WO2023032990A1 - 保護素子 - Google Patents

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WO2023032990A1
WO2023032990A1 PCT/JP2022/032612 JP2022032612W WO2023032990A1 WO 2023032990 A1 WO2023032990 A1 WO 2023032990A1 JP 2022032612 W JP2022032612 W JP 2022032612W WO 2023032990 A1 WO2023032990 A1 WO 2023032990A1
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WO
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insulating
fuse element
shielding member
tip
locking member
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/032612
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English (en)
French (fr)
Inventor
学 斎藤
豊 和田
吉弘 米田
Original Assignee
デクセリアルズ株式会社
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • 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
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H39/00Switching devices actuated by an explosion produced within the device and initiated by an electric current
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02Details
    • H01H85/04Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
    • H01H85/05Component parts thereof
    • H01H85/055Fusible members
    • H01H85/08Fusible members characterised by the shape or form of the fusible member
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02Details
    • H01H85/04Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
    • H01H85/05Component parts thereof
    • H01H85/055Fusible members
    • H01H85/12Two or more separate fusible members in parallel

Definitions

  • the present invention relates to protection elements.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2021-144287 filed in Japan on September 3, 2021 and Japanese Patent Application No. 2022-124862 filed in Japan on August 4, 2022. incorporated here.
  • 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.
  • lithium-ion batteries are used in a wide range of applications such as mobile devices, electric vehicles (EV), and storage batteries, and their capacity is increasing.
  • the capacity of lithium-ion batteries increases, the voltage has become a high voltage specification of several hundred volts, and the current has also been required to have a large current specification of several hundred amperes to several thousand amperes.
  • 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, and its first object is to reliably cut off the current in the fuse element.
  • the second object is to prevent large-scale arc discharge from occurring when the fuse element melts, and to make it possible to reduce the size and weight of the insulating case. It is an object of the present invention to provide a protective element that achieves both a blocking function by
  • the present invention provides the following means.
  • FIG. 1 of the present invention It has a fuse element, an insulating case that accommodates the fuse element, a first terminal, and a second terminal, and is arranged in proximity to or in contact with the fuse element, and has an opening or separation. a shielding member disposed above the fuse element and movable downward while being inserted into the opening or the separating portion of the insulating member so as to divide the fuse element; The fuse element has a pressing means for pressing the member downward and a locking member for suppressing the downward movement of the shielding member.
  • the convex portion has a tip extending in the width direction disposed at the lower end of the convex portion, and the tip has a first inclined blade extending downward toward one side in the width direction. wherein the first slanted blade overlaps with a region exceeding at least half of the overall length in the width direction of the fuse element when viewed from above and below.
  • the tip further comprises a second inclined blade arranged on one side in the width direction of the first inclined blade and extending downward toward the first inclined blade; the first inclined blade and the second inclined blade; Aspect 1 according to Aspect 1, wherein the second slanted blade and the pointed end overlap a part of the fuse element when viewed from above and below. protection element.
  • the tip has a downwardly convex V shape and a bevel angle of 10° or more and 90° or less. protection element.
  • aspects 6 of the present invention has a heating element that heats and softens the locking member or a fixing member that fixes the locking member, and a power supply member that supplies current to the heating element, and as the shielding member moves downward, 6.
  • the protection element according to any one of aspects 1 to 5, wherein at least part of the locking member is inserted into the opening or the separating portion together with the convex portion.
  • the locking member is a wire disposed above the opening or the separating portion and extending in the direction of current flow, and supports the tip from below. At least one of the pair of supporting members is the heating element, and as the shielding member moves downward, one end of the locking member in the direction of current flow remains supported. and the other end is unsupported and inserted into the opening or separation.
  • a plurality of the locking members are provided side by side in the width direction, and as the shielding member moves downward, one end of each of the locking members in the direction of current flow is maintained while being supported, and the other end is unsupported. 8.
  • the tip further has a pinching groove provided on the lower surface of the tip and extending in the vertical direction, and the locking member is a wire disposed above the opening or the separating portion and extending in the direction of current flow.
  • a plurality of the locking members are provided side by side in the width direction, and the pinching grooves are equal in number or more to the locking members and are provided side by side in the width direction, and the upper end positions of the pinching grooves are the same as each other.
  • the protective element of the present invention it is possible to reliably cut off the current in the fuse element. Further, according to the present invention, large-scale arc discharge is less likely to occur when the fuse element is blown, and the size and weight of the insulating case can be reduced. It is possible to provide a protection element that achieves both a blocking function by
  • 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
  • FIG. 4 is a plan view schematically showing a first terminal, a second terminal, and one soluble conductor sheet forming a fuse element laminate
  • FIG. 4 is a plan view schematically showing a fuse element laminate, a second insulating member, first terminals, and second terminals
  • FIG. 4C is a cross-sectional view taken along line X-X' of the plan view shown in FIG. 4B
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line V-V' of FIG.
  • 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
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a protection element having a modification of the locking member, showing the vicinity of the locking member as an enlarged view
  • An example of the structure of a heating element is shown, and a top plan view is shown.
  • An example of the structure of a heating element is shown, and the top plan view of the insulating substrate before printing is shown.
  • An example of the structure of a heating element is shown, and the top plan view after resistive layer printing is shown.
  • An example of the structure of a heating element is shown, and the top plan view after insulating layer printing is shown.
  • FIG. 10 is a perspective view of the protection element for explaining a method of drawing out a power supply member for supplying power to the heating elements, and shows a case where two heating elements are connected in series.
  • FIG. 10 is a perspective view of the protective element for explaining a method of drawing out a power supply member for supplying power to the heating elements, and shows a case where two heating elements are connected in parallel. It is a schematic diagram of the modification of 1st Embodiment, and shows the perspective view of holding member 10BB which is a modification of the holding member 10B.
  • FIG. 10 is a perspective view of the protection element for explaining a method of drawing out a power supply member for supplying power to the heating elements, and shows a case where two heating elements are connected in series.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a modification of the first embodiment, and includes a holding member 10BB that is a modification of the holding member 10B, and first and second insulating members 61A and 61A that are modifications of the first and second insulating members 60A and 60B.
  • the perspective view of the insulating member 61B is shown.
  • FIG. 11 is a perspective view of a second insulating member 61B of a modified example;
  • FIG. 11 is a perspective view of a first insulating member 61A of a modified example; It is the perspective view which removed one part so that the inside of the protection element which concerns on 2nd Embodiment could be seen, and was shown typically.
  • Figure 12B is a bottom perspective view of the shielding member of Figure 12A;
  • FIG. 6 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 5 of a protection element according to a second embodiment
  • 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 the front view which looked at the shielding member of the protection element which concerns on 3rd Embodiment from the electricity supply direction. It is the side view which looked at the shielding member of the protection element which concerns on 3rd Embodiment from the width direction.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view (a cross-sectional view perpendicular to the direction of current flow) explaining a stroke (cutting stroke) for cutting the fuse element by the shielding member of the third embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view (a cross-sectional view perpendicular to the direction of current flow) explaining a stroke (cutting stroke) for cutting the fuse element by the shielding member of the third embodiment.
  • FIG. 11 is a top plan view showing a locking member, a heating element, and a power supply member of a protection element according to a third embodiment; FIG.
  • 11 is a side view showing a shielding member, a locking member, and a heating element of a protection element according to a third embodiment
  • 4 is a bar graph showing cutting strength when a shielding member cuts a fuse element
  • bar graph A shows the cutting strength when cutting is initiated from the center of the fuse element in the width direction by the shielding member
  • bar graph B shows the breaking strength of the fuse element in the width direction by the shielding member of the third embodiment. It represents the cutting strength when cutting is started from one end.
  • It is a line graph showing the relationship between the inclination angle of the 1st inclination blade in the front-end
  • FIG. 11 is a cross-sectional view or a front view schematically showing a shielding member and a fuse element of a modified example of the third embodiment
  • FIG. 11 is a cross-sectional view or a front view schematically showing a shielding member and a fuse element of a modified example of the third embodiment
  • FIG. 11 is a cross-sectional view (XZ cross-sectional view) showing a part of a protection element of a modified example of the third 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.
  • one side in the width direction (Y direction) corresponds to the -Y side, and the other side corresponds to the +Y side.
  • the present invention is not limited to this, and one side in the width direction may correspond to the +Y side, and the other side in the width direction may correspond to the -Y side.
  • the direction indicated by Z is a direction orthogonal to the X direction and the Y direction, and is also called the thickness direction.
  • the thickness direction may be rephrased as the vertical direction.
  • the upward direction corresponds to the +Z side
  • the downward direction corresponds to the -Z side.
  • the terms "upper” and “lower” are simply names for explaining the relative positional relationship of each part, and the actual arrangement relationship may be an arrangement relationship other than the arrangement relationship indicated by these names. .
  • 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. 4A is a plan view schematically showing a first terminal, a second terminal, and one soluble conductor sheet forming a fuse element laminate.
  • FIG. 4B is a plan view schematically showing the fuse element laminate, the second insulating member, the first terminals, and the second terminals.
  • FIG. 4C is a cross-sectional view along line XX' of the plan view shown in FIG. 4B.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line V-V' in FIG. 1, showing 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 . Note that the first insulating member 60A and the second insulating member 60B may simply be called the insulating members 60A and 60B.
  • the conducting direction means the direction in which electricity flows (X direction) during use, that is, it corresponds to the direction connecting the first terminal 91 and the second terminal 92 .
  • the direction from the first terminal 91 to the second terminal 92 is called the second terminal 92 side ( ⁇ X side)
  • the direction from the second terminal 92 to the first terminal 91 is the first terminal 91 It may be called the side (+X side).
  • the cross-sectional area in the current-carrying direction means the area of a plane (YZ plane) perpendicular to the current-carrying direction.
  • FIGS. 1 to 5 an example is shown in which 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 overcurrent interruption and active interruption as mechanisms for interrupting the current path.
  • overcurrent interruption when an overcurrent exceeding the rated current flows through the fusible conductor sheet 50 (see FIG. 4C), the fusible conductor sheet 50 is fused to cut off the current path.
  • active cutoff 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 applies a downward pressing force. The provided shielding member 20 is moved to cut the fuse element 50 and cut off 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 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 having a tracking resistance index CTI (resistance to tracking (carbonized conductive path) breakdown) of 500 V or higher.
  • 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 the metal particles become sparse due to deformation or agglomeration of the deposits, making it 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 is arranged between a plurality of fusible conductor sheets arranged in parallel in the thickness direction, between each of the plurality of fusible conductor sheets, and at the bottom of the plurality of fusible conductor sheets. and a plurality of first insulating members arranged in close proximity to or in contact with the outside of the soluble conductor sheet, and having first openings or first separations formed thereon.
  • a plurality of fusible conductor sheets may be collectively referred to as a fuse element.
  • 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 positioned 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 separating portions (first separating portion and second separating portion) separating the two members, but the shielding member
  • the convex portion 20a of 20 may be a movable (passable) opening (first opening, second opening).
  • the two members are the first insulating piece 63a and the second insulating piece 63b, or the third insulating piece 66a and the fourth insulating piece 66b.
  • the first separating portion 64 and the second separating portion 65 may simply be referred to as the separating portions 64 and 65 .
  • first opening and the second opening may simply be referred to as openings (see the first opening 64A and the second opening 65A of the modified example described later).
  • 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.
  • 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.
  • each of the first insulating piece 63a and the second insulating piece 63b has three ventilation holes 67 on both ends in the Y direction, but the number is not limited.
  • 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 portion 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 protrusions 20a of the shielding member 20 sequentially cut the soluble conductor sheets 50f, 50e, 50d, 50c, 50b, and 50a.
  • the cut surfaces are shielded and insulated from each other by the convex portions 20a, and the current-carrying paths via 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 side with the smaller outer diameter is arranged facing the fusing portion (cut portion) 53 of each of the soluble conductor sheets 50a to 50f.
  • the spring is made of a conductive material such as metal, it is possible to more effectively suppress continuation of arc discharge that occurs when cutting the fusing portion 53 of each of the soluble conductor sheets 50a to 50f. 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 placed (inserted) in the grooves 60Ba1 and 60Ba2 of the second insulating member 60B, and the locking member 70B is placed (inserted) in the grooves 60Bb1 and 60Bb2 of the second insulating member 60B.
  • the member 70C is placed (inserted) into the grooves 60Bc1 and 60Bc2 of the second insulating 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 70 (see FIG. 12B). do.
  • 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 the locking members 70 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 shows a protective element with a locking member 71 which is a variant of locking member 70 .
  • FIG. 7 also shows 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. Schematic diagrams of the heating element 80 are shown in FIGS. 8A to 8F.
  • FIG. 8A is a plan view of the front surface (the surface on the pressing means 30 side) of the heating element 80.
  • FIG. 8B is a plan view of the insulating substrate.
  • 8C to 8E are transparent plan views showing the three layers on the front surface side of the insulating substrate which are laminated in order so that the lower layers can also be seen.
  • FIG. 8C is a plan view of a state in which a resistive layer is laminated on an insulating substrate.
  • FIG. 8D is a plan view showing a state in which an insulating layer is further laminated on FIG. 8C.
  • FIG. 8E is a plan view of a state in which an electrode layer is further laminated on FIG. 8D.
  • 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-b, 80-3a, 80-1a, 80-b, 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 insulating layer 80-4 can be formed by applying a paste of an insulating material and baking 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 FIGS. 8A to 8F, 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 protection element for explaining a method of drawing out power supply members for supplying power to the heating elements 80A and 80B.
  • FIG. 9A shows a case where the heating elements 80A and 80B are connected in series.
  • FIG. 9B shows the case where the heating elements 80A and 80B are connected in parallel.
  • at least part of the power supply member is configured by an electric wire (wiring member).
  • the present invention is not limited to this, and although not shown, at least a portion of the power supply member may be configured by a conductive plate-like member, rod-like member, or the like.
  • power supply member 90a is connected to heating element electrode 80-5c (see FIG.
  • heating element 80A and power supply member 90b is connected to heating element electrode 80-5a (see FIG. 8E) of heating element 80B.
  • the power supply member 90A is connected to the heating element electrode 80-5d (see FIG. 8E) of the heating element 80A and to the heating element electrode 80-5b (see FIG. 8E) of the heating element 80B.
  • 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.
  • This heat melts locking member 70 ( 70 A, 70 B, 70 C), and shield member 20 is inserted into gaps 64 and 65 of fuse element laminate 40 .
  • the power supply member 90A When the shield member 20 is inserted into the gaps 64 and 65 of the fuse element stack 40, 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.
  • power supply member 90c is connected to heating element electrode 80-5c of heating element 80A
  • power supply member 90e is connected to heating element electrode 80-5d of heating element 80A
  • a power supply member 90d is connected to the heating element electrode 80-5a of the heating element 80B
  • a power supply member 90f is connected to the heating element electrode 80-5b (see FIG. 8E).
  • the heating elements 80A and 80B are heated by supplying power through the first path and the second path. This heat melts locking member 70 ( 70 A, 70 B, 70 C), and shield member 20 is inserted into gaps 64 and 65 of fuse element laminate 40 .
  • the shielding member 20 since 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. 8A and 8B 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 80A, 80B are attached to predetermined positions of the second insulating member 60B as shown in FIG. 9A. to place.
  • 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.
  • the locking member 70 that suppresses the movement of the shielding member 20 is melted by passing an electric current through the heating element 80, the shielding member 20 is moved by the pressing means 30, and the fuse element 50 is physically removed. It is possible to break the current path by cutting the
  • 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.
  • 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.
  • the soluble conductor sheets 50a and 50f do not directly contact the first holding member 10Ba and the second holding member 10Bb. For this reason, arc discharge hardly forms a carbide that serves as a conductive path on the inner surface of the insulating case 10, so that even if the size of the insulating 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 It is made of a material of 500V 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 leakage current is less likely to occur even if the size of the insulating case 10 is reduced.
  • 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. It is made of a system resin. 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 of the protective element 100 .
  • 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 included, the high melting point metal is dissolved by Sn by melting the low melting point metal layer. Therefore, 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 It has a fusing portion in which the cross-sectional area of the fusing portion 53 in the direction of current flow is reduced. For this reason, the part that melts when a current exceeding the rating flows through the current path is stabilized.
  • 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. 10A and 10B are schematic diagrams of modifications of the first embodiment.
  • FIG. 10A is a perspective view of a holding member 10BB that is a modification of the holding member 10B.
  • FIG. 10B shows 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, and has an opening through which the convex portion 20a of the shielding member 20 can move (pass).
  • 1 is a perspective view of a configuration;
  • FIG. FIG. 11A shows a schematic perspective view of the second insulating member, and
  • FIG. 11B shows a schematic perspective view of the first insulating member.
  • the first insulating member shown in FIG. 11B shows the common configuration.
  • the fuse element laminate in this modified example has the same configuration as that shown in FIGS. 4A to 4C except for the first insulating member. Therefore, in the following description, the members common to those shown in FIGS. 4A to 4C are denoted by the same reference numerals.
  • Each of the first insulating members 61Aa-61Af shown in FIGS. 10B-11B 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 the first insulating member and the second insulating member.
  • the shape corresponds to the modified example.
  • FIGS. 12A to 15 are schematic diagrams showing a protective 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. 12A is a view corresponding to FIG. 2, and is a schematic perspective view with a part removed so that the inside of the protection element can be seen.
  • FIG. 12B is a perspective view of the shielding member.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 5 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. 12A to 15 has an insulating case 11, a fuse element laminate 140, a first insulating member 160A, a shielding member 120, a pressing means 30, and a locking member 170.
  • 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 arranged in parallel in the thickness direction, a space between each of the fusible conductor sheets 50, and the lowest portion of the plurality of fusible conductor sheets 50. and a plurality of first insulating members 160A (160Aa to 160Ag) arranged in close proximity to or in contact with the outer side of the soluble conductor sheet 50 arranged at the top and having first openings formed therein.
  • the plurality of fusible conductor sheets may be collectively referred to as a fuse element 50 .
  • 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 FIGS.
  • the plurality of 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. do.
  • the protective element 200 shown in FIGS. 12A 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 170 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 blocking member 120 is restrained from moving downward by the locking member 170 while the pressing force of the pressing means 30 is applied downward.
  • the locking member 170 Since the projecting portion 170b of the locking member 170 is in contact with the fusible conductor sheet 50f, when an overcurrent exceeding the rated current flows through the fusible conductor sheet, the locking member 170 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 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 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;
  • the shield member 120 moves down through the first opening 64A of the fuse element laminate 140, and the soluble conductor sheets 50f, 50e, 50d, 50c, 50b, and 50a are sequentially cut by the convex portion 120a of the shield member 120. .
  • the cut surfaces are shielded and insulated from each other by the convex portions 120a, and the current-carrying paths via 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 120b of the shielding member 120 moves from the first insulating member 160Ag to the fuse element laminate 140. is pressed to bring the soluble conductor sheet and the first insulating members 160Aa to 160Ag into close contact. For this reason, there is no space in which the arc discharge can continue, and the arc discharge is surely 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. Locking member 170 is held in a state of being inserted into sandwiching groove 120aA provided at tip 120aa of convex portion 120a of 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 second arm portion 170ab 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 horizontally extending portion 170a and the vertically 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 exceeding the rated current flows through the soluble conductor sheet 50f.
  • 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 The conductor sheets 50a and 50f do not directly contact the first holding member 110Ba and the second holding member 110Bb. As a result, it becomes difficult for arc discharge to form carbides that serve as conductive paths on the inner surface of the insulating case 11, so that even if the size of the insulating case 11 is reduced, leakage current is less likely to occur.
  • the first insulating members 160Aa to 160Ag have openings at positions facing the fusing portions 53 between the first end portions 51 and the second end portions 52 of the soluble 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. ing. For this reason, arc discharge hardly forms a carbide that serves as a conductive path on the surface of these parts, so 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.
  • 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 of the protective element 200 .
  • 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 the high melting point metal is dissolved by Sn by melting the low melting point metal layer. Therefore, 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 It has a fusing portion in which the cross-sectional area of the fusing portion 53 in the direction of current flow is reduced. For this reason, the part that melts when a current exceeding the rating flows through the current path is stabilized.
  • 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 to 24 A protection element 250 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 16 to 24.
  • FIG. The protective element 250 of the third embodiment differs from the above-described first and second embodiments mainly in the configurations of the shielding member 220 and the locking member 270, and the like.
  • the same or substantially the same constituent members as those in the first and second embodiments may be denoted by the same reference numerals or the same names, and description thereof may be omitted.
  • the protective element 250 includes an insulating case 260, a fuse element (soluble conductor sheet) 50, a first terminal 91 (not shown), a second terminal 92 (not shown), It has an insulating member 60 , a shielding member 220 , a pressing means 30 (not shown), a heating element 80 , a locking member 270 , a fixing member 85 , and a power supply member 90 .
  • the insulating case 260 accommodates at least two (for example, three in this embodiment) holding members 260Ba, 260Bb, . a tubular cover (not shown); The cover is fitted to the outside of the plurality of holding members 260Ba, 260Bb, . . . At least two holding members 260Ba, 260Bb, . . . are arranged on both sides of the fuse element 50 in the vertical direction.
  • the insulating case 260 includes the fuse element 50, part of the first terminal 91 (not shown), part of the second terminal 92 (not shown), the insulating member 60, the shielding member 220, and the pressing means 30 ( (not shown), the heating element 80 , the locking member 270 , the fixing member 85 , and part of the power supply member 90 are accommodated.
  • fuse element As shown in FIG. 18, a plurality of fuse elements 50 are arranged side by side in the vertical direction (thickness direction). In this embodiment, four fuse elements 50 are vertically arranged in parallel. Insulating members 60 are arranged between the vertically adjacent fuse elements 50 and above (outside) the uppermost fuse element 50 (50f). In addition, the inner bottom surface 13 of the holding member 260Ba is arranged in proximity to or in contact with the lower side (outer side) of the fuse element 50 (50a) positioned at the bottom. It should be noted that the fuse element 50 may be provided with only a single layer (one layer) if a fuse resistance that achieves the required rated current can be obtained (see FIG. 27).
  • the fuse element 50 has a plate-like shape extending in the conducting direction. A pair of surfaces (a front surface and a back surface) of the fuse element 50 face up and down. Since the vertical direction is a direction perpendicular to the surface of the fuse element 50, it may be called a vertical direction.
  • the fuse element 50 has a first end 51 (not shown) and a second end 52 (not shown) facing each other. That is, in other words, the fuse element 50 has a first end portion 51 and a second end portion 52 arranged at both end portions in the conducting direction.
  • the first terminal 91 has one end connected to the first end 51 and the other end exposed from the insulating case 260 to the outside. Specifically, the other end portion of the first terminal 91 protrudes from the insulating case 260 toward the first terminal 91 side (+X side) in the conducting direction.
  • the second terminal 92 has one end connected to the second end 52 and the other end exposed from the insulating case 260 to the outside. Specifically, the other end of the second terminal 92 protrudes from the insulating case 260 toward the second terminal 92 ( ⁇ X side) in the direction of current flow.
  • a plurality of insulating members 60 are provided side by side in the vertical direction. In this embodiment, four insulating members 60 are arranged in parallel in the vertical direction. Each insulating member 60 is arranged in proximity to or in contact with each fuse element 50 . The insulating member 60 is formed with openings or separations.
  • shielding member 220 As shown in FIGS. 16-19, shielding member 220 is positioned above fuse element 50 .
  • the shielding member 220 is released from the restriction of downward movement by a locking member 270 (to be described later), so that the fuse element 50 is separated by the pressing force (which may be referred to as stress or urging force) of the pressing means 30 . In addition, it can move downward while being inserted into the opening or separation portion of the insulating member 60 .
  • the shielding member 220 has a convex portion 220a and a pressing means support portion 220b.
  • the convex portion 220a has a plate shape extending in a plane (YZ plane) perpendicular to the direction of current flow (X direction).
  • An upper end portion of the convex portion 220a is connected to the pressing means support portion 220b.
  • the pressing means support portion 220b has a substantially plate shape extending in a plane (XY plane) perpendicular to the vertical direction (Z direction).
  • the convex portion 220a protrudes downward from the pressing means support portion 220b. Specifically, the convex portion 220 a protrudes toward the opening or separation portion of the insulating member 60 and the fuse element 50 .
  • the convex portion 220a has a tip 220aa arranged at the lower end portion of the convex portion 220a and extending in the width direction (Y direction). Note that the tip 220aa may also be referred to as the blade portion 220aa. In a cross section (XZ cross section) perpendicular to the width direction, the tip 220aa has a V shape that protrudes downward.
  • the included angle ⁇ of the tip 220aa appearing in this cross section is, for example, 10° or more and 90° or less.
  • the tip 220aa has a first inclined blade 221 extending downward toward one width direction side (-Y side).
  • the first inclined blade 221 overlaps with at least half of the total length of the fuse element 50 in the width direction (Y direction) when viewed in the vertical direction.
  • the first inclined blade 221 overlaps the fuse element 50 over the entire length in the width direction when viewed from above (see FIGS. 18 and 19). That is, the widthwise dimension of the first inclined blade 221 is larger than half the widthwise dimension of the fuse element 50 .
  • the widthwise dimension of the first inclined blade 221 is larger than the widthwise dimension of the fuse element 50 .
  • the inclination angle ⁇ at which the first inclined blade 221 is inclined with respect to the reference line RL extending in the width direction when viewed from the energization direction (X direction) is, for example, 3°. 27° or less.
  • 18 shows an example in which the inclination angle ⁇ is 5°
  • FIG. 19 shows another example in which the inclination angle ⁇ is 10°.
  • the sharpness (cutting ability) of the first inclined blade 221 tends to increase. growing.
  • the tip 220aa further has a pinching groove 220aA provided on the lower surface of the tip 220aa and extending in the vertical direction.
  • a plurality of sandwiching grooves 220aA are provided side by side in the width direction (Y direction).
  • the number of pinching grooves 220aA is the same as or more than the number of locking members 270 (that is, the same number or more) as the number of locking members 270 described later, and in this embodiment, for example, three.
  • the vertical positions of the upper ends of the pinching grooves 220aA are the same.
  • the vertical positions of the lower ends of the pinching grooves 220aA are different from each other because the first inclined blades 221 are inclined. Therefore, the vertical dimension of each sandwiching groove 220aA is different from each other.
  • a groove indicated by reference numeral 225 in FIG. 16 is a feed member insertion groove.
  • the power supply member 90A is inserted through the power supply member insertion groove 225 when the power supply member 90A shown in FIG. 9A is used, for example.
  • the power supply member 90A is cut or released when the shielding member 220 moves toward the fuse element 50, and the heat generation of the heating element 80 is automatically stopped. can be done.
  • illustration of the sandwiching groove 220aA and the power feeding member insertion groove 225 is omitted.
  • the pressing means 30 is arranged above the shielding member 220 . Specifically, the pressing means 30 is placed on the upper surface of the pressing means support portion 220b. A part of the pressing means 30 is arranged in a recess provided on the upper surface of the pressing means support portion 220b.
  • the pressing means 30 presses the shielding member 220 downward.
  • the pressing means 30 is a spring (biasing member) such as an elastically deformable compression coil spring, and is assembled in the protection element 250 in a state of being elastically deformed by contracting in the vertical direction.
  • the pressing force stress, urging force caused by this presses the pressing means support portion 220b downward.
  • heating element 80 heats and softens the locking member 270 or the fixing member 85 that fixes the locking member 270 to the heating element 80 .
  • the fixing member 85 is, for example, solder.
  • the heating element 80 softens the fixing member 85 .
  • the heating element 80 is made of, for example, an alumina ceramic substrate, and a resistor is printed on the ceramic substrate at a position directly below the connecting portion between the fixing member 85 and the power supply member 90 .
  • a silver paste is printed on the resistor via a glass layer.
  • the surface of the silver paste is plated with Ni—Au, for example.
  • Solder (fixing member 85) is applied onto the printed silver paste, and the locking member 270 and the power supply member 90 are fixed onto the heating element 80 with the solder.
  • the resistor can generate heat, and the fixing member 85 can be softened and melted.
  • a resistor may be printed on the entire surface of the ceramic substrate, and the entire surface of the ceramic substrate may be heated by energizing the power supply member 90 .
  • the power supply member 90 supplies current to the heating element 80 .
  • two power supply members 90 are connected only to one heating element 80 of the pair of heating elements 80 . That is, one heating element 80 functions as a heater (has a heating function), but the other heating element 80 does not have a heating function.
  • the heat generating element 80 on the other side may be referred to as a member name other than the heat generating element 80 . That is, at least one heating element 80 should be provided in this embodiment.
  • the other heating element 80 which is not connected to the power supply member 90, does not need to have a heating function, so it is not necessary to provide a resistor and a glass layer on the ceramic substrate.
  • solder fixing member 85
  • the locking member 270 is fixed onto the heating element 80 with the solder.
  • FIG. 21 is a side view showing part of the protection element 250.
  • the locking member 270 contacts the tip 220aa of the shielding member 220 from below.
  • the locking member 270 supports the tip 220aa from below. Thereby, the locking member 270 suppresses (regulates) the downward movement of the shielding member 220 .
  • the locking member 270 of this embodiment is a wire made of a wire such as copper.
  • the locking member 270 is arranged above the opening or separation portion of the insulating member 60 and extends in the conducting direction.
  • the locking member 270 is supported by a pair of support members at both ends in the direction of current flow, and at least one of the pair of support members is the heating element 80 .
  • the locking member 270 spans over a pair of support members (a pair of heating elements 80 in this embodiment). That is, the locking member 270 bridges the pair of support members.
  • a plurality of locking members 270 are provided side by side in the width direction, and in this embodiment, for example, three locking members 270 are provided.
  • Each locking member 270 is inserted into each pinching groove 220aA of the tip 220aa of the convex portion 220a.
  • Each locking member 270 contacts the upper end of the inner circumference of each sandwiching groove 220aA from below. Thereby, the locking member 270 supports the tip 220aa from below.
  • the shielding member 220 moves downward due to the pressing force of the pressing means 30 .
  • the shielding member 220 moves downward, at least a portion of the locking member 270 is inserted into the opening or separation portion of the insulating member 60 together with the convex portion 220a (see the locking member 270 indicated by the dashed line in FIG. 21). ).
  • the shielding member 220 moves downward, one end of the locking member 270 in the direction of current flow remains supported, and the other end is unsupported and inserted into the opening or separation.
  • only one of the pair of heat generating elements 80 has a heat generating function. Therefore, as the shielding member 220 moves downward, one end of each of the locking members 270 in the direction of current flow is supported. The other end is unsupported and inserted into the opening or separation. That is, as indicated by broken lines in FIG. 21, all locking members 270 are cantilevered by the other heating element 80 (supporting member).
  • the fuse element 50 when an overcurrent exceeding the rated current flows through the fuse element 50, the fuse element 50 is thermally fused to cut off the current path.
  • the locking member 270 or the fixing member 85 that suppresses the movement of the shielding member 220 is softened by energizing the heating element 80, and the shielding member 220 is moved by the pressing force of the pressing means 30. , the fuse element 50 can be physically disconnected to cut off the current path.
  • the fuse element 50 and the insulating member 60 are close to or in contact with each other, preferably in close contact. Therefore, there is no space between the fuse element 50 and the insulating member 60 where the arc discharge can continue, and the arc discharge is reliably extinguished.
  • the first inclined edge 221 cuts the area exceeding half of the total length of the fuse element 50 in the width direction. cuts in. That is, cutting of the fuse element 50 by the convex portion 220a starts from a position shifted from the center in the width direction.
  • cutting strength represents the magnitude of force required to cut the object (fuse element 50).
  • the tip 220aa of the convex portion 220a cuts through the fuse element 50
  • the cutting force is applied at two points (two points) substantially evenly until the cutting is completed.
  • the cutting strength tends to increase.
  • the cutting force is concentrated at approximately one point (one point) at an early stage from the start of cutting or throughout the entire cutting. Therefore, it is possible to keep the cutting strength small.
  • the fuse element 50 can be cut with a small pressing force from the compact pressing means 30 . Therefore, it is possible to reduce the size of the protective element 250, and the effect of reducing the cost of parts can be obtained. Alternatively, since even a thick fuse element 50 having a low resistance can be blown, it is easy to cope with an increase in the rated current.
  • the first inclined blade 221 overlaps the fuse element 50 over the entire length in the width direction when viewed from above. According to the above configuration, it is easier to concentrate the cutting force by the convex portion 220a on one point. Therefore, the cutting strength can be kept smaller.
  • the inclination angle ⁇ at which the first inclined blade 221 is inclined is 3° or more and 27° or less.
  • FIG. 23 is a graph showing the relationship between the inclination angle ⁇ of the first inclined blade 221 and the cutting strength. As shown in FIG. 23, the cutting strength of the first inclined blade 221 can be stably suppressed within the range of the inclination angle ⁇ . Specifically, if the inclination angle ⁇ is less than 3°, the cutting strength may be too high. If the inclination angle ⁇ exceeds 27°, the cutting stroke S of the convex portion 220a becomes too large, which may affect the outer dimensions of the insulating case 260 in the vertical direction.
  • the inclination angle ⁇ is preferably 3° or more and 20° or less, more preferably 4° or more and 10° or less.
  • the included angle ⁇ of the tip 220aa is 10° or more and 90° or less.
  • FIG. 24 is a graph showing the relationship between the included angle ⁇ of the tip 220aa and the cutting strength. As shown in FIG. 24, within the range of the included angle ⁇ , the cutting strength by the tip (blade portion) 220aa of the convex portion 220a is stably suppressed to a small value. Specifically, if the cutting edge angle ⁇ is less than 10°, there is a possibility that cutting edge chipping (cutting edge) or the like may occur. On the other hand, if the cutting edge angle ⁇ exceeds 90°, the cutting strength may be too high.
  • the cutting edge angle ⁇ is preferably 20° or more and 60° or less, more preferably 20° or more and 45° or less.
  • the locking member 270 is made of a wire material such as a wire
  • the locking member 270 is pushed by the convex portion 220a, and the locking member 270 is pushed by the convex portion 220a. It is inserted into the opening or separation portion of the insulating member 60 together with the convex portion 220a while hanging down in a held state.
  • the shielding member 220 moves downward, it is possible to stably prevent such a problem that the locking member 270 inserted into the opening or the separating portion hinders the downward movement. More specifically, for example, a plate-shaped locking member is cut off by fusing or the like, and cools and hardens inside the opening or separation portion, thereby impeding the cutting operation of the fuse element 50 by the shielding member 220. can be prevented.
  • the shielding member 220 moves downward, one end of the locking member 270 in the direction of current flow is maintained while being supported, and the other end is released from the opening of the insulating member 60 or separated. inserted into the part.
  • the one end of the locking member 270 in the energization direction is maintained in a supported state. Since the locking member 270 is prevented from slipping off into the opening or the separating portion, it is possible to prevent the cutting operation of the shielding member 220 from being hindered by the falling locking member 270 .
  • only one of the pair of heat generating elements 80 generates heat, thereby softening the locking member 270 or the fixing member 85 (fixing member 85 in this embodiment).
  • the shielding member 220 moves downward, one end of each of the locking members 270 in the conducting direction is maintained as being supported, and the other end is released from the support and inserted into the opening or the separating portion.
  • all the locking members 270 can be arranged on one side of the convex portion 220a inside the opening or separation portion.
  • Movement is smoother.
  • the space (clearance) between the opening or separation portion and the convex portion 220a can be kept small, arc discharge can be suppressed more stably.
  • the blocking member 220 can be stably supported from below by inserting the locking member 270 made of a wire into the sandwiching groove 220aA.
  • a plurality of locking members 270 are provided side by side in the width direction, and the pinching grooves 220aA are equal in number or more to the locking members 270 and are provided side by side in the width direction. are the same as each other. According to the above configuration, the force with which each locking member 270 supports each pinching groove 220aA (upper end) from below is equalized. The pressing force transmitted from the pressing means 30 via the shielding member 220 is evenly distributed to the plurality of locking members 270 , and each locking member 270 can stably suppress the downward movement of the shielding member 220 .
  • Modification 25 and 26 are perspective views schematically showing a shielding member 220 and a fuse element 50 of modifications of the third embodiment.
  • the tip 220aa of the convex portion 220a further has a second inclined blade 222 and a tip (blade apex) 223 .
  • the second slanted blade 222 is arranged on one side in the width direction of the first slanted blade 221 and extends downward toward the first slanted blade 221 . That is, the second slanted blade 222 is slanted in the opposite direction to the first slanted blade 221, and specifically extends downward toward the other side in the width direction.
  • the blade length of the second inclined blade 222 is shorter than the blade length of the first inclined blade 221 .
  • the tip 223 is a portion that connects the first inclined blade 221 and the second inclined blade 222 of the tip 220aa. When viewed from the energization direction, the tip 223 has, for example, a V shape with an obtuse angle that protrudes downward.
  • the second inclined blade 222 and the tip 223 overlap a part of the fuse element 50 when viewed from above and below. That is, in this modification, the first slanted blade 221 , the second slanted blade 222 and the tip 223 cut into the fuse element 50 to cut the fuse element 50 .
  • the tip 223 is cut at a position of 8:2 in the width direction when the total length in the width direction of the fuse element 50 is 10.
  • the ratio of the width dimension for cutting the fuse element 50 by the first inclined blade 221 and the width dimension for cutting the fuse element 50 by the second inclined blade 222 is also approximately 8:2.
  • the tip 223 is cut at a position of 9:1 in the width direction when the total length in the width direction of the fuse element 50 is 10.
  • the ratio of the width dimension for cutting the fuse element 50 by the first inclined blade 221 and the width dimension for cutting the fuse element 50 by the second inclined blade 222 is also approximately 9:1.
  • the cutting of the fuse element 50 starts from the point (blade apex) 223 of the tip (blade portion) 220aa of the convex portion 220a, and the first slanted blade 221 and the second slanted blade 222 cut the width. Can be cut on both sides of the direction.
  • the cutting stroke in the vertical direction of the convex portion 220a (from the start to the end of cutting) stroke) S can be kept smaller.
  • a larger inclination angle ⁇ of the first inclined blade 221 can be ensured to enhance sharpness and reduce cutting strength.
  • FIG. 27 is a sectional view (XZ sectional view) showing a part of the protective element 250 of the modified example of the third embodiment.
  • one or both of the two holding members 260Ba and 260Bb of the insulating case 260 are integrally formed with the insulating member 60.
  • one of the two holding members 260Ba and 260Bb (the holding member 260Bb) is formed integrally with the insulating member 60.
  • the fuse element 50 is provided only in a single layer (one layer).
  • the insulating member 60 is integrated with the holding members 260Ba and 260Bb. Therefore, it is possible to reduce the number of parts, facilitate manufacturing of the protective element 250, and reduce the manufacturing cost.
  • the protective element of the present invention is not limited to the embodiments described above.
  • the present invention may combine the configurations described in the above-described embodiments and modifications without departing from the gist of the present invention, and addition, omission, replacement, and other modifications of the configuration are possible. . Moreover, the present invention is not limited by the above-described embodiments and the like, but is limited only by the scope of the claims.
  • the protective element of the present invention it is possible to reliably cut off the current in the fuse element.
  • large-scale arc discharge is less likely to occur when the fuse element is fused, and it is possible to reduce the size and weight of the insulating case.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Fuses (AREA)

Abstract

ヒューズエレメント(50)と、絶縁ケース(260)と、第1端子と、第2端子とを有し、さらに、ヒューズエレメント(50)に近接若しくは接触させた状態で配置され、開口部若しくは分離部が形成された絶縁部材(60)と、ヒューズエレメント(50)を分断するように下方に移動可能な遮蔽部材(220)と、遮蔽部材(220)を下方に押圧する押圧手段と、遮蔽部材(220)の下方移動を抑える係止部材と、を有し、遮蔽部材(220)は、ヒューズエレメント(50)に向けて突出する凸状部(220a)を有し、凸状部(220a)は、凸状部(220a)の下端部に配置され幅方向に延びる先端(220aa)を有し、先端(220aa)は、幅方向一方側へ向かうに従い下側に向けて延びる第1傾斜刃221を有し、第1傾斜刃221は、上下方向から見て、ヒューズエレメント(50)の幅方向の全長のうち少なくとも半分を超える領域と重なる。

Description

保護素子
 本発明は、保護素子に関する。
 本出願は、2021年9月3日に日本に出願された特願2021-144287および2022年8月4日に日本に出願された特願2022-124862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。
 例えばリチウムイオン電池は、モバイル機器用途から電気自動車(EV)、蓄電池など幅広い用途で使用されており、大容量化が進んでいる。リチウムイオン電池の大容量化にともない、電圧は数百ボルトの高電圧仕様となり、電流も数百アンペアから数千アンペアの大電流仕様が要求されている。
 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。
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、その第1の目的は、ヒューズエレメントにおいて電流を確実に遮断することである。また第2の目的は、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である。
 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。
〔本発明の態様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、開口部若しくは分離部が形成された絶縁部材と、前記ヒューズエレメントの上方に配置され、前記ヒューズエレメントを分断するように、前記絶縁部材の前記開口部若しくは前記分離部に挿入されつつ下方に移動可能な遮蔽部材と、前記遮蔽部材を下方に押圧する押圧手段と、前記遮蔽部材の下方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、通電方向の両端部に配置される第1端部と第2端部とを有し、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、前記遮蔽部材は、前記開口部若しくは前記分離部、および、前記ヒューズエレメントに向けて突出する凸状部を有し、前記凸状部は、前記凸状部の下端部に配置され幅方向に延びる先端を有し、前記先端は、幅方向一方側へ向かうに従い下側に向けて延びる第1傾斜刃を有し、前記第1傾斜刃は、上下方向から見て、前記ヒューズエレメントの幅方向の全長のうち少なくとも半分を超える領域と重なる、保護素子。
〔本発明の態様2〕
 前記第1傾斜刃は、上下方向から見て、前記ヒューズエレメントと幅方向の全長にわたって重なる、態様1に記載の保護素子。
〔本発明の態様3〕
 前記先端は、さらに、前記第1傾斜刃の幅方向一方側に配置され、前記第1傾斜刃へ向かうに従い下側に向けて延びる第2傾斜刃と、前記第1傾斜刃と前記第2傾斜刃とを接続し、下方に向けて凸となる突端と、を有し、前記第2傾斜刃および前記突端は、上下方向から見て、前記ヒューズエレメントの一部と重なる、態様1に記載の保護素子。
〔本発明の態様4〕
 通電方向から見て、前記第1傾斜刃が幅方向に延びる基準線に対して傾斜する傾斜角が、3°以上27°以下である、態様1から3のいずれか1つに記載の保護素子。
〔本発明の態様5〕
 幅方向と垂直な断面において、前記先端は下方に向けて凸となるV字状をなし、その刃先角が、10°以上90°以下である、態様1から4のいずれか1つに記載の保護素子。
〔本発明の態様6〕
 さらに、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、前記遮蔽部材の下方移動にともない、前記係止部材の少なくとも一部が、前記凸状部とともに前記開口部若しくは前記分離部に挿入される、態様1から5のいずれか1つに記載の保護素子。
〔本発明の態様7〕
 前記係止部材は、前記開口部若しくは前記分離部の上方に配置されて通電方向に延びる線材であり、前記先端を下方から支持し、前記係止部材は、通電方向の両端部が一対の支持部材により支持されており、一対の前記支持部材のうち少なくとも1つは、前記発熱体であり、前記遮蔽部材の下方移動にともない、前記係止部材の通電方向の一端部は支持されたまま維持され、他端部は支持が解除されて前記開口部若しくは前記分離部に挿入される、態様6に記載の保護素子。
〔本発明の態様8〕
 前記係止部材は、幅方向に並んで複数設けられ、前記遮蔽部材の下方移動にともない、すべての前記係止部材の通電方向の一端部は支持されたまま維持され、他端部は支持が解除されて前記開口部若しくは前記分離部に挿入される、態様7に記載の保護素子。
〔本発明の態様9〕
 前記先端は、さらに、前記先端の下面に設けられ且つ上下方向に延びる挟み溝を有し、前記係止部材は、前記開口部若しくは前記分離部の上方に配置されて通電方向に延びる線材であり、前記挟み溝に挿入されることにより前記先端を下方から支持する、態様1から8のいずれか1つに記載の保護素子。
〔本発明の態様10〕
 前記係止部材は、幅方向に並んで複数設けられ、前記挟み溝は、前記係止部材と同数以上で、幅方向に並んで設けられ、各前記挟み溝の上端位置が、互いに同じである、態様9に記載の保護素子。
 本発明の保護素子によれば、ヒューズエレメントにおいて電流を確実に遮断することができる。また本発明によれば、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。 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る。 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る。 図4Bで示した平面図のX-X’線に沿った断面図である。 図1のV-V’線に沿った断面図であり、その係止部材近傍を拡大図として示す。 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。 係止部材の変形例を有する保護素子の断面図であり、その係止部材近傍を拡大図として示す。 発熱体の構造の一例を示すものであり、上面平面図を表す。 発熱体の構造の一例を示すものであり、印刷前の絶縁基板の上面平面図を表す。 発熱体の構造の一例を示すものであり、抵抗層印刷後の上面平面図を表す。 発熱体の構造の一例を示すものであり、絶縁層印刷後の上面平面図を表す。 発熱体の構造の一例を示すものであり、電極層印刷後の上面平面図を表す。 発熱体の構造の一例を示すものであり、下面平面図を表す。 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、2個の発熱体を直列につなぐ場合を示す。 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、2個の発熱体を並列につなぐ場合を示す。 第1実施形態の変形例の模式図であり、保持部材10Bの変形例である保持部材10BBの斜視図を示す。 第1実施形態の変形例の模式図であり、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の斜視図を示す。 変形例の第2絶縁部材61Bの斜視図である。 変形例の第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る。 図12Aの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。 第3実施形態に係る保護素子の遮蔽部材を、通電方向から見た正面図である。 第3実施形態に係る保護素子の遮蔽部材を、幅方向から見た側面図である。 第3実施形態の遮蔽部材がヒューズエレメントを切断するストローク(切断ストローク)を説明する断面図(通電方向と垂直な断面図)である。 第3実施形態の遮蔽部材がヒューズエレメントを切断するストローク(切断ストローク)を説明する断面図(通電方向と垂直な断面図)である。 第3実施形態に係る保護素子の係止部材、発熱体および給電部材を示す上面平面図である。 第3実施形態に係る保護素子の遮蔽部材、係止部材および発熱体を示す側面図である。 遮蔽部材がヒューズエレメントを切断するときの切断強度を表す棒グラフである。具体的に棒グラフAは、遮蔽部材によってヒューズエレメントの幅方向の中央から切断が開始された場合の切断強度を表しており、棒グラフBは、第3実施形態の遮蔽部材によってヒューズエレメントの幅方向の一端部から切断が開始された場合の切断強度を表している。 遮蔽部材の凸状部の先端(刃部)における第1傾斜刃の傾斜角と、切断強度との関係を表す折れ線グラフである。 遮蔽部材の凸状部の先端(刃部)における刃先角と、切断強度との関係を表す折れ線グラフである。 第3実施形態の変形例の遮蔽部材およびヒューズエレメントを模式的に示す断面図若しくは正面図である。 第3実施形態の変形例の遮蔽部材およびヒューズエレメントを模式的に示す断面図若しくは正面図である。 第3実施形態の変形例の保護素子の一部を示す断面図(X-Z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。本実施形態においては、幅方向(Y方向)のうち一方側が-Y側に相当し、他方側が+Y側に相当する。ただしこれに限らず、幅方向一方側が+Y側に相当し、幅方向他方側が-Y側に相当することとしてもよい。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。厚さ方向は、上下方向と言い換えてもよい。上下方向(Z方向)のうち、上方は+Z側に相当し、下方は-Z側に相当する。
 なお本実施形態において、上方および下方とは、単に各部の相対位置関係を説明するための名称であり、実際の配置関係は、これらの名称で示される配置関係以外の配置関係であってもよい。
 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4A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る。図4B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る。図4Cは、図4Bで示した平面図のX-X’線に沿った断面図である。図5は、図1のV-V’線に沿った断面図であり、その係止部材の近傍を拡大図として示す。
 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、第1絶縁部材60Aおよび第2絶縁部材60Bは、単に、絶縁部材60A、60Bと言い換えてもよい。
 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、すなわち、第1端子91と第2端子92とを結ぶ方向に相当する。なお、通電方向のうち、第1端子91から第2端子92へ向かう方向を第2端子92側(-X側)と呼び、第2端子92から第1端子91へ向かう方向を第1端子91側(+X側)と呼ぶ場合がある。また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、過電流遮断と、アクティブ遮断とを有する。過電流遮断では、可溶性導体シート50(図4C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。アクティブ遮断では、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。
(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、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、金属粒子が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。なお、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。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。上記2つの部材とは、第1絶縁片63aと第2絶縁片63b、若しくは、第3絶縁片66aと第4絶縁片66bである。なお、第1分離部64および第2分離部65は、単に、分離部64、65と言い換えてもよい。また、第1開口部および第2開口部は、単に、開口部と言い換えてもよい(後述する変形例の第1開口部64Aおよび第2開口部65Aを参照)。
 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方向の両端側に通気孔67を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。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。このため、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。これにより、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(挿入)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(挿入)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(挿入)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70の形状と位置に対応した溝があり(図12B参照)、その溝が係止部材70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70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は、係止部材71の近傍の拡大図も示す。
 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8A~図8Fに発熱体80の模式図を示す。図8Aは発熱体80のおもて面(押圧手段30側の面)の平面図である。図8Bは絶縁基板の平面図である。図8C~図8E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8Cは絶縁基板上に抵抗層を積層した状態の平面図である。図8Dは図8Cにさらに絶縁層を積層した状態の平面図である。図8Eは図8Dにさらに電極層を積層した状態の平面図である。図8F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。絶縁層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8A~図8F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9Aおよび図9B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る。図9Aは発熱体80A、80Bを直列につなぐ場合である。図9Bは発熱体80A、80Bを並列につなぐ場合である。本実施形態では、給電部材の少なくとも一部が、電線(配線部材)により構成される。ただしこれに限らず、特に図示しないが、給電部材の少なくとも一部が、導電性を有する板状部材や棒状部材などにより構成されていてもよい。
 図9Aにおいては、給電部材90aが発熱体80Aの発熱体電極80-5c(図8E参照)に接続され、発熱体80Bの発熱体電極80-5a(図8E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8E参照)及び発熱体80Bの発熱体電極80-5b(図8E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9B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8E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8A及び図8B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9A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。また上記の他、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。このため、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。これにより、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。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、保護素子100の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。このため、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。このため、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10Aおよび図10Bは、第1実施形態の変形例の模式図である。図10Aは保持部材10Bの変形例である保持部材10BBの斜視図である。図10B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11Aに第2絶縁部材の斜視模式図、図11B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11B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4A~図4C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4A~図4C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10B~図11B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10A及び図10B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12A~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12A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る。図12B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12A~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170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。上記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。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4A~図4C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10B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12A~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170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170によって下方への移動が抑えられている。係止部材170はその突出部170b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が切断されて係止部材170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。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。このため、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。
 係止部材170は、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2腕部170ab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。ただし、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。これにより、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。これにより、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。このため、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。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、保護素子200の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。このため、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。このため、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。
(保護素子(第3実施形態))
 本発明の第3実施形態に係る保護素子250について、図16~図24を参照して説明する。第3実施形態の保護素子250は、主に、遮蔽部材220および係止部材270の各構成等が、前述の第1、第2実施形態と異なる。なお本実施形態の各図において、第1、第2実施形態と同様又はほぼ同様の構成部材については、同じ符号や同じ名称を付すなどして説明を省略する場合がある。
 図18および図19は、本実施形態の保護素子250の一部を示す断面図であり、具体的には、保護素子250の一部を通電方向(X方向)と垂直な断面(Y-Z断面)として表す断面図である。また図20は、保護素子250の一部を示す上面図である。
 図18~図20に示すように、保護素子250は、絶縁ケース260と、ヒューズエレメント(可溶性導体シート)50と、第1端子91(図示省略)と、第2端子92(図示省略)と、絶縁部材60と、遮蔽部材220と、押圧手段30(図示省略)と、発熱体80と、係止部材270と、固定部材85と、給電部材90と、を有する。
(絶縁ケース)
 絶縁ケース260は、上下方向(Z方向)に積層して配置される少なくとも2つ(本実施形態では例えば3つ)の保持部材260Ba、260Bb…と、これらの保持部材260Ba、260Bb…を収容する筒状のカバー(図示省略)と、を有する。カバーは、複数の保持部材260Ba、260Bb…の外側に嵌め合わされる。少なくとも2つの保持部材260Ba、260Bb…は、上下方向において、ヒューズエレメント50の両側に配置される。
 絶縁ケース260は、ヒューズエレメント50と、第1端子91(図示省略)の一部と、第2端子92(図示省略)の一部と、絶縁部材60と、遮蔽部材220と、押圧手段30(図示省略)と、発熱体80と、係止部材270と、固定部材85と、給電部材90の一部とを収容する。
(ヒューズエレメント)
 図18に示すように、ヒューズエレメント50は、上下方向(厚さ方向)に並んで複数設けられる。本実施形態では、4つのヒューズエレメント50が上下方向に並列配置される。上下方向に隣り合うヒューズエレメント50間、および、最上部に位置するヒューズエレメント50(50f)の上側(外側)には、それぞれ、絶縁部材60が配置される。また、最下部に位置するヒューズエレメント50(50a)の下側(外側)には、保持部材260Baの内底面13が近接若しくは接触した状態で配置される。なお、必要な定格電流を実現するヒューズ抵抗が得られる場合には、ヒューズエレメント50は、単層(1つ)のみ設けられてもよい(図27を参照)。
 ヒューズエレメント50は、通電方向に延びる板状である。ヒューズエレメント50の一対の面(おもて面および裏面)は、上下方向を向く。なお上下方向は、ヒューズエレメント50の面に対して垂直な方向であることから、垂直方向と言い換えてもよい。
 ヒューズエレメント50は、互いに対向する第1端部51(図示省略)と第2端部52(図示省略)とを有する。すなわち、言い換えると、ヒューズエレメント50は、通電方向の両端部に配置される第1端部51と第2端部52とを有する。
(第1端子、第2端子)
 特に図示しないが、第1端子91は、一方の端部が第1端部51と接続し他方の端部が絶縁ケース260から外部に露出する。具体的に、第1端子91の他方の端部は、絶縁ケース260から通電方向の第1端子91側(+X側)に突出する。
 また第2端子92は、一方の端部が第2端部52と接続し他方の端部が絶縁ケース260から外部に露出する。具体的に、第2端子92の他方の端部は、絶縁ケース260から通電方向の第2端子92側(-X側)に突出する。
(絶縁部材)
 絶縁部材60は、上下方向に並んで複数設けられる。本実施形態では、4つの絶縁部材60が上下方向に並列配置される。各絶縁部材60は、各ヒューズエレメント50に近接若しくは接触させた状態で配置される。絶縁部材60には、開口部若しくは分離部が形成されている。
(遮蔽部材)
 図16~図19に示すように、遮蔽部材220は、ヒューズエレメント50の上方に配置される。遮蔽部材220は、後述する係止部材270による下方移動の規制が解除されることで、押圧手段30の押圧力(応力、若しくは付勢力と言い換えてもよい)により、ヒューズエレメント50を分断するように、絶縁部材60の開口部若しくは分離部に挿入されつつ下方に移動可能である。
 遮蔽部材220は、凸状部220aと、押圧手段支持部220bと、を有する。
 凸状部220aは、通電方向(X方向)と垂直な面(Y-Z面)方向に広がる板状である。凸状部220aの上端部は、押圧手段支持部220bと接続される。押圧手段支持部220bは、上下方向(Z方向)と垂直な面(X-Y面)方向に広がる略板状である。
 凸状部220aは、押圧手段支持部220bから下方に向けて突出する。詳しくは、凸状部220aは、絶縁部材60の開口部若しくは分離部、および、ヒューズエレメント50に向けて突出する。
 凸状部220aは、凸状部220aの下端部に配置され幅方向(Y方向)に延びる先端220aaを有する。なお、先端220aaは、刃部220aaと言い換えてもよい。幅方向と垂直な断面(X-Z断面)において、先端220aaは、下方に向けて凸となるV字状をなしている。この断面に表れる先端220aaの刃先角βは、例えば、10°以上90°以下である。
 先端220aaは、幅方向一方側(-Y側)へ向かうに従い下側に向けて延びる第1傾斜刃221を有する。第1傾斜刃221は、上下方向から見て、ヒューズエレメント50の幅方向(Y方向)の全長のうち少なくとも半分を超える領域と重なる。本実施形態では、第1傾斜刃221が、上下方向から見て、ヒューズエレメント50と幅方向の全長にわたって重なる(図18および図19を参照)。
 すなわち、第1傾斜刃221の幅方向寸法は、ヒューズエレメント50の幅方向寸法の半分よりも大きい。本実施形態においては、第1傾斜刃221の幅方向寸法が、ヒューズエレメント50の幅方向寸法よりも大きい。
 図16、図18および図19に示すように、通電方向(X方向)から見て、第1傾斜刃221が幅方向に延びる基準線RLに対して傾斜する傾斜角αは、例えば、3°以上27°以下である。なお図18では、傾斜角αが5°とされた一例を表しており、図19では、傾斜角αが10°とされた他の一例を表している。傾斜角αが大きくなると、第1傾斜刃221の切れ味(切断能力)は高まる傾向にあるが、ヒューズエレメント50の切断に要する上下方向のストロークS(以下、切断ストロークSと呼ぶ場合がある)は大きくなる。
 図16に示すように、先端220aaは、さらに、先端220aaの下面に設けられ且つ上下方向に延びる挟み溝220aAを有する。挟み溝220aAは、幅方向(Y方向)に並んで複数設けられる。挟み溝220aAの数は、後述する係止部材270の数と同じ又はそれ以上(つまり同数以上)であり、本実施形態では、例えば3つである。
 各挟み溝220aAの上端の上下方向の位置は、互いに同じである。各挟み溝220aAの下端の上下方向の位置は、第1傾斜刃221が傾斜しているため、互いに異なっている。このため、各挟み溝220aAの上下方向の寸法は、互いに異なる。
 図16に符号225で示す溝は、給電部材挿通溝である。給電部材挿通溝225には、例えば図9Aに示す給電部材90Aを用いる場合などにおいて、給電部材90Aが挿通される。
 給電部材90Aが遮蔽部材220を横切って配置することにより、遮蔽部材220がヒューズエレメント50に向けて移動した段階で給電部材90Aが切断若しくは解放され、発熱体80の発熱を自動的に停止させることができる。
 なお、図18および図19においては、挟み溝220aAおよび給電部材挿通溝225の図示を省略している。
(押圧手段)
 特に図示しないが、押圧手段30は、遮蔽部材220の上方に配置される。具体的に、押圧手段30は、押圧手段支持部220bの上面に載置される。押圧手段30の一部は、押圧手段支持部220bの上面に設けられた凹部内に配置される。
 押圧手段30は、遮蔽部材220を下方に押圧する。具体的に、押圧手段30は、弾性変形可能な圧縮コイルバネ等のバネ(付勢部材)であり、上下方向に収縮して弾性変形させられた状態で保護素子250内に組み付けられ、復元変形力による押圧力(応力、付勢力)によって、押圧手段支持部220bを下方に向けて押圧する。
(発熱体、固定部材、給電部材)
 図20に示すように、発熱体80は、通電方向(X方向)に互いに隙間をあけて一対設けられる。発熱体80は、係止部材270若しくは係止部材270を発熱体80に固定する固定部材85を加熱し、軟化させる。本実施形態において固定部材85は、例えば、はんだ等である。本実施形態では発熱体80が、固定部材85を軟化させる。
 固定部材85により発熱体80に係止部材270を固定する構成の一例について説明する。発熱体80は、例えば、アルミナ製のセラミック基板からなり、セラミック基板上には、固定部材85と給電部材90との接続部の直下の位置に抵抗体が印刷されている。抵抗体上には、ガラス層を介して銀ペーストが印刷されている。なお銀ペーストの表面には、例えばNi-Auめっきが設けられる。銀ペーストの印刷の上にはんだ(固定部材85)を塗布し、はんだで係止部材270と給電部材90とを発熱体80上に固定する。このような構成により、給電部材90に通電することで、抵抗体を発熱させ、固定部材85を軟化させて溶かすことができる。なお上記構成に限らず、例えば、セラミック基板全面に抵抗体が印刷されており、給電部材90の通電により、セラミック基板全面を加熱してもよい。
 給電部材90は、発熱体80に電流を通電する。図20に示す例では、2本の給電部材90が、一対の発熱体80のうち一方の発熱体80にのみ、接続されている。つまり、一方の発熱体80はヒータとして機能する(発熱機能を有する)が、他方の発熱体80については、発熱機能を有していない。このため、他方の発熱体80は、発熱体80以外の部材名称に言い換えてもよい。すなわち、本実施形態において発熱体80は、少なくとも1つ設けられていればよい。
 なお、給電部材90に接続されない他方の発熱体80については、発熱機能が不要であるため、セラミック基板上に抵抗体およびガラス層を設けなくてもよい。そして、例えば、銀ペーストの印刷の上にはんだ(固定部材85)を塗布し、はんだで係止部材270を発熱体80上に固定する。
(係止部材)
 図21は、保護素子250の一部を示す側面図である。図21に示すように、係止部材270は、遮蔽部材220の先端220aaに下方から接触する。係止部材270は、先端220aaを下方から支持する。これにより係止部材270は、遮蔽部材220の下方移動を抑える(規制する)。
 図20および図21に示すように、本実施形態の係止部材270は、例えば銅などのワイヤー等により構成される線材である。係止部材270は、絶縁部材60の開口部若しくは分離部の上方に配置されて、通電方向に延びる。
 係止部材270は、通電方向の両端部が一対の支持部材により支持されており、一対の支持部材のうち少なくとも1つは、発熱体80である。係止部材270は、一対の支持部材(本実施形態では一対の発熱体80)に掛け渡されている。すなわち、係止部材270は、一対の支持部材を橋渡ししている。
 係止部材270は、幅方向に並んで複数設けられており、本実施形態では、例えば3つ設けられる。各係止部材270は、凸状部220aの先端220aaの各挟み溝220aAに挿入される。各係止部材270は、各挟み溝220aAの溝内周の上端に下方から接触する。これにより係止部材270は、先端220aaを下方から支持する。
 係止部材270若しくは固定部材85の軟化によって、係止部材270による遮蔽部材220の下方移動の規制が解除されると、遮蔽部材220は、押圧手段30の押圧力により下方へ移動する。遮蔽部材220の下方移動にともない、係止部材270の少なくとも一部は、凸状部220aとともに絶縁部材60の開口部若しくは分離部に挿入される(図21に破線で示す係止部材270を参照)。
 詳しくは、遮蔽部材220の下方移動にともない、係止部材270の通電方向の一端部は支持されたまま維持され、他端部は支持が解除されて開口部若しくは分離部に挿入される。本実施形態においては、一対の発熱体80のうち一方の発熱体80のみが発熱機能を有するため、遮蔽部材220の下方移動にともない、すべての係止部材270の通電方向の一端部は支持されたまま維持され、他端部は支持が解除されて開口部若しくは分離部に挿入される。すなわち、図21に破線で示すように、すべての係止部材270が、他方の発熱体80(支持部材)により片持ち状態で支持される。
 本実施形態の保護素子250では、ヒューズエレメント50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。また上記の他、発熱体80に電流を通電して遮蔽部材220の移動を抑制している係止部材270若しくは固定部材85を軟化させ、押圧手段30の押圧力によって遮蔽部材220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。
 また本実施形態では、ヒューズエレメント50と絶縁部材60とが近接若しくは接触しており、好ましくは密着する。このため、ヒューズエレメント50と絶縁部材60と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。
 本実施形態の保護素子250によれば、遮蔽部材220が下方移動してヒューズエレメント50を切断するときに、ヒューズエレメント50の幅方向全長のうち半分を超える領域に対して、第1傾斜刃221が切り込んでいく。すなわち、凸状部220aによるヒューズエレメント50の切断が、その幅方向の中央からずれた位置から開始される。
 このため、図22に示すように、例えばヒューズエレメント50の幅方向の中央から切断が開始される場合(棒グラフA)と比べて、本実施形態のようにヒューズエレメント50の幅方向一方側(-Y側)の端部から切断が開始される場合(棒グラフB)は、切断強度を小さく抑えることができる。なお本実施形態において「切断強度」とは、対象物(ヒューズエレメント50)を切断するために必要な力の大きさを表す。
 詳しくは、凸状部220aの先端220aaがヒューズエレメント50を切り進む際に、幅方向の中央から切断が開始されると、その切断完了までにわたって、切断力が2点(2箇所)に略均等に分散されるため、切断強度が高まりやすい傾向がある。これに対し、本実施形態のように幅方向の中央以外の部分から切断が開始されると、切断開始から早期に、または切断の間全体にわたって、切断力を略1点(1箇所)に集中させやすいため、切断強度を小さく抑えることが可能になる。
 これにより、例えば、小型の押圧手段30による小さな押圧力でヒューズエレメント50の切断を行うことができる。このため、保護素子250の小型化が可能となったり、部品コスト削減の効果が得られる。あるいは、低抵抗化された厚いヒューズエレメント50であっても切断することが可能になるため、定格電流の大電流化にも対応しやすい。
 本実施形態によれば、遮蔽部材220による電流遮断機能を安定させることが可能であり、ヒューズエレメント50において電流を確実に遮断することができる。
 また本実施形態では、第1傾斜刃221が、上下方向から見て、ヒューズエレメント50と幅方向の全長にわたって重なる。
 上記構成によれば、凸状部220aによる切断力を、より1点に集中させやすい。したがって、切断強度をより小さく抑えることができる。
 また本実施形態では、第1傾斜刃221が傾斜する傾斜角αが、3°以上27°以下である。
 図23は、第1傾斜刃221の傾斜角αと、切断強度との関係を表すグラフである。図23に示すように、上記傾斜角αの範囲であれば、第1傾斜刃221による切断強度が安定して小さく抑えられる。具体的に、上記傾斜角αが3°未満であると、切断強度が高まり過ぎるおそれがある。また、上記傾斜角αが27°を超えると、凸状部220aの切断ストロークSが大きくなり過ぎて、絶縁ケース260の上下方向の外形寸法に影響するおそれがある。
 なお、上記傾斜角αは、好ましくは3°以上20°以下であり、より望ましくは4°以上10°以下である。
 また本実施形態では、先端220aaの刃先角βが、10°以上90°以下である。
 図24は、先端220aaの刃先角βと、切断強度との関係を表すグラフである。図24に示すように、上記刃先角βの範囲であれば、凸状部220aの先端(刃部)220aaによる切断強度が安定して小さく抑えられる。具体的に、上記刃先角βが10°未満であると、刃先欠損(刃こぼれ)等が生じるおそれがある。また、上記刃先角βが90°を超えると、切断強度が高まり過ぎるおそれがある。
 なお、上記刃先角βは、好ましくは20°以上60°以下であり、より望ましくは20°以上45°以下である。
 また本実施形態では、係止部材270がワイヤー等の線材により構成されるため、遮蔽部材220の下方移動の規制が解除されたときに、係止部材270が凸状部220aに押され、片持ち状態で垂れ下がりつつ、凸状部220aとともに絶縁部材60の開口部若しくは分離部に挿入される。遮蔽部材220が下方に移動するときに、開口部若しくは分離部に挿入された係止部材270によってこの下方移動が阻害されるような不具合を、安定して防止することができる。より詳しくは、例えば、板状の係止部材が溶断等で切り離され、開口部若しくは分離部の内部で冷え固まるなどにより、遮蔽部材220によるヒューズエレメント50の切断動作を阻害してしまうような不具合を防止できる。
 また本実施形態では、遮蔽部材220の下方移動にともない、係止部材270の通電方向の一端部は支持されたまま維持され、他端部は支持が解除されて絶縁部材60の開口部若しくは分離部に挿入される。
 上記構成によれば、遮蔽部材220の下方移動の規制が解除されたときに、係止部材270の通電方向の一端部が支持された状態で維持される。係止部材270が開口部若しくは分離部に抜け落ちることが抑えられるため、遮蔽部材220による切断動作が、抜け落ちた係止部材270によって阻害されるような不具合を抑制することができる。
 また本実施形態では、一対の発熱体80のうち一方の発熱体80のみが発熱することで、係止部材270若しくは固定部材85(本実施形態では固定部材85)が軟化する。これにより、遮蔽部材220の下方移動にともない、すべての係止部材270の通電方向の一端部は支持されたまま維持され、他端部は支持が解除されて開口部若しくは分離部に挿入される。
 上記構成によれば、遮蔽部材220の下方移動の規制が解除されたときに、すべての係止部材270を、開口部若しくは分離部の内部において凸状部220aの片面側に配置できる。上記構成と異なり、例えば、複数の係止部材270が開口部若しくは分離部の内部において凸状部220aの両面(両側)に配置される場合と比べて、本実施形態では凸状部220aの下方移動がよりスムーズに行われる。また、開口部若しくは分離部と、凸状部220aとの間の空間(クリアランス)を小さく抑えることができるため、アーク放電をより安定して抑制することができる。
 また本実施形態では、線材により構成される係止部材270を挟み溝220aAに挿入することで、遮蔽部材220を下方から安定して支持することができる。
 また本実施形態では、係止部材270が幅方向に並んで複数設けられ、挟み溝220aAは、係止部材270と同数以上とされて幅方向に並んで設けられ、各挟み溝220aAの上端位置が、互いに同じである。
 上記構成によれば、各係止部材270が各挟み溝220aA(の上端)を下方から支持する力が均等化される。複数の係止部材270に対して、押圧手段30から遮蔽部材220を介して伝わる押圧力が均等に分散され、各係止部材270により遮蔽部材220の下方移動を安定して抑えることができる。
(変形例)
 図25および図26は、第3実施形態の変形例の遮蔽部材220およびヒューズエレメント50を模式的に示す斜視図である。この変形例では、凸状部220aの先端220aaが、さらに、第2傾斜刃222と、突端(刃頂点)223と、を有する。
 第2傾斜刃222は、第1傾斜刃221の幅方向一方側に配置され、第1傾斜刃221へ向かうに従い下側に向けて延びる。すなわち、第2傾斜刃222は、第1傾斜刃221とは傾斜の向きが逆向きとされており、具体的には、幅方向他方側へ向かうに従い下側に向けて延びている。第2傾斜刃222の刃長は、第1傾斜刃221の刃長よりも短い。
 突端223は、先端220aaのうち第1傾斜刃221と第2傾斜刃222とを接続する部分である。通電方向から見て、突端223は、下方に向けて凸となる例えば鈍角のV字状をなす。
 第2傾斜刃222および突端223は、上下方向から見て、ヒューズエレメント50の一部と重なる。すなわち、この変形例においては、第1傾斜刃221、第2傾斜刃222および突端223が、ヒューズエレメント50に切り込んでヒューズエレメント50を切断する。
 なお、図25に示す例では、突端223が、ヒューズエレメント50の幅方向の全長を10とした場合に、幅方向の比(割合)で8:2の位置に切り込む。この場合、第1傾斜刃221がヒューズエレメント50を切断する幅方向寸法と、第2傾斜刃222がヒューズエレメント50を切断する幅方向寸法との比も、おおよそ8:2となる。
 また、図26に示す例では、突端223が、ヒューズエレメント50の幅方向の全長を10とした場合に、幅方向の比(割合)で9:1の位置に切り込む。この場合、第1傾斜刃221がヒューズエレメント50を切断する幅方向寸法と、第2傾斜刃222がヒューズエレメント50を切断する幅方向寸法との比も、おおよそ9:1となる。
 この変形例によれば、ヒューズエレメント50の切断が、凸状部220aの先端(刃部)220aaのうち突端(刃頂点)223から開始され、第1傾斜刃221および第2傾斜刃222により幅方向の両側に切り進められる。前述の第3実施形態のように、第1傾斜刃221のみによってヒューズエレメント50を切断する場合と比べて、この変形例では、凸状部220aの上下方向の切断ストローク(切断開始から完了までのストローク)Sをより小さく抑えることが可能になる。あるいは、所定の切断ストロークSを維持したまま、第1傾斜刃221の傾斜角αをより大きく確保して切れ味を高め、切断強度をより小さく抑えることができる。
(変形例)
 図27は、第3実施形態の変形例の保護素子250の一部を示す断面図(X-Z断面図)である。この変形例では、絶縁ケース260の2つの保持部材260Ba、260Bbのうち、一方若しくは両方が、絶縁部材60と一体に形成される。図示の例では、2つの保持部材260Ba、260Bbのうち一方(保持部材260Bb)が、絶縁部材60と一体に形成されている。また、ヒューズエレメント50は単層(1つ)のみ設けられる。
 上記構成では、絶縁部材60を保持部材260Ba、260Bbと一体化している。このため、部品点数を削減して保護素子250の製造を容易化したり、製造コストを削減したりすることができる。
 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。
 本発明は、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において、前述の実施形態及び変形例等で説明した各構成を組み合わせてもよく、また、構成の付加、省略、置換、その他の変更が可能である。また本発明は、前述した実施形態等によって限定されず、請求の範囲によってのみ限定される。
 本発明の保護素子によれば、ヒューズエレメントにおいて電流を確実に遮断することができる。また、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。また、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できる。したがって、産業上の利用可能性を有する。
 10,11,260…絶縁ケース
 20,120,220…遮蔽部材
 20a,120a,220a…凸状部
 20aa,120aa,220aa…先端
 30…押圧手段
 50…ヒューズエレメント
 51…第1端部
 52…第2端部
 60,60A,60B,160A…絶縁部材
 64,65…分離部
 64A,65A…開口部
 70,70A,70B,70C,71,170,270…係止部材
 80…発熱体(支持部材)
 85…固定部材
 90,90a,90b,90c,90d,90e,90f,90A…給電部材
 91…第1端子
 92…第2端子
 100,200,250…保護素子
 220aA…挟み溝
 221…第1傾斜刃
 222…第2傾斜刃
 223…突端
 RL…基準線
 α…傾斜角
 β…刃先角

Claims (10)

  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、開口部若しくは分離部が形成された絶縁部材と、
     前記ヒューズエレメントの上方に配置され、前記ヒューズエレメントを分断するように、前記絶縁部材の前記開口部若しくは前記分離部に挿入されつつ下方に移動可能な遮蔽部材と、
     前記遮蔽部材を下方に押圧する押圧手段と、
     前記遮蔽部材の下方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、通電方向の両端部に配置される第1端部と第2端部とを有し、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、
     前記遮蔽部材は、前記開口部若しくは前記分離部、および、前記ヒューズエレメントに向けて突出する凸状部を有し、
     前記凸状部は、前記凸状部の下端部に配置され幅方向に延びる先端を有し、
     前記先端は、幅方向一方側へ向かうに従い下側に向けて延びる第1傾斜刃を有し、
     前記第1傾斜刃は、上下方向から見て、前記ヒューズエレメントの幅方向の全長のうち少なくとも半分を超える領域と重なる、保護素子。
  2.  前記第1傾斜刃は、上下方向から見て、前記ヒューズエレメントと幅方向の全長にわたって重なる、請求項1に記載の保護素子。
  3.  前記先端は、さらに、
     前記第1傾斜刃の幅方向一方側に配置され、前記第1傾斜刃へ向かうに従い下側に向けて延びる第2傾斜刃と、
     前記第1傾斜刃と前記第2傾斜刃とを接続し、下方に向けて凸となる突端と、を有し、
     前記第2傾斜刃および前記突端は、上下方向から見て、前記ヒューズエレメントの一部と重なる、請求項1に記載の保護素子。
  4.  通電方向から見て、前記第1傾斜刃が幅方向に延びる基準線に対して傾斜する傾斜角が、3°以上27°以下である、請求項1から3のいずれか1項に記載の保護素子。
  5.  幅方向と垂直な断面において、前記先端は下方に向けて凸となるV字状をなし、その刃先角が、10°以上90°以下である、請求項1から3のいずれか1項に記載の保護素子。
  6.  さらに、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、
     前記遮蔽部材の下方移動にともない、前記係止部材の少なくとも一部が、前記凸状部とともに前記開口部若しくは前記分離部に挿入される、請求項1から3のいずれか1項に記載の保護素子。
  7.  前記係止部材は、前記開口部若しくは前記分離部の上方に配置されて通電方向に延びる線材であり、前記先端を下方から支持し、
     前記係止部材は、通電方向の両端部が一対の支持部材により支持されており、
     一対の前記支持部材のうち少なくとも1つは、前記発熱体であり、
     前記遮蔽部材の下方移動にともない、前記係止部材の通電方向の一端部は支持されたまま維持され、他端部は支持が解除されて前記開口部若しくは前記分離部に挿入される、請求項6に記載の保護素子。
  8.  前記係止部材は、幅方向に並んで複数設けられ、
     前記遮蔽部材の下方移動にともない、すべての前記係止部材の通電方向の一端部は支持されたまま維持され、他端部は支持が解除されて前記開口部若しくは前記分離部に挿入される、請求項7に記載の保護素子。
  9.  前記先端は、さらに、前記先端の下面に設けられ且つ上下方向に延びる挟み溝を有し、
     前記係止部材は、前記開口部若しくは前記分離部の上方に配置されて通電方向に延びる線材であり、前記挟み溝に挿入されることにより前記先端を下方から支持する、請求項1から3のいずれか1項に記載の保護素子。
  10.  前記係止部材は、幅方向に並んで複数設けられ、
     前記挟み溝は、前記係止部材と同数以上で、幅方向に並んで設けられ、
     各前記挟み溝の上端位置が、互いに同じである、請求項9に記載の保護素子。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020161468A (ja) * 2019-03-20 2020-10-01 パナソニックIpマネジメント株式会社 遮断装置
JP2021061147A (ja) * 2019-10-04 2021-04-15 パナソニックIpマネジメント株式会社 遮断装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017004634A (ja) 2015-06-05 2017-01-05 太平洋精工株式会社 ヒューズエレメント、及び一体型ヒューズエレメント

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020161468A (ja) * 2019-03-20 2020-10-01 パナソニックIpマネジメント株式会社 遮断装置
JP2021061147A (ja) * 2019-10-04 2021-04-15 パナソニックIpマネジメント株式会社 遮断装置

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