JP2003331822A - 感圧電流遮断素子およびこれを用いた密閉型電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡素化された構成を有して容易に組み立てで
き、しかも小型化するが容易であり、所定の圧力により
電流経路を確実に遮断できる高い信頼性を有した感圧電
流遮断素子およびその感圧電流遮断素子を密閉型電池を
提供する。 【解決手段】多孔性樹脂またはゴムスポンジなどの弾性
部材からなり、外装ケース９内に収納されて下面が外装
ケース９の底内面に固着された圧力検知部材１２と、外
装ケース９内を貫通する配置で設けられて圧力検知部材
１２の上面に接触されるとともに、中央部分に薄肉また
は幅狭に形成された易破断部１３ｄの少なくとも両側近
傍箇所が圧力検知部材１２に固着された帯状の導電部材
１３とを備える。外部圧力が所定値以上となって圧力検
知部材１２が収縮変形したときに、導電部材１３が圧力
検知部材１２と一体的に引き下げられることにより、易
破断部１３ｄが開裂するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、或る空間内の圧力
が所定値以上に上昇したのを検知して電流経路の導通部
を遮断する用途などに用いる感圧電流遮断素子およびこ
の感圧電流遮断素子を電池内圧の検知に用いた密閉型電
池に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、リチウムやリチウム合金もしくは
炭素材料のようリチウムイオンをドープおよび脱ドープ
可能な物質を負極とし、正極にリチウムコバルト複合酸
化物を使用するリチウムイオン二次電池等の非水電解質
二次電池が提案されている。このリチウムイオン二次電
池は、電池電圧が高く、高エネルギ密度を有し、自己放
電も少なく、且つサイクル特性に優れている。

【０００３】ところで、このリチウムイオン二次電池等
は密閉型電池であり、何らかの原因でこの電池内に収容
されている発電要素が化学変化を起こして電池内圧が高
くなり、電池ケースの破壊を生じる場合がある。例え
ば、充電時に所定以上の電気量の電流が流れて過充電状
態となったり、誤使用で短絡状態となって大電流が流れ
たりすると、電解液等が分解されてガスが発生し、それ
に伴って電池内圧が上昇し、最悪の場合には破裂するお
それがある。

【０００４】そこで、従来では、発電要素を収容した負
極端子を兼ねる電池ケースの上方部側に安全弁装置を設
けていた。一般的な安全弁装置は、ガスの発生によって
電池内圧が上昇すると、弁体の薄肉部が開裂されて、電
池ケース内に充満したガスをガス抜き孔から外部に排出
するようになっている。ところが、このような安全弁装
置は、ガスの排出によって電池内圧の上昇を抑えること
ができるが、充電電流が流れ続けるために、さらに電池
内の電解液や活物質の分解が進み、それに伴い温度が上
昇し続け、最後に発火に至ってしまうことがある。この
現象は、短絡の場合でも同様に発生する。

【０００５】これに対して、近年では、過充電時や短絡
時に生じる発火や破裂を未然に防止できる感圧電流遮断
素子が提案されている（特開平７−１０５９３２号公報
参照）。この感圧電流遮断素子は、図７に示すように、
フレキシブルな密閉容器１内にフォトリソグラフ法によ
り中央部が１０μｍの幅細に形成されたシリコンウエハ
基板２ａ上に金めっき層２ｂを形成してなる導通体２が
設けられている。フレキシブルな密閉容器１の両側のワ
イヤ取出部１ａ，１ｂから取り出された導線３，４の各
々の一端は、金めっき層２ｂの一端および他端にワイヤ
ボンディングされている。密閉容器１のワイヤ取出部１
ａ，１ｂの外周にリング状金具７を取り付けてかしめ加
工をすることにより、導線３，４とワイヤ取出部１ａ，
１ｂとの封止を行っている。密閉容器１内には、導通体
２の中央部に対向して導通体切断用の突起８が設けられ
ている。

【０００６】上記感圧電流遮断素子は、例えば密閉型電
池に用いた場合、電池内圧が上昇したときに、フレキシ
ブルな密閉容器１が内方に凹む状態に変形することによ
り、この密閉容器１内の突起８が導通体２の中央部を切
断し、充電電流を遮断する。これにより、電池内の過充
電または短絡による異常反応の進度を初期のうちに電流
を遮断して停止させることができ、充電電流または短絡
充電による温度上昇を初期のうちに抑えるように図るこ
とができる。

【０００７】上記感圧電流遮断素子とは別に、圧力を検
知して電気回路に流れる電流を遮断する圧力遮断センサ
（特開平９−５５１９９号公報参照）や、圧力破砕型保
護センサ（特開２０００−１２５４９８号公報参照）も
知られている。上記圧力遮断センサは、開口部を有する
絶縁性ケースと、このケースの開口を閉鎖して圧力によ
り変形するパッキンと、このパッキンよりも高弾性でパ
ッキンの変形により押圧されるアクチュエータと、導電
路を有して絶縁性ケース内に収納され、アクチュエータ
による押圧力が所定値を越えたときに導電路を破断する
エレメントとを備えて構成されている。

【０００８】一方、圧力破砕型保護センサは、電池の封
口体と内部電極板との間の絶縁を図るスペーサに形成さ
れた凹部と、導体部を備えるとともに凹部内に嵌め込ま
れ、凹部内に圧力調整室を形成する破砕板と、スペーサ
にインサート成形され、導体部と電気的に接続される一
対の端子部と、スペーサに貼り合わされて圧力調整室を
密封するフィルムシートとを備えて構成されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記感
圧電流遮断素子は密閉容器１内に導通体２を設けた構成
になっているから、導通体２を内部に配置してから密閉
容器の内部の気密性を確保するために、溶着やかしめ加
工などの封止手段を設ける必要があり、組立が複雑とな
って密閉容器１の気密性を確保するのが困難であるのに
加えて、電流遮断圧が密閉容器の内部圧力により左右さ
れるから、圧力の検知精度の信頼性が低い。また、破断
する導通体２を構成するシリコンウエハ基板２ａや金め
っき層２ｂは材料が高価であるうえに製造コストも高く
つき、さらに半田付けなどによる接続工法が必要であ
り、コスト高になるという問題がある。

【００１０】そこで、本発明は、上記従来の課題に鑑み
てなされたもので、簡素化された構成を有して容易に組
み立てでき、しかも小型化することが容易であり、所定
の圧力により電流経路を確実に遮断できる高い信頼性を
有した感圧電流遮断素子およびその感圧電流遮断素子を
電池内圧の検知に用いた密閉型電池を提供することを目
的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明に係る感圧電流遮断素子は、多孔性樹脂
またはゴムスポンジなどの弾性部材からなり、外装ケー
ス内に収納されて下面が前記外装ケースの底内面に固着
された圧力検知部材と、前記外装ケース内を貫通する配
置で設けられて前記圧力検知部材の上面に接触されると
ともに、中央部分に薄肉または幅狭に形成された易破断
部の少なくとも両側近傍箇所が前記圧力検知部材に固着
された帯状の導電部材とを備え、外部圧力が所定値以上
となって前記圧力検知部材が収縮変形したときに、前記
導電部材が前記圧力検知部材と一体的に引き下げられる
ことにより、易破断部が開裂するように構成されている
ことを特徴としている。

【００１２】この感圧電流遮断素子では、圧力が所定値
以上になったときに易破断部が開裂されて電流経路を確
実に遮断する顕著な機能を有しているが、外部圧力に対
応して収縮変形する多孔性樹脂やゴムスポンジなどの弾
性部材を圧力検知部材として用いていることから、導電
部材の易破断部を外装ケースに内包する構造でありなが
ら、外装ケースに気密性が要求されず、また、導電部材
は金属板を打ち抜き加工した帯状のものでよく、この導
電部材の一部を圧力検知部材に接着するだけの極めて簡
素化された構成とできる。そのため、この感圧電流遮断
素子では、従来素子のような密閉容器の内部の気密性を
確保するための溶着やかしめ加工などの封止手段、シリ
コンウエハ基板や金めっき層などの高価な材料および半
田付けなどの接続工法などを必要とする構成に比較し
て、大幅なコストダウンを達成することが可能となる。

【００１３】上記第１の発明において、導電部材におけ
る外装ケース内に収納されている箇所に、側方に延びる
係合片部が突設され、収縮変形する圧力検知部材と一体
的に前記導電部材が引き下げられるときに、前記係合片
部に対し、これの下方への通過を許容したのち前記上面
に当接して上昇を阻止する係止片が、前記外装ケースの
内面に突設されていることが好ましい。

【００１４】この構成によれば、外部圧力が所定値以下
に戻って圧力検知部材が元の状態に復帰しようとしたと
きには、易破断部の開裂によって中央で二つに分離され
た導電部材が圧力検知部材によって押し上げられるが、
係合片部の上面が係止片に当接して上昇を阻止されてい
るので、易破断部の開裂によって二つに分離された導電
部材が元の位置に復帰して接触することによる導電部材
の再導通が確実に防止される。

【００１５】第２の発明に係る感圧電流遮断素子は、多
孔性樹脂またはゴムスポンジなどの弾性部材からなり、
外装ケース内に収納された圧力検知部材と、薄肉または
幅狭の易破断部が中央部分に形成されて前記外装ケース
内を貫通する配置で設けられ、少なくとも前記易破断部
が前記圧力検知部材の上面に接触された帯状の導電部材
と、前記導電部材における前記易破断部の周辺箇所に当
てがわれた絶縁当接部材と、支持部が前記外装ケースの
内面に固定され、作用部が前記絶縁当接部材を介して前
記導電部材に付勢力を付与するように配設された弾性加
圧部材とを備え、外部圧力が所定値以上となって前記圧
力検知部材が収縮変形したときに、前記易破断部が、前
記弾性加圧部材の付勢力によって前記圧力検知部材に押
し付けられた状態を保持しながら押し下げられて開裂す
るように構成されていることを特徴としている。

【００１６】この感圧電流遮断素子では、第１の発明の
感圧電流遮断素子と同様の効果を得られるのに加えて、
弾性加圧部材を有していることから、圧力検知部材の下
面は外装ケースの底内面に接着する必要がなく、導電部
材も圧力検知部材の上面に接着する必要がなく、圧力検
知部材および導電部材を外装ケース内に挿入すればよい
から、組立性が一層向上する。

【００１７】上記第２の発明において、絶縁当接部材
に、圧力検知部材の収縮変形時に開裂される易破断部の
分離箇所に弾性加圧部材の付勢力を受けて入り込んだの
ち、前記分離箇所に抜け止め状態に係合する抜け止め部
が形成されている構成とすることが好ましい。この構成
にれば、弾性加圧部材を設けた構成においても、外部圧
力が所定値以下に戻って圧力検知部材が元の状態に復帰
しようとしたときに、易破断部の開裂によって二つに分
離された導電部材が元の位置に復帰して接触することに
よる導電部材の再導通が確実に防止される。

【００１８】また、上記第２の発明において、絶縁当接
部材の両端部に、斜面を有するガイド突部がそれぞれ形
成され、外装ケースに、収縮変形する圧力検知部材によ
り導電部材が引き下げられるときに、前記絶縁当接部材
の両端部に対し、前記ガイド突部によって下方への通過
を許容したのち前記両端部の上面に当接して上昇を阻止
する係止突部が内面に形成されている構成とすることも
できる。この構成によれば、弾性加圧部材を設けた構成
においても、外部圧力が所定値以下に戻って圧力検知部
材が元の状態に復帰しようとしたときに、易破断部の開
裂によって二つに分離された導電部材が元の位置に復帰
して接触することによる導電部材の再導通が確実に防止
される。

【００１９】上記各発明において、圧力検知部材は、独
立気泡を有する多孔性樹脂またはゴムスポンジにより構
成されていることが好ましい。これによれば、圧力検知
部材として用いている独立気泡を有する多孔性樹脂また
はゴムスポンジは、外部圧力から受ける等方加圧に対応
して正確、且つ確実に収縮変形するので、圧力が所定値
以上になった時に導電部材の易破断部を自動的に開裂し
て電流を確実に遮断することができる。

【００２０】上記各発明において、外装ケースは、下ケ
ースと上ケースとが、これらの一方に設けられた掛止片
の掛止孔に他方に設けられた係止爪を嵌め入れることに
よって互いに合体されたものとすることができる。これ
により、外装ケースは、気密性を要求されないことか
ら、下ケースと上ケースとを、これらの間に導電部材を
挟み込む状態で簡単な連結手段により相互に合体するこ
とができ、組立性が格段に向上する。

【００２１】上記第２の発明において、圧力検知部材を
収縮変形させるための外部圧力は、前記圧力検知部材の
材質、寸法、体積および多孔度と弾性加圧部材の付勢力
とに基づいて設定されていることが好ましい。これによ
り、電流遮断圧を任意の値に設定することが可能とな
る。

【００２２】第３の発明に係る感圧電流遮断素子は、体
積中に占める割合が８０％以上の単一気泡を有する圧力
検知部材と、両端の接続部が前記圧力検知部材の側方に
突出する配置で前記圧力検知部材の一面に接触され、中
央部に薄肉または幅狭に形成された易破断部の少なくと
も両端近傍箇所が前記一面に固定された帯状の導電部材
とを備えて構成されていることを特徴としている。

【００２３】この感圧電流遮断素子では、圧力が所定値
以上になったときに易破断部が開裂されて電流経路を確
実に遮断することができる機能を備えながらも、極めて
簡単な構成であることから、大幅なコストダウンを達成
することができる。

【００２４】本発明に係る密閉型電池は、一方極を兼ね
る有底筒状の電池ケース内に、発電要素が収納され、前
記電池ケースの開口部が、他方極を兼ねる封口体で密閉
され、前記発電要素に設けられた一方極または他方極の
集電体と前記電池ケースまたは前記封口体とが、上記各
発明のうちの何れかの感圧電流遮断素子における導電部
材の一端および他端の接続部にそれぞれ接続されている
ことを特徴としている。

【００２５】この密閉型電池では、過充電または短絡な
どにより電池ケース内の電池内圧が上昇して所定値以上
に達したときに、圧力検知部材が収縮変形することによ
り、導電部材の易破断部が開裂されて、充電電流などが
自動的に遮断される。そのため、過充電や短絡などによ
る異常反応の進度を、初期のうちに電流を遮断して停止
させることができるため、充電電流または短絡充電によ
る温度上昇を初期のうちに抑えることができ、発火や破
裂あるいは電解液の漏出を確実に防止することができ
る。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は本
発明の第１の実施の形態に係る感圧電流遮断素子を示す
分解斜視図、図２（ａ）〜（ｃ）はその感圧電流遮断素
子の通常時の縦断面図、圧力検知により電流遮断した状
態の縦断面図および（ｂ）のＡ−Ａ線断面図をそれぞれ
示す。この感圧電流遮断素子は、合成樹脂製の下ケース
１０と上ケース１１とを合体して外装ケース９が構成さ
れている。下ケース１０内には、直方体の発泡樹脂から
なる圧力検知部材１２が収納されている。この圧力検知
部材１２は、図２に模式的に示すように、独立気泡１２
ａを有する発泡樹脂からなり、体積に占める独立気泡１
２ａの割合は４０〜５０％である。この圧力検知部材１
２の下面は下ケース１０の底内面に接着剤１７で接着さ
れている。

【００２７】上記外装ケース９内に貫通させて取り付け
られる導電部材１３は、プレス加工されたアルミニウム
板材を打ち抜き加工して形成された安価なものであり、
中央部の最も幅の狭い受圧部１３ａから両側に向かって
順次幅が大きい取付部１３ｂおよび接続部１３ｃが形成
されており、受圧部１３ａの中央部に薄肉の易破断部１
３ｄが形成され、一方の取付部１３ｂに、直交する両方
向へ延出する一対の係合片部１３ｅが設けられている。
上記導電部材１３は、図１に矢印で示すように、両側の
取付部１３ｂが、下ケース１０の対向する両側の側板部
上面に形成された取付溝１８に嵌め入れられて、下ケー
ス１０と上ケース１１とで挟持固定されている。受圧部
１３ａの下面における易破断部１３ｄを除く部分は圧力
検知部材１２の上面に接着剤１７で接着されている。

【００２８】下ケース１０における導電部材１３に対し
相対向する両側内面には、一対の係止片１９が導電部材
１３の両係合片部１３ｅに対向して一体に突設されてい
る。この両係止片１９の各々の両側箇所には、下ケース
１０の上端面から係止片１９より下方の位置まで垂直に
延びる切欠き２０がそれぞれ形成されて、その各一対の
切欠き２０の間が、内外方向へ僅かに屈撓可能な弾性を
付与された逃げ片部２１となっている。

【００２９】下ケース１０と上ケース１１とは、下ケー
ス１０の対向する両側板の外面にそれぞれ２個ずつ設け
られた係止爪２２を、上ケース１１の対向する両側板の
外面にそれぞれ２個ずつ設けられた掛止片２３の掛止孔
２４に嵌め入れることによって、相互に合体されて外装
ケース９を構成する。したがって、この外装ケース９
は、単なる容器状であって、従来の感圧電流遮断素子に
用いられている密閉容器のような気密性を有するもので
はなく、極めて安価に構成できるとともに、容易に組み
立てることができる。

【００３０】上記感圧電流遮断素子は、導電部材１３に
おける外装ケース９の外方に導出された一対の接続部１
３ｃを、圧力の検知により自動的に遮断すべき電流経路
に接続した状態で、圧力を検知すべき空間に配置され
る。その空間の圧力が所定値以下である場合には、図２
（ａ）に示すように、圧力検知部材１２が通常の形状を
保持し、この圧力検知部材１２に受圧部１３ａを接着さ
れている導電部材１３は、水平の配置状態に保持され
る。

【００３１】そして、上記感圧電流遮断素子が配置され
ている空間の圧力が所定値以上に上昇した場合には、図
２（ｂ）に示すように、その所定値以上の圧力を受けた
圧力検知部材１２である発泡樹脂が、独立気泡の総体積
分だけ全体の体積が減少する状態に収縮変形する。この
とき、圧力検知部材１２は、その下面を下ケース１０に
接着されていることによって下ケース１０からの浮き上
がりを防止されているから、下ケース１０の底内面に向
けて収縮変形して、その上面に接着されている導電部材
１３の受圧部１３ａにおける易破断部１３ｄの両側部分
を下方に引き下げるように作用するので、易破断部１３
ｄが開裂される。これにより、導電部材１３が介挿接続
された電流経路は遮断されることになる。

【００３２】導電部材１３の受圧部１３ａが圧力検知部
材１２によって引き下げられるときには、これと一体に
引き下げられる一対の係合片部１３ｅが、下ケース１０
の対向する係止片１９に当接したのち、この両係止片１
９を外方に押圧して逃げ片部２１を外方に撓ませながら
係止片１９の下方に入り込む。係止片１９は、係合片部
１３ｅが下方へ向け通り過ぎたときに、自体の復元力で
元の状態に復帰して、係止片１９に対し上方位置で係合
する。したがって、図２（ｃ）に示すように、外部圧力
が所定値以下に戻って圧力検知部材１２が元の状態に復
帰しようとしたときには、易破断部１３ｄの開裂によっ
て中央で二つに分離された導電部材１３が圧力検知部材
１２によって押し上げられるが、一対の係合片部１３ｅ
が係止片１９の下面に当接して上昇を阻止されているの
で、導電部材１３の特に二つに分離された受圧部１３ａ
が押し下げられた位置に止められる。これにより、易破
断部１３ｄの開裂によって二つに分離された受圧部１３
ａが元の位置に復帰して接触することによる導電部材１
３の再導通が確実に防止される。

【００３３】上記感圧電流遮断素子は、上述のように圧
力が所定値以上になったときに易破断部１３ｄが開裂さ
れて電流経路を確実に遮断する顕著な機能を有している
が、その構成は極めて簡素化されたものであり、安価で
少ない材料を容易な組立性で簡単に構成することができ
る。すなわち、上記感圧電流遮断素子は、外部圧力に対
応して収縮変形する発泡樹脂を圧力検知部材１２として
用いていることから、導電部材１３の易破断部１３ｄを
外装ケース９に内包する構造でありながら、外装ケース
９に気密性が要求されず、また、導電部材１３はアルミ
ニウム板を打ち抜き加工しただけのものでよく、この導
電部材１３の一部を圧力検知部材１２に接着するだけの
極めて簡素化された構成とできる。

【００３４】そのため、この感圧電流遮断素子では、従
来素子のような密閉容器の内部の気密性を確保するため
の溶着やかしめ加工などの封止手段、シリコンウエハ基
板や金めっき層などの高価な材料および半田付けなどの
接続工法などを必要とする個性に比較して、大幅なコス
トダウンを達成することが可能となる。しかも、圧力検
知部材１２として用いている独立気泡１２ａを有する発
泡樹脂は、例えば連続気泡を有するものに比較して、外
部圧力から受ける等方加圧に対応して正確、且つ確実に
収縮変形するので、圧力が所定値以上になった時に導電
部材１３の易破断部１３ｄを自動的に開裂して電流を確
実に遮断することができる。それに加えて、この感圧電
流遮断素子は、圧力が所定値以下に戻ったときの導電部
材１３の復帰防止手段を備え、さらに、構成の簡素化に
伴う作動の信頼性の向上および高い耐久性を併せて得る
ことができる。

【００３５】図３（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の第
２の実施の形態に係る感圧電流遮断素子を示す通常状態
時および圧力検知による作動時の縦断面図である。同図
において、図１および図２と同一若しくは同等のものに
は同一の符号を付して、重複する説明を省略する。この
実施の形態の感圧電流遮断素子は、導電部材１３の中央
部上面に易破断部１３ｄが形成されており、この易破断
部１３ｄに、合成樹脂からなる絶縁当接部材２７の本体
部２７ａから突設された抜け止め部２７ｂの先端の矢尻
形状部分が嵌め込まれている。

【００３６】上記絶縁当接部材２７は、支持部３８ｓが
上ケース１１の天面に接着剤１７で接着固定された板ば
ねからなる弾性加圧部材２８の作用部２８ｂにより導電
部材１３に押し付けられる方向に付勢されている。この
弾性加圧部材２８は、圧力検知部材１２が収縮変形しな
い所定圧力以下の場合に易破断部１３ｄを開裂させない
付勢力に調整されている。すなわち、弾性加圧部材２８
は、導電部材１３の受圧部１３ａを圧力検知部材１２の
上面に押し付けて、収縮変形したときの圧力検知部材１
２の浮き上がりを阻止して受圧部１３ａを収縮変形する
圧力検知部材１２の上面に接した状態で押し下げること
ができる程度のばね力に設定されている。したがって、
この実施の形態では、上記弾性加圧部材２８を有してい
ることから、圧力検知部材１２の下面は下ケース１０の
底内面に接着されておらず、導電部材１３の受圧部１３
ａも圧力検知部材１２の上面に接着されていない。

【００３７】絶縁当接部材２７は、本体部２７ａの両端
部から抜け止め部２７ｂと平行に突設された一対の支持
片部２７ｃを有しており、この一対の支持片部２７ｃ
は、導電部材１３の受圧部１３ａの上面縁部に当接され
て、本体部２７ａを水平配置に保持しているが、圧力検
知部材１２が収縮変形して易破断部１３ｄが開裂したと
きに受圧部１３ａから容易に外れる位置に当接されてい
る。また、この感圧電流遮断素子は、抜け止め部２７ｂ
を有する絶縁当接部材２７を備えていることから、第１
の実施の形態で設けた導電部材１３の一対の係合片部１
３ｅおよび下ケース１０の一対の係止片１９が削除され
ている。

【００３８】この実施の形態の感圧電流遮断素子は、第
１の実施の形態のものとほぼ同様に作用する。すなわ
ち、空間の圧力が所定値以上に上昇した場合には、図
（ｂ）に示すように、その所定値以上の圧力を受けた圧
力検知部材１２である発泡樹脂が収縮変形する。このと
き、圧力検知部材１２は、絶縁当接部材２７および導電
部材１３の受圧部１３ａを介して付勢力を付与されてい
ることから、下ケース１０の底内面に向けて収縮変形
し、導電部材１３の受圧部１３ａは、絶縁当接部材２７
を介し弾性加圧部材２８の付勢力を受けて、収縮変形す
る圧力検知部材１２の上面に押し付けられた状態を保持
しながら押し下げられるから、易破断部１３ｄが開裂さ
れる。これにより、導電部材１３が介挿接続された電流
経路は遮断されることになる。

【００３９】導電部材１３の易破断部１３ｄに当接され
ている絶縁当接部材２７の抜け止め部２７ｂは、易破断
部１３ｄが開裂して二つに分離された受圧部１３ａの間
に入り込む。したがって、外部圧力が所定値以下に戻っ
て圧力検知部材１２が元の状態に復帰しようとしたとき
には、矢尻形状の抜け止め部２７ｂが二つの受圧部１３
ａによって抜け止めされるから、易破断部１３ｄの開裂
によって二つに分離された受圧部１３ａが元に位置に復
帰して接触することによる導電部材１３の再導通が確実
に防止される。

【００４０】この実施の形態の感圧電流遮断素子は、第
１の実施の形態と同様に、圧力が所定値以上になったと
きに易破断部１３ａが開裂されて電流経路を確実に遮断
することができ、簡素化された構成として大幅なコスト
ダウンを達成することが可能であり、高い信頼性を有す
る効果を得ることができる。また、上ケース１１が下ケ
ース１０に結合されたときには、弾性加圧部材２８が撓
められて、その復元力によって所定の付勢力を絶縁当接
部材２７を介し導電部材１３の受圧部１３ａに付与す
る。

【００４１】さらに、この感圧電流遮断素子では、弾性
加圧部材２８を備えていることから、圧力検知部材１２
である発泡樹脂の材質および独立気泡１２ａの体積に占
める割合と弾性加圧部材２８のばね力とを調整すること
により、圧力検知部材１２が収縮変形する外部圧力であ
る電流遮断圧を任意の値に設定することができる大きな
利点もある。

【００４２】図４（ａ）〜（ｃ）は本発明の第３の実施
の形態に係る感圧電流遮断素子を示す通常時の縦断面
図、圧力検知により電流遮断した状態の縦断面図および
（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。同図において、図３と
同一若しくは同等のものは同一の符号を付して、重複す
る説明を省略する。この実施の形態の電流遮断素子が第
２の実施の形態のものと相違するのは、圧力検知部材１
２が収縮変形したあとの導電部材１３の受圧部１３ａの
復帰防止手段が異なるのみである。

【００４３】すなわち、絶縁当接部材２９は、下ケース
１０の対向対面の各近傍まで延びる長さを有する帯状の
平板部２９の両端部下面にガイド突部２９ｂが突設さ
れ、下ケース１０の対向内面に、第１の実施の形態とほ
ぼ同様の逃げ片部３０とこの逃げ片部３０の内面に形成
された係止突部３１とを有している。係止突部３１は、
第１の実施の形態の係止片１９よりも僅かに短い長さを
有している。

【００４４】この実施の形態の感圧電流遮断素子は、第
２の実施の形態とほぼ同様に作用する。すなわち、空間
の圧力が所定値以上に上昇した場合には、図（ｂ）に示
すように、その所定値以上の圧力を受けた圧力検知部材
１２が収縮変形し、導電部材１３の受圧部１３ａが、絶
縁当接部材２９の平板部２９ａを介し弾性加圧部材２８
の付勢力を受けて、収縮変形する圧力検知部材１２の上
面に押し付けられた状態を保持しながら押し下げられる
から、易破断部１３ｄが開裂される。これにより、導電
部材１３が介挿接続された電流経路は遮断されることに
なる。

【００４５】そのとき、絶縁当接部材２９の平板部２９
ａは、これの両端側の一対のガイド突部２９ｂが下ケー
ス１０の対向する係止突部３１に摺接しながら逃げ片部
３０を外方に撓ませることにより、係止突部３１を乗り
越えて、その係止突部３１の下方に位置する。そのた
め、外部圧力が所定値以下に戻って圧力検知部材１２が
元の状態に復帰しようとしたときには、絶縁当接部材２
９の両端部が下ケース１０の一対の係止突部３１に当接
して上昇を素子されるから、易破断部１３ｄの開裂によ
って二つに分離された受圧部１３ａが元の位置に復帰し
て接触することによる導電部材１３の再導通が確実に防
止される。

【００４６】この感圧電流遮断素子は、第２の実施の形
態で説明したと同様に、圧力が所定値以上になったとき
に易破断部１３ｄが開裂されて電流経路を確実に遮断す
ることができ、簡素化された構成として大幅なコストダ
ウンを達成することが可能であり、高い信頼性を有する
効果を得られるのに加えて、簡単な工程で容易に組み立
てることができ、圧力検知部材１２である発泡樹脂の材
質、寸法、体積および独立気泡１２ａの体積に占める割
合、つまり多孔度と弾性加圧部材２８のばね力とを調整
することにより、圧力検知部材１２が収縮変形する外部
圧力である電流遮断圧を任意の値に設定することができ
る効果を得ることができる。

【００４７】なお、上記各実施の形態では、圧力検知部
材１２を多孔性樹脂である発泡樹脂で形成した場合を例
示して説明したが、圧力検知部材１２をゴムスポンジで
形成しても、上述したと同様の効果を得ることができ
る。

【００４８】図５は本発明の第４の実施の形態に係る感
圧電流遮断素子を示す斜視図である。この感圧電流遮断
素子は、圧力検知部材３２が単一気泡３２ａを有する直
方体形状の発泡樹脂によって構成されており、この圧力
検知部材３２の上面の取付凹所３２ｂに、第２の実施の
形態で示したと同様の導電部材１３が嵌め込まれている
とともに、この導電部材１３の一対の取付部１３ｂが接
着剤１７で圧力検知部材３２に接着されているだけの簡
単な構成になっている。

【００４９】この感圧電流遮断素子では、圧力検知部材
３２が、体積中に占める割合が極めて大きな単一気泡３
２ａが樹脂で密閉された構成になっており、所定以上の
外部圧力を受けたときに、中央部分が凹む状態に収縮変
形する。そのため、導電部材１３の受圧部１３ａは、圧
力検知部材３２の中央部に向け引き込まれるので、易破
断部１３ｄが開裂される。この単一気泡３２ａを有する
発泡樹脂からなる圧力検知部材３２は、外部圧力が所定
以下になった場合にも元の状態に復帰しないので、導電
部材１３の二つに分離された受圧部１３ａが元の位置に
復帰して接触することによる導電部材１３の再導通が確
実に防止される。

【００５０】この感圧電流遮断素子では、圧力が所定値
以上になったときに易破断部１３ｄが開裂されて電流経
路を確実に遮断することができる機能を備えながらも、
極めて簡単な構成であることから、大幅なコストダウン
を達成することができる。

【００５１】図６は上述した何れかの感圧電流遮断素子
を備えた本発明の実施の形態に係る密閉型電池を示す縦
断面図である。この密閉型電池は、有底筒状の金属製の
電池ケース３３内に、周知の正極板と負極板とをこれら
の間にセパレータを介在させて渦巻状に巻回してなる渦
巻状電極群３７の正極側（図の上面側）および負極側
（図の下面側）に正極集電体３８および負極集電体３９
がそれぞれ接続されてなる電極体３４が収納され、電池
ケース３３の開口部が封口体４０で封止されている。そ
して、正極集電体３８と封口体４０には上述した各感圧
電流遮断素子４１の導電部材１３の一対の接続部１３ｃ
が接続されていることにより、正極集電体３８と封口体
４０とが感圧電流遮断素子４１の導電部材１３を介して
電気的に接続されている。

【００５２】上記電池ケース３３は、表面にニッケルめ
っきが施された厚さ０．２ｍｍの鉄板により形成されて
いる。封口体４０は、アルミニュウム製の蓋板４２と、
正極外部端子を兼ねる正極キャップ４３と、この正極キ
ャップ４３と蓋板４２とで囲まれた空間内に収容された
弁体４４と、蓋板４２と電池ケース３３との間を絶縁す
る絶縁ガスケット４７とにより構成されている。この密
閉型電池は、電池ケース３３内に電極体３４を挿入した
のち、電解液（図示せず）を注入し、蓋板４２が感圧電
流遮断素子４１を介して正極集電体３８に接続された封
口体４０を電池ケース３３の開口部に嵌め入れて、電池
ケース３３の開口周縁部を内方へかしめ加工することに
よって組み立てられている。

【００５３】この密閉型電池では、過充電または短絡な
どにより電池ケース３３内の電池内圧が上昇して所定値
以上に達したときに、圧力検知部材１２，３２が収縮変
形することにより、導電部材１３の易破断部１３ｄが開
裂されて、充電電流などが自動的に遮断される。そのた
め、過充電や短絡などによる異常反応の進度を、初期の
うちに電流を遮断して停止させることができるため、充
電電流または短絡充電による温度上昇を初期のうちに抑
えることができ、発火や破裂あるいは電解液の漏出を確
実に防止することができる。

【００５４】因みに、本発明の実施の形態に係る何れか
の感圧電流遮断素子４１を組み込んで形成した密閉型電
池における封口体４０と電池ケース３３との間に２５Ｖ
で３Ａの電力を通電して過充電を行う実験を試みたとこ
ろ、電池内圧の上昇によって導電部材１３の易破断部１
３ｄが開裂して電流が遮断され、発煙、発火および破裂
の何れもが生じなかった。また、上記試験後も放置した
ところ、電池内圧が元に戻った場合にも、導電部材１３
の二つに分離された受圧部１３ａが再接触することによ
る電流の再導通が生じなかった。

【００５５】

【発明の効果】以上のように本発明の感圧電流遮断素子
によれば、圧力が所定値以上になったときに易破断部が
開裂されて電流経路を確実に遮断する顕著な機能を有し
ているが、外部圧力に対応して収縮変形する多孔性樹脂
やゴムスポンジなどの弾性部材を圧力検知部材として用
いていることから、導電部材の易破断部を外装ケースに
内包する構造でありながら、外装ケースに気密性が要求
されず、また、導電部材は金属板を打ち抜き加工した帯
状のものでよく、この導電部材の一部を圧力検知部材に
固着するだけの極めて簡素化された構成とすることがで
きる。そのため、この感圧電流遮断素子では、従来素子
のような密閉容器の内部の気密性を確保するための溶着
やかしめ加工などの封止手段、シリコンウエハ基板や金
めっき層などの高価な材料および半田付けなどの接続工
法などを必要とする構成に比較して、大幅なコストダウ
ンを達成することが可能となる。

【００５６】本発明の感圧電流遮断素子を用いた密閉型
電池によれば、過充電または短絡などにより電池ケース
内の電池内圧が上昇して所定値以上に達したときに、圧
力検知部材が収縮変形することにより、導電部材の易破
断部が開裂されて、充電電流などが自動的に遮断され
る。そのため、過充電や短絡などによる異常反応の進度
を、初期のうちに電流を遮断して停止させることができ
るため、充電電流または短絡充電による温度上昇を初期
のうちに抑えることができ、発火や破裂あるいは電解液
の漏出を確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る感圧電流遮断
素子を示す分解斜視図。

【図２】（ａ）〜（ｃ）は同上の感圧電流遮断素子の通
常時の縦断面図、圧力検知により電流遮断した状態の縦
断面図および（ｂ）のＡ−Ａ線断面図。

【図３】（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の第２の実施
の形態に係る感圧電流遮断素子を示す通常状態時および
圧力検知による作動時の縦断面図。

【図４】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第３の実施の形態に
係る感圧電流遮断素子を示す通常時の縦断面図、圧力検
知により電流遮断した状態の縦断面図および（ｂ）のＢ
−Ｂ線断面図。

【図５】本発明の第４の実施の形態に係る感圧電流遮断
素子を示す斜視図。

【図６】本発明の感圧電流遮断素子を用いた密閉型電池
を示す縦断面図。

【図７】従来の感圧電流遮断素子を示す斜視図。

【符号の説明】

９ 外装ケース １０ 下ケース １１ 上ケース １２，３２ 圧力検知部材 １２ａ 独立気泡 １３ 導電部材 １３ｃ 接続部 １３ｄ 易破断部 １３ｅ 係合片部 １９ 係止片 ２２ 係止爪 ２３ 掛止片 ２４ 掛止孔 ２７，２９ 絶縁当接部材 ２７ｂ 抜け止め部 ２８ 弾性加圧部材 ２８ａ 支持部 ２８ｂ 作用部 ２９ｂ ガイド突部 ３１ 係止突部 ３２ａ 単一気泡 ３３ 電池ケース ３７ 渦巻状電極群（発電要素） ３８ 正極集電体（集電体） ４０ 封口体

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多孔性樹脂またはゴムスポンジなどの弾
   性部材からなり、外装ケース内に収納されて下面が前記
   外装ケースの底内面に固着された圧力検知部材と、 前記外装ケース内を貫通する配置で設けられて前記圧力
   検知部材の上面に接触されるとともに、中央部分に薄肉
   または幅狭に形成された易破断部の少なくとも両側近傍
   箇所が前記圧力検知部材に固着された帯状の導電部材と
   を備え、 外部圧力が所定値以上となって前記圧力検知部材が収縮
   変形したときに、前記導電部材が前記圧力検知部材と一
   体的に引き下げられることにより、前記易破断部が開裂
   するように構成されていることを特徴とする感圧電流遮
   断素子。
2. 【請求項２】 導電部材における外装ケース内に収納さ
   れている箇所に、側方に延びる係合片部が突設され、収
   縮変形する圧力検知部材と一体的に前記導電部材が引き
   下げられるときに、前記係合片部に対し、これの下方へ
   の通過を許容したのち前記上面に当接して上昇を阻止す
   る係止片が、前記外装ケースの内面に突設されている請
   求項１に記載の感圧電流遮断素子。
3. 【請求項３】 多孔性樹脂またはゴムスポンジなどの弾
   性部材からなり、外装ケース内に収納された圧力検知部
   材と、 薄肉または幅狭の易破断部が中央部分に形成されて前記
   外装ケース内を貫通する配置で設けられ、少なくとも前
   記易破断部が前記圧力検知部材の上面に接触された帯状
   の導電部材と、 前記導電部材における前記易破断部の周辺箇所に当てが
   われた絶縁当接部材と、 支持部が前記外装ケースの内面に固定され、作用部が前
   記絶縁当接部材を介して前記導電部材に付勢力を付与す
   るように配設された弾性加圧部材とを備え、 外部圧力が所定値以上となって前記圧力検知部材が収縮
   変形したときに、前記易破断部が、前記弾性加圧部材の
   付勢力によって前記圧力検知部材に押し付けられた状態
   を保持しながら押し下げられて開裂するように構成され
   ていることを特徴とする感圧電流遮断素子。
4. 【請求項４】 絶縁当接部材に、圧力検知部材の収縮変
   形時に開裂される易破断部の分離箇所に弾性加圧部材の
   付勢力を受けて入り込んだのち、前記分離箇所に抜け止
   め状態に係合する抜け止め部が形成されている請求項３
   に記載の感圧電流遮断素子。
5. 【請求項５】 絶縁当接部材の両端部に、斜面を有する
   ガイド突部がそれぞれ形成され、外装ケースに、収縮変
   形する圧力検知部材により導電部材が引き下げられると
   きに、前記絶縁当接部材の両端部に対し、前記ガイド突
   部によって下方への通過を許容したのち前記両端部の上
   面に当接して上昇を阻止する係止突部が内面に形成され
   ている請求項３に記載の感圧電流遮断素子。
6. 【請求項６】 圧力検知部材は、独立気泡を有する多孔
   性樹脂またはゴムスポンジにより構成されている請求項
   １ないし５の何れかに記載の感圧電流遮断素子。
7. 【請求項７】 外装ケースは、下ケースと上ケースと
   が、これらの一方に設けられた掛止片の掛止孔に他方に
   設けられた係止爪を嵌め入れることによって互いに合体
   されたものである請求項１ないし６の何れかに記載の感
   圧電流遮断素子。
8. 【請求項８】 圧力検知部材を収縮変形させるための外
   部圧力は、前記圧力検知部材の材質、寸法、体積および
   多孔度と弾性加圧部材の付勢力とに基づいて設定されて
   いる請求項３ないし７の何れかに記載の感圧電流遮断素
   子。
9. 【請求項９】 体積中に占める割合が８０％以上の単一
   気泡を有する圧力検知部材と、 両端の接続部が前記圧力検知部材の側方に突出する配置
   で前記圧力検知部材の一面に接触され、中央部に薄肉ま
   たは幅狭に形成された易破断部の少なくとも両端近傍箇
   所が前記一面に固定された帯状の導電部材とを備えて構
   成されていることを特徴とする感圧電流遮断素子。
10. 【請求項１０】 一方極を兼ねる有底筒状の電池ケース
    内に、発電要素が収納され、 前記電池ケースの開口部が、他方極を兼ねる封口体で密
    閉され、 前記発電要素に設けられた一方極または他方極の集電体
    と前記電池ケースまたは前記封口体とが、請求項１ない
    し９の何れかに記載の感圧電流遮断素子における導電部
    材の一端および他端の接続部にそれぞれ接続されている
    ことを特徴とする密閉型電池。