JP2013110032A - ブレーカー及びそれを備えた安全回路並びに２次電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】２次電池等の保護装置として使用されるブレーカーにおいて、通常の動作時における導通抵抗を抑制しつつ、小型化を実現する。
【解決手段】固定接点２１を有する固定片２と、弾性変形する弾性部４３とその先端部に可動接点３とを有し、可動接点３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接点３が固定接点２１から離反するように可動片４を作動させる熱応動素子５と、それらを収容する樹脂ベース７１を備える。可動片４は、その長手方向に垂直な断面積が弾性部４３の該断面積に対して大きい箇所に貫通穴４５を有し、樹脂ベース７１は、貫通穴４５に挿通される突起７４を有する。
【選択図】図４

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。

従来、各種電気機器の２次電池パックやモーター等の保護装置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の安全回路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。

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。

ブレーカーには、温度変化に応じて動作し、電流を導通又は遮蔽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、樹脂ケースに収容されてなり、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。可動片には、第２弾性部において、貫通穴が形成され、第２弾性部の弾性係数が適正化される。また、貫通穴には突起が挿通され、その頂部が蓋部材の裏面と接合され、樹脂ケースの強度・剛性が高められる。

ＷＯ２０１１−１０５１７５号公報

上記特許文献１に示されたブレーカーにおいては、くびれ形状の第２弾性部に貫通穴を形成しようとすると、第２弾性部において可動片の長手方向に垂直な断面積が減少し、可動片の導通抵抗が増大する。そのため、通常の動作時におけるブレーカーの導通抵抗が増大し、所望の性能を得ることが困難となる。特に、ブレーカー小型化のために可動片の幅寸法や厚み寸法を小さく設定する場合には、導電体としての可動片の断面積を十分に確保することが困難となり、上述した傾向が顕著となる。

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、通常の動作時における導通抵抗を抑制しつつ、小型化を実現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、本発明のブレーカーは、固定接点を有する固定片と、弾性変形する弾性部と該弾性部の先端部に可動接点とを有し、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、該可動片の長手方向に垂直な断面積が前記弾性部の該断面積に対して大きい箇所に貫通穴を有するものである。

この発明において、前記貫通穴は、前記可動片における該可動片の短手方向の幅寸法が前記弾性部の該幅寸法に対して大きい箇所に形成されていることが好ましい。

この発明において、前記貫通穴は、平面視でいずれかの方向に長い長円又は楕円形状であることが好ましい。

この発明において、前記樹脂ケースは、前記貫通穴に挿通される突起を有することが好ましい。

この発明において、前記可動片は、該可動片の短手方向に切除されたくびれ部を有し、前記樹脂ケースの一部が、前記可動片の切除された部分に介在することが好ましい。

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。

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。

本発明のブレーカーによれば、可動片の長手方向に垂直な断面積が弾性部の該断面積に対して大きい箇所に貫通穴が設けられるので、貫通穴の周辺部分において弾性部の該断面積が著しく減少することがなくなる。これにより、ブレーカーの通常の動作時における導通抵抗を抑制しつつ、小型化を図ることが可能となる。

また、可動片の短手方向の幅寸法が弾性部の該幅寸法に対して大きい箇所に貫通穴が形成されている構成によれば、可動片の厚み分布を均一としつつ、貫通穴の周辺領域における弾性部の断面積の減少を抑制できる。これにより、可動片ひいてはブレーカーの製造コストを低減しながら、ブレーカーの通常の動作時における導通抵抗を抑制しつつ、小型化を図ることが可能となる。

また、貫通穴が平面視でいずれかの方向に長い長円又は楕円形状である構成によれば、ブレーカーの小型化と可動片の剛性のバランスを容易に調整することができる。例えば、貫通穴を平面視で可動片の短手方向に長い長円又は楕円形状とすることにより、可動片の長さ寸法を小さくすることができ、ブレーカーのさらなる小型化を図ることが可能となる。また、貫通穴を平面視で可動片の長手方向に長い長円又は楕円形状とすることにより、可動片の剛性の分布を変更できる。

また、樹脂ケースが、貫通穴に挿通される突起を有する構成によれば、突起が補強部として機能し、樹脂ケースの強度・剛性を効率よく高めることができる。

また、可動片が、その短手方向に切除されたくびれ部を有し、樹脂ケースの一部が、可動片の切除された部分に介在する構成によれば、該一部が補強部として機能し、樹脂ケースの強度・剛性をより一層効率よく高めることができる。

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、ブレーカーの通常の動作時における導通抵抗を抑制しつつ、安全回路又は２次電池パックの小型化を図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構成を示す組み立て斜視図。 通常の充電又は放電状態におけるブレーカーの動作を示す断面図。 過充電状態又は異常時などにおけるブレーカーの動作を示す断面図。 樹脂ベースに可動片が組み込まれる様子を示す斜視図。 樹脂ベースにカバー部材が組み込まれ、カバー部材によって可動片が押される状態を示す断面図。 可動片等の別の形態を示す斜視図。 可動片等のさらに別の形態を示す斜視図。

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等によって構成されている。

固定片２は、リン青銅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の他端部の近傍に３箇所形成された凸状のダボ（小突起）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７３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。

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の長手方向の一端には外部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の内部の段曲げ部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。可動片４は、可動接点３と端子４１の間に、固定部４２（アーム状の可動片４の基端に相当）、弾性部４３を有している。固定部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。

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７４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、段曲げ部４６に形成された斜面４７と、樹脂ベース７１の第１位置決め部７５と係合される一対の係合部４８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、斜面４７、係合部４８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、可動片４の長手方向の中心線上に設けられている。斜面４７は、可動片４の方向に沿って連続して形成されている。係合部４８は、可動片４の短手方向に沿って２箇所に設けられている。

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２及び図３参照）。可動片４の材料としては、リン青銅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。なお、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を収容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。

貫通穴４５は、可動片４の固定部４２に形成されている。固定部４２は、弾性部４３に対して可動片４の短手方向に幅広に形成されている。これにより、固定部４２における可動片４の長手方向に垂直な断面積が、弾性部４３における該断面積に対して大きい箇所となる。また、貫通穴４５は、平面視で（可動片４の厚み方向に視て）可動片４の短手方向に長い長円形状に形成されている。

係合部４８は、くびれ部４９の端子４１側の端縁にて形成される。くびれ部４９は、固定部４２を挟んで弾性部４３とは反対側で、固定部４２と端子４１の間に配設されている。くびれ部４９の幅寸法（可動片４の短手方向の長さ寸法、以下同様）は、弾性部４３の幅寸法に対して同等以下に設定されているのが望ましいが、少なくとも固定部４２及び端子４１の幅寸法よりも小さく設定されていればよい。本実施形態におけるくびれ部４９は、上記特許文献１における第２弾性部としての機能を有しており、端子４１に加えられた外力や衝撃を吸収し、可動接点３の位置を適正に維持する。

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。

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。

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、固定片２、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開口７３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。

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７４と、可動片４を位置決めするための一対の第１位置決め部７５と、カバー部材７２の凸部７９と嵌合される一対の凹部（第２位置決め部）７６を有する。突起７４は、貫通穴４５に対応し、平面視で長円形状に形成され、樹脂ベース７１を補強する。第１位置決め部７５は、可動片４の長手方向に対して垂直な方向に沿って２箇所に設けられている。本実施形態では、樹脂ベース７１の側壁の一部が可動片４のくびれ部４９に対応する形状に形成され、第１位置決め部７５を構成する。すなわち、第１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。凹部７６も、可動片４の長手方向に対して垂直な方向に沿って２箇所に設けられている。なお、凹部７６は、３箇所以上設けられていてもよい。この場合、凹部７６に対応する凸部７９も、３箇所以上設けられる。

カバー部材７２は、その内壁面から可動片４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５参照）と、樹脂ベース７１の凹部７６に挿入される凸部７９とを有する。斜面７８は、可動片４の斜面４７に対応し、可動片４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。凸部７９は、樹脂ベース７１の凹部７６に対応する位置に２箇所設けられている。

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、上述したリン青銅を主成分とする金属板又はステンレス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・強度を高める。

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。

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。

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。

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。

図４は、樹脂ベース７１に可動片４が組み込まれる様子を示す。可動片４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、可動片４に形成されているくびれ部４９の両側の係合部４８に第１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７４が挿通される。これにより、可動片４が第１位置決め部７５及び突起７４によって案内されるので、樹脂ベース７１に対する可動片４の仮の位置合わせがなされる。また、貫通穴４５に突起７４が挿通されることに加え、一対の係合部４８と一対の第１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４の回転が規制され、仮の位置決めが容易に行われる。

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４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４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７４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４を案内し易くなるように、可動片４の対応する箇所と相似形に形成されている。

図４に示すように可動片４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、凹部７６に凸部７９を挿入すると共に、可動片４の段曲げ部４６にカバー部材７２の段部７７を押し当てることで可動片４を位置合わせしながら、樹脂ベース７１に装着される。

図５は、樹脂ベース７１にカバー部材７２が完全に装着される際に、カバー部材７２によって可動片４が樹脂ベース７１とカバー部材７２に挟まれた状態で押される様子を、凹部７６及び凸部７９が含まれる断面で示す。樹脂ベース７１にカバー部材７２が装着される最中に、カバー部材７２が樹脂ベース７１の方向に押圧される（図中白抜き矢印）と、可動片４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４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４の斜面４７はカバー部材７２の斜面７８によって可動片４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４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第１位置決め部７５とが当接して係合する。これにより、図４において突起７４等によって仮の位置合わせがなされていた可動片４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４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４の位置決め誤差を、実質的に樹脂ベース７１の第１位置決め部７５と可動片４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。

なお、可動片４の係合部４８から可動接点３の接触箇所（図２参照）までの距離と、樹脂ベース７１の第１位置決め部７５から固定接点２１の接触箇所（図２参照）までの距離は平面視で等しく設定さている。そのため、可動片４が正確に位置決めされると、可動接点３と固定接点２１とが適正な接触箇所で接触する。これにより、通電時における両者間の接触抵抗が適正化される。

本実施形態においては、係合部４８及び第１位置決め部７５が可動片４の短手方向に沿って、それぞれ一対設けられる。さらに、一対の係合部４８及び一対の第１位置決め部７５は、可動片４の短手方向において斜面４７、斜面７８を挟んで外側の部分に位置しているので、可動片４の回転による樹脂ベース７１とのずれを抑制できる。また、これにより、可動片４の先端部と樹脂ベース７１の開口７３ｂとのクリアランスを小さく設定しても、可動片４の先端部と樹脂ベース７１との干渉を防止できるので、樹脂ベース７１のさらなる小型化を図ることができる。

樹脂ベース７１にカバー部材７２が完全に装着されると、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、樹脂ベース７１とカバー部材７２が溶着される。このとき、樹脂ベース７１の突起７４の先端がカバー部材７２内壁面と当接し、超音波溶着によって接合される。これに伴い、可動片４が、貫通穴４５の周辺すなわち固定部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４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４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４は、矢印Ａ方向に押され続ける。また、これに伴い、第１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４の位置及び姿勢は、正常に維持され続ける。

上述した超音波溶着によって、樹脂ベース７１の周縁部と共に、補強部として機能する突起７４の頂部及び第１位置決め部７５の頂部が、カバー部材７２の裏面（下面）に接合される。これにより、固定部４２の中央近傍において、補強部である突起７４とカバー部材７２が直接的に接合されるので、樹脂ケース７の剛性を効率よく高めることができる。また、補強部である第１位置決め部７５が、平面視でくびれ部４９の近傍の切除された部分においてカバー部材７２と直接的に接合されるので、くびれ部４９の近傍において樹脂ケース７の剛性を効率よく高めることができる。

図２に示す通常の充電又は放電状態においては、可動片４の端子４１から可動接点３が設けられている先端部に向かって可動片４の長手方向に電流が流れる。従って、可動片４の長手方向に垂直な断面積が他の場所よりも小さい個所が存在すると、その部分がボトルネックとなって導通抵抗が増大し、ブレーカー１によって消費される電力が増大する。よって、単に樹脂ケース７の剛性のみを考慮して貫通穴４５の配置、形状、大きさ等を設定すると、その周辺領域の導通抵抗が増大し、所望の電気的特性が得られなくなる。可動片４に貫通穴４５を形成することにより、その領域において可動片４の長手方向に垂直な断面積、すなわち、導電体としての可動片４の断面積が減少するからである。

本実施形態においては、貫通穴４５を形成する位置を、可動片４の長手方向に垂直な断面積が弾性部４３の該断面積より小さいくびれ部４９（特許文献１における第２弾性部に相当）ではなく、上記断面積が弾性部４３該断面積より大きい固定部４２としているので、貫通穴４５を形成することに伴う導通抵抗の増大を抑制できる。貫通穴４５の周辺領域における上記断面積は、可動片４の厚み寸法の他、固定部４２及び貫通穴４５の形状・大きさ等に依存するが、貫通穴４５の周辺領域における上記断面積が弾性部４３及びくびれ部４９の同断面積に対して同等以上になるように、固定部４２及び貫通穴４５の諸元を設定することが望ましい。

また、貫通穴４５の周辺領域における可動片４の局所的な導電抵抗の増大に対処するために、貫通穴４５の形状は、平面視で真円、又はいずれかの方向に長い長円若しくは楕円とすることが望ましい。貫通穴４５の形状を平面視でいずれかの方向に長い長円又は楕円とすることにより、ブレーカー１の小型化と可動片４の剛性のバランスを容易に調整することができる。例えば、図１，４に示すように、貫通穴４５を平面視で可動片４の短手方向に長い長円又は楕円形状とすることにより、可動片４の長さ寸法を小さくすることができ、ブレーカー１のさらなる小型化を図るうえで好ましくなる。また、貫通穴４５を平面視で可動片４の長手方向に長い長円又は楕円形状とすることにより、可動片４の撓み剛性及び捻り剛性の分布を変更できる。貫通穴４５を平面視で矩形の角穴とする場合は、その隅部が丸め又は角取りされていることが望ましい。同様の趣旨で、弾性部４３における貫通穴４５に対向する隅部４３ａ（図４参照）及びくびれ部４９の隅部４９ａ（図４参照）は、丸め又は角取りされるのが望ましい。電流が流れる方向に垂直な断面積を大きくして、導電抵抗を抑制するためである。なお、貫通穴４５は、固定部４２から段曲げ部４６及び斜面４７に亘って広域に形成されていてもよい。

以上のように、本実施形態のブレーカー１によれば、可動片４の長手方向に垂直な断面積が弾性部４３の該断面積に対して大きい箇所である固定部４２に貫通穴４５が設けられるので、貫通穴４５の周辺領域において弾性部の該断面積が著しく減少することがなくなる。これにより、ブレーカー１の通常の動作時における導通抵抗を抑制しつつ、小型化を図ることが可能となる。そして、ブレーカー１を備えた安全回路又は２次電池パックの小型化を図ることが可能となる。

また、可動片４の短手方向の幅寸法が弾性部４３の該幅寸法に対して大きい箇所に貫通穴４５が形成されているので、可動片４の厚み分布を均一としつつ、貫通穴４５の周辺部分における弾性部４３の断面積の減少を抑制できる。これにより、可動片４ひいてはブレーカー１の製造コストを低減しながら、ブレーカー１の通常の動作時における導通抵抗を抑制しつつ、小型化を図ることが可能となる。

また、貫通穴４５が平面視で可動片４の短手方向に長い長円形状であるので、可動片４の長さ寸法を小さくすることができる。これにより、ブレーカー１のさらなる小型化を図ることが可能となる。また、可動片４の短手方向の幅寸法が弾性部４３の該幅寸法に対して大きい箇所に貫通穴４５が形成されている構成との組み合わせによって、貫通穴４５の周辺における可動片４の捻り剛性の低下を抑制することができる。

また、樹脂ベース７１が、貫通穴４５に挿通される突起７４を有するので、突起７４が補強部として機能し、樹脂ケース７の強度・剛性を効率よく高めることができる。また、可動片４が、その短手方向に切除されたくびれ部４９を有し、樹脂ベース７１の第１位置決め部７５が、可動片４の切除された部分に介在するので、第１位置決め部７５が補強部として機能し、樹脂ケース７の強度・剛性をより一層効率よく高めることができる。

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が、その長手方向に垂直な断面積が弾性部４３の該断面積に対して大きい箇所に貫通穴４５を有していればよい。

また、本発明は種々の変形が可能である。例えば、図６は、可動片４の変形例として可動片４Ａを示す。可動片４Ａは、段曲げ部４６及び斜面４７が廃されている点で、可動片４と相違する。この構成においては、段曲げ部４６及び斜面４７を廃することにより、可動片４Ａ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。この構成においても、カバー部材７２の斜面７８と可動片４Ａのくびれ部４９の固定部４２側の端縁を当接させて、斜面７８が可動片４Ａを矢印Ａ方向に押すように構成されていてもよい。なお、段曲げ部４６及び斜面４７は、必要に応じて樹脂ベース７１の外部に設けられていてもよい。

可動片４Ａにおいても、貫通穴４５が可動片４の短手方向の幅寸法が弾性部４３の該幅寸法に対して大きい固定部４２に形成されている点は、可動片４と同様である。また、貫通穴４５の形状・大きさ、弾性部４３の隅部４３ａ及びくびれ部４９の隅部４９ａ等についても可動片４と同様である。

図７は、可動片４の別の変形例として、可動片４Ｂを示す。可動片４Ｂは、くびれ部４９を廃して、固定部４２から端子４１に渡って連続的に形成すると共に、貫通穴４５Ｂを角穴形状に変更した点で、可動片４Ａと相違する。貫通穴４５Ｂの隅部は、丸め又は角取りされている。貫通穴４５Ｂの形状は、可動片４と同様に、平面視で真円、長円又は楕円であってもよい。貫通穴４５Ｂの大きさ、弾性部４３の隅部４３ａ等についても可動片４と同様である。これに伴い、樹脂ベース７１の突起７４Ｂも貫通穴４５Ｂに対応する形状に変形される。

また、貫通穴４５又は４５Ｂに挿通される突起７４又は７４Ｂは、カバー部材７２の側に設けられていてもよい。同様に、くびれ部４９の両側において可動片４が切除された部分に、カバー部材７２の底面から下方に突出する部分が介在するように構成されていてもよい。

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り、導通抵抗を抑制しつつ、ブレーカー１の小型化を図ることができる。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。

また、斜面４７及び斜面７８は、その傾斜角度が一定である形態に限られず、傾斜角度が漸増又は漸減する形態であってもよい。また、樹脂ケース７は、樹脂ベース７１とカバー部材７２によって構成される形態に限られることなく、２つの部品で構成される形態であれば他の形態であってもよい。

また、特開２００５−２０３２７７号公報に示されるような、固定部４２又はその近傍において、端子４１の側と可動接点３の側に分割されている構造に、本発明を適用してもよい。

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 樹脂ケース
２１ 固定接点
４３ 弾性部
４５ 貫通穴
４９ くびれ部
７４ 突起

Claims (7)

1. 固定接点を有する固定片と、
   弾性変形する弾性部と該弾性部の先端部に可動接点とを有し、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、該可動片の長手方向に垂直な断面積が前記弾性部の該断面積に対して大きい箇所に貫通穴を有することを特徴とするブレーカー。
2. 前記貫通穴は、前記可動片における該可動片の短手方向の幅寸法が前記弾性部の該幅寸法に対して大きい箇所に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のブレーカー。
3. 前記貫通穴は、平面視でいずれかの方向に長い長円又は楕円形状であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のブレーカー。
4. 前記樹脂ケースは、前記貫通穴に挿通される突起を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のブレーカー。
5. 前記可動片は、該可動片の短手方向に切除されたくびれ部を有し、前記樹脂ケースの一部が、前記可動片の切除された部分に介在することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のブレーカー。
6. 請求項１乃至請求項５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。
7. 請求項１乃至請求項５に記載のブレーカーを備えたことを特徴とする２次電池パック。

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