JP6047790B2 - ブレーカー及びそれを備えた安全回路並びに２次電池 - Google Patents

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（図１１及び図１２参照）。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。

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。

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、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、時間の経過に伴い徐々に減少する。

ところが、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。

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。

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、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、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納する樹脂製のケースとを備えたブレーカーにおいて、前記可動片は、前記ケースを構成する樹脂が接着する樹脂接着部を有し、前記ブレーカーは、前記樹脂接着部及び／又はその近傍に、樹脂を収容するための樹脂溜め部をさらに備えることを特徴とする。

この発明において、前記樹脂溜め部は、前記ケースにおいて前記樹脂接着部との当接部位及び／又はその近傍に設けられていることが好ましい。

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、該第１ケース及び前記樹脂接着部に溶着される第２ケースを有し、前記樹脂溜め部は、前記第２ケースに設けられていることが好ましい。

この発明において、前記樹脂溜め部は、前記可動片における前記樹脂接着部及び／又はその近傍に設けられていることが好ましい。

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、可動片の樹脂接着部が、ケースを構成する樹脂と接着する際に、この樹脂接着部の近傍に備えられている樹脂溜め部が、樹脂を収容するので、溶着時にケース内部で発生し残留する応力を抑制できる。このように、もともとケースの内部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。

また、樹脂溜め部が、ケースにおいて樹脂接着部との当接部位及び／又はその近傍に設けられている構成によれば、樹脂が流れ込みやすい場所に樹脂溜め部が配設されているので、接着時にケース内部で発生し残留する応力を効果的に抑制でき、より一層ケースの歪みを減少させることが可能となる。また、成形性の高い樹脂製のケースに樹脂溜め部を設ける構成であるので、樹脂溜め部を樹脂の流れ込みに適した形状に容易かつ安価に成形することができる。

また、第２ケースが第１ケース及び樹脂接着部に接着される構成によれば、可動片は第２ケースとの接着によって第２ケースに強固に固定され、この第２ケースは第１ケースと一体化されケースが形成される。このとき可動片の位置及び姿勢は、第１ケースによって正確に規定され、第２ケースを構成する樹脂の流動による影響を受けない。一方、可動片を位置決めする第１ケースには、固定片がインサート成形されているので、固定接点と可動接点の位置関係は、固定片、可動片及び第１ケースの精度に依存することになる。すなわち、接着時における第２ケースを構成する樹脂の流動が、固定接点と可動接点の位置関係に影響を及ぼす虞を排除できる。これにより、通電時における抵抗値がより一層安定すると共に、より一層良好な温度特性を得ることが可能となる。

また、樹脂溜め部が可動片における樹脂接着部及び／又はその近傍に設けられる構成によれば、樹脂溜め部に流れ込んだ樹脂によって可動片とケースが強固に接合され、可動片の姿勢がより一層安定する。これにより、通電時における抵抗値がより一層安定すると共に、より一層良好な温度特性を得ることが可能となる。

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、過酷な条件下でブレーカーを実装する場合であっても、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できる。

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。 樹脂ベースに装着されるカバー部材を裏返して示す斜視図。 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。 樹脂溶着部の周辺を拡大して示す断面図 カバー部材の変形例を示す斜視図。 カバー部材の別の変形例を示す斜視図。 カバー部材のさらに別の変形例を示す斜視図。 本発明のブレーカーに適用される可動片の変形例を示す斜視図。 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。 本発明のブレーカーを備えた安全回路の回路図。

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。

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。

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）、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、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。カバー部材７２の当接部７９を構成する樹脂は、樹脂ベース７１とカバー部材７２との超音波溶着時に溶融し、固定部４２の表面は、溶融した樹脂が溶着する樹脂溶着部（樹脂接着部）４２ａとなる。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た状態で、表面の樹脂溶着部４２ａにおいてカバー部材７２に溶着されることにより、ケース７に対して強固に固定される。

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、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、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）。

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、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。

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。

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。

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。

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９４（図４参照）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。

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。

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。

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。

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に装着されるカバー部材７２を裏返して示している。図４に示すように、カバー部材７２は、可動片４の樹脂溶着部４２ａとの当接部位においてリブ状に突出する突出部９１と、突出部９１の周辺かつ近傍に設けられた樹脂溜め部９２を有する。内天面９３からの各突出部９１の突き出し高さは同等である。本実施形態において、突出部９１は、可動片４の短手方向に延出して形成され、可動片４の長手方向に２列に並設されているが、延出方向や配列される方向はこれに限られない。

突出部９１を構成する樹脂のうち、その頂部及びその近傍の樹脂は、カバー部材７２が樹脂ベース７１及び可動片４の樹脂溶着部４２ａに溶着される際に溶融し、周辺に流動する。これに伴い、突出部９１の頂部及びその近傍は、樹脂溶着部４２ａによって平坦化される。樹脂溜め部９２は、突出部９１の頂部及びその近傍から流れてきた樹脂を収容し得るように、可動片４の樹脂溶着部４２ａとカバー部材７２の内天面９３との間に樹脂溜め用の凹状空間を形成する。本実施形態においては、突出部９１が、カバー部材７２の内天面９３から突出して形成されているので、内天面９３のうち突出部９１の周辺領域が樹脂溜め部９２となる。また、樹脂溜め部９２と凹部９４を連通させることによって、より大きな凹状空間を形成することも可能となる。凹状空間を大きく形成することにより、より多くの樹脂を溜め込むことが可能となり、カバー部材７２の寸法誤差や超音波溶着時にケース７に付与する応力等の変動に対する許容値を大きくできる。

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。

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。

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。

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。

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。

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樹脂溶着部４２ａの周辺を拡大して示す。同図において、溶着前のカバー部材７２の突出部９１及び樹脂溜め部９２の原形は、破線で示される。樹脂ベース７１にカバー部材７２が装着され、樹脂ベース７１がカバー部材７２の方向に押圧されると、まず突出部９１の頂部が樹脂溶着部４２ａに当接する。この状態で、樹脂ベース７１等に超音波振動が付与されると、突出部９１の頂部と樹脂溶着部４２ａとの間に摩擦熱が生じ、突出部９１の頂部を構成する樹脂の一部が溶融する。溶融した樹脂の一部は、可動片４の長手方向に流れ込んで、樹脂溜め部９２によって収容される。その結果、図６において破線で示した突出部９１及び樹脂溜め部９２の原形は維持されなくなり、突出部９１及び樹脂溜め部９２は、樹脂溶着部４２ａに対応する平坦な形状に成形される。なお、頂部の樹脂が溶融した突出部９１、及び溶融した樹脂が流れ込んだ樹脂溜め部９２は、痕跡として残る。例えば、完成品したブレーカー１の樹脂ベース７１から引き剥がしたカバー部材７２をルーペ、拡大鏡、顕微鏡等を用いて観察することにより、突出部９１と樹脂溜め部９２の存在の痕跡が確認され得る。突出部９１が存在していた場所に転写された可動片４の樹脂溶着部４２ａの粒子、樹脂溜め部９２に移動して硬化した樹脂、さらには、この樹脂によって完全に埋め尽くされずに僅かに残った凹状空間等はその具体例である。同様に、可動片４の樹脂溶着部４２ａにも、突出部９１との摩擦による擦れ跡が確認され得る。

このとき、突出部９１に生ずる応力は、溶融し液状化又はゲル状化した樹脂が樹脂溜め部９２に逃がされることに伴い、緩和される。従って、樹脂ベース７１とカバー部材７２とを一体的に接合する際に、樹脂溶着部４２ａとの当接部位及びその周辺領域に発生し残留する応力は低減される。このように、樹脂溜め部９２による応力緩和作用は、樹脂と金属との接合に有効である。また、本実施形態においては、超音波溶着の際に樹脂溶着部４２ａに当接する突出部９１が可動片４の長手方向に２列に並べて配列されているので、可動片４を安定した姿勢で支持しながら樹脂溶着部４２ａとカバー部材７２を溶着できる。

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の樹脂溶着部４２ａが、カバー部材７２を構成する樹脂の一部と溶着する際に、この樹脂溶着部４２ａの近傍に備えられている樹脂溜め部９２が、溶融して流れ込んだ樹脂の一部又は全てを収容するので、溶着時にカバー部材７２の内部で発生し残留する応力を抑制できる。このように、もともとカバー部材７２の内部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カバー部材７２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、カバー部材７２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。

また、樹脂溜め部９２が、カバー部材７２において樹脂溶着部９２との当接部位に設けられている構成によれば、溶融した樹脂が流れ込みやすい場所に樹脂溜め部９２が配設されているので、溶着時にカバー部材７２の内部で発生し残留する応力を効果的に抑制でき、より一層カバー部材７２の歪みを減少させることが可能となる。また、成形性の高い樹脂製のカバー部材７２に樹脂溜め部９２を設ける構成であるので、樹脂溜め部９２を溶融した樹脂の流れ込みに適した形状に容易かつ安価に成形することができる。

また、カバー部材７２が樹脂ベース７１及び可動片４の樹脂溶着部４２ａに溶着されるので、可動片４はカバー部材７２との溶着によってカバー部材７２に強固に固定され、このカバー部材７２は樹脂ベース７１と一体化されケース７が形成される。このとき可動片４の位置及び姿勢は、樹脂ベース７１によって正確に規定され、カバー部材７２を構成する樹脂の溶融・流動による影響を受けない。一方、可動片４を位置決めする樹脂ベース７１には、固定片２がインサート成形されているので、固定接点２１と可動接点３の位置関係は、固定片２、可動片４及び樹脂ベース７１の精度に依存することになる。すなわち、溶着時におけるカバー部材７２を構成する樹脂の流動が、固定接点２１と可動接点３の位置関係に影響を及ぼす虞を排除できる。これにより、通電時における抵抗値がより一層安定すると共に、より一層良好な温度特性を得ることが可能となる。

また、ブレーカー１を備えた安全回路又は２次電池パックによれば、過酷な条件下でブレーカーを実装する場合であっても、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できる。

また、可動片４の係合部４８から可動接点３の接触箇所（図１及び図２参照）までの距離と、樹脂ベース７１の位置決め部７５から固定接点２１の接触箇所（図１及び図２参照）までの距離とは、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。

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。

（変形例）
図７乃至図９は、カバー部材７２の変形例を示す。図７に示すカバー部材７２は、突出部９１ａの形態が図４に示したカバー部材７２とは異なる。すなわち、この変形例において、突出部９１ａは、カバー部材７２の内天面９３から球面状又は概略球面状に突出する小突起によって構成される。複数個の突出部９１ａは、可動片の長手方向及び短手方向にマトリクス状に並べて配列されている。突出部９１ａの大きさ、個数、配列等は、ブレーカー１自体の大きさやカバー部材７２の溶着時に流動する樹脂の流れ具合等に応じて適宜設定される。また、内天面９３のうち突出部９１ａの周辺領域が樹脂溜め部９２ａとなる。この変形例においては、突出部９１ａの頂部を構成する樹脂が溶融すると、樹脂溜め部９２ａに流れ込んで収容される。

図８に示すカバー部材７２は、突出部９１ｂの形態が図４、図７に示したカバー部材７２とは異なる。すなわち、この変形例において、突出部９１ｂは、カバー部材７２の内天面９３からドーナツ状に突き出し、その中央領域に樹脂溜め部９２ｂを有する。また、内天面９３のうち突出部９１ｂの周辺領域も樹脂溜め部９２ｂとなる。突出部９１ｂの大きさ、個数、配列等も、ブレーカー１自体の大きさやカバー部材７２の溶着時に流動する樹脂の流れ具合等に応じて適宜設定することができ、図７に示した突出部９１ａに準じて、小型の突出部９１ｂをマトリクス状に配列してもよい。この変形例にあっては、突出部９１ｂの中央領域にも樹脂溜め部９２ｂが形成されているので、溶融した樹脂を突出部９１ｂの中央領域及び周辺領域にて効率よく収容することができる。

図９に示すカバー部材７２は、突出部９１ｃ及び樹脂溜め部９２ｃの形態が図４、図７、図８に示したカバー部材７２とは異なる。突出部９１ｃは、樹脂溜め部９２ｃの周辺において内天面９３に対して同一面上に形成されているが、樹脂溜め部９２ｃが内天面９３に対して溝状に陥没して形成されているので、突出部９１ｃは、樹脂溜め部９２ｃに対して突出していることになる。樹脂溜め部９２ｃの延出方向、形状、個数、配列等はブレーカー１自体の大きさやカバー部材７２の溶着時に流動する樹脂の流れ具合等に応じて適宜設定することができる。この変形例においても、突出部９１ｃの頂部を構成する樹脂が溶融すると、樹脂溜め部９２ｃに流れ込んで収容される。

図１０は、可動片４の変形例を示す。図１０（ａ）に示す変形例においては、可動片４の樹脂溶着部４２ａに、凸状の突出部９５ａが形成され、その周辺部が樹脂溜め部９６ａとなる。すなわち、突出部９５ａと樹脂溜め部９６ａ等によって樹脂溶着部４２ａが構成される。カバー部材７２における突出部９５ａと当接部位の樹脂は、摩擦熱により溶融し、樹脂溜め部９６ａに流れ込み収容される。突出部９５ａの形状は、溶融した樹脂が樹脂溜め部９６ａに流れ込み易いように、平面視でなだらかな円弧状とされる。この変形例においては、樹脂溶着部４２ａの表面積が大きくなり、突出部９５ａから樹脂溜め部９６ａに流れ込んだ樹脂によって可動片４とカバー部材７２が強固に接合され、可動片４の姿勢がより一層安定する。これにより、通電時における抵抗値がより一層安定すると共に、より一層良好な温度特性を得ることが可能となる。

また、図１０（ｂ）に示す変形例においては、可動片４の樹脂溶着部４２ａに、突出部９５ｂと溝状の樹脂溜め部９６ｂが形成される。突出部９５ｂは、樹脂溜め部９６ｂの周辺部において樹脂溶着部４２ａに対して同一面上に形成される。樹脂溜め部９２ｃが樹脂溶着部４２ａに対して溝状に陥没して形成されているので、突出部９１ｃは、樹脂溜め部９２ｃに対して突出していることになる。樹脂溜め部９６ｂの延出方向、形状、個数、配列等は、ブレーカー１自体の大きさやカバー部材７２の溶着時に流動する樹脂の流れ具合等に応じて適宜設定することができる。カバー部材７２における突出部９５ｂと当接部位の樹脂は、摩擦熱により溶融し、樹脂溜め部９６ｂに流れ込み収容される。この変形例においても、樹脂溶着部４２ａの表面積が大きくなり、突出部９５ｂから樹脂溜め部９６ｂに流れ込んだ樹脂によって可動片４とカバー部材７２が強固に接合され、可動片４の姿勢がより一層安定する。これにより、通電時における抵抗値がより一層安定すると共に、より一層良好な温度特性を得ることが可能となる。

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は、ケース７を構成する樹脂の一部が溶着する樹脂溶着部４２ａを有し、ブレーカー１は、樹脂溶着部４２ａ及び／又はその近傍に、溶融して流れ込んだ樹脂の一部を収容する樹脂溜め部９２等をさらに備えていればよい。ここで、カバー部材７２において樹脂溜め部９２，９２ａ，９２ｂ，９２ｃは、溶融した樹脂を収容できる範囲で樹脂溶着部４２ａとの当接部位の近傍に設けられていればよい。例えば、斜面７８の領域に、樹脂溜め部９２等が形成されていてもよい。この場合、斜面７８の領域に、突出部９１等が形成されていてもよい。また、樹脂溜め部９２等の形状、配置、大きさ等も、溶融した樹脂を収容できる限り、特に限定はない。可動片４における樹脂溜め部９６ａ，９６ｂに関しても同様である。

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、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及びカバー部材７２の凹部９４も廃される。この場合、凹部９４が形成されていた領域に突出部９１等及び樹脂溜め部９２等が形成されてもよい。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。

また、可動片４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。樹脂ベース７１とカバー部材７２との接合手法に関しても、上記と同様である。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。

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、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。

また、本発明のブレーカー１は、図１１に示した２次電池パック及び図１２に示した安全回路等にも広くにも適用できる。

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

Claims (6)

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納する樹脂製のケースとを備えたブレーカーにおいて、
   前記可動片は、前記ケースを構成する樹脂が接着する樹脂接着部を有し、
   前記ブレーカーは、前記樹脂接着部及び／又はその近傍に、樹脂を収容するための樹脂溜め部をさらに備え、
   前記ケースは、前記可動接点を収納する第１ケースと、前記第１ケース及び前記樹脂接着部に溶着されている第２ケースを有し、
   前記樹脂溜め部は、前記第２ケースに設けられていることを特徴とするブレーカー。
2. 前記第２ケースは、前記先端部から前記樹脂接着部に亘って前記可動片を被うことを特徴とする請求項１に記載のブレーカー。
3. 前記第２ケースは、前記第１ケースと溶着される内天面と、前記内天面から前記樹脂接着部の側に突出する突出部とを有し、
   前記樹脂溜め部は、前記内天面と同一の平面上に形成されてい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. 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納する樹脂製のケースとを備えたブレーカーにおいて、
   前記可動片は、前記ケースを構成する樹脂が接着する樹脂接着部を有し、
   前記ブレーカーは、前記樹脂接着部及び／又はその近傍に、樹脂を収容するための樹脂溜め部をさらに備え、
   前記樹脂溜め部は、前記可動片における前記樹脂接着部及び／又はその近傍に設けられていることを特徴とするブレーカー。
5. 請求項１乃至請求項４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。
6. 請求項１乃至請求項４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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