JP6159068B2 - Breaker manufacturing method - Google Patents
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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に関するものである。 The present invention relates to a small breaker 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、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、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ブレーカーもまた、さらなる小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, miniaturization is required. In particular, in recent portable information terminal devices, users have a strong desire for miniaturization (thinning), and devices newly released by each company are designed to be small in order to ensure superiority in design. The tendency to be remarkable is remarkable. Against this background, breakers that are mounted together with secondary batteries as one component of portable information terminal devices are also strongly required to be further miniaturized.
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(ベースターミナル)、可動片(可動アーム)、熱応動素子、PTCサーミスター等の部品が、樹脂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。
The breaker is provided with a thermally responsive element that operates according to a temperature change and conducts or cuts off a current.
上記特許文献1に示されたブレーカーにおいては、蓋部材がケース本体に超音波溶着されて樹脂ケースが一体化されると共に、可動片が固定部(当接部)において蓋部材(カバー部材)とケース本体(樹脂ベース)とによって表裏両面から挟み込まれて、可動片の姿勢が固定される(同文献の段落(0032)、(0037)等参照)。
In the breaker disclosed in
特許文献1において、樹脂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結合し、両者の間で高い溶着強度と気密性(密封性)が得られる。一方、固定片と共に電気回路を構成する可動片は、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結合は、樹脂材料同士の結合に比べて劣るため、両者の間で溶着強度が低下したり、気密性が低下することがある。このため、極めて劣悪な使用環境によっては、内部の空間に水分が入り込み、熱応動素子等を構成する金属に錆が発生することがあり、錆により熱応動素子の正常な熱変形動作が妨げられる虞があった。
In
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、可動片とケース本体及び蓋部材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、上述した錆の一因となっている。 In recent years, with the aim of improving production efficiency, a form in which the breaker is directly mounted on the circuit board has been studied. Furthermore, reflow soldering is used to connect the breaker terminal and the circuit board lead. Use is under consideration. However, the flux may enter through a slight gap generated between the movable piece, the case main body, and the lid member, which contributes to the rust described above.
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、可動片と樹脂ケースとの溶着強度及び気密性を高めて、熱応動素子等の錆を防止することにより熱応動素子の正常な熱変形動作を維持し、良好な温度特性を得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-mentioned problems, and improves the welding strength and airtightness between the movable piece and the resin case, thereby preventing the rust of the thermal responsive element and the like to be normal. An object of the present invention is to provide a breaker capable of maintaining a heat deformation operation and obtaining good temperature characteristics.
上記目的を達成するために、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、前記固定片、可動片及び熱応動素子を収容する樹脂ケースとを備えたブレーカーにおいて、前記可動片は、前記樹脂ケースの外側に突出される端子と、前記可動接点を前記固定接点に押圧するための弾性力を発生する弾性部と、前記端子と前記弾性部との間において前記樹脂ケースに当接する当接部を有し、前記当接部には、樹脂被膜が形成されているものである。 In order to achieve the above object, a breaker of the present invention includes a fixed piece having a fixed contact, a movable contact, a movable piece that presses the movable contact against the fixed contact, and a temperature change. In a breaker comprising: a thermally responsive element that operates the movable piece so that the movable contact is separated from the fixed contact by being deformed; and a resin case that houses the fixed piece, the movable piece, and the thermally responsive element, The movable piece includes a terminal projecting outside the resin case, an elastic part that generates an elastic force for pressing the movable contact against the fixed contact, and the resin case between the terminal and the elastic part. And a resin film is formed on the contact portion.
この発明において、前記樹脂被膜は、前記熱応動素子と対向する面に形成されていることが好ましい。 In this invention, it is preferable that the resin film is formed on a surface facing the thermoresponsive element.
この発明において、前記樹脂被膜は、前記熱応動素子と対向する面とは反対側の面に形成されていることが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the resin coating is formed on a surface opposite to the surface facing the thermoresponsive element.
この発明において、前記樹脂被膜は、少なくとも一部において、前記弾性部が延出されている方向に垂直な方向における前記当接部の一端から他端に亘って連続して形成されていることが好ましい。 In this invention, it is preferable that the resin coating is continuously formed at least partially from one end to the other end of the contact portion in a direction perpendicular to the direction in which the elastic portion extends. preferable.
この発明において、前記樹脂被膜は、前記熱応動素子との接触部を回避して形成されていることが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the resin film is formed so as to avoid a contact portion with the thermally responsive element.
また、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。 In addition, a safety circuit for an electric device according to the present invention includes the breaker.
また、本発明の2次電池パックは、前記ブレーカーを備えたことを特徴とする。 In addition, a secondary battery pack according to the present invention includes the breaker.
本発明のブレーカーによれば、当接部に形成されている樹脂被膜によって、当接部と樹脂ケースとの隙間が埋められて、可動片と樹脂ケースとの間の気密性が高められる。また、樹脂被膜は、印刷や塗布等の手法によって可動片の外表面に形成することができ、可動片に対して隙間なく極めて強固に密着させることができる。そして、樹脂被膜と樹脂ケースとは互いに樹脂同士であるので、超音波溶着によって強固に結合する。従って、可動片から樹脂ケースに至る領域の結合強度が高められ、極めて高い密封性が得られる。これにより、樹脂ケースの内部に水分やフラックスが侵入することを防止して、熱応動素子等の金属部品に錆が発生することを防止でき、熱応動素子の正常な熱変形動作を維持し、良好な温度特性を得ることができる。 According to the breaker of the present invention, the gap between the contact portion and the resin case is filled with the resin film formed on the contact portion, and the airtightness between the movable piece and the resin case is improved. Further, the resin film can be formed on the outer surface of the movable piece by a technique such as printing or coating, and can be extremely firmly adhered to the movable piece without any gap. And since a resin film and a resin case are mutually resin, it couple | bonds firmly by ultrasonic welding. Therefore, the bonding strength in the region from the movable piece to the resin case is increased, and extremely high sealing performance is obtained. This prevents moisture and flux from penetrating into the resin case, prevents rust from occurring in metal parts such as the thermal actuator, and maintains the normal thermal deformation operation of the thermal actuator, Good temperature characteristics can be obtained.
また、樹脂被膜が熱応動素子と対向する面に形成されている構成によれば、熱応動素子の外表面に水分等が付着することを効果的に防止でき、熱応動素子に錆が発生することを直接的に防止できる。 In addition, according to the configuration in which the resin film is formed on the surface facing the thermal response element, it is possible to effectively prevent moisture and the like from adhering to the outer surface of the thermal response element, and rust is generated in the thermal response element. This can be prevented directly.
また、樹脂被膜が熱応動素子と対向する面とは反対側の面に形成されている構成によれば、熱応動素子とは反対側の面から水分等が侵入することを防止でき、可動片と樹脂ケースとの溶着強度及び気密性をより一層高めることができる。 In addition, according to the configuration in which the resin film is formed on the surface opposite to the surface facing the thermal response element, moisture or the like can be prevented from entering from the surface opposite to the thermal response element. It is possible to further improve the welding strength and airtightness between the resin case and the resin case.
また、樹脂被膜が当接部の一端から他端に亘って連続して形成されている構成によれば、樹脂ケースの密閉性がより一層高められ、樹脂ケース内部への水分等の侵入を防止できる。 In addition, according to the configuration in which the resin coating is continuously formed from one end to the other end of the abutting portion, the sealing performance of the resin case is further improved, and the penetration of moisture and the like into the resin case is prevented. it can.
また、樹脂被膜が熱応動素子との接触部を回避して形成されている構成によれば、可動片と熱応動素子とが直接的に接触するので、樹脂被膜が両者の間の熱伝導を阻害しない。また、自己保持回路機能を付与すべく構成されたブレーカーにあっては、遮断時における可動片と熱応動素子との間の導通を確保できる。 In addition, according to the configuration in which the resin film is formed so as to avoid the contact portion with the heat-responsive element, the movable piece and the heat-responsive element are in direct contact with each other. Does not hinder. Further, in the breaker configured to provide the self-holding circuit function, conduction between the movable piece and the thermally responsive element at the time of interruption can be ensured.
また、本発明のブレーカーを備えた安全回路又は2次電池パックによれば、優れた温度特性によって安全性を確保した安全回路又は2次電池パックを製造できる。 Moreover, according to the safety circuit or the secondary battery pack provided with the breaker of the present invention, the safety circuit or the secondary battery pack in which safety is ensured by excellent temperature characteristics can be manufactured.
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す。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3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7等によって構成されている。樹脂ケース7は、樹脂ベース(第1ケース)71と樹脂ベース71の上面に装着されるカバー部材(第2ケース)72とカバー片8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、リン青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、樹脂ベース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、他端部の近傍にはPTCサーミスター6が載置されている。PTCサーミスター6は、固定片2の他端部23の近傍に3箇所形成された凸状のダボ(小突起)23aの上に載置される。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3に対向する位置に形成され、樹脂ベース71の上方に形成されている開口73bの一部から露出されている。端子22は樹脂ベース71の一端から外側に突出されている。
The fixing
可動片4は、固定片2と同等の金属板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と同等のリン青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の長手方向の一端には外部回路と電気的に接続される端子41が形成されて樹脂ベース71から外側に突出される。本実施形態においては、固定片2の端子22と可動片4の端子41の高さを揃えるために、可動片4は、樹脂ケース7の外部に形成された段曲げ部46においてクランク状に屈曲されている。可動片4の他端(アーム状の可動片4の先端に相当)には可動接点3が形成されている。可動接点3は、固定接点21と同等の材料によって形成され、溶接等の手法によって可動片4の先端部に接合されている。なお、本出願においては、可動片4において、可動接点3が接合されている面(すなわち図1において下側の面)を裏(うら)面、その反対側の面を表(おもて)面として説明している。可動片4は、可動接点3と端子41の間に、樹脂ベース71及びカバー部材72と当接する当接部42(アーム状の可動片4の基端に相当)及び弾性部43を有している。当接部42は、端子41と弾性部43との間で、可動片4の短手方向に翼状に突出する突出部42aを有する。弾性部43は、当接部42から可動接点3の側に延出されている。当接部42において樹脂ベース71とカバー部材72によって挟み込まれて可動片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3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。
The
樹脂ベース71とカバー部材72には、可動片4の当接部42と当接し、当接部42を固定状態で保持する当接部74と当接部79がそれぞれ形成されている。本実施形態では、樹脂ベース71の収納部73の外縁から樹脂ベース71の外壁に亘る領域に当接部74が形成されている。また、カバー部材72において、可動片4を挟んで当接部74と対向する領域に当接部79が形成されている。当接部42は、その裏面において樹脂ベース71の当接部74と当接し、その表面においてカバー部材72の当接部79と当接する。可動片4は、当接部74及び当接部79によって当接部42の裏表両面から挟み込まれて、樹脂ケース7に対して固定される。本実施形態においては、当接部42が可動片4の短手方向に翼状に突出する突出部42aを有するので、当接部42が幅広く大きな領域で樹脂ケース7の当接部74及び当接部79によって挟み込まれるので、可動片4が樹脂ケース7に対して強固に固定される。
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。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の下面には、熱応動素子5に対向して一対の小突起(接触部)44が形成されている。小突起44と熱応動素子5とは接触して、小突起44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)。
The
また、可動片4には、可動片4の厚み方向に貫通し、樹脂ベース71の突起74aが挿通される貫通穴45と、クランク状に形成された段曲げ部46と、可動片4の長手方向に対して垂直な短手方向に可動片4の一部が切除されたくびれ部49が形成されている。貫通穴45、段曲げ部46及びくびれ部49は、弾性部43を挟んで可動接点3とは反対側、すなわち弾性部43に対して端子41の側に設けられている。貫通穴45は、くびれ部49において可動片4の長手方向の中心線上に設けられている。段曲げ部46は、樹脂ケース7の外側であって端子41の根元近傍に形成されている。くびれ部49は、樹脂ケース7の端縁近傍に形成されている。貫通穴45及びくびれ部49によって特許文献1に記載の第2弾性部が構成される。
Further, the
熱応動素子5は円弧状に湾曲した初期形状をなし、バイメタル、トリメタルなどの複合材料からなる。過熱により動作温度に達すると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。既に述べたように熱応動素子5に錆が生ずると、熱応動素子5を構成する金属の物性に変化が生ずることから動作温度を超えても逆反り変形が発生せず、ブレーカーによる正常な電流遮断機能が妨げられる虞がある。そこで、本実施形態のブレーカー1にあっては、樹脂ケース7の密封性を高め、熱応動素子5の錆を防止する。
The thermally
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。
When the energization of the fixed
樹脂ケース7を構成する樹脂ベース71及びカバー部材72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)などの樹脂により成形されている。樹脂ベース71には、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納部73及び可動片4を収納するための開口73a,73bなどが形成されている。なお、樹脂ベース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、開口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。
The
また、樹脂ベース71は、可動片4の貫通穴45に挿通される突起74aと、可動片4を位置決めするための一対の位置決め部75と、可動片4の端子41を外部に露出させるための窓76を有する。突起74aは、貫通穴45に対応する形状に形成され、樹脂ベース71を補強する。突起74aの高さすなわち突出量は、可動片4の厚みより大きく設定され、カバー部材72の裏面には、突起74aの頂部に対応する凹部が必要に応じて設けられる。位置決め部75は、可動片4のくびれ部49に対応する形状に設けられている。すなわち、位置決め部75は、くびれ部49の近傍において切除された部分に介在し、樹脂ベース71を補強すると共に、カバー部材72の当接部79と溶着されて、樹脂ケース7の剛性・強度を高める。
The
カバー部材72には、カバー片8がインサート成形によって埋め込まれている。カバー片8は、上述したリン青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8は、図2及び図3に示すように、可動片4の上面と適宜当接し、可動片4の動きを規制すると共に、カバー部材72のひいては筐体としての樹脂ケース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。
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等を収容した樹脂ベース71の開口73を塞ぐように、カバー部材72が、樹脂ベース71の上面に装着される。樹脂ベース71とカバー部材72とは、例えば超音波溶着によって接合される。
As shown in FIG. 1, a
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3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、41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3を流れる量に比して実質的に無視できる程度である。
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、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3とが離反する。このとき、固定接点21と可動接点3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3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3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は、可動片4の構成を示す。同図において、(a)は可動片4の表側、(b)は可動片4の裏側を示す。可動片4は、樹脂ケース7の外側に突出される端子41と、可動接点3を固定接点21に押圧するための弾性力を発生する弾性部43と、端子41と弾性部43との間において樹脂ケース7に当接する当接部42を有する。図4(a)においてハッチングで示す当接部42の表面(熱応動素子5と対向する面とは反対側の面)42bは、カバー部材72の当接部79と、図4(b)においてハッチングで示す当接部42の裏面(熱応動素子5と対向する面)42cは、樹脂ベース71の当接部74とそれぞれ当接する。本実施形態において、当接部42の表面42b及び裏面42cには、例えばポリアミドイミド類等の樹脂材料からなる樹脂被膜42dが形成されている。樹脂被膜42dの厚みは、例えば数μmから数十μmとされる。ポリアミドイミド類等の樹脂材料は、鉛フリーはんだ実装に対する耐熱性を有する。
FIG. 4 shows the configuration of the
なお、樹脂被膜42dに用いられる樹脂材料は、可動片4に用いられる金属材料並びに樹脂ベース71及びカバー部材72に用いられる樹脂材料との相性次第であって、特に限定されない。より具体的には、樹脂被膜42dに用いられる樹脂材料には、エポキシ、アクリルなどに代表される塗装の下地として用いられるプライマーも含まれ得る。樹脂被膜42dは、プライマーと樹脂塗料が積層された構成、可動片4の側にプライマーが樹脂ベース71及びカバー部材72の側に樹脂塗料が塗布された構成、又は樹脂ベース71及びカバー部材72に用いられる樹脂材料が溶融して可動片4の側のプライマーと強固に結合する構成であってもよい。また、可動片4に形成される樹脂被膜42dは、上記材料を塗布若しくは印刷し、乾燥させたもの又は焼き付けにより硬化させたものなど、物性的な態様も限定されない。すなわち、樹脂被膜42dに用いられる樹脂材料は、可動片4に用いられる金属材料と樹脂ベース71及びカバー部材72に用いられる樹脂材料との親和性を高める物質であれば、特に限定されない。
The resin material used for the
図5及び図6は、可動片4の製造工程を示す。図5(a)に示すように、可動片4は、上述したリン青銅等を主成分とする金属板の母材40から形成される。図5(b)に示すように、母材40における当接部42に相当する領域に、樹脂被膜42dが形成される。樹脂被膜42dは、樹脂材料を母材40の表面及び裏面に塗布又は印刷することにより、母材40の表面及び裏面に形成される。樹脂被膜42dは、母材40の幅方向に連続して形成される。そして、図6(a)に示すように、プレス加工により、母材40から可動片4が切り出される。このとき、可動片4に端子41、当接部42、弾性部43、小突起44、貫通穴45、段曲げ部46、くびれ部49等が形成され、さらに弾性部43の先端に可動接点3が形成される。この段階では、端子41はキャリア40aと一体に繋がっており、キャリア40aを把持することにより、可動片4を搬送し、樹脂ベース71に対して適切に位置合わせすることができる。そして、図6(b)に示すように、キャリア40aから端子41を切断すると、貫通穴45と突起74aとの係合及び当接部42突出部42aの端縁と開口73aの側壁との係合によって、可動片4が正確に案内されて、樹脂ベース71の上に載置される。この後、樹脂ベース71にカバー部材72が装着され、超音波溶着によって樹脂ベース71とカバー部材72とが結合される。なお、図5及び図6では、一つの可動片4の製造工程について説明したが、例えば特許第3413167号公報に開示されているように、キャリア40aを介して連結された複数の可動片4を用いて、ブレーカー1を効率よく量産してもよい。この場合、母材40及び樹脂被膜42dは、複数の可動片4が配列された方向に連続して形成される。
5 and 6 show the manufacturing process of the
樹脂材料を塗布又は印刷することによって可動片4を構成する金属板の表面及び裏面に形成された樹脂被膜42dは、金属板の表面及び裏面と強固に密着し、容易に剥離することはない。また、樹脂被膜42dと樹脂ベース71及びカバー部材72とは、共に樹脂材料からなるため、超音波溶着によって強固に結合する。その結果、可動片4から樹脂ケース7に至る領域の結合強度が高められ、可動片4と樹脂ケース7とが強固に密着する。
The
樹脂被膜42dは、当接部42の表面42b及び裏面42cの全面に亘って連続して形成されている。従って、可動片4の当接部42と樹脂ベース71の当接部74及びカバー部材72の当接部79との間に隙間が生ずることなく、樹脂ケース7の密閉性が高められる。ここで、樹脂被膜42dが当接部42の表面42b及び裏面42cの全面に亘って連続して形成されるとは、可動片4を構成する金属材料と樹脂ケース7を構成する樹脂材料とが溶着により接合される部分において全面に亘って連続して形成されることを意味する。従って、本実施形態のように当接部42に設けられた貫通穴45によって樹脂被膜42dの連続性が部分的に断たれていても、貫通穴45に挿通された突起74aの頂部とカバー部材72の当接部79とが、樹脂同士の溶着により隙間なく強固に結合される。このため、当接部42に貫通穴45が設けられることによる樹脂ケース7の密閉性の低下は生じない。また、貫通穴45の側壁(端面)及びくびれ部49の側壁には、突起74a及び位置決め部75の樹脂材料が溶融して流れ込むため、上記と同様に樹脂ケース7の密閉性の低下は生じない。なお、可動片4の当接部42に形成された樹脂被膜42dは、完成後のブレーカー1において、樹脂ベース71からカバー部材72を分離することにより確認できる。
The
また、樹脂被膜42dは、弾性部43に形成されている小突起44よりも端子41の側に形成されている。すなわち、樹脂被膜42dは、熱応動素子5と接触する小突起44を回避して形成されている。これにより、可動片4の小突起44と熱応動素子5とが樹脂被膜42dを介することなく直接的に接触するので、樹脂被膜42dが可動片4と熱応動素子5との間の熱伝導を阻害しない。また、上述したPTCサーミスター6による自己保持回路機能を有するブレーカー1において図3に示す遮断状態における、可動片4と熱応動素子5との間の導通を確保できる。
Further, the
以上のように、本実施形態のブレーカー1によれば、当接部42に形成されている樹脂被膜42dによって、当接部42と樹脂ケース7との隙間が埋められて、可動片4と樹脂ケース7との間の気密性が高められる。また、樹脂被膜42dは、印刷や塗布等の手法によって可動片4の外表面に形成することができ、可動片4に対して隙間なく極めて強固に密着させることができる。そして、樹脂被膜42dと樹脂ケース7とは互いに樹脂同士であるので、超音波溶着によって強固に結合する。従って、可動片4から樹脂ケース7に至る領域の結合強度が高められ、極めて高い密封性が得られる。これにより、樹脂ケース7の内部に水分やフラックスが侵入することを防止して、熱応動素子5等の金属部品に錆が発生することを防止でき、熱応動素子5の正常な熱変形動作を維持し、良好な温度特性を得ることができる。
As described above, according to the
また、樹脂被膜42dが熱応動素子5と対向する面に形成されているので、熱応動素子5の外表面に水分等が付着することを効果的に防止でき、熱応動素子5に錆が発生することを直接的に防止できる。
In addition, since the
また、樹脂被膜42dが熱応動素子5と対向する面とは反対側の面に形成されているので、熱応動素子5とは反対側の面から水分等が侵入することを防止でき、可動片4と樹脂ケース7との溶着強度及び気密性をより一層高めることができる。
Further, since the
また、樹脂被膜42dが当接部42の全面に亘って連続して形成されているので、樹脂ケース7の密閉性がより一層高められ、樹脂ケース7内部への水分等の侵入を防止できる。
Further, since the
また、樹脂被膜42dが熱応動素子5と接触する小突起44を回避して形成されているので、可動片4と熱応動素子5とが直接的に接触し、樹脂被膜42dが両者の間の熱伝導を阻害しない。また、PTCサーミスター6を備え自己保持回路機能を有するブレーカー1において、図3に示す遮断時における可動片4と熱応動素子5との間の導通を確保できる。
Further, since the
(変形例)
図7は、ブレーカー1の変形例であるブレーカー1Aを示す。ブレーカー1Aは、可動片4Aの段曲げ部46が樹脂ケース7の内部に配設されている点でブレーカー1とは異なる。図7において、可動片4Aのハッチングで示す当接部42の表裏両面に、樹脂被膜42dが形成されている点は、ブレーカー1と同様である。また、貫通穴45が長穴に変更されることに伴い、突起74aの形状も変更されている。また、可動片4Aは、斜面47と係合部48を有する。斜面47は、段曲げ部46において可動片4Aの方向に沿って連続して形成され、係合部48は、くびれ部49から端子41にかけて、可動片4Aの短手方向に沿って2箇所に設けられ、樹脂ベース71の位置決め部75と係合される。
(Modification)
FIG. 7 shows a
このブレーカー1Aにおいては、可動片4Aの段曲げ部46が樹脂ケース7の内部に配設されることに伴い、樹脂ベース71の当接部74が段曲げ部46に対応する階段状に形成される。また、カバー部材72には、その内壁面から可動片4Aの段曲げ部46に対応する形状に突出する段部77と、段部77に形成された斜面78(図8参照)が形成される。斜面78は、可動片4Aの斜面47に対応し、可動片4Aの長手方向に対して垂直な方向に沿って連続して形成されている。
In the
図8(a)(b)は、樹脂ベース71に可動片4Aが組み込まれ、カバー部材72が装着されて溶着される様子を時系列で示す。可動片4Aは、樹脂ベース71の開口73a,73bに案内されて樹脂ベース71に組み込まれる。このとき、図7に示すように、可動片4Aに形成されているくびれ部49の両側の係合部48に位置決め部75が係合されると共に、貫通穴45に樹脂ベース71の突起74aが挿通される。また、貫通穴45に突起74aが挿通されることに加え、一対の係合部48と一対の位置決め部75との係合により、樹脂ベース71に対する可動片4Aの回転が規制され、仮の位置決めが容易に行われる。
FIGS. 8A and 8B show in time series how the
この仮の位置合わせの段階では、樹脂ベース71に対する可動片4Aの位置合わせが正確になされている必要はない。また、可動片4Aは、後の工程で最終的な位置合わせができるように、樹脂ベース71の上に載置された状態であり、固定されてはいない。なお、樹脂ベース71の開口73a,73b及び突起74aの位置、形状、寸法等は、仮の位置合わせがなされた位置から完全に位置決めされる定位置まで可動片4Aを案内し易くなるように、可動片4Aの対応する箇所と相似形に形成されている。
In this temporary alignment stage, it is not necessary that the
図8(a)に示すように可動片4Aが樹脂ベース71に組み込まれた後、樹脂ベース71にカバー部材72が装着される。カバー部材72は、樹脂ベース71の開口73aに段部77を挿入し、可動片4Aの段曲げ部46に段部77を押し当てることで可動片4Aを位置合わせしながら、樹脂ベース71に装着される。
As shown in FIG. 8A, after the
図8(b)に示すように、カバー部材72が樹脂ベース71の方向(図中白抜き矢印方向)に押圧されると、可動片4Aの斜面47とカバー部材72の斜面78とが当接する。斜面47及び斜面78は、可動片4Aの長手方向に対して垂直な方向に沿って連続して形成されているので、なおもカバー部材72が樹脂ベース71の方向に押圧されると、可動片4Aの斜面47はカバー部材72の斜面78によって可動片4Aの長手方向に押される(付勢される)。その結果、斜面78,47によって力の方向が変換され、可動片4Aの全体が長手方向すなわち固定片2の存在する矢印A方向に押されて移動する。このとき、斜面47に対向して配設されている一対の係合部48と、斜面78に対向して配設されている一対の位置決め部75とが当接して係合する。これにより、突起74a等によって仮の位置合わせがなされていた可動片4Aは、樹脂ベース71に対して正確に位置決めされる。すなわち、樹脂ベース71に対して可動片4Aが組み込まれる際に生じている仮の位置合わせ時の誤差は軽減され、樹脂ベース71に対する可動片4Aの位置決め誤差を、実質的に樹脂ベース71の位置決め部75と可動片4Aの係合部48の製造時における寸法誤差程度に留めることができる。
As shown in FIG. 8B, when the
そして、樹脂ベース71にカバー部材72が装着されて超音波溶着されるとき、樹脂ベース71の突起74aの先端がカバー部材72の内壁面と当接し接合される。これに伴い、可動片4Aが、貫通穴45の周辺すなわち当接部42において、樹脂ベース71及びカバー部材72によって上下方向から強固に接合される。これにより、可動片4Aが、樹脂ベース71に対して定位置(あるべき位置)で固定される。なお、カバー部材72が樹脂ベース71に溶着され、可動片4Aが固定された後も、斜面47と斜面78とは当接状態を維持し、可動片4Aは、矢印A方向に押され続ける。また、これに伴い、位置決め部75と係合部48とは係合状態を維持し、樹脂ベース71に対する可動片4Aの位置及び姿勢は、正常に維持され続ける。
When the
樹脂ベース71にカバー部材72が装着され、樹脂ベース71がカバー部材72の方向に押圧されながら、樹脂ベース71又はカバー部材72のいずれか一方又は両方に超音波振動が付与されると、樹脂ベース71とカバー部材72との当接部位(主として、樹脂ベース71及びカバー部材72の周縁部)は摩擦熱により溶着し、樹脂ベース71とカバー部材72とが一体化され、樹脂ケース7を構成する。
When ultrasonic vibration is applied to either one or both of the
ブレーカー1Aによれば、可動片4Aの当接部42に樹脂被膜42dが形成されているのでブレーカー1と同等の作用効果が得られる。さらに、斜面47及び斜面78並びに係合部48及び位置決め部75等による正確な位置決め作用により、樹脂ベース71に対する可動片4Aの姿勢が安定する。従って、可動片4Aの先端部に設けられている可動接点3と固定接点21との相対的な位置関係のばらつきが抑制され、より一層良好な温度特性を得ることができる。
According to the breaker 1A, 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、少なくとも可動片4等の端子41と弾性部43との間において樹脂ケース7に当接する当接部42に樹脂被膜42dが形成されていればよい。
The present invention is not limited to the configuration of the above embodiment, and a
また、本発明は種々の変形が可能であり、例えば、樹脂被膜42dは、可動片4等の当接部42の表面42b又は裏面42cのいずれか一方に形成されていてもよい。また、樹脂被膜42dは、当接部42の全面に亘って形成されている形態に限られず、少なくとも一部において、可動片4等の幅方向(弾性部43が延出されている方向に垂直な方向)における当接部42の一端から他端に亘って連続して形成されていればよい。一部においても当接部42の一端から他端に亘って連続して形成されていれば、樹脂ケース7の内部空間を外部から遮蔽して、水分やフラックス等の侵入を防止できるからである。
The present invention can be modified in various ways. For example, the
また、固定片4の表面及び/又は裏面に樹脂被膜が形成されていてもよい。この場合、樹脂被膜は、固定片4の一部が樹脂ベース71及び/又はカバー部材72と溶着される構造において、樹脂ケース7の密封性を高めようとする際に特に有効となる。さらには、ブレーカーを構成するカバー片等、他の金属部品が樹脂ケース内部の収容部から外部に延出され、その一部が樹脂ケースと溶着される構造において、樹脂ケースと溶着される部分に樹脂被膜が形成されていてもよい。すなわち、樹脂ケース内部の収容部から外部に至る領域における各部品の境界が、インサート成形によって金属材料の周囲に樹脂材料が隙間なく充填されている形態、金属材料に樹脂被膜が隙間なく形成されている形態又は樹脂材料同士が隙間なく溶着されている形態等によって構成され、収容部全体が樹脂ケースの外部から封鎖されている構造が好ましい。
In addition, a resin film may be formed on the front surface and / or the back surface of the fixed
また、図1等においては、可動片4は、貫通穴45、段曲げ部46及びくびれ部49の構成を有する形態であるが、これらの構成うちのいずれか又は全てが廃されていてもよい。例えば、貫通穴45を廃する場合は、樹脂ベース71の突起74aも廃される。また、段曲げ部46が廃される場合は、端子41が平坦な形状となる。この構成においては、段曲げ部46を廃することにより、可動片4及び樹脂ベース71の長手方向の寸法を小さくして、ブレーカー1のさらなる小型化を図ることができる。また、くびれ部49が廃される場合は、可動片4は、当接部42から端子41に亘って等幅に形成され、これに伴い樹脂ベース71の位置決め部75の形状も変更される。このように、可動片4の当接部42並びに樹脂ベース71の当接部74及びカバー部材72の当接部79等の形状は、図1及び図7等に示したものに限られず、適宜変更可能である。また、熱応動素子5及び収容部73等の形状も、図1及び図7等に示したものに限られず、適宜変更可能である。
Moreover, in FIG. 1 etc., the
また、樹脂ベース71とカバー部材72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(膠状)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、樹脂ケース7は、樹脂ベース71とカバー部材72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可動片4が挟まれて保持される形態であればよい。この場合、一方が第1ケース、他方が第2ケースとなる。
Moreover, the joining method of the
また、可動片4をバイメタル又はトリメタル等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、一体化された可動片に伝熱部が形成されることになり、ブレーカー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。また、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る。
Moreover, the structure which forms the
また、特開2005−203277号公報に示されるような、当接部42又はその近傍において、可動片4が端子41の側と可動接点3の側に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。この場合において、樹脂被膜42dは、アームターミナルの裏面と可動アームの表面のうち、いずれか一方に形成されていてもよく、両方に形成されていてもよい。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。
Further, as shown in JP-A-2005-203277, 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9は2次電池パック100を示す。2次電池パック100は、2次電池101と、2次電池101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102を示す。安全回路102は2次電池101の出力回路中に直列にブレーカー1を備えている。
Further, the
1,1A ブレーカー
2 固定片
3 可動接点
4,4A 可動片
5 熱応動素子
7 樹脂ケース
8 カバー片
21 固定接点
41 端子
42 当接部
42d 樹脂被膜
43 弾性部
101 2次電池
102 安全回路
DESCRIPTION OF
Claims (1)
金属板に樹脂被膜を部分的に形成する第1工程と、 A first step of partially forming a resin coating on a metal plate;
前記樹脂被膜が形成された前記金属板から前記可動片を切り出す第2工程と、 A second step of cutting out the movable piece from the metal plate on which the resin film is formed;
前記可動片及び熱応動素子を前記収容部に収容し、前記カバー部材を前記樹脂ベースに装着する第3工程と、 A third step of accommodating the movable piece and the thermally responsive element in the accommodating portion, and mounting the cover member on the resin base;
前記カバー部材と前記樹脂ベース及び前記樹脂被膜とを超音波溶着によって結合する第4工程とを含み、 A fourth step of bonding the cover member, the resin base and the resin coating by ultrasonic welding,
前記第3工程では、前記可動片の前記樹脂被膜が形成された領域が前記樹脂ベースと前記カバー部材とによって挟持されるように、前記可動片が前記樹脂ベースに収容されることを特徴とするブレーカーの製造方法。 In the third step, the movable piece is accommodated in the resin base such that a region of the movable piece on which the resin film is formed is sandwiched between the resin base and the cover member. Breaker manufacturing method.
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