KR100546424B1

KR100546424B1 - 서멀 프로텍터

Info

Publication number: KR100546424B1
Application number: KR1020040022940A
Authority: KR
Inventors: 아제마다다미쯔; 다끼가와마끼또; 반바요시유끼
Original assignee: 알프스 덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2003-04-10
Filing date: 2004-04-02
Publication date: 2006-01-26
Also published as: CN100358206C; CN1536727A; KR20040089487A; JP2004311352A

Abstract

보호 장치로서의 신뢰성이나 사용 형태의 범용성이 높은 서멀 프로텍터를 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 합성 수지제의 하우징 (3) 으로부터 제 1 내지 제 4 단자 (4b, 5b, 6b, 7b) 를 도출함과 동시에, 하우징 (3) 의 내부에 트리 메탈편 (8) 을 변위 가능하게 (요동 가능하게) 배치하고, 이 트리 메탈편 (8) 의 고정단을 제 1 단자 (4b) 에 도통시킨다. 또한, 트리 메탈편 (8) 의 고정단측에 형성된 협소부 (10) 의 선단을 제 2 단자 (5b) 에 도통시키는 것에 의해, 제 1 단자 (4b) 와 제 2 단자 (5b) 사이에 전류 퓨즈를 형성한다. 그리고, 트리 메탈편 (8) 의 자유단측에 형성된 가동접점부재 (9) 를 제 3 단자 (6b) 에 형성된 제 1 고정접점 (6a) 과 제 4 단자 (7b) 에 형성된 제 2 고정접점 (7a) 사이에 위치시키고, 트리 메탈편 (8) 이 소정 온도에서 반전되는 것에 의해, 가동접점부재 (9) 와 제 1 및 제 2 고정접점 (6a, 7a) 의 도통 상태가 전환되도록 구성하였다.

Description

서멀 프로텍터{THERMAL PROTECTOR}

도 1 은 본 발명의 실시형태예에 관한 서멀 프로텍터를 일 방향에서 본 사시도이다.

도 2 는 상기 서멀 프로텍터를 다른 방향에서 본 사시도이다.

도 3 은 상기 서멀 프로텍터에 구비되는 열응동 스위치의 노멀 상태를 나타내는 단면도이다.

도 4 는 상기 열응동 스위치의 트리 메탈편이 반전된 상태를 나타내는 단면도이다.

도 5 는 상기 트리 메탈편의 사시도이다.

도 6 은 상기 서멀 프로텍터에 구비되는 상부 케이스의 저면도이다.

도 7 은 상기 서멀 프로텍터에 구비되는 하부 케이스의 평면도이다.

도 8 은 상기 하부 케이스에 트리 메탈편을 장착한 상태를 나타내는 평면도이다.

도 9 는 상기 열응동 스위치와 전류 퓨즈의 접속 상태를 나타내는 설명도이다.

도 10 은 상기 서멀 프로텍터를 적용한 배터리 장치의 회로도이다.

도 11 은 상기 서멀 프로텍터를 적용한 배터리 장치의 회로도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1: 하부 케이스 2: 상부 케이스

3: 하우징 4, 5, 6, 7: 금속판

4a: 평탄부 4b: 제 1 단자

4c: 시트부 5a: 평탄부

5b: 제 2 단자 5c: 시트부

6a: 제 1 고정접점 6b: 제 3 단자

7a: 제 2 고정접점 7b: 제 4 단자

8: 트리 메탈편 (열응동 소자) 8a: 반전부

8c: 접속부 8d: 리드편

9: 가동접점부재 (가동접점) 10: 협소(狹小)부 (전류 퓨즈)

T: 서멀 프로텍터

본 발명은, 배터리 장치의 이차 전지 등의 이상 발열을 검지하여 급전을 차단하는 서멀 프로텍터에 관한 것으로, 특히, 열응동 스위치와 전류 퓨즈를 구비한 서멀 프로텍터에 관한 것이다.

니켈 수소 전지나 리튬 이온 전지 등의 이차 전지는 방전 상태의 전지를 충전함으로써 반복 사용할 수 있는 전지이며, 이러한 이차 전지를 직렬 또는 병렬로 접속한 전지군을 구비한 배터리 장치가 노트북형 PC 나 비디오 카메라 등의 휴대기기의 전원으로 널리 사용되고 있다.

종래부터, 이러한 종류의 배터리 장치에 있어서, 직렬 접속된 복수의 이차 전지에 노멀 클로즈형의 열응동 스위치를 직렬로 접속함으로써, 이차 전지가 이상 발열했을 때에 이 열응동 스위치를 오프 동작시켜 급전(給電)을 정지하도록 한 서멀 프로텍터가 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조). 여기서, 열응동 스위치는, 열팽창 계수가 상이한 금속판을 복수장 접합함으로써 이루어지는 바이 메탈편 등의 열응동 소자를 구비하고, 이 바이 메탈편을 캔틸레버형상으로 하우징에 장착하는 동시에, 바이 메탈편의 자유단부에 고정 형성된 가동접점을 하우징에 고정 형성된 고정접점과 접촉 분리가 가능하게 대향시킨 것이다.

상기 특허문헌 1 에 개시된 배터리 장치에서는, 노멀 클로즈형의 열응동 스위치가 직렬 접속된 한 쌍의 이차 전지 사이에 위치되어 있고, 각 이차 전지가 정상적으로 기능하여 소정 온도 이하일 때, 노멀 클로즈형의 열응동 스위치는 바이 메탈편에 의해 가동접점이 고정접점에 가압됨으로써 스위치 온 상태로 유지되고 있기 때문에, 이 열응동 스위치를 통하여 각 이차 전지로부터 휴대기기 등으로 급전할 수 있다. 또, 이 중 어느 하나의 이차 전지가 열화 등의 요인에 의해 이상 발열하여 소정 온도를 초과하면, 바이 메탈편이 반전되어 가동접점이 고정접점으로부터 떨어지고, 노멀 클로즈형의 열응동 스위치가 스위치 오프 상태로 전환되기 때문에, 각 이차 전지로부터 급전이 차단되어 휴대기기 등을 보호할 수 있다.

또한, 다른 종래예로서, 열응동 스위치의 내부에 전류 퓨즈를 직렬 접속한 서멀 프로텍터가 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 2 참조). 이 서멀 프로텍터는, 열응동 스위치의 고정측 단자부재의 일부에 폭이 좁은 협소부(狹小部)를 형성하고, 가동접점과 고정접점이 용착된 경우에, 고정측 단자부재에 흐르는 전류에 의해 협소부를 용단하도록 한 것으로, 협소부를 전류 퓨즈로서 기능시킬 수 있다.

(특허문헌 1)

일본 특허 제2636615호 (제 2, 3 페이지, 도 2 내지 도 4)

(특허문헌 2)

일본 공개특허공보 평11-120853호 (제 4, 5 페이지, 도 2)

그런데, 상술한 종래 기술 중, 노멀 클로즈형의 열응동 스위치를 전지군에 직렬 접속한 전자의 서멀 프로텍터에 있어서는, 허용 전류 이상의 대(大)전류에 의해 열응동 스위치의 접점 사이의 전환이 이루어지는 등 원하지 않은 사태에 기인하여, 열응동 스위치의 접점끼리가 용착될 우려가 있었다. 그리고, 이러한 문제가 일어난 경우에는, 이상 발열시에 급전을 차단한다는 서멀 프로텍터의 본래의 기능이 발휘되지 않는다는 문제가 발생한다.

이에 대하여, 열응동 스위치의 내부에 전류 퓨즈를 직렬 접속한 후자의 서멀 프로텍터에서는, 접점끼리가 용착된 경우라도 전류 퓨즈를 용단할 수 있기 때문에, 열응동 스위치의 접점 전환 동작과 전류 퓨즈의 용단 동작이라는 2 중의 안전성을 가져 보호 장치로서의 신뢰성을 높일 수 있다. 그러나, 열응동 스위치에 흐르는 전류 회로에 전류 퓨즈가 직렬 접속된 서멀 프로텍터이기 때문에, 열응동 스위 치와 전류 퓨즈를 병렬 접속하는 보호 회로에 적용하는 것이 불가능하여 사용 형태의 범용성이 낮다는 문제가 있었다.

본 발명은, 이러한 종래 기술의 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 보호 장치로서의 신뢰성 및 사용 형태의 범용성이 높은 서멀 프로텍터를 제공하는 것에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 서멀 프로텍터에서는, 하우징과, 이 하우징으로부터 도출되는 제 1, 제 2 및 제 3 단자와, 상기 제 1 단자로부터 상기 제 2 단자까지의 도통 경로 내에 형성된 전류 퓨즈와, 상기 하우징의 내부에 일단측을 고정단으로 하여 변위 가능하게 배치된 열응동 소자와, 이 열응동 소자의 자유단측에 형성된 가동접점과, 이 가동접점과 대향하도록 상기 제 3 단자에 형성된 고정접점을 구비하고, 상기 열응동 소자의 고정단측을 상기 제 1 단자에 전기적으로 접속하여, 이 열응동 소자가 소정 온도에서 반전하는 것에 의해 상기 가동접점과 상기 고정접점의 도통 상태가 전환되도록 구성하였다.

이렇게 구성된 서멀 프로텍터에 있어서는, 가동접점과 고정접점이 용착된 경우라도 제 1 단자로부터 제 2 단자까지의 사이에 형성한 전류 퓨즈를 용단할 수 있기 때문에 보호 장치로서의 신뢰성을 대폭 높일 수 있고, 또한, 전류 퓨즈를 갖는 제 1 및 제 2 단자 중 어느 한 쪽의 단자와 고정접점을 갖는 제 3 단자를 보호 회로로서 사용한 경우는 열응동 스위치와 전류 퓨즈가 직렬 접속된 형태가 되고, 제 1 내지 제 3 단자를 모두 보호 회로에 사용한 경우는 열응동 스위치와 전류 퓨즈가 병렬 접속된 형태로 할 수 있기 때문에, 사용 형태의 범용성을 높여 사용성이 향상된다.

상기 구성에 있어서, 하우징으로부터 도출되는 제 4 단자를 구비하는 동시에, 이 제 4 단자에 열응동 소자의 가동접점을 통하여 제 3 단자의 고정접점과 대향하는 별도의 고정접점을 형성하고, 열응동 소자가 소정 온도에서 반전하는 것에 의해, 가동접점이 제 3 및 제 4 단자에 형성된 고정접점 중 어느 한 쪽으로부터 이반되어 다른 한 쪽에 접촉하도록 구성하면, 제 3 단자와 제 4 단자를 보호 회로에 선택적으로 사용함으로써 열응동 스위치가 노멀 클로즈형으로도 노멀 오픈형으로도 될 수 있어, 사용 형태의 범용성을 한층 더 높일 수 있다.

또한, 상기 구성에 있어서, 전류 퓨즈는 제 1 단자나 제 2 단자에 형성하는 것도 가능하지만, 열응동 소자의 고정단측으로부터 연장되는 리드편에 폭이 좁은 협소부를 형성하여 전류 퓨즈로 하고, 이 리드편의 상기 협소부보다도 선단측을 제 2 단자에 고정하는 것이 바람직하다. 즉, 열응동 소자는 열팽창 계수가 상이한 금속판을 복수장 접합하여 이루어지는 바이 메탈편이나 트리 메탈편이지만, 제 1 및 제 2 단자보다도 판두께가 얇고 비저항이 높은 재료이기 때문에, 이러한 열응동 소자에 협소부를 형성하여 전류 퓨즈로 하면, 전류 퓨즈의 용단 전류치를 규정하는 협소부의 치수를 간단하고 고정밀도로 설정할 수 있다. 이 때, 제 1 단자에 하우징의 내부 저면으로부터 돌출되는 시트부를 형성하고, 이 시트부에 열응동 소자의 고정단측을 고정하는 것에 의해, 하우징의 내부 저면에 노출되는 제 2 단자와 협소부가 소정 간격을 두고 대향하도록 구성하면, 전류 퓨즈 (협소부) 의 용단시에 열응동 소자와 제 2 단자 사이를 확실히 차단할 수 있어 바람직하다.

발명의 실시형태

발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명하면, 도 1 은 본 발명의 실시형태예에 관한 서멀 프로텍터를 일 방향에서 본 사시도, 도 2 는 그 서멀 프로텍터를 다른 방향에서 본 사시도, 도 3 은 그 서멀 프로텍터에 구비되는 열응동 스위치의 노멀 상태를 나타내는 단면도, 도 4 는 그 열응동 스위치의 트리 메탈편이 반전된 상태를 나타내는 단면도, 도 5 는 그 트리 메탈편의 사시도, 도 6 은 그 서멀 프로텍터에 구비되는 상부 케이스의 저면도, 도 7 은 그 서멀 프로텍터에 구비되는 하부 케이스의 평면도, 도 8 은 그 하부 케이스에 트리 메탈편을 장착한 상태를 나타내는 평면도, 도 9 는 그 열응동 스위치와 전류 퓨즈의 접속 상태를 나타내는 설명도이다.

이들 도면에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태예에 관한 서멀 프로텍터 (T) 는, 합성 수지로 이루어지는 절연성의 하부 케이스 (1) 와 합성 수지로 이루어지는 절연성의 상부 케이스 (2) 를 조합하여 이루어지는 평면에서 보면 직사각형상인 하우징 (3) 과, 하부 케이스 (1) 의 성형시에 일체화된 도전성이 좋은 금속판 (4, 5, 6) 과, 상부 케이스 (2) 의 성형시에 일체화된 도전성이 좋은 금속판 (7) 과, 도전성의 열응동 소자인 트리 메탈편 (8) 과, 이 트리 메탈편 (8) 의 자유단부에 코킹 고정된 도전성이 좋은 가동접점부재 (9) 에 의해 개략 구성되어 있고, 트리 메탈편 (8) 에는 전류 퓨즈로서 기능하는 협소부 (10) 가 형성되어 있다.

도 7 에 나타낸 바와 같이, 금속판 (4) 은, 하부 케이스 (1) 의 내부 저면에 노출되는 평탄부 (4a) 와, 하부 케이스 (1) 의 외측으로 돌출되는 제 1 단자 (4b) 를 가지고 있고, 평탄부 (4a) 에는 단이 부착된 형상의 시트부 (4c) 가 형성되어 있다. 금속판 (5) 은, 하부 케이스 (1) 의 내부 저면에 노출되는 평탄부 (5a) 와, 하부 케이스 (1) 의 외측으로 돌출되는 제 2 단자 (5b) 를 가지고 있고, 제 2 단자 (5b) 에는 단이 부착된 형상의 시트부 (5c) 가 형성되어 있다. 이들 시트부 (4c, 5c) 는 하부 케이스 (1) 의 내부 저면에 노출되는 평탄부 (4a, 5a) 로부터 상측으로 돌출되어 있고, 양 시트부 (4c, 5c) 의 상면은 동일 평면 내에 위치하고 있다. 금속판 (6) 은, 하부 케이스 (1) 의 내부 저면에 노출되는 제 1 고정접점 (6a) 과, 하부 케이스 (1) 의 외측으로 돌출되는 제 3 단자 (6b) 를 가지고 있다. 또한, 도 6 에 나타낸 바와 같이, 금속판 (7) 은, 상부 케이스 (2) 의 천장면에 노출되는 제 2 고정접점 (7a) 와, 상부 케이스 (2) 의 외측으로 돌출되는 제 4 단자 (7b) 를 갖는다. 금속판 (4∼7) 은 예를 들면 인청동이나 황동 등으로 이루어지고, 하부 케이스 (1) 와 상부 케이스 (2) 에 각각 인서트 성형에 의해 일체화되어 있다.

이 때, 제 1 단자 (4b) 와 제 3 단자 (6b) 는 하부 케이스 (1) 로부터 서로 반대 방향으로 도출되어 있고, 제 2 단자 (5b) 는 이들 제 1 및 제 3 단자 (4b, 6b) 의 도출 방향에 대하여 직교하는 방향으로 하부 케이스 (1) 로부터 도출되어 있다. 이것에 의해, 3 개의 단자 (4b, 5b, 6b) 가 하부 케이스 (1) 로부터 모두 다른 방향으로 도출되게 되어, 각 금속판 (4∼6) 을 인서트 성형에 의해 하부 케이스 (1) 와 일체화시키는 경우, 같은 후프(hoop)재로 이루어지는 금속 재료를 사용하여 3 개의 단자 (4b, 5b, 6b) 를 가공할 수 있어, 생산성이 우수한 것으로 되어 있다. 또한, 도 1 및 도 2 에 나타낸 바와 같이, 하부 케이스 (1) 와 상부 케이스 (2) 를 접합ㆍ일체화하여 하우징 (3) 을 구성한 상태에 있어서, 제 4 단자 (7b) 는 제 2 단자 (5b) 의 도출 방향과 반대 방향으로 상부 케이스 (2) 로부터 도출되어 있고, 이 제 4 단자 (7b) 에는 크랭크형상의 벤딩 가공이 실시되어 있다. 이것에 의해, 4 개의 단자 (4b, 5b, 6b, 7b) 가 하우징 (3) 으로부터 전부 다른 방향으로 도출되게 되고, 또한, 각 단자 (4b, 5b, 6b, 7b) 의 하면이 모두 동일 평면 상에 위치하게 되어, 표면 실장 대응의 서멀 프로텍터 (T) 로 되어 있다.

트리 메탈편 (8) 은 도전성이 좋은 중간층을 열팽창 계수가 상이한 2 장의 금속판의 사이에 끼워 적층 접합한 것으로, 이러한 3 층 구조의 트리 메탈편 (8) 대신에 중간층을 생략한 2 층 구조의 바이 메탈편을 열응동 소자로서 사용하여도 된다. 본 실시형태예의 경우, 중간층으로서의 구리판을 구리ㆍ니켈ㆍ망간 합금판과 니켈ㆍ철 합금판의 사이에 끼워 적층 접합한 트리 메탈편 (8) 이 사용되고 있다. 도 5 에 나타낸 바와 같이, 트리 메탈편 (8) 의 중앙부에는 반전 동작을 확실하게 수행시키기 위한 돔형상의 반전부 (8a) 가 형성되어 있고, 이 반전부 (8a) 를 사이에 끼우고 트리 메탈편 (8) 의 길이 방향을 따르는 양 단부가 자유단과 고정단으로 되어 있다. 트리 메탈편 (8) 의 자유단측에는 장착구멍 (8b) 이 형성되어 있고, 이 장착구멍 (8b) 에는 구리ㆍ니켈 합금이나 은산화 주석 등으로 이루어지는 가동접점부재 (9) 가 코킹 고정되도록 되어 있다. 또한, 트리 메탈편 (8) 의 고정단측은 접속부 (8c) 로 되어 있고, 이 접속부 (8c) 로부터 측방을 향하여 리드편 (8d) 이 돌출 형성되며, 이 리드편 (8d) 의 도중에 전류 퓨즈로서 기능하는 폭이 좁은 협소부 (10) 가 형성되어 있다. 이 때, 트리 메탈편 (8) (바이 메탈편을 포함한다) 등의 열응동 소자에는 단자 재료보다도 비저항이 높은 재료가 사용되고 있고, 그 판두께도 각 금속판 (4∼7) 과 비교하여 얇은 것이 사용되고 있기 때문에, 전류 퓨즈의 용단 전류치를 규정하는 협소부 (10) 의 치수를 간단하고 고정밀도로 설정할 수 있다.

도 8 에 나타낸 바와 같이, 이 트리 메탈편 (8) 은 하부 케이스 (1) 의 내부 저면에 탑재된 상태에서, 그 고정단의 접속부 (8c) 가 금속판 (4) 의 시트부 (4c) 에 스폿 용접 등을 사용하여 고정되는 동시에, 하부 케이스 (1) 의 외부로 돌출되는 리드편 (8d) 의 선단부 (협소부 (10) 보다도 선단측) 가 금속판 (5) 의 시트부 (5c) 에 스폿 용접 등을 사용하여 고정된다. 이 때, 하부 케이스 (1) 의 내부에서 협소부 (10) 는 금속판 (5) 의 평탄부 (5a) 와 대향하게 되지만, 전술한 바와 같이, 트리 메탈편 (8) 의 접속부 (8c) 와 리드편 (8d) 이 고정되는 시트부 (4c, 5c) 는 평탄부 (4a, 5a) 로부터 상측으로 돌출되어 있기 때문에, 이들 협소부 (10) 와 평탄부 (5a) 사이에 양자를 이간시키기에 충분한 클리어런스가 확보되어 있다. 이렇게 해서, 트리 메탈편 (8) 은 그 고정단을 지점으로 하여 하우징 (3) (하부 케이스 (1) 와 상부 케이스 (2)) 의 내부에 변위 가능하게 (요동 가능하게) 지지되어, 그 자유단측에 장착된 가동접점부재 (9) 가 제 1 고정접점 (6a) 과 제 2 고정접점 (7a) 사이를 이동 가능하도록 되어 있다.

즉, 도 9 에 나타내는 등가 회로에서 알 수 있듯이, 본 실시형태예에 관한 서멀 프로텍터 (T) 에서는, 제 1 단자 (4b) 와 제 2 단자 (5b) 사이에 협소부 (10: 전류 퓨즈) 가 형성되는 동시에, 이들 제 1 단자 (4b) 와 협소부 (10) 사이에 트리 메탈편 (8: 열응동 소자) 의 고정단이 접속되고, 이 트리 메탈편 (8) 의 자유단이 제 1 고정접점 (6a) 과 제 2 고정접점 (7a) 에 대하여 접촉 분리가 가능하게 되어 있다. 따라서, 제 2 단자 (5b) 와 제 3 단자 (6b) 사이에 관해서 보면, 노멀 클로즈형의 열응동 스위치와 전류 퓨즈가 직렬 접속된 형태가 되고, 제 1 단자 (4b) 와 제 2 단자 (5b) 및 제 3 단자 (6b) 사이에 관해서 보면, 노멀 클로즈형의 열응동 스위치와 전류 퓨즈가 병렬 접속된 형태가 된다. 또한, 제 3 단자 (6b) 대신에 제 4 단자 (7b) 를 사용한 경우는 노멀 오픈형의 열응동 스위치로서 동작하기 때문에, 노멀 오픈형의 열응동 스위치와 전류 퓨즈가 직렬 또는 병렬 접속된 형태도 가능해져, 모두 4 종류의 사용 형태를 채용할 수 있다.

또, 상기 실시형태예에서는, 열응동 소자 (트리 메탈편 (8)) 에 전류 퓨즈 (협소부 (10)) 를 일체로 형성한 경우에 대해서 설명했지만, 전류 퓨즈는 열응동 소자가 접속되는 제 1 단자로부터 제 2 단자에 도달하는 도통 경로 내이면 어디에 형성해도 상관없고, 예를 들어, 제 1 단자와 열응동 소자의 고정단의 사이나 제 2 단자 자체에 형성하는 것도 가능하다. 또한, 제 1 단자와 제 2 단자를 동일 금속판에 의해 일체로 형성하고, 제 1 단자에 상당하는 부분에 열응동 소자의 고정단을 장착하고, 제 2 단자에 상당하는 부분에 협소부를 형성하여, 이 협소부를 전류 퓨즈로 해도 된다.

다음에, 상기 서멀 프로텍터 (T) 를 배터리 장치에 적용한 예를 도 10 및 도 11 을 참조하여 설명한다.

도 10 에 나타내는 배터리 장치는, 복수의 이차 전지 (11) 를 직렬 접속한 전지군 (12) 과, 이 전지군 (12) 에 직렬로 접속된 전류 퓨즈 (13) 와 노멀 클로즈형 열응동 스위치 (14) 를 구비하고 있고, 상술한 서멀 프로텍터 (T) 는 노멀 클로즈형의 열응동 스위치와 전류 퓨즈가 직렬 접속된 형태로 사용되어 있다. 이 경우, 전지군 (12) 의 양극측에 제 2 단자 (5b) 가 접속되는 동시에, 배터리 장치의 외부 단자측에 제 3 단자 (6b) 가 접속되어 있고, 나머지 제 1 단자 (4b) 와 제 4 단자 (7b) 는 회로 구성에 관여하지 않는 더미(dummy) 단자로 되어 있다.

이와 같이 구성된 배터리 장치에 있어서, 서멀 프로텍터 (T) 의 트리 메탈편 (8) 이 소정 온도 이하인 노멀 상태 (통상의 사용 상태) 에서는, 도 3 에 나타낸 바와 같이, 가동접점부재 (9) 가 제 1 고정접점 (6a) 에 맞닿아 있기 때문에, 제 2 단자 (5b) 와 제 3 단자 (6b) 사이가 트리 메탈편 (8) 을 통하여 도통되어 있다. 즉, 도 10 에 있어서, 전지군 (12) 의 각 이차 전지 (11) 에 하등 이상이 없는 경우, 노멀 클로즈형 열응동 스위치 (14) 는 폐로(閉路)되어 있기 때문에, 전지군 (12) 의 각 이차 전지 (11) 로부터 외부 단자에 접속된 도시하지 않은 휴대기기 등과 같은 외부 기기에 전류 퓨즈 (13) 와 노멀 클로즈형 열응동 스위치 (14) 를 통하여 급전할 수 있다.

그런데, 이 중 어느 하나의 이차 전지 (11) 에 이상이 발생하여 배터리 팩의 온도가 노멀 클로즈형 열응동 스위치 (14) 의 동작 온도 (예를 들어 80℃) 까지 상승하면, 도 4 에 나타낸 바와 같이, 서멀 프로텍터 (T) 의 트리 메탈편 (8) 이 반 전되어, 가동접점부재 (9) 가 제 1 고정접점 (6a) 으로부터 떨어져 제 2 고정접점 (7a) 에 맞닿는다. 다시 말해, 제 2 단자 (5b) 와 제 3 단자 (6b) 가 비도통 상태가 되기 때문에, 도 10 에 있어서, 전지군 (12) 과 배터리 장치의 외부 단자의 사이가 오프 동작된 노멀 클로즈형 열응동 스위치 (14) 에 의해 개로(開路)되어, 각 이차 전지 (11) 로부터의 급전이 정지된다. 또한, 서멀 프로텍터 (T) 의 가동접점부재 (9) 가 제 1 고정접점 (6a) 에 용착되어, 노멀 클로즈형 열응동 스위치 (14) 가 정상적으로 오프 동작되지 않는 사태가 발생한 경우라도, 서멀 프로텍터 (T) 의 제 2 단자 (5b) 와 제 3 단자 (6b) 사이에 흐르는 과전류에 의해 협소부 (10) (전류 퓨즈) 가 용단된다. 따라서, 도 10 에 있어서, 전지군 (12) 과 배터리 장치의 외부 단자의 사이가 용단된 전류 퓨즈 (13) 에 의해 개로되어, 각 이차 전지 (11) 로부터 외부 기기에 대한 급전을 확실히 정지할 수 있다. 또, 전술한 바와 같이, 협소부 (10) 와 평탄부 (5a) 사이에 양자를 이간시키는 데 충분한 클리어런스가 확보되어 있기 때문에, 협소부 (10) 의 용단시에 리드편 (8d) 과 평탄부 (5a) 가 도통되는 것을 방지할 수 있어, 제 2 단자 (5b) 와 제 3 단자 (6b) 사이를 확실하게 차단할 수 있다.

도 11 에 나타내는 배터리 장치는, 병렬 접속된 2 개의 이차 전지 (15) 를 직렬로 복수세트 접속한 전지군 (16) 과, 이 전지군 (16) 에 직렬로 접속된 전류 퓨즈 (17) 와, 이들 전지군 (16) 과 전류 퓨즈 (17) 의 직렬 회로에 병렬로 접속된 노멀 오픈형 열응동 스위치 (18) 를 구비하고 있고, 상술한 서멀 프로텍터 (T) 는 노멀 오픈형의 열응동 스위치와 전류 퓨즈가 병렬 접속된 형태로 사용되고 있다. 이 경우, 전지군 (16) 의 양극측에 제 2 단자 (5b) 가 접속되고, 전지군 (16) 의 음극측에 제 4 단자 (7b) 가 접속되며, 배터리 장치의 외부 단자측에 제 1 단자 (4b) 가 접속되어 있고, 나머지 제 3 단자 (6b) 는 회로 구성에 관여하지 않는 더미 단자로 되어 있다.

이와 같이 구성된 배터리 장치에 있어서, 서멀 프로텍터 (T) 의 트리 메탈편 (8) 이 소정 온도 이하인 노멀 상태 (통상의 사용 상태) 에서는, 도 3 에 나타낸 바와 같이, 가동접점부재 (9) 가 제 1 고정접점 (6a) 에 맞닿아 제 2 고정접점 (7a) 으로부터 이반되어 있기 때문에, 제 1 단자 (4b) 와 제 4 단자 (7b) 사이는 비도통 상태로 되어 있다. 즉, 도 11 에 있어서, 전지군 (16) 의 각 이차 전지 (15) 에 하등 이상이 보이지 않고 사용되고 있는 경우, 노멀 오픈형 열응동 스위치 (18) 가 개로되어 있기 때문에, 전지군 (16) 에 직렬로 접속된 전류 퓨즈 (17) 에는 규정치보다도 충분히 작은 전류가 흘러, 전류 퓨즈 (17) 가 용단되는 일이 없다.

그런데, 어느 하나의 이차 전지 (15) 에 이상이 발생하여 배터리 팩의 온도가 노멀 오픈형 열응동 스위치 (18) 의 동작 온도까지 상승하면, 도 4 에 나타낸 바와 같이, 서멀 프로텍터 (T) 의 트리 메탈편 (8) 이 반전되어, 가동접점부재 (9) 가 제 1 고정접점 (6a) 으로부터 떨어져 제 2 고정접점 (7a) 에 맞닿는다. 즉, 제 1 단자 (4b) 와 제 4 단자 (7b) 사이가 트리 메탈편 (8) 을 통하여 도통된 상태가 되는 동시에, 제 2 단자 (5b) 와 제 4 단자 (7b) 사이가 트리 메탈편 (8) 및 협소부 (10) 를 통하여 도통된 상태가 되기 때문에, 도 11 에 있어서, 전지군 (16) 과 전류 퓨즈 (17) 및 온 동작된 노멀 오픈형 열응동 스위치 (18) 에 의해 폐회로가 형성된다. 그 결과, 이 폐회로에 흐르는 전지군 (16) 으로부터의 단락 전류 (I) 에 의해 전류 퓨즈 (17) (서멀 프로텍터 (T) 의 협소부 (10)) 가 용단되기 때문에, 각 이차 전지 (15) 로부터 휴대기기 등과 같은 외부 기기에 대한 급전을 확실하게 정지할 수 있다.

본 발명은, 이상 설명한 것과 같은 형태로 실시되어, 다음에 기재되는 효과를 나타낸다.

가동접점과 고정접점이 용착된 경우라도 제 1 단자로부터 제 2 단자까지의 사이에 형성한 전류 퓨즈를 용단할 수 있기 때문에, 보호 장치로서의 신뢰성을 대폭 높일 수 있고, 또한, 전류 퓨즈를 갖는 제 1 및 제 2 단자 중 어느 한 쪽의 단자와 고정접점을 갖는 제 3 단자를 보호 회로에 사용한 경우는 열응동 스위치와 전류 퓨즈가 직렬 접속된 형태가 되고, 제 1 내지 제 3 단자를 모두 보호 회로에 사용한 경우는 열응동 스위치와 전류 퓨즈가 병렬 접속된 형태로 할 수 있기 때문에, 사용 형태의 범용성을 높여 사용성이 높은 서멀 프로텍터를 실현할 수 있다.

Claims

하우징과, 이 하우징으로부터 도출되는 제 1, 제 2 및 제 3 단자와, 상기 제 1 단자로부터 상기 제 2 단자까지의 도통 경로 내에 형성된 전류 퓨즈와, 상기 하우징의 내부에 일단측을 고정단으로 하여 변위 가능하게 배치된 열응동 소자와, 이 열응동 소자의 자유단측에 형성된 가동접점과, 이 가동접점과 대향하도록 상기 제 3 단자에 형성된 고정접점을 구비하고, 상기 열응동 소자의 고정단측을 상기 제 1 단자에 전기적으로 접속하여, 이 열응동 소자가 소정 온도에서 반전하는 것에 의해, 상기 가동접점과 상기 고정접점의 도통 상태가 전환되도록 구성한 것을 특징으로 하는 서멀 프로텍터.
제 1 항에 있어서, 상기 하우징으로부터 도출되는 제 4 단자를 구비하는 동시에, 이 제 4 단자에 상기 가동접점을 통하여 상기 고정접점과 대향하는 별도의 고정접점을 형성하고, 상기 열응동 소자가 소정 온도에서 반전하는 것에 의해, 상기 가동접점이 상기 양 고정접점 중 어느 한 쪽으로부터 이반되어 다른 한 쪽에 접촉하도록 구성한 것을 특징으로 하는 서멀 프로텍터.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 열응동 소자의 고정단측에서 연장되는 리드편에 폭이 좁은 협소부를 형성하여 상기 전류 퓨즈로 하고, 상기 리드편의 상기 협소부보다도 선단측을 상기 제 2 단자에 고정한 것을 특징으로 하는 서멀 프로 텍터.
제 3 항에 있어서, 상기 제 1 단자에 상기 하우징의 내부 저면으로부터 돌출되는 시트부를 형성하고, 이 시트부에 상기 열응동 소자의 고정단측을 고정하는 것에 의해, 상기 하우징의 내부 저면에 노출되는 상기 제 2 단자와 상기 협소부가 소정 간격을 두고 대향하도록 구성한 것을 특징으로 하는 서멀 프로텍터.