特許 6010336 ブレーカー及びそれを備えた安全回路並びに２次電池

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6010336

(24)【登録日】2016年9月23日

(45)【発行日】2016年10月19日

(54)【発明の名称】ブレーカー及びそれを備えた安全回路並びに２次電池

(51)【国際特許分類】

   H01H 37/54 20060101AFI20161006BHJP

【ＦＩ】

   H01H37/54 C

【請求項の数】7

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2012-108905(P2012-108905)

(22)【出願日】2012年5月10日

(65)【公開番号】特開2013-235785(P2013-235785A)

(43)【公開日】2013年11月21日

【審査請求日】2015年5月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】390025140

【氏名又は名称】株式会社小松ライト製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100104134

【弁理士】

【氏名又は名称】住友 慎太郎

(74)【代理人】

【識別番号】100156225

【弁理士】

【氏名又は名称】浦 重剛

(74)【代理人】

【識別番号】311002724

【氏名又は名称】苗村 潤

(74)【代理人】

【識別番号】100200403

【弁理士】

【氏名又は名称】石原 幸信

(72)【発明者】

【氏名】浪川 勝史

【審査官】 段 吉享

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０８４５４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０２６１７７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｈ ３７／５４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

固定接点を有する固定片と、
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ケースとを備えたブレーカーにおいて、
前記可動片は、前記可動接点を前記固定接点に押圧するための弾性力を発生する第１弾性部と、前記ケースと当接し、該ケースに対する前記可動片の姿勢を保持するための弾性力を発生する第２弾性部とを有し、
前記ケースは、前記固定片が埋設されている第１ケースと、前記第１ケースに装着される第２ケースを有し、
前記第２弾性部は、前記第２ケースの側に突出し、前記第２ケースと当接して弾性変形し、前記可動片を前記第１ケースの側に付勢することを特徴とするブレーカー。

【請求項2】

前記可動片は、前記第１ケースと前記第２ケースによって挟み込まれて前記ケースに対して固定される固定部を有し、
前記第２弾性部は、前記固定部の一部が前記第２ケースの側に隆起するように湾曲して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。

【請求項3】

前記第２弾性部は、前記可動片の短手方向に沿って、前記固定部の端縁から端縁に亘って形成されていることを特徴とする請求項２に記載のブレーカー。

【請求項4】

固定接点を有する固定片と、
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ケースとを備えたブレーカーにおいて、
前記ケースは、前記固定片が埋設されている第１ケースと、前記第１ケースに装着される第２ケースを有し、
前記可動片は、前記可動接点を前記固定接点に押圧するための弾性力を発生する第１弾性部と、前記ケースと当接し、該ケースに対する前記可動片の姿勢を保持するための弾性力を発生する第２弾性部と、前記第１ケースと前記第２ケースによって挟み込まれて前記ケースに対して固定される固定部とを有し、
前記第２弾性部は、前記固定部に形成され、前記第２ケースと当接して、前記可動片を前記第１ケースの側に付勢することを特徴とするブレーカー。

【請求項5】

固定接点を有する固定片と、
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ケースとを備えたブレーカーにおいて、
前記ケースは、前記固定片が埋設されている第１ケースと、前記第１ケースに装着される第２ケースを有し、
前記可動片は、前記可動接点を前記固定接点に押圧するための弾性力を発生する第１弾性部と、前記ケースと当接し、該ケースに対する前記可動片の姿勢を保持するための弾性力を発生する第２弾性部と、前記第１ケースと前記第２ケースによって挟み込まれて前記ケースに対して固定される固定部とを有し、
前記第２弾性部は、前記第１弾性部とは独立して前記固定部から延出されていることを特徴とするブレーカー。

【請求項6】

請求項１乃至請求項５のいずれか一項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7】

請求項１乃至請求項５のいずれか一項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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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（図９及び図１０参照）。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。

【0003】

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。

【0004】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】ＷＯ２０１１−１０５１７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記特許文献１に示されたブレーカーにおいては、蓋部材がケース本体に超音波溶着されてケースが一体化されると共に、固定部が蓋部材（カバー部材）とケース本体とによって表裏両面から挟み込まれて、可動片の姿勢が固定される（同文献の段落（００３２）、（００３７）等参照）。超音波溶着の工程においては、蓋部材とケース本体との間に適正な摩擦力が生ずるように、蓋部材にはケース本体の方向に応力が掛けられる。この応力は、溶着工程の後も蓋部材の内部に残留し、可動片をケース本体に押圧して、ケース本体に対する可動片の姿勢を安定させる作用を有する。

【0007】

また、２次電池パック又は安全回路等にブレーカーを実装し、ブレーカーの端子を回路に接続する際に、溶接又ははんだ付け等の作業の手際如何によっては、可動片等から伝達された熱によって蓋部材が高温にさらされることがある。通常、端子のはんだ付け等は迅速に遂行されるため、蓋部材が過度の高温にさらされることはないが、例えば、高温雰囲気中におけるはんだ付け等の作業が余儀なくされる過酷な条件下・劣悪な環境下においては、端子のはんだ付け等の作業に手間取ると、蓋部材が高温となり蓋部材の内部に残留していた応力が急激に解放されて、可動片をケース本体に押圧して、ケース本体に対する可動片の姿勢を安定させる残留応力の作用が減縮される。また、応力の解放により蓋部材に歪みが生じ、可動片を適正な姿勢で固定することが困難となる虞がある。

【0008】

このような蓋部材の歪みに伴って可動片の姿勢に変動が生ずるとその先端部に設けられている可動接点とケース本体に設けられている固定接点との位置関係が変動し、通電時における両接点の接触抵抗に影響を及ぼす虞がある。また、可動接点と固定接点との位置関係の変動は、ブレーカーの温度特性を悪化させる一因となる。こうした蓋部材の歪みに伴う不具合は、ブレーカーの小型化を追求する程に顕著に現れる問題とされていた。

【0009】

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、小型化を図りつつ、通電時における安定した抵抗値と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。

【課題を解決するための手段】

【0010】

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、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ケースとを備えたブレーカーにおいて、前記可動片は、前記可動接点を前記固定接点に押圧するための弾性力を発生する第１弾性部と、前記ケースと当接し、該ケースに対する前記可動片の姿勢を保持するための弾性力を発生する第２弾性部とを有することを特徴とする。

【0011】

この発明において、前記ケースは、前記固定片をインサートして成形される第１ケースと、前記第１ケースに装着される第２ケースを有し、前記第２弾性部は、前記第２ケースと当接して前記可動片を前記第１ケースの側に付勢することが好ましい。

【0012】

この発明において、前記可動片は、前記第１ケースと前記第２ケースによって挟み込まれて前記ケースに対して固定される固定部を有し、前記第２弾性部は、前記固定部に形成されていることが好ましい。

【0013】

この発明において、前記可動片は、前記第１ケースと前記第２ケースによって挟み込まれて前記ケースに対して固定される固定部を有し、前記第２弾性部は、前記固定部から延出されていることが好ましい。

【0014】

この発明において、前記第２弾性部は、前記第１弾性部とは独立して前記固定部から延出されていることが好ましい。

【0015】

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。

【0016】

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。

【発明の効果】

【0017】

本発明のブレーカーによれば、第１弾性部とは別に、ケースと当接するように設けられた第２弾性部の発生する弾性力によって、可動片のケースに対する姿勢が適正に保持される。これにより、ケースに残留する応力の作用を用いることなく、可動片の先端部に設けられている可動接点とケースに設けられている固定接点との位置関係を安定させることが可能となる。従って、通電時における両接点の接触抵抗が低減されると共に、ブレーカーの温度特性が良好に維持される。

【0018】

また、第２弾性部が弾性変形することにより、第２弾性部の周辺領域に発生する応力が第２弾性部に逃されるため、ケースに残留する応力が緩和される。すなわち、第２弾性部が弾性変形によって、より大きい応力を負担することにより、ケースに残留する応力を緩和する。このように、もともとケースに残留する応力が小さくなるので、過酷な条件下でブレーカーを実装しなければならない場合であっても、残留応力の解放に伴って生ずるケースの歪みを減少させることができる。これにより、ブレーカーの小型化を図りつつ、ケースの歪みを減少させて、通電時における安定した抵抗値と良好な温度特性を得ることが可能となる。

【0019】

また、固定片が第１ケースにインサート成形され、第２弾性部が第２ケースと当接して弾性力を発生し、可動片を第１ケースの側に付勢する構成によれば、第１ケースに対する可動片の姿勢が安定する。一方、第１ケースには固定片がインサート成形されているので、固定片に対する可動片の姿勢が安定し、可動接点と固定接点との位置関係がより一層安定する。

【0020】

また、第１ケースと第２ケースによって挟み込まれて固定される固定部に、第２弾性部が形成される構成によれば、第１ケース及び第２ケースに対する可動片の姿勢が安定し、可動接点と固定接点との位置関係がより一層安定する。

【0021】

また、第１ケースと第２ケースによって挟み込まれて固定される固定部から第２弾性部が延出されている構成によれば、第２ケースにおいて第２弾性部と当接する部位の形態の自由度を高めることができる。例えば、固定部から離れた場所に第２弾性部と当接する部位を設けることができる。これにより、ブレーカーの設計自由度を高めることが可能となる。

【0022】

また、第２弾性部が第１弾性部とは独立して固定部から延出されている構成によれば、第２弾性部の弾性変形が第１弾性部の姿勢に影響を及ぼすことがない。これにより、可動接点と固定接点との位置関係がより一層安定する。

【0023】

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、ケースの歪みを減少させて、通電時における安定した抵抗値と良好な温度特性が得られる安全回路又は２次電池パックを製造できる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】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。

【図2】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。

【図3】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。

【図4】同ブレーカーに適用される可動片の構成を示す斜視図。

【図5】樹脂ベースに可動片が組み込まれ、カバー部材が装着される様子を時系列で示す断面図。

【図6】同ブレーカーの第２弾性部の周辺を拡大して示す断面図。

【図7】可動片の変形例を示す斜視図。

【図8】同可動片の変形例を適用したブレーカーの第２弾性部の周辺を拡大して示す斜視図。

【図9】本発明の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。

【図10】本発明のブレーカーを備えた安全回路の回路図。

【発明を実施するための形態】

【0025】

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を収納するケース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等によって構成されている。

【0026】

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７３ｂから露出されている。端子２２は樹脂ベース７１の一端から外側に露出されている。

【0027】

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外部回路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から外側に露出される。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。なお、本出願においては、可動片４において、可動接点３が接合されている面（すなわち図１において下側の面）を裏（うら）面、その反対側の面を表（おもて）面として説明している。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）、及び第１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によって裏表両面側から挟み込まれて可動片４が固定され、第１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。樹脂ベース７１とカバー部材７２には、可動片４の固定部４２と当接し、固定部４２を固定状態で保持する当接部７４と当接部７９（図４参照）がそれぞれ形成されている。本実施形態では、樹脂ベース７１の収納部７３の外縁から樹脂ベース７１の外壁に亘る領域に当接部７４が形成されている。また、カバー部材７２において、段部７７を含み、可動片４を挟んで当接部７４と対向する領域に当接部７９が形成されている。固定部４２は、その裏面において樹脂ベース７１の当接部７４と当接し、その表面においてカバー部材７２の当接部７９と当接する。可動片４は、当接部７４及び当接部７９によって固定部４２の裏表両面から挟み込まれて、ケース７に対して固定される。

【0028】

可動片４は、第１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、第１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の変形が第１弾性部４３に伝達される（図２及び図３参照）。

【0029】

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７４ａ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、第１弾性部４３を挟んで可動接点３とは反対側、すなわち第１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。

【0030】

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、第１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、第１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。

【0031】

係合部４８は、くびれ部４９の端子４１の側の端縁にて形成される。くびれ部４９は、固定部４２を挟んで第１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、第１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。

【0032】

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の第１弾性部４３が押し上げられ、かつ第１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、小型でありながら第１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、高膨張側に銅−ニッケル−マンガン合金又はニッケル−クロム−鉄合金、低膨張側に鉄−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。

【0033】

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。

【0034】

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、熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６などを収納するための収納部７３及び可動片４を収納するための開口７３ａ，７３ｂなどが形成されている。なお、樹脂ベース７１に組み込まれた熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６の端縁は、収納部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。

【0035】

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７４ａと、可動片４を位置決めするための一対の位置決め部７５と、可動片４の端子４１を外部に露出させるための窓７６を有する。突起７４ａ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。突起７４ａの高さすなわち突出量は、可動片４の厚みより大きく設定され、カバー部材７２の裏面には、突起７４ａの頂部に対応する凹部が必要に応じて設けられる。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、窓７６の存在によって、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、位置決め部７５を構成する。すなわち、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。

【0036】

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。

【0037】

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鋼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ケース７の剛性・強度を高める。

【0038】

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等を収納した樹脂ベース７１の収納部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。

【0039】

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の第１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の第１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。

【0040】

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の第１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。

【0041】

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の第１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。

【0042】

図４は、可動片４の構成を示す。可動片４は、第２弾性部４２ａを有する。第２弾性部４２ａは、固定部４２の中央部分が可動片４の表面側に隆起するように湾曲し、平面視でなだらかな円弧状に形成されている。第２弾性部４２ａは、固定部４２の中央部に限らず、一部において可動片４の表面側に隆起するように湾曲していればよい。また、可動片４の裏面側に隆起するように湾曲していてもよい。さらには、第２弾性部４２ａは、第１弾性部４３の根元近傍において、第１弾性部４３と連続的に形成されている形態であってもよい。このような形態であっても、第２弾性部４２ａの存在によって、第１弾性部４３の機能は妨げられない。第２弾性部４２ａは、固定部４２がカバー部材７２と樹脂ベース７１とによって挟み込まれて、表裏から圧縮応力を受けたとき弾性変形し、可動片４の長手方向に伸張する。本実施形態においては、第２弾性部４２ａは、弾性変形し易いように、可動片４の短手方向に沿って、固定部４２の端縁から端縁に亘って形成されている。第２弾性部４２ａが発生する弾性力は、ケース７に対する可動片４の姿勢を保持するように機能する。本実施形態においては、第２弾性部４２ａは、カバー部材７２の当接部７９と当接して弾性力を発生し、可動片４の固定部４２を樹脂ベース７１の当接部７４の側に付勢して（固定部４２を当接部７４に押し付けて）、可動片４の姿勢を保持する。第２弾性部４２ａは、可動片４の長手方向に沿って形成されていてもよい。

【0043】

図５（ａ）（ｂ）は、樹脂ベース７１に可動片４が組み込まれ、カバー部材７２が装着されて溶着される様子を時系列で示す。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、図１に示すように、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７４ａが挿通される。また、貫通穴４５に突起７４ａが挿通されることに加え、一対の係合部４８と一対の位置決め部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。

【0044】

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７４ａ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。

【0045】

図５（ａ）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、樹脂ベース７１の開口７３ａに段部７７を挿入し、可動片４の段曲げ部４６に段部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。

【0046】

図５（ｂ）に示すように、カバー部材７２が樹脂ベース７１の方向（図中白抜き矢印方向）に押圧されると、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位置決め部７５とが当接して係合する。これにより、突起７４ａ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。

【0047】

樹脂ベース７１にカバー部材７２が装着されるとき、樹脂ベース７１がカバー部材７２の方向に押圧されながら、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ると、樹脂ベース７１とカバー部材７２との当接部位（主として、樹脂ベース７１及びカバー部材７２の周縁部）は摩擦熱により溶着し、樹脂ベース７１とカバー部材７２とが一体化され、ケース７を構成する。

【0048】

図６は、樹脂ベース７１にカバー部材７２が溶着された後における第２弾性部４２ａの周辺を拡大して示す。同図において、溶着前の第２弾性部４２ａの原形は、破線で示される。図５（ｂ）に示す状態からカバー部材７２が樹脂ベース７１の方向に押圧されると、第２弾性部４２ａの頂部は、カバー部材７２の当接部７９と当接する。なおもカバー部材７２が押圧されると、第２弾性部４２ａは、当接部７４と当接部７９によって挟まれて圧縮応力を受け、可動片４の長手方向（可動片４の先端方向）に僅かに伸張しながら実線に示すように弾性変形する。

【0049】

溶着時においては、カバー部材７２が樹脂ベース７１の方向に押圧されることに起因して、当接部７４及び当接部７９並びに第２弾性部４２ａには、相応の圧縮応力が発生する。本実施形態にあっては、第２弾性部４２ａが破線で示した原形から実線で示した形状に弾性変形することにより、当接部７４及び当接部７９に発生する応力が逃されるため、溶着後に当接部７４及び当接部７９に残留する応力が緩和される。すなわち、第２弾性部４２ａが弾性変形によって、より大きい応力を負担することにより、当接部７４及び当接部７９に残留する応力を緩和する。

【0050】

以上のように、本実施形態のブレーカー１によれば、第１弾性部４３とは別に、ケース７のカバー部材７２と当接するように設けられた第２弾性部４２ａの発生する弾性力によって、可動片４のケース７に対する姿勢が適正に保持される。これにより、可動片４の先端部に設けられている可動接点３とケース７に設けられている固定接点２１との位置関係が安定し、通電時における両接点の接触抵抗が低減されると共に、ブレーカー１の温度特性が良好に維持される。

【0051】

また、第２弾性部４２ａが弾性変形することにより、第２弾性部４２ａの周辺領域に発生する応力が第２弾性部４２ａに逃されるため、ケース７に残留する応力が緩和される。すなわち、第２弾性部４２ａが弾性変形によってより大きい応力を負担することにより、ケース７に残留する応力を緩和する。このように、もともとケース７に残留する応力が小さくなるので、過酷な条件下でブレーカー１を実装しなければならない場合であっても、残留応力の解放に伴って生ずるケース７の歪みを減少させることができる。これにより、ブレーカー１の小型化を図りつつ、ケース７の歪みを減少させて、通電時における安定した抵抗値と良好な温度特性を得ることが可能となる。

【0052】

また、固定片２が樹脂ベース７１にインサート成形され、第２弾性部４２ａがカバー部材７２と当接して弾性力を発生し、可動片４を樹脂ベース７１の側に付勢して可動片４の姿勢を保持するので、第２弾性部４２ａが可動片４を樹脂ベース７１の側に付勢し、固定部４２を樹脂ベース７１の当接部７４に押し付けることにより、樹脂ベース７１に対する可動片４の姿勢が安定する。一方、樹脂ベース７１には固定片２がインサート成形されているので、固定片２に対する可動片４の姿勢が安定し、可動接点３と固定接点２１との位置関係がより一層安定する。

【0053】

また、樹脂ベース７１とカバー部材７２によって挟み込まれて固定される固定部４２に、第２弾性部４２ａが形成されるので、樹脂ベース７１及びカバー部材７２に対する可動片４の姿勢が安定し、可動接点３と固定接点２１との位置関係がより一層安定する。

【0054】

また、樹脂ベース７１にカバー部材７２が装着されて超音波溶着されるとき、樹脂ベース７１の突起７４ａの先端がカバー部材７２の内壁面と当接し接合される。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、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。

【0055】

（変形例）
図７は、可動片の変形例の構成を示す。可動片４Ａは、固定部４２から延出された一対の舌状の第２弾性部４２ｂを有する点で、図４等に示した可動片４とは異なる。この変形例においても、可動片４は、固定部４２が当接部７４及び当接部７９によって固定部４２の裏表両面から挟み込まれることにより、ケース７に対して固定される。

【0056】

一対の第２弾性部４２ｂは、第１弾性部４３を挟んで第１弾性部４３と平行に固定部４２から延出される。第１弾性部４３と各第２弾性部４２ｂとの間には、可動片４を厚み方向に貫通する溝４２ｃが形成され、第１弾性部４３と各第２弾性部４２ｂとが分離される。すなわち、各第２弾性部４２ｂは、第１弾性部４３とは独立して固定部４２から延出される。従って、それぞれが独立して変形可能であり、第１弾性部４３の弾性変形が各第２弾性部４２ｂの位置及び姿勢等に影響を及ぼすことがなく、各第２弾性部４２ｂの弾性変形が第１弾性部４３の位置及び姿勢等に影響を及ぼすこともない。各第２弾性部４２ｂは、可動片４の表面側に隆起し、段曲げされ、その先端部が固定部４２及び第１弾性部４３に対して側面視で上方に位置される（図８参照）。第２弾性部４２ｂは、第１弾性部４３と平行に固定部４２から延出される形態に限られず、可動片４の短手方向に延出される形態であってもよい。また、貫通穴４５の内側に延出される形態であってもよい。この形態においては、第２弾性部４２ｂとの干渉を回避するために、突起７４ａの形状も変更される。

【0057】

図８は、樹脂ベース７１にカバー部材７２が溶着された後における第２弾性部４２ｂの周辺を拡大して示す。同図において、溶着前の第２弾性部４２ｂの原形は、破線で示される。図５（ｂ）に示す状態からカバー部材７２が樹脂ベース７１の方向に押圧されると、第２弾性部４２ｂの先端部は、カバー部材７２にインサート成形されているカバー片８の裏面と当接する。なおもカバー部材７２が押圧されると、第２弾性部４２ｂは、カバー片８によって図８において下方に押圧され、可動片４の長手方向（可動片４の先端方向）に僅かに伸張しながら実線に示すように弾性変形する。

【0058】

ケース７に対する可動片４の姿勢を安定させるためには、弾性変形によって生じた応力を用いて可動片４を付勢し保持する構成が有効である。本変形例においては、第２弾性部４２ｂの弾性変形によって可動片４が付勢される。そして、固定部４２から離れた位置に第２弾性部４２ｂとカバー片８との当接部位が形成されているため、第２弾性部４２ｂによって付勢された可動片４には、図中反時計回りにモーメントが発生する。このモーメントは、固定部４２における第１弾性部４３の側を当接部７４に押し付け、固定部４２における端子４１の側を当接部７９に押し付けるように作用し、ケース７に対する可動片４の姿勢が安定する。仮に、当接部７４、固定部４２及び当接部７９の間に上下方向に僅かに隙間が生じていても、第２弾性部４２ｂが発生するモーメントを上回る時計回りのモーメントが可動片４に付与されない限り、ケース７に対する固定部４２の姿勢が変動する虞はない。

【0059】

本変形例においては、第２弾性部４２ｂが弾性変形することにより、ケース７に対する可動片４の姿勢を安定させるので、構造上、当接部７４、固定部４２及び当接部７９に強い圧縮応力を付与する必要がなく、そのため、ケース７に残留する応力が緩和される。すなわち、第２弾性部４２ｂが弾性変形によってより大きい応力を負担することにより、ケース７に残留する応力を緩和する。このように、もともとケース７に残留する応力が小さくなるので、過酷な条件下でブレーカー１を実装しなければならない場合であっても、残留応力の解放に伴って生ずるケース７の歪みを減少させることができる。これにより、通電時における安定した抵抗値と良好な温度特性を得ることが可能となる。

【0060】

また、樹脂ベース７１とカバー部材７２によって挟み込まれて固定される固定部４２から第２弾性部４２ｂが延出されているので、カバー部材７２において第２弾性部４２ｂと当接する部位の形態の自由度を高めることができる。例えば、変形例においては、カバー部材７２にインサート成形されているカバー片８に第２弾性部４２ｂを直接当接させることにより、カバー部材７２の歪みをより一層抑制することができる。カバー片８を構成する金属材料は、カバー部材７２を構成する樹脂材料に対して、一般的に弾性係数が高いからである。

【0061】

また、第２弾性部４２ｂが第１弾性部４３とは独立して固定部４２から延出されているので、第２弾性部４２ｂの弾性変形が第１弾性部４３の姿勢に影響を及ぼすことがない。これにより、可動接点３と固定接点２１との位置関係がより一層安定する。

【0062】

また、可動片４とカバー片８とが第２弾性部４２ｂを介して接触しているので、図２に示す通電時において、可動片４に電流が流れることによって発生するジュール熱をカバー片８に伝導させて、熱応動素子５の発熱を抑制できる。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子機器にブレーカー１が適用される場合、ＣＰＵの負荷の変動やＬＣＤのバックライトの明るさの変動によって可動片４に流れる電流が変動する。このような電流の変動に対して熱応動素子５が過度に敏感に作動してブレーカー１が頻繁に反応すると、電子機器の動作に支障を来たす。本変形例においては、可動片４に発生するジュール熱をカバー片８に伝導させるので、可動片４に流れる電流に対して熱応動素子５が過度に敏感に作動することを抑制できる。

【0063】

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、可動接点３を固定接点２１に押圧するための弾性力を発生する第１弾性部４３と、ケース７と当接し、ケース７に対する可動片４の姿勢を保持するための弾性力を発生する第２弾性部４２ａ又は第２弾性部４２ｂを有していればよい。また、第２弾性部４２ａ及び第２弾性部４２ｂを有する構成であってもよい。

【0064】

また、本発明は、上記変形例の他、種々の変形が可能である。例えば、第２弾性部４２ａ又は第２弾性部４２ｂの形態は、ケース７と当接し、ケース７に対する可動片４の姿勢を保持するための弾性力を発生する形態であれば、図４又は図６に示したものに限られない。また、第２弾性部４２ａ及び第２弾性部４２ｂは、側面視で可動片４の裏面側に突出し、樹脂ベース７１と当接して弾性力を発生し、固定部４２をカバー部材７２の側に付勢して可動片４の姿勢を保持する構成であってもよい。また、第２弾性部４２ａ若しくは第２弾性部４２ｂに加えて、又は第２弾性部４２ａ若しくは第２弾性部４２ｂに替えて、カバー片８に可動片４と当接する第２弾性部を設けた構成であってもよい。この構成によれば、カバー片８に設けられた第２弾性部が可動片４の固定部４２を樹脂ケース７１の側に付勢する。

【0065】

さらにまた、板状の金属材料によって形成される可動片４は、それ自身で弾性を有しているので、その一部を板ばね状の第２弾性部として機能させるように構成してもよい。この場合、必要に応じて、可動片４の一部を屈曲、湾曲、段曲げ又は折返したり、樹脂ベース７１の一部を凹状に形成することにより、第２弾性部が弾性変形するための空間を形成したり、カバー部材７２に第２弾性部と当接する凸部を形成したりすればよい。また、第２弾性部の弾性変形を容易にするために、第２弾性部の周縁に可動片４を厚み方向に貫通する溝等を形成してもよい。このような第２弾性部によっても、可動片４は樹脂ベース７１又はカバー部材７２の側に付勢されてその姿勢が安定し、固定接点２１に対する可動接点３の相対的な位置が安定する。

【0066】

また、図１等においては、可動片４は、貫通穴４５、段曲げ部４６、斜面４７、係合部４８及びくびれ部４９の構成を有する形態であるが、これらの構成うちのいずれか又は全てが廃されていてもよい。例えば、貫通穴４５を廃する場合は、樹脂ベース７１の突起７４ａも廃される。また、段曲げ部４６、斜面４７が廃される場合は、可動片４は平面状に形成され、樹脂ベース７１の当接部７４及びカバー部材７２の当接部７９が平坦な形状となる。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４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。なお、可動片４の段曲げ部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。また、係合部４８及びくびれ部４９が廃される場合は、可動片４は、固定部４２から端子４１に亘って等幅に形成され、これに伴い樹脂ベース７１の位置決め部７５の形状も変更される。

【0067】

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（膠状）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可動片４が挟まれて保持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。

【0068】

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。

【0069】

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の側に構造的に分離されている形態に、本発明を適用してもよい。

【0070】

また、本発明のブレーカー１は、図９に示した２次電池パック及び図１０に示した安全回路等にも広く適用できる。

【符号の説明】

【0071】

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
２１ 固定接点
４２ａ 樹脂溶着部（樹脂接着部）
７１ 樹脂ベース（第１ケース）
７２ カバー部材（第２ケース）
９２ 樹脂溜め部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】