜けを防止する機能を有する。
　図１に示す例では、第１の電極１が備える爪部は１つであるが、爪部の数は２つ以上であってもよい。複数の爪部を備える場合、それらの爪部は互いに同一であっても、異なっていてもよい。また、一端１Ａにおける爪部１ａの位置は安定に支持できる限り、任意に選定できる。
　図４は、第１実施形態に係る保護素子の別の一例の平面模式図である。図４に示す保護素子２００は、第１の電極２１が爪部を２つ（２１ａ、２１ｂ）備える。図４において、符号が図１と同じ部材は同様な部材として説明を省略する。
　第１の電極１の厚みとしては、限定するものではないが、その目安を言えば、０．０５～０．５ｍｍとすることができる。
＜第２の電極＞
　第２の電極２は、バネ性を有する導電材料からなる。バネ性を有する導電材料としては、金属（合金を含む）を例示できる。その中でも、低抵抗で板バネ材料に適した金属材料（合金を含む）であることが好ましく、具体的な材料としては、りん青銅、銅合金、チタン銅、コルソン合金、ベリリウム銅などが挙げられる。
　ここで、本明細書において、「バネ性」とは、力が加わると変形し、力を除くと元に戻る性質を言い、具体的には、撓ませた状態でヒューズエレメント材３を支持していた電極が、過電流によるヒューズエレメント材３の切断後に撓む前の位置に戻ることを意味する。すなわち、本実施形態の保護素子１００では、電極を弾性変形が可能な範囲で撓ませた状態で、ヒューズエレメント材３を挟むように支持する。撓ませた状態とされるのは電極全体でもよいし、電極の一部であってもよい。電極の一部が撓ませた状態でヒューズエレメント材３を支持する場合（例えば、図１の場合）は、バネ性を担っているのは撓んでいる電極のその一部である。
　第２の電極２の形状は、図１に示すものは平面視で全体として長方形であるが、本発明の効果を奏する限り、いかなる形状も使用することができる。図１に示す例では、第２の電極２は板状部材である。
　図１に示す例では、第２の電極２はその一端２Ａに、ヒューズエレメント材３を支持するための爪部２ａ、爪部２ｂを備えている。また、図１に示す例では、第２の電極２が備える爪部２ａの先端２ａＡは、ヒューズエレメント材３をより安定に支持可能とするために、ヒューズエレメント材３側に折れ曲がった屈曲部２ａＡａを備えている。爪部２ｂの先端２ｂＡも屈曲部２ｂＡａを備えている。図１に示す例では、第２の電極２は２つの爪部２ａ、２ｂを備えているが、爪部の数は１つでもよく、また、３つ以上であってもよい。
　図１に示す例のように複数の爪部２ａ、２ｂを備える場合、それらの爪部は互いに同一であっても、異なっていてもよい。図１に示す例のように、第２の電極２のうち、爪部２ａ、２ｂを撓ませた状態でヒューズエレメント材３を支持するので、爪部２ａ、２ｂの構成（幅や厚み、形状など）がヒューズエレメント材３の切断、あるいは、せん断に大きく影響する。
　ここで、本明細書において、「せん断」とは、ヒューズエレメント材をはさみ切るような作用をいう。また、後述する「せん断力」とは、ヒューズエレメント材３のある断面に平行に、互いに反対向きの一対の力を作用させるとヒューズエレメント材３はその面に沿って滑り切られるような作用を受けるが、このような作用を与える力をいう。ヒューズエレメント材３には、第１の電極１の爪部１ａ及び第２の電極２の爪部２ａ、２ｂのそれぞれから、互いに反対向きの一対の力が付与される。
　第２の電極２の厚みとしては、限定するものではないが、その目安を言えば、０．０５～０．５ｍｍとすることができる。
　第２の電極２の厚みは全体が同じ厚みであってもよいが、異なる厚みの部分を有してもよい。例えば、ヒューズエレメント材３を挟み込んで支持する部分（図１の例では、爪部２ａ、２ｂ）のみを薄くして、それ以外の部分は薄くしない構成とすることにより、外部との接続端子としての剛性を維持しつつ、ヒューズエレメント材を挟み込むバネ性を高くすることができる。
　第２の電極２の一部を薄くする方法としては、例えば、圧延などの公知の金属加工の方法を用いることができる。
＜ヒューズエレメント材＞
　ヒューズエレメント材３としては、公知のヒューズエレメントに用いられる材料のものを用いることができる。ヒューズエレメント材３は、保護素子を備える装置が通常の作動中の通電による温度では、力を加えても実質的に（本発明の効果を奏する範囲で）変形しない部材である。さもなければ、ヒューズエレメント材３が経時的に変形して、ヒューズエレメント材としての機能を果たさなくなるからである。従って、ヒューズエレメント材３は、力を加えると変形する薄片などではなく、力を加えても変形しないバルク材（板状、棒状、角材状など）である。
　ヒューズエレメント材３は、第１の電極１と撓ませた状態の第２の電極２とによって挟み込まれて支持されている。より詳細には、図１～図３に示す例では、ヒューズエレメント材３は、第１の電極１が備える爪部１ａと、第２の電極２が備える、撓ませた状態の爪部２ａ、爪部２ｂとによって、挟み込まれて状態で支持されている。ここで、第１の電極１が備える爪部１ａと第２の電極２が備える爪部２ａ、２ｂとは図１に示すように、交互に並んで配置していることが好ましい。すなわち、爪部２ａ、爪部１ａ、爪部２ｂの順に、平面視で重ならないように配置していることが好ましい。
　ヒューズエレメント材３の寸法（形状によって、厚み、幅、長さなど）は、通常作動中の通電によっては（本発明の効果を奏する範囲で）変形しない構成であれば、過電流が流れて、第１の電極１と撓ませた状態の第２の電極２とによって切断可能な任意の寸法を取ることができる。
　保護素子１００においては、バネ性を有する第２の電極２の爪部２ａ、２ｂを撓ませた状態で、第１の電極１の爪部１ａと共に、ヒューズエレメント材３を上下から挟み込んで支持する。第２の電極２は、第１の電極１の爪部１ａ側に戻るように撓ませられている。このため、ヒューズエレメント材３には、第２の電極２の爪部２ａ、２ｂから第１の電極１の爪部１ａに向かって力が付与されると共に、第１の電極１から第２の電極２に向かって力が付与される。すなわち、ヒューズエレメント材３には第１の電極１と第２の電極２とから逆向きに力が付与されている。
　この状態で、保護素子１００を備える装置に過電流が流れて、ヒューズエレメント材３の温度が、通常の作動中の通電による温度よりも高くなり、その結果、ヒューズエレメント材３が柔らかくなると、あるいは、半溶融すると、ヒューズエレメント材３は、第１の電極１の爪部１ａと第２の電極２の爪部２ａ、２ｂから付与される力によって、切断あるいはせん断され、回路電流が遮断される。このように、保護素子１００においては、ヒューズエレメント材３自体を物理的に切断する点で、ヒューズエレメントとバネとの接合を切り離す上述のバネ利用タイプの保護素子とは異なる。ヒューズエレメント材３が、溶融がなく、単に柔らかくなった状態で切断された場合だけでなく、一部が溶融されていないままの状態で切断された場合には、上述のせん断力によるせん断と言える場合が多いと思われるが、せん断力によるせん断とは言えない態様でヒューズエレメント材３が切断されてもよい。
　また、アーク放電は、距離に反比例する電界強度に依存するため、切断後のヒューズエレメント材３は切断面同士の距離を大きくする必要がある。保護素子１００は、第１の電極１の爪部１ａによって切断されたヒューズエレメント材３の切断面と、第２の電極２の爪部２ａ、２ｂによって切断されたヒューズエレメント材３の切断面との距離は、第２の電極２の爪部２ａ、２ｂの弾性復元力（バネ性によって元に戻る力）によって急速に大きくなる。このため、アーク放電を速やかに止めることができる。
　また、保護素子１００では、ヒューズエレメント材３が溶融状態に至る前の柔らなくなる温度すなわち、溶融状態に至る温度よりも低温で、ヒューズエレメント材３を切ることができるので、アーク放電の発生リスクを低減できる。
　ヒューズエレメント材３は、高融点金属層と低融点金属層とを含む積層体からなるものとしてもよい。この構成の場合、高融点金属層によってヒューズエレメント材３の剛性を維持しつつ、低融点金属層を備えることでより低温でヒューズエレメント材３を柔らかくして、あるいは、半溶融状態として、ヒューズエレメント材を切断可能にする。
　低融点金属層に用いられる低融点金属としては、Ｓｎを主成分とするＰｂフリーはんだなどのはんだを用いることが好ましい。Ｓｎは融点が２１７℃であるため、Ｓｎを主成分とするはんだは低融点であり、低温で柔らかくなるからである。
　高融点金属層に用いられる高融点金属としては、Ａｇ、Ｃｕ又はこれらを主成分とする合金などを用いることが好ましい。例えば、Ａｇは融点が９６２℃であるため、Ａｇを主成分とする合金からなる高融点金属層は低融点金属層が柔らかくなる温度では剛性を維持できるからである。
　積層体の構造としては種々の構造をとることができる。図５～図８に、積層体の構造の例を模式的に示した斜視図を示す。
　図５に示す積層体（ヒューズエレメント材）３Ａは、方形状あるいは板状のものであり、内層として低融点金属層３Ａａとし、外層として高融点金属層３Ａｂとしたものである。低融点金属層３Ａａを外層とし、高融点金属層３Ａｂを内層としてもよい。
　図６に示す積層体（ヒューズエレメント材）３Ｂは、丸棒状のものであり、内層として低融点金属層３Ｂａとし、外層として高融点金属層３Ｂｂとしたものである。低融点金属層３Ｂａを外層とし、高融点金属層３Ｂｂを内層としてもよい。
　図７に示す積層体（ヒューズエレメント材）３Ｃは、方形状あるいは板状のものであり、低融点金属層３Ｃａと高融点金属層３Ｃｂとが積層された二層構造のものである。
　図８に示す積層体（ヒューズエレメント材）３Ｄは、方形状あるいは板状のものであり、低融点金属層３Ｄａを上下の高融点金属層３Ｄｂ及び高融点金属層３Ｄｃで挟み込んだ三層構造のものである。逆に、高融点金属層を二層の低融点金属層で挟み込んだ三層構造としてもよい。
　図５～図８に示す積層体（ヒューズエレメント材）３Ａ～３Ｄは、二層又は三層の積層体であるが、低融点金属層と高融点金属層の積層数は特に制限はない。ヒューズエレメント材は、四層以上の積層体であってもよい。
　第１の電極１及び第２の電極２の少なくとも一方とヒューズエレメント材３とは、はんだによって接合されていることが好ましく、第１の電極１及び第２の電極２のいずれもヒューズエレメント材３とはんだによって接合されていることがより好ましい。第１の電極１あるいは第２の電極２とヒューズエレメント材３との間の電気抵抗を下げるためである。はんだの材料としては公知のものを用いることができるが、抵抗率と融点の観点からＳｎを主成分とするものが好ましい。
（第２実施形態）
　図９は、第２実施形態に係る保護素子の平面模式図である。第１実施形態と同じ符号を用いた部材は同じ構成を有するものであり、説明を省略する。また、第１実施形態と符号が異なっていても機能が同じ部材については説明を省略する場合がある。
　第２実施形態に係る保護素子は、第１実施形態に係る保護素子に対して、第１の電極及び第２の電極が外部端子孔を備える点が主な差異である。すなわち、第１実施形態に係る保護素子は外部端子を別個に取り付けて用いられるが、第２実施形態に係る保護素子は、第１の電極及び第２の電極が外部端子と一体に形成された構成である。
　具体的には、図９に示す保護素子４００は、第１の電極４１と、バネ性を有する第２の電極４２と、第１の電極４１と第２の電極４２との間に配置されたヒューズエレメント材３とを備え、ヒューズエレメント材３は、第１の電極４１と撓ませた状態の第２の電極４２とによって挟み込まれて支持されており、第１の電極４１及び第２の電極４２はそれぞれ、外部端子孔４５、４６を備えている。
＜外部端子孔＞
　外部端子孔４５、４６は、第１の電極４１及び第２の電極４２のそれぞれに備えられている。一対の外部端子孔４５、４６のうち、一方の外部端子孔は電源側へ接続するために用いることができ、他方の外部端子孔は負荷側へ接続するために用いることができる。ここで、外部端子孔４５、４６の形状は、図示しない電源側あるいは負荷側の端子に係合可能な形状であれば特に制限はない。図９に示す外部端子孔４５、４６は開放部分がない貫通穴であるが、例えば、図１０に示すように一部に開放部分を有するつめ形状などでもよい。
　第１の電極４１は、第１実施形態の第１の電極１と同様な材料を用いることができる。また、第２の電極４２についても、第１実施形態の第２の電極２と同様な材料を用いることができる。
　図１０は、第２実施形態に係る保護素子の変形例の平面模式図である。図１０に示す変形例では、外部端子孔の形状が図９に示した例と異なる。図９に示す保護素子４００と同様な部材については同じ符号を用いて説明を省略する。
　具体的には、図１０に示す保護素子４００Ａは、第１の電極４１ＡＡと、バネ性を有する第２の電極４２ＡＡと、第１の電極４１ＡＡと第２の電極４２ＡＡとの間に配置されたヒューズエレメント材３とを備え、ヒューズエレメント材３は、第１の電極４１ＡＡと撓ませた状態の第２の電極４２ＡＡとによって挟み込まれて支持されており、第１の電極４１ＡＡ及び第２の電極４２ＡＡはそれぞれ、一部に開放部４５Ａａ、４６Ａａを有する外部端子孔４５Ａ、４６Ａを備える。
　外部端子孔が有する開放部の位置は適宜選択可能である。図１０に示す保護素子４００Ａでは、外部端子孔４５Ａ、４６Ａが有する開放部４５Ａａ、４６Ａａは、第１の電極４１ＡＡ及び第２の電極４２ＡＡのそれぞれ、ヒューズエレメント材３と接続する側の反対側に位置するが、別の位置にあってもよい。
（第３実施形態）
　図１１及び図１２は、第３実施形態に係る保護素子の模式図であり、図１１は斜視模式図、図１２は、図１１に示す矢印Ａの方向から見た側面模式図である。上記実施形態と同じ符号を用いた部材は同じ構成を有するものであり、説明を省略する。また、上記実施形態と符号が異なっていても機能が同じ部材については説明を省略する場合がある。図１２において、Ｓ－Ｓの点線は、第１の電極５１及び第２の電極５２のそれぞれの爪部を除く部分（ヒューズエレメント材３の切断後にも実質的に変わらない部分）５１Ｂ、５２Ｂの厚み方向の中心面を繋いだ面（Ｓ－Ｓ面）を示す。
　第３実施形態に係る保護素子は、上記実施形態に係る保護素子に対して、第２の電極に加えて第１の電極もバネ性を有する点が主な差異である。
　具体的には、図１１及び図１２に示す保護素子５００は、バネ性を有する第１の電極５１と、バネ性を有する第２の電極５２と、第１の電極５１と第２の電極５２との間に配置されたヒューズエレメント材３とを備え、ヒューズエレメント材３は、撓ませた状態の第１の電極５１と撓ませた状態の第２の電極５２とによって挟み込まれて支持されている。また、第１の電極５１と第２の電極５２はそれぞれ、外部端子孔５５、５６を有する。
＜第１の電極＞
　第１の電極５１はバネ性を有するので、第１実施形態の第２の電極２と同様な材料を用いることができる。第１の電極５１は、その一端５１Ａに、ヒューズエレメント材３を安定に支持するための爪部５１ａを備えている。また、第１の電極５１が備える爪部５１ａの先端５１ａＡは、ヒューズエレメント材３をより安定に支持可能とするために、ヒューズエレメント材３側に折れ曲がった屈曲部５１ａＡａを備えている。第１の電極５１が有する外部端子孔５５は、第２実施形態の第１の電極４１が有する外部端子孔４５や第１の電極４１ＡＡが有する外部端子孔４５Ａと同様な構成とすることができる。図１１に示す保護素子５００では、第１の電極５１は外部端子孔５５を有する構成であるが、外部端子孔を有さなくてもよい。
　第１の電極５１の厚みは全体が同じ厚みであってもよいが、異なる厚みの部分を有してもよい。例えば、ヒューズエレメント材を挟み込んで支持する部分（図１１の例では、爪部５１ａ）のみを薄くして、それ以外の部分は薄くしない構成とすることにより、外部との接続端子としての剛性を維持しつつ、ヒューズエレメント材３を挟み込むバネ性を高くすることができる。
　第１の電極５１の一部（図１１の例では、爪部５１ａ）を薄くする方法としては、例えば、圧延などの公知の金属加工の方法を用いることができる。
＜第２の電極＞
　第２の電極５２は、第１実施形態の第２の電極２と同様な材料を用いることができる。第２の電極５２は、その一端５２Ａに、ヒューズエレメント材３を安定に支持するための爪部５２ａ、５２ｂを備えている。また、第２の電極５２が備える爪部５２ａの先端５２ａＡ及び爪部５２ｂの先端（不図示）はそれぞれ、ヒューズエレメント材３をより安定に支持可能とするために、ヒューズエレメント材３側に折れ曲がった屈曲部５２ａＡａ、屈曲部（不図示）を備えている。第２の電極５２が有する外部端子孔５６は、第２実施形態の第２の電極４２が有する外部端子孔４６や第２の電極４２ＡＡが有する外部端子孔４６Ａと同様な構成とすることができる。図１１及び図１２に示す保護素子５００では、第２の電極５２は外部端子孔５６を有する構成であるが、外部端子孔を有さなくてもよい。
　図１３及び図１４に、図１１及び図１２に示した保護素子５００について、ヒューズエレメント材の切断後の模式図を示す。図１３は斜視模式図、図１４は図１３に示す矢印Ａの方向から見た側面模式図である。図１４中の符号ｘで示した方向は、Ｓ－Ｓ面に平行な方向であって、第１の電極５１及び第２の電極５２のそれぞれの爪部を除く部分５１Ｂ及び部分５２Ｂを結ぶ方向であり、一方、符号ｚで示した方向は、第１の電極５１あるいは第２の電極５２の厚み方向に平行な方向である。図１３及び図１４の符号３’で示すものはヒューズエレメント材３が切断により分割されたものである。
　図１１～図１４で示す通り、第１の電極５１において撓んでいた部分（換言すると、バネ性を担っている部分）である爪部５１ａはｚ方向において、ヒューズエレメント材３の切断前はＳ－Ｓ面よりも上側に位置していたが（図１２参照）、ヒューズエレメント材３の切断後はＳ－Ｓ面よりも下側に位置している（図１４参照）。換言すると、第１の電極５１の爪部５１ａは、撓ませる力がない状態ではＳ－Ｓ面よりも下側に位置するものであったが、ヒューズエレメント材３を上から押すように撓ませられていた。第１の電極５１の爪部５１ａは、ヒューズエレメント材３の切断によって撓ませる力がなくなって、弾性復元力によって元の状態に戻ったものである。すなわち、第１の電極５１の爪部５１ａは、図１３及び図１４に示す状態が外部からの力が作用していない状態である。
　同様に、第２の電極５２において撓んでいた部分（換言すると、バネ性を担っている部分）である爪部５２ａ、５２ｂはｚ方向において、ヒューズエレメント材３の切断前はＳ－Ｓ面よりも下側に位置していたが（図１２参照）、ヒューズエレメント材３の切断後はＳ－Ｓ面よりも上側に位置している（図１４参照）。換言すると、第２の電極５２の爪部５２ａ、５２ｂは、撓ませる力がない状態ではＳ－Ｓ面よりも上側に位置するものが、ヒューズエレメント材３を下から押すように撓ませられていた。第２の電極５２の爪部５２ａ、５２ｂは、ヒューズエレメント材３の切断によって撓ませる力がなくなって、弾性復元力によって元の状態に戻ったものである。すなわち、第２の電極５２（第２の電極５２の爪部を除く部分５２Ｂ及び爪部５２ａ、５２ｂ）は、図１３及び図１４に示す状態が外部からの力が作用していない状態である。
　図１１～図１４の第１の電極５１及び第２の電極５２の撓ませ方（爪部５１ａ及び爪部５２ａ、５２ｂのヒューズエレメント材３の切断前後の位置）は一例であって、本発明の効果を奏する限り、任意に設定できる。
　図１５及び図１６に、バネ性を有する第１の電極が２つの爪部を備えた保護素子の模式図を示す。図１５は斜視模式図であり、図１６は過電流による遮断後の斜視模式図である。上記実施形態と同じ符号を用いた部材は同じ構成を有するものであり、説明を省略する。また、上記実施形態と符号が異なっていても機能が同じ部材については説明を省略する場合がある。
　具体的には、図１５に示す保護素子６００は、バネ性を有する第１の電極６１と、バネ性を有する第２の電極５２と、第１の電極６１と第２の電極５２との間に配置されたヒューズエレメント材３とを備え、ヒューズエレメント材３は、撓ませた状態の第１の電極６１と撓ませた状態の第２の電極５２とによって挟み込まれて支持されている。第１の電極６１は、その一端に、ヒューズエレメント材３を安定に支持するための爪部を２つ（６１ａ、６１ｂ）備えている。また、第１の電極６１は、外部端子孔６５を有する。
　図１５及び図１６で示す通り、第１の電極６１において撓んでいた部分（バネ性を担っている部分）である爪部６１ａ、６１ｂは、厚み方向において、ヒューズエレメント材３の切断前は第１の電極６１の爪部を除く部分６１Ｂよりも上側に位置していたが（図１５参照）、ヒューズエレメント材３の切断後は部分６１Ｂよりも下側に位置している（図１６参照）。換言すると、第１の電極６１の爪部６１ａ、６１ｂは、撓ませる力がない状態では部分６１Ｂよりも下側に位置するものであったが、ヒューズエレメント材３を上から押すように撓ませられていた。第１の電極６１の爪部６１ａ、６１ｂは、ヒューズエレメント材３の切断によって撓ませる力がなくなって、元の状態に戻ったものである。すなわち、第１の電極５１の爪部５１ａ、５１ｂは、図１６に示す状態が外部からの力が作用していない状態である。
　同様に、第２の電極５２において撓んでいた部分（バネ性を担っている部分）である爪部５２ａ、５２ｂはｚ方向において、ヒューズエレメント材３の切断前は第２の電極５２の爪部を除く部分５２Ｂよりも下側に位置していたが（図１５参照）、ヒューズエレメント材３の切断後は部分５２Ｂよりも上側に位置している（図１６参照）。換言すると、第２の電極５２の爪部５２ａ、５２ｂは、撓ませる力がない状態では部分５２Ｂよりも上側に位置するものであったが、ヒューズエレメント材３を下から押し上げるように撓ませられていた。第２の電極５２の爪部５２ａ、５２ｂは、ヒューズエレメント材３の切断によって撓ませる力がなくなって、元の状態に戻ったものである。すなわち、第２の電極５２（第２の電極５２の爪部を除く部分５２Ｂ及び爪部５２ａ、５２ｂ）は、図１６に示す状態が外部からの力が作用していない状態である。
　図１７及び図１８は、図１１及び図１２に示した保護素子５００について、ヒューズエレメント材３を含む部分をカバー８で覆った態様の模式図であり、図１７は、上部カバー８Ａ及び下部カバー８Ｂで覆った状態の斜視模式図であり、図１８は、上部カバー８Ａを外した状態の斜視模式図である。
　カバー８（上部カバー８Ａ及び下部カバー８Ｂ）は、例えば、絶縁性の樹脂等によって作製されたものを用いることができる。
　カバー８（上部カバー８Ａ及び下部カバー８Ｂ）は、他の実施形態に係る保護素子にも用いることができる。
（第４実施形態）
　図１９及び図２０は、第４実施形態に係る保護素子の模式図であり、図１９は斜視模式図、図２０は、図１９とは反対側から見た斜視模式図である。上記実施形態と同じ符号を用いた部材は同じ構成を有するものであり、説明を省略する。また、上記実施形態と符号が異なっていても機能が同じ部材については説明を省略する場合がある。
　第４実施形態に係る保護素子は、上記実施形態に係る保護素子に対して、ヒューズエレメント材を加熱する発熱体と、発熱体に通電する第３の電極とをさらに備える点が主な差異である。
　図１９及び図２０に示す第４実施形態に係る保護素子７００は、図１５で示した保護素子６００に対して、ヒューズエレメント材を加熱する発熱体と、発熱体に通電する第３の電極とをさらに備えた例である。具体的には、保護素子７００は、バネ性を有する第１の電極６１と、バネ性を有する第２の電極５２と、第１の電極６１と第２の電極５２との間に配置されたヒューズエレメント材３とを備え、ヒューズエレメント材３は、撓ませた状態の第１の電極６１と撓ませた状態の第２の電極５２とによって挟み込まれて支持されており、さらに、ヒューズエレメント材３を加熱する発熱体７０と、発熱体７０に通電する第３の電極８０とを備える。また、保護素子７００では、第１の電極６１、第２の電極５２、及び、第３の電極８０はそれぞれ、外部端子孔６５、５６、８１を有する。
　図１９及び図２０に示す保護素子７００では、発熱体７０と第３の電極８０とは導電性の連結部９０によって接続されている。また、第３の電極８０は、第１の電極６１及び第２の電極５２のいずれとも離間して、接続されていない。
　図１９及び図２０に示す保護素子７００では、発熱体７０は第１の電極６１に接続されている。より詳細には、発熱体７０は第１の電極６１の爪部６１ａ、６１ｂに接続されている。発熱体７０は、第２の電極５２、又は、ヒューズエレメント材３のいずれかに接合された構成であってもよい。
　発熱体７０は、比較的抵抗値が高く通電すると発熱する導電性を有する部材であって、たとえばＷ、Ｍｏ、Ｒｕ等からなるものとすることができる。
　第３の電極８０は、導電材料からなり、上述した第１の電極１と同様の材料を用いることができる。
　図１９及び図２０に示す保護素子７００では、発熱体７０と第３の電極８０とを備え、第３の電極８０が第１の電極６１に接続された構成なので、第３の電極８０と第１の電極６１との間に電流を流して発熱体７０を発熱させ、ヒューズエレメント材３を加熱することができる。それによって、ヒューズエレメント材３を切断することができる。
　図２１及び図２２に、図１９及び図２０に示す保護素子７００について、ヒューズエレメント材の切断後の斜視模式図を示す。図２１及び図２２はそれぞれ、図１９及び図２０に対応する。
　図２１及び図２２に示す通り、第１の電極６１において撓んでいた部分である爪部６１ａ、６１ｂは、厚み方向において、ヒューズエレメント材３の切断前は第１の電極６１の爪部を除く部分６１Ｂよりも上側に位置していたが（図２０参照）、ヒューズエレメント材３の切断後は部分６１Ｂよりも下側に位置している（図２２参照）。換言すると、第１の電極６１の爪部６１ａ、６１ｂは、撓ませる力がない状態では６１Ｂよりも下側に位置するものが、ヒューズエレメント材３を上から押すように撓ませられていたが、ヒューズエレメント材３の切断によって撓ませる力がなくなって、元の状態に戻ったものである。
　同様に、第２の電極５２において撓んでいた部分である爪部５２ａ、５２ｂは厚み方向において、ヒューズエレメント材３の切断前は第２の電極５２の爪部を除く部分５２Ｂよりも下側に位置していたが（図２０参照）、ヒューズエレメント材３の切断後は第２の電極５２の爪部を除く部分５２Ｂよりも上側に位置している（図２２参照）。換言すると、第２の電極５２の爪部５２ａ、５２ｂは、撓ませる力がない状態では第２の電極５２の爪部を除く部分５２Ｂよりも上側に位置するものが、ヒューズエレメント材３を下から押し上げるように撓ませられていたが、ヒューズエレメント材３の切断によって撓ませる力がなくなって、元の状態に戻ったものである。
　ヒューズエレメント材３の切断前は、発熱体７０はその下面が第１の電極６１の爪部６１ａ、６１ｂに接触していたが、ヒューズエレメント材３の切断後は、発熱体７０はその下面が第２の電極５２の爪部５２ａ、５２ｂに接触するものとなっている。更に、連結部９０が第３の電極８０から離間され、発熱体７０への通電が途絶えることにより発熱体７０の発熱は停止する。
（第５実施形態）
　図２３及び図２４は、第５実施形態に係る保護素子の模式図であり、図２３は斜視模式図、図２４は、図２３に示す矢印Ａの方向から見た側面模式図である。上記実施形態と同じ符号を用いた部材は同じ構成を有するものであり、説明を省略する。また、上記実施形態と符号が異なっていても機能が同じ部材については説明を省略する場合がある。
　第５実施形態に係る保護素子は、上記実施形態に係る保護素子に対して、第１の電極の厚み方向に第１の端子部材が重なるように接続され、また、第２の電極の厚み方向に第２の端子部材が重なるように接続されている点が主な差異である。第１の端子部材、及び、第２の端子部材はそれぞれ、第１の電極、第２の電極の外部との接続のための剛性を補強し、電気抵抗を低減するものである。
　図２３に示す保護素子８００は、図１５で示した保護素子６００に対して、第１の電極６１に第１の端子部材５が接続され、第２の電極５２に第２の端子部材６が接続されている例である。第１の端子部材５は、第１の電極６１が備える外部端子孔６５に対応する位置に外部端子孔を有する。また、第２の端子部材６は、第２の電極５２が備える外部端子孔５６に対応する位置に外部端子孔を有する。
＜第１の端子部材、第２の端子部材＞
　第１の端子部材５、及び、第２の端子部材６の材料としては、例えば、銅や黄銅などが挙げられる。そのうち、剛性強化の観点では、黄銅が好ましい。そのうち、電気抵抗低減の観点では、銅が好ましい。第１の端子部材５、及び、第２の端子部材６の材料は、同じでも異なっていてもよい。
　第１の端子部材５、及び、第２の端子部材６を、第１の電極６１、第２の電極５２に接続する方法としては、公知の方法を用いることができ、例えば、溶接による接合、リベット接合やネジ接合などの機械的接合などが挙げられる。
　第１の端子部材５、及び、第２の端子部材６の厚みとしては、限定するものではないが、目安を言えば、０．３～１．０ｍｍとすることができる。第１の端子部材５、及び、第２の端子部材６の厚みは、同じでも異なっていてもよい。
　図２３及び図２４に示す保護素子８００では、第１の端子部材５、及び、第２の端子部材６はそれぞれ、第１の電極６１の爪部６１ａ、６１ｂを除く部分６１Ｂ、第２の電極５２の爪部５２ａ、５２ｂを除く部分５２Ｂの全面を覆うように設けられているが、剛性強化あるいは電気抵抗低減の少なくとも一方の効果を奏する限り、覆う範囲や覆う形状は任意に設定できる。また、第１の電極６１の爪部６１ａ、６１ｂを除く部分６１Ｂ、第２の電極５２の爪部５２ａ、５２ｂを除く部分５２Ｂは、各々の外部端子孔６５、５６の位置まで覆う必要は無く、第１の端子部材５、及び、第２の端子部材６の一部と重なる様に接続されていても良い。
　図２５及び図２６に、図２３及び図２４に示した保護素子８００について、ヒューズエレメント材の切断後の模式図を示す。図２５は斜視模式図、図２６は、図２５に示す矢印Ａの方向から見た側面模式図である。上記実施形態と同じ符号を用いた部材は同じ構成を有するものであり、説明を省略する。また、上記実施形態と符号が異なっていても機能が同じ部材については説明を省略する場合がある。
　第５実施形態に係る保護素子８００では、第１の電極６１、及び、第２の電極５２がそれぞれ、第１の端子部材５、第２の端子部材６を備えることにより、剛性が強化されるため、第１の電極６１、及び、第２の電極５２のそれぞれの全体の厚みを薄くすることができ、バネ性を調整しやすくなる。すなわち、第１の電極６１、及び、第２の電極５２の厚みの調整範囲が広くなる。また、第１の電極６１、あるいは、第２の電極５２について、上述したようなヒューズエレメント材を挟み込んで支持する部分のみを薄くする構成において、第１の端子部材５、第２の端子部材６を備えることにより、その部分をさらに薄くすることが可能となる。
（第６実施形態）
　図２７は、第６実施形態に係る保護素子の斜視模式図である。上記実施形態と同じ符号を用いた部材は同じ構成を有するものであり、説明を省略する。また、上記実施形態と符号が異なっていても機能が同じ部材については説明を省略する場合がある。
　第６実施形態に係る保護素子は、第５実施形態に係る保護素子と比べると、ヒューズエレメント材を加熱する発熱体と、発熱体に通電する第３の電極と、発熱体と第３の電極を繋ぐ連結部をさらに備え、第３の電極にもその厚み方向に第３の端子部材が重なるように接続されている点が主な差異である。第３の端子部材は第１の端子部材や第２の端子部材と同様に、第３の電極の外部との接続のための剛性を補強し、電気抵抗を低減するものである。
　図２７に示す保護素子９００は、図１９で示した保護素子７００に対して、第１の電極６１に第１の端子部材５が接続され、第２の電極５２に第２の端子部材６が接続され、さらに、第３の電極８０に第３の端子部材７が接続されている例である。第１の端子部材５は、第１の電極６１が備える外部端子孔６５に対応する位置に外部端子孔を有する。また、第２の端子部材６は、第２の電極５２が備える外部端子孔５６に対応する位置に外部端子孔を有する。また、第３の端子部材７は、第３の電極８０が備える外部端子孔８１に対応する位置に外部端子孔を有する。また、第１の電極６１の爪部を除く部分６１Ｂ、第２の電極の爪部を除く部分５２Ｂは、各々の外部端子孔５６、６５の位置まで覆う必要は無く、第１の端子部材５、及び、第２の端子部材６の一部と重なる様に接続されていても良い。更に、第３の電極８０を廃止し、連結部９０を直接第３の端子部材７に接続しても良い。
＜第３の端子部材＞
　第３の端子部材７の材料は、第１の端子部材５、及び、第２の端子部材６の材料が異なる場合には、いずれかと同じでもよいし、いずれとも異なってもよい。また、第３の端子部材７の材料、第１の端子部材５の材料、及び、第２の端子部材６の材料が同じでもよい。
　第３の端子部材７を、第３の電極８０に接続する方法としては、第１の端子部材５、あるいは、第２の端子部材６を、第１の電極６１、第２の電極５２に接続する方法と同じ方法を用いることができる。
　第３の端子部材７の厚みとしては、第１の端子部材５、あるいは、第２の端子部材６の厚みと同程度であり、それらの一方と同じでもよいし、異なっていてもよい。第３の端子部材７の厚み、第１の端子部材５の厚み、及び、第２の端子部材６の厚みがすべて同じでもよい。
　１、２１、４１、４１ＡＡ、５１、６１　第１の電極
　１ａ、２１ａ、２１ｂ、４１ａ、５１ａ、６１ａ、６１ｂ　爪部
　２、４２、４２ＡＡ、５２　第２の電極
　２ａ、２ｂ、４２ａ、４２ｂ、５２ａ、５２ｂ　爪部
　３　ヒューズエレメント材
　５　第１の端子部材
　６　第２の端子部材
　７　第３の端子部材
　８　カバー
　４５、４５Ａ、４６、４６Ａ、５５、５６　外部端子孔
　１００、２００、４００、４００Ａ、５００、６００、７００、８００、９００　保護素子

Claims (14)

  1. 　第１の電極と、バネ性を有する第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に配置されたヒューズエレメント材とを備え、
    　前記ヒューズエレメント材は、前記第１の電極と撓ませた状態の前記第２の電極とによって挟み込まれて支持されている、保護素子。
  2. 　過電流が流れたときに前記ヒューズエレメント材がせん断されるようなせん断力が、前記第１の電極及び前記第２の電極から前記ヒューズエレメント材に付与されている、請求項１に記載の保護素子。
  3. 　前記第１の電極及び前記第２の電極の少なくとも一方と、前記ヒューズエレメント材とは、はんだによって接合されている、請求項１に記載の保護素子。
  4. 　前記第１の電極及び前記第２の電極はそれぞれ、その一端に爪部を備え、
    　前記ヒューズエレメント材は、前記第１の電極の爪部と前記第２の電極の爪部とによって挟み込まれて支持されている、請求項１に記載の保護素子。
  5. 　前記第１の電極及び前記第２の電極はそれぞれ、一つ又は複数の前記爪部を備え、前記ヒューズエレメント材は、前記第１の電極の爪部と前記第２の電極の爪部とが３つ以上交互に並んで挟み込まれて支持されている、請求項４に記載の保護素子。
  6. 　前記第１の電極及び前記第２の電極が備える前記爪部の少なくとも一部の爪部の先端が、前記ヒューズエレメント材側に折れ曲がっている、請求項４に記載の保護素子。
  7. 　前記第１の電極はバネ性を有し、
    　前記ヒューズエレメント材は、撓ませた状態の前記第１の電極と撓ませた状態の前記第２の電極とによって挟み込まれて支持されている、請求項１に記載の保護素子。
  8. 　前記ヒューズエレメント材は、高融点金属層と低融点金属層とを含む積層体からなる、請求項１に記載の保護素子。
  9. 　前記低融点金属層は、Ｐｂフリーはんだからなり、前記高融点金属層は、Ａｇ若しくはＣｕ、又はＡｇ若しくはＣｕを主成分とする合金からなる、請求項８に記載の保護素子。
  10. 　前記第１の電極及び前記第２の電極はそれぞれ、外部端子孔を備える、請求項１に記載の保護素子。
  11. 　前記第１の電極に第１の端子部材が接続され、前記第２の電極に第２の端子部材が接続されている、請求項１に記載の保護素子。
  12. 　さらに、前記ヒューズエレメント材を加熱する発熱体と、
    　前記発熱体に通電する第３の電極と、を備える、請求項１～１１のいずれか一項に記載の保護素子。
  13. 　前記発熱体は、一端が前記第３の電極に接続され、他端が前記ヒューズエレメント材、前記第１の電極及び前記第２の電極のうち、少なくとも１つに接続されている、請求項１２に記載の保護素子。
  14. 　前記第３の電極に第３の端子部材が接続されている、請求項１２に記載の保護素子。
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