JP7017874B2 - ブレーカー及びそれを備えた安全回路。 - Google Patents

Description

本発明は、電気機器の安全回路に用いて好適な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、温度変化に応じて作動し、電流を導通又は遮断する熱応動素子が備えられている。例えば、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、端子片、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、固定片及び端子片の端子がケースから突出し、電気機器の電気回路（ブレーカーの外部回路）に接続されて使用される。

近年では、ブレーカーの小型化が進展し、これにより、例えば、特許文献２に示されるように、コネクタの内部にブレーカーを組み込む技術が提案されている。同文献に開示されているコネクタでは、ブレーカー及び回路基板の周辺には、合成樹脂等の絶縁体が形成されている。絶縁体は、例えば、ブレーカーが実装された回路基板を金型内に装填（インサート）し、キャビティ空間に樹脂材料を射出し硬化させることにより成形される。

特開２０１６－０３５８２２号公報 特開２０１６－２２５１４２号公報

上記特許文献１、２に示されたブレーカーにおいては、ブレーカーの温度上昇に伴い、熱応動素子がスナップ変形（反転）し、固定接点から可動接点が離隔する。このとき、ブレーカーの近傍に熱源が存在する場合、熱源から直接的に又は絶縁体等を介して間接的にブレーカーに熱が供給され、ブレーカーの温度が回路基板よりも高まることがある。このような場合にも、ブレーカーから回路基板に伝達される熱が過剰となると、熱応動素子の温度上昇（すなわちスナップ変形）が遅れ、ブレーカーが周囲の温度上昇に迅速に応答し動作しないおそれがある。

さらにまた、僅かな漏れ電流が熱応動素子及びＰＴＣサーミスターを通して流れ、ＰＴＣサーミスターを発熱させることにより、熱応動素子の変形状態が維持される（特許文献１の段落（００８８）等参照）。

上記特許文献１、２に開示されたブレーカーにあっては、ＰＴＣサーミスターから固定片を経由して外部回路に熱が移動するため、熱応動素子の温度が低下し、その変形状態を安定的に維持することが困難な場合がある。同様に、ＰＴＣサーミスターから熱応動素子、可動片及び端子片を経由して外部回路に熱が移動するため、熱応動素子の変形状態を安定的に維持することが困難な場合がある。

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、周囲温度の上昇に対するブレーカーの動作の応答性を高め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、固定接点を有し外部回路に接続される固定片と、弾性変形する弾性部及び該弾性部の一端部に可動接点を有し、前記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、前記可動片を前記可動接点が前記固定接点に接触する導通状態から前記可動接点が前記固定接点から離隔する遮断状態に移行させる熱応動素子と、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とを備えたブレーカーであって、前記ケースは、前記可動片及び前記熱応動素子を収容する収容凹部を有する第１樹脂ケースと、前記第１樹脂ケースに固着されて前記収容凹部を覆う第２樹脂ケースと、前記第２樹脂ケースに埋設された金属プレートとを有し、前記金属プレートの熱容量は、前記固定片の熱容量よりも大きいことを特徴とする。

本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記金属プレートの厚さは、前記固定片の厚さよりも厚いことが望ましい。

本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記第１樹脂ケースには、前記可動片と前記外部回路とを電気的に接続する端子片が収容され、前記金属プレートの厚さは、前記端子片の厚さよりも厚いことが望ましい。

本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記第２樹脂ケースは、前記金属プレートの天面を覆っ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、前記金属プレートには、該金属プレートを厚さ方向に貫通する貫通穴が形成され、前記第２樹脂ケースは、樹脂材料が充填された痕跡であるゲート跡と、前記貫通穴に樹脂材料が充填された充填部とを有し、前記ゲート跡と、前記充填部とは、前記金属プレートの厚さ方向から視て重複する位置に配され、前記第２樹脂ケースは、前記金属プレートと前記可動片との間に介在し、該可動片と当接する当接部とを有し、前記ゲート跡と、前記当接部とは、前記金属プレートの厚さ方向から視て重複する位置に配され、前記当接部は、前記可動片を前記端子片の方向に押圧し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、前記金属プレートの厚さは、前記弾性部の厚さよりも厚いことが望ましい。

本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記金属プレートの厚さは、ブレーカーの全厚の１０％以上であることが望ましい。

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。

本発明のブレーカーによれば、固定片よりも熱容量が大きい金属プレートに蓄えられた熱によって、熱応動素子の温度が容易に維持される。従って、固定片から外部回路に放熱されることによる熱応動素子の温度上昇の遅延が抑制され、熱応動素子の熱応答性が高められ、周囲温度の上昇に対するブレーカーの動作の応答性を容易に高めることが可能となる。

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み立て前の斜視図。 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。 上記ブレーカーを底面側から視た斜視図。 本発明の上記ブレーカーを備えた安全回路の回路図。

本発明の第１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４は、ブレーカーの構成を示している。図１及び図４に示されるように、ブレーカー１は、一部がケース７から外部に露出する一対の端子２２，３２を備える。端子２２，３２が外部回路（図示せず）と電気的に接続されることにより、ブレーカー１は、電気機器の安全回路の主要部を構成する。

図１に示されるように、ブレーカー１は、固定接点２１及び端子２２を有する固定片２と、端子３２を有する端子片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、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樹脂ケース）７１とケース本体７１の上面に装着される蓋部材（第２樹脂ケース）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－チタニウム合金、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、形成されている。固定接点２１は、固定片２の可動接点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の一部からケース本体７１の収容凹部７３に露出されている。

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）を第１面、その反対側の底面を第２面として説明している。他の部品、例えば、端子片３、可動片４及び熱応動素子５、ケース７、金属プレート９等についても同様である。

図４に示されるように、端子２２は、ケース本体７１の底面から露出し、回路基板６００（図２，３参照）のランド部とはんだ付け等の手法により接続される。本実施形態では、ブレーカー１の短手方向に一対の端子２２が並設されている。

図２に示されるように、固定片２は、階段状（側面視でクランク状）に曲げられた段曲げ部２５と、ＰＴＣサーミスター６を支持する支持部２６とを有する。段曲げ部２５は、固定接点２１と支持部２６とを繋ぎ、固定接点２１と支持部２６とを高さ違いに配置する。ＰＴＣサーミスター６は、支持部２６に３箇所形成された凸状の突起（ダボ）２６ａの上に載置されて、突起２６ａに支持される。

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は、可動片４と接続される接続部３１と、端子３２とを有している。接続部３１と、端子３２とは、ケース本体７１に埋設された段曲げ部（図示せず）によって高さ違いに配置されている。

接続部３１は、ケース本体７１の内部に形成されている開口７３ｂの一部からケース本体７１の収容凹部７３に露出し、可動片４と電気的に接続される。一方、図４に示されるように、端子３２は、ケース本体７１の底面から露出し、回路基板６００のランド部とはんだ付け等の手法により接続される。本実施形態では、ブレーカー１の短手方向に一対の端子３２が並設されている。

可動片４は、銅等を主成分とする板状の金属材料をプレス加工することにより形成されている。可動片４は、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の一端部には、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可動片４の第２面に形成され、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の他端部には、端子片３の接続部３１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３１の第１面と可動片４の接続部４２の第２面とは、レーザー溶接によって固着されている。レーザー溶接とは、レーザー光をワーク（本実施形態では、端子片３及び可動片４が相当）に照射し、ワークを局部的に溶融及び凝固させることによってワーク同士を接合する溶接手法である。レーザー光が照射されたワークの表面には、他の溶接手法（例えば、ジュール熱を利用する抵抗溶接）による溶接痕とは異なる形態のレーザー溶接痕が形成される。

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。これにより、接続部４２は、弾性部４３を挟んで可動接点４１とは反対側に設けられる。

接続部４２において端子片３の接続部３１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、接続部３１及び接続部４２において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、作動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の第２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及び図３参照）。

熱応動素子５は、可動接点４１が固定接点２１に接触する導通状態から可動接点４１が固定接点２１から離隔する遮断状態に移行させる。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。過熱により作動温度に達すると、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状が望ましく、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、可動片４が遮断状態にあるとき、固定片２と可動片４とを導通させる。ＰＴＣサーミスター６は、固定片２の支持部２６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、支持部２６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、作動電流、作動電圧、作動温度、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、チタニウム酸バリウム、チタニウム酸ストロンチウム又はチタニウム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内部空間である収容凹部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、金属プレート９がインサート成形によって埋め込まれている。金属プレート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。金属プレート９は、図２及び図３に示すように、可動片４の第１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。

図１に示すように、固定片２、端子片３、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。このとき、ケース本体７１と蓋部材８１とは、それぞれの外縁部の全周にわたって連続的に接合され、ケース７の気密性が向上する。これにより、収容凹部７３がもたらすケース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。本実施形態では、金属プレート９の第１面側には、樹脂が全体的に配されているので、収容凹部７３の気密性がより一層高められる。

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。図２では、ブレーカー１が回路基板６００と共に示されている（図３も同様である）。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（逆反り前）している。金属プレート９には、可動片４の頂部４３ａと当接し、頂部４３ａを熱応動素子５の側に押圧する突出部９１が設けられている。突出部９１が頂部４３ａを押圧することにより、弾性部４３は、弾性変形し、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する。これにより、可動片４の弾性部４３などを通じてブレーカー１の固定片２と端子片３との間は導通している。可動片４の弾性部４３と熱応動素子５とが接触し、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てもよい。しかしながら、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、作動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とが離隔する。ブレーカー１の内部で熱応動素子５が変形し、可動片４を押し上げるときの熱応動素子５の作動温度は、例えば、７０℃～９０℃である。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。

本実施形態の金属プレート９の熱容量は、固定片２の熱容量よりも大きい。このような金属プレート９は、比熱の大きい金属によって金属プレート９を構成する及び／又は金属プレート９の体積を大きくすることにより実現できる。

本実施形態では、金属プレート９の厚さＴ９は、固定片２の厚さＴ２よりも厚く形成されている（図２参照）。これにより、ブレーカー１の平面視での大きさ、すなわちケース７の占有面積を抑制しつつ、金属プレート９の体積を大きくし、金属プレート９の熱容量を容易に確保することが可能となる。

固定片２よりも熱容量が大きい金属プレート９に蓄えられた熱によって、熱応動素子５の温度が容易に調整される。従って、図２に示される導通状態から図３に示される遮断状態に移行する際に、固定片から外部回路に放熱されることによる熱応動素子の温度上昇の遅延が抑制され、熱応動素子の熱応答性が高められ、周囲温度の上昇に対するブレーカーの動作の応答性を容易に高めることが可能となる。また、図３に示される遮断状態において、固定片２から外部回路に放熱されることによる熱応動素子５の温度低下が抑制され、熱応動素子５の変形状態を安定的に維持することが可能となる。これにより、ブレーカー１による電流遮断状態を安定的に維持することが可能となる。

また、固定片２の厚さＴ２が金属プレート９の厚さＴ９よりも薄く形成されているので、固定片２を介して外部回路に伝わって放出される熱量が抑制される。これにより、上記と同様に、周囲温度の上昇に対するブレーカーの動作の応答性を容易に高めつつ、遮断状態での熱応動素子５の変形状態を安定的に維持することが可能となる。

本実施形態では、金属プレート９の厚さＴ９は、端子片３の厚さＴ３よりも厚く形成されており、本実施形態の金属プレート９の熱容量は、端子片３の熱容量よりも大きい。そして、端子片３よりも熱容量が大きい金属プレート９に蓄えられた熱によって、熱応動素子５の温度が容易に維持される。従って、上記と同様に、周囲温度の上昇に対するブレーカーの動作の応答性を容易に高めつつ、遮断状態での熱応動素子５の変形状態を安定的に維持することが可能となる。

また、端子片３の厚さＴ３が金属プレート９の厚さＴ９よりも薄く形成されているので、端子片３を介して外部回路に伝わって放出される熱量が抑制される。これにより、上記と同様に、周囲温度の上昇に対するブレーカーの動作の応答性を容易に高めつつ、遮断状態での熱応動素子５の変形状態を安定的に維持することが可能となる。

図１乃至図３に示されるように、蓋部材８１は、金属プレート９の天面を覆っている。金属プレート９の天面とは、金属プレート９の表面のうち、可動片４に対向する第２面とは反対側の第１面である。金属プレート９の天面を覆っている蓋部材８１によって、金属プレート９からブレーカー１の外部に放射又は伝熱によって放出される熱量が抑制される。これにより、上記と同様に、周囲温度の上昇に対するブレーカーの動作の応答性を容易に高めつつ、遮断状態での熱応動素子５の変形状態を安定的に維持することが可能となる。

また、蓋部材８１に埋設された金属プレート９によってケース７が強化され、ケース７の変形が抑制される。特に本実施形態では、金属プレート９の厚さＴ９は、固定片２の厚さＴ２よりも厚く形成されている。これにより、蓋部材８１が重点的に強化され、蓋部材８１にかかる応力の大部分は、金属プレート９によって負担される。これにより、蓋部材８１の変形が抑制される。

一方、固定片２が収容されるケース本体７１は、固定片２が接続される外部回路を構成する回路基板６００によって強化される。すなわち、ケース本体７１にかかる応力の一部は、回路基板６００に分散される。ケース本体７１の変形が抑制される。このように、蓋部材８１及びケース本体７１の変形が抑制されることにより、ブレーカー１のケース７全体の変形が抑制される。

本実施形態では、ケース本体７１の第２面が回路基板６００に当接又は僅かな距離を隔てて、ブレーカー１が回路基板６００に実装されている。従って、ケース本体７１の第２面と回路基板６００との間に、樹脂材料がほとんど流入しないため、ケース本体７１の第２面に負荷される圧力は限定的となり、ケース本体７１の変形は抑制される。

特に、ブレーカー１及び回路基板６００がコネクタに内蔵され、ブレーカー１及び回路基板６００の外側に樹脂材料が充填される形態では、射出成形時の樹脂材料の充填圧力によるケース７の変形が、上述した金属プレート９によって顕著に抑制される。これにより、固定片２と可動片４の位置関係が安定し、所望の温度特性を容易に得ることが可能となる。

本実施形態では、蓋部材８１の端縁以外の中央領域８２で、金属プレート９の第１面が蓋部材８１に埋設されている。これにより、蓋部材８１と金属プレート９とが隙間なく強固に接合され、上述した金属プレート９の構成と相まって、ケース７の気密性がより一層高められる。従って、例えば、ブレーカー１の端子２２、３２と回路基板６００のランドとの接続に、リフロー方式のはんだ付け工程が適用される場合であっても、ケース７の内部にフラックスが侵入することが防止され、熱応動素子５等を構成する金属が影響を受けることが抑制される。

金属プレート９には、貫通穴９２が形成されている。貫通穴９２は、金属プレート９をその厚さ方向に貫通する。

蓋部材８１は、射出成形において金型のゲート内に樹脂材料が充填され、切断された痕跡であるゲート跡８３と、貫通穴９２に樹脂材料が充填された充填部８４（図２参照）とを有している。充填部８４は、貫通穴９２の内部に形成されている。

ゲート跡８３は、蓋部材８１の第１面に設けられた凹部８６の底面から突出して設けられている。これにより、蓋部材８１の本体部からのゲート跡８３の突出が抑制される。

蓋部材８１を成形する金型において、ゲートは金型内にインサートされる金属プレート９の第１面の側で貫通穴９２と対向する位置に形成されている。すなわち、ゲート跡８３と、充填部８４とは、金属プレート９の厚さ方向から視て重複する位置に配されている。これにより、ゲートから流入した樹脂材料は、貫通穴９２に直接的に流れ込み、金属プレート９の第２面側に円滑に達する。従って、金属プレート９の第２面側における樹脂材料の充填性が高められ、ケース本体７１と溶着される樹脂が金属プレート９の第２面側に容易に供給されるようになる。

蓋部材８１は、金属プレート９の第２面側に、可動片４の接続部４２の第１面と当接する当接部８５を有する。当接部８５は、金属プレート９と可動片４との間に介在している。当接部８５は、金属プレート９の第２面から可動片４の側に突出して形成されている。そして、当接部８５は、蓋部材８１の端縁部８７よりもケース本体７１の側に突出している。

当接部８５は、可動片４の接続部４２と当接することにより、可動片４の接続部４２を端子片３の接続部３１の側に押圧する。これにより、可動片４と端子片３との間の接触抵抗が低減される。

ゲート跡８３と、当接部８５とは、金属プレート９の厚さ方向から視て重複する位置に配されている。すなわち、ゲート跡８３、充填部８４及び当接部８５が一直線上に配されている。これにより、ゲートから流入した樹脂材料は、貫通穴９２を介して当接部８５を形成するためのキャビティ空間に円滑に流れ込む。従って、当接部８５への樹脂材料の充填性が高められ、当接部８５の成形精度を容易に高めることが可能となる。

ケース本体７１の第２面には、開口７５が設けられている。開口７５は、端子片３の一部である接続部３１の第２面を露出させる。開口７５からレーザー光を照射することにより、端子片３の接続部３１と可動片４の接続部４２とが溶接される。本実施形態では、ケース本体７１に蓋部材８１が溶着されることにより、端子片３の接続部３１と蓋部材８１の当接部８５とによって可動片４の接続部４２が挟み込まれて仮固定された状態となっている。このため、溶接時における可動片４の位置決め精度は十分に確保される。

金属プレート９の厚さＴ９は、可動片４の弾性部４３の厚さＴ４よりも厚いのが望ましい。弾性部４３の厚さＴ４は、固定接点２１に対する可動接点４１の接触圧力を確保するために、弾性部４３が十分な弾性力を発生しうるように、さらには、可動片４の電気抵抗を考慮して設定される。そして、金属プレート９の厚さＴ９が可動片４の弾性部４３の厚さＴ４よりも厚く設定されることにより、金属プレート９によるケース７の補強効果がより一層高められる。

金属プレート９の厚さＴ９は、ブレーカー１の全厚Ｔ１の１０％以上が望ましい。ブレーカー１をコネクタ等に内蔵するにあたって、ブレーカー１の小型化（低背化）が要求されるところ、金属プレート９の厚さＴ９がブレーカー１の全厚Ｔ１の１０％以上に設定されることにより、金属プレート９によるケース７の補強効果が十分に得られる。

通常、金属プレート９の厚さＴ９がブレーカー１の全厚Ｔ１の１０％以上である場合、金属プレート９の第１面側のゲートから第２面側のキャビティ空間への樹脂材料の充填性が悪化するおそれがある。しかしながら、本実施形態では、ゲート跡８３、充填部８４及び当接部８５が金属プレート９の厚さ方向から視て重複する位置に形成されている。すなわち、ゲートと貫通穴９２と当接部８５とが一直線上に配されるので、第１面側のゲートから第２面側のキャビティ空間良好な充填性が得られる。

本発明のブレーカー１は、上記実施形態の構成に限られることなく、種々の態様に変更して実施されうる。すなわち、ブレーカー１は、少なくとも、固定接点２１を有し外部回路に接続される固定片２と、弾性変形する弾性部４３及び弾性部４３の一端部に可動接点４１を有し、可動接点４１を固定接点２１に押圧して接触させる可動片４と、温度変化に伴って変形することにより、可動片４を可動接点４１が固定接点２１に接触する導通状態から可動接点４１が固定接点２１から離隔する遮断状態に移行させる熱応動素子５と、固定片２、可動片４、及び熱応動素子５を収容するケース７とを備え、ケース７は、可動片４及び熱応動素子５を収容する収容凹部７３を有するケース本体７１と、ケース本体７１に固着されて収容凹部７３を覆う蓋部材８１と、蓋部材８１に埋設された金属プレート９とを有し、金属プレート９の熱容量は、固定片２の熱容量よりも大きければよい。

例えば、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、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。これにより、ケース７の気密性がより一層高められる。本実施形態では、二次的なインサート成形の際の樹脂材料の充填圧力が蓋部材８１に負荷された場合であっても、金属プレート９によって蓋部材８１が強化されているので、蓋部材８１ひいては、ケース７の変形が抑制される。

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、さらなる小型化を図ることができる。

また、ＷＯ２０１１／１０５１７５号公報に示されるような、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。

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。このような構成にあっても、熱応動素子の熱応答性が高められ、周囲温度の上昇に対するブレーカーの動作の応答性を容易に高めることが可能となる。

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５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。ブレーカーを備えたコネクタを含むケーブルによって安全回路５０２の一部が構成されていてもよい。

１ ：ブレーカー
２ ：固定片
３ ：端子片
４ ：可動片
５ ：熱応動素子
６ ：ＰＴＣサーミスター
７ ：ケース
９ ：金属プレート
２１ ：固定接点
２２ ：端子
３１ ：接続部
３２ ：端子
４１ ：可動接点
４２ ：接続部
４３ ：弾性部
７１ ：ケース本体（第２１樹脂ケース）
７３ ：収容凹部
８１ ：蓋部材（第２樹脂ケース）
８３ ：ゲート跡
８４ ：充填部
８５ ：当接部
５０２ ：安全回路
６００ ：回路基板

Claims (7)

1. 固定接点を有し外部回路に接続される固定片と、
   弾性変形する弾性部及び該弾性部の一端部に可動接点を有し、前記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、前記可動片を前記可動接点が前記固定接点に接触する導通状態から前記可動接点が前記固定接点から離隔する遮断状態に移行させる熱応動素子と、
   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とを備えたブレーカーであって、
   前記ケースは、前記可動片及び前記熱応動素子を収容する収容凹部を有する第１樹脂ケースと、
   前記第１樹脂ケースに固着されて前記収容凹部を覆う第２樹脂ケースと、
   前記第２樹脂ケースに埋設された金属プレートとを有し、
   前記金属プレートの熱容量は、前記固定片の熱容量よりも大きいことを特徴とするブレーカー。
2. 前記金属プレートの厚さは、前記固定片の厚さよりも厚い請求項１記載のブレーカー。
3. 前記第１樹脂ケースには、前記可動片と前記外部回路とを電気的に接続する端子片が収容され、
   前記金属プレートの厚さは、前記端子片の厚さよりも厚い請求項１又は２に記載のブレーカー。
4. 前記第２樹脂ケースは、前記金属プレートの天面を覆っている請求項１乃至３のいずれかに記載のブレーカー。
5. 前記金属プレートには、該金属プレートを厚さ方向に貫通する貫通穴が形成され、
   前記第２樹脂ケースは、樹脂材料が充填された痕跡であるゲート跡と、前記貫通穴に樹脂材料が充填された充填部とを有し、
   前記ゲート跡と、前記充填部とは、前記金属プレートの厚さ方向から視て重複する位置に配され、
   前記第２樹脂ケースは、前記金属プレートと前記可動片との間に介在し、該可動片と当接する当接部とを有し、
   前記ゲート跡と、前記当接部とは、前記金属プレートの厚さ方向から視て重複する位置に配され、
   前記当接部は、前記可動片を前記端子片の方向に押圧している請求項３記載のブレーカー。
6. 前記金属プレートの厚さは、前記弾性部の厚さよりも厚い請求項１乃至５のいずれかに記載のブレーカー。
7. 請求項１乃至６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。

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