JP6408822B2 - 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 - Google Patents

Description

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。

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。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、家電製品等の機器に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を遮断する。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、温度変化に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。

ブレーカーには、温度変化に応じて動作し、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、接点の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、ケースに収納されてなり、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。上記特許文献１に示されたブレーカーにおいて、固定片は、ケース本体（樹脂ベース）にインサート成形により組み込まれる（同文献の段落（００３１）等参照）。

ＷＯ２０１１／１０５１７５号公報

特許文献１において、ケースを構成するケース本体と蓋部材とは、共に樹脂材料によって形成されているので、超音波溶着によって互いに強固に接合し、両者の間で高い接合強度と気密性（密封性）が得られる。一方、可動片等と共に電気回路を構成する固定片は、銅等を主成分とする金属材料によって形成されている。金属材料と樹脂材料との接合強度は、樹脂材料同士の接合強度に比べて劣るため、固定片とケース本体との間では、十分な密着性が得られず、極めて温度及び湿度の高い雰囲気で長時間に亘ってブレーカーが使用される場合、熱応動素子等を収容する内部空間に水蒸気の他、例えば、ブレーカーの周囲環境から発生した気体等が侵入する虞がある。ブレーカーの内部空間に侵入した水蒸気等は、熱応動素子等を構成する金属に悪影響を及ぼすことが懸念される。

また、近年、生産効率の向上を狙って、ブレーカーを回路基板に直接的に実装する形態が検討されており、さらには、ブレーカーの端子と回路基板のリードとの接続にリフロー方式のはんだ付けを用いることが検討されている。ところが、固定片とケース本体との間に生じた僅かな隙間からフラックスが侵入することがあり、上述した懸念の一因となっている。

上記特許文献１に開示されているブレーカーにあっては、固定片が、その裏面のうち端縁部を含む領域でケース本体から露出している。固定片の端縁部では金属材料と樹脂材料との接合となるため、気密性に影響を及ぼすおそれが生じている。そこで、例えば、固定片の裏面を樹脂にて被う構成とすることにより、気密性を高めることが検討されている。

図１０には、固定片の裏面がケース本体の外壁によって被われたブレーカーが示されている。このようなブレーカー１０１に用いられるケース本体１７１は、固定片１０２をインサートしてケース本体１７１を成形する金型において、固定片１０２の裏面に接する領域に樹脂１７１ｂを充填するためのキャビティ空間を形成することにより形成されうる。また、ケース本体１７１の内壁１７４には、ＰＴＣサーミスター１０６を固定片１０２と導通可能な状態で収容するための開口１７３ｄが設けられている。

しかしながら、上記金型にあっては、固定片１０２の裏面側に樹脂１７１ｂを充填するためのキャビティ空間を形成する関係上、金型内でインサートされた固定片１０２の裏面を固定することができないため、キャビティ空間に充填される樹脂の圧力によって、例えば、下記図１１に示されるように、先端部１２５が変形するおそれがある。この場合、変形した固定片１０２の表面には、樹脂１７１ｚが侵入し固定片１０２の先端部１２５を変形させた状態で硬化する。

図１１は、図１０に示される構造のブレーカー１０１において、熱応動素子１０５が過熱により変形している状態を、拡大して示している。図１１においては、上述のごとく変形した固定片１０２の形状が実線で、固定片１０２の本来のあるべき形状が２点鎖線で示されている。

固定片１０２の上方には、ＰＴＣサーミスター１０６が載置されている。このブレーカー１０１においては、固定片１０２の先端部１２５が実線で示されるように変形していることに伴い、固定片１０２の上方に載置されるＰＴＣサーミスター１０６のケース本体１７１に対する姿勢が、本来のあるべき姿勢からずれる。

このような、ＰＴＣサーミスター１０６のケース本体１７１に対する姿勢のずれは、熱変形時の熱応動素子１０５の姿勢に影響を及ぼし、ひいては、可動片１０４の押し上げ高さ、すなわち、固定接点１２１に対する可動接点１４１の距離が小さくなり、ブレーカー１０１の電流遮断動作に影響を及ぼすおそれがある。例えば、図１１では、固定片１０２の先端部１２５の変形に起因して、熱応動素子１０５が熱変形しているにも関わらず、固定接点１２１と可動接点１４１とが接触している状態が示されている。なお、図１１では、先端部１２５が下方に変形してる場合が示されているが、先端部１２５が上方に変形してる場合には、例えば、通常動作時における固定接点１２１と可動接点１４１との間の接触抵抗に影響を及ぼすおそれがある。

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、固定片とケース本体との結合強度及び気密性を高めつつ、ＰＴＣサーミスター及び熱応動素子等の姿勢を適正化し、良好な電流遮断動作を確保することができるブレーカーを提供することを目的とする。

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、可動接点を有し、この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接点が前記固定接点から離反するように前記可動片を作動させる熱応動素子と、前記固定接点から前記可動接点が離反しているときに、前記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、前記固定片、可動片、熱応動素子及び正特性サーミスターを収容する収容凹部を有するケース本体と、前記収容凹部を被い、密閉する蓋部材とを備えたブレーカーにおいて、前記固定片は、前記ケース本体の内壁と外壁との間に埋設され、前記ケース本体の前記内壁は、該内壁の一部を貫通して前記正特性サーミスターを前記固定片と導通可能な状態で収容する開口を有し、前記ケース本体の前記外壁は、該外壁の一部を貫通する貫通孔を有し、前記貫通孔の少なくとも一部は、平面視で前記開口の少なくとも一部と重複し、かつ該開口の面積中心から外れて形成されていることを特徴とする。

本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記固定片は、前記内壁及び前記外壁に挟まれて前記ケース本体内に埋設される先端部を有し、前記貫通孔は、前記開口の面積中心よりも前記先端部の側に設けら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、前記ケース本体は、金型に設けられているゲートから充填された樹脂により形成され、前記貫通孔は、前記開口の面積中心よりも前記ゲートの側に設けら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、前記貫通孔は、複数個設けられていることが望ましい。

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。

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。

本発明のブレーカーによれば、固定片は、ケース本体の内壁と外壁との間に埋設されるので、固定片とケース本体との結合強度及び気密性が高められる。また、ケース本体の内壁は、その一部を貫通する開口を有しているので、正特性サーミスターは、固定片と導通可能な状態で開口に収容される。

一方、ケース本体の外壁は、その一部を貫通する貫通孔を有する。このようなケース本体は、例えば、固定片を金型内にインサートして、樹脂材料を射出することによって成形可能である。貫通孔は、平面視で開口の少なくとも一部と重複するので、射出成形に用いられる金型のキャビティ空間には、開口を形成するための凸部と貫通孔を形成するための凸部とが、少なくとも一部で互いに対向して設けられる。この互いに対向して設けられた凸部によって、固定片が表裏両面から支持されるので、樹脂材料の充填時に固定片が変形することが抑制される。従って、ＰＴＣサーミスター及び熱応動素子等の姿勢を適正化し、ブレーカーの電流遮断動作を良好に確保することが可能となる。

さらに、貫通孔は、開口の面積中心から外れて形成されているので、固定片は上記凸部によって開口の端縁近傍で強固に支持されうる。これにより、開口の端縁近傍にケース本体を形成する材料がはみ出して形成されることが抑制され、固定片の変形をより一層抑制できる。

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。 上記ブレーカーのケース本体の構成を示す斜視図。 上記ケース本体の構成を示す平面図及び底面図。 上記ケース本体の構成を示す断面図。 上記ケース本体の成形工程を示す断面図。 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。 従来のブレーカーの構成を示す断面図。 従来のブレーカーで過熱により熱応動素子が変形している状態を示す断面図。

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、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と端子が形成されている端子片３と、先端部に可動接点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、端子片３と、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。

固定片２は、例えば、銅等を主成分とする金属板（この他、銅−チタン合金、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。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４１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。

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。他の部品、例えば、可動片４及び熱応動素子５等についても同様である。

端子片３は、固定片２と同様に、銅等を主成分とする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。端子片３の一端には外部回路と電気的に接続される端子３２が形成され、他端側には、可動片４と電気的に接続される接続部３３が形成されている。端子３２はケース本体７１の端縁から外側に突き出されている。接続部３３は、ケース本体７１の内部に設けられた開口７３ｂから露出し、可動片４と電気的に接続される。

可動片４は、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の材料としては、固定片２と同等の銅等を主成分とするものが好ましい。この他、銅−チタン合金、洋白、黄銅などの導電性弾性材料を用いてもよい。

可動片４の先端部には、可動接点４１が形成されている。可動接点４１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４の先端部に接合されている。

可動片４の先端部には、端子片３の接続部３３と電気的に接続される接続部４２が形成されている。端子片３の接続部３３と可動片４の接続部４２とは、例えば、溶接によって固着されている。

可動片４は、可動接点４１と接続部４２との間に、弾性部４３を有している。弾性部４３は、接続部４２から可動接点４１の側に延出されている。接続部４２において端子片３の接続部３３と固着されることにより可動片４が固定され、弾性部４３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と端子片３とは、電気的に接続されているので、固定片２と端子片３とが通電可能となる。

可動片４は、弾性部４３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、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４３の裏面には、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４３に伝達される（図１、図２及び図３参照）。

熱応動素子５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を積層することにより形成される。過熱により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の逆反り動作により可動片４の弾性部４３が押し上げられ、かつ弾性部４３の弾性力により元に戻る限り、熱応動素子５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が望ましく、小型でありながら弾性部４３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。なお、熱応動素子５の材料としては、例えば、高膨脹側に銅−ニッケル−マンガン合金又はニッケル−クロム−鉄合金、低膨脹側に鉄−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。

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の逆反り動作により固定片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、動作電流、動作電圧、動作温度、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、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム又はチタン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。

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７１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収容凹部７３が形成されている。収容凹部７３は、可動片４を収容するための開口７３ａ，７３ｂ、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７１に組み込まれた可動片４、熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６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、熱応動素子５の逆反り時に案内される。

蓋部材８１には、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、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９は、図２及び図３に示すように、可動片４の表面と適宜当接し、可動片４の動きを規制すると共に、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９の外面側には、樹脂が配されている。

図１に示すように、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。

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は初期形状を維持し（逆反り前であり）、固定接点２１と可動接点４１は接触し、可動片４の弾性部４３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４の弾性部４３と熱応動素子５とは接触しており、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。過充電又は異常により高温状態となると、ＰＴＣサーミスター６が過熱され、動作温度に達した熱応動素子５は逆反りし、可動片４の弾性部４３が押し上げられて固定接点２１と可動接点４１とが離反する。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、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。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４３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及び図５は、固定片２及び端子片３が埋設されたケース本体７１を示している。図４において、（ａ）は、内面側から視たケース本体７１の斜視図であり、（ｂ）は、外面側から視たケース本体７１の斜視図である。図５において、（ａ）は、内面側から視たケース本体７１の平面図であり、（ｂ）は、外面側から視たケース本体７１の底面図である。図６は、ＰＴＣサーミスター６及びその周辺部の断面を拡大して示している。図６では、熱応動素子５が過熱により逆反り変形している状態が示されている。

図４、図５及び図６に示されるように、ケース本体７１は、ケース７の内方に設けられた内壁７４と、ケース７の外方に設けられた外壁７５とを有している。固定片２は、ケース本体７１の内壁７４と外壁７５との間に埋設されている。特に本実施形態では、図６に示されるように、固定片２の先端部２５は、ケース本体７１の内壁７４と外壁７５との間に埋設されている。これにより、固定片２とケース本体７１との結合強度及び気密性が高められる。固定片２によってＰＴＣサーミスター６の全体が支持されうるように、固定片２の先端部２５は、ＰＴＣサーミスター６の端子片３側の端縁よりも端子片３側に延出されている。

本実施形態では、内壁７４は、収容凹部７３の底壁、すなわち、開口７３ｃの底壁を構成する。内壁７４には、ＰＴＣサーミスター６を収容するための開口７３ｄが設けられている。開口７３ｄは、内壁７４の一部を貫通して、固定片２の支持部２３を露出させる。これにより、ＰＴＣサーミスター６は、固定片２の支持部２３に対して導通可能な状態で収容される。

外壁７５は、ケース７の底壁を構成する。外壁７５は、固定片２の裏面を被って形成され、ケース本体７１の剛性及び強度を高める。従って、図６に示される熱応動素子５の逆反り状態にあっても、固定片２及びケース７の変形が抑制される。外壁７５には、外壁７５の一部を貫通する貫通孔７６が形成されている。図５に示されるように、貫通孔７６は、開口７３ｄよりも小さく形成されている。本実施形態では、３個の貫通孔７６が形成されている。貫通孔７６の個数は任意であるが、複数個分散して設けられるのが望ましい。開口７３ｄよりも小さい複数個の貫通孔７６が分散して設けられることにより、ケース本体７１の剛性及び強度が高められる。なお、貫通孔７６の形状は、真円に限られることなく、例えば、楕円、長円等、任意である。

本実施形態では、それぞれの貫通孔７６は、平面視で開口７３ｄの内側に配されているが、貫通孔７６の少なくとも一部が、開口７３ｄの少なくとも一部と重複する形態であればよい。このようなケース本体７１は、例えば、金型内にインサートされた固定片２を、金型のキャビティ空間内で支持しながら、樹脂材料を射出し、硬化させることによって成形可能である。

図７は、ケース本体７１を成形する工程を示している。ケース本体７１は、例えば、雄金型２１０と雌金型２２０とを有する金型２００によって成形される。雄金型２１０には、ケース本体７１に開口７３ｄを形成するための凸部２１１が設けられている。また、雄金型２１０には、ケース本体７１に開口７３ａ及び７３ｂを形成するための凸部２１２及び２１３が設けられている。一方、雌金型２２０には、ケース本体７１に貫通孔７６を形成するための凸部２２１が設けられている。また、雌金型２２０には、固定片２及び端子片３をキャビティ空間内で支持するための凸部２２２及び２２３が設けられている。

雌金型２２０の凸部２２１と雄金型２１０の凸部２１１とは、金型２００のキャビティ空間内で互いに対向するように設けられている。すなわち、凸部２２１は、平面視で凸部２１１の少なくとも一部と重複している。これにより、平面視で開口７３ｄの少なくとも一部と重複する貫通孔７６がケース本体７１に形成されうる。

同様に、雌金型２２０の凸部２２２と雄金型２１０の凸部２１２とは、金型２００のキャビティ空間内で互いに対向するように設けられ、凸部２２２は、平面視で凸部２１２の少なくとも一部と重複している。さらに、雌金型２２０の凸部２２３と雄金型２１０の凸部２１３とは、金型２００のキャビティ空間内で互いに対向するように設けられ、凸部２２３は、平面視で２１３の少なくとも一部と重複している。

本実施形態の雌金型２２０は、キャビティ空間に樹脂材料を供給するためのランナー２２４と、ランナー２２４の先端に設けられたゲート２２５とを有している。

図７（ａ）に示されるように、本実施形態では、固定片２及び端子片３が雌金型２２０に装填される。装填された固定片２は、凸部２２１、２２２等によって支持されている。一方、端子片３は、凸部２２３等によって支持されている。

図７（ｂ）に示されるように、雄金型２１０と雌金型２２０とが接近して、金型２００が閉じられると、雄金型２１０と雌金型２２０とによって、キャビティ空間２３０が区画される。このとき、雌金型２２０の凸部２２１は、平面視で雄金型２１０の凸部２１１の少なくとも一部と重複しているので、固定片２は、凸部２１１と凸部２２１とによって表裏両面から強固に支持される。本実施形態では、貫通孔７６が３個設けられていることに伴い、３個の凸部２２１が雌金型２２０に設けられている。このように、複数の貫通孔７６がケース本体７１に設けられることにより、複数の凸部２２１が雌金型２２０に設けられ、固定片２を一層強固に支持することができる。

同様に、固定片２は、凸部２１２と凸部２２２とによって表裏両面から強固に支持される。また、端子片３は、凸部２１３と凸部２２３とによって表裏両面から強固に支持される。

この後、図７（ｃ）に示されるように、キャビティ空間２３０には、ケース本体７１を形成するための樹脂材料７１ｂが充填される。樹脂材料７１ｂは、例えば、雌金型２２０に設けられているゲート２２５を介して充填される。本実施形態では、ゲート２２５は、端子片３の接続部３３の裏面に対向する位置に設けられている。ゲートは、雄金型２１０に設けられていてもよい。

既に述べたように、図７（ｃ）に示されるようなインサート成形では、充填される樹脂材料７１ｂの圧力によって、固定片２及び端子片３が変形するおそれがある。しかしながら、本実施形態では、上述したように、固定片２は、凸部２１１及び２２１並びに凸部２１２及び２２２によって表裏両面から強固に支持されているので、固定片２の変形は抑制される。これにより、固定片２は、本来のあるべき形状を維持できる。

従って、ＰＴＣサーミスター６は、固定片２の支持部２３によって、本来のあるべき姿勢で支持され、これにより、熱変形時の熱応動素子５の姿勢が適正化され。もって、可動片４の押し上げ高さ、すなわち、固定接点２１に対する可動接点４１の距離が適正に維持され、ブレーカー１の電流遮断動作を良好に確保することが可能となる。

同様に、端子片３は、凸部２１３と凸部２２３とによって表裏両面から強固に支持されているので、端子片３の変形は抑制される。従って、可動片４の姿勢が適正化され、通常の充電又は放電状態における固定接点２１と可動接点４１の接触抵抗が適正に維持される。

キャビティ空間２３０に充填された樹脂材料の硬化後、図７（ｄ）に示されるように、金型２００が開かれて、ケース本体７１が金型２００から取り外される。ケース本体７１の外壁７５には、凸部２２１によって貫通孔７６が形成される。また、外壁７５には、凸部２２２によって貫通孔７７が、凸部２２３によって貫通孔７８がそれぞれ形成される。貫通孔７７は、固定片２の固定接点２１が形成されている領域の裏面側に設けられている。貫通孔７８は、端子片３の接続部３３が形成されている領域の裏面側に設けられている。一方、内壁７４には、凸部２１１、２１２、２１３等によって開口７３a、７３ｂ、７３ｃ、７３ｄがそれぞれ形成される。

雄金型２１０のゲート２２５内で硬化した樹脂は、ケース本体７１の離型に伴って千切れ、その痕跡が、ゲート跡７９（図４（ｂ）及び図５（ｂ）参照）として、ケース本体７１の外壁７５に形成される。

図５に示されるように、貫通孔７６は、開口７３ｄの面積中心Ｏから外れて、例えば、開口７３ｄの端縁の近傍に形成されるのが望ましい。貫通孔７６が面積中心Ｏから外れて形成されることにより、ケース本体７１の成形時に、固定片２は凸部２１１と凸部２２１とによって開口７３ｄの端縁近傍で強固に支持されうる。これにより、開口７３ｄの端縁近傍にケース本体７１を形成する樹脂材料がはみ出して形成されることが抑制され、固定片２の変形をより一層抑制できる。

貫通孔７６は、開口７３ｄの面積中心Ｏよりも固定片２の先端部２５（図６参照）の側に設けられるのが望ましい。例えば、図５に示される貫通孔７６ａ及び貫通孔７６ｂは、面積中心Ｏよりも固定片２の先端部２５の側に設けられている。貫通孔７６ａ及び貫通孔７６ｂが面積中心Ｏよりも先端部２５の側に設けられることにより、ケース本体７１の成形時に、固定片２の先端部２５は凸部２１１と凸部２２１とによって強固に支持されうる。これにより、先端部２５の変形をより一層抑制できる。

貫通孔７６は、開口７３ｄの面積中心Ｏよりもゲート２２５の側に設けられるのが望ましい。すなわち、貫通孔７６は、開口７３ｄの面積中心Ｏよりもゲート跡７９の側に設けられるのが望ましい。例えば、図５に示される貫通孔７６ａは、面積中心Ｏよりもゲート跡７９の側に設けられている。貫通孔７６ａが、面積中心Ｏよりもゲート２２５の側に設けられることにより、雌金型２２０の凸部２２１がゲート２２５の近傍に設けられる。これにより、図７（ｂ）に示される型閉じ状態において、固定片２が凸部２１１と凸部２２１とによってゲート２２５の近傍で強固に支持される。従って、ケース本体７１の成形時に、ゲート２２５からキャビティ空間２３０に充填される樹脂の圧力によって、固定片２が変形することを効果的に抑制できる。

なお、図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示されるように、本実施形態では、ケース本体７１のゲート跡７９の外側には、周辺部分から陥没する凹部７９ａが形成されている。凹部７９ａは、ゲート跡７９を収容する。既に述べたように、ゲート跡７９は、金型のゲート内で硬化し離型時又はその後切断された樹脂材料の痕跡であり、凹部７９ａの底面から若干量突出する。ゲート跡７９の先端がケース本体７１の底面から突出しないように、凹部７９ａの深さが設定される。また、凹部７９ａの形状及び大きさは、ゲート２２５の形状及び径に応じて設定される。

以上のように、本実施形態のブレーカー１によれば、固定片２は、ケース本体７１の内壁７４と外壁７５との間に埋設されるので、固定片２とケース本体７１との結合強度及び気密性が高められる。また、ケース本体７１の内壁７４は、その一部を貫通する開口７３ｄを有しているので、ＰＴＣサーミスター６は、固定片２の支持部２３と導通可能な状態で開口７３ｄに収容される。

一方、ケース本体７１の外壁７５は、その一部を貫通する貫通孔７６を有する。このようなケース本体７１は、例えば、固定片２を金型２００内にインサートして、樹脂材料７１ｂを射出することによって成形可能である。貫通孔７６は、平面視で開口７３ｄの少なくとも一部と重複するので、射出成形に用いられる金型２００のキャビティ空間２３０には、開口７３ｄを形成するための凸部２１１と貫通孔７６を形成するための凸部２２１とが、少なくとも一部で互いに対向して設けられる。この互いに対向して設けられた凸部２１１及び２２１によって、固定片２が表裏両面から支持されるので、樹脂材料の充填時に固定片２が変形することが抑制される。従って、ＰＴＣサーミスター６及び熱応動素子５等の姿勢を適正化し、ブレーカー１の電流遮断動作を良好に確保することが可能となる。

さらに、貫通孔７６は、開口７３ｄの面積中心Ｏから外れて形成されているので、固定片２は凸部２１１及び２２１によって開口７３ｄの端縁近傍で強固に支持されうる。これにより、開口７３ｄの端縁近傍にケース本体７１を形成する材料がはみ出して形成されることが抑制され、固定片２の変形をより一層抑制できる。

なお、本発明は上記実施形態の構成に限られることなく、少なくとも、固定片２が、ケース本体７１の内壁７４と外壁７５との間に埋設され、ケース本体７１の内壁７４は、内壁７４の一部を貫通してＰＴＣサーミスター６を固定片２と導通可能な状態で収容する開口７３ｄを有し、ケース本体７１の外壁７５は、外壁７５の一部を貫通する貫通孔７６を有し、貫通孔７６は、平面視で開口７３ｄの少なくとも一部と重複し、かつ開口７３ｄの面積中心Ｏから外れて形成されていればよい。

ケース７は、二次的なインサート成形等により、樹脂等で密封されていてもよい。この場合、固定片２の端子２２及び端子片３の端子３２が、回路基板等のランドに固定され導通可能なように、ケース７の外側に形成された樹脂から露出していればよい。

また、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等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ていればよい。

また、可動片４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４と熱応動素子５を一体的に形成する構成であってもよい。この場合、ブレーカーの構成が簡素化されて、小型化を図ることができる。

また、固定片２、端子片３、可動片４、熱応動素子５、ＰＴＣサーミスター６及び収容凹部７３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。

また、上記特許文献１に示されるような、端子片３と可動片４とが一体に形成されている形態に、本発明を適用してもよい。この場合、一体化された端子片３及び可動片４は、例えば、ケース本体７１と蓋部材８１とによって挟み込まれて溶着される。

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８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９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、良好な電流遮断動作を確保できる２次電池パック５００又は安全回路５０２を製造できる。

１ ブレーカー
２ 固定片
２１ 固定接点
２５ 先端部
３ 端子片
４ 可動片
４１ 可動接点
５ 熱応動素子
６ ＰＴＣサーミスター（正特性サーミスター）
７ ケース
７１ ケース本体
７３ 収容凹部
７３ｄ 開口
７４ 内壁
７５ 外壁
７６ 貫通孔
８１ 蓋部材
５０１ ２次電池
５０２ 安全回路

Claims (5)

1. 固定接点を有する固定片と、
   可動接点を有し、この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接点が前記固定接点から離反するように前記可動片を作動させる熱応動素子と、
   前記固定接点から前記可動接点が離反しているときに、前記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、
   前記固定片、可動片、熱応動素子及び正特性サーミスターを収容する収容凹部を有するケース本体と、
   前記収容凹部を被い、密閉する蓋部材とを備えたブレーカーにおいて、
   前記固定片は、前記ケース本体の内壁と外壁との間に埋設され、
   前記ケース本体の前記内壁は、該内壁の一部を貫通して前記正特性サーミスターを前記固定片と導通可能な状態で収容する開口を有し、
   前記ケース本体の前記外壁は、該外壁の一部を貫通する貫通孔を有し、
   前記貫通孔の少なくとも一部は、平面視で前記開口の少なくとも一部と重複し、かつ該開口の面積中心から外れて形成され、
   前記貫通孔は、複数個設けられていることを特徴とするブレーカー。
2. 前記固定片は、前記内壁及び前記外壁に挟まれて前記ケース本体内に埋設される先端部を有し、
   前記貫通孔は、前記開口の面積中心よりも前記先端部の側に設けられている請求項１記載のブレーカー。
3. 前記ケース本体は、金型に設けられているゲートから充填された樹脂により形成され、
   前記貫通孔は、前記開口の面積中心よりも前記ゲートの側に設けられている請求項１又は２に記載のブレーカー。
4. 請求項１乃至３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の安全回路。
5. 請求項１乃３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。

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