JP2017103118A - Breaker, safety circuit with the same, and secondary battery circuit - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to a small breaker or the like built in a secondary battery pack or the like of an electric device.
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。 Conventionally, a breaker is used as a protection device (safety circuit) for secondary batteries and motors of various electric devices. When the temperature of the secondary battery during charging / discharging rises excessively, or when an abnormality occurs such as when an overcurrent flows through a motor or the like equipped in a device such as an automobile or home appliance, Cut off current to protect secondary batteries and motors. Breakers used as such protective devices operate accurately following temperature changes (having good temperature characteristics) and have stable resistance when energized to ensure the safety of the equipment. It is required to be.
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の多機能携帯電話機等の電気機器に装備される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、薄型化が要求される。特に、近年の携帯情報端末機器にあっては、ユーザーの薄型化の志向が強く、各社から新規に発売される機器は、デザイン上の優位性を確保するために、薄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ブレーカーもまた、さらなる薄型化が強く要求されている。 In addition, when the breaker is used as a protection device for a secondary battery or the like installed in an electric device such as a thin-type multifunctional mobile phone called a notebook personal computer, a tablet-type portable information terminal device, or a smartphone, the above-described case is used. In addition to ensuring safety, thinning is required. In particular, in recent portable information terminal devices, users have a strong tendency to reduce the thickness, and devices that are newly released by each company tend to be designed to be thinner in order to ensure superiority in design. It is remarkable. Against this background, a breaker mounted with a secondary battery as one component constituting a portable information terminal device is also strongly required to be thinner.
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)。
The breaker is provided with a thermally responsive element that operates according to a temperature change and conducts or cuts off a current.
近年、タブレット型及びノート型のパーソナルコンピュータの高性能化に伴い、電流定格値及び最大許容電流値の大きい、すなわち高容量のブレーカーが望まれている。高容量のブレーカーを実現するためには、上記固定片と可動片との間に定格内で比較的大きい電流が流れる等により、ブレーカー内部での発熱量が従来より大きくなる場合であっても、熱応動素子が動作(熱変形)せず、その形状が維持されることが必要である。 In recent years, with the improvement in performance of tablet-type and notebook-type personal computers, a breaker having a large current rating value and maximum allowable current value, that is, a high capacity, has been desired. In order to realize a high-capacity breaker, even if the amount of heat generated inside the breaker is larger than before due to a relatively large current flowing within the rating between the fixed piece and the movable piece, It is necessary that the thermoresponsive element does not operate (thermal deformation) and that its shape is maintained.
ところで、上記特許文献に示されるブレーカーでは、固定接点と可動接点との間で生ずる接触抵抗が、ブレーカーの内部で大きな発熱源となる。そして、固定接点及び可動接点で生じた熱は、固定片及び可動片に伝導される。 By the way, in the breaker shown by the said patent document, the contact resistance which arises between a fixed contact and a movable contact becomes a big heat generation source inside a breaker. The heat generated at the fixed contact and the movable contact is conducted to the fixed piece and the movable piece.
しかしながら、上記特許文献に示されるブレーカーでは、熱応動素子が、可動片に隣り合う位置に配されているため、可動片から輻射された熱の影響を受けやすく、ブレーカーの高容量化を図ることが困難であった。 However, in the breaker shown in the above-mentioned patent document, since the thermally responsive element is arranged at a position adjacent to the movable piece, it is easy to be affected by the heat radiated from the movable piece, so that the capacity of the breaker can be increased. It was difficult.
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、容易に高容量化を図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。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a breaker capable of easily increasing the capacity.
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、可動接点と弾性変形によって該可動接点を前記固定接点に押圧して接触させる弾性部とを有する可動片と、温度変化に伴って熱変形する熱変形部と前記熱変形部の熱変形によって前記可動片と当接する第1当接部とを有し、前記熱変形部の熱変形により前記第1当接部が前記可動片を駆動し、前記可動接点を前記固定接点から離隔させる熱応動素子とを備えたブレーカーにおいて、平面視で、前記熱変形部の中央部は、前記弾性部の中央部から位置ずれして配され、前記固定接点と前記可動接点とが接触しているとき、前記第1当接部は、前記可動片から離隔していることを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, the present invention provides a fixed piece having a fixed contact, a movable piece having a movable contact and an elastic part that presses the movable contact against the fixed contact by elastic deformation, and a temperature change. And a first abutting portion that abuts on the movable piece due to thermal deformation of the thermal deforming portion, and the first abutting portion is deformed by the thermal deformation of the thermal deforming portion. In a breaker including a thermally responsive element that drives a movable piece and separates the movable contact from the fixed contact, the central portion of the thermally deformable portion is displaced from the central portion of the elastic portion in plan view. When the fixed contact and the movable contact are in contact with each other, the first contact portion is separated from the movable piece.
本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記熱変形部は、前記弾性部とは平面視で重複しない位置に配されていることが望ましい。 In the breaker according to the present invention, it is desirable that the thermally deformable portion is disposed at a position that does not overlap with the elastic portion in plan view.
本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記可動片の先端部には、前記第1当接部と当接する第2当接部が設けられていることが望ましい。 In the breaker according to the present invention, it is preferable that a second abutting portion that abuts on the first abutting portion is provided at a distal end portion of the movable piece.
本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記固定片、前記可動片及び前記熱応動素子を収容するケースをさらに備え、前記可動片は、前記可動接点を挟んで前記先端部とは反対側の基端部で、前記ケースに固定されていることが望ましい。 The breaker according to the present invention further includes a case for housing the fixed piece, the movable piece, and the thermally responsive element, and the movable piece is a base end portion opposite to the tip end portion with the movable contact interposed therebetween. Therefore, it is desirable to be fixed to the case.
本発明に係る前記ブレーカーにおいて、外部回路と接続される端子片をさらに備え、前記端子片の一部は、前記ケースに埋設され、前記基端部と電気的に接続されていることが望ましい。 The breaker according to the present invention preferably further includes a terminal piece connected to an external circuit, and a part of the terminal piece is embedded in the case and electrically connected to the base end.
本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記基端部、前記可動接点及び前記第2当接部は、この順で一直線上に配されていることが望ましい。 In the breaker according to the present invention, it is desirable that the base end portion, the movable contact, and the second contact portion are arranged in a straight line in this order.
本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記弾性部は、直線状に延出され、前記固定片は、前記弾性部とは平面視で交わる方向に延出された延出部を含むことが望ましい。 In the breaker according to the present invention, it is preferable that the elastic portion extends linearly, and the fixing piece includes an extending portion that extends in a direction intersecting with the elastic portion in plan view.
本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記延出部は、平面視で前記固定接点よりも前記基端部の側に設けられていることが望ましい。 In the breaker according to the present invention, it is preferable that the extending portion is provided on the side of the base end portion with respect to the fixed contact in a plan view.
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。 A safety circuit for an electric device according to the present invention includes the breaker.
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。 The secondary battery circuit according to the present invention includes the breaker.
本発明のブレーカーは、固定接点を有する固定片と、可動接点と弾性変形する弾性部とを有し、可動接点を固定接点に押圧して接触させる可動片と、温度変化に伴って熱変形して可動片を駆動し、可動接点を固定接点から離隔させる熱応動素子とを備える。そして、熱応動素子は、温度変化に伴って熱変形する熱変形部と可動片と当接する第1当接部とを有し、平面視で、熱変形部の中央部は、弾性部の中央部から位置ずれして配されている。これにより、熱変形部が可動片から輻射された熱の影響を受けにくくなり、熱変形部の温度変化が抑制される。さらに、固定接点と可動接点とが接触しているとき、第1当接部は、可動片から離隔しているので、可動片から熱応動素子への熱伝導が抑制される。従って、熱応動素子で発生する熱応力が抑制され、容易にブレーカーの高容量化を図ることが可能となる。 The breaker of the present invention has a fixed piece having a fixed contact, a movable contact and an elastic part that elastically deforms, a movable piece that presses and contacts the movable contact with the fixed contact, and thermally deforms as the temperature changes. And a thermally responsive element that drives the movable piece and separates the movable contact from the fixed contact. The thermally responsive element includes a thermally deformable portion that is thermally deformed in accordance with a temperature change and a first abutting portion that is in contact with the movable piece. In plan view, the center portion of the thermally deformable portion is the center of the elastic portion. The position is shifted from the part. Thereby, a heat deformation part becomes difficult to receive to the influence of the heat radiated | emitted from the movable piece, and the temperature change of a heat deformation part is suppressed. Furthermore, when the fixed contact and the movable contact are in contact, the first contact portion is separated from the movable piece, so that heat conduction from the movable piece to the thermally responsive element is suppressed. Therefore, the thermal stress generated in the thermally responsive element is suppressed, and the capacity of the breaker can be easily increased.
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及びケース本体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。
A breaker according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 3 show the configuration of the breaker. The
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ている。固定片2は、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、他端側には固定接点21が形成されている。
The
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7の内部空間に露出されている。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。
The fixed
固定接点21と端子22との間には、PTCサーミスター6を支持するための支持部23が形成されている。支持部23は、ケース7の内部空間に露出されている。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。
A
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。
In the present application, unless otherwise specified, in the fixed
固定片2は、側面視でクランク状に曲げられた段曲げ部25a及び25bを有する。段曲げ部25aは、支持部23と端子22との間に形成されている。段曲げ部25bは、支持部23と固定接点21との間に形成されている。固定片2に段曲げ部25a及び25bが設けられることにより、PTCサーミスター6を収容する空間が形成される。本実施形態では、固定接点21の表面及び端子22の表面よりもPTCサーミスター6の表面(すなわち上端面)が低く配されている。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。
The fixed
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ている。端子片3は、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の一端側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7の内部空間に露出され、可動片4と電気的に接続される。
Similarly to the fixed
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。
The
可動片4の先端部(本実施形態では、最先端よりやや基端寄り)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。
A
可動片4の上記先端部とは反対側には、端子片3の接続部33と電気的に接続される基端部42が形成されている。基端部42には、端子32の側に突出する突出部42aが設けられている。突出部42aは、例えば、可動片4の搬送や位置決めに用いられる。端子片3の接続部33と可動片4の基端部42とは、例えば、溶接によって固着されている。
A
可動片4は、可動接点41と基端部42との間に、弾性部43を有している。弾性部43は、基端部42から可動接点41の側に向って、直線状に延出されている。基端部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が裏面すなわち固定接点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。
The
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。これにより、弾性部43には、頂部45が形成される。本実施形態では、頂部45は、基端部42の側に設けられている。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。
The
熱応動素子5は断面が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瞬間的に逆反り変形し、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。
The thermally
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。
The
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。
The case
ケース本体71には、可動片4を収容するための収容凹部73aと、熱応動素子5及びPTCサーミスター6を収容するための収容凹部73bとが形成されている。収容凹部73a及び73bは、ケース本体71の上端面72から下方に陥没して形成されている。収容凹部73a及び73bは、ケース本体71の長手方向に並べて配置されている。従って、可動片4と、熱応動素子5及びPTCサーミスター6とは、ケース7の内部空間でケース本体71の長手方向に位置ずれして実装されている。収容凹部73aの側壁は可動片4の端縁に沿って、収容凹部73bの側壁は熱応動素子5の端縁に沿って、それぞれ形成されている。熱応動素子5の熱変形による逆反り時に、可動片4は収容凹部73aの側壁によって、熱応動素子5は収容凹部73bの側壁によって、それぞれ案内される。
The case
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。
A
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の収容凹部73a及び収容凹部73b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。これにより、収容凹部73a及び73bによるケース7の内部空間は密閉され、可動片4、熱応動素子5及びPTCサーミスター6等の部品がケース7の外部の雰囲気から遮断され、保護されうる。
As shown in FIG. 1, the
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。
FIG. 2 shows the operation of the
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、動作温度に達した熱応動素子5は熱変形により逆反りして、可動片4の弾性部43と当接し、さらに弾性部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、端子片3、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ので、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。
FIG. 3 shows the operation of the
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。
When the overcharge state is canceled or the abnormal state is resolved, the heat generation of the
図4には、ケース本体71に可動片4等の部品が組み込まれ、蓋部材81が装着される前のブレーカー1が示されている。既に述べたように、可動片4は、溶接によって端子片3に固定されている。このため、可動片4の基端部42の表面には、溶接痕46が形成されている。ケース本体71には、上端面72から突出する凸部74が形成されている。凸部74は、収容凹部73aの側壁に沿って、基端部42の周辺に形成されている。凸部74は、可動片4の突出部42aの周辺を除く領域に形成されている。これにより、突出部42aと凸部74との干渉が回避される。可動片4がケース本体71の収容凹部73aに組み込まれる際に、可動片4は、凸部74によって案内される。これにより、溶接時における可動片4の位置決め精度が高められる。
FIG. 4 shows the
蓋部材81の内面側には、図3に示される遮断状態での可動片4及び熱応動素子5との干渉を防止するための凹部83a及び83bが設けられている。凹部83a及び83bは、蓋部材81の下端面82から陥没して形成されている。凹部83a及び83bによって、カバー片9の一部がケース7の内部空間に露出される。
On the inner surface side of the
ケース本体71に蓋部材81が装着され、上端面72と下端面82とが溶着されることにより、ケース7が一体化されると、ケース本体71の収容凹部73aと蓋部材81の凹部83aとが互いに対向し、ケース本体71の収容凹部73bと蓋部材81の凹部83bとが互いに対向する。そして、ケース本体71の収容凹部73a及び収容凹部73b、並びに、蓋部材81の凹部83a及び83bが互いに連通し、ケース7の内部空間が形成される。このようなケース7の構造は、ブレーカー1の内部における空間効率の向上と小型化を図りつつ、強度・剛性を高めうる。
When the
凹部83aの側壁は、平面視で収容凹部73aの側壁と重なり合い、凹部83bの側壁は、平面視で収容凹部73bの側壁と重なり合うように形成されている。従って、可動片4は、熱応動素子5の熱変形による逆反り時に、収容凹部73aの側壁及び凹部83aの側壁によって案内される。一方、熱応動素子5は、収容凹部73bの側壁及び凹部83bの側壁によって案内される。これにより、可動片4及び熱応動素子5の動作が円滑となる。
The side wall of the
蓋部材81には、下端面82から突出する一対の凸部84が設けられている。凸部84は、端子22に隣接する熱応動素子5の角部53と対向する位置に形成されている。図3に示されるように、凸部84は、熱変形した熱応動素子5の角部53と当接し、熱応動素子5の姿勢を規制する。これにより、可動片4の側での熱応動素子5の変位が大きくなり、固定接点21と可動接点41との距離が十分に確保されうる。遮断状態で熱応動素子5の端子22に隣接する側(52とは反対側)を図3中下方に押圧できる構成であれば、凸部84の位置及び個数は、特に限定されない。
The
蓋部材81には、可動片4の基端部42と当接し、基端部42を接続部33の側に押圧するための押え部85が設けられている。押え部85は、ケース本体71の凸部74と嵌合する形状を有する。押え部85の周辺には、凸部74の先端部と嵌合する溝86が形成されている。また、押え部85の中央部には、凹部85aが形成されており、可動片4の溶接痕46との押え部85との干渉が回避されている。押え部85によって基端部42と接続部33との間の圧力が高められる。
The
カバー片9には、可動片4の側に突出する突出部91が設けられている。図2に示されるように、突出部91は、可動片4の弾性部43に設けられている頂部45と当接し、頂部45を下方に押圧する。これにより、弾性部43が弾性変形し、その弾性力によって、可動接点41と固定接点21との間の圧力が高められ、接触抵抗が抑制されうる。
The
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に、PTCサーミスター6、熱応動素子5及び可動片4が順次組み込まれた状態を示している。熱応動素子5は、温度変化に伴って熱変形する熱変形部51と可動片4と当接する第1当接部52とを有する。
FIG. 5 shows a state in which the
熱変形部51とは、温度変化によって、スナップモーションを伴って逆反り変形する領域である。例えば、特開2015−141886号公報に示されているドーム状のスナップ要素を有する熱応動素子では、スナップ要素が熱変形部に相当する。
The
一方、第1当接部52は、熱応動素子5の端縁領域に設けられている。すなわち、第1当接部52は、熱変形部51の外側に設けられている。例えば、特開2015−141886号公報に示されているスナップ要素の外周縁に設けられたフランジ部を有する熱応動素子では、フランジ部が第1当接部に適用されうる。
On the other hand, the
図2に示されるように、固定接点21と可動接点41とが接触している導通状態にあるとき、第1当接部52は、可動片4から離隔している。これにより、可動片4から熱応動素子5への熱伝導が抑制され、熱応動素子5の温度上昇が抑制されうる。
As shown in FIG. 2, the
熱変形部51の中央部51aと可動片4の弾性部43の中央部43aとの位置関係がブレーカー1の動作温度に顕著な影響を及ぼすことを見出し、本発明が完成した。すなわち、本実施形態のブレーカー1では、平面視で、熱変形部51の中央部51aは、弾性部43の中央部43aからブレーカー1の長手方向に位置ずれして配されている。このようなブレーカー1は、その幅(短手方向の長さ)及び厚さを抑制でき、電気機器の設計自由度の向上に寄与する。
The present invention has been completed by finding that the positional relationship between the
本実施形態のブレーカー1では、平面視で、熱変形部51の中央部51aは、弾性部43の中央部43aから位置ずれして配されているので、熱変形部51が可動片4から輻射される熱の影響を受けにくくなり、熱変形部51の温度変化が抑制される。従って、上述した可動片4から熱応動素子5への熱伝導が抑制されることと相まって、熱変形部51の熱応力が減少し、ブレーカー1の厚さを抑制しつつ、容易にブレーカー1の高容量化を図ることが可能となる。本発明は、例えば、厚さが1mm前後の超薄型のブレーカーにおいて、特に有効である。
In the
一方、第1当接部52は、可動片4と当接し、可動片4を駆動する関係上、平面視で可動片4と重複する位置に配されている。しかしながら、第1当接部52は、熱応動素子5の端縁部に設けられているので、第1当接部52に温度変化が生じても、第1当接部52で発生する熱応力は小さく、可動片4の動作に及ぼす影響が抑制される。
On the other hand, the first abutting
例えば、このような、平面視で、熱変形部51の中央部51aが、弾性部43の中央部43aから位置ずれして配されている構成のブレーカー1によれば、数%以上の高容量化を達成できることが、発明者の実験によって確認されている。
For example, according to the
本実施形態では、熱変形部51は、弾性部43とは平面視で重複しない位置に配されている。このような熱変形部51及び弾性部43の配置によれば、弾性部43の熱が熱変形部51により一層伝わりにくくなり、熱変形部51の熱応力が抑制される。従って、容易にブレーカー1の高容量化を図ることが可能となる。
In the present embodiment, the
例えば、このような、熱変形部51が、弾性部43とは平面視で重複しない位置に配されている構成のブレーカー1によれば、30%以上の高容量化を達成できることが、発明者の実験によって確認されている。
For example, the inventor is able to achieve a capacity increase of 30% or more according to the
図1乃至4に示されるように、可動片4は、その先端部に、第1当接部52と当接する第2当接部44を有している。第2当接部44は、弾性部43よりも幅狭形状に形成されている。これにより、可動接点41から第2当接部44への熱伝導が抑制される。第2当接部44には、裏面側すなわち第1当接部52の側に突出し、第1当接部52と当接する凸部44aが形成されている。第2当接部44に凸部44aが設けられることによって、図3に示される遮断状態での固定接点21と可動接点41との距離が十分に確保されうると共に、可動片4の導通状態から遮断状態への動作速度が向上する。また、熱応動素子5の小型化を図ることが可能となる。
As shown in FIGS. 1 to 4, the
本実施形態では、弾性部43及び第2当接部44は、1枚の金属板によって一体に形成されている。このため、第2当接部44においても弾性変形が生じうる。しなしながら、第2当接部44は、可動接点41に対して、可動片4の先端側の領域に設けられているので、第2当接部44における弾性変形は、可動接点41を固定接点21に押圧する際に何ら寄与しない。
In the present embodiment, the
可動片4は、可動接点41を挟んで先端部とは反対側の基端部42で、端子片3の接続部33を介してケース本体71に固定されている。これにより、弾性部43が大きな力で可動接点41を固定接点21に押圧することができ、各接点間での接触抵抗が低減され、ケース7の内部空間での発熱が抑制される。従って、ブレーカー1のさらなる高容量化を図ることが可能となる。
The
本実施形態では、端子片3の一部(上記他端側)は、ケース本体71に埋設され、接続部33で基端部42と溶接等により電気的に接続されている。従って、基端部42がケース本体71に固定される構成が、簡素に実現されうる。
In the present embodiment, a part of the terminal piece 3 (the other end side) is embedded in the
基端部42、可動接点41及び第2当接部44は、一直線上に配されている。すなわち、可動接点41は、基端部42と第2当接部44とを結ぶ線上に配されている。しかも、端子片3側から固定片に向って、基端部42、可動接点41、第2当接部44の順で配置されている。このような配置によって、ブレーカー1の短手方向の大きさを小さくすることが可能となり、電気機器へのブレーカー1の実装の自由度が向上する。
The
図6は、ブレーカー1の変形例であるブレーカー1Aが示されている。同図では、蓋部材81が装着される前のブレーカー1Aの平面図が示されている。ブレーカー1Aのうち、以下で説明されていない部分については、上述したブレーカー1の構成が適宜採用されうる。
FIG. 6 shows a
ブレーカー1Aでは、固定片2Aの形状がブレーカー1の固定片2とは異なっている。図5に示される固定片2は、一端側の端子22から支持部23を経て他端側の固定接点21まで、ブレーカー1の長手方向に直線状にのびている。従って、図2に示される導通状態での固定片2における電流の経路は、端子22から支持部23を経て固定接点21に至っている。
In the
これに対して、図6に示される固定片2Aでは、平面視でブレーカー1Aの長手方向に直交する延出部25が設けられ、一端側の支持部23から固定接点21及び延出部25を経て他端側の端子22まで、平面視でL字状にのびている。すなわち、延出部25は、平面視で可動片4の弾性部43と直交する方向に延出されている。
On the other hand, in the fixed piece 2A shown in FIG. 6, the extending
ブレーカー1Aでは、導通状態での固定片2Aにおける電流の経路は、端子22から熱応動素子5の下方に位置される支持部23を経ることなく固定接点21に至る。従って、ブレーカー1では、固定片2Aにおける電流の経路を短縮することにより、抵抗値が減少するため、さらなる高容量化を図ることが可能となる。また、固定片2Aのうち熱応動素子5の直下に位置する支持部23での発熱が抑制されるので、さらなる高容量化を図ることが可能となる。なお、端子22と端子32とを離隔しつつ、導通状態での固定片2Aにおける電流の経路を短縮する観点から、延出部25の延出方向は、平面視で可動片4の弾性部43と直交する方向が望ましいが、少なくとも、平面視で可動片4の弾性部43と交わる方向であればよい。
In the
固定片2Aでは、延出部25は、平面視で固定接点21よりも可動片4の基端部42側に設けられているのが望ましい。本変形例では、延出部25は、平面視で固定接点21と基端部42との間からブレーカー1Aの短手方向に延出されている。これにより、導通状態での電流の経路が固定接点21及び可動接点41よりも基端部42の側、すなわち熱応動素子5から離れる側に集約することができる。従って、熱応動素子5の周辺での発熱がより一層抑制され、ブレーカー1Aのさらなる高容量化を図ることが可能となる。
In the fixed
固定片2Aは、平面視でL字状の形状に限られず、端子22が端子32と同方向に延出された平面視でクランク状の形状や、端子22が端子32とは逆方向に延出された平面視でU字状の形状であってもよい。
The fixed
図7は、ブレーカー1の別の変形例であるブレーカー1B及び1Cが示されている。同図では、蓋部材81が装着される前のブレーカー1B及び1Cの平面図が示されている。
FIG. 7 shows
ブレーカー1B及び1Cは、可動片4と熱応動素子5及びPTCサーミスター6とがブレーカー1B及び1Cの短手方向に位置ずれして配置されている点で、図1乃至5に示されるブレーカー1とは異なる。これに伴い、ケース本体71、固定片2等の形状も変更されている。ブレーカー1B及び1Cのうち、以下で説明されていない部分については、上述したブレーカー1の構成が適宜採用されうる。
The
ブレーカー1B及び1Cでも、平面視で、熱変形部51の中央部51aは、弾性部43の中央部43aから位置ずれして配されている。これにより、上記ブレーカー1と同様に、可動接点41から弾性部43に伝わった熱が、熱変形部51に伝わりにくくなり、熱変形部51の熱変形が抑制され、容易に高容量化を図ることが可能となる。ブレーカー1B及び1Cでは、その容量をブレーカー1と同等に高く維持しつつ、ケース本体71ひいてはブレーカー1B及び1Cの長さを短くすることが可能となる。
Even in the
ブレーカー1Bに対してブレーカー1Cでは、熱応動素子5及びPTCサーミスター6がより顕著に位置ずれしている。すなわち、熱変形部51は、弾性部43とは平面視で重複しない位置に配されている。これに伴い、第2当接部44は、弾性部43から可動片4の短手方向に延出された位置に形成されている。このようなブレーカー1Cによれば、弾性部43の熱が熱変形部51により一層伝わりにくくなり、熱変形部51の熱変形が抑制され、容易に高容量化を図ることが可能となる。
In the
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、固定接点21を有する固定片2と、可動接点41と弾性変形によって可動接点41を固定接点21に押圧して接触させる弾性部43とを有する可動片4と、温度変化に伴って熱変形する熱変形部51と可動片4と当接する第1当接部52とを有し、熱変形部51の熱変形により第1当接部52が可動片4を駆動し、可動接点41が固定接点21から離隔させる熱応動素子5とを備え、平面視で、熱変形部51の中央部51aは、弾性部43の中央部43aから位置ずれして配され、固定接点21と可動接点41とが接触しているとき、第1当接部52は、可動片4から離隔していればよい。
The present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiment, but at least the
例えば、固定片2は、端子片3の側に延出されていてもよい。この場合、端子片3の端子32と固定片2の端子22とが平面視で重複してもよい。また、可動片4の支持構造として、特開2014−235913号公報に示されるように、可動片4がカバー片に接合されている構造が、本発明に適用されていてもよい。
For example, the fixed
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。
The
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、ケース本体71と蓋部材81との接合においては、かしめ等の手法を用いることができる。かかる手法は、両者の接合部分に金属が配されている場合、特に有効である。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。
Moreover, the joining method of the case
本実施形態では、PTCサーミスター6による自己保持回路を有しているが、このような構成を省いた形態であっても適用可能であり、安定した温度追従性と抵抗値を確保しつつ、ブレーカー1の小型化を図ることができる。
In the present embodiment, the
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。
Alternatively, the
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。
Further, the shapes of the fixed
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。
Moreover, you may apply this invention to the form by which the
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。
Further, the
1 ブレーカー
2 固定片
21 固定接点
3 端子片
4 可動片
41 可動接点
42 基端部
43 弾性部
43a 中央部
44 第2当接部
5 熱応動素子
51 熱変形部
51a 中央部
52 第1当接部
7 ケース
71 ケース本体
501 2次電池
502 安全回路
DESCRIPTION OF
Claims (10)
可動接点と弾性変形によって該可動接点を前記固定接点に押圧して接触させる弾性部とを有する可動片と、
温度変化に伴って熱変形する熱変形部と前記熱変形部の熱変形によって前記可動片と当接する第1当接部とを有し、前記熱変形部の熱変形により前記第1当接部が前記可動片を駆動し、前記可動接点を前記固定接点から離隔させる熱応動素子とを備えたブレーカーにおいて、
平面視で、前記熱変形部の中央部は、前記弾性部の中央部から位置ずれして配され、
前記固定接点と前記可動接点とが接触しているとき、前記第1当接部は、前記可動片から離隔していることを特徴とするブレーカー。 A fixed piece having a fixed contact;
A movable piece having a movable contact and an elastic part that presses and contacts the movable contact with the fixed contact by elastic deformation;
A heat deforming portion that is thermally deformed in accordance with a temperature change; and a first contact portion that contacts the movable piece by the heat deformation of the heat deforming portion, and the first contact portion is formed by the heat deformation of the heat deforming portion. A breaker comprising a thermally responsive element that drives the movable piece and separates the movable contact from the fixed contact;
In plan view, the central portion of the thermally deformable portion is arranged to be displaced from the central portion of the elastic portion,
The breaker, wherein the first contact portion is separated from the movable piece when the fixed contact and the movable contact are in contact with each other.
前記可動片は、前記可動接点を挟んで前記先端部とは反対側の基端部で、前記ケースに固定されている請求項3記載のブレーカー。 A case that accommodates the fixed piece, the movable piece, and the thermally responsive element;
The breaker according to claim 3, wherein the movable piece is fixed to the case at a base end portion opposite to the tip end portion with the movable contact in between.
前記端子片の一部は、前記ケースに埋設され、前記基端部と電気的に接続されている請求項4記載のブレーカー。 A terminal piece connected to an external circuit;
The breaker according to claim 4, wherein a part of the terminal piece is embedded in the case and electrically connected to the base end portion.
前記固定片は、前記弾性部とは平面視で交わる方向に延出された延出部を含む請求項1乃至6のいずれかに記載のブレーカー。 The elastic part extends linearly,
The breaker according to any one of claims 1 to 6, wherein the fixing piece includes an extending portion that extends in a direction intersecting with the elastic portion in a plan view.
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