WO2023058379A1 - ブレーカー、安全回路及び２次電池パック - Google Patents

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WO2023058379A1
WO2023058379A1 PCT/JP2022/033234 JP2022033234W WO2023058379A1 WO 2023058379 A1 WO2023058379 A1 WO 2023058379A1 JP 2022033234 W JP2022033234 W JP 2022033234W WO 2023058379 A1 WO2023058379 A1 WO 2023058379A1
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responsive element
piece
contact
thermally responsive
fixed
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PCT/JP2022/033234
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Inventor
将起 吉岡
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ボーンズ株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H37/00—Thermally-actuated switches
    • H01H37/02—Details
    • H01H37/04—Bases; Housings; Mountings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H37/00—Thermally-actuated switches
    • H01H37/02—Details
    • H01H37/32—Thermally-sensitive members
    • H01H37/52—Thermally-sensitive members actuated due to deflection of bimetallic element
    • H01H37/54—Thermally-sensitive members actuated due to deflection of bimetallic element wherein the bimetallic element is inherently snap acting
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a small breaker or the like built into an electrical device or the like.
  • breakers have been used as protective devices (safety circuits) for secondary batteries and motors of various electrical devices (see Patent Document 1, for example).
  • a thermally responsive element formed in a rectangular shape is applied.
  • the thermally responsive element is formed by laminating thin plate materials having different coefficients of thermal expansion, and is normally curved so as to protrude toward the movable piece.
  • the curvature of the thermally responsive element also becomes excessive.
  • the central portion of the thermally responsive element pushes the movable piece upward, possibly separating the movable contact from the fixed contact.
  • the contact pressure of the movable contact with respect to the fixed contact decreases, and the contact resistance between the two contacts increases.
  • the present invention has been devised in view of the actual situation as described above, and its main purpose is to provide a circuit breaker that provides stable conduction even when used at extremely low temperatures.
  • a first aspect of the present invention is a movable piece that has a fixed piece having a fixed contact, an elastic portion that is elastically deformable, and a movable contact at one end of the elastic portion, and presses the movable contact against the fixed contact to make contact with the fixed piece.
  • a thermally responsive element that deforms with a change in temperature to shift the movable piece from a conductive state in which the movable contact is in contact with the fixed contact to a disconnected state in which the movable contact is separated from the fixed contact;
  • a circuit breaker comprising a resin case having a recess for accommodating a thermally responsive element, wherein the fixed piece is embedded in the resin case in a region overlapping with the thermally responsive element when viewed from above in the thickness direction.
  • the resin case includes an outer peripheral portion formed on the outer periphery of the recess, a first penetrating portion penetrating the recess and exposing the embedded portion to the thermal responsive element, and the Inside the first penetrating portion, an island portion interposed between the fixing piece and the thermally responsive element, and a connecting portion connecting the outer peripheral portion and the island portion are provided.
  • the connecting portion includes a rib protruding toward the thermally responsive element.
  • the fixed piece has a through hole, and the outer peripheral portion and the connecting portion are coupled by resin filled in the through hole.
  • the resin case has a bottom portion that covers the bottom surface of the fixed piece, and a window portion that penetrates through the bottom portion and exposes the bottom surface.
  • the breaker according to the present invention further includes a PTC thermistor, and the PTC thermistor is provided on the island portion so that the fixed piece and the thermally responsive element can be electrically connected via the PTC thermistor. It is desirable that a second through-hole is formed for mounting the .
  • connection portions include a first connection portion extending from the island portion on both sides in the longitudinal direction of the movable piece, and a second connection portion extending from the island portion on both sides in the width direction of the movable piece. It is desirable to include a connecting part.
  • the connecting portion includes a third connecting portion extending from the island portion in the longitudinal direction of the movable piece and on the side opposite to the fixed contact.
  • the resin case includes protruding portions that protrude from the island portion to both sides in the short direction of the movable piece.
  • the projecting portion terminates before the outer peripheral portion.
  • a second aspect of the present invention is a movable piece that has a fixed piece having a fixed contact, an elastic portion that is elastically deformable, and a movable contact at one end of the elastic portion, and presses the movable contact against the fixed contact to make contact with the fixed piece.
  • a thermally responsive element that deforms with a change in temperature to shift the movable piece from a conductive state in which the movable contact is in contact with the fixed contact to a disconnected state in which the movable contact is separated from the fixed contact;
  • a circuit breaker comprising a resin case having a recess for accommodating a thermally responsive element, wherein the fixed piece is embedded in the resin case in a region overlapping with the thermally responsive element when viewed from above in the thickness direction.
  • the resin case includes an outer peripheral portion formed on the outer periphery of the recess, a first penetrating portion penetrating the recess and exposing the embedded portion to the thermal responsive element, and the Inside the first penetrating portion, an island portion interposed between the fixed piece and the thermally responsive element, a bottom portion covering the bottom surface of the fixed piece, and a part of the bottom surface penetrating through the bottom portion are exposed. It has a window.
  • the first through portion and the window portion partially overlap in the plan view.
  • the thermal responsive element is formed in a rectangular shape in plan view, and the first through portions are provided at locations facing four corners of the thermal responsive element. is desirable.
  • the present invention is a safety circuit for electrical equipment, comprising the breaker.
  • the present invention is a secondary battery pack including the breaker.
  • the first through portion is formed in the resin case, so even if the deformation of the thermally responsive element becomes excessive at low temperatures, interference between the thermally responsive element and the resin case is avoided. This suppresses the movable piece from being pushed up by the central portion of the thermally responsive element, thereby obtaining stable conduction.
  • FIG. 7 and fixing pieces A cross-sectional view perpendicular to the longitudinal direction of the case main body and fixing piece in FIG.
  • the top view which shows the structure of the secondary battery pack provided with the said breaker of this invention.
  • a breaker according to one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • 1 to 3 show the construction of a breaker 1 manufactured according to the invention.
  • a breaker 1 is mounted on an electrical device or the like to protect the electrical device from excessive temperature rise or overcurrent.
  • the breaker 1 includes a fixed piece 2 having a fixed contact 21, a movable piece 4 having a movable contact 41 at one end, a thermal responsive element 5 that deforms with temperature changes, and a PTC (Positive Temperature Coefficient) thermistor 6. , a fixed piece 2, a movable piece 4, a thermally responsive element 5 and a resin case 10 for accommodating the PTC thermistor 6, and the like.
  • the resin case 10 is composed of a case body (first case) 7, a cover member (second case) 8 attached to the upper surface of the case body 7, and the like.
  • the fixing piece 2 is formed, for example, by pressing a metal plate mainly composed of copper or the like (other metal plates such as copper-titanium alloy, nickel silver, brass, etc.), and is inserted into the case body 7 by insert molding. Embedded.
  • a terminal 22 electrically connected to an external circuit is formed on one end of the fixed piece 2, and a support portion 23 for supporting the PTC thermistor 6 is formed on the other end.
  • the terminal 22 protrudes outside the case body 7 .
  • the PTC thermistor 6 is placed on and supported by three convex projections (dowels) 24 formed on the support portion 23 of the fixed piece 2 .
  • the fixed contact 21 is clad, plated, welded or coated with a highly conductive material such as silver, nickel, nickel-silver alloy, copper-silver alloy, gold-silver alloy, etc. at a position facing the movable contact 41. It is exposed from a part of the opening 73a formed inside the case main body 7. As shown in FIG. The terminal 22 protrudes outward from the edge of the case body 7 . The support portion 23 is exposed through an opening 73 d formed inside the case body 7 .
  • the surface of the fixed piece 2 on which the fixed contact 21 is formed (that is, the upper surface in FIG. 1) is the first surface, and the opposite surface is the second surface. is explained as The same applies to other parts such as the movable piece 4, the thermally responsive element 5, the PTC thermistor 6, the resin case 10, and the like.
  • the movable piece 4 is formed into an arm shape symmetrical with respect to the center line in the longitudinal direction by pressing a plate-shaped metal material whose main component is copper or the like. A portion of the movable piece 4 (embedded portion 43 described later) is embedded in the lid member 8 by insert molding.
  • a movable contact 41 is formed at one end in the longitudinal direction of the movable piece 4 .
  • the movable contact 41 is made of, for example, the same material as the fixed contact 21, and is joined to one end of the movable piece 4 by welding, cladding, crimping, or the like.
  • the movable piece 4 has an elastic portion 44 between the movable contact 41 and the embedded portion 43 .
  • the elastic portion 44 extends from the embedded portion 43 toward the movable contact 41 .
  • the movable piece 4 is cantilevered by the lid member 8 at the embedded portion 43 on the base end side of the elastic portion 44 , and in this state, the elastic portion 44 is elastically deformed toward the first surface, thereby causing the elastic portion 44 to move.
  • the movable contact 41 formed at the tip portion is pressed toward the fixed contact 21 and comes into contact therewith, so that the fixed piece 2 and the movable piece 4 can be energized.
  • the movable piece 4 is desirably curved or bent at the elastic portion 44 by press working.
  • the degree of bending or bending is not particularly limited as long as the thermally responsive element 5 can be accommodated, and may be appropriately set in consideration of the elastic force at the operating temperature and return temperature, the pressing force of the contact, and the like.
  • a pair of protrusions (contact portions) 44 a and 44 b are formed on the second surface of the elastic portion 44 so as to face the thermal response element 5 .
  • the projections 44a, 44b and the thermal responsive element 5 are in contact with each other, and deformation of the thermal responsive element 5 is transmitted to the elastic portion 44 via the projections 44a, 44b (see FIGS. 1, 2 and 3).
  • the thermally responsive element 5 is arranged between the movable piece 4 and the PTC thermistor 6 . That is, the thermally responsive element 5 is placed on the first surface of the PTC thermistor 6, which will be described later.
  • the thermal response element 5 shifts the state of the movable piece 4 from the conductive state in which the movable contact 41 contacts the fixed contact 21 to the disconnected state in which the movable contact 41 is separated from the fixed contact 21 .
  • the thermally responsive element 5 is formed in a plate shape by laminating thin plate materials having different coefficients of thermal expansion, and has an initial shape with a cross section curved in an arc shape.
  • the curved shape of the thermally responsive element 5 is reversely warped with a snap motion, and is restored when the temperature drops below the normal rotation return temperature due to cooling.
  • the initial shape of the thermal response element 5 can be formed by pressing.
  • the material and shape of the thermally responsive element 5 are not particularly limited as long as the elastic portion 44 of the movable piece 4 is pushed up by the reverse warping deformation of the thermally responsive element 5 at a desired temperature and is restored by the elastic force of the elastic portion 44 .
  • a rectangular shape is desirable.
  • the material of the thermally responsive element 5 a laminate of two kinds of materials having different coefficients of thermal expansion made of various alloys such as nickel silver, brass, and stainless steel is used in combination according to the required conditions.
  • a material of the thermally responsive element 5 that can obtain a stable reverse operation temperature and normal rotation return temperature a combination of a copper-nickel-manganese alloy on the high expansion side and an iron-nickel alloy on the low expansion side is desirable.
  • a more desirable material is a combination of an iron-nickel-chromium alloy on the high expansion side and an iron-nickel alloy on the low expansion side.
  • a more desirable material is a combination of an iron-nickel-chromium alloy on the high expansion side and an iron-nickel-cobalt alloy on the low expansion side.
  • the PTC thermistor 6 electrically connects the fixed piece 2 and the movable piece 4 via the thermally responsive element 5 when the movable piece 4 is in the interrupted state.
  • a PTC thermistor 6 is arranged between the fixed piece 2 and the thermally responsive element 5 .
  • the support portion 23 of the fixed piece 2 is positioned directly below the thermal responsive element 5 with the PTC thermistor 6 interposed therebetween.
  • the type can be selected according to the needs such as the operating current, operating voltage, operating temperature, and recovery temperature. Materials and shapes are not particularly limited as long as they do not impair these properties.
  • a ceramic sintered body containing barium titanate, strontium titanate, or calcium titanate is used.
  • a so-called polymer PTC in which conductive particles such as carbon are contained in a polymer may be used.
  • the case body 7 and lid member 8 that constitute the resin case 10 are made of thermoplastic resin such as flame-retardant polyamide, polyphenylene sulfide (PPS) with excellent heat resistance, liquid crystal polymer (LCP), and polybutylene terephthalate (PBT). molded.
  • a material other than the resin may be used as long as it can obtain properties equal to or greater than those of the resin described above.
  • a recess 73 which is an internal space for housing the movable piece 4, the thermally responsive element 5, the PTC thermistor 6, and the like, is formed.
  • the recess 73 has an opening 73a for accommodating the movable piece 4, an opening 73c for accommodating the movable piece 4 and the thermal responsive element 5, an opening 73d for accommodating the PTC thermistor 6, and the like.
  • the edges of the movable piece 4 and the thermally responsive element 5 incorporated in the case body 7 are brought into contact with a frame forming the concave portion 73 and guided when the thermally responsive element 5 undergoes reverse warping deformation. That is, the concave portion 73 accommodates the movable piece 4 and the thermally responsive element 5 in a deformable manner.
  • the lid member 8 is configured to cover the recess 73 .
  • the lid member 8 may have a form that covers at least part of the recess 73 .
  • a cover piece 9 made of a metal plate containing copper or the like as a main component or stainless steel or the like is embedded in the lid member 8 by insert molding.
  • the cover piece 9 is embedded in the lid member 8 while being in contact with the first surface of the movable piece 4 .
  • the cover piece 9 regulates the movement of the movable piece 4 and contributes to miniaturization of the breaker 1 while increasing the rigidity and strength of the lid member 8 and the resin case 10 as a housing.
  • the case body 7 and the lid member 8 are formed by injection molding using the above resin material. As already described, the fixed piece 2 is inserted into the case body 7 , and the movable piece 4 and the cover piece 9 are inserted into the cover member 8 .
  • the lid member 8 is attached to the case so as to cover openings 73a, 73b, 73c, etc. of the case body 7 housing the fixed piece 2, the movable piece 4, the thermally responsive element 5, the PTC thermistor 6, and the like. It is attached to the main body 7 .
  • the case main body 7 and the lid member 8 are joined by ultrasonic welding, for example. Thereby, the resin case 10 is formed.
  • FIG. 2 shows the operation of breaker 1 in normal charging or discharging conditions.
  • the thermal responsive element 5 maintains its initial shape before reverse warping.
  • the movable contact 41 is pressed toward the fixed contact 21 by the elastic portion 44 , the movable contact 41 and the fixed contact 21 come into contact with each other, and the movable contact 41 and the fixed piece 2 of the breaker 1 move through the elastic portion 44 of the movable piece 4 .
  • the strip 4 is brought into a conductive state.
  • the elastic portion 44 of the movable piece 4 and the thermal response element 5 may be in contact with each other.
  • the movable piece 4, the thermally responsive element 5, the PTC thermistor 6 and the fixed piece 2 are conducting as a circuit.
  • the resistance of the PTC thermistor 6 is overwhelmingly larger than the resistance of the movable piece 4, the current flowing through the PTC thermistor 6 is substantially It is negligible.
  • Fig. 3 shows the operation of the breaker 1 in an overcharged state or in the event of an abnormality.
  • the thermally responsive element 5, which has a structure in which thin plate materials having different coefficients of thermal expansion are laminated, deforms so that the curved initial shape shown in FIG. 2 is corrected as the temperature rises. Then, the thermally responsive element 5 that reaches the operating temperature is snap-deformed into a reverse warped shape as shown in FIG. As a result, the thermally responsive element 5 comes into contact with the elastic portion 44 of the movable piece 4 , and the thermally responsive element 5 pushes up the elastic portion 44 to separate the fixed contact 21 and the movable contact 41 . At this time, the current flowing between the fixed contact 21 and the movable contact 41 is cut off.
  • the thermally responsive element 5 is in contact with the movable piece 4 and a slight leakage current flows through the thermally responsive element 5 and the PTC thermistor 6 . That is, the PTC thermistor 6 electrically connects the fixed piece 2 and the movable piece 4 via the thermally responsive element 5 that switches the movable piece 4 to the cut-off state.
  • the PTC thermistor 6 continues to generate heat as long as such a leakage current flows, and the resistance value increases sharply while keeping the thermal responsive element 5 in a state of reverse warping. does not flow and there is only the slight leakage current mentioned above (constituting a self-holding circuit). This leakage current can be used for other functions of the safety device.
  • FIG. 4 shows the case body 7 in which the fixing piece 2 is embedded.
  • the fixed piece 2 has an embedded portion 25 embedded in the case body 7 in a region that overlaps with the thermally responsive element 5 in plan view in the thickness direction (see FIGS. 1 to 3).
  • the embedded portion 25 of this embodiment is arranged on the outer periphery of the support portion 23 . As a result, the PTC thermistor 6 can be firmly supported via the support portion 23 .
  • the case body 7 has an outer peripheral portion 74 , a first through portion 75 , an island portion 76 and a connecting portion 77 .
  • the outer peripheral portion 74 is formed on the outer periphery of the recess 73 .
  • An end surface (first surface) of the outer peripheral portion 74 is welded to the lid member 8 .
  • the first through portion 75 penetrates through the bottom of the recess 73 . As a result, the first surface of the embedded portion 25 of the fixed piece 2 is exposed on the thermal responsive element 5 side (recess 73).
  • the island portion 76 is arranged inside the first through portion 75 .
  • the island portion 76 is interposed between the fixed piece 2 and the thermally responsive element 5 .
  • the connecting portion 77 connects the outer peripheral portion 74 and the island portion 76 . That is, the connecting portion 77 bridges the outer peripheral portion 74 and the island portion 76 separated by the first penetrating portion 75 .
  • FIG. 5 shows a cross section of the breaker 1 exposed to a cryogenic environment (for example, in an atmosphere below -15°C).
  • a cryogenic environment for example, in an atmosphere below -15°C.
  • the thermal responsive element 5 is placed on the movable piece 4 side. It is curved to be convex.
  • the deformation (that is, the curvature) of the thermally responsive element 5 becomes excessive, and the protrusion of the central portion 5a of the thermally responsive element 5 increases.
  • the temperature of the extremely low temperature environment and the normal use environment is not limited to the above range.
  • the first through portion 75 is formed in the case body 7 of the resin case 10, so the clearance on the second surface side of the thermal response element 5 is easily ensured. Therefore, even if the deformation of the thermally responsive element 5 becomes excessive at low temperatures, the interference between the thermally responsive element 5 and the case body 7 can be easily avoided.
  • This prevents the movable piece 4 from being pushed up by the central portion 5 a of the thermally responsive element 5 , and prevents the movable contact 41 from separating from the fixed contact 21 .
  • the contact pressure of the movable contact 41 with respect to the fixed contact 21 is suppressed, and the contact resistance between the two contacts is kept low. As a result, stable electrical connection is obtained between the terminal 22 of the fixed piece 2 and the terminal 42 of the movable piece 4 .
  • the case body 7 is strengthened and the contact state between the fixed contact 21 and the movable contact 41 is stabilized. Therefore, a more stable conduction can be obtained between the terminal 22 of the fixed piece 2 and the terminal 42 of the movable piece 4 .
  • the connecting portion 77 includes a rib 77a protruding toward the thermally responsive element 5 side.
  • the ribs 77a further strengthen the connecting portion 77 and thus the case body 7 .
  • the fluidity of the resin material at the connecting portion 77 is enhanced during molding of the case body 7, thereby improving productivity.
  • FIG. 6 shows a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the case body 7 and the fixing piece 2. As shown in FIG. In addition, in the figure, for convenience, the thermally responsive element 5 and the PTC thermistor 6 are drawn without being cut in cross section.
  • the fixed piece 2 has a through hole 26.
  • the through hole 26 is formed in a region that overlaps the connecting portion 77 in plan view in the thickness direction of the fixed piece 2 .
  • the through hole 26 is filled with a resin forming the case body 7 .
  • the outer peripheral portion 74 on the second surface side of the fixed piece 2 and the connecting portion 77 on the first surface side of the fixed piece 2 are coupled by the resin filled in the through hole 26 . This makes the case body 7 even stronger. Further, when molding the case main body 7, the fluidity of the resin material from the outer peripheral portion 74 to the connecting portion 77 is enhanced through the through holes 26, thereby improving productivity.
  • the through hole 26 may be formed in a slit shape extending along the longitudinal direction of the case body 7 and the fixed piece 2 . Such a through hole 26 can increase the strength and rigidity of the case body 7 without enlarging the width dimension in the lateral direction perpendicular to the longitudinal direction.
  • the case body 7 has a bottom portion 71 covering the bottom surface (second surface) 2a of the fixed piece 2 and a window portion 72 formed in the bottom portion 71.
  • the window portion 72 penetrates the bottom portion 71 and exposes the bottom surface 2 a of the fixed piece 2 to the outside of the case body 7 .
  • the island portion 76 is formed with a second through portion 76a.
  • the second through portion 76 a penetrates through the island portion 76 .
  • the second through portion 76 a is formed in a shape corresponding to the PTC thermistor 6 .
  • the PTC thermistor 6 is accommodated in the second through portion 76a. Thereby, the fixed piece 2 and the thermally responsive element 5 can be electrically connected via the PTC thermistor 6 .
  • the connecting portion 77 includes a first connecting portion 771 extending from the island portion 76 on both longitudinal sides of the movable piece 4 and a second connecting portion 772 extending from the island portion 76 on both sides of the movable piece 4 in the lateral direction. It is desirable that there be The first connecting portion 771 and the second connecting portion 772 intersect in a “+” shape at the island portion 76 .
  • the first connecting portion 771 and the second connecting portion 772 form a plurality of connecting portions 77 connecting the outer peripheral portion 74 and the island portion 76, and the case main body 7 is further strengthened.
  • the island portion 76 formed with the second through portion 76a is flexibly deformed, so that the connection portion 77 (particularly, the joint with the outer peripheral portion 74 is ) is avoided, and damage to the case body 7 is suppressed.
  • the first through portion 75 and the window portion 72 partly overlap when the fixing piece 2 is viewed from above.
  • the fixing piece 2 can be sandwiched between the first through portion 75 side and the window portion 72 side by the metal molds and positioned accurately.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a case body 7A, which is a modified example of the case body 7, and the fixing piece 2.
  • FIG. 7 The configuration of the case body 7 described above can be adopted for the portions of the case body 7A that are not described below.
  • the second through portion 76a for housing the PTC thermistor 6 is eliminated from the island portion 76. Therefore, the PTC thermistor 6 is omitted in the breaker 1 to which the case body 7A is applied. This simplifies the configuration of the breaker 1 and reduces the cost.
  • the connecting portion 77 includes a third connecting portion 773.
  • the third connecting portion 773 extends from the island portion 76 in the longitudinal direction of the movable piece 4 and on the side opposite to the fixed contact 21 . Since the outer peripheral portion 74 and the island portion 76 are connected by the third connecting portion 773, the case main body 7 is strengthened and the contact state between the fixed contact 21 and the movable contact 41 is stabilized. Therefore, a more stable conduction can be obtained between the terminal 22 of the fixed piece 2 and the terminal 42 of the movable piece 4 .
  • the case body 7A includes a projecting portion 774 projecting from the island portion 76.
  • the protrusions 774 protrude on both sides of the movable piece 4 in the short direction.
  • the projecting portion 774 terminates before the outer peripheral portion 74 . Even if some external force is applied to the outer peripheral portion 74, the projecting portion 774 prevents stress from being transmitted to the projecting portion 774 and the island portion 76, thereby suppressing damage to the case body 7. be.
  • the fixing piece 2 combined with the case main body 7A also has a through hole 26, like the fixing piece 2 shown in FIG.
  • the through hole 26 is formed in a region that overlaps the projecting portion 774 in plan view in the thickness direction of the fixed piece 2 (see FIG. 10).
  • the through-hole 26 is filled with a resin forming the case main body 7A.
  • the outer peripheral portion 74 on the second surface side of the fixed piece 2 and the projecting portion 774 on the first surface side of the fixed piece 2 are coupled by the resin filled in the through hole 26 .
  • the fluidity of the resin material from the outer peripheral portion 74 to the projecting portion 774 through the through hole 26 is enhanced, thereby improving productivity.
  • the protruding portion 774 preferably includes a rib 77a protruding toward the thermally responsive element 5 side.
  • the ribs 77a further strengthen the projecting portion 774 and the case body 7A. Further, the fluidity of the resin material at the projecting portion 774 is enhanced during molding of the case main body 7A, thereby improving productivity.
  • FIG. 8 is a plan view showing the case main body 7A and the fixing piece 2.
  • FIG. 8 the first through portions 75 are provided at locations facing the four corners 5c of the rectangular thermal responsive element 5. desirable.
  • contact between the thermally responsive element 5 and the case bodies 7 and 7A can be more easily avoided in a cryogenic environment (see FIG. 5), and the terminal 22 of the fixed piece 2 and the terminal 42 of the movable piece 4 can be easily connected. Stable conduction is obtained between
  • FIG. 9 is a perspective view showing a case body 7B, which is a modification of the case body 7A, and the fixing piece 2.
  • FIG. 10 shows a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the case body 7B and the fixing piece 2. As shown in FIG. The configuration of the case bodies 7 and 7A described above can be employed for portions of the case body 7B that are not described below.
  • the connecting portion 77 connecting the outer peripheral portion 74 and the island portion 76 is eliminated. That is, the case body 7B has an outer peripheral portion 74, a first through portion 75, an island portion 76, a bottom portion 71, and a window portion 72. As shown in FIG.
  • through holes 26 are formed in the fixed piece 2 .
  • the through-hole 26 is filled with a resin forming the case body 7B.
  • the outer peripheral portion 74 on the second surface side of the fixed piece 2 and the projecting portion 774 on the first surface side of the fixed piece 2 are coupled by the resin filled in the through hole 26 .
  • the fluidity of the resin material from the outer peripheral portion 74 to the projecting portion 774 through the through-holes 26 is enhanced, thereby improving productivity.
  • the projecting portion 774 projecting from the island portion 76 may be eliminated.
  • the resin filled in the through hole 26 connects the outer peripheral portion 74 on the second surface side of the fixed piece 2 and the island portion 76 on the first surface side of the fixed piece 2 .
  • the first through portions 75 are desirably provided at locations facing the four corner portions 5c of the thermally responsive element 5 formed in a rectangular shape. As with the case bodies 7 and 7A, this makes it easier to avoid contact between the thermally responsive element 5 and the case body 7B in an extremely low temperature environment. 42, stable conduction is obtained.
  • the present invention is not limited to the above-described specific embodiments, and can be implemented with various modifications.
  • the movable piece 4 may be sandwiched and fixed between the case body 7 and the lid member 8 .
  • the movable piece 4 may be fixed to a terminal piece embedded in the case body 7 by welding.
  • the breaker 1 of the present invention has at least a fixed piece 2 having a fixed contact 21, an elastic portion 44 that is elastically deformable, and a movable contact 41 at one end of the elastic portion 44.
  • the movable piece 4 is pressed and brought into contact with the stationary contact 21, and the movable piece 4 is deformed according to the temperature change, so that the movable contact 41 is switched from the conductive state in which the movable contact 41 contacts the fixed contact 21 to the cut-off state in which the movable contact 41 is separated from the fixed contact 21.
  • a circuit breaker 1 comprising a thermally responsive element 5 to be transferred and a resin case 10 having a recess 73 for accommodating the thermally responsive element 5.
  • a fixed piece 2 is a thermally responsive element in a plan view seen from its thickness direction. 5, the embedded portion 25 is embedded in the resin case 10.
  • the resin case 10 passes through the recess 73 and the embedded portion 25 by thermal response.
  • a first through portion 75 exposed to the side of the element 5 , an island portion 76 interposed between the fixing piece 2 and the thermally responsive element 5 inside the first through portion 75 , an outer peripheral portion 74 and the island portion 76 . It is only necessary to have a connection portion 77 that connects the .
  • the breaker 1 of the present invention has at least a fixed piece 2 having a fixed contact 21, an elastic portion 44 that elastically deforms, and a movable contact 41 at one end of the elastic portion 44.
  • the movable piece 4 is pressed and brought into contact with the stationary contact 21, and the movable piece 4 is deformed according to the temperature change, so that the movable contact 41 is switched from the conductive state in which the movable contact 41 contacts the fixed contact 21 to the cut-off state in which the movable contact 41 is separated from the fixed contact 21.
  • a breaker 1 comprising a thermally responsive element 5 to be transferred and a resin case 10 having a recess 73 for housing the thermally responsive element 5.
  • a fixed piece 2 is a thermally responsive element in a plan view seen from its thickness direction. 5, the embedded portion 25 is embedded in the resin case 10, and the resin case 10 passes through the recess 73 and the embedded portion 25 by thermal response.
  • 71 and a window portion 72 that penetrates through the bottom portion 71 and exposes a portion of the bottom surface of the fixing piece 2 .
  • FIG. 11 shows a secondary battery pack 500.
  • a secondary battery pack 500 includes a secondary battery 501 and a breaker 1 provided in an output circuit of the secondary battery 501 .
  • FIG. 12 shows a safety circuit 502 for electrical equipment.
  • the safety circuit 502 has a breaker 1 in series in the output circuit of the secondary battery 501 . According to the secondary battery pack 500 or the safety circuit 502 having the breaker 1, it is possible to realize the secondary battery pack 500 or the safety circuit 502 that provides stable conduction even when used at extremely low temperatures.

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Abstract

ブレーカー１は、固定片２と、可動片４と、熱応動素子５と、樹脂ケース１０とを備える。固定片２は、その厚さ方向から見た平面視で熱応動素子５と重複する領域で、樹脂ケース１０に埋設された埋設部２５を有する。樹脂ケース１０は、凹部７３の外周に形成された外周部７４と、凹部７３を貫通し埋設部２５を熱応動素子５の側に露出させる第１貫通部７５と、第１貫通部７５の内側で、固定片２と熱応動素子５との間に介在する島部７６と、外周部７４と島部７６とを連結する連結部７７とを有する。

Description

ブレーカー、安全回路及び２次電池パック
　本発明は、電気機器等に内蔵される小型のブレーカー等に関する。
　従来、各種電気機器の２次電池やモーター等の保護装置（安全回路）としてブレーカーが使用されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１７－９８１８６号公報
　上記特許文献１のブレーカーでは、矩形状に形成された熱応動素子が適用されている。熱応動素子は、熱膨張率の異なる薄板材を積層することにより形成され、平常時では、可動片の側に凸となるように湾曲している。
　しかしながら、電気機器が極めて低温に晒される環境で使用される場合、熱応動素子の曲率も過大となる。その結果、熱応動素子の四隅が樹脂ケースに当接（干渉）する状態で、熱応動素子の中央部が可動片を上方に押し上げ、可動接点が固定接点から離隔するおそれがある。また、可動接点が固定接点から離隔しない場合であっても、固定接点に対する可動接点の接触圧力が低下し、両接点間の接触抵抗が増大する。
　本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、極低温下で使用される場合であっても、安定した導通が得られるブレーカーを提供することを主たる目的としている。
　本発明の第１発明は、固定接点を有する固定片と、弾性変形する弾性部及び該弾性部の一端部に可動接点を有し、前記可動接点を前記固定接点に押圧して接触させる可動片と、温度変化に伴って変形することにより、前記可動片を前記可動接点が前記固定接点に接触する導通状態から前記可動接点が前記固定接点から離隔する遮断状態に移行させる熱応動素子と、前記熱応動素子を収容する凹部を有する樹脂ケースとを備えたブレーカーであって、前記固定片は、その厚さ方向から見た平面視で前記熱応動素子と重複する領域で、前記樹脂ケースに埋設された埋設部を有し、前記樹脂ケースは、前記凹部の外周に形成された外周部と、前記凹部を貫通し前記埋設部を前記熱応動素子の側に露出させる第１貫通部と、前記第１貫通部の内側で、前記固定片と前記熱応動素子との間に介在する島部と、前記外周部と前記島部とを連結する連結部とを有する。
　本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記連結部は、前記熱応動素子の側に隆起するリブを含む、ことが望ましい。
　本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記固定片は、貫通孔を有し、前記貫通孔に充填された樹脂によって、前記外周部と前記連結部とが結合される、ことが望ましい。
　本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記樹脂ケースは、前記固定片の底面を覆う底部と、前記底部を貫通し、前記底面を露出させる窓部を有する、ことが望ましい。
　本発明に係る前記ブレーカーにおいて、正特性サーミスターをさらに備え、前記島部には、前記正特性サーミスターを介して前記固定片と前記熱応動素子とが導通できるように、前記正特性サーミスターを装着するための第２貫通部が形成されている、ことが望ましい。
　本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記連結部は、前記島部から前記可動片の長手方向の両側にのびる第１連結部と、前記島部から前記可動片の短手方向の両側にのびる第２連結部とを含む、ことが望ましい。
　本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記連結部は、前記島部から前記可動片の長手方向であって前記固定接点とは逆の側にのびる第３連結部を含む、ことが望ましい。
　本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記樹脂ケースは、前記島部から前記可動片の短手方向の両側に突出する突出部を含む、ことが望ましい。
　本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記突出部は、前記外周部の手前で終端する、ことが望ましい。
　本発明の第２発明は、固定接点を有する固定片と、弾性変形する弾性部及び該弾性部の一端部に可動接点を有し、前記可動接点を前記固定接点に押圧して接触させる可動片と、温度変化に伴って変形することにより、前記可動片を前記可動接点が前記固定接点に接触する導通状態から前記可動接点が前記固定接点から離隔する遮断状態に移行させる熱応動素子と、前記熱応動素子を収容する凹部を有する樹脂ケースとを備えたブレーカーであって、前記固定片は、その厚さ方向から見た平面視で前記熱応動素子と重複する領域で、前記樹脂ケースに埋設された埋設部を有し、前記樹脂ケースは、前記凹部の外周に形成された外周部と、前記凹部を貫通し前記埋設部を前記熱応動素子の側に露出させる第１貫通部と、前記第１貫通部の内側で、前記固定片と前記熱応動素子との間に介在する島部と、前記固定片の底面を覆う底部と、前記底部を貫通し、前記底面の一部を露出させる窓部を有する。
　本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記第１貫通部と前記窓部とは、前記平面視で一部において重複している、ことが望ましい。
　本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記熱応動素子は、前記平面視で矩形状に形成され、前記第１貫通部が前記熱応動素子の四隅に対向する場所に設けられている、
ことが望ましい。
　本発明は、前記ブレーカーを備える、電気機器用の安全回路である。
　本発明は、前記ブレーカーを備える、２次電池パックである。
　本発明のブレーカーは、樹脂ケースに第１貫通部が形成されているので、低温時に熱応動素子の変形が過大となっても、熱応動素子と樹脂ケースとの干渉が回避される。これにより、可動片が熱応動素子の中央部によって押し上げられることが抑制され、安定した導通が得られる。
本発明によって製造されるブレーカーの組立前の状態を示す斜視図。 通常の充電又は放電状態における上記ブレーカーを示す断面図。 過充電状態又は異常時などにおける上記ブレーカーを示す断面図。 図１の固定片及びケース本体を示す斜視図。 極低温の環境に晒されたブレーカーを示す断面図。 図４の固定片及びケース本体の断面図。 図４のケース本体の変形例及び固定片を示す斜視図。 図７のケース本体及び固定片を示す平面図。 図７のケース本体の変形例及び固定片を示す斜視図。 図９のケース本体及び固定片の長手方向に垂直な断面図。 本発明の上記ブレーカーを備えた２次電池パックの構成を示す平面図。 本発明の上記ブレーカーを備えた安全回路の回路図。
　本発明の一実施形態によるブレーカーについて図面を参照して説明する。図１乃至図３は、本発明によって製造されるブレーカー１の構成を示している。ブレーカー１は、電気機器等に実装され、過度な温度上昇又は過電流から電気機器を保護する。
　ブレーカー１は、固定接点２１を有する固定片２と、一端部に可動接点４１を有する可動片４と、温度変化に伴って変形する熱応動素子５と、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスター６と、固定片２、可動片４、熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６を収容する樹脂ケース１０等によって構成されている。樹脂ケース１０は、ケース本体（第１ケース）７とケース本体７の上面に装着される蓋部材（第２ケース）８等によって構成されている。
　固定片２は、例えば、銅等を主成分とする金属板（この他、銅－チタニウム合金、洋白、黄銅などの金属板）をプレス加工することにより形成され、ケース本体７にインサート成形により埋め込まれている。固定片２の一端側には外部回路と電気的に接続される端子２２が形成され、他端側には、ＰＴＣサーミスター６を支持する支持部２３が形成されている。端子２２は、ケース本体７の外側に突出している。ＰＴＣサーミスター６は、固定片２の支持部２３に３箇所形成された凸状の突起（ダボ）２４の上に載置されて、突起２４に支持される。固定片２が階段状に曲げられることにより、固定接点２１と支持部２３とが段違いに配置され、ＰＴＣサーミスター６を収納する空間が容易に確保される。
　固定接点２１は、銀、ニッケル、ニッケル－銀合金の他、銅－銀合金、金－銀合金などの導電性の良い材料のクラッド、メッキ、溶接又は塗布等により可動接点４１に対向する位置に形成され、ケース本体７の内部に形成されている開口７３ａの一部から露出されている。端子２２はケース本体７の端縁から外側に突き出されている。支持部２３は、ケース本体７の内部に形成されている開口７３ｄから露出されている。
　本出願においては、特に断りのない限り、固定片２において、固定接点２１が形成されている側の面（すなわち図１において上側の面）を第１面、その反対側の面を第２面として説明している。他の部品、例えば、可動片４及び熱応動素子５、ＰＴＣサーミスター６、樹脂ケース１０等についても同様である。
　可動片４は、銅等を主成分とする板状の金属材料をプレス加工することにより、長手方向の中心線に対して対称なアーム状に形成されている。可動片４の一部（後述する埋設部４３）は、蓋部材８にインサート成形により埋め込まれている。
　可動片４の長手方向の一端部には、可動接点４１が形成されている。可動接点４１は、例えば、固定接点２１と同等の材料によって形成され、溶接の他、クラッド、かしめ（crimping）等の手法によって可動片４の一端部に接合されている。
　可動片４の他端部には、外部回路と電気的に接続される端子４２が形成されている。可動接点４１と端子４２との間には、蓋部材８に埋設され固定される埋設部４３が設けられている。埋設部４３は端子４２の側に配されている。
　可動片４は、可動接点４１と埋設部４３との間に、弾性部４４を有している。弾性部４４は、埋設部４３から可動接点４１の側に延出されている。可動片４は、弾性部４４の基端側の埋設部４３で、蓋部材８によって片持ち支持され、その状態で弾性部４４が第１面の側に弾性変形することにより、弾性部４４の先端部に形成されている可動接点４１が固定接点２１の側に押圧されて接触し、固定片２と可動片４とが通電可能となる。
　可動片４は、弾性部４４において、プレス加工により湾曲又は屈曲されているのが望ましい。湾曲又は屈曲の度合いは、熱応動素子５を収納できる限り特に限定はなく、動作温度及び復帰温度における弾性力、接点の押圧力などを考慮して適宜設定すればよい。また、弾性部４４の第２面には、熱応動素子５に対向して一対の突起（接触部）４４ａ，４４ｂが形成されている。突起４４ａ，４４ｂと熱応動素子５とは接触して、突起４４ａ，４４ｂを介して熱応動素子５の変形が弾性部４４に伝達される（図１、図２及び図３参照）。
　熱応動素子５は、可動片４とＰＴＣサーミスター６との間に配されている。すなわち、熱応動素子５は、後述するＰＴＣサーミスター６の第１面上に載置されている。熱応動素子５は、可動片４の状態を可動接点４１が固定接点２１に接触する導通状態から可動接点４１が固定接点２１から離隔する遮断状態に移行させる。熱応動素子５は、熱膨張率の異なる薄板材を積層することにより板状に形成され、断面が円弧状に湾曲した初期形状をなしている。過熱により反転動作温度に達すると、熱応動素子５の湾曲形状は、スナップモーションを伴って逆反りし、冷却により正転復帰温度を下回ると復元する。熱応動素子５の初期形状は、プレス加工により形成することができる。所期の温度で熱応動素子５の逆反り変形により可動片４の弾性部４４が押し上げられ、かつ弾性部４４の弾性力により元に戻る限り、熱応動素子５の材料及び形状は特に限定されるものでないが、生産性及び逆反り変形の効率性の観点から矩形状が望ましい。
　熱応動素子５の材料としては、洋白、黄銅、ステンレス鋼等の各種の合金からなる熱膨張率の異なる２種類の材料を積層したものが、所要条件に応じて組み合わせて使用される。例えば、安定した反転動作温度及び正転復帰温度が得られる熱応動素子５の材料としては、高膨脹側に銅－ニッケル－マンガン合金、低膨脹側に鉄－ニッケル合金を組み合わせたものが望ましい。また、化学的安定性の観点からさらに望ましい材料として、高膨脹側に鉄－ニッケル－クロム合金、低膨脹側に鉄－ニッケル合金を組み合わせたものが挙げられる。さらにまた、化学的安定性及び加工性の観点からさらに望ましい材料として、高膨脹側に鉄－ニッケル－クロム合金、低膨脹側に鉄－ニッケル－コバルト合金を組み合わせたものが挙げられる。
　ＰＴＣサーミスター６は、可動片４が遮断状態にあるとき、熱応動素子５を介して固定片２と可動片４とを導通させる。ＰＴＣサーミスター６は、固定片２と熱応動素子５との間に配設されている。すなわち、ＰＴＣサーミスター６を挟んで、固定片２の支持部２３は熱応動素子５の直下に位置している。熱応動素子５の逆反り変形により固定片２と可動片４との通電が遮断されたとき、ＰＴＣサーミスター６に流れる電流が増大する。ＰＴＣサーミスター６は、温度上昇と共に抵抗値が増大して電流を制限する正特性サーミスターであれば、作動電流、作動電圧、作動温度、復帰温度などの必要に応じて種類を選択でき、その材料及び形状はこれらの諸特性を損なわない限り特に限定されるものではない。本実施形態では、チタニウム酸バリウム、チタニウム酸ストロンチウム又はチタニウム酸カルシウムを含むセラミック焼結体が用いられる。セラミック焼結体の他、ポリマーにカーボン等の導電性粒子を含有させたいわゆるポリマーＰＴＣを用いてもよい。
　樹脂ケース１０を構成するケース本体７及び蓋部材８は、難燃性のポリアミド、耐熱性に優れたポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの熱可塑性樹脂により成形されている。上述した樹脂と同等以上の特性が得られるのであれば、樹脂以外の材料を適用してもよい。
　ケース本体７の第１面側には、可動片４、熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６などを収容するための内部空間である凹部７３が形成されている。凹部７３は、可動片４を収容するための開口７３ａ、可動片４及び熱応動素子５を収容するための開口７３ｃ、並びに、ＰＴＣサーミスター６を収容するための開口７３ｄ等を有している。なお、ケース本体７に組み込まれた可動片４、熱応動素子５の端縁は、凹部７３を構成する枠によってそれぞれ当接され、熱応動素子５の逆反り変形時に案内される。すなわち、凹部７３は、可動片４及び熱応動素子５を変形可能に収容する。
　蓋部材８は、凹部７３を覆うように構成されている。蓋部材８は、凹部７３の少なくとも一部を覆う形態であってもよい。蓋部材８には、銅等を主成分とする金属板又はステンレス鋼等のカバー片９がインサート成形によって埋め込まれている。カバー片９は、可動片４の第１面と当接した状態で、蓋部材８に埋設される。カバー片９は、可動片４の動きを規制すると共に、蓋部材８ひいては筐体としての樹脂ケース１０の剛性・強度を高めつつブレーカー１の小型化に貢献する。
　ケース本体７及び蓋部材８は、上記樹脂材料を用いた射出成形により形成される。既に述べたように、ケース本体７には、固定片２がインサートされ、蓋部材８には、可動片４及びカバー片９がインサートされる。
　図１が示すように、固定片２、可動片４、熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６等を収容したケース本体７の開口７３ａ、７３ｂ、７３ｃ等を塞ぐように、蓋部材８が、ケース本体７に装着される。ケース本体７と蓋部材８とは、例えば超音波溶着によって接合される。これにより、樹脂ケース１０が形成される。
　図２及び図３は、ブレーカー１の動作の概略を示している。図２は、通常の充電又は放電状態におけるブレーカー１の動作を示している。通常の充電又は放電状態においては、熱応動素子５は逆反り前の初期形状を維持している。弾性部４４によって可動接点４１が固定接点２１の側に押圧されることにより、可動接点４１と固定接点２１とが接触し、可動片４の弾性部４４を介してブレーカー１の固定片２と可動片４とが導通可能な状態とされる。
　可動片４の弾性部４４と熱応動素子５とは接触していてもよい。この場合、可動片４、熱応動素子５、ＰＴＣサーミスター６及び固定片２は、回路として導通している。しかし、ＰＴＣサーミスター６の抵抗は、可動片４の抵抗に比べて圧倒的に大きいため、ＰＴＣサーミスター６を流れる電流は、固定接点２１及び可動接点４１を流れる量に比して実質的に無視できる程度である。
　図３は、過充電状態又は異常時などにおけるブレーカー１の動作を示している。熱膨張率の異なる薄板材が積層された構造の熱応動素子５は、温度上昇に伴い、図２に示される湾曲した初期形状が是正されるように変形する。そして、動作温度に達した熱応動素子５は、図３に示されるように逆反り形状にスナップ変形する。これにより、熱応動素子５が可動片４の弾性部４４と接触し、熱応動素子５によって弾性部４４が押し上げられて固定接点２１と可動接点４１とが離隔する。このとき、固定接点２１と可動接点４１の間を流れていた電流は遮断される。一方、熱応動素子５は、可動片４と接触して、僅かな漏れ電流が熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６を通して流れることとなる。すなわち、ＰＴＣサーミスター６は、可動片４を遮断状態に移行させている熱応動素子５を介して、固定片２と可動片４とを導通させる。ＰＴＣサーミスター６は、このような漏れ電流の流れる限り発熱を続け、熱応動素子５を逆反り状態に維持させつつ抵抗値を激増させるので、電流は固定接点２１と可動接点４１の間の経路を流れず、上述の僅かな漏れ電流のみが存在する（自己保持回路を構成する）。この漏れ電流は安全装置の他の機能に充てることができる。
　過充電状態を解除し、又は異常状態を解消すると、ＰＴＣサーミスター６の発熱も収まり、熱応動素子５は正転復帰温度に戻り、元の初期形状に復元する。そして、可動片４の弾性部４４の弾性力によって可動接点４１と固定接点２１とは再び接触し、回路は遮断状態を解かれ、図２に示す導通状態に復帰する。
　図４は、固定片２が埋設されたケース本体７を示している。
　固定片２は、その厚さ方向から見た平面視で熱応動素子５と重複する領域で、ケース本体７に埋設された埋設部２５を有する（図１ないし３参照）。本実施形態の埋設部２５は、支持部２３の外周に配されている。これにより、支持部２３を介してＰＴＣサーミスター６を強固に支持することが可能となる。
　ケース本体７は、外周部７４と、第１貫通部７５と、島部７６と、連結部７７とを有している。
　外周部７４は、凹部７３の外周に形成されている。外周部７４の端面（第１面）は、蓋部材８と溶着される。第１貫通部７５は、凹部７３の底を貫通している。これにより、固定片２の埋設部２５の第１面が熱応動素子５の側（凹部７３）に露出される。
　島部７６は、第１貫通部７５の内側に配されている。島部７６は、固定片２と熱応動素子５との間に介在している。連結部７７は、外周部７４と島部７６とを連結する。すなわち、連結部７７は、第１貫通部７５によって隔たれた外周部７４と島部７６と架橋する。
　図５は、極低温の環境（例えば、－１５℃未満の雰囲気中）に晒されたブレーカー１の断面を示している。同図では、説明の便宜上、熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６のみが全体で描かれている。
　図２に示されるように、通常の使用環境（例えば、１０℃～８０℃の雰囲気中で、過電流が生じていない使用）におけるブレーカー１では、熱応動素子５は、可動片４の側に凸となるように湾曲している。この状態から、熱応動素子５の温度が低下すると、熱応動素子５の変形（すなわち曲率）も過大となり、熱応動素子５の中央部５ａの突出が大きくなる。なお、極低温の環境及び通常の使用環境の温度は、上記範囲に限られない。
　本発明のブレーカー１では、樹脂ケース１０のケース本体７に第１貫通部７５が形成されているので、熱応動素子５の第２面側のクリアランスが容易に確保される。従って、低温時に熱応動素子５の変形が過大となっても、熱応動素子５とケース本体７との干渉が容易に回避される。これにより、可動片４が熱応動素子５の中央部５ａによって押し上げられることが抑制され、可動接点４１が固定接点２１から離隔することが抑制される。また、固定接点２１に対する可動接点４１の接触圧力の低下が抑制され、両接点間の接触抵抗が低く維持される。これにより、固定片２の端子２２と可動片４の端子４２との間で、安定した導通が得られる。
　また、第１貫通部７５によって隔たれた外周部７４と島部７６とが連結部７７によって連結されるので、ケース本体７が強固となり、固定接点２１と可動接点４１との接触状態が安定する。従って、固定片２の端子２２と可動片４の端子４２との間で、より一層安定した導通が得られる。
　連結部７７は、熱応動素子５の側に隆起するリブ７７ａを含む、のが望ましい。リブ７７ａによって連結部７７ひいてはケース本体７がより一層強固となる。また、ケース本体７の成形時に連結部７７での樹脂材料の流動性が高められ、生産性が向上する。
　図６は、ケース本体７及び固定片２の長手方向に垂直な断面を示している。なお、同図では、便宜上、熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６は、断面で切断されることなく描かれている。
　固定片２は、貫通孔２６を有している。貫通孔２６は、固定片２の厚さ方向から視た平面視で、連結部７７に重複する領域に形成されている。貫通孔２６には、ケース本体７を構成する樹脂が充填されている。貫通孔２６に充填された樹脂によって、固定片２の第２面側の外周部７４と固定片２の第１面側の連結部７７とが結合される。これにより、ケース本体７がより一層強固となる。また、ケース本体７の成形時に、貫通孔２６を介して外周部７４から連結部７７にかけての樹脂材料の流動性が高められ、生産性が向上する。
　貫通孔２６は、ケース本体７及び固定片２の長手方向に沿ってのびるスリット状に形成されていてもよい。このような貫通孔２６によって、上記長手方向に垂直な短手方向の幅寸法を肥大させることなく、ケース本体７の強度・剛性を高めることができる。
　ケース本体７は、固定片２の底面（第２面）２ａを覆う底部７１と、底部７１に形成された窓部７２とを有している。窓部７２は、底部７１を貫通し、固定片２の底面２ａをケース本体７の外部に露出させる。
　図４に示されるように、本ブレーカー１において、島部７６には第２貫通部７６ａが形成されている。第２貫通部７６ａは、島部７６を貫通している。第２貫通部７６ａは、ＰＴＣサーミスター６に対応する形状に形成されている。ＰＴＣサーミスター６は、第２貫通部７６ａに収容される。これにより、ＰＴＣサーミスター６を介して固定片２と熱応動素子５とが導通可能となる。
　連結部７７は、島部７６から可動片４の長手方向の両側にのびる第１連結部７７１と、島部７６から可動片４の短手方向の両側にのびる第２連結部７７２とを含んでいる、のが望ましい。第１連結部７７１及び第２連結部７７２は、島部７６において、”＋”状に交差している。
　第１連結部７７１及び第２連結部７７２によって、外周部７４と島部７６とをつなぐ連結部７７が複数になり、ケース本体７がより一層強固となる。
　なお、外周部７４に何らかの外力が負荷された場合であっても、第２貫通部７６ａが形成されている島部７６が柔軟に変形することにより、連結部７７（特に外周部７４との接合部）での応力集中が回避され、ケース本体７の損傷が抑制される。
　第１貫通部７５と窓部７２とは、固定片２の平面視で一部において重複している、のが望ましい。これにより、ケース本体７の成形時に、第１貫通部７５の側と窓部７２の側から、固定片２を金型で挟み込んで、正確に位置決めすることが可能となる。
　図７は、ケース本体７の変形例であるケース本体７Ａ及び固定片２を示す斜視図である。ケース本体７Ａのうち、以下で説明されてない部分については、上述したケース本体７の構成が採用されうる。
　ケース本体７Ａでは、島部７６にＰＴＣサーミスター６を収容するための第２貫通部７６ａが廃されている。このため、ケース本体７Ａが適用されるブレーカー１では、ＰＴＣサーミスター６が省略される。これにより、ブレーカー１の構成が簡素化され、コストダウンが図られる。
　ケース本体７Ａにおいて、連結部７７は、第３連結部７７３を含んでいる。第３連結部７７３は、島部７６から可動片４の長手方向であって固定接点２１とは逆の側にのびている。外周部７４と島部７６とが第３連結部７７３によって連結されるので、ケース本体７が強固となり、固定接点２１と可動接点４１との接触状態が安定する。従って、固定片２の端子２２と可動片４の端子４２との間で、より一層安定した導通が得られる。
　ケース本体７Ａは、島部７６から突出する突出部７７４を含んでいる。突出部７７４は、可動片４の短手方向の両側に突出する。
　突出部７７４は、外周部７４の手前で終端する、のが望ましい。このような突出部７７４によって、外周部７４に何らかの外力が負荷された場合であっても、突出部７７４及び島部７６への応力の伝達が断たれるので、ケース本体７の損傷が抑制される。
　ケース本体７Ａと組み合わせられる固定片２にあっても、図６に示される固定片２と同様に、貫通孔２６が形成されるのが望ましい。この場合、貫通孔２６は、固定片２の厚さ方向から視た平面視で、突出部７７４に重複する領域に形成されている（図１０参照）。貫通孔２６には、ケース本体７Ａを構成する樹脂が充填されている。貫通孔２６に充填された樹脂によって、固定片２の第２面側の外周部７４と固定片２の第１面側の突出部７７４とが結合される。これにより、ケース本体７Ａがより一層強固となる。また、ケース本体７Ａの成形時に、貫通孔２６を介して外周部７４から突出部７７４にかけての樹脂材料の流動性が高められ、生産性が向上する。
　突出部７７４は、熱応動素子５の側に隆起するリブ７７ａを含む、のが望ましい。リブ７７ａによって突出部７７４ひいてはケース本体７Ａがより一層強固となる。また、ケース本体７Ａの成形時に突出部７７４での樹脂材料の流動性が高められ、生産性が向上する。
　図８は、ケース本体７Ａ及び固定片２を示す平面図である。図１、４、５、７および８に示されるように、第１貫通部７５は、矩形状に形成されている熱応動素子５の四隅部５ｃに対向する場所に設けられている、のが望ましい。これにより、極低温の環境で、熱応動素子５とケース本体７、７Ａとの当接がより一層容易に回避され（図５参照）、固定片２の端子２２と可動片４の端子４２との間で、安定した導通が得られる。
　図９は、ケース本体７Ａの変形例であるケース本体７Ｂ及び固定片２を示す斜視図である。また、図１０は、ケース本体７Ｂ及び固定片２の長手方向に垂直な断面を示している。ケース本体７Ｂのうち、以下で説明されてない部分については、上述したケース本体７、７Ａの構成が採用されうる。
　ケース本体７Ｂでは、外周部７４と島部７６とを連結する連結部７７が廃されている。なわち、ケース本体７Ｂは、外周部７４と、第１貫通部７５と、島部７６と、底部７１と、窓部７２とを有する。
　図１０に示されるように、固定片２には、貫通孔２６が形成されている。貫通孔２６には、ケース本体７Ｂを構成する樹脂が充填されている。貫通孔２６に充填された樹脂によって、固定片２の第２面側の外周部７４と固定片２の第１面側の突出部７７４とが結合される。これにより、ケース本体７Ｂがより一層強固となる。また、ケース本体７Ｂの成形時に、貫通孔２６を介して外周部７４から突出部７７４にかけての樹脂材料の流動性が高められ、生産性が向上する。
　ケース本体７Ｂにあっては、さらに、島部７６から突出する突出部７７４が廃されていてもよい。この場合、貫通孔２６に充填された樹脂によって、固定片２の第２面側の外周部７４と固定片２の第１面側の島部７６とが結合されるように構成される。
　ケース本体７Ｂにあっても、第１貫通部７５は、矩形状に形成されている熱応動素子５の四隅部５ｃに対向する場所に設けられている、のが望ましい。これにより、ケース本体７、７Ａと同様に、極低温の環境で、熱応動素子５とケース本体７Ｂとの当接がより一層容易に回避され、固定片２の端子２２と可動片４の端子４２との間で、安定した導通が得られる。
　以上、本発明のブレーカー１が詳細に説明されたが、本発明は上記の具体的な実施形態に限定されることなく種々の態様に変更して実施される。本実施形態のブレーカー１では、例えば、ＷＯ２０１１／１０５１７５号公報に示されるように、可動片４がケース本体７と蓋部材８に挟み込まれて固定される形態であってもよい。また、例えば、特開２０２０－０３５５１５号公報に示されるように、可動片４がケース本体７に埋設された端子片に溶接によって固定される形態であってもよい。
　すなわち、本発明のブレーカー１は、少なくとも、固定接点２１有する固定片２と、弾性変形する弾性部４４及び該弾性部４４の一端部に可動接点４１を有し、可動接点４１を固定接点２１に押圧して接触させる可動片４と、温度変化に伴って変形することにより、可動片４を可動接点４１が固定接点２１に接触する導通状態から可動接点４１が固定接点２１から離隔する遮断状態に移行させる熱応動素子５と、熱応動素子５を収容する凹部７３を有する樹脂ケース１０とを備えたブレーカー１であって、固定片２は、その厚さ方向から見た平面視で熱応動素子５と重複する領域で、樹脂ケース１０に埋設された埋設部２５を有し、樹脂ケース１０は、凹部７３の外周に形成された外周部７４と、凹部７３を貫通し埋設部２５を熱応動素子５の側に露出させる第１貫通部７５と、第１貫通部７５の内側で、固定片２と熱応動素子５との間に介在する島部７６と、外周部７４と島部７６とを連結する連結部７７とを有していればよい。
　また、本発明のブレーカー１は、少なくとも、固定接点２１有する固定片２と、弾性変形する弾性部４４及び該弾性部４４の一端部に可動接点４１を有し、可動接点４１を固定接点２１に押圧して接触させる可動片４と、温度変化に伴って変形することにより、可動片４を可動接点４１が固定接点２１に接触する導通状態から可動接点４１が固定接点２１から離隔する遮断状態に移行させる熱応動素子５と、熱応動素子５を収容する凹部７３を有する樹脂ケース１０とを備えたブレーカー１であって、固定片２は、その厚さ方向から見た平面視で熱応動素子５と重複する領域で、樹脂ケース１０に埋設された埋設部２５を有し、樹脂ケース１０は、凹部７３の外周に形成された外周部７４と、凹部７３を貫通し埋設部２５を熱応動素子５の側に露出させる第１貫通部７５と、第１貫通部７５の内側で、固定片２と熱応動素子５との間に介在する島部７６と、固定片２の底面を覆う底部７１と、底部７１を貫通し、固定片２の底面の一部を露出させる窓部７２とを有していればよい。
　また、本発明のブレーカー１等は、２次電池パック、電気機器用の安全回路等にも広く適用できる。図１１は２次電池パック５００を示す。２次電池パック５００は、２次電池５０１と、２次電池５０１の出力回路中に設けたブレーカー１とを備える。図１２は電気機器用の安全回路５０２を示す。安全回路５０２は２次電池５０１の出力回路中に直列にブレーカー１を備えている。ブレーカー１を備えた２次電池パック５００又は安全回路５０２によれば、極低温下で使用される場合であっても、安定した導通が得られる２次電池パック５００又は安全回路５０２を実現できる。
１　　　：ブレーカー
２　　　：固定片
２ａ　　：底面
４　　　：可動片
５　　　：熱応動素子
６　　　：サーミスター
１０　　：樹脂ケース
２１　　：固定接点
２５　　：埋設部
２６　　：貫通孔
４１　　：可動接点
４３　　：埋設部
４４　　：弾性部
７１　　：底部
７２　　：窓部
７３　　：凹部
７４　　：外周部
７５　　：第１貫通部
７６　　：島部
７６ａ　：第２貫通部
７７　　：連結部
７７ａ　：リブ
５００　：２次電池パック
５０１　：２次電池
５０２　：安全回路
７７１　：第１連結部
７７２　：第２連結部
７７３　：第３連結部
７７４　：突出部

Claims (14)

  1. 　固定接点を有する固定片と、
    　弾性変形する弾性部及び該弾性部の一端部に可動接点を有し、前記可動接点を前記固定接点に押圧して接触させる可動片と、
    　温度変化に伴って変形することにより、前記可動片を前記可動接点が前記固定接点に接触する導通状態から前記可動接点が前記固定接点から離隔する遮断状態に移行させる熱応動素子と、
    　前記熱応動素子を収容する凹部を有する樹脂ケースとを備えたブレーカーであって、
    　前記固定片は、その厚さ方向から見た平面視で前記熱応動素子と重複する領域で、前記樹脂ケースに埋設された埋設部を有し、
    　前記樹脂ケースは、前記凹部の外周に形成された外周部と、前記凹部を貫通し前記埋設部を前記熱応動素子の側に露出させる第１貫通部と、前記第１貫通部の内側で、前記固定片と前記熱応動素子との間に介在する島部と、前記外周部と前記島部とを連結する連結部とを有する、
    　ブレーカー。
  2. 　前記連結部は、前記熱応動素子の側に隆起するリブを含む、請求項１に記載のブレーカー。
  3. 　前記固定片は、貫通孔を有し、
    　前記貫通孔に充填された樹脂によって、前記外周部と前記連結部とが結合される、請求項１または２に記載のブレーカー。
  4. 　前記樹脂ケースは、前記固定片の底面を覆う底部と、前記底部を貫通し、前記底面を露出させる窓部を有する、請求項１ないし３のいずれか一項に記載のブレーカー。
  5. 　正特性サーミスターをさらに備え、
    　前記島部には、前記正特性サーミスターを介して前記固定片と前記熱応動素子とが導通できるように、前記正特性サーミスターを装着するための第２貫通部が形成されている、請求項１ないし４のいずれか一項に記載のブレーカー。
  6. 　前記連結部は、前記島部から前記可動片の長手方向の両側にのびる第１連結部と、前記島部から前記可動片の短手方向の両側にのびる第２連結部とを含む、請求項５に記載のブレーカー。
  7. 　前記連結部は、前記島部から前記可動片の長手方向であって前記固定接点とは逆の側にのびる第３連結部を含む、請求項１ないし４のいずれか一項に記載のブレーカー。
  8. 　前記樹脂ケースは、前記島部から前記可動片の短手方向の両側に突出する突出部を含む、請求項７に記載のブレーカー。
  9. 　前記突出部は、前記外周部の手前で終端する、請求項８に記載のブレーカー。
  10. 　固定接点を有する固定片と、
    　弾性変形する弾性部及び該弾性部の一端部に可動接点を有し、前記可動接点を前記固定接点に押圧して接触させる可動片と、
    　温度変化に伴って変形することにより、前記可動片を前記可動接点が前記固定接点に接触する導通状態から前記可動接点が前記固定接点から離隔する遮断状態に移行させる熱応動素子と、
    　前記熱応動素子を収容する凹部を有する樹脂ケースとを備えたブレーカーであって、
    　前記固定片は、その厚さ方向から見た平面視で前記熱応動素子と重複する領域で、前記樹脂ケースに埋設された埋設部を有し、
    　前記樹脂ケースは、前記凹部の外周に形成された外周部と、前記凹部を貫通し前記埋設部を前記熱応動素子の側に露出させる第１貫通部と、前記第１貫通部の内側で、前記固定片と前記熱応動素子との間に介在する島部と、前記固定片の底面を覆う底部と、前記底部を貫通し、前記底面の一部を露出させる窓部を有する、
    　ブレーカー。
  11. 前記第１貫通部と前記窓部とは、前記平面視で一部において重複している、請求項１０に記載のブレーカー。
  12. 　　前記熱応動素子は、前記平面視で矩形状に形成され、
    　前記第１貫通部が前記熱応動素子の四隅に対向する場所に設けられている、請求項１ないし１１のいずれか一項に記載のブレーカー。
  13. 　請求項１乃至１２のいずれかに記載のブレーカーを備える、電気機器用の安全回路。
  14. 　請求項１乃至１２のいずれかに記載のブレーカーを備える、２次電池パック。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011134624A (ja) * 2009-12-25 2011-07-07 Ii P I:Kk バイメタル式サーキットブレーカー
WO2011105175A1 (ja) 2010-02-26 2011-09-01 株式会社小松ライト製作所 ブレーカー
JP2013118155A (ja) * 2011-12-05 2013-06-13 Otsuka Techno Kk ブレーカ
WO2015029826A1 (ja) * 2013-08-26 2015-03-05 タイコエレクトロニクスジャパン合同会社 保護装置
JP2017098186A (ja) 2015-11-27 2017-06-01 ボーンズ株式会社 ブレーカー並びにそれを備えた安全回路及び２次電池回路。
WO2019124338A1 (ja) * 2017-12-21 2019-06-27 ボーンズ株式会社 ブレーカー及びそれを備えた安全回路
JP2020035515A (ja) 2018-08-27 2020-03-05 ボーンズ株式会社 ブレーカー、安全回路及び２次電池パック

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011134624A (ja) * 2009-12-25 2011-07-07 Ii P I:Kk バイメタル式サーキットブレーカー
WO2011105175A1 (ja) 2010-02-26 2011-09-01 株式会社小松ライト製作所 ブレーカー
JP2013118155A (ja) * 2011-12-05 2013-06-13 Otsuka Techno Kk ブレーカ
WO2015029826A1 (ja) * 2013-08-26 2015-03-05 タイコエレクトロニクスジャパン合同会社 保護装置
JP2017098186A (ja) 2015-11-27 2017-06-01 ボーンズ株式会社 ブレーカー並びにそれを備えた安全回路及び２次電池回路。
WO2019124338A1 (ja) * 2017-12-21 2019-06-27 ボーンズ株式会社 ブレーカー及びそれを備えた安全回路
JP2020035515A (ja) 2018-08-27 2020-03-05 ボーンズ株式会社 ブレーカー、安全回路及び２次電池パック

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