(57)【要約】【課題】  異常セルを短絡する際に、加圧装置の加圧力が他の箇所に加わらず接触点のみに作用するバイパススイッチを提供する。【解決手段】  ２つの固定導体と、可動導体を垂直方向に加圧する加圧装置と、可動導体に加わる加圧力を受ける半導体素子、半導体素子の熱が伝達される凸型の金属プレート、半田、および半田と接する凹型の金属プレートとが加圧装置の加圧する方向に積み重ねられた熱作動装置とを備えて、２つの固定導体及び可動導体からなるスイッチ部と熱作動装置との並列回路が形成されたもので、並列回路が、蓄電池の直列に接続された複数のセルそれぞれと並列に接続され、セルの異常時に、半導体素子の発熱によって半田が溶融し、金属プレートの移動範囲内で可動導体が移動して、可動導体が固定導体に短絡される。【選択図】      図１
2010049876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性の可動導体と、
上記可動導体を所定の加圧方向に加圧する加圧装置と、
相互に離間して配置され、上記可動導体の上記加圧方向への変位により当該可動導体に双方とも接触可能な第１、第２の固定導体と、
一端部が上記第１の固定導体に電気的に接続され、上記可動導体を介した上記加圧装置からの加圧力を受けて他端部が上記加圧方向へ撓む可撓性導体と、
上記可撓性導体の他端部と上記第２の固定導体との間に電気的に接続された半導体素子と、凸部を有した凸型金属プレートと、凹部を有した凹型金属プレートと、上記凸型金属プレートの凸部と上記凹型金属プレートの凹部上面との間に挟まれて配置された半田とを有し、上記半導体素子と半田の間を熱的に接続するとともに、通常時は上記可撓性導体からの加圧力を受けて上記凸型金属プレートと凹型金属プレートと上記半田の間に圧縮力を作用する熱作動装置と、
を備え、
上記半田は、上記第１、第２の固定導体の間に異常電流が流れたときに、上記半導体素子の通電に伴う発熱によって溶融し、
上記凸型金属プレートの凸部は、上記半田の溶融に応じて凹型金属プレートの凹部内に移動し、
上記可動装置は、上記凸型金属プレートの凸部の移動に応じて加圧方向に変位し、当該可動装置の変位による第１、第２の固定導体との接触により、上記第１、第２の固定導体の間を短絡するバイパススイッチ。
【請求項２】
上記半田および上記凸型金属プレートはそれぞれテーパ面を有し、通常時に、当該テーパ面を介して相互に接触したことを特徴とする請求項１記載のバイパススイッチ。
【請求項３】
上記半田、上記凸型金属プレートおよび上記凹型金属プレートはそれぞれテーパ面を有し、通常時に当該それぞれのテーパ面を介して、上記凸型金属プレートおよび上記凹型金属プレートと上記半田とが相互に接触したことを特徴とする請求項１記載のバイパススイッチ。
【請求項４】
導電性の可動導体と、
上記可動導体を垂直方向に加圧する加圧装置と、
相互に離間して配置され、上記可動導体の上記垂直方向への変位により当該可動導体に双方とも接触可能な第１、第２の固定導体と、
一端部が上記第１の固定導体に電気的に接続され、上記可動導体を介した加圧装置からの加圧力を受けて他端部が上記垂直方向へ撓んだ可撓性導体と、
上記可撓性導体の他端部と上記第２の固定導体との間に電気的に接続された半導体素子と、下部にテーパ面の形成される凸部を有した凸型金属プレートと、間隙部を有して２つに分割され上部にテーパ面を有する分割金属プレートと、上記分割金属プレートを収容する凹部を有した凹型金属プレートと、上記分割金属プレートの側面と凹型金属プレートの側面との間に挟まれて配置された半田とを有し、上記半導体素子と半田の間を熱的に接続するとともに、通常時は上記可撓性導体からの加圧力を受けて上記凸型金属プレートと凹型金属プレートと上記半田の間に圧縮力を作用する熱作動装置と、
を備え、
通常時には、上記凸型金属プレートと上記分割金属プレートとが互いのテーパ面を介して接触することにより、上記可撓性導体による垂直方向の加圧力を水平方向に変換して上記分割金属プレートに作用させ、
上記半田は、上記第１、第２の固定導体の間に異常電流が流れたときに、上記半導体素子の通電に伴う発熱によって溶融し、
上記２つの分割金属プレートは、上記水平方向に作用する加圧力により、上記半田の溶融に応じてそれぞれの分割金属プレートが水平方向に離れるように移動し、
上記凸型金属プレートの凸部は、上記２つの分割金属プレートの移動とともに上記２つの分割金属プレートの間隙部内に移動し、
上記可動装置は、上記凸型金属プレートの凸部の移動に応じて垂直方向に変位し、当該可動装置の変位に応じた第１、第２の固定導体との接触により、上記第１、第２の固定導体の間を短絡するバイパススイッチ。
【請求項５】
固定された一対の導体からなる固定導体、及び上記一対の固定導体間に上記一対の固定導体に対して垂直方向に所定の間隙で配置され、上記一対の固定導体に対して垂直方向に駆動されて上記固定導体間を接続する導体からなる可動導体を有するスイッチ部を備えたバイパススイッチにおいて、
上記可動導体を上記一対の固定導体それぞれに対して垂直方向に加圧する加圧装置と、
通電により発熱し上記可動導体に加わる加圧力を受ける半導体素子、上記半導体素子と
接する凸部を有した凸型金属プレート、上記凸型金属プレートと接する半田、及び上記凸型金属プレートとともに上記半田を挟み凹部を有した凹型金属プレートとが、上記加圧装置が加圧する方向に積み重ねられた熱作動装置と、
上記スイッチ部と上記熱作動装置とを電気的に並列に接続して並列回路を形成する導体
とを備え、
上記並列回路が、蓄電池の直列に接続された複数のセルそれぞれと、上記セルの常時は
上記半導体素子に通電されず異常時に上記半導体素子に通電されるように並列に接続され、
上記セルが異常となった時に、上記半導体素子の発熱によって上記半田が溶融し、上記加圧装置の加圧力によって上記凸型金属プレートの凸部が上記凹型金属プレートの凹部内に変位し、上記可動導体が上記固定導体の方向へ垂直に変位して上記一対の固定導体同士が上記可動導体によって電気的に接続されて上記異常のセルを短絡するバイパス回路を形成し、
上記凸型金属プレートの凸部と上記凹型金属プレートの凹部との距離が、上記可動導体が上記一対の固定導体に接触するまでの上記可動導体の変位量よりも大きいことを特徴とするバイパススイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数のセルが接続された蓄電池おいて、故障によって高抵抗状態あるいは開路状態になったセルを短絡する機能を備えたバイパススイッチに関するものであり、特に電流に応答するバイパススイッチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のバイパススイッチは、可動導体２３を垂直方向に加圧する加圧装置１１と、可動導体２３に加わる加圧力をシャフト５１を介して受ける半導体素子４１，４２、半導体素子の熱が伝達される金属プレート４３、半田４５及び半田４５と接する金属プレート４４が加圧装置１１の加圧する方向に積み重ねられた熱作動装置１０とを備え、固定導体２１，２２及び可動導体からなるスイッチ部と熱作動装置１０との並列回路が形成されたもので、並列回路が、蓄電池の直列に接続された複数のセルそれぞれと並列に接続され、セルの異常時に、半導体素子の発熱で半田４５が溶融し、加圧装置１１の加圧力によって熱作動装置１０が変位し、固定導体２１，２２が可動導体２３によって接続され、異常セルを短絡していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２５２８０４
【０００４】
このバイパススイッチは、異常セルの短絡時、熱作動装置１０が作動して可動導体２３の短絡経路となる固定導体２１，２２と接触し、その瞬間に熱作動装置１０に電流が流れなくなり、ダイオード４１，４２が発熱しなくなる。このとき、金属プレート４３，４４は十分な熱容量を持っているので、可動導体２３が固定導体２１、２２と接触した直後であっても、半田４５を溶融させることができ、加圧装置１１は可動導体２３を十分に変位させることができる。この結果、可動導体２３と固定導体２１，２２との接触抵抗を小さくすることができるので、バイパススイッチにおける電力損失を最小限にすることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のバイパススイッチは、半田４５の溶融に伴う可動導体２３の変位が加圧装置１１の加圧作用により生じるが、その加圧力は固定導体２１，２２と可動導体２３との間の接触点のみならず、熱作動装置１０にも作用する。このため、可動導体２３の変位後、加圧装置１１が本来備えている加圧力よりも小さい荷重が、バイパス回路を構成する固定導体２１，２２と可動導体２３との間の接触点に作用することとなり、接触点での電気的な接触抵抗が大きくなるという問題があった。
【０００６】
この発明は係る課題を解決するためになされたものであって、異常セルの短絡時、可動導体の変位後は加圧装置の加圧力を熱作動装置に作用させず、接触点のみに作用させることによって、バイパス回路を構成する可動導体と固定導体の接触点での接触抵抗を小さくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係るバイパススイッチは、導電性の可動導体と、上記可動導体を所定の加圧方向に加圧する加圧装置と、相互に離間して配置され、上記可動導体の上記加圧方向への変位により当該可動導体に双方とも接触可能な第１、第２の固定導体と、一端部が上記第１の固定導体に電気的に接続され、上記可動導体を介した上記加圧装置からの加圧力を受けて他端部が上記加圧方向へ撓む可撓性導体と、上記可撓性導体の他端部と上記第２の固定導体との間に電気的に接続された半導体素子と、凸部を有した凸型金属プレートと、凹部を有した凹型金属プレートと、上記凸型金属プレートの凸部と上記凹型金属プレートの凹部上面との間に挟まれて配置された半田とを有し、上記半導体素子と半田の間を熱的に接続するとともに、通常時は上記可撓性導体からの加圧力を受けて上記凸型金属プレートと凹型金属プレートと上記半田の間に圧縮力を作用する熱作動装置と、を備え、上記半田は、上記第１、第２の固定導体の間に異常電流が流れたときに、上記半導体素子の通電に伴う発熱によって溶融し、上記凸型金属プレートの凸部は、上記半田の溶融に応じて凹型金属プレートの凹部内に移動し、上記可動装置は、上記凸型金属プレートの凸部の移動に応じて加圧方向に変位し、当該可動装置の変位による第１、第２の固定導体との接触により、上記第１、第２の固定導体の間を短絡したものである。
【０００８】
また、導電性の可動導体と、上記可動導体を垂直方向に加圧する加圧装置と、相互に離間して配置され、上記可動導体の上記垂直方向への変位により当該可動導体に双方とも接触可能な第１、第２の固定導体と、一端部が上記第１の固定導体に電気的に接続され、上記可動導体を介した加圧装置からの加圧力を受けて他端部が上記垂直方向へ撓んだ可撓性導体と、上記可撓性導体の他端部と上記第２の固定導体との間に電気的に接続された半導体素子と、下部にテーパ面の形成される凸部を有した凸型金属プレートと、間隙部を有して２つに分割され上部にテーパ面を有する分割金属プレートと、上記分割金属プレートを収容する凹部を有した凹型金属プレートと、上記分割金属プレートの側面と凹型金属プレートの側面との間に挟まれて配置された半田とを有し、上記半導体素子と半田の間を熱的に接続するとともに、通常時は上記可撓性導体からの加圧力を受けて上記凸型金属プレートと凹型金属プレートと上記半田の間に圧縮力を作用する熱作動装置と、を備え、通常時には、上記凸型金属プレートと上記分割金属プレートとが互いのテーパ面を介して接触することにより、上記可撓性導体による垂直方向の加圧力を水平方向に変換して上記分割金属プレートに作用させ、上記半田は、上記第１、第２の固定導体の間に異常電流が流れたときに、上記半導体素子の通電に伴う発熱によって溶融し、上記２つの分割金属プレートは、上記水平方向に作用する加圧力により、上記半田の溶融に応じてそれぞれの分割金属プレートが水平方向に離れるように移動し、上記凸型金属プレートの凸部は、上記２つの分割金属プレートの移動とともに上記２つの分割金属プレートの間隙部内に移動し、上記可動装置は、上記凸型金属プレートの凸部の移動に応じて垂直方向に変位し、当該可動装置の変位に応じた第１、第２の固定導体との接触により、上記第１、第２の固定導体の間を短絡しても良い。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、熱作動装置の作動により可動導体を固定導体に短絡する際、加圧装置の加圧力を、可動導体と固定導体との接触点のみに作用させるバイパススイッチを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１はこの発明に係る実施の形態１によるバイパススイッチの構成を示す断面図である。図において、この実施の形態１のバイパススイッチは、ケース１と、加圧装置１１と、可動導体２３と、１対の第１、第２の固定導体である固定導体２１，２２と、導体３１，３２と、熱作動装置１０とを備えている。ケース１は円筒状、直方体状またはその他形の箱型形状をなした熱伝導率の小さい絶縁材料で構成され、内部に加圧装置１１と、可動導体２３と、導体３１，３２と、熱作動装置１０とを収容する。固定導体２１，２２は、ケース１を構成する側面壁を貫通し、ケース１の側面壁から外部および内部に突出した状態で、ケース１に固定される。また、固定導体２１，２２は１組の向かい合った対称な形状をなし、固定導体２１、２２同士の向かい合った端部の間に、所定距離Ｂをなす間隙が設けられて配置されている。加圧装置１１は例えばコイルバネのようなバネ部材で構成され、その上端部がケース１の天井壁に取り付けられて垂れ下がり、通常時にはその上端部と下端部との間で圧縮力が作用している。
【００１１】
可動導体２３は板形状または塊状をなし、その厚み方向が垂直になるように加圧装置１１の下端部に取り付けられる。可動導体２３は下面に銅合金からなる２つの接触部３３が設けられ、それぞれの接触部３３は固定導体２１，２２の上方に配置される。この接触部３３は、可動導体２３が下方に移動する際、固定導体２１、２２に接触する接点を構成するものである。可動導体２３の接触部３３の下面と固定導体２１、２２の上面との間には、垂直方向に一定の距離Ａ１が空いた状態で、可動導体２３および加圧装置１１がケース１に取り付けられている。可動導体２３と固定導体２１，２２とはスイッチ部を構成する。なお、可動導体２３および固定導体２１、２２の形状に依っては、接触部３３を３つ以上設けても良い（例えば、可動導体２３が図１の奥行き方向に所定の幅を有する場合には、接触部３３を３つもしくは４つ設けても良い）。なお、可動導体２３の接触部３３と同様、固定導体２１，２２の上面に、可動導体２３と接触する接点となる接触部を設けても良い。また、接触部３３の厚みは数μｍ程度のものから数ｍｍ程度のものであっても良く、要するに、可動導体２３と固定導体２１，２２とが確実に接触するための接点を構成すれば良い。
【００１２】
また、可動導体２３の下面には非導電性のシャフト５１の上端が取り付けられ、シャフト５１の軸が垂直方向に垂れ下がるように配置されている。シャフト５１は、固定導体２１，２２に接触しないように、固定導体２１，２２の間隙Ｂの間を通過して配置される。導体３１はＬ字形状に折り曲げられ、Ｌ字の一端部が固定導体２１の下面に固着されて、導体３１が固定導体２１の下方に垂れ下がって配置される。一方、導体３１におけるＬ字の他端部は、前記Ｌ字の一端部に対して水平方向に折り曲げられており、この折り曲げられたＬ字の他端部の下面に、熱作動装置１０が接続されている。また、導体３１におけるＬ字の他端部の上面には、シャフト５１の下端面が接続されている。この際、シャフト５１を介して可動導体２３と導体３１とが機械的に接続されるが、シャフト５１は絶縁体であるので、可動導体２３と導体３１とは電気的に絶縁されている。固定導体２１と導体３１とは電気的に接続され、導体３１と熱作動装置１０は電気的に接続されている。なお、導体３１は可撓性の導体であり、Ｌ字の他端部が上下方向に撓むように構成される。また、導体３１は他端部が一端部に対して撓む形状であれば、Ｌ字形状以外の形状であっても良く、要するに可撓性の導体であれば良い。
【００１３】
熱作動装置１０は、ダイオード４１、４２と、板状の半田４５と、半田４５を挟むように配置された金属プレート４３、４４とで構成される。熱作動装置１０の各構成品は何れも導体であり、その各構成品がダイオード４１、ダイオード４２、金属プレート４３、半田４５、および金属プレート４４の順序で上から下に積層されて、各構成品が電気的に接続される。ダイオード４１とダイオード４２は、順方向が一致するように直列に接続されている半導体素子である。
通常時、加圧装置１１は、可動導体２３とともに、シャフト５１を介して熱作動装置１０を押圧している。これによって、熱作動装置１０を構成する、ダイオード４１、ダイオード４２、金属プレート４３、半田４５、および金属プレート４４が、それぞれ圧縮力を受ける。半田４５は、通常時に、加圧装置１１の圧縮力によって凹みを生じて可動導体２３が移動してしまうことがないだけの、充分な強度を有している。なお、半田４５には、金属プレート４３、４４との突合せ面で垂直方向に生じるせん断力と曲げ応力とが作用する。
【００１４】
導体３２は折り曲げられ、一端部が金属プレート４４の側面に接続されて、水平方向に突出している。導体３２の他端部は、前記一端部に対して垂直上方に折り曲げられており、この折り曲げられた他端に、固定導体２２の下面が接続されている。これによって、金属プレート４４と固定導体２２とが導体３２を介して電気的に接続される。金属プレート４３は凸型形状をなした凸型金属プレートであり、下部が下方に突出した凸部４３ｂを有している。金属プレート４４は凹型形状をなした凹型金属プレートであり、上部に凹みをなす凹部４４ｂが設けられている。この半田４５は、金属プレート４３の凸部４３ｂと金属プレート４４の凹部４４ｂ上面との間に挟まれている。金属プレート４３の凸部４３ｂにおける根元周辺には、半田溜まり用の溝４３ｃが形成されている。金属プレート４４の凹部４４ｂにおける底面周辺には、半田溜まり用の溝４４ｃが形成されている。半田４５は、通常時に、金属プレート４３と金属プレート４４の間に必要距離を保つように配置されている。図１の例では、半田４５の板厚Ｂ１が可動導体２３の加圧方向の溶融変位量を与える。なお、半田４５が溶融時に可動導体２３の加圧方向の溶融変位量を妨げなければ、半田溜まり用の溝４３ｃと４４ｃはいずれか一方だけでもよい。
【００１５】
次に、この実施の形態１によるバイパススイッチの動作について説明する。
図２は、例えばリチウムイオンバッテリのような蓄電池を構成するセルと並列に、この実施の形態１によるバイパススイッチを接続した回路図を示す。図２において、蓄電池は複数のセル１００を直列に接続して構成される。熱作動装置１０（または後述する１１０、２００、３００）とスイッチ部との並列回路が、セル１００と並列に接続されている。なお、図２では、１つのセル１００に並列回路が接続されているが、実際には、直列接続されたセル１００それぞれに並列回路が接続される。また、図１に即して言えば、ダイオード４１は例えばアノード側が導体３１に接続されるように導体３１の下面側に接続され、セル１００の起電力が逆方向の場合にはカソード側が導体３１に接続される。
【００１６】
図２に示した回路図の構成によれば、セル１００が正常な状態の場合には、熱作動装置１０を構成するダイオード４１，４２には逆電圧が加わるため電流が流れることがなく、バイパススイッチは作動しない。しかし、セル１００が故障して高抵抗状態あるいは開路状態となる異常事態の発生時に、ダイオード４１，４２に順電流が流れて発熱する。
【００１７】
ダイオード４１，４２が発熱すると、この熱は金属プレート４３を伝導し、半田４５を加熱して溶融させる。半田４５が溶融すると、金属プレート４３、ダイオード４１，４２、シャフト５１および可動導体２３が、加圧装置１１の押圧荷重によって押されて、熱作動装置１０の積層方向（垂直方向）の下方（加圧方向）へ移動するように、熱作動装置１０が作動する。この移動によって、可動導体２３と固定導体２１、２２とが接触することでスイッチ部が作動し、固定導体２１と固定導体２２とが可動導体２３により電気的に接続されて、異常なセル１００間を短絡するバイパス回路が形成される。すなわち、固定導体２１，２２の間に異常電流が流れたときに、ダイオード４１，４２の通電に伴う発熱によって半田４５が溶融し、可動導体２３の移動に伴い、固定導体２１、２２とが接触する
ことで固定導体２１，２２の間が短絡される。
【００１８】
このとき、半田４５の厚さＢ１を、通常時に可動導体２３の接触部３３が固定導体２１，２２との間に保っている一定の距離Ａ１と同じかもしくはそれ以上とする（すなわち、Ａ１＝＜Ｂ１）。加えて、金属プレート４３の凸部４３ｂの端面と金属プレート４４の凹部４４ｂの底面とが接触に至るまでの移動距離（Ｃ１）を、可動導体２３の変位量となる上記一定の距離Ａ１よりも十分大きくする（Ｃ１＞Ａ１）。
なお、図１の例では、可動導体２３の変位量Ａ１は、接触部３３と固定導体２１，２２との間の距離Ａ１に一致させている。また、金属プレート４３における凸部４３ｂの下端と、金属プレート４４における凹部４４ｂの底面との距離を、移動距離Ｃ１と一致させている。
【００１９】
このようにすることにより、半田４５が全て溶融した直後に、加圧装置１１によるシャフト５１および熱作動装置１０への加圧力はフリーとなり、この加圧力は固定導体２１，２２と可動電極２３の間にのみ作用することになる。また、このとき、金属プレート４３および金属プレート４４には、溶融した半田４５が金属プレート４３の移動を妨げないように溝部４３ｃ、４４ｃが設けられている。これにより、金属プレート４３における凸部４３ｂの下端は、金属プレート４４の凹部４４ｂの内部に進入した後、凹部４４ｂの底面に接近する位置まで移動することができる。かくして、固定導体２１、２２と可動電極２３とが接触部３３を介して確実に接触し、加圧装置１１の荷重が固定導体２１、２２と可動導体２３との接触にのみ作用することで、接触抵抗を最小化することが可能になる。
【００２０】
なお、図１において、金属プレート４３および金属プレート４４の配置が逆となり、凸型の金属プレートが下側で凹型の金属プレートが上側になっても、同様の効果が得られる。また、ダイオード４１，４２は、金属プレート４３，４４および半田４５の片側に配置しているが、金属プレート４３，４４および半田４５をダイオード４１，４２で挟み込むように配置しても同様の効果が得られる。また、凸型の金属プレート４３の凸部４３ｂと凹型の金属プレート４４の凹部４４ｂとの距離が、上記可動導体が上記一対の固定導体に接触するまでの上記可動導体の変位量よりも大きければ、金属プレート４３と金属プレート４４とが他の位置関係を有していても良い。例えば、金属プレート４３の凸部下端と金属プレート４４の凹部底面の距離よりも、金属プレート４３の凸部周辺の底面と金属プレート４４の凹部上面との距離の方が短くても良い。
【００２１】
以上説明したとおり、実施の形態１のバイパススイッチによれば、導電性の可動導体２３と、上記可動導体２３を所定の加圧方向（熱作動装置１０の積層方向）に加圧する加圧装置１１と、相互に離間して配置され、上記可動導体２３の上記加圧方向への変位により当該可動導体に双方とも接触可能な第１、第２の固定導体２１，２２と、一端部が上記第１の固定導体２１に電気的に接続され、上記可動導体２３を介した上記加圧装置１１からの加圧力を受けて他端部が上記加圧方向へ撓む可撓性の導体３１と、上記可撓性導体３１の他端部と上記第２の固定導体２２との間に電気的に接続された半導体素子（ダイオード４１，４２）と、凸部を有した凸型金属プレート４３と、凹部を有した凹型金属プレート４４と、上記凸型金属プレートの凸部４３ｂと上記凹型金属プレートの凹部４４ｂ上面との間に挟まれて配置された半田４５とを上記加圧方向に積層して構成し、上記半導体素子と半田４５の間を熱的に接続するとともに、通常時は上記可撓性導体３１からの加圧力を受けて上記凸型金属プレート４３と凹型金属プレート４４と上記半田４５の間に圧縮力を作用する熱作動装置１０と、を備え、上記半田４５は、上記第１、第２の固定導体２１，２２の間に所定閾値以上の異常電流（例えば、セル１００の異常によりダイオード４１，４２に順方向電流）が流れたときに、上記半導体素子の通電に伴う発熱によって溶融し、上記凸型金属プレート４３の凸部４３ｂは、上記半田４５の溶融に応じて凹型金属プレート４４の凹部４４ｂ内に移動し、上記可動装置２３は、上記凸型金属プレート４３の凸部４３ｂの移動に応じて加圧方向に変位し、当該可動装置２３の変位による第１、第２の固定導体２１，２２との接触により、上記第１、第２の固定導体２１，２２の間を短絡することを特徴とする。これにより、熱作動装置１０の作動により可動導体２３を固定導体２１，２２に短絡する際、加圧装置１１の加圧力を、可動導体２３と固定導体２１，２２との接触点のみに作用させるバイパススイッチを得ることができる。すなわち、半田４５が全て溶融した直後に、加圧装置１１によるシャフト５１および熱作動装置１０への加圧力はフリーとなり、この加圧力は固定導体２１，２２と可動電極２３の間にのみ作用することになるので、固定導体２１、２２と可動電極２３との接触抵抗を最小化することが可能になる。
【００２２】
また、この実施の形態１によれば、固定導体２１，２２と可動導体２３との隙間寸法を超える厚みの薄い半田４５が溶融することにより、可動導体２３が垂直方向に変位して固定導体２１，２２と可動導体２３とが接触し、バイパススイッチが作動する構成であるので、速やかにバイパススイッチを動作させることができ、また、小型で軽量なバイパススイッチとすることができる。
【００２３】
また、導体３１に可撓性を備えたリボン導体を用いることにより、半田４５の溶融にと
もなって熱作動装置１０が垂直方向へ変位した時に熱作動装置１０への導通状態が切断さ
れないようにすることができ、半田４５の溶融にともなうダイオード４１ ，４２、金属プレート４３が垂直方向へ変位するのを妨げないようにすることができる。
【００２４】
また、導体３１，３２にリボン導体を用いることにより、リボン導体の断面積が小さいので、ダイオード４１，４２で発生する熱が導体３１，３２から熱作動装置１０の外部へ
逃げ出る量は極めて小さなものなり、加熱効率を低下させないようにすることができる。
【００２５】
また、ケース１は熱伝導率の小さい材料である絶縁材料で構成されているため、熱作動
装置１０の熱がケース１の外部に逃げ出る量も極めて少なくなり、半田４５を加熱する加熱効率がよく、セル１００の故障後、速やかに半田４５が溶融し、バイパススイッチが速
やかに作動する。
【００２６】
また、固定導体２１，２２及び可動導体２３には電気伝導性が良好な銅、または銅合金を使用することが好ましい。
【００２７】
また、図１の構成では、固定導体２１，２２と可動導体２３とが接触部３３を介して接触する構成となっているが、固定導体２１，２２と可動導体２３とが直接接触する構成と
しても良い。また、接触部３３を可動導体２３とは別の銅合金で構成し、ロウ付け等によって可動導体２３に取り付けて使用することにより、可動導体２３の全体を銅合金とは異なる比較的安価な銅等で成形することができるので、高価な銅合金の使用量を低減することができる。
【００２８】
また、２個のダイオード４１，４２を使用した例を示したが、さらに多くのダイオード
（３個以上）を用いてもよく、ダイオードの数を増やすことにより、さらに速やかにバイ
パススイッチが作動するようになる。
【００２９】
実施の形態２．
図３はこの発明に係る実施の形態２のバイパススイッチにおける熱作動装置１１０の構成を示す断面図である。図において、熱作動装置１１０は、ダイオード４１、４２と、板状の半田１４５と、半田１４５を挟むように配置された金属プレート１４３、１４４とで構成される。その他の構成については、実施の形態１と同じである。
【００３０】
熱作動装置１０の各構成品はダイオード（41，42）を除き何れも導体であり、その各構成品がダイオード４１、ダイオード４２、金属プレート１４３、半田１４５、および金属プレート１４４の順序で上から下に積層されて、各構成品が電気的に接続される。ダイオード４１とダイオード４２は、順方向が一致するように直列に接続されている。ダイオード４１は例えばアノード側が導体３１に接続されるように、導体３１の下面側に接続される。通常時、加圧装置１１は、可動導体２３とともに、シャフト５１を介して熱作動装置１１０を押圧している。これによって、熱作動装置１１０を構成する、ダイオード４１、ダイオード４２、金属プレート１４３、半田１４５、および金属プレート１４４が、それぞれ圧縮力を受ける。半田１４５は、通常時に、加圧装置１１の圧縮力によって凹みを生じたり潰れたりして可動導体２３が移動してしまうことがないだけの、充分な強度を有している。金属プレート１４３は凸部１４３ｂが設けられている。金属プレート１４４は凹部１４４ｂが設けられている。
【００３１】
また、金属プレート１４４における凹部１４４ｂの上面の内縁には、内向き斜面がハの字型に向き合う２つのテーパ（面取り）が設けられている。半田１４５には金属プレート１４４のテーパに向き合うように、外向きの２つの斜面がハの字型に配置されるテーパ（面取り）が設けられている。これによって、金属プレート１４４のテーパ面と半田１４５のテーパ面とが接して突き合い、金属プレート１４４と半田１４５がこのテーパ面により嵌合し、金属プレート１４３と金属プレート１４４の間に半田１４５が挟まれて配置されることとなる。この際に、半田１４５は、金属プレート１４３の凸部１４３ｂの端面と、金属プレート１４４の凹部１４４ｂの底面とが接触するまでの間の移動距離（Ｃ２）を、可動導体２３の変位量Ａ１よりも十分大きくするようにしている（Ｃ２＞Ａ１）。
【００３２】
このようにすることによって、半田１４５が全て溶融した直後に実施の形態１と同様に、シャフト５１および熱作動装置１１０への加圧力はフリーとなり、加圧力は固定導体２１、２２と可動電極２３の間にのみ作用することになる。また、金属プレート１４３および金属プレート１４４には、溶融した半田１４５が金属プレート１４３の移動を妨げないように、それぞれ半田溜まり用の溝部１４３ｃおよび溝部１４４ｃが設けられている。これにより、金属プレート１４３における凸部１４３ｂの下端は、金属プレート１４４の凹部１４４ｂの内部に進入した後、凹部１４４ｂの底面に接近する位置まで移動することができる。この結果、可動導体２３の突出部３３が１対の固定導体２１，２２に確実に接触し、その接触抵抗を最小化することが可能になる。なお、半田１４５が溶融時に可動導体２３の加圧方向の溶融変位量を妨げなければ、半田溜まり用の溝１４３ｃと１４４ｃはいずれか一方だけでもよい。
【００３３】
このように、金属プレート１４３、半田１４５、および金属プレート１４４を、図３のようなテーパ面が突き合う形状にすることによって、図１と比較して半田１４５に加わる荷重は圧縮方向となるため、半田１４５が加圧装置１１によって変形しにくくなり、誤作動を引き起こし難くなる。
【００３４】
なお、図３において、金属プレート１４３および金属プレート１４４の配置は逆であっても同様の効果が得られる。また、ダイオード４１、４２は金属プレート１４３、１４４および半田１４５の片側に配置されているが、金属プレート１４３、１４４および半田１４５をダイオード４１、４２で挟み込むように配置しても同様の効果が得られる。
【００３５】
実施の形態３．
図４はこの発明に係る実施の形態３のバイパススイッチにおける熱作動装置２００の構成を示す断面図である。図において、熱作動装置２００は、ダイオード４１、４２と、半田２４５と、半田２４５を挟むように配置された金属プレート２４３、２４４とで構成される。その他の構成については、実施の形態１と同じである。
【００３６】
熱作動装置２００の各構成品はダイオード（41，42）を除き何れも導体であり、その各構成品がダイオード４１、ダイオード４２、金属プレート２４３、半田２４５、および金属プレート２４４の順序で上から下に積層されて、各構成品が電気的に接続される。ダイオード４１とダイオード４２は、順方向が一致するように直列に接続されている。ダイオード４１は例えばアノード側が導体３１に接続されるように、導体３１の下面側に接続される。通常時、加圧装置１１は、可動導体２３とともに、シャフト５１を介して熱作動装置２００を押圧している。これによって、熱作動装置２００を構成する、ダイオード４１、ダイオード４２、金属プレート２４３、半田２４５、および金属プレート２４４が、それぞれ圧縮力を受ける。半田２４５は、通常時に、加圧装置１１の圧縮力によって潰れて可動導体２３が移動してしまうことがないだけの、充分な強度を有している。金属プレート２４３は凸部２４３ｂが設けられている。金属プレート２４４は凹部２４４ｂが設けられている。
【００３７】
金属プレート２４３における凸部２４３ｂの先端面の縁には、斜面がハの字型に配置される２つのテーパが設けられている。また、金属プレート２４４における凹部２４４ｂの上面の内縁にも、斜面がハの字型に配置される２つのテーパが設けられている。金属プレート２４３および金属プレート２４４の各テーパ面の間に、半田２４５がそれぞれのテーパに接触し、両プレートに挟まれて配置されている。この半田２４５は、金属プレート２４３の２つのテーパと金属プレート２４４の２つのテーパにそれぞれ密着する形状を有した２つの塊片で構成される。この際に、半田２４５は、金属プレート２４３の凸部２４３ｂの端面と、金属プレート２４４の凹部２４４ｂの底面とが接触するまでの間の移動距離（Ｃ３）を、可動導体２３の変位量Ａ１よりも十分大きくするようにしている（Ｃ２＞Ａ１）。なお、半田２４５は、ドーナツ形状をなしたリング状の１つの塊片であっても良く、また同様の主旨を満足すれば他の形状であっても良い。
【００３８】
このようにすることによって、半田２４５が全て溶融した直後に、実施の形態１と同様に、シャフト５１および熱作動装置２００への加圧力はフリーとなり、この加圧力が固定導体２１，２２と可動電極２３の間にのみ作用することになる。また、この際に、金属プレート２４３および金属プレート２４４には、溶融した半田２４５が金属プレート２４３の移動を妨げないようにするための、半田溜まり用の溝部２４３ｃおよび２４４ｃが設けられている。これにより、金属プレート２４３における凸部２４３ｂの下端は、金属プレート２４４の凹部２４４ｂの内部に進入した後、凹部２４４ｂの底面に接近する位置まで移動することができる。この結果、可動導体２３の突出部３３が１対の固定導体２１，２２に確実に接触し、その接触抵抗を最小化することが可能になる。なお、半田２４５が溶融時に可動導体２３の加圧方向の溶融変位量を妨げなければ、半田溜まり用の溝２４３ｃと２４４ｃはいずれか一方だけでもよい。
【００３９】
このように、金属プレート２４３，２４４および半田２４５を、図４のように金属プレートと半田とがテーパ面で突き合う形状にすることによって、図１と比較して半田２４５に加わる荷重は圧縮方向となるため、半田２４５が加圧装置１１によって変形しにくくなり、誤作動を引き起こし難くなる。
【００４０】
また、図４において、金属プレート２４３および金属プレート２４４の配置は逆であっても同様の効果が得られる。また、ダイオード４１、４２は金属プレート２４３、２４４および半田２４５の片側に配置されているが、金属プレート２４３、２４４および半田２４５をダイオード４１、４２で挟み込むように配置しても同様の効果が得られる。また、半田２４５は金属プレート２４３、金属プレート２４４のテーパ部に対して、２つの分かれた半田が接触するように記載しており、半田２４５における２つの分かれた半田の間に空間があるような形状になっているが、この空間が半田で充足されていても（半田の中実体であっても）、同様の効果が得られる。
【００４１】
実施の形態４．
図５はこの発明に係る実施の形態４によるバイパススイッチの熱作動装置３００の構成を示す断面図である。図において、熱作動装置３００は、ダイオード４１、４２と、半田６４と、半田６４を挟むように配置された金属プレート６２、６３と、金属プレート６２と嵌合する金属プレート６１とで構成される。その他の構成については、実施の形態１と同じである。
【００４２】
熱作動装置３００の各構成品はダイオード（41，42）を除き何れも導体であり、その各構成品がダイオード４１、ダイオード４２、金属プレート６１、金属プレート６２の順序で上から下に積層されて、各構成品が電気的に接続される。また、金属プレート６２と金属プレート６３の間には、半田６４が嵌め込まれている。ダイオード４１とダイオード４２は、順方向が一致するように直列に接続されている。ダイオード４１は例えばアノード側が導体３１に接続されるように、導体３１の下面側に接続される。通常時、加圧装置１１は、可動導体２３とともに、シャフト５１を介して熱作動装置３００を押圧している。これによって、熱作動装置３００を構成する、ダイオード４１、ダイオード４２、金属プレート６１、および金属プレート６２が、それぞれ垂直方向に圧縮力を受ける。また、この圧縮力は、金属プレート６２を介して水平方向に伝達され、金属プレート６３との間に挟まれた半田６４に作用する。半田６４は、通常時に、加圧装置１１の圧縮力によって潰れて可動導体２３が移動してしまうことがないだけの、充分な強度を有している。金属プレート６１は凸部６１ｂが設けられている。金属プレート６２は２つに分割配置されており、分割された２つの金属プレートの間には凹部６２ｂが設けられている。金属プレート６３は、金属プレート６２および半田６４を収納する収納部６３ｂを有している。
【００４３】
金属プレート６１の凸部６１ｂにおける先端縁部には、外向きの２つのテーパが設けられている。また、金属プレート６２の上面縁部には、テーパ面が内向きにハの字型に向き合うテーパ面が設けられている。金属プレート６１のテーパ部は、分割された２つの金属プレート６２のテーパ面に接触した状態で、金属プレート６３の内部に配置される。このとき、金属プレート６２と金属プレート６３の間には半田６４が挟まれて配置されている。半田６４は、金属プレート６１と金属プレート６２のテーパ面を通して、水平方向の圧縮力を常に受けている。
【００４４】
ダイオード４１、４２に電流が流れたとき、発生した熱は金属プレート６１、金属プレート６２を伝導して半田６４を溶融する。この際に分割された２つの金属プレート６２は、半田６４の溶融変位量分だけ水平方向へ移動し、金属プレート６１が鉛直方向下側へ移動する。さらに半田６４が溶融すると、金属プレート６１のテーパ部と接触していた分割された金属プレート６２が、金属プレート６１，６２間のテーパ面を通じた水平方向分力によって水平方向に移動する。これによって、テーパ面を通じた金属プレート６１と金属プレート６１との接触が解除される。同時に、金属プレート６１は鉛直下側に移動する。
この場合に、金属プレート６２の水平移動により移動可能な金属プレート６１の上下方向の変位量（Ｂ４）を、可動導体２３と固定導体２１，２２との距離（Ａ１）より小さく（Ａ１＞Ｂ４）している。また、半田６４が十分に溶融して金属プレート６２が水平移動したときの金属プレート６１の上下変位量（Ｃ４）は、固定導体２１，２２に接触するまでの可動導体２３の移動距離（Ａ１）よりも大きくしている（Ｃ４＞Ａ１）。
【００４５】
このようにすることによって、半田６４が全て溶融した直後に、実施の形態１と同様に、シャフト５１および熱作動装置３００への加圧力はフリーとなり、この加圧力は固定導体２１，２２と可動導体２３の間にのみ作用することになる。また、この際に、分割された金属プレート６２および金属プレート６３には、溶融した半田６４が金属プレート６１の移動を妨げないように、それぞれ半田溜まり用の溝部６２ｂおよび溝部６３ｂが設けられている。これにより、金属プレート６１における凸部６１ｂの下端は、１対の金属プレート６２の間隙に設けられた凹部６２ｂの内部に進入した後、凹部６２ｂの底面に接近する位置まで移動することができる。この結果、可動導体２３の突出部３３が１対の固定導体２１，２２に確実に接触し、その接触抵抗を最小化することが可能になる。
【００４６】
このように、金属プレート６１の垂直移動に伴って、金属プレート６２が水平移動する図５のような形状にすることによって、図１と比較して半田６４に加わる荷重は圧縮方向となる。このため、半田６４が加圧装置１１によって変形しにくくなり、誤作動を引き起こし難い。図５において、ダイオード４１，４２は、金属プレート６１，６２，６３および半田６４の片側に配置されているが、金属プレート６１、６２，６３および半田６４をダイオード４１、４２で挟み込むように配置しても同様の効果が得られる。
【００４７】
この実施の形態４によるバイパススイッチは、導電性の可動導体２３と、上記可動導体２３を垂直方向（熱作動装置３００の積層方向）に加圧する加圧装置１１と、相互に離間して配置され、上記可動導体２３の上記垂直方向への変位により当該可動導体２３に双方とも接触可能な第１、第２の固定導体２１，２２と、一端部が上記第１の固定導体２１に電気的に接続され、上記可動導体２３を介した加圧装置１１からの加圧力を受けて他端部が上記垂直方向へ撓んだ可撓性の導体３１と、上記可撓性導体３１の他端部と上記第２の固定導体２２との間に電気的に接続された半導体素子（ダイオード４１，４２）と、下部にテーパ面の形成される凸部を有した凸型金属プレート６１と、間隙部を有して２つに分割され上部にテーパ面を有する分割金属プレート６２と、上記分割金属プレート６２を収容する凹部を有した凹型金属プレート６３と、上記分割金属プレート６２の側面と凹型金属プレート６３の側面との間に挟まれて配置された半田６４とを有し、上記半導体素子と半田６４の間を熱的に接続するとともに、通常時は上記可撓性導体３１からの加圧力を受けて上記凸型金属プレート６１と凹型金属プレート６３と上記半田６４の間に圧縮力を作用する熱作動装置３００と、を備え、通常時には、上記凸型金属プレート６１と上記分割金属プレート６２とが互いのテーパ面を介して接触することにより、上記可撓性導体３１による垂直方向の加圧力を水平方向に変換して上記分割金属プレート６２に作用させ、上記半田６４は、上記第１、第２の固定導体２１，２２の間に所定閾値以上の異常電流（例えば、セル１００の異常によりダイオード４１，４２に順方向電流）が流れたときに、上記半導体素子の通電に伴う発熱によって溶融し、上記２つの分割金属プレート６２は、上記水平方向に作用する加圧力により、上記半田６４の溶融に応じてそれぞれの分割金属プレート６２が水平方向に離れるように移動し、上記凸型金属プレート６１の凸部６１ｂは、上記２つの分割金属プレート６２の移動とともに上記２つの分割金属プレート６２の間隙部内に移動し、上記可動装置２３は、上記凸型金属プレート６１の凸部６１ｂの移動に応じて垂直方向に変位し、当該可動装置２３の変位に応じた第１、第２の固定導体２１，２２との接触により、上記第１、第２の固定導体２１，２２の間を短絡することを特徴とする。これにより、実施の形態１の効果に加えて、半田６４が加圧装置１１によって変形しにくくなるので、誤作動を引き起こし難いという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】実施の形態１によるバイパススイッチの構成を示す断面図である。
【図２】実施の形態１によるバイパススイッチをセルに接続した回路図を示す。
【図３】実施の形態２によるバイパススイッチの熱作動装置を示す断面図である。
【図４】実施の形態３によるバイパススイッチの熱作動装置を示す断面図である。
【図５】実施の形態４によるバイパススイッチの熱作動装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  ケース、１０  熱作動装置、１１  熱作動装置、２１  固定電極、２２  固定電極、２３  可動電極、３１  導体、３２  導体、４１  ダイオード、４２  ダイオード、４３  金属プレート、４４  金属プレート、４５  半田、５１  シャフト、６１  金属プレート、６２  金属プレート、６３  金属プレート、６４  半田、１００  セル、１１０  熱作動装置、１４３  金属プレート、１４４  金属プレート、１４５  半田、２００  熱作動装置、２４３  金属プレート、２４４  金属プレート、２４５  半田、３００  熱作動装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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