JP6224920B2 - Breaker, safety circuit including the same, and secondary battery circuit - 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、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。ケースは、通常、成形の容易さ及びコスト等を考慮して、熱可塑性等の樹脂材料によって構成されている。
The breaker is provided with a thermally responsive element that operates according to a temperature change and conducts or cuts off a current.
しかしながら、上記特許文献に示された構造のブレーカーにおいては、リン青銅等を主成分とする金属板によって構成される可動片と樹脂ベース及びカバー部材との間で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。 However, in the breaker having the structure shown in the above patent document, sufficient adhesion cannot be obtained between the movable piece constituted by a metal plate mainly composed of phosphor bronze or the like, the resin base, and the cover member. When a breaker is used for a long time in an atmosphere with extremely high temperature and humidity, there is a risk that water vapor may enter the internal space that accommodates the thermal actuator and the like. There is a concern that the water vapor that has entered the internal space of the breaker may adversely affect the metal that constitutes the thermally responsive element.
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、可動片と樹脂ベース及びカバー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、上述した懸念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 from a slight gap generated between the movable piece, the resin base, and the cover member, which contributes to the above-mentioned concern.
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、ケースの気密性を高めて、熱応動素子等の金属への悪影響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 maintains the normal heat deformation operation of the thermoresponsive element by improving the airtightness of the case and preventing the adverse effect on the metal such as the thermoresponsive element. And it aims at providing the breaker which can acquire a favorable temperature characteristic.
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、前記熱応動素子を収容する収容部を有する第1ケースと、前記第1ケースに装着される第2ケースとを備えたブレーカーにおいて、前記第1ケースと第2ケースとは、前記収容部の外側で全周に亘って接合されていることを特徴とする。 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. A thermally responsive element that operates the movable piece so that the movable contact is separated from the fixed contact by being deformed, a first case having a housing portion that houses the thermally responsive element, and a first case that is attached to the first case. In the breaker including the second case, the first case and the second case are joined over the entire circumference outside the housing portion.
本発明にかかるブレーカーにおいては、前記第2ケースに一体に成形されたカバー片をさらに備え、前記第2ケースは、前記カバー片の周縁に形成された周縁部と、前記周縁部から連続して前記カバー片の内面側に形成された内面部とを有し、前記内面部において前記第1ケースと接合されていることが望ましい。 The breaker according to the present invention further includes a cover piece integrally formed with the second case, and the second case includes a peripheral edge formed on a peripheral edge of the cover piece and a continuous portion from the peripheral edge. It is desirable to have an inner surface portion formed on the inner surface side of the cover piece, and to be joined to the first case at the inner surface portion.
本発明にかかるブレーカーにおいては、前記第2ケースの前記内面部には、前記第1ケースの側に突出し、前記収容部の側壁を構成する突出部が形成されていることが望ましい。 In the breaker according to the present invention, it is preferable that a protruding portion that protrudes toward the first case and constitutes a side wall of the housing portion is formed on the inner surface portion of the second case.
本発明にかかるブレーカーにおいては、前記第2ケースの前記内面部には、前記熱応動素子の熱変形時に、前記熱応動素子と当接する当接部を有することが望ましい。 In the breaker according to the present invention, it is desirable that the inner surface portion of the second case has an abutting portion that abuts on the thermally responsive element when the thermally responsive element is thermally deformed.
本発明にかかるブレーカーにおいては、前記カバー片は、前記第2ケースから突出する端子を有することが望ましい。 In the breaker according to the present invention, it is preferable that the cover piece has a terminal protruding from the second case.
本発明にかかるブレーカーにおいては、前記カバー片は、その内面に、前記可動片の一部が接合される接合部を有することが望ましい。 In the breaker according to the present invention, it is desirable that the cover piece has a joint portion on the inner surface thereof to which a part of the movable piece is joined.
本発明にかかるブレーカーにおいては、前記カバー片は、前記端子と前記接合部との間において、前記突出部に埋設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 cover piece is embedded in the protruding portion between the terminal and the joint portion.
本発明にかかるブレーカーにおいては、前記可動片は、前記熱応動素子と平面視で重複する領域において前記カバー片と接合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 movable piece is joined to the cover piece in a region overlapping with the thermally responsive element in plan view.
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、第1ケースと第2ケースとは、収容部の外側で全周に亘って接合されているので、収容部の内部空間は、密閉されてブレーカーの外部から隔離される。これにより、ケースの気密性が高められ、熱応動素子を構成する金属等に悪影響を及ぼすことを防止でき、熱応動素子の正常な熱変形動作が維持され、良好な温度特性を得ることができる。 According to the breaker of the present invention, since the first case and the second case are joined over the entire circumference outside the accommodating portion, the internal space of the accommodating portion is sealed and isolated from the outside of the breaker. The As a result, the airtightness of the case is enhanced, it is possible to prevent adverse effects on the metal and the like constituting the thermoresponsive element, the normal thermal deformation operation of the thermoresponsive element is maintained, and good temperature characteristics can be obtained. .
第2ケースが、カバー片の周縁に形成された周縁部と、周縁部から連続してカバー片の内面側に形成された内面部とを有し、内面部において第1ケースと接合されている構成によれば、ブレーカーの高さ寸法を低減しながら、収容部の密閉性を高めることができる。 The second case has a peripheral portion formed on the periphery of the cover piece and an inner surface portion formed on the inner surface side of the cover piece continuously from the peripheral portion, and is joined to the first case on the inner surface portion. According to the configuration, it is possible to improve the sealing performance of the housing portion while reducing the height dimension of the breaker.
第2ケースの内面部に、第1ケースの側に突出する突出部が形成されている構成によれば、突出部において第2ケースとカバー片とが強固に接合され、ケースの気密性がより一層高められる。さらに、突出部が収容部の側壁を構成するので、熱応動素子の位置及び姿勢が安定し、良好な温度特性が得られる。 According to the configuration in which the protruding portion that protrudes toward the first case is formed on the inner surface portion of the second case, the second case and the cover piece are firmly joined to each other at the protruding portion, and the case is more airtight. Increased further. Furthermore, since the protruding portion constitutes the side wall of the housing portion, the position and posture of the thermally responsive element are stabilized and good temperature characteristics can be obtained.
第2ケースの内面が、熱応動素子の熱変形時に、熱応動素子と当接する当接部を有する構成によれば、熱変形した熱応動素子による可動片の押し上げ量を大きくできる。これにより、ブレーカーの高さ寸法を増大させることなく、ブレーカーによる電流の遮断動作の安定性を高めることができる。 According to the configuration in which the inner surface of the second case has a contact portion that comes into contact with the heat responsive element when the heat responsive element is thermally deformed, it is possible to increase the amount by which the movable piece is pushed up by the heat responsive element. Thereby, the stability of the current interruption operation by the breaker can be enhanced without increasing the height dimension of the breaker.
カバー片が、第2ケースから突出する端子を有する構成によれば、可動片の周辺の構成が簡素化されるので、ブレーカーの設計の自由度が高まる。 According to the configuration in which the cover piece has a terminal protruding from the second case, the configuration around the movable piece is simplified, so that the degree of freedom in designing the breaker is increased.
カバー片が、その内面に、可動片の一部が接合される接合部を有する構成によれば、可動片の姿勢が安定するので、固定接点と可動接点との接触圧力が安定し、通電時の抵抗値が安定すると共に、良好な温度特性を得ることができる。 According to the configuration in which the cover piece has a joint portion on the inner surface where a part of the movable piece is joined, since the posture of the movable piece is stable, the contact pressure between the fixed contact and the movable contact is stable, In addition, the resistance value can be stabilized and good temperature characteristics can be obtained.
カバー片が、端子と接合部との間において、突出部に埋設されている構成によれば、ケースの気密性がより一層高められると共に、ケースの強度・剛性が高められ、可動片の姿勢がより一層安定する。 According to the configuration in which the cover piece is embedded in the protruding portion between the terminal and the joint, the airtightness of the case is further improved, the strength and rigidity of the case are increased, and the posture of the movable piece is increased. More stable.
接合部が、熱応動素子と平面視で重複する領域に設けられている構成によれば、カバー片及び第2ケースの小型化を図ることができる。 According to the configuration in which the joint portion is provided in the region overlapping with the thermally responsive element in plan view, the cover piece and the second case can be reduced in size.
また、本発明のブレーカーを備えた安全回路又は2次電池回路によれば、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次電池回路を製造できる。 Moreover, according to the safety circuit or secondary battery circuit provided with the breaker of the present invention, it is possible to manufacture a safety circuit or secondary battery circuit that ensures safety due to excellent temperature characteristics.
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を収容するケース7等によって構成されている。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)24aの上に載置されて、突起24a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部73c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き出されている。
The fixing
固定片2は、端子22、固定接点21及び支持部23において露出し、端子22と固定接点21との間及び固定接点21と支持部23との間において樹脂ベース71に埋設される。固定片2の支持部23の表面は、ケース7の内部の収容空間に露出し、突起24aを介してPTCサーミスター6と電気的に接触している。
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、カバー片8の内面に接合される接合部42(アーム状の可動片4の基端に相当)が形成されている。接合部42は、カバー片8の内面に設けられている接合部82と溶接等により接合されている。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は、可動接点3と接合部42の間に、弾性部43を有している。弾性部43は、接合部42から可動接点3の側に延出されている。接合部42においてカバー片8によって可動片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
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に対向して突起(接触部)44が形成されている。熱応動素子5の熱変形時に突起44と熱応動素子5とは接触して、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3参照)。
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。
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。
When the energization of the fixed
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(PA)、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。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容部73、カバー部材72の突出部95を収納するための凹部73a、開口部73b及び可動接点3を収納するための開口部73cなどが形成されている。凹部73a及び開口部73bの形状は、突出部95に対応する。なお、樹脂ベース71に組み込まれた熱応動素子5の端縁は、収容部73の内部に形成されている枠によって当接され、熱応動素子5の逆反り時に案内される。
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、可動片4を支持すると共に、カバー部材72を補強し、カバー部材72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。
A
カバー片8は、その先端部に端子81を有する。端子81の底面は、樹脂ベース71の底面及び固定片2の端子22の底面と同一平面上に形成されている。カバー片8は、その内面に可動片4が接合される接合部82を有し、その外面にカバー部材72からブレーカー1の外部に露出する露出部83を有する。
The
接合部82は、熱応動素子5と平面視で重複する領域に設けられている。これにより、カバー片8及びカバー部材72の小型化を図ることができる。露出部83は、カバー部材72に形成されている開口部91からブレーカー1の外部に露出する。露出部83の外面とカバー部材72の外面とは同一平面上に形成されている。これにより、ブレーカー1の高さ寸法を小さくできる。
The
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の収容部73等を塞ぐように、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, 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3は接触し、可動片4の弾性部43及びカバー片8などを通じてブレーカー1の両端子22、81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、カバー片8がインサートされ、可動片4が接合されたカバー部材72を内面側から示している。カバー部材72は、カバー片8の露出部83の周縁に形成された周縁部92と、周縁部92から連続してカバー片8の内面側に形成された内面部93とを有する。周縁部92は、カバー片8を保持する。周縁部92の内側には、可動片4を収容するための収容部94が形成されている。内面部93は、樹脂ベース71の端面74(図1参照)と超音波溶着等により接合されている。
FIG. 4 shows the
カバー部材72の内面部93には、樹脂ベース71の側に突出する突出部95が形成されている。突出部95は、第1突出部95a及び第2突出部95bを有する。第1突出部95aと第2突出部95bとは、階段状に形成されている。第1突出部95aは、樹脂ベース71の凹部73aと、第2突出部95bは、樹脂ベース71の開口部73bとそれぞれ嵌合し、隙間なく溶着されている。樹脂ベース71とカバー部材72とが超音波溶着等により接合されると、カバー部材72の第1突出部95aは、収容部73の側壁の一部を構成し、熱応動素子5を案内する(図2、図3等参照)。
A
突出部95には、カバー片8の埋設部84が埋設されている。埋設部84は、カバー片8の接合部82と端子81との間に形成されている。埋設部84は、第1曲げ部84aと第2曲げ部84bとを有する。第1曲げ部84a及び第2曲げ部84bによって、埋設部84は階段状の段曲げ形状に形成されている。
An embedded
カバー部材72の突出部95には、その側壁から収容部94に突出する当接部96が形成されている。図3に示すように、当接部96は、熱応動素子5の熱変形時に、熱応動素子5の端縁と当接し、熱応動素子5の姿勢を規制する。本実施形態にあっては、図2に示す通電時において、熱応動素子5の端縁は、当接部96から離れているが、両者が常時当接していてもよい。
The
図5は、カバー部材72が成形される要領を示している。カバー部材72は、金型300を用いた射出成形工程によって形成される。金型300は、雌金型301及び雄金型302を有する。図5(a)に示すように、射出成形の際には、カバー片8がインサートされる。装填されるカバー片8には、プレス加工等により、端子81、埋設部84等が既に形成されている。
FIG. 5 shows how the
カバー片8が金型300内に装填され、雌金型301及び雄金型302の間で型閉じ動作がなされると、図5(b)に示すように、雌金型301及び雄金型302によって区画されたキャビティ空間303が金型300の内部に生ずる。例えば、埋設部84の周辺には、突出部95を形成するためのキャビティ空間303が区画される。
When the
図5(c)に示すように、上記キャビティ空間303には樹脂材料304が充填され、冷却・硬化後に型開きの後、カバー片8がインサートされたカバー部材72が取り出される。埋設部84の周辺のキャビティ空間303に充填された樹脂材料304が硬化することによって突出部95等が形成される。樹脂材料304の充填は、雌金型301又は雄金型302に形成されているゲート(図示せず)を介してなされる。本実施形態においては、カバー片8に可動片4が接合される前に、カバー片8が金型300内に装填される。これにより、雄金型302の形状をカバー片8のみに対応する簡素なものとすることができ、金型300の製造コストが低減される。
As shown in FIG. 5C, the
図6は、カバー部材72のカバー片8に可動片4が接合され、樹脂ベース71にカバー部材72が装着される要領を示している。図6(a)に示されるように、上述した射出成形工程によって、カバー片8の埋設部84は、突出部95に埋設され、突出部95の側壁には、当接部96が形成されている。
FIG. 6 shows how the
図6(b)に示されるように、カバー片8の内面に可動片4が接合される。両者の接合は、カバー片8の接合部82及び可動片4の接合部42においてなされる。これにより、図6(c)に示されるように、樹脂ベース71、カバー片8及び可動片4が一体化される。本実施形態にあっては、可動片4は溶接によってカバー片8と接合されるが、十分な接合強度が得られ、かつ可動片4とカバー片8との間で十分な導通が得られれば、他の接合形態を適用してもよい。カバー片8と可動片4との接合は、図5に示めされるインサート成形の前に行ってもよい。この場合、カバー部材72を構成する樹脂によって、可動片4とカバー片8との接合強度が十分に得られるのであれば、カバー片8と可動片4との溶接による接合を省略してもよい。
As shown in FIG. 6B, the
その後、図6(d)に示されるように、固定片2が埋設され、PTCサーミスター6及び熱応動素子5が載置されている樹脂ベース71にカバー部材72が装着され、樹脂ベース71とカバー部材72とが超音波溶着により接合される。
Thereafter, as shown in FIG. 6D, the fixing
図7は、樹脂ベース71とカバー部材72とが接合されたブレーカー1を示している。超音波溶着により、樹脂ベース71の端面74とカバー部材72の内面部93とは、隙間なく接合される。また、カバー部材72の内面部93に形成されている第1突出部95aは、樹脂ベース71の凹部73aと、第2突出部95bは、樹脂ベース71の開口部73bとそれぞれ嵌合し、隙間なく溶着されている。従って、図中太線にて示されるように、樹脂ベース71とカバー部材72とは、収容部73の外側で全周に亘って接合されていることになる。さらには、階段状の第1突出部95a及び第2突出部95b並びに凹部73a及び開口部73bによって、樹脂ベース71とカバー部材72とが接合される面積を大きく設定することができる。
FIG. 7 shows the
以上のように、本実施形態のブレーカー1によれば、樹脂ベース71とカバー部材72とは、収容部73の外側で全周に亘って接合されているので、収容部73の内部空間は、密閉されてブレーカー1の外部から隔離される。これにより、ケース7の気密性が高められ、熱応動素子5を構成する金属に悪影響を及ぼすことを防止でき、熱応動素子5の正常な熱変形動作が維持され、良好な温度特性を得ることができる。
As described above, according to the
ブレーカー1によれば、カバー部材72が、カバー片8の周縁に形成された周縁部92と、周縁部92から連続してカバー片8の内面側に形成された内面部93とを有し、内面部93において樹脂ベース71と接合されているので、ブレーカー1の高さ寸法を低減しながら、収容部73の密閉性を高めることができる。
According to the
ブレーカー1によれば、カバー部材72の内面部に、樹脂ベース71の側に突出する突出部95が形成されているので、突出部95においてカバー部材72とカバー片8とが強固に接合され、ケース7の気密性がより一層高められる。さらに、突出部95が収容部73の側壁を構成するので、熱応動素子5の位置及び姿勢が安定し、良好な温度特性が得られる。
According to the
ブレーカー1によれば、カバー部材72の内面が、熱応動素子5の熱変形時に、熱応動素子5と当接する当接部96を有するので、熱変形した熱応動素子5による可動片4の押し上げ量を大きくできる。これにより、ブレーカー1の高さ寸法を増大させることなく、ブレーカー1による電流の遮断動作の安定性を高めることができる。
According to the
ブレーカー1によれば、カバー片8が、カバー部材72から突出する端子81を有するので、可動片4に端子を設ける必要がなくなるため、ケース7の気密性がより一層高められる。また、可動片4の周辺(特に可動片4の基端)の構成が簡素化されるので、ブレーカー1の設計の自由度が高まる。
According to the
ブレーカー1によれば、カバー片8が、その内面に、可動片4の接合部42が接合される接合部82を有するので、可動片4の姿勢が安定する。これにより、固定接点21と可動接点3との位置関係が安定するので、通電時の抵抗値が安定すると共に、良好な温度特性が得られる。
According to the
ブレーカー1によれば、カバー片8が、端子81と接合部82との間に形成されている埋設部84において、カバー部材72の突出部95に埋設されているので、ケース7の気密性がより一層高められると共に、可動片4の姿勢がより一層安定する。
According to the
ブレーカー1によれば、接合部82が、熱応動素子5と平面視で重複する領域に設けられているので、カバー片8及びカバー部材72の小型化を図ることができる。
According to the
(変形例1)
図8は、ブレーカー1の変形例であるブレーカー1Aを示している。ブレーカー1Aは、ケース7に対する端子22及び端子81の高さが変更されている。ブレーカー1Aにおいて、端子22は、固定接点21と同一の平面上に延出されている。端子81は、樹脂ベース71の底面に対して端子22と同一の高さで突き出されている。これに伴い、埋設部84の第2曲げ部84bは図中上方に移動され、突出部95の第2突出部95b及び樹脂ベース71の開口部73bは省略されている。この変形例によれば、2次電池回路や安全回路の仕様に応じて、ケース7に対する端子22及び端子81の高さを調整できる。また、ブレーカー1と比較すると、突出部95と樹脂ベース71との接合部の面積が増加するので、ケース7の気密性が一層高められる。
(Modification 1)
FIG. 8 shows a
(変形例2)
図9は、ブレーカー1の別の変形例であるブレーカー1Bを示している。ブレーカー1Bは、ケース7に対する端子22及び端子81の高さが変更されている。ブレーカー1Bにおいて、端子22の高さは、ブレーカー1Aと同等であるが、ブレーカー1と同等であってもよい。ブレーカー1Bにおいて、端子81は、カバー部材72の天面と同一の平面上に延出されている。これに伴い、露出部83は、端子81まで拡張され、第1曲げ部84a及び第2曲げ部84bは省略されている。この変形例によれば、2次電池回路や安全回路の仕様に応じて、ケース7に対する端子81の高さを調整できる。
(Modification 2)
FIG. 9 shows a
(変形例3)
図10は、ブレーカー1の別の変形例であるブレーカー1Cを示している。ブレーカー1Cは、端子22及び端子81の形状が変更されている。ブレーカー1Cにおいて、端子22及び端子81は、断面U字状に折り曲げられ、樹脂ベース71の底面と同一の平面上に配設されている。端子22の先端の端面は、樹脂ベース71に埋設され、端子81の先端の端面は、カバー部材72の第2突出部95bに埋設されている。この変形例によれば、ブレーカーのさらなる小型化を図ることができる。
(Modification 3)
FIG. 10 shows a
(変形例4)
図11は、ブレーカー1のさらに別の変形例であるブレーカー1Dを示している。ブレーカー1Dは、可動片4とカバー片8とが単一の金属板をプレス加工することにより、一体に成形されている。この変形例にあっては、折り返し部85において、金属板が折り返されることにより、カバー片8の内方に可動片4が形成される。折り返し部85の位置及び形態は、図11に示したものに限られることなく、適宜設定可能である(後述する図12参照)。また、カバー片8の天面を端子81として機能させることができる。
(Modification 4)
FIG. 11 shows a
(変形例5)
図12は、ブレーカー1のさらに別の変形例であるブレーカー1Eを示している。ブレーカー1Eは、ブレーカー1Dと同様に、可動片4とカバー片8とが単一の金属板をプレス加工することにより、一体に成形されている。この変形例にあっては、第1曲げ部85a及び第2曲げ部85bにおいて、金属板が折り曲げられることにより、突出部95の周囲及び内部にカバー片8が形成されると共に、カバー片8の内方に可動片4が形成される。このブレーカー1Eにおいては、第4曲げ部85bと第2曲げ部84bとの間に、端子81が形成されている。端子81は、樹脂ベース71の底面と同一の平面上に配設されている。
(Modification 5)
FIG. 12 shows a
なお、本発明は上記実施形態の構成に限られることなく、少なくとも樹脂ベース71とカバー部材72とが収容部73の外側で全周に亘って接合されていればよい。
In addition, this invention is not restricted to the structure of the said embodiment, The
例えば、カバー片8の端子81に替えて可動片4を突出部95の側に延出し、カバー部材72から突出させて、端子を構成してもよい。この場合、可動片4及びカバー片8が金型内にインサートされてカバー部材72が形成される。さらに、可動片4とカバー片8とは、カバー部材72を構成する樹脂を介して接合されていてもよく、両者間の溶接を省略してもよい。
For example, instead of the terminal 81 of the
また、可動片4が端子81の側に延出され、接合部42が突出部95の内部に形成されていてもよい。
Further, the
また、当接部96の替わりにカバー片8の内面に突起が設けられ、この突起が熱変形時の熱応動素子5の端縁と当接するように構成されていてもよい。さらに、可動片4の接合部42がブレーカー1の長手方向に延出され、この接合部42に熱変形時の熱応動素子5の端縁と当接する突起が形成されていてもよい。
Further, a protrusion may be provided on the inner surface of the
また、カバー片8を樹脂ベース71に搭載し、それらを金型内にインサートしてカバー部材72が形成されていてもよい。
The
また、カバー片8の天面全体がカバー部材72を構成する樹脂によって、覆われていてもよい。
Further, the entire top surface of 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、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構成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、樹脂ベース71及びカバー部材72の形状は、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、熱応動素子5及び収容部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
また、支持部23に設けられる突起の数は、特に限定されない。例えば、固定接点21に隣接する箇所や支持部23の中央部等に、別の突起が追加されていてもよい。さらにまた、PTCサーミスター6と固定片2との間に別部品を配置する構成であってもよい。この場合、支持部23は、上記別部品を介してPTCサーミスター6を支持する。また、支持部23において、一部又は全ての突起が省略されていてもよい。
Further, the number of protrusions provided on the support portion 23 is not particularly limited. For example, another protrusion may be added to a location adjacent to the fixed
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、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。
Moreover, the structure which forms 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13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14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 ブレーカー
2 固定片
3 可動接点
4 可動片
5 熱応動素子
7 ケース
8 カバー片
71 樹脂ベース(第1ケース)
72 カバー部材(第2ケース)
73 収容部
81 端子
82 接合部
92 周縁部
93 内面部
95 突出部
96 当接部
101 2次電池
102 安全回路
DESCRIPTION OF
72 Cover member (second case)
73
Claims (9)
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、
前記熱応動素子を収容する収容部を有する第1ケースと、
前記第1ケースに装着される第2ケースとを備えたブレーカーにおいて、
前記第2ケースは、前記第1ケースと接合される内面部と、前記内面部から前記第1ケースの方向に突出する第1突出部と、前記第1突出部から前記方向に突出する第2突出部とを有し、
前記第1突出部及び前記第2突出部は、前記前記第1ケースに密着していると共に、
前記第1ケースと第2ケースとは、前記収容部の外側で全周に亘って接合され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 pressing the movable contact against the fixed contact;
A thermally responsive element that operates the movable piece so that the movable contact is separated from the fixed contact by being deformed with a temperature change;
A first case having an accommodating portion for accommodating the thermally responsive element;
In a breaker comprising a second case attached to the first case,
The second case includes an inner surface joined to the first case, a first projecting portion projecting from the inner surface in the direction of the first case, and a second projecting from the first projecting portion in the direction. Having a protrusion,
The first protrusion and the second protrusion are in close contact with the first case,
The breaker characterized in that the first case and the second case are joined over the entire circumference outside the housing portion.
前記カバー片は、前記第1突出部及び前記第2突出部を含む領域で、前記第2ケースに埋設された埋設部を有することを特徴とする請求項1に記載のブレーカー。 A cover piece formed integrally with the second case;
2. The breaker according to claim 1 , wherein the cover piece has an embedded portion embedded in the second case in a region including the first protruding portion and the second protruding portion .
前記当接部、前記第1突出部及び前記第2突出部は、階段状に形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のブレーカー。 The inner surface portion of the second case is provided with an abutting portion that abuts the thermal responsive element when the thermal responsive element is thermally deformed .
The breaker according to any one of claims 1 to 3 , wherein the contact portion, the first protruding portion, and the second protruding portion are formed in a step shape .
前記曲げ部は、前記端子と前記接合部との間に配されていることを特徴とする請求項3に記載のブレーカー。 The cover piece includes a terminal protruding from the second case , and a joint portion to which a part of the movable piece is joined,
The breaker according to claim 3 , wherein the bent portion is disposed between the terminal and the joint portion .
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