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技術 ブレーカー及びそれを備えた安全回路並びに2次電池回路。

出願人 ボーンズ株式会社
発明者 中野信幸
出願日 2016年7月15日 (4年7ヶ月経過) 出願番号 2016-140545
公開日 2018年1月18日 (3年1ヶ月経過) 公開番号 2018-010837
状態 未登録
技術分野 熱応動スイッチ(1)
主要キーワード 所要条件 付勢効果 付勢動作 逆反り状 裏表両面 湾曲形 正特性サーミスター 次電池回路
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (11)

課題

落下時の衝撃に伴う電気機器各部への電力供給瞬断を抑制できるブレーカーを提供する。

解決手段

ブレーカー1は、固定接点21と、可動接点31を固定接点21に押圧して接触させる可動片3と、温度変化に伴って変形することにより可動片3を動作させる熱応動素子とを備える。熱応動素子は、第1動作温度以上の温度領域で、可動接点31が固定接点21から離隔する方向に可動片3を付勢して、可動接点31が固定接点21に接触している導通状態から可動接点31が固定接点21から離隔している遮断状態へと移行させる第1熱応動素子4と、第1動作温度よりも低い第2動作温度以上の温度領域で、可動接点31が固定接点21に接近する方向に可動片3を付勢する付勢状態から可動片3への付勢を解除する解除状態へと移行する第2熱応動素子5とを有する。

概要

背景

従来、各種電気機器の2次電池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。ブレーカーは、充放電中の2次電池の温度が過度に上昇した場合、又は自動車家電製品等の機器装備されるモーター等に過電流が流れた場合等の異常が生じた際に、2次電池やモーター等を保護するために電流遮断する。このような保護装置として用いられるブレーカーは、機器の安全を確保するために、温度変化追従して正確に動作する(良好な温度特性を有する)ことと、通電時の抵抗値が安定していることが求められる。

また、ブレーカーが、ノート型パーソナルコンピュータタブレット型携帯情報端末機器又はスマートフォンと称される薄型多機能携帯電話機等のいわゆるモバイル機器に装備される2次電池等の保護装置として用いられる場合、上述した安全性の確保に加えて、小型化が要求される。特に、近年の携帯情報端末機器にあっては、ユーザーの小型化(薄型化)の志向が強く、各社から新規発売される機器は、デザイン上の優位性を確保するために、小型に設計される傾向が顕著である。こうした背景の下、携帯情報端末機器を構成する一部品として、2次電池と共に実装される電流遮断装置もまた、さらなる小型化が強く要求されている。

ブレーカーには、温度変化に応じて作動し、電流を導通又は遮断する熱応動素子が備えられている。特許文献1には、熱応動素子としてバイメタルを適用したブレーカーが示されている。バイメタルとは、熱膨張率の異なる2種類の板状の金属材料が積層されてなり、温度変化に応じて形状を変えることにより、接点導通状態を制御する素子である。同文献に示されたブレーカーは、固定片可動片、熱応動素子、PTCサーミスター等の部品が、ケース収納されてなり、固定片及び可動片の端子が電気機器の電気回路に接続されて使用される。

概要

落下時の衝撃に伴う電気機器各部への電力供給瞬断を抑制できるブレーカーを提供する。ブレーカー1は、固定接点21と、可動接点31を固定接点21に押圧して接触させる可動片3と、温度変化に伴って変形することにより可動片3を動作させる熱応動素子とを備える。熱応動素子は、第1動作温度以上の温度領域で、可動接点31が固定接点21から離隔する方向に可動片3を付勢して、可動接点31が固定接点21に接触している導通状態から可動接点31が固定接点21から離隔している遮断状態へと移行させる第1熱応動素子4と、第1動作温度よりも低い第2動作温度以上の温度領域で、可動接点31が固定接点21に接近する方向に可動片3を付勢する付勢状態から可動片3への付勢を解除する解除状態へと移行する第2熱応動素子5とを有する。

目的

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、落下時の衝撃に伴う電気機器各部への電力供給の瞬断を抑制できるブレーカーを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

固定接点を有する固定片と、弾性変形する弾性部と該弾性部の先端部に可動接点とを有し、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動作させる熱応動素子とを備えたブレーカーにおいて、前記熱応動素子は、第1動作温度以上の温度領域で、前記可動接点が前記固定接点から離隔する方向に、前記可動片を付勢して、前記可動片を、前記可動接点が前記固定接点に接触している導通状態から、前記可動接点が前記固定接点から離隔している遮断状態へと移行させる第1熱応動素子と、前記第1動作温度以下の第2動作温度以上の温度領域で、前記可動接点が前記固定接点に接近する方向に前記可動片を付勢する付勢状態から、前記可動片への付勢を解除する解除状態へと移行する第2熱応動素子とを有することを特徴とするブレーカー。

請求項2

前記第1熱応動素子は、前記第1動作温度より低い第1復帰温度以下の温度領域で、前記可動片への付勢を解除して、前記可動片を前記遮断状態から前記導通状態へと復帰させる請求項1記載のブレーカー。

請求項3

前記第2熱応動素子は、前記第1復帰温度以下の第2復帰温度以下の温度領域で、前記解除状態から前記付勢状態に復帰する請求項2記載のブレーカー。

請求項4

前記第1熱応動素子と前記固定片との間に介挿され、前記可動接点が前記固定接点から離隔しているときに、前記第1熱応動素子を介して前記可動片と前記固定片を導通させる正特性サーミスターとを備え、前記第2熱応動素子は、平面視で前記正特性サーミスターの外側領域に配設されている請求項1乃至3のいずれかに記載のブレーカー。

請求項5

請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のブレーカーを備えたことを特徴とする電気機器用安全回路

請求項6

請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のブレーカーを備えたことを特徴とする2次電池回路

技術分野

0001

本発明は、電気機器の2次電池パック等に内蔵される小型のブレーカー等に関するものである。

背景技術

0002

従来、各種電気機器の2次電池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。ブレーカーは、充放電中の2次電池の温度が過度に上昇した場合、又は自動車家電製品等の機器装備されるモーター等に過電流が流れた場合等の異常が生じた際に、2次電池やモーター等を保護するために電流遮断する。このような保護装置として用いられるブレーカーは、機器の安全を確保するために、温度変化追従して正確に動作する(良好な温度特性を有する)ことと、通電時の抵抗値が安定していることが求められる。

0003

また、ブレーカーが、ノート型パーソナルコンピュータタブレット型携帯情報端末機器又はスマートフォンと称される薄型多機能携帯電話機等のいわゆるモバイル機器に装備される2次電池等の保護装置として用いられる場合、上述した安全性の確保に加えて、小型化が要求される。特に、近年の携帯情報端末機器にあっては、ユーザーの小型化(薄型化)の志向が強く、各社から新規発売される機器は、デザイン上の優位性を確保するために、小型に設計される傾向が顕著である。こうした背景の下、携帯情報端末機器を構成する一部品として、2次電池と共に実装される電流遮断装置もまた、さらなる小型化が強く要求されている。

0004

ブレーカーには、温度変化に応じて作動し、電流を導通又は遮断する熱応動素子が備えられている。特許文献1には、熱応動素子としてバイメタルを適用したブレーカーが示されている。バイメタルとは、熱膨張率の異なる2種類の板状の金属材料が積層されてなり、温度変化に応じて形状を変えることにより、接点導通状態を制御する素子である。同文献に示されたブレーカーは、固定片可動片、熱応動素子、PTCサーミスター等の部品が、ケース収納されてなり、固定片及び可動片の端子が電気機器の電気回路に接続されて使用される。

先行技術

0005

WO2011/105175号公報

発明が解決しようとする課題

0006

上述したノート型パーソナルコンピュータ等のモバイル機器は、ユーザーによって自由に持ち運ぶことができる反面、地面等への落下の危険を伴う。動作中のモバイル機器が地面等に落下した場合、その衝撃によって可動片が弾性変形し、固定接点から可動接点が離隔し、機器各部への電力供給瞬断されるおそれがある。このような電力供給の瞬断によって、機器各部の動作が不安定となる他、実行中のデータが消失する等の不具合が発生するおそれがある。

0007

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、落下時の衝撃に伴う電気機器各部への電力供給の瞬断を抑制できるブレーカーを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

上記目的を達成するために、本発明は、固定接点を有する固定片と、弾性変形する弾性部と該弾性部の先端部に可動接点とを有し、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動作させる熱応動素子とを備えたブレーカーにおいて、前記熱応動素子は、第1動作温度以上の温度領域で、前記可動接点が前記固定接点から離隔する方向に、前記可動片を付勢して、前記可動片を、前記可動接点が前記固定接点に接触している導通状態から、前記可動接点が前記固定接点から離隔している遮断状態へと移行させる第1熱応動素子と、前記第1動作温度以下の第2動作温度以上の温度領域で、前記可動接点が前記固定接点に接近する方向に前記可動片を付勢する付勢状態から、前記可動片への付勢を解除する解除状態へと移行する第2熱応動素子とを有することを特徴とする。

0009

本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記第1熱応動素子は、前記第1動作温度より低い第1復帰温度以下の温度領域で、前記可動片への付勢を解除して、前記可動片を前記遮断状態から前記導通状態へと復帰させることが望ましい。

0010

本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記第2熱応動素子は、前記第1復帰温度以下の第2復帰温度以下の温度領域で、前記解除状態から前記付勢状態に復帰することが望ましい。

0011

本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記第1熱応動素子と前記固定片との間に介挿され、前記可動接点が前記固定接点から離隔しているときに、前記第1熱応動素子を介して前記可動片と前記固定片を導通させる正特性サーミスターとを備え、前記第2熱応動素子は、平面視で前記正特性サーミスターの外側領域に配設されていることが望ましい。

0012

本発明の電気機器用の安全回路は、前記ブレーカーを備えたことを特徴とする。

0013

本発明の2次電池回路は、前記ブレーカーを備えたことを特徴とする。

発明の効果

0014

本発明のブレーカーによれば、第1動作温度以上の温度領域で、第1熱応動素子が、可動片を導通状態から遮断状態へと移行させることにより、過熱や過電流から電気機器を保護する。一方、第1動作温度以下の第2動作温度未満の温度領域では、第2熱応動素子が、可動接点を可動接点が固定接点に接近する方向に付勢する。これにより、ブレーカーに電気機器の地面等への落下に伴う衝撃が加えられた場合であっても、その衝撃によって固定接点から可動接点が離隔することが抑制される。従って、電気機器各部への電力供給の瞬断を抑制できる。

0015

第2動作温度以上の温度領域まで第2熱応動素子が加熱された場合、第2熱応動素子は、
第1熱応動素子が付勢動作を開始する前に、上記付勢状態から解除状態へと移行する。これにより、第2熱応動素子によって、第1熱応動素子の動作が妨げられない。従って、電気機器の安全性は、従来のブレーカーと同等に確保されうる。

図面の簡単な説明

0016

本発明の一実施形態によるブレーカーの概略構成を示す組立て斜視図。
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。
ケースの蓋部材及び第2熱応動素子の構成を示す斜視図。
第2動作温度未満の温度領域での上記ブレーカーの動作を示す断面図。
第2動作温度以上で、第1動作温度未満の温度領域での上記ブレーカーの動作を示す断面図。
第1動作温度以上での上記ブレーカーの動作を示す断面図。
第2熱応動素子と正特性サーミスターとの位置関係を示す上記ブレーカーの平面図。
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。

実施例

0017

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、ブレーカーの構成を示している。ブレーカー1は、固定接点21を有する固定片2と、先端部に可動接点31を有する可動片3と、温度変化に伴って変形する第1熱応動素子4及び第2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3、第1熱応動素子4、第2熱応動素子5及びPTCサーミスター6を収容するケース7等によって構成されている。ケース7は、ケース本体(第1ケース)71とケース本体71の上面に装着される蓋部材(第2ケース)81等によって構成されている。

0018

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71にインサート成形により埋め込まれている。固定片2の一端には外部回路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。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。

0019

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又は塗布等により可動接点31に対向する位置に形成され、ケース本体71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71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71の内部に形成されている開口73dから露出されている。

0020

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)を表(おもて)面、その反対側の面を裏(うら)面として説明している。固定接点21から可動接点31に向く方向を第1方向と、第1方向とは反対の方向を第2方向とそれぞれ定義した場合、表面は第1方向を向き、裏面は第2方向を向く。他の部品、例えば、可動片3及び熱応動素子4、5等についても同様である。

0021

可動片3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アーム状に形成されている。

0022

可動片3の長手方向の先端部には、可動接点31が形成されている。可動接点31は、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3の先端部に接合されている。

0023

可動片3の長手方向の他端部には、外部回路と電気的に接続される端子32が形成されている。可動片3は、可動接点31と端子32の間に、当接部33(アーム状の可動片3の基端及びケース7に埋設される部分に相当)、及び弾性部34を有している。当接部33は、端子32と弾性部34との間でケース本体71及び蓋部材81と当接し、可動片3の短手方向翼状に突出する突出部33aを有する。突出部33aが設けられていることにより、当接部33が幅広く大きな領域でケース本体71の当接部74及び蓋部材81の当接部83によって挟み込まれ、可動片3がケース7に対して強固に固定される。

0024

弾性部34は、当接部33から可動接点31の側に延出されている。当接部33においてケース本体71と蓋部材81によって裏表両面側から挟み込まれて可動片3が固定され、弾性部34が弾性変形することにより、その先端に形成されている可動接点31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3とが通電可能となる。

0025

可動片3は、弾性部34において、プレス加工により湾曲又は屈曲されている。湾曲又は屈曲の度合いは、第1熱応動素子4を収納できる限り特に限定はなく、反転動作温度及び正転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34の下面には、第1熱応動素子4に対向して一対の突起(接触部)34a,34bが形成されている。突起34a,34bと第1熱応動素子4とは接触して、突起34a,34bを介して第1熱応動素子4の変形が弾性部34に伝達される(図1図2及び図3参照)。

0026

第1熱応動素子4は、円弧状に湾曲した初期形状をなし、熱膨張率の異なる薄板材41、42(図5参照)を積層することにより形成される。なお、第1熱応動素子4のうち、高膨脹側の薄板材42には、例えば、銅−ニッケル−マンガン合金又はニッケル−クロム−鉄合金が、低膨脹側の薄板材41には、例えば、鉄−ニッケル合金をはじめとする、洋白、黄銅、ステンレス鋼などの合金が、所要条件に応じて組み合わせて使用されうる。薄板材41と薄板材42とは、例えば、圧延等によって貼り合わせられる。

0027

過熱により第1動作温度に達すると、第1熱応動素子4の湾曲形状は、スナップモーションを伴って逆反りし、冷却により第1復帰温度を下回ると復元する。第1熱応動素子4の初期形状は、プレス加工により形成することができる。所期の温度で第1熱応動素子4の逆反り動作により可動片3の弾性部34が押し上げられ、かつ弾性部34の弾性力により元に戻る限り、第1熱応動素子4の材質及び形状は特に限定されるものでないが、生産性及び逆反り動作の効率性の観点から矩形状が望ましく、小型でありながら弾性部34を効率的に押し上げるために正方形に近い長方形であるのが望ましい。

0028

第2熱応動素子5は、可動片3の表面側に設けられている。第2熱応動素子5は、屈曲又は湾曲した初期形状をなし、熱膨張率の異なる薄板材51、52(図4及び5参照)を積層することにより形成される。第2熱応動素子5のうち、高膨脹側の薄板材52には、例えば、上記薄板材42と同等の金属が、低膨脹側の薄板材51には、薄板材41と同等の金属がそれぞれ使用されうる。薄板材51と薄板材52とは、例えば、圧延等によって貼り合わせられる。

0029

過熱により第2動作温度に達すると、第2熱応動素子5の形状は、平坦化し、冷却により第2復帰温度を下回ると復元する。第2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。

0030

PTCサーミスター6は、固定片2と第1熱応動素子4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は第1熱応動素子4の直下に位置している。第1熱応動素子4の逆反り動作により固定片2と可動片3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。

0031

ケース7を構成するケース本体71及び蓋部材81は、難燃性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。

0032

ケース本体71には、可動片3、第1熱応動素子4及びPTCサーミスター6などを収容するための収容凹部73が形成されている。収容凹部73は、可動片3を収容するための開口73a,73b、可動片3及び第1熱応動素子4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71に組み込まれた可動片3、第1熱応動素子4の端縁は、収容凹部73の内部に形成されている枠によってそれぞれ当接され、第1熱応動素子4の逆反り時に案内される。

0033

蓋部材81には、カバー片82がインサート成形によって埋め込まれている。カバー片82は、上述した銅等を主成分とする金属板又はステンレス鋼等の金属板をプレス加工することにより形成される。カバー片82は、図2及び図3に示すように、可動片3の表面と適宜当接し、可動片3の動き規制すると共に、蓋部材81のひいては筐体としてのケース7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。カバー片82の外面側には、樹脂が配されている。

0034

図1に示すように、固定片2、可動片3、第1熱応動素子4及びPTCサーミスター6等を収容したケース本体71の開口73a、73b、73c等を塞ぐように、蓋部材81が、ケース本体71に装着される。ケース本体71と蓋部材81とは、例えば超音波溶着によって接合される。

0035

図2及び3にブレーカー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、第1熱応動素子4は初期形状を維持(逆反り前)している。カバー片82には、可動片3の弾性部34と当接し、弾性部34を第1熱応動素子4の側に押圧する突出部82aが設けられている。突出部82aが弾性部34を押圧することにより、弾性部34は、弾性変形し、その先端に形成されている可動接点31が固定接点21の側に押圧されて接触する。これにより、可動片3の弾性部34などを通じてブレーカー1の両端子22、32間は導通している。可動片3の弾性部34と第1熱応動素子4とは接触してもよく、可動片3、第1熱応動素子4、PTCサーミスター6及び固定片2は、回路として導通してもよい。しかし、PTCサーミスター6の抵抗は、可動片3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31を流れる量に比して実質的に無視できる程度である。

0036

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。過充電又は異常により高温状態となると、第1温度に達した第1熱応動素子4は逆反りし、可動片3の弾性部34が押し上げられて固定接点21と可動接点31とが離隔する。このとき、固定接点21と可動接点31の間を流れていた電流は遮断され、僅かな漏れ電流が第1熱応動素子4及びPTCサーミスター6を通して流れることとなる。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、第1熱応動素子4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31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。

0037

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、第1熱応動素子4は第1復帰温度に戻り、元の初期形状に復元する。そして、可動片3の弾性部34の弾性力によって可動接点31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。

0038

図4は、蓋部材81の裏面に設けられた第2熱応動素子5を示している。蓋部材81の裏面(内面)には、可動片3の当接部33と当接する当接部83と、カバー片82をブレーカー1の内部空間に露出させるための開口84とが形成されている。第2熱応動素子5は、カバー片82の裏面に溶接等の手法によって固定されている。

0039

第2熱応動素子5は、カバー片82に固定される基端部53と、可動片3の弾性部34を押圧する先端部54とを有する。先端部54には、弾性部34の側に突出する突起が設けられていてもよい。

0040

図5乃至図7は、温度上昇に伴うブレーカー1の動作状態を時系列で示している。

0041

図5は、第2熱応動素子5の第2動作温度よりも低い温度領域での、ブレーカー1の動作状態を示している。なお、この第2動作温度よりも低い温度領域は、ブレーカー1の通常動作時での温度領域であり、例えば、50℃未満の温度である。

0042

第2熱応動素子5の第2動作温度は、第1熱応動素子4の第2動作温度よりも低い。このため、第1熱応動素子4は、可動片3の弾性部34の側、すなわち、第1方向側を凸として湾曲し、弾性部34の弾性力によって可動接点31は固定接点21と接触し、可動片3の導通状態が得られている。

0043

一方、第2熱応動素子5は、先端部54が可動片3の弾性部34と当接し、弾性部34を押圧することにより、可動接点31が固定接点21に接近する方向に可動片3を付勢する。これにより、第2熱応動素子5が可動片3を付勢する付勢状態が得られ、弾性部34が発生する弾性力と第2熱応動素子5が発生する付勢力との合力で、可動接点31を固定接点21に押圧する。従って、ブレーカー1に電気機器の地面等への落下に伴う衝撃が加えられた場合であっても、その衝撃によって固定接点21から可動接点31が離隔することが抑制され、電気機器各部への電力供給の瞬断を抑制できる。

0044

図6は、第2熱応動素子5の第2動作温度よりも高く、第1熱応動素子4の第1動作温度よりも低い温度領域での、ブレーカー1の動作状態を示している。

0045

第2動作温度以上となった第2熱応動素子5は、その熱変形によって先端部54が可動片3の弾性部34から離れる第1方向に移動する。これにより、第1熱応動素子4が可動片3への付勢動作を開始する前に、第2熱応動素子5が上記付勢状態から可動片3への付勢を解除する解除状態へと移行し、第2熱応動素子5によって、第1熱応動素子4の動作が妨げられない。従って、電気機器の安全性は、従来のブレーカーと同等に確保されうる。なお、第2熱応動素子5の第2動作温度を第1熱応動素子4の第1動作温度に近づけることにより、図6に示される第2熱応動素子5の付勢が解除される状態が限定的となり、ブレーカー1の電力供給の瞬断への耐性がより一層高められる。

0046

本発明では、ブレーカー1の温度が第1動作温度まで上昇する際に、先端部54と弾性部34との接触状態を維持しつつ、第2熱応動素子5の付勢力を弱めて、第1動作温度での固定接点21から可動接点31が離隔させる形態であってもよい。しかしながら、本実施形態では、図6に示されるように、第1動作温度より低い第2動作温度以上となった第2熱応動素子5の先端部54が可動片3の弾性部34から離隔し、弾性部34が第2熱応動素子5からの拘束を解かれるように構成されている。これにより、固定接点21と可動接点31との接触状態に影響を及ぼすのは、弾性部34の弾性力及び第1熱応動素子4の付勢力のみとなり、可動接点31が固定接点21から離隔するブレーカー1の動作温度が安定する。

0047

図7は、第1熱応動素子4の第1動作温度よりも高い温度領域での、ブレーカー1の動作状態を示している。なお、この第1動作温度よりも高い温度は、図3に示される過充電状態又は異常時などにおけるブレーカー1の異常動作時での温度であり、例えば、70℃以上の温度である。

0048

第1動作温度以上となった第1熱応動素子4は、その熱変形によって逆反りし、先端部44が可動片3の突起34bと当接し、弾性部34を第1方向すなわち可動接点31が固定接点21から離隔する方向に付勢する。これにより、第1熱応動素子4は、可動片3を可動接点31が固定接点21から離隔している遮断状態へと移行させる。既に述べたように、第1動作温度以上に達する前に、第2熱応動素子5による可動片3への付勢が解除されているので、ブレーカー1は、温度変化に追従して、第1動作温度で正確に可動接点31及び固定接点21間を流れる電流を遮断し、過熱や過電流から電気機器を保護する。

0049

第1動作温度及び第2動作温度は、適宜定めることができる。例えば、第1動作温度と第2動作温度とが等しい温度に設定されていてもよい。この場合、第1熱応動素子4と第2熱応動素子5とが、上記付勢状態から同時に上記解除状態に移行する。このような構成であっても、第1熱応動素子4及び第2熱応動素子5が、上記付勢状態である場合に、ブレーカー1に加えられた衝撃によって固定接点21から可動接点31が離隔することが抑制される。従って、電気機器各部への電力供給の瞬断を抑制できる。

0050

図7に示される高温状態から第1熱応動素子4の温度が低下して、第1復帰温度以下の温度領域での、ブレーカー1の動作状態は、図6と同等である。第1復帰温度とは、第1熱応動素子4が図7に示される逆反り形状から図6等に示される元の形状に復帰する温度であり、電気機器の安全性を確保するため、上記第1動作温度より低い温度が望ましい。

0051

本実施形態では、第1復帰温度以下となった第1熱応動素子4が元の形状に復帰すると、可動片3への上記付勢が解除され、可動片3は、弾性部34の弾性力によって上記遮断状態から上記導通状態へと復帰する。すなわち、可動接点31が固定接点21と接触し、再び両接点間での導通が得られる。

0052

図6に示される高温状態から第1熱応動素子4の温度がさらに低下して、第2復帰温度以下の温度領域でのブレーカー1の動作状態は、図5と同等である。すなわち、第2復帰温度以上の温度領域では、図6における第2熱応動素子5による付勢が解除された状態から、図5における第2熱応動素子5による付勢が再開された状態に移行する。第2復帰温度とは、第2熱応動素子5が図6に示される形状から図5等に示される元の形状に復帰する温度であり、上記第2動作温度以下の温度が望ましい。

0053

本実施形態では、第2復帰温度以下となった第2熱応動素子5が元の形状に復帰すると、先端部54が弾性部34に当接し、可動接点31が固定接点21に接近する方向に弾性部34を押圧する。これにより、第2熱応動素子5が上記解除状態から上記付勢状態に復帰して、ブレーカー1に加えられた衝撃によって固定接点21から可動接点31が離隔することが抑制される。従って、電気機器各部への電力供給の瞬断を抑制できる。

0054

第1復帰温度及び第2復帰温度は、適宜定めることができる。例えば、第1復帰温度と第2復帰温度とが等しい温度に設定されていてもよい。この場合、第1熱応動素子4と第2熱応動素子5とが、上記解除状態から同時に上記付勢状態に復帰する。また、第1復帰温度は、可動片3の導通状態への復帰に支障のない限り第2復帰温度よりも低い温度に設定されていてもよい。第2復帰温度は、可動片3の導通状態への復帰が安定することから、第1復帰温度よりも低く設定されるのが好ましい。いずれの構成であっても、第1熱応動素子4及び第2熱応動素子5が、上記付勢状態である場合に、ブレーカー1に加えられた衝撃によって固定接点21から可動接点31が離隔することが抑制される。従って、電気機器各部への電力供給の瞬断を抑制できる。

0055

図8は、ブレーカー1の平面図である。第2熱応動素子5は、平面視でPTCサーミスター6の外側領域に配設されているのが望ましい。これにより、図5等にも示されるように、第2熱応動素子5がPTCサーミスター6に対して位置ずれして配置され、ブレーカー1の小型化を容易に図ることが可能となる。

0056

可動片3の弾性部34の長手方向における第2熱応動素子5の長さは、第1熱応動素子4の長さよりも小さい。そして、基端部53は、平面視で第1熱応動素子4と重複しない位置で、蓋部材81のカバー片82に接合されている。これにより、ブレーカー1の小型化を図ることが可能となる。また、第1熱応動素子4は、可動片3に対して第1方向の側に配置され、第2熱応動素子5は、可動片3に対して第2方向の側に配置されている。そして、第1熱応動素子4の中心部と第2熱応動素子5の中心部とは、可動片3の弾性部34の長手方向に位置ずれしている。これにより、ブレーカー1の小型化を図ることが可能となる。

0057

また、本実施形態では、可動片3の弾性部34が可動接点31に向って、第2方向の側に傾斜している。そして、第2熱応動素子5の先端部54が基端部53よりも可動片3の当接部33の側に設けられ、かつ、第2熱応動素子5が基端部53から先端部54に向って、第2方向の側に傾斜している。これにより、第1熱応動素子4の先端部44、可動片3の弾性部34及び第2熱応動素子5の先端部54が第1方向にコンパクトに配置され、ブレーカー1の小型化を図ることが可能となる。また、第2熱応動素子5の熱変形の前後における先端部54の移動量を抑制し、第2熱応動素子5の小型化ひいては、ブレーカー1のより一層の小型化を図ることが可能となる。

0058

さらに、本実施形態では、第1熱応動素子4の一方側である弾性部34の先端部に可動接点31が設けられ、第2熱応動素子5によって、固定接点21に接近する方向に付勢されている。そして、第1熱応動素子4の他方側である当接部33は、端子32と一体的に形成されている。従って、ブレーカー1に加えられた衝撃によって電気的な接続が遮断される箇所が可動接点31が設けられている側の一箇所のみとなり、第2熱応動素子5による上記付勢効果と相まって、電気機器各部への電力供給の瞬断をより一層効果的に抑制できる。

0059

図7に示される第1動作温度よりも高い温度領域で、第1熱応動素子4の付勢力は、第2熱応動素子5の付勢力と弾性部34の弾性力との和よりも大きい。これにより、固定接点21から可動接点31が離隔した状態を維持することが可能となる。

0060

以上のように、本実施形態のブレーカー1によれば、第1動作温度以上の温度領域で、第1熱応動素子4が、可動片3を導通状態から遮断状態へと移行させることにより、過熱や過電流から電気機器を保護する。一方、第1動作温度よりも低い第2動作温度未満の温度領域では、第2熱応動素子5が、可動片3を可動接点31が固定接点21に接近する方向に付勢する。これにより、大きな衝撃がブレーカー1に加えられた場合であっても、その衝撃によって固定接点21から可動接点31が離隔することが抑制される。従って、電気機器各部への電力供給の瞬断を抑制できる。

0061

そして、第2動作温度以上の温度領域まで第2熱応動素子5が加熱された場合、第2熱応動素子5は、第1熱応動素子4が付勢動作を開始する前に、上記付勢状態から解除状態へと移行する。これにより、第2熱応動素子5によって、第1熱応動素子4の動作が妨げられない。従って、電気機器の安全性は、従来のブレーカーと同等に確保されうる。

0062

なお、本発明は上記実施形態の構成に限られることなく、種々の態様に変更して実施される。すなわち、ブレーカー1は、少なくとも、固定接点21を有する固定片2と、弾性変形する弾性部34と弾性部34の先端部に可動接点31とを有し、可動接点31を固定接点21に押圧して接触させる可動片3と、温度変化に伴って変形することにより可動片3を動作させる熱応動素子とを備え、熱応動素子は、第1動作温度以上の温度領域で、可動接点31が固定接点21から離隔する方向に、可動片3を付勢して、可動片3を、可動接点31が固定接点21に接触している導通状態から、可動接点31が固定接点21から離隔している遮断状態へと移行させる第1熱応動素子4と、第1動作温度よりも低い第2動作温度以上の温度領域で、可動接点31が固定接点21に接近する方向に可動片3を付勢する付勢状態から、可動片3への付勢を解除する解除状態へと移行する第2熱応動素子5とを有するように構成されていればよい。

0063

例えば、可動片3をバイメタル又はトリメタル等の積層金属によって形成することにより、可動片3と第1熱応動素子4を一体的に形成する構成であってもよい。この場合、ブレーカー1の構成が簡素化されて、さらなる小型化を図ることができる。

0064

また、第1熱応動素子4及び第2熱応動素子5は、熱により予め記憶された形状に変化する形状記憶合金によって形成されていてもよい。

0065

また、特開2005−203277号公報に示されるように、可動片が端子側アームターミナルと可動接点側の可動アーム構造的に分離されている形態に、本発明を適用してもよい。また、アームターミナルと可動アームとが溶接等によって固定されていてもよい。

0066

ケース本体71と蓋部材81との接合手法は、超音波溶着に限られることなく、両者が強固に接合され十分な気密性が得られる手法であれば、適宜適用することができる。例えば、液状又はゲル状の接着剤を塗布・充填し、硬化させることにより、両者が接着されてもよい。また、ケース7は、ケース本体71と蓋部材81によって構成される形態に限られることなく、2個以上の部品によって構成される形態であればよい。例えば、ケース本体71と蓋部材81が第3ケースを構成する樹脂によって被覆されていてもよい。このようなケース7は、インサート成形等によって成形されうる。

0067

また、上述した自己保持回路が不要とされる用途にあっては、PTCサーミスター6が省略されていてもよい。

0068

また、固定片2、可動片3、第1熱応動素子4、第2熱応動素子5及びPTCサーミスター6等の形状も、図1等に示したものに限られず、適宜変更可能である。

0069

また、本発明のブレーカー1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9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の出力端回路中に設けたブレーカー1とを備える。図10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、落下時の衝撃に伴う電気機器各部への電力供給の瞬断を抑制できる2次電池パック500又は安全回路502を製造できる。

0070

1ブレーカー
2固定片
21固定接点
3可動片
31可動接点
34弾性部
4 第1熱応動素子
5 第2熱応動素子
501 2次電池
502 安全回路

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