WO2023032843A1 - 保護素子 - Google Patents

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WO2023032843A1
WO2023032843A1 PCT/JP2022/032201 JP2022032201W WO2023032843A1 WO 2023032843 A1 WO2023032843 A1 WO 2023032843A1 JP 2022032201 W JP2022032201 W JP 2022032201W WO 2023032843 A1 WO2023032843 A1 WO 2023032843A1
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insulating
fuse element
terminal
case
point metal
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PCT/JP2022/032201
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吉弘 米田
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デクセリアルズ株式会社
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    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H37/00Thermally-actuated switches
    • H01H37/74Switches in which only the opening movement or only the closing movement of a contact is effected by heating or cooling
    • H01H37/76Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01H85/08Fusible members characterised by the shape or form of the fusible member
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    • H01H85/12Two or more separate fusible members in parallel
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    • H01H85/02Details
    • H01H85/20Bases for supporting the fuse; Separate parts thereof
    • H01H85/2045Mounting means or insulating parts of the base, e.g. covers, casings

Definitions

  • the present invention relates to protection elements.
  • the present invention claims priority based on Japanese Patent Application No. 2021-144287 filed in Japan on September 03, 2021 and Japanese Patent Application No. 2022-118087 filed in Japan on July 25, 2022. , the contents of which are hereby incorporated by reference.
  • fuse elements that generate heat and melt to cut off the current path when a current exceeding the rating flows in the current path.
  • a protective element (fuse element) having a fuse element is used in a wide range of fields such as home electric appliances and electric vehicles.
  • Patent Document 1 As a fuse element mainly used in electric circuits for automobiles, etc., two elements connected between terminal portions located at both ends and a A fuse element is described that includes a fusing portion.
  • Patent Literature 1 describes a fuse in which a set of two fuse elements is housed inside a casing, and an arc-extinguishing material is enclosed between the fuse element and the casing.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances. It is an object of the present invention to provide a protective element that achieves both an overcurrent cutoff function and a cutoff function by a cutoff signal.
  • the present invention provides the following means.
  • a shielding member movable in a direction that can be inserted into one opening or the first separating portion; pressing means for pressing the shielding member in a direction in which the shielding member can move; a locking member that suppresses movement of the shielding member; a heating element that heats and softens the locking member or a fixing member that fixes the locking member; a power supply member that supplies current to the heating element,
  • the fuse element has a first end and a second end facing each other, and the first terminal has one end connected to the first end and the other end external to the insulating case.
  • the insulating case further accommodates the first insulating member, the second insulating member, the shielding member, the pressing means, the locking member, the heating element, and part of the power supply member. , protective element.
  • the shielding member cuts or releases the locking member due to the stress of the pressing means when the heating element generates heat and softens the locking member or the fixing member; Further, the shielding member moves through the second opening or the second separating portion of the second insulating member and the first opening or the first separating portion of the first insulating member to remove the fuse element.
  • the protective element according to [1] which disconnects the fuse element by disconnecting it.
  • At least one of the first insulating member, the second insulating member, the shielding member, and the insulating case is made of a material having a tracking resistance index CTI of 500 V or more, [1] to [4] ]
  • the protective element according to any one of the above.
  • At least one of the first insulating member, the second insulating member, the shielding member and the insulating case is made of a resin material selected from the group consisting of polyamide resin and fluorine resin.
  • the protection element according to any one of [1] to [5].
  • the fuse element has at least a portion of a laminate including a low-melting-point metal layer and a high-melting-point metal layer, the low-melting-point metal layer including tin, and the high-melting-point metal layer including silver or copper.
  • the protective element according to any one of [1] to [6], comprising:
  • the fuse element has two or more high-melting-point metal layers, one or more low-melting-point metal layers, and the low-melting-point metal layer is arranged between the high-melting-point metal layers.
  • the fuse element has a fusing portion between the first end and the second end, and the first end and the second end are connected from the first end to the second end.
  • the protection element according to any one of [1] to [9], wherein the cross-sectional area of the fusing portion in the current flow direction is smaller than the cross-sectional area in the current flow direction toward the portion.
  • the insulating case is composed of at least two case parts, one of which is integral with the first insulating member and the other case part is integral with the second insulating member, or
  • the protective element according to any one of [1] to [11], wherein the component is integrated with the first insulating member or the other case component is integrated with the second insulating member.
  • the insulating case comprises at least two case parts, The protection element according to any one of [1] to [12], wherein the fuse element is sandwiched between one case component and the other case component.
  • the fuse element has a first end and a second end facing each other, and the first terminal has one end connected to the first end and the other end external to the insulating case. one end of the second terminal is connected to the second end and the other end of the second terminal is exposed to the outside from the insulating case, A protective element, wherein the insulating case further houses the first insulating member, the shielding member, the pressing means, and the locking member.
  • At least one of the first insulating member, the shielding member, and the insulating case is made of a resin material selected from the group consisting of polyamide-based resin and fluorine-based resin.
  • the protective element according to any one of [17].
  • the fuse element has at least a portion of a laminate including a low-melting-point metal layer and a high-melting-point metal layer, the low-melting-point metal layer including tin, and the high-melting-point metal layer including silver or copper.
  • the protective element according to any one of [14] to [18], comprising:
  • the fuse element has two or more high-melting-point metal layers, one or more low-melting-point metal layers, and the low-melting-point metal layer is disposed between the high-melting-point metal layers.
  • the fuse element has a fusing portion between the first end and the second end, and the first end and the second end are connected from the first end to the second end.
  • the protection element according to any one of [14] to [21], wherein the cross-sectional area of the fusing portion in the current flow direction is smaller than the cross-sectional area in the current flow direction toward the portion.
  • the first insulating member arranged in close proximity to or in contact with the outside of the fuse element has a locking member holding portion that holds the locking member.
  • a heating element that heats and softens the locking member or a fixing member that fixes the locking member; a power supply member that supplies current to the heating element,
  • the shielding member cuts or releases the locking member due to the stress of the pressing means, [14] to [26], wherein the shielding member cuts off the fuse element by moving the first opening or the first separating portion of the first insulating member to disconnect the fuse element;
  • the protective element according to any one of the above.
  • FIG. 1 is a perspective view of a protection element according to a first embodiment of the invention
  • FIG. FIG. 2 is a partially removed perspective view showing the inside of the protective element shown in FIG. 1
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the protective element shown in FIG. 1
  • (a) is a plan view schematically showing a first terminal, a second terminal, and one soluble conductor sheet forming a fuse element laminate
  • (b) is a fuse element laminate and a second insulating member
  • 1 is a plan view schematically showing , a first terminal, and a second terminal
  • (c) is a cross-sectional view taken along line XX′ of the plan view shown in (b).
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the protection element in a state where the shielding member cuts the fuse element and is completely lowered; (a) is a cross-sectional view of a protective element having a modified locking member, and (b) is an enlarged view of the vicinity of the locking member.
  • FIG. 4 is a perspective view of a protection element for explaining a method of extracting a power supply member for supplying power to a heat generating element, (a) is a case where two heat generating elements are connected in series, and (b) is a case where two heat generating elements are connected. This is the case of connecting in parallel.
  • FIG. 4 is a perspective view of a protection element for explaining a method of extracting a power supply member for supplying power to a heat generating element, (a) is a case where two heat generating elements are connected in series, and (b) is a case where two heat generating elements are connected. This is the case of connecting in parallel.
  • FIG. 4A is a schematic diagram of a modification of the first embodiment, in which (a) is a perspective view of a holding member 10BB that is a modification of the holding member 10B, and (b) is a holding member 10BB that is a modification of the holding member 10B; 11A and 11B are perspective views of a first insulating member 61A and a second insulating member 61B, which are modifications of the first insulating member 60A and the second insulating member 60B. (a) is a perspective view of a second insulating member 61B of a modification, and (b) is a perspective view of a first insulating member 61A.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the protection element in a state where the shielding member cuts the fuse element and is completely lowered;
  • FIG. 3 is a perspective view schematically showing a state in which a fuse element laminate, first terminals, and second terminals are installed on a first holding member; It is a schematic diagram of the modification of a fuse element, and is sectional drawing corresponding to FIG.4(c).
  • FIG.4 It is a schematic diagram of the modification of a fuse element, and is a top view corresponding to Fig.4 (a). It is a schematic diagram of the modification of a fuse element, and is sectional drawing corresponding to FIG.4(c). It is sectional drawing corresponding to Fig.5 (a) of the protection element which concerns on 3rd Embodiment.
  • FIGS. 1 to 5 are schematic diagrams showing a protection element according to a first embodiment of the invention.
  • the direction indicated by X is the energization direction of the fuse element.
  • the direction indicated by Y is a direction orthogonal to the X direction, and is also called the width direction.
  • the direction indicated by Z is a direction orthogonal to the X direction and the Y direction, and is also called the thickness direction.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a protection element according to the first embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing the protection element shown in FIG. 1 with a part removed so that the inside of the protection element can be seen.
  • 3 is an exploded perspective view schematically showing the protective element shown in FIG. 1.
  • FIG. FIG. 4(a) is a plan view schematically showing a first terminal, a second terminal, and one soluble conductor sheet forming a fuse element laminate
  • FIG. 4(b) is a fuse element laminate
  • FIG. 4C is a plan view schematically showing an insulating member, a first terminal, and a second terminal
  • FIG. 5(a) is a cross-sectional view taken along line V-V' in FIG. 1, and (b) is an enlarged view of the vicinity of the locking member.
  • the protective element 100 shown in FIGS. 1 to 5 includes an insulating case 10, a fuse element laminate 40, a first insulating member 60A, a second insulating member 60B, a shielding member 20, a pressing means 30, and a locking member. It has a member 70 , a heating element 80 , power supply members 90 a and 90 b , a first terminal 91 and a second terminal 92 .
  • the energization direction means the direction in which electricity flows during use (X direction), and the cross-sectional area in the energization direction is the plane (Y- Z plane).
  • the first insulating member 60A and the second insulating member 60B are members having different configurations. A member having the same configuration as the member 60B may be used.
  • the protection element 100 of the present embodiment has a mechanism for interrupting the current path, and the soluble conductor sheet 50 (see FIG. 4(c)) is fused when an overcurrent exceeding the rated current flows through the soluble conductor sheet 50.
  • Overcurrent interruption for interrupting the current path and when an abnormality other than overcurrent occurs, current is applied to the heating element 80 to melt the locking member 70 that suppresses the movement of the shielding member 20, and the pressing means 30 and active breaking, in which the shielding member 20 to which a pressing force is applied downward by is moved to break the fuse element 50 to break the current path.
  • the insulating case 10 has a substantially elliptical columnar shape (the cross section of the YZ plane is an ellipse at any position in the X direction).
  • the insulating case 10 consists of a cover 10A and a holding member 10B.
  • the cover 10A has an oblong cylindrical shape with both ends opened.
  • the inner edge of the opening of the cover 10A is a chamfered inclined surface 21.
  • a center portion of the cover 10A is a housing portion 22 that houses the holding member 10B.
  • the holding member 10B is composed of a first holding member 10Ba arranged on the lower side in the Z direction and a second holding member 10Bb arranged on the upper side in the Z direction.
  • terminal mounting surfaces 111 are provided at both end portions (first end portion 10Baa and second end portion 10Bab) of the first holding member 10Ba in the direction of current flow (X direction).
  • power supply member mounting surfaces 12 are provided at both end portions (first end portion 10Baa, second end portion 10Bab) of the first holding member 10Ba.
  • the position (height) of the power supply member mounting surface 12 in the Z direction is substantially the same as the position (height) of the heating element 80, thereby shortening the routing distance of the power supply member 90.
  • An internal pressure buffering space 15 (see FIGS. 5(a) and 6) is formed inside the holding member 10B.
  • the internal pressure buffering space 15 has the effect of suppressing a rapid increase in the internal pressure of the protective element 100 due to gas generated by arc discharge that occurs when the fuse element laminate 40 is fused.
  • the cover 10A and the holding member 10B are preferably made of a material with a tracking index CTI (resistance against tracking (carbonized conductive path) breakdown) of 500 V or more.
  • the tracking resistance index CTI can be determined by a test based on IEC60112.
  • a resin material can be used as the material of the cover 10A and the holding member 10B.
  • the resin material has a smaller heat capacity and a lower melting point than the ceramic material. For this reason, if a resin material is used as the material of the holding member 10B, it has a property of weakening the arc discharge due to gasification cooling (ablation), and the surface of the holding member 10B is damaged when molten and scattered metal particles adhere to the holding member 10B. It is preferable because it becomes sparse due to deformation or agglomeration of adherents, and it is difficult to form a conductive path.
  • a polyamide-based resin or a fluorine-based resin can be used as the resin material.
  • the polyamide-based resin may be an aliphatic polyamide or a semi-aromatic polyamide.
  • aliphatic polyamides include nylon 4, nylon 6, nylon 46 and nylon 66.
  • semi-aromatic polyamides include nylon 6T, nylon 9T and polyphthalamide (PPA) resins.
  • Polytetrafluoroethylene can be given as an example of the fluororesin.
  • polyamide-based resins and fluorine-based resins have high heat resistance and are difficult to burn. In particular, aliphatic polyamides are less likely to produce graphite when burned. Therefore, by forming the cover 10A and the holding member 10B using aliphatic polyamide, it is possible to prevent the formation of a new current path by the graphite generated by the arc discharge when the fuse element laminate 40 is fused. It can definitely be prevented.
  • the fuse element laminate includes a plurality of fusible conductor sheets arranged in parallel in the thickness direction (the plurality of fusible conductor sheets may be collectively referred to as a fuse element), and between each of the plurality of fusible conductor sheets, and a plurality of first soluble conductor sheets arranged in a state of being close to or in contact with the outer side of the soluble conductor sheet arranged at the bottom of the plurality of soluble conductor sheets, and having a first opening or a first separating section. and an insulating member.
  • the fuse element stack consists of a fuse element and a first insulating member.
  • the fuse element laminate 40 has six fusible conductor sheets 50a, 50b, 50c, 50d, 50e, 50f arranged in parallel in the thickness direction (Z direction).
  • First insulating members 60Ab, 60Ac, 60Ad, 60Ae and 60Af are arranged between each of the soluble conductor sheets 50a to 50f.
  • the first insulating members 60Aa-60Af are arranged in proximity to or in contact with each of the soluble conductor sheets 50a-50f. In the close proximity state, the distance between the first insulating members 60Ab to 60Af and the soluble conductor sheets 50a to 50f is preferably 0.5 mm or less, more preferably 0.2 mm or less.
  • a first insulating member 60Aa is arranged outside the soluble conductor sheet 50a arranged at the bottom among the soluble conductor sheets 50a to 50f. Furthermore, a second insulating member 60B is arranged outside the soluble conductor sheet 50f, which is arranged at the top of the soluble conductor sheets 50a to 50f.
  • the width (length in the Y direction) of the soluble conductor sheets 50a-50f is narrower than the widths of the first insulating members 60Aa-60Af and the second insulating member 60B.
  • the fuse element laminate 40 is an example in which there are six soluble conductor sheets, but the number is not limited to six and may be any number.
  • Each of the fusible conductor sheets 50a to 50f has a first end 51 and a second end 52 facing each other, and a fusing portion 53 located between the first end 51 and the second end 52.
  • the first end portions 51 of the lower three fusible conductor sheets 50a to 50c among the fusible conductor sheets 50a to 50f arranged in parallel in the thickness direction are connected to the lower surface of the first terminal 91, and the three fusible conductor sheets from above First ends 51 of the conductor sheets 50 d to 50 f are connected to the upper surface of the first terminal 91 .
  • the second ends 52 of the lower three soluble conductor sheets 50a to 50c of the soluble conductor sheets 50a to 50f are connected to the lower surface of the second terminal 92, and the upper three soluble conductor sheets 50d to 50f The second end 52 is connected to the upper surface of the second terminal 92 .
  • the connection positions of the soluble conductor sheets 50a to 50f and the first terminal 91 and the second terminal 92 are not limited to this.
  • all of the first ends 51 of the soluble conductor sheets 50 a to 50 f may be connected to the upper surface of the first terminal 91 or may be connected to the lower surface of the first terminal 91 .
  • all of the second ends 52 of the soluble conductor sheets 50a to 50f may be connected to the upper surface of the second terminal 92 or may be connected to the lower surface of the second terminal 92.
  • Each of the soluble conductor sheets 50a-50f may be a laminate including a low melting point metal layer and a high melting point metal layer, or may be a single layer.
  • a laminate including a low-melting-point metal layer and a high-melting-point metal layer may have a structure in which the low-melting-point metal layer is surrounded by a high-melting-point metal layer.
  • the low melting point metal layer of the laminate contains Sn.
  • the low-melting-point metal layer may be Sn alone or a Sn alloy.
  • a Sn alloy is an alloy containing Sn as a main component.
  • a Sn alloy is an alloy with the highest Sn content among metals contained in the alloy.
  • Sn alloys examples include Sn--Bi alloys, In--Sn alloys, and Sn--Ag--Cu alloys.
  • the refractory metal layer contains Ag or Cu.
  • the refractory metal layer may be Ag alone, Cu alone, Ag alloy, or Cu alloy.
  • the Ag alloy is an alloy with the highest Ag content among the metals contained in the alloy, and the Cu alloy is the alloy with the highest Cu content among the metals contained in the alloy.
  • the laminate may have a two-layer structure of low-melting-point metal layer/high-melting-point metal layer, or may have two or more high-melting-point metal layers, one or more low-melting-point metal layers, and A multi-layer structure of three or more layers arranged between high-melting-point metal layers may also be used.
  • a single layer it contains Ag or Cu.
  • the single layer may be Ag alone, Cu alone, Ag alloy, or Cu alloy.
  • Each of the soluble conductor sheets 50a to 50f may have through-holes 54 (54a, 54b, 54c) in the fusing portion 53.
  • FIG. Although there are three through-holes in the illustrated example, the number is not limited.
  • the cross-sectional area of the fusing portion 53 is smaller than the cross-sectional areas of the first end portion 51 and the second end portion 52 . Since the cross-sectional area of the fusing portion 53 is reduced, the amount of heat generated by the fusing portion 53 increases when a large current exceeding the rating flows through each of the fusible conductor sheets 50a to 50f. It becomes easy to melt and cut.
  • the configuration for making the fusing portion 53 easier to fuse than the first end portion 51 and the second end portion 52 side is not limited to the through hole, and may be a configuration such as narrowing the width or partially thinning the thickness. .
  • a notch shape such as a perforation may be used.
  • the fusing portion 53 configured to be easily fused is easily cut by the convex portion 20a of the shielding member 20. As shown in FIG.
  • the thickness of the soluble conductor sheets 50a to 50f is set to a thickness that can be fused by overcurrent and physically cut by the shielding member 20.
  • the specific thickness depends on the material and number (number of sheets) of the soluble conductor sheets 50a to 50f, and the pressing force (stress) of the pressing means 30.
  • the soluble conductor sheets 50a to 50f are copper foil, As a guideline, it can be in the range of 0.01 mm or more and 0.1 mm or less.
  • the thickness can be in the range of 0.1 mm or more and 1.0 mm or less as a guideline.
  • Each of the first insulating members 60Aa to 60Af is composed of a first insulating piece 63a and a second insulating piece 63b facing each other with a gap (first separating portion) 64 interposed therebetween.
  • the second insulating member 60B is composed of a third insulating piece 66a and a fourth insulating piece 66b facing each other with a gap (second separating portion) 65 interposed therebetween.
  • the gaps 64 and 65 between the first insulating members 60Aa to 60Af and the second insulating member 60B are formed by two members (first insulating piece 63a and second insulating piece 63b and third insulating piece 66a and fourth insulating piece 66a).
  • the separation portion (first separation portion, second separation portion) that separates into pieces 66b) is an opening (first opening, second opening) through which the convex portion 20a of the shielding member 20 can move (pass). ).
  • Each of the first insulating piece 63a and the second insulating piece 63b has vent holes 67 at both ends thereof in the Y direction for efficiently releasing the pressure rise due to the arc discharge that occurs when the fuse element is interrupted to the pressing means accommodating space of the insulating case.
  • the increased pressure generated by the arc discharge passes through the ventilation holes 67 and reaches the pressing means of the insulating case 10 through gaps (not shown) provided at the four corners between the pressing means support portion 20b and the second holding member 10Bb. 30 is efficiently escaped to the space that accommodates it. As a result, the shielding operation of the shielding member 20 is smoothly performed, and breakage of the first insulating members 60Aa to 60Af and the second insulating member 60B is prevented.
  • the gaps 64, 65 are located opposite the fusing portions 53 arranged between the first end portions 51 and the second end portions 52 of the fusible conductor sheets 50a to 50f. That is, the first insulating members 60Aa-60Af and the second insulating member 60B are separated at positions facing the fusing portions 53 of the soluble conductor sheets 50a-50f.
  • the first insulating members 60Aa to 60Af and the second insulating member 60B are preferably made of a material having a tracking resistance index CTI of 500V or higher.
  • a resin material can be used as the material of the first insulating members 60Aa to 60Af and the second insulating member 60B. Examples of the resin material are the same as those of the cover 10A and the holding member 10B.
  • the fuse element laminate 40 can be manufactured, for example, as follows.
  • a jig having positioning concave portions corresponding to the convex portions provided on the first insulating members 60Aa to 60Af and the second insulating member 60B, and positioning and fixing portions for the first terminals 91 and the second terminals 92 is used to set the first insulating member 60Aa.
  • soluble conductor sheets 50a to 50f and first insulating members 60Ab to 60Af are alternately laminated in the thickness direction, and the second insulating member 60B is arranged on the upper surface of the soluble conductor sheet 50f arranged at the top. to obtain a laminate.
  • the shielding member 20 has a convex portion 20a facing the fuse element laminate 40 side, and a pressing means support portion 20b having a concave portion 20ba for accommodating and supporting the lower portion of the pressing means 30. As shown in FIG.
  • the blocking member 20 is restrained from moving downward by the locking member 70 while the pressing force of the pressing means 30 is applied downward. Therefore, when the locking member 70 is heated by the heat generated by the heating element 80 and softened at a temperature equal to or higher than the softening temperature, the shielding member 20 can move downward. At this time, the softened locking member 70 is physically cut by the shielding member 20, thermally melted, or physically cut by the shielding member 20 and thermally cut. Under the combined effect of fusing.
  • the shielding member 20 moves downward to physically cut the soluble conductor sheets 50a to 50f.
  • the tip 20aa of the convex portion 20a is pointed and has a shape that facilitates cutting the soluble conductor sheets 50a to 50f. 6
  • the shielding member 20 moves through the gaps 64 and 65 of the fuse element laminate 40, cuts the soluble conductor sheets 50a, 50b, 50c, 50d, 50e, and 50f by the convex portions 20a, and the shielding member 20 descends.
  • Fig. 3 shows a cross-sectional view of the protective element in the closed state;
  • the shielding member 20 moves down through the gaps 65 and 64 of the fuse element laminate 40 and the soluble conductor sheets 50f, 50e, 50d, 50c, 50b, and 50a are sequentially cut by the convex portion 20a of the shielding member 20,
  • the cut surfaces are shielded and insulated from each other by the convex portions 20a, and the electrical paths through the respective soluble conductor sheets are physically and reliably cut off. This causes the arc discharge to quickly extinguish (extinguish).
  • the pressing means support portion 20b of the shielding member 20 pushes the fuse element laminate 40 from the second insulating member 60B.
  • the thickness (length in the X direction) of the convex portion 20a is smaller than the width in the X direction of the gaps 64 and 65 between the first insulating members 60Aa to 60Af and the second insulating member 60B. With this configuration, the convex portion 20a can move downward in the Z direction through the gaps 64 and 65. As shown in FIG.
  • the difference between the thickness of the convex portion 20a and the width of the gaps 64 and 65 in the X direction can be, for example, 0.05 to 1.0 mm. , 0.2 to 0.4 mm.
  • the ends of the cut soluble conductor sheets 50a to 50f with a minimum thickness of 0.01 mm are in the gaps between the first insulating members 60Aa to 60Af and the second insulating member 60B and the convex portion 20a. Even if it enters, the movement of the convex portion 20a becomes smooth, and the arc discharge is extinguished more quickly and reliably. This is because if the difference is 0.05 mm or more, the convex portion 20a is less likely to get caught. Further, when the difference is 1.0 mm or less, the gaps 64 and 65 function as guides for moving the convex portion 20a.
  • the difference between the thickness of the convex portion 20a and the width of the gaps 64 and 65 in the X direction is, for example, 0. .2 to 2.5 mm, preferably 0.22 to 2.2 mm.
  • the width (length in the Y direction) of the convex portion 20 a is wider than the width of the soluble conductor sheets 50 a to 50 f of the fuse element laminate 40 . This configuration allows the convex portion 20a to cut each of the fusible conductor sheets 50a-50f.
  • the length L of the protruding portion 20a in the Z direction is such that the tip 20aa of the protruding portion 20a is positioned at the lowest point in the Z direction among the first insulating members 60Aa to 60Af when the protruding portion 20a is completely lowered in the Z direction. It has a length that can reach below 1 insulating member 60Aa.
  • the convex portion 20a is lower than the lowermost first insulating member 60Aa, it is inserted into the insertion hole 14 formed in the inner bottom surface 13 of the holding member 10Ba. This configuration allows the convex portion 20a to cut each of the fusible conductor sheets 50a-50f.
  • the pressing means 30 is accommodated in the concave portion 20ba of the shielding member 20 while pressing the shielding member 20 downward in the Z direction.
  • pressing means 30 for example, known means capable of imparting elastic force, such as springs and rubbers, can be used.
  • a spring is used as the pressing means 30 in the protection element 100 .
  • a spring (pressing means) 30 is held in a compressed state in the concave portion 20ba of the shielding member 20. As shown in FIG.
  • the material of the spring used as the pressing means 30 a known material can be used.
  • a cylindrical spring may be used, or a conical spring may be used. Since the contraction length can be shortened by using a conical spring, the height at the time of pressing can be suppressed and the size of the protective element can be reduced. Moreover, it is also possible to stack a plurality of conical springs to increase the stress.
  • the side with the smaller outer diameter may be arranged toward the fusing portion (cut portion) 53 of each of the soluble conductor sheets 50a to 50f, or the side with the larger outer diameter may be arranged.
  • the spring may be arranged facing the fusing portion 53 side of each of the fusible conductor sheets 50a to 50f.
  • a conical spring is used as the pressing means 30 by arranging the side with the smaller outer diameter toward the fusing portion (cut portion) 53 of each of the soluble conductor sheets 50a to 50f, the spring can be made of metal or the like.
  • the spring When formed of a conductive material, it is possible to more effectively suppress the continuation of arc discharge that occurs when the fusing portion 53 of each of the soluble conductor sheets 50a to 50f is cut. This is because the distance between the place where the arc discharge is generated and the conductive material forming the spring can be easily secured.
  • the shielding member 20 provides uniform elasticity from the pressing means 30. Power can be imparted, which is preferable.
  • the locking member 70 bridges the gap 65 of the second insulating member 60B and suppresses movement of the shielding member 20 .
  • the protective element 100 includes three locking members 70 (70A, 70B, 70C), but the number is not limited to three.
  • the locking member 70A is mounted in the grooves 60Ba1 and 60Ba2 of the second insulating member 60B
  • the locking member 70B is mounted in the grooves 60Bb1 and 60Bb2 of the second insulating member 60B
  • the locking member 70C is mounted in the second insulating member 60B. It is placed in the grooves 60Bc1 and 60Bc2 of the member 60B.
  • the tip 20aa of the convex portion 20a of the shielding member 20 has a groove corresponding to the shape and position of the locking member (see FIG. 12(b)). Hold.
  • the three locking members 70A, 70B and 70C have the same shape.
  • the shape of the locking member 70A will be described with reference to the drawings.
  • the locking member 70A has a support portion 70Aa that is placed and supported in a groove formed in the second insulating member 60B, and a support portion that extends downward from the support portion 70Aa.
  • the tip 70Aba has a protruding portion 70Ab close to or in contact with the uppermost soluble conductor sheet 50f.
  • all locking members have the same shape, but different shapes may be included.
  • Heat generating elements 80A, 80B are placed on the locking members 70A, 70B, 70C.
  • the heating elements 80A and 80B When the heating elements 80A and 80B are energized with electric current, the heating elements 80A and 80B generate heat, and the heat is transferred to the locking member 70.
  • the locking member 70 rises in temperature and softens at a softening temperature or higher.
  • the softening temperature means a temperature or a temperature range at which a solid phase and a liquid phase coexist or coexist.
  • the locking member 70 reaches a temperature equal to or higher than the softening temperature, it becomes soft enough to be deformed by an external force.
  • the softened locking member 70 is easily physically cut by the convex portion 20 a of the shielding member 20 pressed by the pressing force of the pressing means 30 .
  • the convex portion 20a of the shielding member 20 is inserted downward in the Z direction through the gaps 65 and 64. As shown in FIG. When the convex portion 20a is inserted downward in the Z direction through the gaps 65 and 64, the convex portion 20a pushes forward while cutting the soluble conductor sheet and reaches the lowest position. As a result, the convex portion 20a shields the fusible conductor sheets 50a to 50f at the fusing portion 53 between the first terminal 91 side and the second terminal 92 side. As a result, the arc discharge generated when the soluble conductor sheets 50a-50f are cut can be quickly and reliably extinguished.
  • the heat generated by the heating elements 80A and 80B heats the soluble conductor sheet 50f via the locking member 70, and the other soluble conductor sheets are also heated, so that the soluble conductor sheets 50a to 50f are likely to be physically cut. Also, the soluble conductor sheet 50f may be thermally fused depending on the magnitude of the heat generated by the heating elements 80A and 80B. In this case, the convex portion 20a advances as it is and reaches the lowest position.
  • the projecting portion 70Ab is in contact with the soluble conductor sheet 50f. Therefore, when an overcurrent exceeding the rated current flows through the fusible conductor sheet, the locking member 70 in contact with the fusible conductor sheet 50f heats up and is softened at a softening temperature or higher. Further, when a large overcurrent flows and the fusible conductor sheet 50f melts instantly, the generated arc discharge also flows through the locking member 70, and the locking member 70 softens at a temperature equal to or higher than the softening temperature. The softened locking member 70 is easily physically cut by the convex portion 20 a of the shielding member 20 pressed by the pressing force of the pressing means 30 .
  • the convex portion 20a of the shielding member 20 is inserted downward in the Z direction through the gaps 65 and 64.
  • the fusible conductor sheet is thermally fused by an overcurrent exceeding the rated current, and the convex portion 20a is inserted downward in the Z direction through the gaps 65 and 64 as it is.
  • the convex portion 20a shields the fusible conductor sheets 50a to 50f from the first terminal 91 side and the second terminal 92 side at the fusing portion thereof.
  • the arc discharge generated when the soluble conductor sheets 50a-50f are cut can be quickly and reliably extinguished.
  • the fusible conductor sheet is not yet thermally fused, when the convex part 20a is inserted downward in the Z direction through the gaps 65 and 64, the fusible conductor sheet is cut by the convex part 20a. Push forward and reach the bottom. As a result, the convex portion 20a shields the fusible conductor sheets 50a to 50f from the first terminal 91 side and the second terminal 92 side at the fusing portion thereof. As a result, the arc discharge generated when the soluble conductor sheets 50a-50f are cut off can be quickly and reliably extinguished.
  • FIG. 7( a ) shows a protective element with a locking member 71 which is a variant of locking member 70 .
  • FIG. 7B is an enlarged view of the vicinity of the locking member 71.
  • the locking member 71 has only a supporting portion 71Aa that is placed and supported in a groove formed in the second insulating member 60B, and does not have a projecting portion that contacts the soluble conductor sheet 50f.
  • the locking member 71 does not have a portion that contacts the fusible conductor sheet 50f, it is not softened even if an overcurrent exceeding the rated current flows through the fusible conductor sheet, and is softened only by the heating element 80. However, when an arc discharge occurs due to a high voltage, the arc discharge reaches the locking member 71 and fuses the locking member 71, so that the soluble conductor sheets 50a to 50f formed by the convex portion 20a are blown out. The first terminal 91 side and the second terminal 92 side are shielded.
  • the locking members 70 and 71 can be made of the same material as the fusible conductor sheet, but since it is quickly softened by the energization of the heating element 80, the laminated body including the low-melting point metal layer and the high-melting point metal layer can be used.
  • the laminated body including the low-melting point metal layer and the high-melting point metal layer can be used.
  • the heating element 80 is placed in contact with the upper surface of the locking member 70 .
  • the heating element 80 is energized with electric current, heat is generated, and the heat heats the locking member 70 to soften and melt it.
  • the shielding member 20 which is pressed downward in the Z direction by the pressing means 30, is inserted into the gap of the fuse element laminate 40, cuts the fusible conductor sheet 50, and melts the fuse element laminate. 40 is shielded on the first terminal 91 side and the second terminal 92 side.
  • the protective element 100 includes two heating elements 80 (80A, 80B), but is not limited to two.
  • FIG. 8 shows a schematic diagram of the heating element 80. As shown in FIG. 8(a) is a plan view of the front surface (the surface on the pressing means 30 side) of the heating element 80, FIG. 8(b) is a plan view of the insulating substrate, and FIGS. ) are transparent plan views in which three layers on the front surface side of an insulating substrate are sequentially laminated so that the lower layers can also be seen.
  • FIG. 8 shows a schematic diagram of the heating element 80.
  • FIG. 8(a) is a plan view of the front surface (the surface on the pressing means 30 side) of the heating element 80
  • FIG. 8(b) is a plan view of the insulating substrate
  • FIGS. ) are transparent plan views in which three layers on the front surface side of an insulating substrate are sequentially laminated so that the lower layers can also be seen.
  • FIG. 8(a) is a plan view of the
  • FIG. 8(c) shows a state in which a resistance layer is laminated on an insulating substrate, (d) shows a state in which an insulating layer is further laminated on (c), and (e) shows a state in which an electrode layer is further laminated on (d). It is a top view.
  • FIG. 8F is a plan view of the back surface of the heating element 80 (the surface on the fuse element laminate 40 side).
  • Each of the heating elements 80A and 80B includes two resistive layers 80-1 (80-1a, 80-1a, 80-1a, 80-1a, 80-1a, 80-1a, 80-1a, 80-1a, 80-1a, 80-1a, 80-1a, 80-1a, 80-1a, 80-b, 80-3a, 80-1a, 80-b, 80-3a, 80-3a, 80-3a, 80-3a, 80-3a, 80-1a, and 80-b.
  • an insulating layer 80-4 covering the resistance layer 80-1, a heating element electrode 80-5a formed on the insulating substrate 80-3 and electrically connected to both ends of the resistance layer 80-1a, and heat generation
  • Two resistive layers are provided for each of the heating elements 80A and 80B, but this is a fail-safe design considering that they may be mounted rotated 180 degrees, and two are not essential.
  • the resistance layer 80-1 is made of a conductive material that generates heat when energized, such as nichrome, W, Mo, Ru, or a material containing these.
  • the resistive layer 80-1 is formed by mixing powders of these alloys, compositions, or compounds with a resin binder or the like, making a paste, and forming a pattern on the insulating substrate 80-3 using a screen printing technique. It is formed by, for example, sintering.
  • the insulating substrate 80-3 is, for example, an insulating substrate such as alumina, glass ceramics, mullite, or zirconia.
  • the insulating layer 80-4 is provided to protect the resistance layer 80-1.
  • the material of the insulating layer 80-4 for example, an insulating material such as ceramics or glass can be used.
  • the edge layer 80-4 can be formed by applying a paste of an insulating material and firing it.
  • the heating element electrodes 80-5a to 80-d on the front surface of each of the heating elements 80A and 80B and the electrode layers 80-2a to 80-2b on the back surface are electrically insulated by an insulating substrate 80-3.
  • the heating elements 80A and 80B are not limited to those shown in FIG. 8, and known ones can be used.
  • the heating elements 80A and 80B are energized and heated by a current control element provided in the external circuit when it becomes necessary to cut off the current path due to an abnormality in the external circuit serving as the current path of the protection element 100. be.
  • FIG. 9A and 9B are perspective views of the protective element for explaining a method of extracting power supply members for supplying power to the heating elements 80A and 80B.
  • FIG. 9A shows the case where the heating elements 80A and 80B are connected in series, and FIG. is the case where the heating elements 80A and 80B are connected in parallel.
  • power supply member 90a is connected to heating element electrode 80-5c (see FIG. 8) of heating element 80A
  • power supply member 90b is connected to heating element electrode 80-5a (see FIG. 8) of heating element 80B.
  • the power supply member 90A is connected to the heating element electrode 80-5d (see FIG. 8) of the heating element 80A and the heating element electrode 80-5b (see FIG.
  • the electrode layer 80-2 of the heating element 80A is connected to the electrode layer 80-2 of the heating element 80B via the locking members 70 (70A, 70B, 70C).
  • the heating elements 80A and 80B are caused to generate heat by supplying power through a path from the body electrode 80-5b to the resistance layer 80-1b of the heating element 80B to the heating element electrode 80-5a of the heating element 80B to the power supply member 90b.
  • the power supply member 90A is cut off, the power supply to the heating elements 80A and 80B is interrupted, and the heat generation of the heating elements 80A and 80B is stopped.
  • the power supply member 90c is connected to the heating element electrode 80-5c of the heating element 80A
  • the power supply member 90e is connected to the heating element electrode 80-5d of the heating element 80A.
  • a power supply member 90d is connected to the heating element electrode 80-5a of the heating element 80B, and a power supply member 90f is connected to the heating element electrode 80-5b (see FIG. 8).
  • the heating elements 80A and 80B are heated by supplying power through the first path and the second path.
  • the shielding member 20 is inserted into the gaps 64 and 65 of the fuse element stack 40, the power supply to the heating elements 80A and 80B is not interrupted, and the heating elements 80A and 80B continue to generate heat. Therefore, by properly stopping the current control element through separate system control (timer or the like), it is possible to stop the heat generation of the heating elements 80A and 80B of the protection element 100 after the interruption.
  • the first terminal 91 has one end connected to the first ends 51 of the fusible conductor sheets 50 a to 50 f and the other end exposed to the outside of the insulating case 10 .
  • the second terminal 92 has one end connected to the second ends 52 of the fusible conductor sheets 50 a to 50 f and the other end exposed to the outside of the insulating case 10 .
  • the first terminal 91 and the second terminal 92 may have substantially the same shape, or may have different shapes.
  • the thickness of the first terminal 91 and the second terminal 92 is not particularly limited, but may be, for example, in the range of 0.3 mm or more and 1.0 mm or less.
  • the thickness of the first terminal 91 and the thickness of the second terminal 92 may be the same or different.
  • the first terminal 91 has an external terminal hole 91a.
  • the second terminal 92 has an external terminal hole 92a.
  • One of the external terminal hole 91a and the external terminal hole 92a is used for connection to the power supply side, and the other is used for connection to the load side.
  • the external terminal hole 91a and the external terminal hole 92a may be used to be connected to the current path inside the load.
  • the external terminal hole 91a and the external terminal hole 92a can be through holes that are substantially circular in plan view.
  • first terminal 91 and the second terminal 92 for example, those made of copper, brass, nickel, or the like can be used.
  • a material for the first terminal 91 and the second terminal 92 it is preferable to use brass from the viewpoint of strengthening rigidity, and it is preferable to use copper from the viewpoint of reducing electrical resistance.
  • the first terminal 91 and the second terminal 92 may be made of the same material, or may be made of different materials.
  • the protective element 100 of this embodiment can be manufactured as follows. First, the fuse element laminate 40 positioned by a jig, the first terminal 91 and the second terminal 92 are prepared. Then, the first end portion 51 of each of the soluble conductor sheets 50a to 50f of the fuse element laminate 40 and the first terminal 91 are connected by soldering. Also, the second end portion 52 and the second terminal 92 are connected by soldering.
  • solder material used for soldering a known material can be used, and from the viewpoint of resistivity, melting point, and environment-friendly lead-free, it is preferable to use a material containing Sn as a main component.
  • connection between the first ends 51 of the soluble conductor sheets 50a to 50f and the first terminals 91 and the connection between the second ends 52 of the soluble conductor sheets 50a to 50f and the second terminals 92 are limited to soldering. Instead, a known joining method such as joining by welding may be used.
  • locking members 70A, 70B, and 70C are prepared.
  • the locking members 70A, 70B, 70C are respectively arranged in the grooves 60Ba1 and 60Ba2, the grooves 60Bb1 and 60Bb2, and the grooves 60Bc1 and 60Bc2 of the second insulating member 60B shown in FIG. Also, a jig having the same shape as the second insulating member 60B may be used.
  • the heating elements 80A and 80B shown in FIGS. 8(a) and 8(b) and solder paste are prepared. Then, after applying an appropriate amount of solder paste to the connecting portions of the locking members 70A, 70B, 70C and the heat generating elements 80A, 80B, the heat generating elements are attached to the predetermined positions of the second insulating member 60B as shown in FIG. 9(a). 80A and 80B are arranged. The heating elements 80A, 80B are placed on the locking members 70A, 70B, 70C with their rear sides. The locking members 70A, 70B, 70C and the heating elements 80A, 80B are soldered by heating in an oven, a reflow furnace, or the like.
  • power supply members 90a, 90b, and 90A are prepared.
  • the power supply member 90a is arranged on the power supply member mounting surface 12, and is connected by soldering to the heating element electrode 80-5c of the heating element 80A.
  • the power supply member 90b is arranged on the power supply member mounting surface 12 and connected by soldering the power supply member 90b to the heating element electrode 80-5a of the heating element 80B.
  • the power supply member 90A is connected by soldering to the heating element electrode 80-5d of the heating element 80A and the heating element electrode 80-5b of the heating element 80B.
  • the power supply members 90a, 90b, 90A and the heating elements 80A, 80B may be connected by welding, and a known joining method can be used.
  • the second holding member 10Bb, shielding member 20, and pressing means 30 are prepared. Then, the pressing means 30 is arranged in the recess 20ba of the shielding member 20 and housed in the second holding member 10Bb.
  • the holding member 10B is formed by engaging four projections (not shown) formed at corresponding locations of the second holding member 10Bb with two concave portions 17 formed in each of the two.
  • the cover 10A is prepared.
  • the holding member 10B is inserted into the housing portion 22 of the cover 10A.
  • an adhesive is injected into the terminal adhesive injection port 16 of the holding member 10B to fill the gaps between the terminal mounting surface 111 and the first terminals 91 and the second terminals 92 .
  • the cover 10A and the holding member 10B are adhered by injecting the adhesive into the inclined surface 21 of the elliptical side surface of the cover 10A, which is the case adhesive inlet.
  • the adhesive for example, an adhesive containing a thermosetting resin can be used. In this way, the insulating case 10 with the inside of the cover 10A sealed is formed.
  • the protective element 100 of the present embodiment is obtained through the above steps.
  • the fuse element 50 when an overcurrent exceeding the rated current flows through the fuse element 50 (the plurality of fusible conductor sheets 50a to 50f), the fuse element 50 is thermally fused to cut off the current path.
  • current is applied to the heating element 80 to melt the locking member 70 that suppresses the movement of the shielding member 20, the shielding member 20 is moved by the pressing means 30, and the fuse element 50 is physically disconnected. can be used to cut off the current path.
  • the locking member 70 suppresses the movement of the shielding member 20 to which the pressing force is applied by the pressing means 30. Therefore, the fuse element 50 ( A cutting pressing force by the pressing means 30 and the shielding member 20 is not applied to the plurality of soluble conductor sheets (50a to 50f). As a result, deterioration over time of the fuse element 50 is suppressed, and breaking of wire due to a state in which a pressing force is applied when the temperature of the fuse element 50 rises when interruption of the current path is not required can be prevented.
  • the fuse element laminate 40 includes a plurality of soluble conductor sheets 50a to 50f arranged in parallel in the thickness direction, and each of the soluble conductor sheets 50a to 50f is arranged therebetween. It is insulated by adjoining or contacting (adhering) the first insulating members 60Aa to 60Af and the second insulating member 60B. As a result, the current value flowing through each of the soluble conductor sheets 50a-50f becomes smaller, the space surrounding the soluble conductor sheets 50a-50f becomes extremely narrow, and the scale of arc discharge caused by fusing tends to become smaller.
  • the protective element 100 of the present embodiment it is possible to reduce the size and weight of the insulating case 10 .
  • the first insulating member 60Aa is arranged between the fusible conductor sheet 50a arranged at the bottom among the fusible conductor sheets 50a to 50f and the first holding member 10Ba of the insulating case 10. Also, when the second insulating member 60B is arranged between each of the soluble conductive sheets 50a to 50f, which is the uppermost soluble conductive sheet 50f, and the second holding member 10Bb of the insulating case 10, Since the fusible conductor sheets 50a and 50f do not come into direct contact with the first holding member 10Ba and the second holding member 10Bb, it is difficult for the arc discharge to form carbides that act as conductive paths on the inner surface of the insulating case 10. Even if the size of the case 10 is reduced, leakage current is less likely to occur.
  • the first insulating members 60Aa to 60Af and the second insulating member 60B are positioned to face the fusing portions 53 between the first ends 51 and the second ends 52 of the soluble conductor sheets 50a to 50f.
  • the fusible conductor sheets 50a to 50f are fused at the fusing portion 53, continuous adhesion of melted and scattered matter to the surfaces of the first insulating members 60Aa to 60Af and the second insulating member 60B is suppressed. be able to. Therefore, it is possible to quickly extinguish the arc discharge caused by melting of the fusible conductor sheets 50a to 50f.
  • At least one of the first insulating members 60Aa to 60Af, the second insulating member 60B, the shielding member 20, the cover 10A of the insulating case 10, and the holding member 10B has a tracking resistance index CTI of If they are made of a material with a voltage of 500 V or more, arc discharge will not easily form carbides that will act as conductive paths on the surfaces of these parts, so even if the size of the insulating case 10 is made smaller, leakage current will be less likely to occur. Become.
  • At least one of the first insulating members 60Aa to 60Af, the second insulating member 60B, the shielding member 20, the cover 10A of the insulating case 10, and the holding member 10B is made of polyamide resin or fluorine.
  • polyamide resin or fluororesin has excellent insulating properties and tracking resistance, so it is easy to achieve both miniaturization and weight reduction.
  • each of the soluble conductor sheets 50a to 50f is a laminate containing a low-melting-point metal layer and a high-melting-point metal layer, the low-melting-point metal layer contains Sn, and the high-melting-point metal layer contains
  • Ag or Cu is contained
  • the high melting point metal is melted by Sn when the low melting point metal layer is melted, so the fusing temperature of the soluble conductor sheets 50a to 50f is lowered.
  • Ag and Cu have higher physical strength than Sn, the physical strength of the soluble conductor sheets 50a to 50f in which the high melting point metal layer is laminated on the low melting point metal layer is higher than the physical strength of the low melting point metal layer alone. also higher.
  • Ag and Cu have a lower electrical resistivity than Sn, and the electrical resistance of the soluble conductor sheets 50a to 50f in which the high-melting-point metal layer is laminated on the low-melting-point metal layer is lower than the electrical resistance of the low-melting-point metal layer alone. also lower.
  • the fuse element can handle a larger current.
  • each of the soluble conductor sheets 50a to 50f has two or more high melting point metal layers, one or more low melting point metal layers, and the low melting point metal layer is a high melting point metal layer. If the laminate is disposed between the refractory metal layers on the outside, the strength of the soluble conductor sheets 50a-50f increases. In particular, when connecting the first end portion 51 and the first terminal 91 and the second end portion 52 and the second terminal 92 of the fusible conductor sheets 50a to 50f by soldering, the fusible conductor sheet is heated during soldering. Deformation of 50a to 50f becomes difficult to occur.
  • the soluble conductor sheets 50a to 50f when each of the soluble conductor sheets 50a to 50f is a single layer body containing silver or copper, compared with the case where it is a laminate of a high melting point metal layer and a low melting point metal layer , the electrical resistivity tends to be small. Therefore, the soluble conductor sheets 50a to 50f composed of a single layer containing silver or copper have the same area and the same electrical resistance as the soluble conductor sheets 50a to 50f composed of a laminate of a high melting point metal layer and a low melting point metal layer. Even if it has, the thickness can be reduced. When the soluble conductor sheets 50a to 50f are thin, the amount of melted and scattered material when the soluble conductor sheets 50a to 50f are fused decreases in proportion to the thickness, and the insulation resistance after breaking increases.
  • each of the fusible conductor sheets 50a to 50f has a through hole 54 in the fusing portion 53, and the cross-sectional area of the first end portion 51 and the second end portion 52 in the direction of current flow Since the fusing portion 53 has a fusing portion in which the cross-sectional area in the direction of current flow is reduced, the fusing portion is stabilized when a current exceeding the rating flows in the current path.
  • the fusing portion 53 is provided with the through hole 54 , but there is no particular limitation on the method for reducing the cross-sectional area of the fusing portion 53 .
  • the cross-sectional area of the fusing portion 53 may be reduced by cutting both ends of the fusing portion 53 into concave shapes or partially thinning the thickness.
  • FIG. 10 is a schematic diagram of a modification of the first embodiment, where (a) is a perspective view of a holding member 10BB that is a modification of the holding member 10B, and (b) is a first insulating member 60A and a second insulating member 60A.
  • FIG. 10 is a perspective view of a configuration in which a first insulating member 61A and a second insulating member 61B, which are modifications of the insulating member 60B, have openings through which the convex portions 20a of the shielding member 20 can move (pass).
  • FIG. 11A shows a schematic perspective view of the second insulating member
  • FIG. 11B shows a schematic perspective view of the first insulating member.
  • the first insulating member shown in FIG. 11(b) shows the common configuration.
  • the fuse element laminate in this modified example has the same configuration as that shown in FIG. 4 except for the first insulating member. Therefore, in the following description, the members common to those shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals.
  • Each of the first insulating members 61Aa to 61Af shown in FIGS. 10 and 11 has a first opening 64A
  • the second insulating member 61B has a second opening 65A.
  • the Y-direction lengths of the first opening 64A and the second opening 65A are greater than the Y-direction lengths of the soluble conductor sheets 50a to 50f and the convex portion 20a of the shielding member 20.
  • FIG. As a result, after the fusible conductor sheets 50a-50f are cut off, the convex portion 20a is inserted into the first opening 64A and the second opening 65A, and the fusing portions of the fusible conductor sheets 50a-50f are reliably shielded.
  • Each of the first insulating members 61Aa to 61Af and the second insulating member 61B are provided at both ends in the Y direction, respectively, in order to efficiently release the pressure rise due to the arc discharge that occurs when the fuse element is interrupted, to the pressing means housing space of the insulating case. air vent 67A.
  • each of the first insulating members 61Aa to 61Af and the second insulating member 61B has a ventilation hole 67A on each of both ends in the Y direction and on either side of the first opening 64A or the second opening 65A. , but there is no limit to the number.
  • the increased pressure generated by the arc discharge passes through the ventilation hole 67A and the pressing means of the insulating case 10 through the four corner gaps (not shown) provided between the pressing means support portion 20b and the second holding member 10BBb. 30 is efficiently escaped to the space that accommodates it. As a result, the shielding operation of the shielding member 20 is smoothly performed, and breakage of the first insulating members 61Aa to 61Af and the second insulating member 61B is prevented.
  • the first opening 64A and the second opening 65A are positioned to face the fusing portion 53 arranged between the first end 51 and the second end 52 of the soluble conductor sheets 50a to 50f.
  • the materials of the first insulating members 61Aa to 61Af and the second insulating member 61B are preferably the same as those of the first insulating members 60Aa to 60Af and the second insulating member 60B, and the same types of materials should be used. can be done.
  • the holding member 10BB shown in FIGS. 10A and 10B (the second holding member 10BBb arranged on the upper side in the Z direction and the first holding member 10BBa arranged on the lower side in the Z direction) is a first insulating member. and a shape corresponding to a modified example of the second insulating member.
  • FIGS. 12 to 15 are schematic diagrams showing a protection element according to a second embodiment of the invention.
  • the protective element according to the second embodiment does not have an active interruption mechanism using a heating element as a mechanism for interrupting the current path, and the soluble conductor sheet melts when an overcurrent exceeding the rated current flows through the soluble conductor sheet.
  • the main difference from the protection element according to the first embodiment is that it is based only on the overcurrent cutoff mechanism that cuts off the current path.
  • the main difference between the protective element according to the second embodiment and the protective element according to the first embodiment is that it does not have a heating element and a power supply member.
  • FIG. 12(a) is a view corresponding to FIG. 2, and is a perspective view schematically showing a part removed so that the inside of the protective element can be seen, and (b) is a perspective view of the shielding member. be.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 5(a) of the protective element according to the second embodiment.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 6, and is a cross-sectional view of the protective element in a state in which the shielding member cuts the fuse element and is completely lowered.
  • FIG. 15 is a perspective view schematically showing a state in which the fuse element laminate, first terminals, and second terminals are installed on the first holding member.
  • a protection element 200 shown in FIGS. 12 to 15 has an insulating case 11, a fuse element laminate 140, a first insulating member 160A, a shielding member 120, pressing means 30, and a locking member .
  • the energization direction means the direction in which electricity flows during use (X direction), and the cross-sectional area in the energization direction is the plane (Y- Z plane).
  • the insulating case 11 has a substantially elliptical columnar shape (the cross section of the YZ plane is an ellipse at any position in the X direction).
  • the insulating case 11 consists of a cover 110A and a holding member 110B. Since the protective element 200 does not have a heating element and a power supply member, the cover 110A and the holding member 110B are different from the cover 10A and the holding member 10B in that they do not have a heating element portion or a power supply member portion. is.
  • the holding member 110B is composed of a first holding member 110Ba arranged on the lower side in the Z direction and a second holding member 110Bb arranged on the upper side in the Z direction.
  • the outer shape of the cover 110A and the holding member 110B is small and has a substantially long columnar shape so as to withstand the internal pressure rise due to arc discharge, and the amount of material used is suppressed.
  • the external shape is not limited to a substantially long columnar shape, but may be any shape such as a rectangular parallelepiped, as long as it does not break due to damage.
  • An internal pressure buffering space 15 (see FIG. 14) is formed inside the holding member 110B.
  • the internal pressure buffering space 15 has the effect of suppressing a rapid increase in the internal pressure of the protection element 200 due to gas generated by arc discharge that occurs when the fuse element laminate 140 is melted.
  • cover 110A and the holding member 110B materials similar to those for the cover 10A and the holding member 10B can be used.
  • the fuse element laminate 140 includes a plurality of fusible conductor sheets 50 (the plurality of fusible conductor sheets may be collectively referred to as fuse elements 50) arranged in parallel in the thickness direction, and a plurality of fusible conductor sheets 50. It is arranged in close proximity to or in contact with the outside of the soluble conductor sheets 50 arranged between them and at the bottom and top of the plurality of soluble conductor sheets 50 to form a first opening. It has a plurality of first insulating members 160A (160Aa to 160Ag).
  • the fuse element laminate 140 consists of a fuse element and a first insulating member.
  • the plurality of fusible conductor sheets 50 have the same configuration as that shown in FIG.
  • first insulating members 160A are all members having the same configuration, and have the same configuration as the first insulating member 61A shown in FIG. Description is omitted.
  • the protective element 200 shown in FIGS. 12 to 15 is different in that a first insulating member is provided at a location corresponding to the second insulating member 60B provided in the protective element 100.
  • FIG. also in the protection element 200, instead of the first insulating member arranged at the uppermost portion, an insulating member having a configuration different from that of the first insulating member may be provided.
  • the second insulating member 60B differs from the first insulating member 60A in that it has a portion where the heating element 80 is arranged.
  • Both the fuse element stack 100 and the fuse element stack 40 are composed of the fuse element and the first insulating member.
  • the fuse element laminate 140 has six fusible conductor sheets 50a, 50b, 50c, 50d, 50e, 50f arranged in parallel in the thickness direction (Z direction).
  • First insulating members 160Ab, 160Ac, 160Ad, 160Ae and 160Af are arranged between each of the soluble conductor sheets 50a to 50f.
  • the first insulating members 160Ab-160Af are arranged in proximity to or in contact with each of the soluble conductor sheets 50a-50f. In the close proximity state, the distance between the first insulating members 160Ab to 160Af and the soluble conductor sheets 50a to 50f is preferably 0.5 mm or less, more preferably 0.2 mm or less.
  • a first insulating member 160Aa is arranged outside the soluble conductor sheet 50a arranged at the bottom among the soluble conductor sheets 50a to 50f. Further, a first insulating member 160Ag is arranged outside the soluble conductor sheet 50f arranged at the top of the soluble conductor sheets 50a to 50f. The width (length in the Y direction) of the soluble conductor sheets 50a-50f is narrower than the width of the first insulating members 160Aa-160Ag.
  • Fuse element laminate 140 is an example in which the number of soluble conductor sheets is six, but the number is not limited to six and may be any number. Further, in each of the soluble conductor sheets 50a to 50f, the fusing portion 53 configured to be easily fused is easily cut by the convex portion 120a of the shielding member 120. As shown in FIG.
  • the thickness of the soluble conductor sheets 50a to 50f is set to a thickness that can be fused by overcurrent.
  • the specific thickness depends on the material and number (number of sheets) of the soluble conductor sheets 50a to 50f, and the pressing force (stress) of the pressing means 30.
  • the soluble conductor sheets 50a to 50f are copper foil, As a guideline, it can be in the range of 0.01 mm or more and 0.1 mm or less.
  • the thickness can be in the range of 0.1 mm or more and 1.0 mm or less as a guideline.
  • Each of the first insulating members 160Aa to 160Ag has a first opening 64A in the center in the X direction through which the convex portion 120a of the shielding member 120 can move (pass).
  • the first insulating members 160Aa to 160Ag have a vent hole 67A for efficiently releasing the pressure rise due to the arc discharge that occurs when the fuse element is interrupted to the pressing means housing space of the insulating case.
  • each of the first insulating members 160Aa to 160Ag has five ventilation holes 67A on both sides of the first opening 64A at both ends in the Y direction, but there is no limit to the number.
  • the increased pressure generated by the arc discharge passes through the ventilation hole 67A and the pressing means of the insulating case 11 through the four corner gaps (not shown) provided between the pressing means support portion 120b and the second holding member 110Bb. 30 is efficiently escaped to the space that accommodates it. As a result, the shielding operation of the shielding member 120 is smoothly performed, and breakage of the first insulating members 160Aa to 160Ag is prevented.
  • the first opening 64A is located at a position facing the fusing portion 53 arranged between the first end 51 and the second end 52 of the fusible conductor sheets 50a to 50f.
  • the shielding member 120 has a convex portion 120a facing the fuse element laminate 140 side, and a pressing means support portion 120b having a concave portion 120ba that accommodates and supports the lower portion of the pressing means 30 .
  • a sandwiching groove 120aA for sandwiching the locking member 70 is provided at the tip of the convex portion 120a.
  • the shielding member 120 has three sandwiching grooves 120aA, but the number is not limited. The shielding member 120 is restrained from moving downward by the locking member 70 while the pressing force of the pressing means 30 is applied downward.
  • the engaging member 70 Since the projecting portion 70Ab of the engaging member 70 is in contact with the fusible conductor sheet 50f, when an overcurrent exceeding the rated current flows through the fusible conductor sheet, the engaging member 70 heats up and rises, reaching the softening temperature. It softens at the above temperature. Further, when a large overcurrent flows and the fusible conductor sheet 50f melts instantly, the generated arc discharge also flows through the locking member 70, and the locking member 70 softens at a temperature equal to or higher than the softening temperature. The softened locking member 70 is easily physically cut by the convex portion 120 a of the shielding member 120 pressed by the pressing force of the pressing means 30 .
  • the shielding member 120 moves downward to physically cut the soluble conductor sheets 50a to 50f.
  • the tip 120aa of the convex portion 120a is pointed and has a shape that facilitates cutting the soluble conductor sheets 50a to 50f. 14
  • the shielding member 120 moves through the first opening 64A of the fuse element stack 140, cuts the soluble conductor sheets 50a, 50b, 50c, 50d, 50e, and 50f by the convex portion 120a, and the shielding member 120 Fig. 3 shows a cross-sectional view of the protective element in the fully lowered state;
  • Shielding member 120 moves down first opening 64A of fuse element laminate 140, and soluble conductor sheets 50f, 50e, 50d, 50c, 50b, and 50a are sequentially cut by convex portion 120a of shielding member 120. , the cut surfaces are shielded and insulated by the convex portions 120a, and the electrical paths through the respective soluble conductor sheets are physically and reliably cut off. This causes the arc discharge to quickly extinguish (extinguish). Further, in a state in which the shielding member 120 moves through the first opening 64A of the fuse element laminate 140 and is completely lowered, the pressing means support portion 120b of the shielding member 120 moves from the first insulating member 160Ag to the fuse element laminate 140. , and the fusible conductor sheet and the first insulating members 160Aa to 160Ag are brought into close contact with each other, so that there is no space in which the arc discharge can continue, and the arc discharge is reliably extinguished.
  • the thickness (length in the X direction) of the convex portion 120a is smaller than the width in the X direction of the first openings 64A of the first insulating members 160Aa to 160Ag. With this configuration, the convex portion 120a can move downward in the Z direction in the first opening 64A.
  • the difference between the thickness of the convex portion 120a and the width of the first opening 64A in the X direction can be, for example, 0.05 to 1.0 mm. It is preferably 0.2 to 0.4 mm.
  • the thickness is 0.05 mm or more, even if the ends of the cut soluble conductor sheets 50a to 50f with a minimum thickness of 0.01 mm enter the gaps between the first insulating members 160Aa to 160Ag and the convex portions 120a, the convex portions 120a movement is smoother and the arc discharge is extinguished more quickly and reliably. This is because if the difference is 0.05 mm or more, the convex portion 120a is less likely to get caught. Further, when the difference is 1.0 mm or less, the first opening 64A functions as a guide for moving the convex portion 120a.
  • the difference between the thickness of the convex portion 120a and the width of the first opening 64A in the X direction is, for example, It can be 0.2 to 2.5 mm, preferably 0.22 to 2.2 mm.
  • the width (length in the Y direction) of the convex portion 120 a is wider than the width of the soluble conductor sheets 50 a to 50 f of the fuse element laminate 140 . This configuration allows the convex portion 120a to cut each of the fusible conductor sheets 50a-50f.
  • the length L of the convex portion 120a in the Z direction is such that the tip 120aa of the convex portion 120a is arranged at the lowest point in the Z direction among the first insulating members 160Aa to 160Ag when it is completely lowered in the Z direction. 1 It has a length that can reach below the insulating member 160Aa.
  • the convex portion 120a is lower than the lowermost first insulating member 160Aa, the convex portion 120a is inserted into the insertion hole 114 formed in the inner bottom surface of the holding member 110Ba. This configuration allows the convex portion 120a to cut each of the fusible conductor sheets 50a-50f.
  • the pressing means 30 is accommodated in the concave portion 120ba of the shielding member 120 while pressing the shielding member 120 downward in the Z direction.
  • the pressing means 30 the same one as that provided in the protective element 100 can be used.
  • the configuration (shape and material) of the locking member 170 may be the same as that of the locking member 70 .
  • the protective element 200 includes three locking members 170, but is not limited to three.
  • the shielding member 120 is held in a state of being inserted into a pinching groove 120aA provided at the tip 120aa of the convex portion 120a of the shielding member 120 .
  • the locking member 170 has a T-shaped configuration, and extends downward from a laterally extending portion (supporting portion) 170a including a first arm portion 170aa and a second arm portion 170ab, and a central portion of the laterally extending portion 170a. and a longitudinally extending portion (protruding portion) 170b.
  • the first arm portion 170aa and the first arm portion 170aa of the laterally extending portion 170a are supported by the shielding member side surface 160AgS across the first opening 64A of the first insulating member 160Ag.
  • the lower end of the vertically extending portion 170b is supported by the shielding member side surface 50fS of the soluble conductor sheet 50f.
  • the surface 160AgS of the first insulating member 160Ag on the side of the shielding member does not have a groove in which the locking member 170 is placed. good. If the longitudinally extending portion 170b is supported by the surface 50fS of the soluble conductor sheet 50f on the side of the shielding member, it will not contact the soluble conductor sheet 50f when an overcurrent exceeding the rated current flows through the soluble conductor sheet 50f.
  • the stopping member 170 heats up and softens at a temperature equal to or higher than the softening temperature.
  • both the laterally extending portion 170a and the longitudinally extending portion 170b are supported, but either one of them may be supported.
  • the vertically extending portion 170b is supported in contact with the surface 50fS of the soluble conductor sheet 50f on the side of the shielding member so as to be softened when an overcurrent flows.
  • the longitudinally extending portion 170b is not in contact with the surface 50fS of the soluble conductor sheet 50f on the side of the shielding member, it is preferably close to the surface 50fS on the side of the shielding member.
  • locking members 170 have the same shape, different shapes may be included.
  • the locking member 170 When the locking member 170 reaches a temperature equal to or higher than the softening temperature, it becomes soft enough to be deformed by an external force.
  • the softened locking member 170 is easily physically cut by the convex portion 120 a of the shielding member 120 pressed by the pressing force of the pressing means 30 .
  • the convex portion 120a of the shielding member 120 When the locking member 170 is cut, the convex portion 120a of the shielding member 120 is inserted downward in the Z direction through the first opening 64A.
  • the convex portion 120a When the convex portion 120a is inserted downward in the Z direction through the first opening 64A, the convex portion 120a pushes forward while cutting the soluble conductor sheet and reaches the lowest position.
  • the convex portion 120a shields the fusible conductor sheets 50a to 50f at the fusing portion 53 between the first terminal 91 side and the second terminal 92 side.
  • the arc discharge generated when the soluble conductor sheets 50a-50f are cut can be quickly and reliably extinguished.
  • the longitudinally extending portion 170b is in contact with the soluble conductor sheet 50f. Therefore, when an overcurrent exceeding the rated current flows through the fusible conductor sheet, the locking member 170 in contact with the fusible conductor sheet 50f heats up and is softened at a softening temperature or higher. Further, when a large overcurrent flows and the fusible conductor sheet 50f melts instantly, the generated arc discharge also flows through the locking member 170, and the locking member 170 softens at a temperature equal to or higher than the softening temperature. The softened locking member 170 is easily physically cut by the convex portion 120 a of the shielding member 120 pressed by the pressing force of the pressing means 30 .
  • the convex portion 120a of the shielding member 120 is inserted downward in the Z direction through the first opening 64A.
  • the fusible conductor sheet is thermally fused by an overcurrent exceeding the rated current, and the convex portion 120a is inserted downward in the Z direction as it is through the first opening portion 64A.
  • the convex portion 120a shields the fusible conductor sheets 50a to 50f from the first terminal 91 side and the second terminal 92 side at the fusing portion thereof.
  • the arc discharge generated when the soluble conductor sheets 50a-50f are cut can be quickly and reliably extinguished.
  • the fusible conductor sheet is cut by the projections 120a when the projections 120a are inserted into the first opening 64A downward in the Z direction. , to reach the lowest position.
  • the convex portion 120a shields the fusible conductor sheets 50a to 50f from the first terminal 91 side and the second terminal 92 side at the fusing portion.
  • the arc discharge generated when the soluble conductor sheets 50a-50f are cut off can be quickly and reliably extinguished.
  • the protective element 200 according to the second embodiment has many members that are the same as or similar to the protective element 100 according to the first embodiment, except that it does not have a heating element and a power supply member, so the description of the manufacturing method is omitted. .
  • the fuse element 50 when an overcurrent exceeding the rated current flows through the fuse element 50 (the plurality of fusible conductor sheets 50a to 50f), the fuse element 50 is thermally fused to cut off the current path.
  • the locking member 170 suppresses the movement of the shielding member 120 to which the pressing force is applied by the pressing means 30. Therefore, the fuse element 50 ( A cutting pressing force by the pressing means 30 and the shielding member 120 is not applied to the plurality of soluble conductor sheets (50a to 50f). As a result, deterioration over time of the fuse element 50 is suppressed, and breaking of wire due to a state in which a pressing force is applied when the temperature of the fuse element 50 rises when interruption of the current path is not required can be prevented.
  • the fuse element laminate 140 includes a plurality of soluble conductor sheets 50a to 50f arranged in parallel in the thickness direction, and each of the soluble conductor sheets 50a to 50f is arranged therebetween. It is insulated by adjoining or contacting (adhering) the first insulating members 160Ab to 160Af and the first insulating members 160Aa to 160Ag arranged outside the soluble conductor sheets 50a and 50f. As a result, the current value flowing through each of the soluble conductor sheets 50a-50f becomes smaller, the space surrounding the soluble conductor sheets 50a-50f becomes extremely narrow, and the scale of arc discharge caused by fusing tends to become smaller. Therefore, according to the protective element 200 of the present embodiment, it is possible to reduce the size and weight of the insulating case 11 .
  • the first insulating member 160Aa is arranged between the fusible conductor sheet 50a arranged at the bottom among the fusible conductor sheets 50a to 50f and the first holding member 110Ba of the insulating case 11. Also, if one insulating member 160Ag is arranged between each of the fusible conductor sheets 50a to 50f arranged at the topmost soluble conductor sheet 50f and the second holding member 110Bb of the insulating case 11, the soluble Since the conductor sheets 50a and 50f do not come into direct contact with the first holding member 110Ba and the second holding member 110Bb, the arc discharge makes it difficult for carbides to form conductive paths on the inner surface of the insulating case 11. Even if the size of 11 is reduced, leakage current is less likely to occur.
  • the protection element 200 of the present embodiment when the first insulating members 160Aa to 160Ag have openings at positions facing the fusing portions 53 between the first ends 51 and the second ends 52 of the soluble conductor sheets 50a to 50f, When the fusible conductor sheets 50a to 50f are fused at the fusing portion 53, it is possible to suppress continuous adherence of melted and scattered matter to the surfaces of the first insulating members 160Aa to 160Ag. Therefore, it is possible to quickly extinguish the arc discharge caused by melting of the fusible conductor sheets 50a to 50f.
  • At least one of the first insulating members 160Aa to 160Ag, the shielding member 120, the cover 110A of the insulating case 11, and the holding member 110B is made of a material having a tracking resistance index CTI of 500 V or more. This makes it difficult for arc discharge to form carbides that act as conductive paths on the surfaces of these parts, so that even if the size of the insulating case 11 is reduced, leakage current is less likely to occur.
  • At least one of the first insulating members 160Aa to 160Ag, the shielding member 120, the cover 110A of the insulating case 11, and the holding member 110B is made of polyamide resin or fluorine resin.
  • the polyamide-based resin or fluorine-based resin is excellent in insulating properties and tracking resistance, so that it becomes easy to achieve both miniaturization and weight reduction.
  • each of the soluble conductor sheets 50a to 50f is a laminate containing a low-melting-point metal layer and a high-melting-point metal layer, the low-melting-point metal layer containing Sn, and the high-melting-point metal layer containing
  • Ag or Cu When Ag or Cu is contained, the high melting point metal is melted by Sn when the low melting point metal layer is melted, so the fusing temperature of the soluble conductor sheets 50a to 50f is lowered.
  • Ag and Cu have higher physical strength than Sn, the physical strength of the soluble conductor sheets 50a to 50f in which the high melting point metal layer is laminated on the low melting point metal layer is higher than the physical strength of the low melting point metal layer alone.
  • the fuse element can handle a larger current.
  • each of the soluble conductor sheets 50a to 50f has two or more high melting point metal layers, one or more low melting point metal layers, and the low melting point metal layer is a high melting point metal layer. If the laminate is disposed between the refractory metal layers on the outside, the strength of the soluble conductor sheets 50a-50f increases. In particular, when connecting the first end portion 51 and the first terminal 91 and the second end portion 52 and the second terminal 92 of the fusible conductor sheets 50a to 50f by soldering, the fusible conductor sheet is heated during soldering. Deformation of 50a to 50f becomes difficult to occur.
  • the soluble conductor sheets 50a to 50f when each of the soluble conductor sheets 50a to 50f is a single layer body containing silver or copper, compared to the case where it is a laminate of a high melting point metal layer and a low melting point metal layer , the electrical resistivity tends to be small. Therefore, the soluble conductor sheets 50a to 50f composed of a single layer containing silver or copper have the same area and the same electrical resistance as the soluble conductor sheets 50a to 50f composed of a laminate of a high melting point metal layer and a low melting point metal layer. Even if it has, the thickness can be reduced. When the soluble conductor sheets 50a to 50f are thin, the amount of melted and scattered material when the soluble conductor sheets 50a to 50f are fused decreases in proportion to the thickness, and the insulation resistance after breaking increases.
  • each of the fusible conductor sheets 50a to 50f has a through hole 54 in the fusing portion 53, and the cross-sectional area of the first end portion 51 and the second end portion 52 in the direction of current flow Since the fusing portion 53 has a fusing portion in which the cross-sectional area in the direction of current flow is reduced, the fusing portion is stabilized when a current exceeding the rating flows in the current path.
  • the fusing portion 53 is provided with the through hole 54, but there is no particular limitation on the method for reducing the cross-sectional area of the fusing portion 53.
  • FIG. the cross-sectional area of the fusing portion 53 may be reduced by cutting both ends of the fusing portion 53 into concave shapes or partially thinning the thickness.
  • FIG. 16 is a schematic diagram of a modification of the fuse element, and is a cross-sectional view corresponding to FIG. 4(c).
  • FIG. 17 is a schematic diagram of a modification of the fuse element, and is a plan view corresponding to FIG. 4(a).
  • FIG. 18 is a schematic diagram of a modification of the fuse element, and is a cross-sectional view corresponding to FIG. 4(c).
  • the same reference numerals are assigned to the same or substantially the same constituent members as those in the above-described configuration, and description thereof will be omitted.
  • one end of the first terminal 91 is connected to the first end 251 of the fuse element 250 .
  • One end of the second terminal 92 is connected to the second end 252 of the fuse element 250 .
  • the first end 251 of the fuse element 250 is connected to the top surface of the first terminal 91 .
  • a second end 252 of the fuse element 250 is connected to the upper surface of the second terminal 92 .
  • the connection positions of the fuse element 250 and the first terminal 91 and the second terminal 92 are not limited to this.
  • the first end 251 of the fuse element 250 may be connected to the bottom surface of the first terminal 91
  • the second end 252 of the fuse element 250 may be connected to the bottom surface of the second terminal 92. .
  • the fuse element 250 is a single layer body.
  • Single layers contain Ag or Cu.
  • the single layer may be Ag alone, Cu alone, Ag alloy, or Cu alloy.
  • the material of the monolayer is not limited.
  • the first terminal 91 and the second terminal 92 may have substantially the same shape, or may have different shapes.
  • the first terminal 91 and the second terminal 92 are each composed of one component, but the configuration is not limited to this.
  • the thickness of the first terminal 91 and the second terminal 92 is not particularly limited, but may be, for example, in the range of 0.3 mm or more and 1.0 mm or less.
  • the thickness of the first terminal 91 and the thickness of the second terminal 92 may be the same or different.
  • the first terminal 291 has an external terminal hole 291a.
  • the second terminal 292 has an external terminal hole 292a.
  • One of the external terminal hole 291a and the external terminal hole 292a is used for connection to the power supply side, and the other is used for connection to the load side.
  • the external terminal hole 291a and the external terminal hole 292a may be used to be connected to the current path inside the load.
  • the external terminal hole 291a and the external terminal hole 292a can be through holes that are substantially circular in plan view.
  • each of the first terminal 291 and the second terminal 292 may be composed of two parts (a terminal upper portion 293 and a terminal lower portion 294).
  • the upper terminal portion 293 and the lower terminal portion 294 may be integrated by fitting.
  • the terminal upper portion 293 and the terminal lower portion 294 may have a common top and bottom shape and may be integrated by being vertically inverted.
  • the upper terminal portion 293 and the lower terminal portion 294 may have substantially the same shape, or may have different shapes.
  • the thicknesses 293t and 294t of the upper terminal portion 293 and the lower terminal portion 294 are not particularly limited, but may be, for example, within a range of 0.3 mm or more and 2.0 mm or less.
  • the thickness 293t of the terminal upper portion 293 and the thickness 294t of the terminal lower portion 294 may be the same or different.
  • first terminal 291 and the second terminal 292 are composed of a terminal upper portion 293 and a terminal lower portion 294
  • one end of the terminal upper portion 293 of the first terminal 291 is connected to the first end portion 251 of the fuse element 250 .
  • one end of the terminal upper portion 293 of the second terminal 292 may be connected to the second end 252 of the fuse element 250 .
  • the first end 251 of the fuse element 250 is connected to the top surface of the terminal top 293 of the first terminal 291
  • the second end 252 of the fuse element 250 is connected to the top surface of the terminal top 293 of the second terminal 292 . It is connected.
  • connection positions of the fuse element 250 and the first terminal 291 and the second terminal 292 are not limited to this.
  • the first end 251 of the fuse element 250 may be connected to the bottom surface of the terminal bottom 294 of the first terminal 291
  • the second end 252 of the fuse element 250 may be connected to the bottom surface of the terminal bottom 294 of the second terminal 292 . It may be connected to the bottom surface.
  • the first insulating member 260A is a single layer and is arranged in close proximity to or in contact with the fuse element 250, but is not limited to this.
  • the first insulating member 260A is a single layer, but is not limited to this.
  • a plurality (for example, three) of first insulating members may be arranged in close proximity to or in contact with each other.
  • the specifications (terminal specifications) of the first terminal 291 and the second terminal 292 can be a common specification with a rated current specification (for example, 100 A to 300 A).
  • a rated current specification for example, 100 A to 300 A.
  • the thicknesses 291t and 292t (terminal thickness) of the first terminal 291 and the second terminal 292 should be 2.0 mm. can be done. Note that the bolt specifications and terminal specifications are not limited to the above.
  • the terminal specifications are such that the diameter of the external terminal hole 291a and the external terminal hole 292a (terminal hole diameter) is 9 mm, and the widths 291w and 292w of the first terminal 291 and the second terminal 292 ( The terminal width) is 17.5 mm, the distance K from the terminal hole center to the terminal outer edge is 9.1 mm, the thicknesses 291t and 292t (terminal thickness) of the first terminal 291 and the second terminal 292 are 2 mm (1 mm thick terminal 2 sheets). Note that each of the above values is an example and is not limited.
  • the contact resistance tends to decrease as the tightening torque increases and the tightening area increases due to the larger washer diameter, so it is effective for handling large currents.
  • the contact resistance tends to be lower than when M5 screws are used, so it is effective for handling large currents.
  • the overall resistance tends to decrease due to the decrease in resistance due to the increase in cross-sectional area and the decrease in contact resistance due to the increase in rigidity, so it is effective for handling large currents.
  • the overall resistance is reduced compared to when the terminal thickness is set to 0.5 mm when M5 screws are used. It is effective for handling large currents.
  • the terminal thickness is 2.0 mm when M8 screws are used as bolt specifications.
  • the contact resistance tends to be lower than when M5 screws are used, and the overall resistance tends to be lower than when the terminal thickness is 0.5 mm, so it is effective for handling large currents. target. Therefore, even if there is only one fuse element 250, it is possible to obtain a resistance value that satisfies the product performance. That is, the number of fuse elements 250 can be reduced, which is preferable for reducing the number of parts.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 5(a) of the protection element according to the third embodiment of the invention.
  • the main difference of the protective element according to the third embodiment from the protective element according to the first embodiment is that the fuse element is sandwiched between two case parts.
  • the same reference numerals are assigned to the same or substantially the same components as the protective element according to the first embodiment and the above-described modified example, and the description thereof will be omitted.
  • the energization direction means the direction in which electricity flows during use (X direction), and the cross-sectional area in the energization direction is the plane (Y- Z plane).
  • the insulating case 310 consists of a cover 310A and a holding member 310B.
  • materials for the cover 310A and the holding member 310B materials similar to those for the cover 10A and the holding member 10B can be used.
  • An internal pressure buffering space 15 is formed inside the holding member 310B.
  • the internal pressure buffering space 15 has the effect of suppressing a rapid increase in the internal pressure of the protective element 300 due to gas generated by arc discharge that occurs when the fuse element 250 is blown.
  • the holding member 310B consists of a first holding member 310Ba arranged on the lower side in the Z direction and a second holding member 310Bb arranged on the upper side in the Z direction.
  • the second holding member 310Bb is an example of one of the two case parts
  • the first holding member 310Ba is an example of the other of the two case parts.
  • the insulating case 310 is composed of at least two case parts (a first holding member 310Ba arranged on the lower side in the Z direction and a second holding member 310Bb arranged on the upper side in the Z direction).
  • the second holding member 310Bb is integrated with the first insulating member, but is not limited to this.
  • the protective element has a first insulating member and a second insulating member
  • one case component may be integrated with the first insulating member and the other case component may be integrated with the second insulating member.
  • One case component may be integrated with the first insulating member, or the other case component may be integrated with the second insulating member.
  • fuse element 250 is a single layer body.
  • the fuse element 250 has the same configuration as that shown in FIG. 18, and the description of the above features is omitted.
  • the fuse element 250 is sandwiched between the first holding member 310Ba and the second holding member 310Bb, but is not limited to this.
  • the fuse element 250 may be arranged between the first holding member 310Ba and the second holding member 310Bb via the first insulating member or the second insulating member.
  • fuse element 250 may be positioned between two case parts in close proximity to or in contact with the two case parts.
  • the second holding member 310Bb is integrated with the first insulating member, and the fuse element 250 is arranged along the lower surface of the second holding member 310Bb, but the present invention is not limited to this.
  • the fuse element may be arranged along the upper surface of the first holding member 310Ba.
  • the arrangement of the fuse element 250 with respect to the first holding member 310Ba or the second holding member 310Bb is not limited to the above.
  • the shielding member 320 has a convex portion 320a facing the fuse element 250 side and a pressing means support portion 320b having a concave portion 320ba for accommodating and supporting the lower portion of the pressing means 30. As shown in FIG. The convex portion 320a protrudes toward the fuse element 250 side.
  • the blocking member 320 is restrained from moving downward by the locking member 370 while the pressing force of the pressing means 30 is applied downward. Therefore, when the locking member 370 is heated by the heat generated by the heating element 80 and softened at a temperature equal to or higher than the softening temperature, the shielding member 320 can move downward.
  • the softened locking member 370 is physically crushed by the pressing force of the pressing means 30, thermally fused, or physically broken by the pressing means 30, depending on the type of material and heating conditions. It is affected by a combination of strong forces and thermal fusing.
  • Shielding member 320 moves downward to physically disconnect fuse element 250 when the downward movement restraint by locking member 370 is released.
  • the tip 320aa of the convex portion 320a is sharp and has a shape that facilitates cutting the fuse element 250. As shown in FIG.
  • the shielding member 320 moves downward and the fuse element 250 is cut by the convex portion 320a of the shielding member 320, the cut surfaces are shielded by the convex portion 320a and insulated from each other, and the current path through the fuse element 250 is cut. is physically blocked. This causes the arc discharge to quickly extinguish (extinguish).
  • the pressing means 30 is accommodated in the concave portion 320ba of the shielding member 320 while pressing the shielding member 320 downward in the Z direction.
  • the pressing means 30 is held in a contracted state in the concave portion 320ba of the shielding member 320.
  • the pressing means 30 has the same configuration as that shown in FIG. 5 although its arrangement is different, and the description of the above features is omitted.
  • a conical spring is used as the pressing means 30, the side with the larger outer diameter is arranged facing the fuse element 250 side, and the third holding member 310Bc is placed on the top in the Z direction to press the conical spring. Arranged to shrink. Therefore, when the spring is inserted from the upper side of the second holding member 3101Bb, the positioning stability is enhanced, which is preferable for automating the manufacturing process.
  • Locking member 370 restrains movement of shielding member 320 .
  • the locking member 370 is provided above the shielding member 320 .
  • the locking member 370 is supported by the upper portion of the second holding member 310Bb and the upper portion of the shielding member 320. As shown in FIG. An upper portion of the second holding member 310Bb and an upper portion of the shielding member 320 have recesses corresponding to the shape and position of the locking member 370, and the recesses stably hold the locking member 370 so as to sandwich it.
  • the heating element 80 is mounted so as to contact the outer surface of the locking member 370 in the X direction.
  • the heating element 80 is the locking member 370 or a fixing member that fixes the locking member 370 (for example, solder that joins two locking members 370 together, or solder that joins the heating element 80 and the locking member 370 together). is heated and softened.
  • the power supply member 90 is connected to each of the two heating elements 80, but the present invention is not limited to this.
  • the heating element 80 When the heating element 80 is energized with an electric current, the heating element 80 generates heat, and the heat is transferred to the locking member 370 to raise the temperature of the locking member 370 and soften it at a temperature equal to or higher than the softening temperature.
  • the softening temperature means a temperature or a temperature range at which a solid phase and a liquid phase coexist or coexist.
  • the convex portion 320a of the shielding member 320 is inserted downward in the Z direction through the gap of the second holding member 310Bb. Then, while cutting the fuse element 250, the convex portion 320a advances and reaches the lowest position. As a result, the convex portion 320a shields the fuse element 250 from the first terminal 291 side and the second terminal 292 side at the fusing portion. As a result, the arc discharge that occurs when the fuse element 250 is cut can be quickly and reliably extinguished.
  • the heating element 80 generates heat when a current is passed through it, and the heat heats the locking member 370 to soften and melt it. Due to the melting of the locking member 370, the shielding member 320, which is pressed downward in the Z direction by the pressing means 30, moves downward, cuts the fuse element 250, and separates the fuse element 250 from the first terminal 291 side to the first terminal 291 side. 2 The terminal 292 side is shielded. Furthermore, when using a composite locking structure in which two locking members 370 are joined with a fixing member, or when using a structure in which the locking member 370 and the heating element 80 are joined with a fixing member, the heating element 80 generates heat when an electric current is passed through it, and the heat softens and melts the fixing member.
  • the shielding member 320 to which the pressing force is applied downward in the Z direction by the pressing means 30 moves downward, cuts the fuse element 250, and separates the fuse element 250 from the first terminal 291 side and the first terminal 291 side. 2
  • the terminal 292 side is shielded.
  • the fixing member is softened, the locking member 370 cannot be cut and is released (disengaged).
  • the insulating case 310 is composed of at least two case parts (a first holding member 310Ba arranged on the lower side in the Z direction and a second holding member 310Bb arranged on the upper side in the Z direction).
  • the second holding member 310Bb which is one of the case components, is integrated with the first insulating member. Therefore, it is not necessary to separately provide the first insulating member, and the number of parts can be reduced, contributing to cost reduction.
  • the fuse element 250 is sandwiched between the first holding member 310Ba and the second holding member 310Bb.
  • the fuse element 250 is insulated by adjoining or contacting (adhering) the first holding member 310Ba and the second holding member 310Bb.
  • the space surrounding the fuse element 250 becomes extremely narrow, and the scale of the arc discharge caused by the fusing tends to become small. Therefore, according to the protective element 300 of the present embodiment, it is possible to reduce the size and weight of the insulating case 310 .
  • the protective element of the present invention is not limited to the embodiments described above.

Abstract

この保護素子は、ヒューズエレメントと、ヒューズエレメントを収容する絶縁ケース(10)と、第1端子(91)と、第2端子(92)とを有し、さらに、ヒューズエレメントに近接若しくは接触させた状態で配置された第1絶縁部材及び第2絶縁部材と、ヒューズエレメントを分断する遮蔽部材(20)と、遮蔽部材(20)を押圧する押圧手段(30)と、遮蔽部材(20)の移動を抑える係止部材と、係止部材を加熱し軟化させる発熱体(80A、80B)と、発熱体(80A、80B)に電流を通電する給電部材(90a、90b)とを有し、絶縁ケース(10)はさらに、第1絶縁部材と、第2絶縁部材と、遮蔽部材(20)と、押圧手段(30)と、係止部材と、発熱体(80A、80B)と、給電部材(90a、90b)の一部とを収容する。

Description

保護素子
 本発明は、保護素子に関する。
 本発明は、2021年09月03日に日本に出願された特願2021-144287号と、2022年07月25日に日本に出願された特願2022-118087号と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、電流経路に定格を超える電流が流れたときに、発熱して溶断し、電流経路を遮断するヒューズエレメントがある。ヒューズエレメントを備える保護素子(ヒューズ素子)は、家電製品から電気自動車など幅広い分野で使用されている。
 例えば、特許文献1には、主に自動車用電気回路等に用いられるヒューズエレメントとして、両端部に位置する端子部の間に連結された2つのエレメントと、当該エレメントの略中央部に設けられた溶断部と、を備えるヒューズエレメントが記載されている。特許文献1には、ケーシングの内部に2枚組のヒューズエレメントが格納され、ヒューズエレメントとケーシングとの間に、消弧材を封入したヒューズが記載されている。
日本国特開2017-004634号公報
 高電圧かつ大電流の電流経路に設置される保護素子においては、ヒューズエレメントが溶断されると、アーク放電が発生しやすい。大規模なアーク放電が発生すると、ヒューズエレメントが収納されている絶縁ケースが破壊されてしまう場合がある。このため、ヒューズエレメントの材料として、銅などの低抵抗でかつ高融点の金属を用いてアーク放電の発生を抑えることが行われている。また、絶縁ケースの材料として、セラミックスなどの堅牢でかつ高耐熱性の材料を用いること、さらに絶縁ケースのサイズを大きくすることが行われている。
 また、これまでの高電圧大電流(100V/100A以上)の電流ヒューズは過電流遮断のみであり、遮断信号による遮断機能を両立するものはなかった。
 本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、ヒューズエレメントの溶断時に大規模なアーク放電が発生しにくく、絶縁ケースのサイズを小型軽量化することが可能であると共に、高電圧大電流対応の過電流遮断と遮断信号による遮断機能を両立する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]ヒューズエレメントと、前記ヒューズエレメントを収容する絶縁ケースと、第1端子と、第2端子とを有し、
 さらに、前記ヒューズエレメントに近接若しくは接触させた状態で配置され、第1開口部若しくは第1分離部が形成された第1絶縁部材、及び第2開口部若しくは第2分離部が形成された第2絶縁部材と、
 前記ヒューズエレメントを分断するように、前記第1絶縁部材の前記第1開口部若しくは前記第1分離部と、前記第2絶縁部材の前記第2開口部若しくは前記第2分離部とを、前記第1開口部若しくは前記第1分離部に挿入可能な方向に移動可能な遮蔽部材と、
 前記遮蔽部材を前記遮蔽部材の移動可能な方向に押圧する押圧手段と、 
 前記遮蔽部材の移動を抑える係止部材と、
 前記係止部材若しくは前記係止部材を固定する固定部材を加熱し軟化させる発熱体と、
 前記発熱体に電流を通電する給電部材と、を有し、
 前記ヒューズエレメントは、互いに対向する第1端部と第2端部を有し、前記第1端子は、一方の端部が前記第1端部と接続し他方の端部が前記絶縁ケースから外部に露出し、前記第2端子は、一方の端部が前記第2端部と接続し他方の端部が前記絶縁ケースから外部に露出しており、
 前記絶縁ケースはさらに、前記第1絶縁部材と、前記第2絶縁部材と、前記遮蔽部材と、前記押圧手段と、前記係止部材と、前記発熱体と、前記給電部材の一部とを収容する、保護素子。
[2]前記発熱体が発熱し、前記係止部材若しくは前記固定部材が軟化することによって、前記押圧手段の応力により前記遮蔽部材が前記係止部材を切断若しくは解放し、
 さらに前記遮蔽部材が前記第2絶縁部材の前記第2開口部若しくは前記第2分離部と、前記第1絶縁部材の前記第1開口部若しくは前記第1分離部とを移動して前記ヒューズエレメントを切断することによって、前記ヒューズエレメントの通電を遮断する、[1]に記載の保護素子。
[3]前記遮蔽部材は、前記ヒューズエレメントを切断し、前記ヒューズエレメントを前記ヒューズエレメントの通電方向に遮蔽する、[1]または[2]に記載の保護素子。
[4]前記押圧手段はバネである、[1]から[3]のいずれかに記載の保護素子。
[5]前記第1絶縁部材、前記第2絶縁部材、前記遮蔽部材及び前記絶縁ケースのうち少なくとも一つは、耐トラッキング指標CTIが500V以上の材料で形成されている、[1]から[4]のいずれかに記載の保護素子。
[6]前記第1絶縁部材、前記第2絶縁部材、前記遮蔽部材及び前記絶縁ケースのうち少なくとも一つは、ポリアミド系樹脂、フッ素系樹脂からなる群より選ばれる一種の樹脂材料で形成されている、[1]から[5]のいずれかに記載の保護素子。
[7]前記ヒューズエレメントは、低融点金属層と高融点金属層とを含む積層体を少なくとも一部に有し、前記低融点金属層は錫を含み、前記高融点金属層は銀もしくは銅を含む、[1]から[6]のいずれかに記載の保護素子。
[8]前記ヒューズエレメントは、前記高融点金属層を2層以上有し、前記低融点金属層を1層以上有し、前記低融点金属層が前記高融点金属層の間に配置された積層体を少なくとも一部に有する、[7]に記載の保護素子。
[9]前記ヒューズエレメントは、銀もしくは銅を含む単層体を少なくとも一部に有する、[1]から[8]のいずれかに記載の保護素子。
[10]前記ヒューズエレメントは、前記第1端部と前記第2端部の間に溶断部を有し、前記第1端部および前記第2端部の前記第1端部から前記第2端部に向かう通電方向の断面積より、前記溶断部の前記通電方向の断面積の方が小さい、[1]から[9]のいずれかに記載の保護素子。
[11]前記係止部材の一部が、前記ヒューズエレメントと近接若しくは接触している、[1]から[10]のいずれかに記載の保護素子。
[12]前記絶縁ケースは、少なくとも2つのケース部品から成り、一方のケース部品が前記第1絶縁部材と一体且つ他方のケース部品が前記第2絶縁部材と一体である、若しくは、前記一方のケース部品が前記第1絶縁部材と一体又は前記他方のケース部品が前記第2絶縁部材と一体である、[1]から[11]のいずれかに記載の保護素子。
[13]前記絶縁ケースは、少なくとも2つのケース部品から成り、
 前記ヒューズエレメントは、一方のケース部品と他方のケース部品との間に挟まれている、[1]から[12]のいずれかに記載の保護素子。
[14]ヒューズエレメントと、前記ヒューズエレメントを収容する絶縁ケースと、第1端子と、第2端子とを有し、
 さらに、前記ヒューズエレメントに近接若しくは接触させた状態で配置され、第1開口部若しくは第1分離部が形成された第1絶縁部材と、
 前記ヒューズエレメントを分断するように、前記第1絶縁部材の前記第1開口部若しくは前記第1分離部を、前記第1開口部若しくは前記第1分離部に挿入可能な方向に移動可能な遮蔽部材と、
 前記遮蔽部材を前記遮蔽部材の移動可能な方向に押圧する押圧手段と、 
 前記遮蔽部材の移動を抑える係止部材と、を有し、
前記ヒューズエレメントは、互いに対向する第1端部と第2端部を有し、前記第1端子は、一方の端部が前記第1端部と接続し他方の端部が前記絶縁ケースから外部に露出し、前記第2端子は、一方の端部が前記第2端部と接続し他方の端部が前記絶縁ケースから外部に露出しており、
 前記絶縁ケースはさらに、前記第1絶縁部材と、前記遮蔽部材と、前記押圧手段と、前記係止部材とを収容する、保護素子。
[15]前記遮蔽部材は、前記ヒューズエレメントを切断し、前記ヒューズエレメントを前記ヒューズエレメントの通電方向に遮蔽する、[14]に記載の保護素子。
[16]前記押圧手段はバネである、[14]または[15]に記載の保護素子。
[17]前記第1絶縁部材、前記遮蔽部材及び前記絶縁ケースのうち少なくとも一つは、耐トラッキング指標CTIが500V以上の材料で形成されている、[14]から[16]のいずれかに記載の保護素子。
[18]前記第1絶縁部材、前記遮蔽部材及び前記絶縁ケースのうち少なくとも一つは、ポリアミド系樹脂、フッ素系樹脂からなる群より選ばれる一種の樹脂材料で形成されている、[14]から[17]のいずれかに記載の保護素子。
[19]前記ヒューズエレメントは、低融点金属層と高融点金属層とを含む積層体を少なくとも一部に有し、前記低融点金属層は錫を含み、前記高融点金属層は銀もしくは銅を含む、[14]から[18]のいずれかに記載の保護素子。
[20]前記ヒューズエレメントは、前記高融点金属層を2層以上有し、前記低融点金属層を1層以上有し、前記低融点金属層が前記高融点金属層の間に配置された積層体を少なくとも一部に有する、[19]に記載の保護素子。
[21]前記ヒューズエレメントは、銀もしくは銅を含む単層体を少なくとも一部に有する、[14]から[20]のいずれかに記載の保護素子。
[22]前記ヒューズエレメントは、前記第1端部と前記第2端部の間に溶断部を有し、前記第1端部および前記第2端部の前記第1端部から前記第2端部に向かう通電方向の断面積より、前記溶断部の前記通電方向の断面積の方が小さい、[14]から[21]のいずれかに記載の保護素子。
[23]前記係止部材の一部が、前記ヒューズエレメントと近接若しくは接触している、[14]から[22]のいずれかに記載の保護素子。
[24]前記ヒューズエレメントの外側に近接若しくは接触させた状態で配置された前記第1絶縁部材には、前記係止部材を保持する係止部材保持部を有する、[14]から[23]のいずれかに記載の保護素子。
[25]前記絶縁ケースは、少なくとも2つのケース部品から成り、一方のケース部品が前記第1絶縁部材と一体である、[14]から[24]のいずれかに記載の保護素子。
[26]前記絶縁ケースは、少なくとも2つのケース部品から成り、前記ヒューズエレメントは、一方のケース部品と他方のケース部品との間に挟まれている、[14]から[25]のいずれかに記載の保護素子。
[27]前記係止部材若しくは前記係止部材を固定する固定部材を加熱し軟化させる発熱体と、
 前記発熱体に電流を通電する給電部材と、を有し、
 前記発熱体が発熱し、前記係止部材若しくは前記固定部材が軟化することによって、前記押圧手段の応力により前記遮蔽部材が前記係止部材を切断若しくは解放し、
 さらに前記遮蔽部材が前記第1絶縁部材の前記第1開口部若しくは前記第1分離部を移動して前記ヒューズエレメントを切断することによって、前記ヒューズエレメントの通電を遮断する、[14]から[26]のいずれかに記載の保護素子。
 本発明によれば、ヒューズエレメントの溶断時に大規模なアーク放電が発生しにくく、絶縁ケースのサイズを小型軽量化することが可能であると共に、高電圧大電流対応の過電流遮断と遮断信号による遮断機能を両立する保護素子を提供することが可能となる。
本発明の第1実施形態に係る保護素子の斜視図である。 図1に示した保護素子の内部が見えるように一部を除去した斜視図である。 図1に示した保護素子の分解斜視図である。 (a)は、第1端子及び第2端子とヒューズエレメント積層体を構成する可溶性導体シート1個とを模式的に示す平面図であり、(b)は、ヒューズエレメント積層体、第2絶縁部材、第1端子、及び、第2端子を模式的に示す平面図であり、(c)は、(b)で示した平面図のX-X’線に沿った断面図である。 (a)は、図1のV-V’線に沿った断面図であり、(b)は、係止部材近傍の拡大図である。 遮蔽部材がヒューズエレメントを切断して下がりきった状態の保護素子の断面図である。 (a)は係止部材の変形例を有する保護素子の断面図であり、(b)は、係止部材近傍の拡大図である。 発熱体の構造の一例を示すものであり、(a)は上面平面図であり、(b)は印刷前の絶縁基板の上面平面図、(C)は抵抗層印刷後の上面平面図、(d)は絶縁層印刷後の上面平面図、(e)は電極層印刷後の上面平面図、(f)は下面平面図である。 発熱体へ給電する給電部材の引き出し方法を説明するための保護素子の斜視図であり、(a)は2個の発熱体を直列につなぐ場合であり、(b)は2個の発熱体を並列につなぐ場合である。 第1実施形態の変形例の模式図であり、(a)は保持部材10Bの変形例である保持部材10BBの斜視図であり、(b)は保持部材10Bの変形例である保持部材10BBと、第1絶縁部材60A及び第2絶縁部材60Bの変形例である第1絶縁部材61A及び第2絶縁部材61Bの斜視図である。 (a)は変形例の第2絶縁部材61Bの斜視図であり、(b)は第1絶縁部材61Aの斜視図である。 第2実施形態に係る保護素子の内部が見えるように一部を除去して模式的に示した斜視図であり、(b)は遮蔽部材の下側斜視図である。 第2実施形態に係る保護素子の、図5(a)に対応する断面図である。 遮蔽部材がヒューズエレメントを分断して下がりきった状態の保護素子の断面図である。 ヒューズエレメント積層体、第1端子及び第2端子を第1保持部材に設置された状態を模式的に示した斜視図である。 ヒューズエレメントの変形例の模式図であり、図4(c)に対応する断面図である。 ヒューズエレメントの変形例の模式図であり、図4(a)に対応する平面図である。 ヒューズエレメントの変形例の模式図であり、図4(c)に対応する断面図である。 第3実施形態に係る保護素子の、図5(a)に対応する断面図である。
 以下、本実施形態について、図面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。
(保護素子(第1実施形態))
 図1~図5は、本発明の第1実施形態に係る保護素子を示した模式図である。以下の説明で用いる図面において、Xで示す方向はヒューズエレメントの通電方向である。Yで示す方向はX方向と直交する方向であり、幅方向ともいう。Zで示す方向は、X方向およびY方向に直交する方向であり、厚さ方向ともいう。
 図1は、本発明の第1実施形態に係る保護素子を模式的に示す斜視図である。図2は、図1に示す保護素子の内部が見えるように一部を除去して模式的に示した斜視図である。図3は、図1に示す保護素子を模式的に示す分解斜視図である。図4(a)は、第1端子及び第2端子とヒューズエレメント積層体を構成する可溶性導体シート1個とを模式的に示す平面図であり、(b)は、ヒューズエレメント積層体、第2絶縁部材、第1端子、及び、第2端子を模式的に示す平面図であり、(c)は、(b)で示した平面図のX-X線に沿った断面図である。図5(a)は、図1のV-V’線に沿った断面図であり、(b)は、係止部材の近傍の拡大図である。
 図1~図5に示す保護素子100は、絶縁ケース10と、ヒューズエレメント積層体40と、第1絶縁部材60Aと、第2絶縁部材60Bと、遮蔽部材20と、押圧手段30と、係止部材70と、発熱体80と、給電部材90a、90bと、第1端子91と、第2端子92とを有する。なお、本実施形態の保護素子100において、通電方向は、使用時において電気が流れる方向(X方向)を意味し、通電方向の断面積は、通電方向に対して直交する方向の面(Y-Z面)の面積を意味する。
 図1~図5に示す保護素子100においては、第1絶縁部材60Aと第2絶縁部材60Bとが異なる構成を有する部材である例を示したが、これらの第1絶縁部材60Aと第2絶縁部材60Bとが同じ構成を有する部材であってもよい。
 本実施形態の保護素子100は、電流経路を遮断させる機構として、可溶性導体シート50(図4(c)参照)に定格電流を超えた過電流が流れた場合に可溶性導体シート50が溶断されて電流経路を遮断させる過電流遮断と、過電流以外の異常が発生した場合に発熱体80に電流を通電して遮蔽部材20の移動を抑制している係止部材70を溶融し、押圧手段30によって下方に押圧力を付与されている遮蔽部材20を移動させてヒューズエレメント50を切断して電流経路を遮断させるアクティブ遮断とを有する。
(絶縁ケース)
 絶縁ケース10は、略長円柱状(Y-Z面の断面がX方向のどの位置でも長円)である。絶縁ケース10は、カバー10Aと保持部材10Bとからなる。
 カバー10Aは、両端が開口した長円筒形状である。カバー10Aの開口部における内側の縁部は、面取りされた傾斜面21とされている。カバー10Aの中央部は、保持部材10Bが収容される収容部22とされている。
 保持部材10Bは、Z方向で下側に配置する第1保持部材10BaとZ方向で上側に配置する第2保持部材10Bbとからなる。
 図3に示すように、第1保持部材10Baの通電方向(X方向)における両端部(第1端部10Baa、第2端部10Bab)には端子載置面111が設けられている。
 また、図3に示すように、第1保持部材10Baの両端部(第1端部10Baa、第2端部10Bab)には給電部材載置面12が設けられている。給電部材載置面12のZ方向の位置(高さ)が発熱体80の位置(高さ)とほぼ同じ高さにあることで給電部材90の引き回し距離の短縮を図っている。
 保持部材10Bの内部には、内圧緩衝空間15(図5(a)、図6参照)が形成されている。内圧緩衝空間15は、ヒューズエレメント積層体40の溶断時に発生するアーク放電によって生成する気体による保護素子100の内圧の急激な上昇を抑える作用がある。
 カバー10Aおよび保持部材10Bは、耐トラッキング指標CTI(トラッキング(炭化導電路)破壊に対する耐性)が500V以上の材料で形成されていることが好ましい。耐トラッキング指標CTIは、IEC60112に基づく試験により求めることができる。
 カバー10Aおよび保持部材10Bの材料としては、樹脂材料を用いることができる。樹脂材料は、セラミック材料よりも熱容量が小さく融点も低い。このため、保持部材10Bの材料として樹脂材料を用いると、ガス化冷却(アブレーション)によるアーク放電を弱める特性や、溶融飛散した金属粒子が保持部材10Bに付着する際に、保持部材10Bの表面が変形したり付着物が凝集したりすることで、疎らとなり伝導パスを形成し難い特性があり好ましい。
 樹脂材料としては、例えば、ポリアミド系樹脂またはフッ素系樹脂を用いることができる。ポリアミド系樹脂は、脂肪族ポリアミドであってもよいし、半芳香族ポリアミドであってもよい。脂肪族ポリアミドの例としては、ナイロン4、ナイロン6、ナイロン46、ナイロン66を挙げることができる。半芳香族ポリアミドの例としては、ナイロン6T、ナイロン9T、ポリフタルアミド(PPA)樹脂を挙げることができる。フッ素系樹脂の例としては、ポリテトラフルオロエチレンを挙げることができる。また、ポリアミド系樹脂およびフッ素系樹脂は耐熱性が高く、燃焼しにくい。特に、脂肪族ポリアミドは燃焼してもグラファイトが生成しにくい。このため、脂肪族ポリアミドを用いて、カバー10Aおよび保持部材10Bを形成することで、ヒューズエレメント積層体40の溶断時のアーク放電に生成したグラファイトによって、新たな電流経路が形成されることをより確実に防止できる。
(ヒューズエレメント積層体)
 ヒューズエレメント積層体は、厚さ方向に並列配置された複数個の可溶性導体シート(複数個の可溶性導体シートをまとめてヒューズエレメントということがある)と、複数個の可溶性導体シートの各々の間、及び、複数個の可溶性導体シートのうちの最下部に配置された可溶性導体シートの外側に近接若しくは接触させた状態で配置され、第1開口部若しくは第1分離部が形成された複数の第1絶縁部材とを有する。ヒューズエレメント積層体はヒューズエレメントと第1絶縁部材とからなる。
 ヒューズエレメント積層体40は、厚さ方向(Z方向)に並列配置された6個の可溶性導体シート50a、50b、50c、50d、50e、50fを有する。可溶性導体シート50a~50fの各々の間には、第1絶縁部材60Ab、60Ac、60Ad、60Ae、60Afが配置されている。第1絶縁部材60Aa~60Afは、可溶性導体シート50a~50fの各々に近接もしくは接触させた状態で配置されている。近接させた状態は、第1絶縁部材60Ab~60Afと可溶性導体シート50a~50fとの距離が0.5mm以下の状態であることが好ましく、より好ましくは0.2mm以下の状態である。
また、可溶性導体シート50a~50fのうちの最下部に配置された可溶性導体シート50aの外側には第1絶縁部材60Aaが配置されている。さらに、可溶性導体シート50a~50fのうちの最上部に配置された可溶性導体シート50fの外側には第2絶縁部材60Bが配置されている。可溶性導体シート50a~50fの幅(Y方向の長さ)は、第1絶縁部材60Aa~60Afおよび第2絶縁部材60Bの幅よりも狭くなっている。
 ヒューズエレメント積層体40は、複数個の可溶性導体シートが6個の例であるが、6個に限定されず、複数個であればよい。
 可溶性導体シート50a~50fの各々は、互いに対向する第1端部51及び第2端部52と、第1端部51及び第2端部52の間に位置する溶断部53とを有する。厚さ方向に並列配置された可溶性導体シート50a~50fのうちの下から3つの可溶性導体シート50a~50cの第1端部51は、第1端子91の下面に接続し、上から3つの可溶性導体シート50d~50fの第1端部51は、第1端子91の上面に接続されている。また、可溶性導体シート50a~50fのうちの下から3つの可溶性導体シート50a~50cの第2端部52は、第2端子92の下面に接続し、上から3つの可溶性導体シート50d~50fの第2端部52は、第2端子92の上面に接続されている。なお、可溶性導体シート50a~50fと第1端子91及び第2端子92の接続位置はこれに限定されるものではない。例えば、可溶性導体シート50a~50fの第1端部51の全てが、第1端子91の上面に接続されていてもよいし、第1端子91の下面に接続されていてもよい。また、可溶性導体シート50a~50fの第2端部52の全てが、第2端子92の上面に接続されていてもよいし、第2端子92の下面に接続されていてもよい。
 可溶性導体シート50a~50fの各々は、低融点金属層と高融点金属層とを含む積層体であってもよいし、単層体であってもよい。低融点金属層と高融点金属層とを含む積層体は低融点金属層の周囲を高融点金属層で覆った構造でもよい。
 積層体の低融点金属層はSnを含む。低融点金属層は、Sn単体であってもよいし、Sn合金であってもよい。Sn合金は、Snを主成分とする合金である。Sn合金は、合金に含まれる金属の中でSnの含有量が最も多い合金である。Sn合金の例としては、Sn-Bi合金、In-Sn合金、Sn-Ag-Cu合金を挙げることができる。高融点金属層は、AgもしくはCuを含む。高融点金属層は、Ag単体であってもよいし、Cu単体であってもよいし、Ag合金であってもよいし、Cu合金であってもよい。Ag合金は合金に含まれる金属の中でAgの含有量が最も多い合金であり、Cu合金は、合金に含まれる金属の中でCuの含有量が最も多い合金である。積層体は、低融点金属層/高融点金属層の2層構造であってもよいし、高融点金属層を2層以上有し、低融点金属層が1層以上で、低融点金属層が高融点金属層の間に配置された3層以上の多層構造であってもよい。
 単層体の場合は、AgもしくはCuを含む。単層体は、Ag単体であってもよいし、Cu単体であってもよいし、Ag合金であってもよいし、Cu合金であってもよい。
 可溶性導体シート50a~50fの各々は、溶断部53に貫通孔54(54a、54b、54c)を有していてもよい。図に示す例では、貫通孔は3個であるが、個数に制限はない。貫通孔54を有することによって、第1端部51および第2端部52の断面積より、溶断部53の断面積が小さくなる。溶断部53の断面積が小さくなることによって、可溶性導体シート50a~50fの各々に定格を超える大電流が流れた場合には、溶断部53の発熱量が大きくなるため、溶断部53が溶断部となって溶断しやすくなる。第1端部51及び第2端部52側よりも溶断部53を溶断され易くする構成としては貫通孔に限らず、幅狭にしたり部分的に厚みを薄くするなどの構成とすることもできる。ミシン目の様な切込み形状でもよい。
 また、可溶性導体シート50a~50fの各々において、溶断され易く構成された溶断部53は遮蔽部材20の凸状部20aによって切断され易い。
 可溶性導体シート50a~50fの厚さは、過電流によって溶断され、かつ、遮蔽部材20によって物理的に切断される厚さとされている。具体的な厚さは可溶性導体シート50a~50fの材料や個数(枚数)、また押圧手段30の押圧力(応力)に依存するが、例えば、可溶性導体シート50a~50fが銅箔である場合は目安として、0.01mm以上0.1mm以下の範囲とすることができる。また、可溶性導体シート50a~50fがSnを主成分とする合金の周囲をAgでめっきした箔である場合は目安として、0.1mm以上1.0mm以下の範囲とすることができる。
 第1絶縁部材60Aa~60Afの各々は、互いに隙間(第1分離部)64を介して対向した第1絶縁片63aと第2絶縁片63bからなる。第2絶縁部材60Bも同様に、互いに隙間(第2分離部)65を介して対向した第3絶縁片66aと第4絶縁片66bからなる。図示する例では、第1絶縁部材60Aa~60Af及び第2絶縁部材60Bの隙間64、65は、2つの部材(第1絶縁片63a及び第2絶縁片63b及び第3絶縁片66a及び第4絶縁片66b)に分離する分離部(第1分離部、第2分離部)であるが、遮蔽部材20の凸状部20aが移動(通過)可能な開口部(第1開口部、第2開口部)であってもよい。
 第1絶縁片63aおよび第2絶縁片63bはそれぞれY方向の両端側に、ヒューズエレメントの遮断時に発生するアーク放電に伴う圧力上昇を絶縁ケースの押圧手段収容空間へ効率良く逃がすための通気孔67を有する。図示した例では、第1絶縁片63aおよび第2絶縁片63bはそれぞれY方向の両端側に3個ずつ有するが、個数に制限はない。
 アーク放電により発生した上昇圧力は、通気孔67を通り、押圧手段支持部20bと第2保持部材10Bbとの間に設けられた四隅の隙間(不図示)を介して、絶縁ケース10の押圧手段30を収容する空間へと効率良く逃がされる。そして、その結果、遮蔽部材20の遮蔽動作がスムーズに行われると共に、第1絶縁部材60Aa~60Afと第2絶縁部材60Bの破壊が防止される。
 隙間64、65は、可溶性導体シート50a~50fの第1端部51と第2端部52との間に配置する溶断部53に対向する位置にある。すなわち、第1絶縁部材60Aa~60Afおよび第2絶縁部材60Bは、可溶性導体シート50a~50fの溶断部53に対向する位置で分離されている。
 第1絶縁部材60Aa~60Afおよび第2絶縁部材60Bは、耐トラッキング指標CTIが500V以上の材料で形成されていることが好ましい。
 第1絶縁部材60Aa~60Afおよび第2絶縁部材60Bの材料としては、樹脂材料を用いることができる。樹脂材料の例は、カバー10Aおよび保持部材10Bの場合と同じである。
 ヒューズエレメント積層体40は、例えば、次のようにして製造することができる。
 第1絶縁部材60Aa~60Afと第2絶縁部材60Bに設けられた凸部に対応した位置決め凹部と第1端子91と第2端子92の位置決め固定部を有する治具を用い、第1絶縁部材60Aaの上に、可溶性導体シート50a~50fと第1絶縁部材60Ab~60Afとを、それぞれ厚さ方向に交互に積層し、最上部に配置された可溶性導体シート50fの上面に第2絶縁部材60B配置して、積層体を得る。
(遮蔽部材)
 遮蔽部材20は、ヒューズエレメント積層体40側に向いた凸状部20aと、押圧手段30の下部を収容して支持する凹部20baを有する押圧手段支持部20bとを有する。
遮蔽部材20は、押圧手段30の押圧力を下方に付与された状態で、係止部材70によって下方への移動が抑えられている。そのため、係止部材70が発熱体80の発熱によって加熱され軟化温度以上の温度で軟化されると、遮蔽部材20は下方へ移動可能になる。このとき、軟化された係止部材70はその材料の種類や加熱状況等によって、遮蔽部材20によって物理的に切断され、あるいは、熱的に溶断され、あるいは遮蔽部材20による物理的切断と熱的溶断が合わさった作用を受ける。
 遮蔽部材20は係止部材70による下方への移動抑制が外れると、下方へ移動して可溶性導体シート50a~50fを物理的に切断する。
 遮蔽部材20では、凸状部20aの先端20aaが尖っており、可溶性導体シート50a~50fを切断しやすい形状とされている。
 図6に、遮蔽部材20がヒューズエレメント積層体40の隙間64、65を移動し、凸状部20aによって可溶性導体シート50a、50b、50c、50d、50e、50fを切断し、遮蔽部材20が下がりきった状態の保護素子の断面図を示す。
 遮蔽部材20がヒューズエレメント積層体40の隙間65、64を移動して下がっていき、遮蔽部材20の凸状部20aによって可溶性導体シート50f、50e、50d、50c、50b、50aを順に切断すると、切断面同士が凸状部20aによって遮蔽されて絶縁され、各可溶性導体シートを介した通電経路が物理的に確実に遮断される。これによって、アーク放電が迅速に消滅(消弧)する。
 また、遮蔽部材20がヒューズエレメント積層体40の隙間65、64を移動して下方に下がりきった状態では、遮蔽部材20の押圧手段支持部20bが第2絶縁部材60Bからヒューズエレメント積層体40を押圧し、可溶性導体シートと第1絶縁部材60Aa~60Af及び第2絶縁部材60Bとが密着するので、その間にアーク放電が継続できる空間がなくなり、アーク放電が確実に消滅する。
 凸状部20aの厚み(X方向の長さ)は、第1絶縁部材60Aa~60Af及び第2絶縁部材60Bの隙間64、65のX方向の幅よりも小さい。この構成によって、凸状部20aは隙間64、65をZ方向下方に移動可能となる。
 例えば、可溶性導体シート50a~50fが銅箔である場合は、凸状部20aの厚みと隙間64、65のX方向の幅との差は例えば、0.05~1.0mmとすることができ、0.2~0.4mmとすることが好ましい。0.05mm以上であると、切断された最小厚み0.01mmの場合の可溶性導体シート50a~50fの端部が第1絶縁部材60Aa~60Af及び第2絶縁部材60Bと凸状部20aの隙間に入り込んでも凸状部20aの移動がスムーズとなり、アーク放電がより迅速かつ確実に消滅される。これは、上記差が0.05mm以上であると、凸状部20aが引掛りにくいためである。また、上記差が1.0mm以下であると、隙間64、65が、凸状部20aを移動させるガイドとして機能する。したがって、可溶性導体シート50a~50fの溶断時に移動する凸状部20aの位置ずれが防止され、アーク放電がより迅速かつ確実に消滅される。可溶性導体シート50a~50fがSnを主成分とする合金の周囲をAgでめっきした箔である場合は、凸状部20aの厚みと隙間64、65のX方向の幅との差は例えば、0.2~2.5mmとすることができ、0.22~2.2mmとすることが好ましい。
 凸状部20aの幅(Y方向の長さ)は、ヒューズエレメント積層体40の可溶性導体シート50a~50fの幅より広い。この構成によって、凸状部20aが可溶性導体シート50a~50fの各々を切断することが可能である。
 凸状部20aのZ方向の長さLは、Z方向下方に下がりきったときに、凸状部20aの先端20aaが、第1絶縁部材60Aa~60AfのうちZ方向で最下部に配置する第1絶縁部材60Aaよりも下方まで到達できる長さを有する。凸状部20aは最下部に配置する第1絶縁部材60Aaよりも下がるときには、保持部材10Baの内底面13に形成された挿入孔14に挿入される。
 この構成によって、凸状部20aが可溶性導体シート50a~50fの各々を切断することが可能となる。
(押圧手段)
 押圧手段30は、遮蔽部材20をZ方向下方に押圧した状態で遮蔽部材20の凹部20baに収容されている。
 押圧手段30としては、例えば、バネ、ゴムなど、弾性力を付与できる公知の手段を用いることができる。
 保護素子100においては、押圧手段30としてバネが用いられている。バネ(押圧手段)30は、遮蔽部材20の凹部20baに縮められた状態で保持されている。
 押圧手段30として用いるバネの材料としては、公知のものを用いることができる。
 押圧手段30として用いられるバネとしては、円筒状のものを用いてもよいし、円錐状のものを用いてもよい。円錐状のバネを用いると収縮長を短くできるため、押圧時の高さを抑制して保護素子の小型化を図ることができる。また、円錐状のバネは、複数個重ねて応力の増強を図ることも可能である。
 押圧手段30として円錐状のバネを用いる場合、外径の小さい側を可溶性導体シート50a~50fの各々の溶断部(切断部)53側に向けて配置してもよいし、外径の大きい側を可溶性導体シート50a~50fの各々の溶断部53側に向けて配置してもよい。
 押圧手段30として円錐状のバネを用いる場合、外径の小さい側を可溶性導体シート50a~50fの各々の溶断部(切断部)53側に向けて配置することにより、例えば、バネが金属などの導電性材料で形成されている場合に、可溶性導体シート50a~50fの各々の溶断部53の切断時に発生するアーク放電の継続をより効果的に抑制できる。これは、アーク放電の発生場所と、バネを形成している導電性材料との距離が確保されやすくなるためである。
 また、押圧手段30として円錐状のバネを用い、外径の大きい側を可溶性導体シート50a~50fの各々の溶断部53側に向けて配置した場合、押圧手段30から遮蔽部材20により均等に弾性力を付与でき、好ましい。
(係止部材)
 係止部材70は、第2絶縁部材60Bの隙間65を橋渡しし、遮蔽部材20の移動を抑える。
 保護素子100においては、3個の係止部材70(70A、70B、70C)を備えるが、3個に限定されない。
 係止部材70Aは第2絶縁部材60Bの溝60Ba1及び溝60Ba2に載置され、係止部材70Bは第2絶縁部材60Bの溝60Bb1及び溝60Bb2に載置され、係止部材70Cは第2絶縁部材60Bの溝60Bc1及び溝60Bc2に載置される。
 また、遮蔽部材20の凸状部20aの先端20aaには係止部材の形状と位置に対応した溝があり(図12(b)参照)、その溝が係止部材を挟み込む様に安定して保持する。
 3個の係止部材70A、70B、70Cは同じ形状である。係止部材70Aについて図を用いて形状を説明すると、係止部材70Aは第2絶縁部材60Bに形成された溝に載置されて支持される支持部70Aaと、支持部から下方に延びてその先端70Abaが最上部の可溶性導体シート50fに近接若しくは接触する突出部70Abとを有する。係止部材70では、すべての係止部材が同じ形状であるが、異なる形状のものが含まれてもよい。
 係止部材70A、70B、70Cの上に発熱体80A、80Bが載置されている。発熱体80A、80Bに電流が通電されると、発熱体80A、80Bが発熱し、係止部材70に伝熱して係止部材70は昇温し軟化温度以上の温度において軟化する。ここで、軟化温度とは、固相と液相が混在あるいは共存する温度あるいは温度範囲を意味する。係止部材70が軟化温度以上の温度になると、外力により変形するくらい柔らかくなる。
 軟化した係止部材70は押圧手段30の押圧力によって押圧された遮蔽部材20の凸状部20aによって物理的に切断されやすくなる。係止部材70が切断されると、遮蔽部材20の凸状部20aは、隙間65、64をZ方向下方に挿入されていく。
 凸状部20aが隙間65、64をZ方向下方に挿入されていく際に、凸状部20aが可溶性導体シートを切断しながら、突き進んで最下位置まで到達する。これによって凸状部20aは可溶性導体シート50a~50fをその溶断部53で第1端子91側と第2端子92側とに遮蔽する。これによって可溶性導体シート50a~50fが切断される際に発生するアーク放電は迅速かつ確実に消滅させることができる。
 発熱体80A、80Bの発熱が係止部材70を介して可溶性導体シート50fが加熱され、さらに他の可溶性導体シートも加熱されて、可溶性導体シート50a~50fは物理的に切断されやすい。また、発熱体80A、80Bの発熱の大きさによっては可溶性導体シート50fが熱的に溶断され得る。この場合は、凸状部20aはそのまま突き進んで最下位置まで到達する。
 係止部材70では、突出部70Abが可溶性導体シート50fに接触している。そのため、可溶性導体シートに定格電流を越えた過電流が流れると、可溶性導体シート50fに接触している係止部材70は伝熱して昇温し、軟化温度以上の温度において軟化する。
 また、大きな過電流が流れ瞬時に可溶性導体シート50fが溶断した場合は、発生したアーク放電が係止部材70にも流れ、係止部材70は軟化温度以上の温度において軟化する。
 軟化した係止部材70は押圧手段30の押圧力によって押圧された遮蔽部材20の凸状部20aによって物理的に切断されやすくなる。係止部材70が切断されると、遮蔽部材20の凸状部20aは、隙間65、64をZ方向下方に挿入されていく。
 この場合、可溶性導体シートは定格電流を越えた過電流が流れて熱的に溶断されており、凸状部20aはそのまま隙間65、64をZ方向下方に挿入されていく。この際、凸状部20aは可溶性導体シート50a~50fをその溶断部で第1端子91側と第2端子92側とに遮蔽する。これによって可溶性導体シート50a~50fが切断される際に発生するアーク放電は迅速かつ確実に消滅させることができる。
 仮に可溶性導体シートが未だ熱的に溶断されていないときでも、凸状部20aが隙間65、64をZ方向下方に挿入されていく際に、凸状部20aが可溶性導体シートを切断しながら、突き進んで最下位置まで到達する。これによって凸状部20aは可溶性導体シート50a~50fをその溶断部で第1端子91側と第2端子92側とに遮蔽する。これによって可溶性導体シート50a~50fが遮断される際に発生するアーク放電は迅速かつ確実に消滅させることができる。
 図7(a)に係止部材70の変形例である係止部材71を有する保護素子を示す。図7(b)は、係止部材71の近傍の拡大図である。
 係止部材71は、第2絶縁部材60Bに形成された溝に載置されて支持される支持部71Aaのみを有し、可溶性導体シート50fに接触する突出部を有さない構成である。
 係止部材71は可溶性導体シート50fに接触する部分を有さないため、可溶性導体シートに定格電流を越えた過電流が流れても軟化されず、発熱体80によってのみ軟化される。ただし、高電圧に伴うアーク放電が発生した場合に於いては、アーク放電が係止部材71に達し係止部材71を溶断させ、凸状部20aによる可溶性導体シート50a~50fをその溶断部で第1端子91側と第2端子92側とに遮蔽する。
 係止部材70、71の材料は可溶性導体シートと同じ材料のものとすることができるが、発熱体80の通電によって迅速に軟化するため、低融点金属層と高融点金属層とを含む積層体であることが好ましい。例えば、融点217℃のSnを主成分とする合金の周囲を、融点962℃のAgでめっきしたものを用いることができる。
(発熱体)
 発熱体80は係止部材70の上面に接触するように載置される。発熱体80に電流を通電させることによって発熱し、その熱によって係止部材70を加熱して軟化、溶融する。
係止部材70の溶融によって、押圧手段30によってZ方向下方に押圧力が付与されている遮蔽部材20はヒューズエレメント積層体40の隙間に挿入され、可溶性導体シート50を切断し、ヒューズエレメント積層体40を第1端子91側と第2端子92側に遮蔽する。
 保護素子100においては、2個の発熱体80(80A、80B)を備えるが、2個に限定されない。
 図8に発熱体80の模式図を示す。図8(a)は発熱体80のおもて面(押圧手段30側の面)の平面図であり、図8(b)は絶縁基板の平面図であり、図8(c)~(e)はそれぞれ、絶縁基板のおもて面側の3層を順に積層し、下の層も見えるように示した透過平面図である。図8(c)は絶縁基板上に抵抗層を積層した状態、(d)は(c)にさらに絶縁層を積層した状態、(e)は(d)にさらに電極層を積層した状態、の平面図である。図8(f)は発熱体80の裏面(ヒューズエレメント積層体40側の面)の平面図である。
 発熱体80A、80Bはそれぞれ、絶縁基板80-3のおもて面80-3A(押圧手段30側の面)に平行に離間して配置する2つの抵抗層80-1(80-1a、80-1b)と、抵抗層80-1を覆う絶縁層80-4と、絶縁基板80-3上に形成され、抵抗層80-1aの両端に電気的に接続する発熱体電極80-5a及び発熱体電極80-5bと、抵抗層80-1bの両端に電気的に接続する発熱体電極80-5c及び発熱体電極80-5dと、絶縁基板80-3の裏面80-3B(ヒューズエレメント積層体40側の面)に形成された電極層80-2(80-2a、80-2b)と、を有する。抵抗層は、発熱体80A、80Bそれぞれに2つずつ備えるが、これは180度回転して搭載してもよいように配慮したフェールセーフ設計であり、2つが必須ではない。
 抵抗層80-1は、通電すると発熱する導電性を有する材料、例えばニクロム、W、Mo、Ru等、又は、これらを含む材料からなる。抵抗層80-1は、これらの合金あるいは組成物、化合物の粉状体を樹脂バインダ等と混合して、ペースト状にしたものを絶縁基板80-3上にスクリーン印刷技術を用いてパターン形成して、焼成する等によって形成する。絶縁基板80-3は、例えば、アルミナ、ガラスセラミックス、ムライト、ジルコニアなどの絶縁性を有する基板である。絶縁層80-4は、抵抗層80-1の保護を図るために設けられる。絶縁層80-4の材料としては、例えば、セラミックス、ガラスなどの絶縁材料を用いることができる。縁部層80-4は、絶縁材料のペーストを塗布し、焼成する方法によって形成することができる。
 発熱体80A、80Bのそれぞれのおもて面の発熱体電極80-5a~dと、裏面の電極層80-2a~bは、絶縁基板80-3により電気的に絶縁されている。
 発熱体80A、80Bとしては図8に示したものに限らず、公知のものを用いることができる。
 発熱体80A、80Bは、保護素子100の通電経路となる外部回路に異常が発生する等によって通電経路を遮断する必要が生じた場合に、外部回路に設けられた電流制御素子によって通電され発熱される。
(給電部材)
 図9は、発熱体80A、80Bへ給電する給電部材の引き出し方法を説明するための保護素子の斜視図であり、(a)は発熱体80A、80Bを直列につなぐ場合であり、(b)は発熱体80A、80Bを並列につなぐ場合である。
 図9(a)においては、給電部材90aが発熱体80Aの発熱体電極80-5c(図8参照)に接続され、発熱体80Bの発熱体電極80-5a(図8参照)に給電部材90bが接続され、給電部材90Aが発熱体80Aの発熱体電極80-5d(図8参照)及び発熱体80Bの発熱体電極80-5b(図8参照)に接続されている。また、発熱体80Aの電極層80-2は係止部材70(70A、70B、70C)を介して発熱体80Bの電極層80-2に接続されている。この構成では、「給電部材90a~発熱体80Aの発熱体電極80-5c~発熱体80Aの抵抗層80-1a~発熱体80Aの発熱体電極80-5d~給電部材90A~発熱体80Bの発熱体電極80-5b~発熱体80Bの抵抗層80-1b~発熱体80Bの発熱体電極80-5a~給電部材90b」の経路で給電して発熱体80A、80Bを発熱させる。この発熱によって係止部材70(70A、70B、70C)が溶融され、遮蔽部材20がヒューズエレメント積層体40の隙間64、65に挿入される。遮蔽部材20がヒューズエレメント積層体40の隙間64、65に挿入されることによって給電部材90Aが切断され、発熱体80A、80Bへの給電が遮断され、発熱体80A、80Bの発熱が停止する。
 図9(b)においては、給電部材90cが発熱体80Aの発熱体電極80-5cに接続され、発熱体80Aの発熱体電極80-5dに給電部材90eが接続されている。また、給電部材90dが発熱体80Bの発熱体電極80-5aに接続され、発熱体電極80-5b(図8参照)に給電部材90fが接続されている。この構成では、「給電部材90c~発熱体80Aの発熱体電極80-5c~発熱体80Aの抵抗層80-1a~発熱体80Aの発熱体電極80-5d~給電部材90e」の第1の経路と、「給電部材90d~発熱体80Bの発熱体電極80-5a~発熱体80Bの抵抗層80-1b~発熱体80Bの発熱体電極80-5b~給電部材90f」の第2の経路とが並列で構成されている。第1の経路及び第2の経路で給電して発熱体80A、80Bを発熱させる。この発熱によって係止部材70(70A、70B、70C)が溶融され、遮蔽部材20がヒューズエレメント積層体40の隙間64、65に挿入される。この構成では、遮蔽部材20がヒューズエレメント積層体40の隙間64、65に挿入されることによって発熱体80A、80Bへの給電が遮断されずに、発熱体80A、80Bの発熱が継続する。よって、別途システム制御(タイマー等)により適宜電流制御素子への通電を停止することにより、遮断後の保護素子100の発熱体80A、80Bの発熱を停止することができる。
(第1端子、第2端子)
 第1端子91は、一方の端部が可溶性導体シート50a~50fの第1端部51と接続し、他方の端部が絶縁ケース10の外部に露出している。また、第2端子92は、一方の端部が可溶性導体シート50a~50fの第2端部52と接続し、他方の端部が絶縁ケース10の外部に露出している。
 第1端子91と第2端子92とは、略同形であってもよいし、それぞれ異なる形状であってもよい。第1端子91および第2端子92の厚みは、特に限定されるものではないが、例えば、0.3mm以上1.0mm以下の範囲内にあってもよい。第1端子91の厚みと第2端子92の厚みとは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
 第1端子91は、外部端子孔91aを備えている。また、第2端子92は、外部端子孔92aを備えている。外部端子孔91a、外部端子孔92aのうち、一方は電源側に接続するために用いられ、他方は負荷側に接続するために用いられる。もしくは、外部端子孔91a、外部端子孔92aは、負荷の内部の通電経路に接続されるために用いられてもよい。外部端子孔91aおよび外部端子孔92aは、平面視略円形の貫通孔とすることができる。
 第1端子91および第2端子92としては、例えば、銅、黄銅、ニッケルなどからなるものを用いることができる。第1端子91および第2端子92の材料として、剛性強化の観点からは黄銅を用いることが好ましく、電気抵抗低減の観点からは銅を用いることが好ましい。第1端子91と第2端子92とは、同じ材料からなるものであってもよいし、異なる材料からなるものであってもよい。
(保護素子の製造方法)
 本実施形態の保護素子100は、次のようにして製造することができる。
 先ず、治具にて位置決めされたヒューズエレメント積層体40と、第1端子91および第2端子92とを用意する。そして、ヒューズエレメント積層体40の可溶性導体シート50a~50fの各々の第1端部51と第1端子91とをハンダ付けによって接続する。
また、第2端部52と第2端子92とをハンダ付けによって接続する。ハンダ付けに使用されるハンダ材料としては、公知のものを用いることができ、抵抗率と融点および環境対応鉛フリーの観点からSnを主成分とするものを用いることが好ましい。可溶性導体シート50a~50fの第1端部51と第1端子91との接続およびの可溶性導体シート50a~50fの第2端部52と第2端子92との接続は、ハンダ付けに限定されるものではなく、溶接による接合など公知の接合方法を用いてもよい。
 次に、係止部材70A、70B、70Cを用意する。係止部材70A、70B、70Cのそれぞれを、図3に示した第2絶縁部材60Bの溝60Ba1及び溝60Ba2、溝60Bb1及び溝60Bb2、及び、溝60Bc1及び溝60Bc2のそれぞれに配置する。
また、第2絶縁部材60Bと同じ形状の治具を用いてもよい。
 次に、図8(a)及び図8(b)に示した発熱体80A、80Bとハンダペーストを用意する。そして、係止部材70A、70B、70Cと発熱体80A、80Bの接続部位にハンダペーストを適量塗布した後、図9(a)に示すように、第2絶縁部材60Bの所定の位置に発熱体80A、80Bを配置する。発熱体80A、80Bはその裏側が係止部材70A、70B、70Cの上に載置する。オーブンやリフロー炉等で加熱し係止部材70A、70B、70Cと発熱体80A、80Bをハンダ接続する。
 次に、給電部材90a、90b、90Aを用意する。給電部材90aを給電部材載置面12に配置し、給電部材90aを発熱体80Aの発熱体電極80-5cにハンダ付けすることによって接続する。また、給電部材90bを給電部材載置面12に配置し、給電部材90bを発熱体80Bの発熱体電極80-5aにハンダ付けすることによって接続する。また、給電部材90Aを発熱体80Aの発熱体電極80-5d及び発熱体80Bの発熱体電極80-5bにハンダ付けすることによって接続する。給電部材90a、90b、90Aと発熱体80A、80Bとは、溶接による接合によって接続されていてもよく、公知の接合方法を用いることができる。
 次に、第2保持部材10Bb、遮蔽部材20、及び、押圧手段30を用意する。そして、押圧手段30を遮蔽部材20の凹部20baに配置し、第2保持部材10Bbに収容する。
 次に、遮蔽部材20の先端20aaに設けられた溝に係止部材70A、70B、70Cを嵌め込み押圧手段30を圧縮しながら、第1保持部材10Baの第1端部10Baa及び第2端部10Babのそれぞれに2個ずつ形成された凹部17に、第2保持部材10Bbの対応箇所に形成された4個の凸部(不図示)を係合して、保持部材10Bを形成する。
 次に、カバー10Aを用意する。そして、カバー10Aの収容部22に、保持部材10Bを挿入する。次いで、保持部材10Bの端子接着剤注入口16に接着剤を注入して、端子載置面111と第1端子91および第2端子92との隙間を埋める。また、ケース接着剤注入口であるカバー10Aの楕円状側面の傾斜面21に接着剤を注入して、カバー10Aと保持部材10Bとを接着させる。接着剤としては、例えば、熱硬化性樹脂を含む接着剤を用いることができる。こうして、カバー10A内が密閉された絶縁ケース10が形成される。
 以上の工程により、本実施形態の保護素子100が得られる。
 本実施形態の保護素子100では、ヒューズエレメント50(複数個の可溶性導体シート50a~50f)に定格電流を超えた過電流が流れた場合にヒューズエレメント50が熱的に溶断されて電流経路を遮断させる他、発熱体80に電流を通電して遮蔽部材20の移動を抑制している係止部材70を溶融し、押圧手段30によって遮蔽部材20を移動させて、ヒューズエレメント50を物理的に切断して電流経路を遮断させることが可能である。
 本実施形態の保護素子100では、押圧手段30による押圧力が付与されている遮蔽部材20の移動を係止部材70によって抑制する構成であるため、電流経路の遮断時以外は、ヒューズエレメント50(複数個の可溶性導体シート50a~50f)に押圧手段30と遮蔽部材20とによる切断押圧力がかからない。そのため、ヒューズエレメント50の経時劣化が抑制され、また、電流経路の遮断が必要でないときにヒューズエレメント50が昇温した際に押圧力が付与された状態であることに起因する断線を防止できる。
 本実施形態の保護素子100では、ヒューズエレメント積層体40が厚さ方向に並列配置された複数個の可溶性導体シート50a~50fを含み、その可溶性導体シート50a~50fの各々がその間に配置された第1絶縁部材60Aa~60Af及び第2絶縁部材60Bと近接もしくは接触(密着)して絶縁されている。このため、可溶性導体シート50a~50fの各々に流れる電流値が小さくなり且つ可溶性導体シート50a~50fを取り巻く空間が極めて狭くなり、溶断することによって発生するアーク放電の規模が小さくなりやすくなる。つまり、溶断空間が狭いとその空間内の気体が少なくなり、アーク放電中に電流が流れる経路となる「空間内の気体が電離して発生するプラズマ」の量も少なくなり、アーク放電を早期に消弧し易くなる。よって、本実施形態の保護素子100によれば、絶縁ケース10のサイズを小型軽量化することが可能となる。
 本実施形態の保護素子100において、可溶性導体シート50a~50fのうちの最下部に配置された可溶性導体シート50aと絶縁ケース10の第1保持部材10Baとの間に第1絶縁部材60Aaが配置し、また、可溶性導体シート50a~50fのうちの最上部に配置された可溶性導体シート50fと絶縁ケース10の第2保持部材10Bbとの間の各々に第2絶縁部材60Bが配置されていると、可溶性導体シート50a、50fが第1保持部材10Ba、第2保持部材10Bbと直接接触しないので、アーク放電によって、これらの絶縁ケース10の内部表面に導電路となる炭化物が形成されにくくなるので、絶縁ケース10のサイズを小型にしてもリーク電流が発生しにくくなる。
 本実施形態の保護素子100において、第1絶縁部材60Aa~60Afおよび第2絶縁部材60Bが可溶性導体シート50a~50fの第1端部51と第2端部52との溶断部53に対向する位置で分離されていると、可溶性導体シート50a~50fが溶断部53で溶断したときに、第1絶縁部材60Aa~60Afおよび第2絶縁部材60Bの表面の連続的な溶融飛散物の付着を抑制することができる。このため、可溶性導体シート50a~50fの溶断によって発生したアーク放電を早期に消弧させることができる。
 本実施形態の保護素子100において、第1絶縁部材60Aa~60Af、第2絶縁部材60B、遮蔽部材20、絶縁ケース10のカバー10A、および保持部材10Bのうち少なくとも一つは、耐トラッキング指標CTIが500V以上の材料で形成されていると、アーク放電によって、これらの部品の表面に導電路となる炭化物が形成されにくくなるので、絶縁ケース10のサイズを小型にしてもリーク電流がより発生しにくくなる。
 本実施形態の保護素子100において、第1絶縁部材60Aa~60Af、第2絶縁部材60B、遮蔽部材20、絶縁ケース10のカバー10A、および保持部材10Bのうち少なくとも一つは、ポリアミド系樹脂またはフッ素系樹脂で形成されていると、ポリアミド系樹脂またはフッ素系樹脂は、絶縁性と耐トラッキング性とが優れるので、小型化と軽量化を両立しやすくなる。
 本実施形態の保護素子100において、可溶性導体シート50a~50fの各々が、低融点金属層と高融点金属層とを含む積層体であり、低融点金属層がSnを含み、高融点金属層がAgもしくはCuを含むと、低融点金属層が溶融することによって高融点金属がSnによって溶解されるので、可溶性導体シート50a~50fの溶断温度が低くなる。また、AgやCuはSnよりも物理的強度が高いため、低融点金属層に高融点金属層を積層した可溶性導体シート50a~50fの物理的強度は、低融点金属層単体の物理的強度よりも高くなる。さらには、AgやCuはSnよりも電気抵抗率が低く、低融点金属層に高融点金属層を積層した可溶性導体シート50a~50fの電気抵抗値は、低融点金属層単体の電気抵抗値よりも低くなる。即ち、より大電流対応のヒューズエレメントとなる。
 本実施形態の保護素子100において、可溶性導体シート50a~50fの各々が、高融点金属層を2層以上有し、低融点金属層を1層以上有し、低融点金属層が高融点金属層の間に配置された積層体であると、外側に高融点金属層があるので、可溶性導体シート50a~50fの強度が高くなる。特に、可溶性導体シート50a~50fの第1端部51と第1端子91および第2端部52と第2端子92とをハンダ付けで接続する場合には、ハンダ付け時の加熱による可溶性導体シート50a~50fの変形が起こりにくくなる。
 本実施形態の保護素子100において、可溶性導体シート50a~50fの各々が、銀もしくは銅を含む単層体であると、高融点金属層と低融点金属層の積層体である場合と比較して、電気抵抗率が小さくなりやすい。このため、銀もしくは銅を含む単層体からなる可溶性導体シート50a~50fは、高融点金属層と低融点金属層の積層体からなる可溶性導体シート50a~50fと同じ面積で同等の電気抵抗を有する場合でも、厚みを薄くすることができる。可溶性導体シート50a~50fの厚みが薄いと、可溶性導体シート50a~50fが溶断したときの溶融飛散物量も厚みに比例して少なくなり、遮断後の絶縁抵抗が高くなる。
 本実施形態の保護素子100において、可溶性導体シート50a~50fの各々は、溶断部53に貫通孔54が設けられていて、第1端部51および第2端部52の通電方向の断面積より溶断部53の通電方向の断面積が小さくなるようにされた溶断部を有しているので、電流経路に定格を超える電流が流れたとき溶断する部位が安定する。なお、本実施形態の保護素子100においては溶断部53に貫通孔54を設けているが、溶断部53の断面積が小さくする方法に特に制限はない。例えば、溶断部53の両端部を凹状に切り取ることや部分的に厚みを薄くすることによって、溶断部53の断面積を小さくしてもよい。
(変形例)
 図10は、第1実施形態の変形例の模式図であり、(a)は保持部材10Bの変形例である保持部材10BBの斜視図であり、(b)は第1絶縁部材60A及び第2絶縁部材60Bの変形例である第1絶縁部材61A及び第2絶縁部材61Bが遮蔽部材20の凸状部20aが移動(通過)可能な開口部を有する構成の斜視図である。図11(a)に第2絶縁部材の斜視模式図、(b)に第1絶縁部材の斜視模式図を示す。なお、6個の第1絶縁部材は同じ形状を有するものであるため、図11(b)に示す第1絶縁部材はその共通する構成を示すものである。
 なお、この変形例におけるヒューズエレメント積層体は、第1絶縁部材以外は図4で示した構成と同様である。従って、以下の説明においては図4で示した部材と共通する部材については同じ符号で記載する。
 図10及び図11に示す第1絶縁部材61Aa~61Afの各々は第1開口部64Aを有し、第2絶縁部材61Bは第2開口部65Aを有する。また、第1開口部64Aと第2開口部65AのY方向の長さは、可溶性導体シート50a~50f及び遮蔽部材20の凸状部20aのY方向の長さよりも大きい。これにより、可溶性導体シート50a~50fが遮断された後、凸状部20aが第1開口部64Aと第2開口部65Aに挿入され可溶性導体シート50a~50fの溶断部が確実に遮蔽される。
 第1絶縁部材61Aa~61Afの各々および第2絶縁部材61BはそれぞれY方向の両端側に、ヒューズエレメントの遮断時に発生するアーク放電に伴う圧力上昇を絶縁ケースの押圧手段収容空間へ効率良く逃がすための通気孔67Aを有する。図示した例では、第1絶縁部材61Aa~61Afの各々および第2絶縁部材61BはそれぞれY方向の両端側であって第1開口部64Aあるいは第2開口部65Aを挟んで左右に、通気孔67Aを5個ずつ有するが、個数に制限はない。
 アーク放電により発生した上昇圧力は、通気孔67Aを通り、押圧手段支持部20bと第2保持部材10BBbとの間に設けられた四隅の隙間(不図示)を介して、絶縁ケース10の押圧手段30を収容する空間へと効率良く逃がされる。そして、その結果、遮蔽部材20の遮蔽動作がスムーズに行われると共に、第1絶縁部材61Aa~61Afと第2絶縁部材61Bの破壊が防止される。
 第1開口部64A、第2開口部65Aは、可溶性導体シート50a~50fの第1端部51と第2端部52との間に配置する溶断部53に対向する位置にある。
 第1絶縁部材61Aa~61Afおよび第2絶縁部材61Bの材料については、第1絶縁部材60Aa~60Afおよび第2絶縁部材60Bの材料と同様のものが好ましく、また、同様の種類の材料を用いることができる。
 図10(a)及び図10(b)に示す保持部材10BB(Z方向で上側に配置する第2保持部材10BBbとZ方向で下側に配置する第1保持部材10BBa)は、第1絶縁部材及び第2絶縁部材の変形例に対応する形状とされている。
(保護素子(第2実施形態))
 図12~図15は、本発明の第2実施形態に係る保護素子を示す模式図である。第2実施形態に係る保護素子は、電流経路を遮断させる機構として、発熱体によるアクティブ遮断機構を有さず、可溶性導体シートに定格電流を超えた過電流が流れた場合に可溶性導体シートが溶断されて電流経路を遮断させる過電流遮断機構のみによる点が第1実施形態に係る保護素子に対する主な相違点である。具体的には、第2実施形態に係る保護素子は、発熱体及び給電部材を有さない点が第1実施形態に係る保護素子に対する主な相違点である。
 以下の図面において、第1実施形態に係る保護素子と同様又はほぼ同様の構成部材については同じ符号を付与して説明を省略する。
 図12(a)は、図2に対応する図であり、保護素子の内部が見えるように一部を除去して模式的に示した斜視図であり、(b)は遮蔽部材の斜視図である。図13は、第2実施形態に係る保護素子の、図5(a)に対応する断面図である。図14は、図6に対応する断面図であり、遮蔽部材がヒューズエレメントを切断して下がりきった状態の保護素子の断面図である。図15は、ヒューズエレメント積層体、第1端子及び第2端子を第1保持部材に設置された状態を模式的に示した斜視図である。
 図12~図15に示す保護素子200は、絶縁ケース11と、ヒューズエレメント積層体140と、第1絶縁部材160Aと、遮蔽部材120と、押圧手段30と、係止部材70と、を有する。なお、本実施形態の保護素子200において、通電方向は、使用時において電気が流れる方向(X方向)を意味し、通電方向の断面積は、通電方向に対して直交する方向の面(Y-Z面)の面積を意味する。
(絶縁ケース)
 絶縁ケース11は、略長円柱状(Y-Z面の断面がX方向のどの位置でも長円)である。絶縁ケース11は、カバー110Aと保持部材110Bとからなる。
 保護素子200は発熱体及び給電部材を有さないため、それに伴って、カバー110A及び保持部材110Bは発熱体用の部位や給電部材用の部位を備えない点がカバー10A及び保持部材10Bに対する差異である。
 保持部材110Bは、Z方向で下側に配置する第1保持部材110BaとZ方向で上側に配置する第2保持部材110Bbとからなる。
 カバー110A及び保持部材110Bの外形は、小型でアーク放電による内圧上昇に耐える様に略長円柱状とし材料使用量を抑えているが、保護素子の定格電圧・定格電流・遮断容量に応じアーク放電による破壊が起きない限りにおいて、外形は略長円柱状に限らず直方体などの任意の形状を取ることができる。
 保持部材110Bの内部には、内圧緩衝空間15(図14参照)が形成されている。内圧緩衝空間15は、ヒューズエレメント積層体140の溶断時に発生するアーク放電によって生成する気体による保護素子200の内圧の急激な上昇を抑える作用がある。
 カバー110Aと保持部材110Bの材料としては、カバー10A及び保持部材10Bと同様の材料を用いることができる。
(ヒューズエレメント積層体)
 ヒューズエレメント積層体140は、厚さ方向に並列配置された複数個の可溶性導体シート50(複数個の可溶性導体シートをまとめてヒューズエレメント50ということがある)と、複数個の可溶性導体シート50の各々の間、及び、複数個の可溶性導体シート50のうちの最下部及び最上部に配置された可溶性導体シート50の外側に近接若しくは接触させた状態で配置され、第1開口部が形成された複数の第1絶縁部材160A(160Aa~160Ag)とを有する。ヒューズエレメント積層体140はヒューズエレメントと第1絶縁部材とからなる。
 複数個の可溶性導体シート50は図4で示したものと同じ構成を有するものであり、上述した特徴の説明は省略する。また、複数の第1絶縁部材160A(160Aa~160Ag)はすべて同じ構成を有する部材であり、図10(b)で示した第1絶縁部材61Aと同じ構成を有するものであり、上述した特徴の説明は省略する。
 図12~図15に示した保護素子200においては、保護素子100が備える第2絶縁部材60Bに対応する箇所に第1絶縁部材を備える点で相違する。保護素子200においても、最上部に配置する第1絶縁部材に替えて、第1絶縁部材とは異なる構成の絶縁部材を備えてもよい。
 ここで、保護素子100においては、第2絶縁部材60Bは発熱体80を配置する箇所を備えるなどで第1絶縁部材60Aと相違する。しかし、第1絶縁部材60Aと同様な構成で代用することも可能であり、この場合には第2絶縁部材60Bと第1絶縁部材60Aとは構成上の差異はなくなり、この場合には保護素子100もヒューズエレメント積層体40もヒューズエレメントと第1絶縁部材とからなるものとなる。
 ヒューズエレメント積層体140は、厚さ方向(Z方向)に並列配置された6個の可溶性導体シート50a、50b、50c、50d、50e、50fを有する。可溶性導体シート50a~50fの各々の間には、第1絶縁部材160Ab、160Ac、160Ad、160Ae、160Afが配置されている。第1絶縁部材160Ab~160Afは、可溶性導体シート50a~50fの各々に近接もしくは接触させた状態で配置されている。近接させた状態は、第1絶縁部材160Ab~160Afと可溶性導体シート50a~50fとの距離が0.5mm以下の状態であることが好ましく、より好ましくは0.2mm以下の状態である。
 また、可溶性導体シート50a~50fのうちの最下部に配置された可溶性導体シート50aの外側には第1絶縁部材160Aaが配置されている。さらに、可溶性導体シート50a~50fのうちの最上部に配置された可溶性導体シート50fの外側には第1絶縁部材160Agが配置されている。可溶性導体シート50a~50fの幅(Y方向の長さ)は、第1絶縁部材160Aa~160Agの幅よりも狭くなっている。
 ヒューズエレメント積層体140は、複数個の可溶性導体シートが6個の例であるが、6個に限定されず、複数個であればよい。
 また、可溶性導体シート50a~50fの各々において、溶断され易く構成された溶断部53は遮蔽部材120の凸状部120aによって切断され易い。
 可溶性導体シート50a~50fの厚さは、過電流によって溶断される厚さとされている。具体的な厚さは可溶性導体シート50a~50fの材料や個数(枚数)、また押圧手段30の押圧力(応力)に依存するが、例えば、可溶性導体シート50a~50fが銅箔である場合は目安として、0.01mm以上0.1mm以下の範囲とすることができる。
また、可溶性導体シート50a~50fがSnを主成分とする合金の周囲をAgでめっきした箔である場合は目安として、0.1mm以上1.0mm以下の範囲とすることができる。
 第1絶縁部材160Aa~160Agの各々は、X方向における中央部に遮蔽部材120の凸状部120aが移動(通過)可能な第1開口部64Aを有する。
 第1絶縁部材160Aa~160Agはヒューズエレメントの遮断時に発生するアーク放電に伴う圧力上昇を絶縁ケースの押圧手段収容空間へ効率良く逃がすための通気孔67Aを有する。図示した例では、第1絶縁部材160Aa~160Agは、それぞれY方向の両端側の、第1開口部64Aを挟んで左右に、通気孔67Aを5個ずつ有するが、個数に制限はない。
 アーク放電により発生した上昇圧力は、通気孔67Aを通り、押圧手段支持部120bと第2保持部材110Bbとの間に設けられた四隅の隙間(不図示)を介して、絶縁ケース11の押圧手段30を収容する空間へと効率良く逃がされる。そして、その結果、遮蔽部材120の遮蔽動作がスムーズに行われると共に、第1絶縁部材160Aa~160Agの破壊が防止される。
 第1開口部64Aは、可溶性導体シート50a~50fの第1端部51と第2端部52との間に配置する溶断部53に対向する位置にある。
(遮蔽部材)
 遮蔽部材120は、ヒューズエレメント積層体140側に向いた凸状部120aと、押圧手段30の下部を収容して支持する凹部120baを有する押圧手段支持部120bとを有する。凸状部120aの先端に係止部材70を挟むための挟み溝120aAを有する。遮蔽部材120では、挟み溝120aAを3個有するが、個数に制限はない。
 遮蔽部材120は、押圧手段30の押圧力を下方に付与された状態で、係止部材70によって下方への移動が抑えられている。係止部材70はその突出部70Abが可溶性導体シート50fに接触しているため、可溶性導体シートに定格電流を越えた過電流が流れると、係止部材70は伝熱して昇温し、軟化温度以上の温度において軟化する。また、大きな過電流が流れ瞬時に可溶性導体シート50fが溶断した場合は、発生したアーク放電が係止部材70にも流れ、係止部材70は軟化温度以上の温度において軟化する。軟化した係止部材70は押圧手段30の押圧力によって押圧された遮蔽部材120の凸状部120aによって物理的に切断されやすくなる。
 係止部材70が切断されて係止部材70による下方への移動抑制が外れると、遮蔽部材120は下方へ移動して可溶性導体シート50a~50fを物理的に切断する。
 遮蔽部材120では、凸状部120aの先端120aaが尖っており、可溶性導体シート50a~50fを切断しやすい形状とされている。
 図14に、遮蔽部材120がヒューズエレメント積層体140の第1開口部64Aを移動し、凸状部120aによって可溶性導体シート50a、50b、50c、50d、50e、50fを切断し、遮蔽部材120が下がりきった状態の保護素子の断面図を示す。
 遮蔽部材120がヒューズエレメント積層体140の第1開口部64Aを移動して下がっていき、遮蔽部材120の凸状部120aによって可溶性導体シート50f、50e、50d、50c、50b、50aを順に切断すると、切断面同士が凸状部120aによって遮蔽されて絶縁され、各可溶性導体シートを介した通電経路が物理的に確実に遮断される。これによって、アーク放電が迅速に消滅(消弧)する。
 また、遮蔽部材120がヒューズエレメント積層体140の第1開口部64Aを移動して下方に下がりきった状態では、遮蔽部材120の押圧手段支持部120bが第1絶縁部材160Agからヒューズエレメント積層体140を押圧し、可溶性導体シートと第1絶縁部材160Aa~160Agとが密着するので、その間にアーク放電が継続できる空間がなくなり、アーク放電が確実に消滅する。
 凸状部120aの厚み(X方向の長さ)は、第1絶縁部材160Aa~160Agの第1開口部64AのX方向の幅よりも小さい。この構成によって、凸状部120aは第1開口部64AをZ方向下方に移動可能となる。
 例えば、可溶性導体シート50a~50fが銅箔である場合は、凸状部120aの厚みと第1開口部64AのX方向の幅との差は例えば、0.05~1.0mmとすることができ、0.2~0.4mmとすることが好ましい。0.05mm以上であると、切断された最小厚み0.01mmの場合の可溶性導体シート50a~50fの端部が第1絶縁部材160Aa~160Agと凸状部120aの隙間に入り込んでも凸状部120aの移動がスムーズとなり、アーク放電がより迅速かつ確実に消滅される。これは、上記差が0.05mm以上であると、凸状部120aが引掛りにくいためである。また、上記差が1.0mm以下であると、第1開口部64Aが、凸状部120aを移動させるガイドとして機能する。したがって、可溶性導体シート50a~50fの溶断時に移動する凸状部120aの位置ずれが防止され、アーク放電がより迅速かつ確実に消滅される。可溶性導体シート50a~50fがSnを主成分とする合金の周囲をAgでめっきした箔である場合は、凸状部120aの厚みと第1開口部64AのX方向の幅との差は例えば、0.2~2.5mmとすることができ、0.22~2.2mmとすることが好ましい。
 凸状部120aの幅(Y方向の長さ)は、ヒューズエレメント積層体140の可溶性導体シート50a~50fの幅より広い。この構成によって、凸状部120aが可溶性導体シート50a~50fの各々を切断することが可能である。
 凸状部120aのZ方向の長さLは、Z方向下方に下がりきったときに、凸状部120aの先端120aaが、第1絶縁部材160Aa~160AgのうちZ方向で最下部に配置する第1絶縁部材160Aaよりも下方まで到達できる長さを有する。凸状部120aは最下部に配置する第1絶縁部材160Aaよりも下がるときには、保持部材110Baの内底面に形成された挿入孔114に挿入される。
 この構成によって、凸状部120aが可溶性導体シート50a~50fの各々を切断することが可能となる。
(押圧手段)
 押圧手段30は、遮蔽部材120をZ方向下方に押圧した状態で遮蔽部材120の凹部120baに収容されている。
 押圧手段30は、保護素子100が備えるものと同様なものを用いることができる。
(係止部材)
 係止部材170の構成(形状や材料)としては係止部材70と同じものを用いてもよい。
保護素子200においては、3個の係止部材170を備えるが、3個に制限されない。
 遮蔽部材120の凸状部120aの先端120aaに備える挟み溝120aAに差し込まれた状態で保持される。
 係止部材170は、T字状の形状を有し、第1腕部170aaと第2腕部170abとからなる横延部(支持部)170aと、横延部170aの中央部から下方に延びる縦延部(突出部)170bとを有する。
 保護素子200においては、横延部170aは第1腕部170aa及び第1腕部170aaのそれぞれが、第1絶縁部材160Agの第1開口部64Aを挟んで遮蔽部材側の面160AgSに支持されており、縦延部170bはその下端が可溶性導体シート50fの遮蔽部材側の面50fSに支持されている。図示する例では、第1絶縁部材160Agの遮蔽部材側の面160AgSには係止部材170が載置される溝を有さないが、係止部材170が載置される溝を有してもよい。
 縦延部170bが可溶性導体シート50fの遮蔽部材側の面50fSに支持されていると、可溶性導体シート50fに定格電流を越えた過電流が流れる際に、可溶性導体シート50fに接触している係止部材170は伝熱して昇温し、軟化温度以上の温度において軟化する。
 保護素子200においては、横延部170a、及び、縦延部170bの両方の部位が支持されているが、いずれか一方が支持されていてもよいが、可溶性導体シート50fに定格電流を越えた過電流が流れる際に軟化するように縦延部170bが可溶性導体シート50fの遮蔽部材側の面50fSに接触して支持されている方が好ましい。縦延部170bが可溶性導体シート50fの遮蔽部材側の面50fSに接触していない場合は、遮蔽部材側の面50fSに近接している方が好ましい。
 3個の係止部材170はすべて同じ形状であるが、異なる形状のものが含まれてもよい。
 係止部材170が軟化温度以上の温度になると、外力により変形するくらい柔らかくなる。
 軟化した係止部材170は押圧手段30の押圧力によって押圧された遮蔽部材120の凸状部120aによって物理的に切断されやすくなる。係止部材170が切断されると、遮蔽部材120の凸状部120aは、第1開口部64AをZ方向下方に挿入されていく。
 凸状部120aが第1開口部64AをZ方向下方に挿入されていく際に、凸状部120aが可溶性導体シートを切断しながら、突き進んで最下位置まで到達する。これによって凸状部120aは可溶性導体シート50a~50fをその溶断部53で第1端子91側と第2端子92側とに遮蔽する。これによって可溶性導体シート50a~50fが切断される際に発生するアーク放電は迅速かつ確実に消滅させることができる。
 係止部材170では、縦延部170bが可溶性導体シート50fに接触している。そのため、可溶性導体シートに定格電流を越えた過電流が流れると、可溶性導体シート50fに接触している係止部材170は伝熱して昇温し、軟化温度以上の温度において軟化する。
 また、大きな過電流が流れ瞬時に可溶性導体シート50fが溶断した場合は、発生したアーク放電が係止部材170にも流れ、係止部材170は軟化温度以上の温度において軟化する。
 軟化した係止部材170は押圧手段30の押圧力によって押圧された遮蔽部材120の凸状部120aによって物理的に切断されやすくなる。係止部材170が切断されると、遮蔽部材120の凸状部120aは、第1開口部64AをZ方向下方に挿入されていく。
 この場合、可溶性導体シートは定格電流を越えた過電流が流れて熱的に溶断されており、凸状部120aはそのまま第1開口部64AをZ方向下方に挿入されていく。この際、凸状部120aは可溶性導体シート50a~50fをその溶断部で第1端子91側と第2端子92側とに遮蔽する。これによって可溶性導体シート50a~50fが切断される際に発生するアーク放電は迅速かつ確実に消滅させることができる。
 仮に可溶性導体シートが未だ熱的に溶断されていないときでも、凸状部120aが第1開口部64AをZ方向下方に挿入されていく際に、凸状部120aが可溶性導体シートを切断しながら、突き進んで最下位置まで到達する。これによって凸状部120aは可溶性導体シート50a~50fをその溶断部で第1端子91側と第2端子92側とに遮蔽する。これによって可溶性導体シート50a~50fが遮断される際に発生するアーク放電は迅速かつ確実に消滅させることができる。
 第2実施形態に係る保護素子200は、発熱体及び給電部材を有さない点以外は第1実施形態に係る保護素子100と同様又は類似する部材が多いため、その製造方法の説明は省略する。
 本実施形態の保護素子200では、ヒューズエレメント50(複数個の可溶性導体シート50a~50f)に定格電流を超えた過電流が流れた場合にヒューズエレメント50が熱的に溶断されて電流経路を遮断させる。
 本実施形態の保護素子200では、押圧手段30による押圧力が付与されている遮蔽部材120の移動を係止部材170によって抑制する構成であるため、電流経路の遮断時以外は、ヒューズエレメント50(複数個の可溶性導体シート50a~50f)に押圧手段30と遮蔽部材120とによる切断押圧力がかからない。そのため、ヒューズエレメント50の経時劣化が抑制され、また、電流経路の遮断が必要でないときにヒューズエレメント50が昇温した際に押圧力が付与された状態であることに起因する断線を防止できる。
 本実施形態の保護素子200では、ヒューズエレメント積層体140が厚さ方向に並列配置された複数個の可溶性導体シート50a~50fを含み、その可溶性導体シート50a~50fの各々がその間に配置された第1絶縁部材160Ab~160Af及び可溶性導体シート50a、50fの外方に配置された第1絶縁部材160Aa~160Agと近接もしくは接触(密着)して絶縁されている。このため、可溶性導体シート50a~50fの各々に流れる電流値が小さくなり且つ可溶性導体シート50a~50fを取り巻く空間が極めて狭くなり、溶断することによって発生するアーク放電の規模が小さくなりやすくなる。よって、本実施形態の保護素子200によれば、絶縁ケース11のサイズを小型軽量化することが可能となる。
 本実施形態の保護素子200において、可溶性導体シート50a~50fのうちの最下部に配置された可溶性導体シート50aと絶縁ケース11の第1保持部材110Baとの間に第1絶縁部材160Aaが配置し、また、可溶性導体シート50a~50fのうちの最上部に配置された可溶性導体シート50fと絶縁ケース11の第2保持部材110Bbとの間の各々に1絶縁部材160Agが配置されていると、可溶性導体シート50a、50fが第1保持部材110Ba、第2保持部材110Bbと直接接触しないので、アーク放電によって、これらの絶縁ケース11の内部表面に導電路となる炭化物が形成されにくくなるので、絶縁ケース11のサイズを小型にしてもリーク電流が発生しにくくなる。
 本実施形態の保護素子200において、第1絶縁部材160Aa~160Agが可溶性導体シート50a~50fの第1端部51と第2端部52との溶断部53に対向する位置で開口を有すると、可溶性導体シート50a~50fが溶断部53で溶断したときに、第1絶縁部材160Aa~160Agの表面の連続的な溶融飛散物の付着を抑制することができる。このため、可溶性導体シート50a~50fの溶断によって発生したアーク放電を早期に消弧させることができる。
 本実施形態の保護素子200において、第1絶縁部材160Aa~160Ag、遮蔽部材120、絶縁ケース11のカバー110A、および保持部材110Bのうち少なくとも一つが、耐トラッキング指標CTIが500V以上の材料で形成されていると、アーク放電によって、これらの部品の表面に導電路となる炭化物が形成されにくくなるので、絶縁ケース11のサイズを小型にしてもリーク電流がより発生しにくくなる。
 本実施形態の保護素子200において、第1絶縁部材160Aa~160Ag、遮蔽部材120、絶縁ケース11のカバー110A、および保持部材110Bのうち少なくとも一つが、ポリアミド系樹脂またはフッ素系樹脂で形成されていると、ポリアミド系樹脂またはフッ素系樹脂は、絶縁性と耐トラッキング性とが優れるので、小型化と軽量化を両立しやすくなる。
 本実施形態の保護素子200において、可溶性導体シート50a~50fの各々が、低融点金属層と高融点金属層とを含む積層体であり、低融点金属層がSnを含み、高融点金属層がAgもしくはCuを含むと、低融点金属層が溶融することによって高融点金属がSnによって溶解されるので、可溶性導体シート50a~50fの溶断温度が低くなる。また、AgやCuはSnよりも物理的強度が高いため、低融点金属層に高融点金属層を積層した可溶性導体シート50a~50fの物理的強度は、低融点金属層単体の物理的強度よりも高くなる。さらには、AgやCuはSnよりも電気抵抗率が低く、低融点金属層に高融点金属層を積層した可溶性導体シート50a~50fの電気抵抗値は、低融点金属層単体の電気抵抗値よりも低くなる。即ち、より大電流対応のヒューズエレメントとなる。
 本実施形態の保護素子200において、可溶性導体シート50a~50fの各々が、高融点金属層を2層以上有し、低融点金属層を1層以上有し、低融点金属層が高融点金属層の間に配置された積層体であると、外側に高融点金属層があるので、可溶性導体シート50a~50fの強度が高くなる。特に、可溶性導体シート50a~50fの第1端部51と第1端子91および第2端部52と第2端子92とをハンダ付けで接続する場合には、ハンダ付け時の加熱による可溶性導体シート50a~50fの変形が起こりにくくなる。
 本実施形態の保護素子200において、可溶性導体シート50a~50fの各々が、銀もしくは銅を含む単層体であると、高融点金属層と低融点金属層の積層体である場合と比較して、電気抵抗率が小さくなりやすい。このため、銀もしくは銅を含む単層体からなる可溶性導体シート50a~50fは、高融点金属層と低融点金属層の積層体からなる可溶性導体シート50a~50fと同じ面積で同等の電気抵抗を有する場合でも、厚みを薄くすることができる。可溶性導体シート50a~50fの厚みが薄いと、可溶性導体シート50a~50fが溶断したときの溶融飛散物量も厚みに比例して少なくなり、遮断後の絶縁抵抗が高くなる。
 本実施形態の保護素子200において、可溶性導体シート50a~50fの各々は、溶断部53に貫通孔54が設けられていて、第1端部51および第2端部52の通電方向の断面積より溶断部53の通電方向の断面積が小さくなるようにされた溶断部を有しているので、電流経路に定格を超える電流が流れたとき溶断する部位が安定する。なお、本実施形態の保護素子200においては溶断部53に貫通孔54を設けているが、溶断部53の断面積が小さくする方法に特に制限はない。例えば、溶断部53の両端部を凹状に切り取ることや部分的に厚みを薄くすることによって、溶断部53の断面積を小さくしてもよい。
(ヒューズエレメントの変形例)
 図16は、ヒューズエレメントの変形例の模式図であり、図4(c)に対応する断面図である。図17は、ヒューズエレメントの変形例の模式図であり、図4(a)に対応する平面図である。図18は、ヒューズエレメントの変形例の模式図であり、図4(c)に対応する断面図である。図16から図18において、上述した構成と同様又はほぼ同様の構成部材については同じ符号を付与して説明を省略する。
 図16に示すように、第1端子91は、一方の端部がヒューズエレメント250の第1端部251と接続している。また、第2端子92は、一方の端部がヒューズエレメント250の第2端部252と接続している。図の例では、ヒューズエレメント250の第1端部251は、第1端子91の上面に接続されている。また、ヒューズエレメント250の第2端部252は、第2端子92の上面に接続されている。なお、ヒューズエレメント250と第1端子91及び第2端子92の接続位置はこれに限定されるものではない。例えば、ヒューズエレメント250の第1端部251が第1端子91の下面に接続されていてもよいし、ヒューズエレメント250の第2端部252が第2端子92の下面に接続されていてもよい。
 図の例では、ヒューズエレメント250は、単層体である。単層体の場合は、AgもしくはCuを含む。単層体は、Ag単体であってもよいし、Cu単体であってもよいし、Ag合金であってもよいし、Cu合金であってもよい。単層体の材料は限定されない。
 第1端子91と第2端子92とは、略同形であってもよいし、それぞれ異なる形状であってもよい。図の例では、第1端子91と第2端子92とは、それぞれ1枚の部品で構成されているが、これに限定されるものではない。第1端子91および第2端子92の厚みは、特に限定されるものではないが、例えば、0.3mm以上1.0mm以下の範囲内にあってもよい。第1端子91の厚みと第2端子92の厚みとは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
 図17に示すように、第1端子291は、外部端子孔291aを備えている。また、第2端子292は、外部端子孔292aを備えている。外部端子孔291a、外部端子孔292aのうち、一方は電源側に接続するために用いられ、他方は負荷側に接続するために用いられる。もしくは、外部端子孔291a、外部端子孔292aは、負荷の内部の通電経路に接続されるために用いられてもよい。外部端子孔291aおよび外部端子孔292aは、平面視略円形の貫通孔とすることができる。
 図18に示すように、第1端子291と第2端子292とは、それぞれ2枚の部品(端子上部293及び端子下部294)で構成されていてもよい。例えば、端子上部293及び端子下部294は、嵌合により一体化されていてもよい。例えば、端子上部293及び端子下部294は、上下共通形状であり、上下反転することで一体化されていてもよい。例えば、端子上部293と端子下部294とは、略同形であってもよいし、それぞれ異なる形状であってもよい。端子上部293及び端子下部294の厚み293t、294tは、特に限定されるものではないが、例えば、例えば、0.3mm以上2.0mm以下の範囲内にあってもよい。端子上部293の厚み293tと端子下部294の厚み294tとは、互いに同じであってもよいし、異なっていてもよい。
 例えば、第1端子291と第2端子292とが端子上部293及び端子下部294で構成されている場合、第1端子291の端子上部293の一方の端部がヒューズエレメント250の第1端部251と接続され、第2端子292の端子上部293の一方の端部がヒューズエレメント250の第2端部252と接続されていてもよい。図の例では、ヒューズエレメント250の第1端部251が第1端子291の端子上部293の上面に接続され、ヒューズエレメント250の第2端部252が第2端子292の端子上部293の上面に接続されている。なお、ヒューズエレメント250と第1端子291及び第2端子292の接続位置はこれに限定されるものではない。例えば、ヒューズエレメント250の第1端部251が第1端子291の端子下部294の下面に接続されていてもよいし、ヒューズエレメント250の第2端部252が第2端子292の端子下部294の下面に接続されていてもよい。
 図の例では、第1絶縁部材260Aが単層であり、ヒューズエレメント250に近接もしくは接触させた状態で配置されているが、これに限定されない。図の例では、第1絶縁部材260Aが単層であるが、これに限定されない。例えば、複数(例えば3つ)の第1絶縁部材が互いに近接もしくは接触させた状態で配置されていてもよい。
(端子仕様)
 例えば、第1端子291および第2端子292の仕様(端子仕様)は、定格電流の仕様(例えば100A~300A)で共通仕様とすることができる。例えば、端子を締結するためのボルト仕様としてM8ねじ(ねじ径8mm)を採用する場合、第1端子291および第2端子292の厚さ291t、292t(端子厚)は2.0mmを採用することができる。なお、ボルト仕様や端子仕様は上記に限定されない。
 例えば、ボルト仕様としてM8ねじを採用した場合、端子仕様としては、外部端子孔291a及び外部端子孔292aの直径(端子孔径)が9mm、第1端子291及び第2端子292の幅291w、292w(端子幅)が17.5mm、端子孔中心から端子外端までの距離Kが9.1mm、第1端子291及び第2端子292の厚さ291t、292t(端子厚)が2mm(1mm厚の端子2枚)とすることができる。なお、上記の各値は一例であり、限定されない。
 例えば、ねじ径が大きくなると、締付けトルク上昇とワッシャ径大型化による締付け面積増大に伴い、接触抵抗が下がる傾向があるため、大電流対応に効果的である。例えば、ボルト仕様としてM8ねじを採用することにより、M5ねじを採用した場合と比較して、接触抵抗が下がる傾向があるため、大電流対応に効果的である。
 例えば、端子厚が厚くなると、断面積増大に伴う抵抗低下と剛性増大に伴う接触抵抗低減により総合的な抵抗が下がる傾向があるため、大電流対応に効果的である。例えば、ボルト仕様としてM8ねじを採用した場合の端子厚を2.0mmとすることにより、M5ねじを採用した場合の端子厚を0.5mmとした場合と比較して、総合的な抵抗が下がる傾向があるため、大電流対応に効果的である。
 本変形例では、ボルト仕様としてM8ねじを採用した場合の端子厚を2.0mmとしている。これにより、M5ねじを採用した場合と比較して接触抵抗が下がる傾向があり、端子厚を0.5mmとした場合と比較して総合的な抵抗が下がる傾向があるため、大電流対応に効果的である。このため、ヒューズエレメント250が1枚のみの場合であっても、製品性能を満足できる抵抗値を得ることができる。すなわち、ヒューズエレメント250の枚数削減につながるため、部品点数削減の上で好適である。
(保護素子(第3実施形態))
 図19は、本発明の第3実施形態に係る保護素子の、図5(a)に対応する断面図である。第3実施形態に係る保護素子は、ヒューズエレメントが2つのケース部品の間に挟まれている点が第1実施形態に係る保護素子に対する主な相違点である。図19において、第1実施形態に係る保護素子及び上述した変形例の構成と同様又はほぼ同様の構成部材については同じ符号を付与して説明を省略する。
 図19に示す保護素子300は、絶縁ケース310と、ヒューズエレメント250と、遮蔽部材320と、押圧手段30と、係止部材370と、発熱体80と、給電部材90と、第1端子291と、第2端子292とを有する。なお、本実施形態の保護素子300において、通電方向は、使用時において電気が流れる方向(X方向)を意味し、通電方向の断面積は、通電方向に対して直交する方向の面(Y-Z面)の面積を意味する。
(絶縁ケース) 
 絶縁ケース310は、カバー310Aと保持部材310Bとからなる。カバー310Aと保持部材310Bの材料としては、カバー10A及び保持部材10Bと同様の材料を用いることができる。保持部材310Bの内部には、内圧緩衝空間15が形成されている。内圧緩衝空間15は、ヒューズエレメント250の溶断時に発生するアーク放電によって生成する気体による保護素子300の内圧の急激な上昇を抑える作用がある。
 保持部材310Bは、Z方向で下側に配置する第1保持部材310BaとZ方向で上側に配置する第2保持部材310Bbとからなる。第2保持部材310Bbは2つのケース部品の一方の一例であり、第1保持部材310Baは2つのケース部品の他方の一例である。
 図の例では、絶縁ケース310は、少なくとも2つのケース部品(Z方向で下側に配置する第1保持部材310BaとZ方向で上側に配置する第2保持部材310Bb)から成り、一方のケース部品である第2保持部材310Bbが第1絶縁部材と一体であるが、これに限定されない。例えば、保護素子が第1絶縁部材及び第2絶縁部材を有する場合は、一方のケース部品が第1絶縁部材と一体且つ他方のケース部品が第2絶縁部材と一体であってもよいし、一方のケース部品が第1絶縁部材と一体又は他方のケース部品が第2絶縁部材と一体であってもよい。
(ヒューズエレメント)
 図の例では、ヒューズエレメント250は、単層体である。ヒューズエレメント250は図18で示したものと同じ構成を有するものであり、上述した特徴の説明は省略する。
 図の例では、ヒューズエレメント250は、第1保持部材310Baと第2保持部材310Bbとの間に挟まれているが、これに限定されない。例えば、ヒューズエレメント250は、第1絶縁部材又は第2絶縁部材を介して、第1保持部材310Baと第2保持部材310Bbとの間に配置されていてもよい。例えば、ヒューズエレメント250は、2つのケース部品に近接若しくは接触させた状態で2つのケース部品の間に配置されていてもよい。
 図の例では、第2保持部材310Bbが第1絶縁部材と一体であり、ヒューズエレメント250が第2保持部材310Bbの下面に沿って配置されているが、これに限定されない。例えば、第1保持部材310Baが第1絶縁部材と一体である場合は、ヒューズエレメントが第1保持部材310Baの上面に沿って配置されていてもよい。第1保持部材310Ba又は第2保持部材310Bbに対するヒューズエレメント250の配置は、上記に限定されない。
(遮蔽部材)
 遮蔽部材320は、ヒューズエレメント250側に向いた凸状部320aと、押圧手段30の下部を収容して支持する凹部320baを有する押圧手段支持部320bとを有する。凸状部320aは、ヒューズエレメント250側に向かって突出している。
 遮蔽部材320は、押圧手段30の押圧力を下方に付与された状態で、係止部材370によって下方への移動が抑えられている。そのため、係止部材370が発熱体80の発熱によって加熱され軟化温度以上の温度で軟化されると、遮蔽部材320は下方へ移動可能になる。このとき、軟化された係止部材370はその材料の種類や加熱状況等によって、押圧手段30の押圧力によって物理的に押し潰され、あるいは、熱的に溶断され、あるいは押圧手段30による物理的な力と熱的溶断が合わさった作用を受ける。
 遮蔽部材320は、係止部材370による下方への移動抑制が外れると、下方へ移動してヒューズエレメント250を物理的に切断する。
 遮蔽部材320では、凸状部320aの先端320aaが尖っており、ヒューズエレメント250を切断しやすい形状とされている。
 例えば、遮蔽部材320が下方へ移動し、遮蔽部材320の凸状部320aによってヒューズエレメント250を切断すると、切断面同士が凸状部320aによって遮蔽されて絶縁され、ヒューズエレメント250を介した通電経路が物理的に確実に遮断される。これによって、アーク放電が迅速に消滅(消弧)する。
(押圧手段)
 押圧手段30は、遮蔽部材320をZ方向下方に押圧した状態で遮蔽部材320の凹部320baに収容されている。押圧手段30は、遮蔽部材320の凹部320baに縮められた状態で保持されている。押圧手段30は、図5で示したものと配置は異なるが同じ構成を有するものであり、上述した特徴の説明は省略する。
 図の例では、押圧手段30として円錐状のバネを用い、外径の大きい側をヒューズエレメント250側に向けて配置し、そのZ方向の上部に第3保持部材310Bcを円錐状のバネを押し縮めるように配置している。このため、第2保持部材3101Bbの上側からバネを挿入した際に位置決め安定性が高まり、製造プロセスの自動化を図る上で好ましい。
(係止部材)
 係止部材370は、遮蔽部材320の移動を抑える。係止部材370は、遮蔽部材320の上部に設けられている。係止部材370は、第2保持部材310Bbの上部と遮蔽部材320の上部とに支持されている。第2保持部材310Bbの上部と遮蔽部材320の上部とには、係止部材370の形状と位置に対応した凹部があり、その凹部が係止部材370を挟み込む様に安定して保持する。
(発熱体)
 発熱体80は、係止部材370のX方向の外面に接触するように載置されている。発熱体80は、係止部材370若しくは係止部材370を固定する固定部材(例えば、2枚の係止部材370間を接合するはんだや、発熱体80と係止部材370間を接合するはんだ)を加熱し軟化させる。図の例では、2個の発熱体80のそれぞれに給電部材90が接続されているが、これに限定されない。
 発熱体80に電流が通電されると、発熱体80が発熱し、係止部材370に伝熱して係止部材370は昇温し軟化温度以上の温度において軟化する。ここで、軟化温度とは、固相と液相が混在あるいは共存する温度あるいは温度範囲を意味する。係止部材370が軟化温度以上の温度になると、外力により変形するくらい柔らかくなる。
 軟化した係止部材370は押圧手段30の押圧力によって物理的に押し千切られやすくなる。係止部材370が押し千切られ又は熱的に溶断されると、遮蔽部材320の凸状部320aは、第2保持部材310Bbの隙間をZ方向下方に挿入されていく。すると、凸状部320aがヒューズエレメント250を切断しながら、突き進んで最下位置まで到達する。これによって凸状部320aはヒューズエレメント250をその溶断部で第1端子291側と第2端子292側とに遮蔽する。これによってヒューズエレメント250が切断される際に発生するアーク放電は迅速かつ確実に消滅させることができる。
 また、発熱体80は電流を通電させることによって発熱し、その熱によって係止部材370を加熱して軟化、溶融する。係止部材370の溶融によって、押圧手段30によってZ方向下方に押圧力が付与されている遮蔽部材320は下方へ移動し、ヒューズエレメント250を切断し、ヒューズエレメント250を第1端子291側と第2端子292側に遮蔽する。
 更に、2枚の係止部材370間を固定部材で接合する複合係止構造を用いる場合や、係止部材370と発熱体80の間を固定部材で接合する構造を用いる場合は、発熱体80は電流を通電させることによって発熱し、その熱によって固定部材が軟化、溶融する。固定部材の軟化、溶融によって、押圧手段30によってZ方向下方に押圧力が付与されている遮蔽部材320は下方へ移動し、ヒューズエレメント250を切断し、ヒューズエレメント250を第1端子291側と第2端子292側に遮蔽する。
 なお、固定部材が軟化する場合は、係止部材370は切断できず解放される(外れる)こととなる。
 本実施形態の保護素子300では、絶縁ケース310は、少なくとも2つのケース部品(Z方向で下側に配置する第1保持部材310BaとZ方向で上側に配置する第2保持部材310Bb)とからなり、一方のケース部品である第2保持部材310Bbが第1絶縁部材と一体である。このため、第1絶縁部材を別に設ける必要がなくなり、部品点数を削減することができ、低コスト化に寄与する。
 本実施形態の保護素子300では、ヒューズエレメント250は、第1保持部材310Baと第2保持部材310Bbとの間に挟まれている。これにより、ヒューズエレメント250は、第1保持部材310Baと第2保持部材310Bbとに近接もしくは接触(密着)して絶縁されている。このため、ヒューズエレメント250を取り巻く空間が極めて狭くなり、溶断することによって発生するアーク放電の規模が小さくなりやすくなる。よって、本実施形態の保護素子300によれば、絶縁ケース310のサイズを小型軽量化することが可能となる。
 本発明の保護素子は、上述した実施形態に限定されるものではない。
 10、11、310 絶縁ケース
 10A、110A、310A カバー
 10B、10BB、110B、310B 保持部材
 10Ba、10BBa、110Ba、310Ba 第1保持部材
 10Bb、10BBb、110Bb、310Bb 第2保持部材
 310Bc 第3保持部材
 20、120、320 遮蔽部材
 30 押圧手段
 40、140 ヒューズエレメント積層体
 50a、50b、50c、50d、50e、50f 可溶性導体シート
 51、251 第1端部
 52、252 第2端部
 53 溶断部
 54 貫通孔
 60A、60Aa、60Ab、60Ac、60Ad、60Ae、60Af、160A、160Aa、160Ab、160Ac、160Ad、160Ae、160Af、160Ag、260A 第1絶縁部材
 60B 第2絶縁部材
 64、65 隙間
 64A 第1開口部
 65A 第2開口部
 67、67A 通気孔
 70、170、370 係止部材
 80 発熱体
 90 給電部材
 91、291 第1端子
 92、292 第2端子
 100、200、300 保護素子
 250 ヒューズエレメント

Claims (27)

  1.  ヒューズエレメントと、前記ヒューズエレメントを収容する絶縁ケースと、第1端子と、第2端子とを有し、
     さらに、前記ヒューズエレメントに近接若しくは接触させた状態で配置され、第1開口部若しくは第1分離部が形成された第1絶縁部材、及び第2開口部若しくは第2分離部が形成された第2絶縁部材と、
     前記ヒューズエレメントを分断するように、前記第1絶縁部材の前記第1開口部若しくは前記第1分離部と、前記第2絶縁部材の前記第2開口部若しくは前記第2分離部とを、前記第1開口部若しくは前記第1分離部に挿入可能な方向に移動可能な遮蔽部材と、
     前記遮蔽部材を前記遮蔽部材の移動可能な方向に押圧する押圧手段と、 
     前記遮蔽部材の移動を抑える係止部材と、
     前記係止部材若しくは前記係止部材を固定する固定部材を加熱し軟化させる発熱体と、
     前記発熱体に電流を通電する給電部材と、を有し、
     前記ヒューズエレメントは、互いに対向する第1端部と第2端部を有し、前記第1端子は、一方の端部が前記第1端部と接続し他方の端部が前記絶縁ケースから外部に露出し、前記第2端子は、一方の端部が前記第2端部と接続し他方の端部が前記絶縁ケースから外部に露出しており、
     前記絶縁ケースはさらに、前記第1絶縁部材と、前記第2絶縁部材と、前記遮蔽部材と、前記押圧手段と、前記係止部材と、前記発熱体と、前記給電部材の一部とを収容する、保護素子。
  2.  前記発熱体が発熱し、前記係止部材若しくは前記固定部材が軟化することによって、前記押圧手段の応力により前記遮蔽部材が前記係止部材を切断若しくは解放し、
     さらに前記遮蔽部材が前記第2絶縁部材の前記第2開口部若しくは前記第2分離部と、前記第1絶縁部材の前記第1開口部若しくは前記第1分離部とを移動して前記ヒューズエレメントを切断することによって、前記ヒューズエレメントの通電を遮断する、請求項1に記載の保護素子。
  3.  前記遮蔽部材は、前記ヒューズエレメントを切断し、前記ヒューズエレメントを前記ヒューズエレメントの通電方向に遮蔽する、請求項1または請求項2に記載の保護素子。
  4.  前記押圧手段はバネである、請求項1または請求項2に記載の保護素子。
  5.  前記第1絶縁部材、前記第2絶縁部材、前記遮蔽部材及び前記絶縁ケースのうち少なくとも一つは、耐トラッキング指標CTIが500V以上の材料で形成されている、請求項1または請求項2に記載の保護素子。
  6.  前記第1絶縁部材、前記第2絶縁部材、前記遮蔽部材及び前記絶縁ケースのうち少なくとも一つは、ポリアミド系樹脂、フッ素系樹脂からなる群より選ばれる一種の樹脂材料で形成されている、請求項1または請求項2に記載の保護素子。
  7.  前記ヒューズエレメントは、低融点金属層と高融点金属層とを含む積層体を少なくとも一部に有し、前記低融点金属層は錫を含み、前記高融点金属層は銀もしくは銅を含む、請求項1または請求項2に記載の保護素子。
  8.  前記ヒューズエレメントは、前記高融点金属層を2層以上有し、前記低融点金属層を1層以上有し、前記低融点金属層が前記高融点金属層の間に配置された積層体を少なくとも一部に有する、請求項7に記載の保護素子。
  9.  前記ヒューズエレメントは、銀もしくは銅を含む単層体を少なくとも一部に有する、請求項1または請求項2に記載の保護素子。
  10.  前記ヒューズエレメントは、前記第1端部と前記第2端部の間に溶断部を有し、前記第1端部および前記第2端部の前記第1端部から前記第2端部に向かう通電方向の断面積より、前記溶断部の前記通電方向の断面積の方が小さい、請求項1または請求項2に記載の保護素子。
  11.  前記係止部材の一部が、前記ヒューズエレメントと近接若しくは接触している、請求項1または請求項2に記載の保護素子。
  12.  前記絶縁ケースは、少なくとも2つのケース部品から成り、一方のケース部品が前記第1絶縁部材と一体且つ他方のケース部品が前記第2絶縁部材と一体である、若しくは、前記一方のケース部品が前記第1絶縁部材と一体又は前記他方のケース部品が前記第2絶縁部材と一体である、請求項1または請求項2に記載の保護素子。
  13.  前記絶縁ケースは、少なくとも2つのケース部品から成り、前記ヒューズエレメントは、一方のケース部品と他方のケース部品との間に挟まれている、請求項1または請求項2に記載の保護素子。
  14.  ヒューズエレメントと、前記ヒューズエレメントを収容する絶縁ケースと、第1端子と、第2端子とを有し、
     さらに、前記ヒューズエレメントに近接若しくは接触させた状態で配置され、第1開口部若しくは第1分離部が形成された第1絶縁部材と、
     前記ヒューズエレメントを分断するように、前記第1絶縁部材の前記第1開口部若しくは前記第1分離部を、前記第1開口部若しくは前記第1分離部に挿入可能な方向に移動可能な遮蔽部材と、
     前記遮蔽部材を前記遮蔽部材の移動可能な方向に押圧する押圧手段と、 
     前記遮蔽部材の移動を抑える係止部材と、を有し、
     前記ヒューズエレメントは、互いに対向する第1端部と第2端部を有し、前記第1端子は、一方の端部が前記第1端部と接続し他方の端部が前記絶縁ケースから外部に露出し、前記第2端子は、一方の端部が前記第2端部と接続し他方の端部が前記絶縁ケースから外部に露出しており、
     前記絶縁ケースはさらに、前記第1絶縁部材と、前記遮蔽部材と、前記押圧手段と、前記係止部材とを収容する、保護素子。
  15.  前記遮蔽部材は、前記ヒューズエレメントを切断し、前記ヒューズエレメントを前記ヒューズエレメントの通電方向に遮蔽する、請求項14に記載の保護素子。
  16.  前記押圧手段はバネである、請求項14または請求項15に記載の保護素子。
  17.  前記第1絶縁部材、前記遮蔽部材及び前記絶縁ケースのうち少なくとも一つは、耐トラッキング指標CTIが500V以上の材料で形成されている、請求項14または請求項15に記載の保護素子。
  18.  前記第1絶縁部材、前記遮蔽部材及び前記絶縁ケースのうち少なくとも一つは、ポリアミド系樹脂、フッ素系樹脂からなる群より選ばれる一種の樹脂材料で形成されている、請求項14または請求項15に記載の保護素子。
  19.  前記ヒューズエレメントは、低融点金属層と高融点金属層とを含む積層体を少なくとも一部に有し、前記低融点金属層は錫を含み、前記高融点金属層は銀もしくは銅を含む、請求項14または請求項15に記載の保護素子。
  20.  前記ヒューズエレメントは、前記高融点金属層を2層以上有し、前記低融点金属層を1層以上有し、前記低融点金属層が前記高融点金属層の間に配置された積層体を少なくとも一部に有する、請求項19に記載の保護素子。
  21.  前記ヒューズエレメントは、銀もしくは銅を含む単層体を少なくとも一部に有する、請求項14または請求項15に記載の保護素子。
  22.  前記ヒューズエレメントは、前記第1端部と前記第2端部の間に溶断部を有し、前記第1端部および前記第2端部の前記第1端部から前記第2端部に向かう通電方向の断面積より、前記溶断部の前記通電方向の断面積の方が小さい、請求項14または請求項15に記載の保護素子。
  23.  前記係止部材の一部が、前記ヒューズエレメントと近接若しくは接触している、請求項14または請求項15に記載の保護素子。
  24.  前記ヒューズエレメントの外側に近接若しくは接触させた状態で配置された前記第1絶縁部材には、前記係止部材を保持する係止部材保持部を有する、請求項14または請求項15に記載の保護素子。
  25.  前記絶縁ケースは、少なくとも2つのケース部品から成り、一方のケース部品が前記第1絶縁部材と一体である、請求項14または請求項15に記載の保護素子。
  26.  前記絶縁ケースは、少なくとも2つのケース部品から成り、前記ヒューズエレメントは、一方のケース部品と他方のケース部品との間に挟まれている、請求項14または請求項15に記載の保護素子。
  27.  前記係止部材若しくは前記係止部材を固定する固定部材を加熱し軟化させる発熱体と、
     前記発熱体に電流を通電する給電部材と、を有し、
     前記発熱体が発熱し、前記係止部材若しくは前記固定部材が軟化することによって、前記押圧手段の応力により前記遮蔽部材が前記係止部材を切断若しくは解放し、
     さらに前記遮蔽部材が前記第1絶縁部材の前記第1開口部若しくは前記第1分離部を移動して前記ヒューズエレメントを切断することによって、前記ヒューズエレメントの通電を遮断する、請求項14または請求項15に記載の保護素子。
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