WO2019230751A1

WO2019230751A1 - ブレーカー、安全回路及び２次電池パック

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Publication number: WO2019230751A1
Application number: PCT/JP2019/021184
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Inventors: 圭太郎宮田
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Filing date: 2019-05-29
Publication date: 2019-12-05
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Abstract

ブレーカー１は、固定接点２１を有する固定片２と、弾性変形する弾性部４４及び弾性部４４の先端部に可動接点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の状態を導通状態から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１０とを備える。可動片４は、弾性部４４の基端部４４ｓの側で、ケース１０によって片持ち支持され、弾性部４４は、基端部４４ｓよりも弾性部４４の長手方向Ｄ１に垂直な短手方向Ｄ１の幅寸法Ｗが小さい第１幅狭部４５を含み、第１幅狭部４５は、弾性部４４の厚さ方向から視た平面視で、円弧状の輪郭４６を有する。

Description

ブレーカー、安全回路及び２次電池パック

　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。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に接続されて使用される。

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。

ＷＯ２０１１／１０５１７５号公報

　近年の電気機器では、高性能化及び２次電池の充電時間の短縮のために、通電時の電気抵抗が小さく電流容量の大きいブレーカーが望まれている。このようなブレーカーを実現するためには、例えば、可動片の厚さを増大させることにより、固定接点と可動接点間の接触抵抗を抑制すると共に、可動片自体の導通抵抗を低減することが有効である。

　しかしながら、厚さが増大された可動片が適用されたブレーカーにあっては、可動片の状態を導通状態から遮断状態へと移行させる際に、熱応動素子に掛かる応力が大きくなるため、ブレーカーの動作が繰り返される場合、熱応動素子が損傷を受けるおそれがある。

　上記熱応動素子の損傷は、可動片を押し上げる力の大きい、すなわち特許文献１に開示されているブレーカーにおいては対角長さの大きい熱応動素子を適用することにより、抑制することができる。しかしながら、このような熱応動素子は、ケースを肥大化させ、ブレーカーの小型化を阻む一因となっている。

　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、ケースを肥大させることなく、通電時の電気抵抗を容易に低減できるブレーカーを提供することを主たる目的とする。また、可動片が導通状態、遮断状態の繰り返し動作を行った後においても、可動片の損傷や変形することを防止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、固定接点を有する固定片と、板状に形成され弾性変形する弾性部及び該弾性部の先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、前記可動片の状態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、前記可動片は、前記弾性部の基端部の側で、前記ケースによって片持ち支持され、前記弾性部は、前記基端部よりも前記弾性部の長手方向に垂直な短手方向の幅寸法が小さい第１幅狭部を含み、前記第１幅狭部は、前記弾性部の厚さ方向から視た平面視で、円弧状の輪郭を有する、ことを特徴とするブレーカー。

　本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記第１幅狭部は、前記基端部に対して前記幅寸法が漸減している、ことが望ましい。

　本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記弾性部には、前記基端部側で前記熱応動素子に向って突出し、前記遮断状態で前記熱応動素子と当接する第１突起と、前記第１突起よりも前記先端部側で前記熱応動素子に向って突出し、前記遮断状態で前記熱応動素子と当接する第２突起とが形成され、前記第１幅狭部の前記基端部側の端縁は、前記第１突起と前記第２突起との間に位置されている、ことが望ましい。

　本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記第１幅狭部で前記幅寸法が最小となる最小幅部は、前記第１突起と前記第２突起との前記長手方向の中間よりも前記基端部の側に位置されている、ことが望ましい。

　本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記固定片と前記熱応動素子との間には、前記固定片と前記熱応動素子とを導通させる正特性サーミスターが設けられ、前記固定片には、前記基端部側で前記熱応動素子に向って突出し、前記熱応動素子と当接する第３突起と、前記第３突起よりも前記先端部側で前記熱応動素子に向って突出し、前記熱応動素子と当接する第４突起とが形成され、前記最小幅部は、前記第３突起と前記第４突起との間に位置されている、ことが望ましい。

　本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記弾性部は、前記第１幅狭部よりも前記先端部側で、前記最小幅部よりも前記幅寸法が小さい第２幅狭部を有し、前記可動接点は、前記第２幅狭部に形成されている、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。

　本発明の電気機器用の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、可動片は、弾性部の基端部の側で、ケースによって片持ち支持され、弾性部は、基端部よりも弾性部の長手方向に垂直な短手方向の幅寸法が小さい第１幅狭部を含むので、弾性部の弾性力（曲げ剛性）が低下する。これにより、厚さが増大された可動片を適用する場合にあっても、可動片を押し上げる力が低減され、可動片の状態を導通状態から遮断状態へと移行させる際に熱応動素子に掛かる応力が抑制される。従って、対角長さの大きい熱応動素子を用いることなく、通電時の電気抵抗を容易に低減できるようになる。

　さらに、第１幅狭部は、弾性部の厚さ方向から視た平面視で、円弧状の輪郭を有する。これにより、第１幅狭部への応力集中が緩和され、可動片が導通状態、遮断状態の繰り返し動作を行った後においても、可動片の損傷や変形することを防止できる。

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。上記ブレーカーの可動片を示す平面図。本発明の上記ブレーカーを備えた２次電池パックの構成を示す平面図。本発明の上記ブレーカーを備えた安全回路の回路図。上記可動片を示す平面図。

　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１の構成を示している。ブレーカー１は、電気機器等に実装され、過度な温度上昇又は過電流から電気機器を保護する。

　ブレーカー１は、固定接点２１を有する固定片２と、先端部４ｅ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、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１０等によって構成されている。ケース１０は、ケース本体（第１ケース）７とケース本体７の上面に装着される蓋部材（第２ケース）８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７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）２４の上に載置されて、突起２４に支持される。固定片２が階段状に曲げられることにより、固定接点２１と支持部２３とが段違いに配置され、ＰＴＣサーミスター６を収納する空間が容易に確保される。

　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４１に対向する位置に形成され、ケース本体７の内部に形成されている開口７３ａの一部から露出されている。端子２２はケース本体７の端縁から外側に突き出されている。支持部２３は、ケース本体７の内部に形成されている開口７３ｄから露出されている。

　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）を表（おもて）面、その反対側の面を裏（うら）面として説明している。固定接点２１から可動接点４１に向く方向を第１方向と、第１方向とは反対の方向を第２方向とそれぞれ定義した場合、表面は第１方向を向き、裏面は第２方向を向く。他の部品、例えば、可動片４及び熱応動素子５、ＰＴＣサーミスター６等についても同様である。

　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、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の長手方向の先端部４ｅには、可動接点４１が形成されている。可動接点４１は、例えば、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４ｅに接合されている。

　可動片４の長手方向の他端部には、外部回路と電気的に接続される端子４２が形成されている。可動片４は、可動接点４１と端子４２の間に、当接部４３及び弾性部４４を有している。当接部４３は、端子４２と弾性部４４との間でケース本体７及び蓋部材８と当接する。当接部４３は、可動片４の短手方向に翼状に突出する突出部４３ａを有する。突出部４３ａが設けられていることにより、当接部４３が幅広く大きな領域でケース本体７及び蓋部材８によって挟み込まれ、可動片４がケース１０に対して強固に固定される。

　弾性部４４は、当接部４３から可動接点４１の側に延出されている。可動片４は、弾性部４４の基端部４４ｓ（図４参照）の側の当接部４３で、ケース１０によって片持ち支持され、その状態で弾性部４４が弾性変形することにより、弾性部４４の先端部（可動片４の先端部４ｅ）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は、弾性部４４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、反転動作温度及び正転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４４の下面には、熱応動素子５に対向して一対の突起４４ａ，４４ｂが形成されている。第１突起４４ａは、基端部４４ｓ側で熱応動素子５に向って突出し、遮断状態で熱応動素子５と当接する。第２突起４４ｂは、第１突起４４ａよりも先端部側（すなわち可動接点４１側）で熱応動素子５に向って突出し、遮断状態で熱応動素子５と当接する。過熱により熱応動素子５が変形すると、熱応動素子５が第１突起４４ａ及び第２突起４４ｂと当接し、熱応動素子５の変形が第１突起４４ａ及び第２突起４４ｂを介して弾性部４４に伝達され、可動片４の先端部が押し上げられる。（図３参照）。

　熱応動素子５は、可動片４の状態を可動接点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は、断面が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４４が押し上げられ、かつ弾性部４４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４４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。

　熱応動素子５の材料としては、洋白、黄銅、ステンレス鋼等の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。例えば、安定した作動温度及び復帰温度が得られる熱応動素子５の材料としては、高膨脹側に銅－ニッケル－マンガン合金、低膨脹側に鉄－ニッケル合金を組み合わせたものが望ましい。また、化学的安定性の観点からさらに望ましい材料として、高膨脹側に鉄－ニッケル－クロム合金、低膨脹側に鉄－ニッケル合金を組み合わせたものが挙げられる。さらにまた、化学的安定性及び加工性の観点からさらに望ましい材料として、高膨脹側に鉄－ニッケル－クロム合金、低膨脹側に鉄－ニッケル－コバルト合金を組み合わせたものが挙げられる。

　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、固定片２の支持部２３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１０を構成するケース本体７及び蓋部材８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７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７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８には、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がインサート成形によって埋め込まれていてもよい。金属板は、可動片４の表面と適宜当接し、可動片４の動きを規制すると共に、蓋部材８のひいては筐体としてのケース１０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が示すように、固定片２、可動片４、熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６等を収容したケース本体７の開口７３ａ、７３ｂ、７３ｃ等を塞ぐように、蓋部材８が、ケース本体７に装着される。ケース本体７と蓋部材８とは、例えば超音波溶着によって接合される。

　図２及び３は、ブレーカー１の動作の概略を示している。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は逆反り前の初期形状を維持している。固定接点２１、可動接点４１及び可動片４の弾性部４４などを通じてブレーカー１の両端子２２、４２間は導通している。

　図２に示されるように、熱応動素子５は、導通状態の可動片４の第１突起４４ａ及び第２突起４４ｂと離隔していてもよい。これにより、可動接点４１と固定接点２１との接触圧力が高められ、両者間の接触抵抗が低減される。

　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、動作温度に達した熱応動素子５は逆反りして可動片４の弾性部４４と接触し、弾性部４４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。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る。一方、熱応動素子５は、可動片４と接触して、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。すなわち、ＰＴＣサーミスター６は、可動片４を遮断状態に移行させている熱応動素子５を介して、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、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。

　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４４の弾性力によって可動接点４１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、可動片４を示している。既に述べたように、通電時の電気抵抗が小さいブレーカー１を実現するためには、可動片４の断面積を増大させることにより、固定接点２１と可動接点４１間の接触抵抗を抑制すると共に、可動片４自体の導通抵抗を低減することが有効である。しかしながら、可動片４の断面積、特に厚さの増大に伴い、弾性部４４の弾性力（曲げ剛性）も増大し、熱応動素子５に掛かる応力も増大する。

　そこで、本発明のブレーカー１では、可動片４の弾性部４４に、第１幅狭部４５が設けられている。第１幅狭部４５の幅寸法Ｗは、基端部４４ｓの幅寸法Ｗよりも小さく形成されている。ここで、「幅寸法Ｗ」とは、弾性部４４の長手方向Ｄ１に垂直な短手方向Ｄ２の長さである。基端部４４ｓは、一定の幅寸法Ｗで長手方向Ｄ１にのびる領域を含んでいる。基端部４４ｓの幅寸法は、上記領域の幅寸法Ｗで定義される。

　弾性部４４が第１幅狭部４５を含むことにより、弾性部４４の弾性力（曲げ剛性）が低下する。これにより、厚さが増大された可動片４を適用する場合にあっても、可動片４の押し上げに要する力が低減され、可動片４の状態を導通状態から遮断状態へと移行させる際に熱応動素子５に掛かる応力が抑制される。従って、対角長さの大きい熱応動素子５を用いることなく、通電時の電気抵抗を容易に低減できるようになる。

　さらに、第１幅狭部４５は、弾性部４４の厚さ方向から視た平面視で、円弧状の輪郭４６を有する。ここで「円弧」とは、真円の円周の一部のみならず楕円の円周の一部を含む概念である。第１幅狭部４５が、平面視で円弧状の輪郭４６を有することにより、第１幅狭部４５への応力集中が緩和され、可動片４が導通状態、遮断状態の繰り返し動作を行った後においても、可動片４の損傷や変形することを防止できる

　本実施形態の第１幅狭部４５では、基端部４４ｓに対して幅寸法Ｗが漸減しているので、第１幅狭部４５への応力集中がより一層緩和され、ブレーカー１の通電時の電気抵抗が安定する。

　第１幅狭部４５の基端部４４ｓ側の端縁４５ｓは、第１突起４４ａと第２突起４４ｂとの間に位置されているのが望ましい。これにより、固定接点２１と可動接点４１間の接触抵抗を容易に抑制することが可能となる。

　第１幅狭部４５で幅寸法Ｗが最小となる最小幅部４７は、第１突起４４ａと第２突起４４ｂとの長手方向の中間４４ｃよりも基端部４４ｓの側に位置されているのが望ましい。最小幅部４７は、遮断状態での弾性部４４で最も変形の大きい箇所となる。このような最小幅部４７が第１突起４４ａと第２突起４４ｂとの上記中間４４ｃよりも基端部４４ｓの側に位置されていることにより、導通状態から遮断状態に移行する際に可動片４の押し上げに要する力が低減され、熱応動素子５に掛かる応力が抑制される。

　図４に示されるように、固定片２の突起２４は、第３突起２４ａと第４突起２４ｂとを含んでいる。第３突起２４ａは、基端部４４ｓ側で熱応動素子５に向って突出し、熱応動素子５の裏面と当接する。第４突起２４ｂは、第３突起２４ａよりも可動片４の先端部４ｅ側で熱応動素子５に向って突出し、熱応動素子５の裏面と当接する。本実施形態では、では、一対の第４突起２４ｂが先端部４ｅ側に設けられているが、一対の第３突起２４ａが基端部４４ｓ側に設けられている形態であってもよい。

　最小幅部４７は、弾性部４４の長手方向Ｄ１で第３突起２４ａと第４突起２４ｂとの間に位置されているのが望ましい。これにより、可動片４が遮断状態にあるときに、可動片４が熱応動素子５を押す力がＰＴＣサーミスター６を介して第３突起２４ａ及び第４突起２４ｂに均等に伝達されやすくなる。従って、熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６の姿勢が安定する。

　本実施形態のブレーカー１では、弾性部４４は、第１幅狭部４５よりも先端部４ｅ側で、第１幅狭部４５よりも幅寸法が小さい第２幅狭部４８を有している。可動接点４１は、第２幅狭部４８に形成されている。第２幅狭部４８の幅寸法は、第１幅狭部４５の最小幅部４７の幅寸法よりも小さく形成されていてもよい。このような第２幅狭部４８によって、第２幅狭部４８及び可動接点４１を収容するための開口７３ａを小さくすることができ、開口７３ａの近傍で、蓋部材８との固着面７５（図１参照）の面積を大きく確保することが可能となる。

　第１幅狭部４５の形状は、長手方向Ｄ１に沿う中心線に対して対称に形成されているのが望ましい。このような第１幅狭部４５を有する弾性部４４によれば、ブレーカー１の動作に伴う弾性部４４のねじれが抑制され、弾性部４４の強度低下を抑制できる。

（実施例）
　可動片４の弾性部４４に第１幅狭部４５を含む本発明のブレーカー１では、固定接点２１と可動接点４１間の接触抵抗の増大が懸念される。図４（図７）に示される可動片４を備えたブレーカーが表１、２の仕様に基づき２０個試作され、各々について端子２２，４２間での電気抵抗が測定された。

　試作された可動片４の仕様は、以下の通りである。各可動片４は、古河電気工業株式会社製の厚さ０．１５mmの銅板ＥＦＴＥＣ－５５０Ｅから切り出された。図７に示される弾性部４４の当接部４３側の基端から可動接点４１の中心までの長手方向Ｄ１の長さＬ１は、４．４３mmであり、弾性部４４の当接部４３側の基端の短手方向Ｄ２の幅Ｌ２は、１．５mmである。

　表１、２に示されるように、実施例のブレーカーは、比較例と比べて同等の電気抵抗値を維持していることが確認された。特に、実施例１乃至５のブレーカーは、比較例に対して微差の電気抵抗値であることが確認された。従って、端子２２，４２間での電気抵抗値を抑制する場合、可動片４の最小幅部の幅寸法は基端部の幅寸法の５０％以上が望ましい。さらに、実施例のブレーカーは、比較例と比べて電気抵抗値のばらつきが小さいことが確認された。従って、端子２２，４２間での電気抵抗値のばらつきを抑制する場合、可動片４の最小幅部の幅寸法は基端部の幅寸法の９０％以下が望ましい。

　また、図７に示される可動片４を備えたブレーカー１が表２の仕様に基づき１０個試作され、各々について可動片４が導通状態から遮断状態に移行する動作が６０００回繰り返され、その前後の動作温度の変化量が測定された。なお、各可動片４の仕様は、上記と同様である。

　表３、４に示されるように、比較例では、２０００回以上３０００回未満の繰り返し回数で熱応動素子５が損傷し、試験が中断された。熱応動素子５が損傷する直前の動作温度の変化量の平均値は、＋６℃以上であった。実施例６では、４０００回以上６０００回未満の繰り返し回数で可動片４が塑性変形し、試験が中断された。可動片４が塑性変形する直前の動作温度の変化量の平均値は、＋１．２℃であった。

　以上から、実施例のブレーカーは、比較例と比べて繰り返し動作に対する耐久性に優れることが確認された。特に、実施例１乃至５のブレーカーは、熱応動素子５の損傷や可動片４の塑性変形も生ずることなく、動作温度の変化量も軽微であった。従って、繰り返し動作に対する耐久性に優れたブレーカーを得る場合、可動片４の最小幅部の幅寸法は基端部の幅寸法の５０％以上で９０％以下が望ましい。特に動作温度の変化量に着目すると、可動片４の最小幅部の幅寸法は基端部の幅寸法の７０％以上で９０％以下がより望ましい。

　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を有する固定片２と、板状に形成され弾性変形する弾性部４４及び該弾性部４４の先端部に可動接点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の状態を可動接点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１０とを備えたブレーカー１であって、可動片４は、弾性部４４の基端部４４ｓの側で、ケース１０によって片持ち支持され、弾性部４４は、基端部４４ｓよりも弾性部４４の長手方向Ｄ１に垂直な短手方向Ｄ２の幅寸法Ｗが小さい第１幅狭部４５を含み、第１幅狭部４５は、弾性部４４の厚さ方向から視た平面視で、円弧状の輪郭４６を有していればよい。

　例えば、ケース本体７と蓋部材８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１０は、ケース本体７と蓋部材８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、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、小型化を図ることができる。

　また、本発明は、例えば、特開２０１６－３５８２２号公報に示されるような、可動片と端子片とが別々に成形され、溶接等によって電気的に接続される形態にも適用することができる。

　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。

　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２次電池パック５００を示す。２次電池パック５００は、２次電池５０１と、２次電池５０１の出力端回路中に設けたブレーカー１とを備える。図６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１を備えた２次電池パック５００又は安全回路５０２によれば、良好な電流遮断動作を確保できる２次電池パック５００又は安全回路５０２を製造できる。

１　　　：ブレーカー
２　　　：固定片
４　　　：可動片
５　　　：熱応動素子
１０　　：ケース
２１　　：固定接点
２４ａ　：第３突起
２４ｂ　：第４突起
４１　　：可動接点
４４　　：弾性部
４４ａ　：第１突起
４４ｂ　：第２突起
４４ｃ　：中間
４４ｓ　：基端部
４５　　：第１幅狭部
４５ｓ　：端縁
４６　　：輪郭
４７　　：最小幅部
４８　　：第２幅狭部
５０１　：２次電池
５０２　：安全回路
Ｄ１　　：長手方向
Ｄ２　　：短手方向
Ｗ　　　：幅寸法

Claims

　固定接点を有する固定片と、
　板状に形成され弾性変形する弾性部及び該弾性部の先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、前記可動片の状態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、
　前記可動片は、前記弾性部の基端部の側で、前記ケースによって片持ち支持され、
　前記弾性部は、前記基端部よりも前記弾性部の長手方向に垂直な短手方向の幅寸法が小さい第１幅狭部を含み、
　前記第１幅狭部は、前記弾性部の厚さ方向から視た平面視で、円弧状の輪郭を有する、
　ことを特徴とするブレーカー。
　前記第１幅狭部は、前記基端部に対して前記幅寸法が漸減している、請求項１記載のブレーカー。
　前記弾性部には、前記基端部側で前記熱応動素子に向って突出し、前記遮断状態で前記熱応動素子と当接する第１突起と、前記第１突起よりも前記先端部側で前記熱応動素子に向って突出し、前記遮断状態で前記熱応動素子と当接する第２突起とが形成され、
　前記第１幅狭部の前記基端部側の端縁は、前記第１突起と前記第２突起との間に位置されている、請求項２記載のブレーカー。
　前記第１幅狭部で前記幅寸法が最小となる最小幅部は、前記第１突起と前記第２突起との前記長手方向の中間よりも前記基端部の側に位置されている、請求項３記載のブレーカー。
　前記固定片と前記熱応動素子との間には、前記固定片と前記熱応動素子とを導通させる正特性サーミスターが設けられ、
　前記固定片には、前記基端部側で前記熱応動素子に向って突出し、前記熱応動素子と当接する第３突起と、前記第３突起よりも前記先端部側で前記熱応動素子に向って突出し、前記熱応動素子と当接する第４突起とが形成され、
　前記最小幅部は、前記第３突起と前記第４突起との間に位置されている、請求項４記載のブレーカー。
　前記弾性部は、前記第１幅狭部よりも前記先端部側で、前記最小幅部よりも前記幅寸法が小さい第２幅狭部を有し、
　前記可動接点は、前記第２幅狭部に形成されている、請求項４又は５に記載のブレーカー。
　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。
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２次電池パック。