(57)【要約】【課題】電流容量を大きくしながら、検出温度が設定温度になると確実にオフに切り換える。【解決手段】ブレーカは、電流遮断ブレーカＡと、電流遮断ブレーカＡをオフに切り換える温度スイッチＢを備える。電流遮断ブレーカＡは、固定金属片４と、変形するバイメタル８でオンオフに切り換えられる可動接点７を有する可動金属片６と、バイメタル８を加温するヒーター９とを備える。温度スイッチＢは、検出温度が設定温度に上昇したことを検出してヒーター９に通電するスイッチング素子１４を備える。電流遮断ブレーカＡのバイメタル８が変形する熱変形温度は、温度スイッチＢがスイッチング素子１４をオンに切り換える設定温度よりも高く、温度スイッチＢの検出温度が設定温度に上昇するとスイッチング素子１４をオンに切り換えてヒーター９に通電し、ヒーター９が発熱してバイメタル８を加温して変形させて、可動接点７を固定接点５から離して電流を遮断する。【選択図】図４
2014107175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
設定温度になると可動接点(7)を固定接点(5)から離してオフ状態に切り換えられるブレーカであって、
前記可動接点(7)と前記固定接点(5)とを内蔵する電流遮断ブレーカ(A)と、検出温度が設定温度に上昇することを検出して電流遮断ブレーカ(A)をオフ状態に切り換える温度スイッチ(B)とを備え、
前記電流遮断ブレーカ(A)は、外装ケース(1)と、この外装ケース(1)に固定してなる固定金属片(4)と、この固定金属片(4)に設けている固定接点(5)と対向する位置に可動接点(7)を有し、かつ可動接点(7)を前記固定接点(5)に接触させてオン状態、固定接点(5)から離してオフ状態とする可動金属片(6)と、この可動金属片(6)の可動接点(7)を固定接点(5)から離すバイメタル(8)と、このバイメタルを加温するヒーター(9)とを備え、
前記温度スイッチ(B)は、検出温度が設定温度に上昇したことを検出してオン状態に切り換えられ、かつオン状態で前記ヒーター(9)に通電するスイッチング素子(14)を備え、
前記電流遮断ブレーカ(A)のバイメタル(8)が変形して可動接点(7)を固定接点(5)から離してオフ状態に切り換える熱変形温度は、前記温度スイッチ(B)が前記スイッチング素子(14)をオンに切り換える設定温度よりも高く、
前記温度スイッチ(B)が、検出温度が設定温度に上昇したことを検出して前記スイッチング素子(14)をオン状態に切り換えて前記ヒーター(9)に通電し、通電されるヒーター(9)が発熱してバイメタル(8)を加温して変形させ、変形するバイメタル(8)が前記可動金属片(6)の可動接点(7)を固定接点(5)から離して電流を遮断するようにしてなるブレーカ。
【請求項２】
前記バイメタル(8)が、前記可動金属片(6)とヒーター(9)との間に配設されてなる請求項１に記載されるブレーカ。
【請求項３】
前記可動金属片(6)がバイメタル(8)である請求項１に記載されるブレーカ。
【請求項４】
前記温度スイッチ(B)が、設定温度になると変形するサブバイメタル(8A)と、このサブバイメタル(8A)が変形してオン状態に切り換えられるＢ接点とを備える補助ブレーカ(30)で、
温度スイッチ(B)である補助ブレーカ(30)のＢ接点がオン状態で前記ヒーター(9)に通電して、電流遮断ブレーカ(A)のバイメタル(8)を変形するようにしてなる請求項１ないし３のいずれかに記載されるブレーカ。
【請求項５】
前記温度スイッチ(B)が補助ブレーカ(30)で、この補助ブレーカ(30)が前記電流遮断ブレーカ(A)の外装ケース(1)に収納されて、前記電流遮断ブレーカ(A)と前記補助ブレーカと(30)が一体構造で、前記補助ブレーカ(30)と前記電流遮断ブレーカ(A)との間に断熱壁(1a)を設けてなる請求項１ないし４のいずれかに記載されるブレーカ。
【請求項６】
前記電流遮断ブレーカ(A)が、前記温度スイッチ(B)で通電されるヒーター(9)と、可動接点(7)が固定接点(5)から離される状態で前記バイメタル(8)を加温して、可動接点(7)を固定接点(5)から分離する電流遮断状態に保持する自己保持ヒーター(9A)とを備える請求項１ないし５のいずれかに記載されるブレーカ。
【請求項７】
前記電流遮断ブレーカ(B)の外装ケース(1)が収納スペース(15)を有し、この収納スペース(15)内に、前記自己保持ヒーター(9A)と前記バイメタル(8)と可動金属片(6)と前記ヒーター(9)とが配置され、前記自己保持ヒーター(9A)が前記バイメタル(8)と対向して配置され、前記ヒーター(9)が収納スペース(15)内に露出して配置してなる請求項１ないし６のいずれかに記載されるブレーカ。
【請求項８】
前記自己保持ヒーター(9A)がＰＴＣヒーターである請求項６または７に記載されるブレーカ。
【請求項９】
前記ヒーター(9)がＰＴＣヒーターである請求項１ないし８のいずれかに記載されるブレーカ。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに記載されるブレーカ(100)と、このブレーカ(100)を直列に接続してなる電池(16)とを備え、
前記温度スイッチ(B)が、オン状態において電池(16)からヒーター(9)に通電するようにしてなるパック電池。
【請求項１１】
外装ケース(1A)と、この外装ケース(1A)に固定してなるＢ接点の固定金属片(4A)と、この固定金属片(4A)に設けている固定接点(5A)と対向する位置に可動接点(7A)を有し、かつ可動接点(7A)を前記固定接点(5A)に接触させてオン状態、固定接点(5A)から離してオフ状態とする可動金属片(6A)と、検出温度が設定温度になると反転して、前記可動金属片(6A)の可動接点(7A)を固定接点(5A)に接触させるサブバイメタル(8A)とを備え、
前記可動金属片(6A)は、それ自体の弾性で前記可動接点(7A)を前記固定接点(5A)から離すオフ位置に配置する弾性を有し、
サブバイメタル(8A)の検出温度が設定温度よりも低い状態では前記可動金属片(6A)の弾性で前記可動接点(7A)が前記固定接点(5A)から離されてオフ状態にあり、検出温度が設定温度よりも高くなると、前記サブバイメタル(8A)が反転して前記可動接点(7A)をＢ接点の前記固定接点(5A)に接触させてオン状態に切り換えられるようにしてなる温度スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度スイッチと、あらかじめ設定している温度よりも高くなると電流を遮断するブレーカと、このブレーカを使用するパック電池に関し、とくに、検出温度が設定温度よりも高くなるとオン状態に切り換えられる温度スイッチと、電流容量を大きくできるブレーカとこのブレーカを使用するパック電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
パック電池やモータなどの機器は、温度が異常に高くなる状態では電流を遮断することで安全性を向上できる。このことを目的として、検出温度が設定温度に上昇すると接点をオフに切り換えて電流を遮断するブレーカが使用される。たとえば、リチウムイオン電池を内蔵するパック電池は、異常な使用状態で充放電されると温度が高くなるので、ブレーカを内蔵して、異常な高温では電流を遮断することで安全に使用できる。また、モータ等は過負荷な状態や異常な電流が流れる状態で温度が異常に高くなることがあるので、この状態ではブレーカで電流を遮断してモータを保護して安全に使用できる。
【０００３】
このような用途に使用されるブレーカとして、温度が異常に高くなる状態で電流を遮断するブレーカが開発されている。（特許文献１参照）
このブレーカは、図１に示すように、バイメタル１０８を可動金属片１０６とする通電タイプのブレーカである。このブレーカは、検出温度が設定温度まで上昇すると、バイメタル１０８の可動金属片１０６が反転するように変形して、可動接点１０７が固定接点１０５から離れてオフ状態に切り換えられる。この構造のブレーカは、可動金属片をバイメタルとするので、可動金属片の電気抵抗が大きく、ブレーカの電圧降下による電力損失が大きくなる欠点がある。また、検出する温度が設定温度まで上昇しない状態においても、流れる電流が増加するとオフ状態に切り換えられる欠点もある。それは、電気抵抗の大きい可動金属片が電流のジュール熱で発熱して反転するからである。
【０００４】
以上のブレーカの欠点を解消するブレーカとして、バイメタルと可動金属片とを別の金属板とし、さらにバイメタルを加熱するヒーターを内蔵する無通電タイプのブレーカは開発されている。（特許文献２参照）
【０００５】
このブレーカを、図２と図３の断面図に示している。図２はバイメタル２０８が反転しない状態であって、可動接点２０７を固定接点２０５に接触させるオン状態を示し、図３はバイメタル２０８が反転して可動接点２０７を固定接点２０５から離すオフ状態を示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１０００５４号公報
【特許文献２】特開２００２−５６７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図２と図３に示すブレーカは、検出温度が設定温度よりも高くなるとバイメタル２０８が反転して、反転するバイメタル２０８が可動金属片２０６を下から押し上げるように変形して、可動接点２０７を固定接点２０５から離してオフ状態となって電流を遮断する。可動金属片２０６は、バイメタル２０８で押し上げられない状態、すなわちバイメタル２０８が温度で反転しない状態では、可動接点２０７を固定接点２０５に弾性的に押圧している。すなわち、この状態で、可動接点２０７は可動金属片２０６の弾性で固定接点２０５に接触されてオン状態に保持される。
【０００８】
以上の無通電タイプのブレーカは、検出温度が設定温度よりも高くなると、バイメタルが反転して可動金属片の可動接点を固定接点から離してオフ状態に切り換える。この構造の無通電タイプのブレーカは、可動金属片をバイメタルとしないので、可動金属片の電気抵抗を小さくできる。しかしながら、この構造の無通電タイプのブレーカにおいても、検出温度が設定温度まで上昇しない状態においても、ブレーカの電流が増加すると、バイメタルが反転してオフ状態に切り換えられる。可動金属片が電流のジュール熱で発熱し、加熱された可動金属片がバイメタルを加熱して反転させるからである。とくに、環境温度が高い状態では、可動金属片の発熱によってバイメタルが反転しやすく、検出温度が設定温度まで上昇しない状態であっても、電流によってオフ状態に切り換えられることがある。この特性の無通電タイプのブレーカは、検出温度が設定温度に上昇しない状態においてもオフ状態に切り換えられることがあるので、大きな電流が流れる用途で使用できず、用途が制限される欠点がある。
【０００９】
さらに、ブレーカは、使用される環境温度が、電流を遮断する設定温度に近い状態で使用されても、検出温度が設定温度まで上昇するときには電流を遮断する特性が要求される。たとえば、電流を遮断する設定温度を７０℃とするブレーカを使用するパック電池が、６０℃の環境温度で使用されることがある。この使用状態は、環境温度と設定温度との温度差がわずかに１０℃しかなく、電池温度が設定温度に上昇しない状態においても、ブレーカ内の電流による発熱でバイメタルが反転して電流を遮断してしまう弊害が発生する。設定温度を７０℃とするブレーカは、６０℃の環境温度で使用されても、電池温度が７０℃に上昇なるまでは電流を遮断しない特性が要求される。６０℃の環境温度で使用されるブレーカは、電池温度が７０℃とならない状態においても、可動金属片に流れる電流の発熱でバイメタルの温度が７０℃に上昇しないようにすることは極めて難しい。とくに、パック電池に使用される小型のブレーカは、内部発熱による温度上昇が大きく、電池温度が設定温度に上昇しない状態にあっても、電流が大きくなるとジュール熱でバイメタルが加温されてオフ状態に切り換えられる弊害がある。このため、ブレーカは、使用される環境温度が高くなって設定温度に接近するほど、電流による発熱を少なくする必要がある。
【００１０】
以上の弊害は、ブレーカの放熱体積を大きく、すなわちブレーカを大きくして防止できる。しかしながら、ブレーカは、１０倍以上と極めて大きくしても増加できる電流容量はわずかにすぎず、ブレーカが極めて大きくなって、種々の用途に使用できなくなる。とくに、パック電池などに使用される無通電タイプのブレーカは、全体の厚さを約１ｍｍ程度と極めて小型化することが要求されることから、大きくして最大電流を大きくすることはできない。
【００１１】
本発明は、以上の極めて難しい欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、簡単な構造としながら、検出温度が設定温度よりも高くなるとオン状態に切り換えられる温度スイッチと、電流容量を大きくしながら、検出温度が設定温度に上昇する状態では安定して確実に電流を遮断できるブレーカと、このブレーカを使用するパック電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【００１２】
本発明のブレーカは、検出温度が設定温度になると可動接点７を固定接点５から離してオフ状態に切り換えられる。このブレーカは、可動接点７と固定接点５とを内蔵する電流遮断ブレーカＡと、検出温度が設定温度に上昇することを検出して電流遮断ブレーカＡをオフ状態に切り換える温度スイッチＢとを備える。電流遮断ブレーカＡは、外装ケース１と、この外装ケース１に固定してなる固定金属片４と、この固定金属片４に設けている固定接点５と対向する位置に可動接点７を有し、かつ可動接点７を固定接点５に接触させてオン状態、固定接点５から離してオフ状態とする可動金属片６と、この可動金属片６の可動接点７を固定接点５から離すバイメタル８と、このバイメタル８を加温するヒーター９とを備える。温度スイッチＢは、検出温度が設定温度に上昇したことを検出してオン状態に切り換えられ、かつオン状態でヒーター９に通電するスイッチング素子１４を備える。電流遮断ブレーカＡのバイメタル８が変形して可動接点７を固定接点５から離してオフ状態に切り換える熱変形温度は、温度スイッチＢがスイッチング素子１４をオンに切り換える設定温度よりも高く設定している。ブレーカは、温度スイッチＢが、検出温度が設定温度に上昇したことを検出してスイッチング素子１４をオン状態に切り換えてヒーター９に通電し、通電されるヒーター９が発熱してバイメタル８を加温して変形させ、変形するバイメタル８が可動金属片６の可動接点７を固定接点５から離して電流を遮断する。
【００１３】
以上のブレーカは、電流容量を大きくしながら、検出温度が設定温度に上昇するときには確実に安定して電流を遮断できる特徴を実現する。それは、以上のブレーカが、電流を遮断する電流遮断ブレーカのバイメタルが変形して可動接点を固定接点から離す熱変形温度を、温度スイッチのスイッチング素子をオンに切り換える設定温度よりも高くして、温度スイッチでもって検出温度が設定温度よりも高くなることを検出してスイッチング素子をオン状態に切り換えて、電流遮断ブレーカのヒーターに通電し、通電されるヒーターでバイメタルを加温して可動金属片の可動接点を固定接点から離して電流を遮断するからである。
【００１４】
電流遮断ブレーカは、バイメタルが変形して可動接点を固定接点から離す熱変形温度を温度スイッチの設定温度よりも高くしているので、可動金属片に流れる電流のジュール熱で発熱して電流遮断ブレーカの内部温度が上昇しても、バイメタルが変形して可動接点を固定接点から離さない。したがって、可動金属片に大きな電流が流れて発熱してもバイメタルが変形して電流を遮断することがなく、電流容量を大きくできる。検出温度が設定温度に上昇すると、温度スイッチがオン状態となってヒーターに通電するので、検出温度が設定温度になるとヒーターが発熱してバイメタルを変形させて電流を遮断する。したがって、検出温度が設定温度に上昇する状態では確実に安定して電流を遮断する。このため、可動金属片に流れる電流の発熱によるバイメタルの変形を防止しながら、電流容量を大きくできる。このため、以上のブレーカは、小型化しながら電流容量を大きくでき、とくに設定温度に近い環境温度で使用される状態においても電流容量を大きくでき、検出温度が設定温度に上昇する状態では確実に電流を遮断できるという理想的な特性を実現する。
【００１５】
さらに、以上のブレーカは、温度スイッチでもって、電流遮断ブレーカに内蔵しているヒーターに通電して発熱させ、ヒーターの発熱でバイメタルを熱変形させて電流を遮断する。すなわち、ヒーターで強制的に発熱させてバイメタルを変形させる。このため、電流遮断ブレーカの可動金属片の発熱による電流遮断を防止できる。したがって、可動金属片とバイメタルとを別の金属板とする無通電タイプのブレーカのみでなく、可動金属片をバイメタルとするブレーカにおいても、電流容量を大きくしながら、検出温度が設定温度になる状態では確実に電流を遮断できる。可動金属片のジュール熱による電流遮断を防止して、設定温度では確実に電流を遮断できるからである。
【００１６】
本発明のブレーカは、バイメタル８と可動金属片６とを別の金属板として、バイメタル８を可動金属片６とヒーター９との間に配設する無通電タイプのブレーカとすることができる。このブレーカは、可動金属片をバイメタルとしないので、可動金属片の電気抵抗を小さくできる。このため、可動金属片のジュール熱による発熱を少なくできる。
【００１７】
さらに、本発明のブレーカは、可動金属片６をバイメタル８とすることもできる。このブレーカは、電流遮断ブレーカを簡単な構造とすることができる。
【００１８】
本発明のブレーカは、温度スイッチＢを、設定温度になると変形するサブバイメタル８Ａと、このサブバイメタル８Ａが変形してオン状態に切り換えられるＢ接点とを備える補助ブレーカ３０とし、温度スイッチＢである補助ブレーカ３０のＢ接点がオン状態においてヒーター９に通電して、電流遮断ブレーカＡのバイメタル８を変形する構造にできる。
【００１９】
以上のブレーカは、温度スイッチを補助ブレーカとするので、補助ブレーカと電流遮断ブレーカとで、検出温度が設定温度に上昇する状態では電流を確実に遮断しながら、検出温度が設定温度まで温度上昇しない状態では、大電流が流れる状態においても電流を遮断することがない優れた特性を実現する。とくに、温度スイッチＢを補助ブレーカとするので、保護素子として使用する電池の電圧等に影響を受けることなく、設定温度では確実に電流を遮断できる特徴がある。
【００２０】
本発明のブレーカは、温度スイッチＢを補助ブレーカ３０ｂとし、この補助ブレーカ３０ｂを電流遮断ブレーカＡの外装ケース１に収納して、電流遮断ブレーカＡと補助ブレーカ３０ｂとを一体構造とし、補助ブレーカ３０ｂと電流遮断ブレーカＡとの間に断熱壁１ａを設ける構造とすることができる。
【００２１】
以上のブレーカは、温度スイッチである補助ブレーカと電流遮断ブレーカとを一体構造として一つのパーツとするので、パック電池などに簡単に組み込みできる特徴がある。
【００２２】
本発明のブレーカは、電流遮断ブレーカＡを、温度スイッチＢで通電されるヒーター９と、可動接点７が固定接点５から離される状態でバイメタル８を加温して、可動接点７を固定接点５から分離する電流遮断状態に保持する自己保持ヒーター９Ａとを備える構造とすることができる。
【００２３】
以上のブレーカは、パック電池に内蔵されて、検出温度が設定温度に上昇すると電流を確実に遮断し、かつ電流を遮断する状態に保持して、電池を安全に放電できる特徴がある。
【００２４】
本発明のブレーカは、電流遮断ブレーカＡの外装ケース１に収納スペース１５を設け、この収納スペース１５内に、自己保持ヒーター９Ａとバイメタル８と可動金属片６とヒーター９とを配置し、自己保持ヒーター９Ａをバイメタル８と対向して配置し、ヒーター９を収納スペース１５内に露出して配置することができる。
【００２５】
本発明のブレーカは、自己保持ヒーター９ＡをＰＴＣヒーターとすることができ、また、ヒーター９をＰＴＣヒーターとすることができる。
【００２６】
本発明のパック電池は、ブレーカ１００と、このブレーカ１００を直列に接続してなる電池１６とを備える。ブレーカ１００は、検出温度が設定温度になると可動接点７を固定接点５から離してオフ状態に切り換えられる。このブレーカ１００は、可動接点７と固定接点５とを内蔵する電流遮断ブレーカＡと、検出温度が設定温度に上昇することを検出して電流遮断ブレーカＡをオフ状態に切り換える温度スイッチＢとを備える。電流遮断ブレーカＡは、外装ケース１と、この外装ケース１に固定してなる固定金属片４と、この固定金属片４に設けている固定接点５と対向する位置に可動接点７を有し、かつ可動接点７を固定接点５に接触させてオン状態、固定接点５から離してオフ状態とする可動金属片６と、この可動金属片６の可動接点７を固定接点５から離すバイメタル８と、このバイメタル８を加温するヒーター９とを備える。温度スイッチＢは、検出温度が設定温度に上昇したことを検出してオン状態に切り換えられ、かつオン状態でヒーター９に通電するスイッチング素子１４とを備える。電流遮断ブレーカＡのバイメタル８が変形して可動接点７を固定接点５から離す熱変形温度は、温度スイッチＢがスイッチング素子１４をオンに切り換える設定温度よりも高く設定している。ブレーカ１００は、温度スイッチＢが、検出温度が設定温度に上昇したことを検出してスイッチング素子１４をオン状態に切り換え、オン状態において電池１６からヒーター９に通電し、通電されるヒーター９が発熱してバイメタル８を加温して変形させ、変形するバイメタル８が可動金属片６の可動接点７を固定接点５から離して電流を遮断する。
【００２７】
以上のパック電池は、ブレーカの電流容量を大きくしながら、ブレーカの検出温度が設定温度に上昇するときには確実に安定して電流を遮断できる特徴を実現する。それは、以上のパック電池に装備されるブレーカが、電流を遮断する電流遮断ブレーカのバイメタルが変形して可動接点を固定接点から離す熱変形温度を、温度スイッチのスイッチング素子をオンに切り換える設定温度よりも高くして、温度スイッチでもって検出温度が設定温度よりも高くなることを検出してスイッチング素子をオン状態に切り換えて、電流遮断ブレーカのヒーターに電池から通電し、通電されるヒーターでバイメタルを加温して可動金属片の可動接点を固定接点から離して電流を遮断するからである。
【００２８】
以上のパック電池は、電流遮断ブレーカのバイメタルの熱変形温度を温度スイッチの設定温度よりも高くしているので、可動金属片に流れる電流のジュール熱で発熱してブレーカの内部温度が上昇しても、バイメタルは変形しない。したがって、可動金属片に大きな電流が流れて発熱してもバイメタルが変形することがなく、電流容量を大きくできる。検出温度が設定温度に上昇すると、温度スイッチがオン状態となってヒーターに通電するので、検出温度が設定温度になるとヒーターが発熱してバイメタルを変形させて電流を遮断する。したがって、検出温度が設定温度に上昇する状態では確実に安定して電流を遮断する。このため、可動金属片に流れる電流の発熱によるバイメタルの変形を防止しながら、電流容量を大きくできる。このため、以上のパック電池は、小型化しながら電流容量を大きくでき、とくに設定温度に近い環境温度で使用される状態においても電流容量を大きくでき、検出温度が設定温度に上昇する状態では確実に電流を遮断できるという理想的な特性を実現する。
【００２９】
さらに以上のパック電池は、ブレーカを小型化でき、かつブレーカの電流容量を大きくして、負荷に大電流を供給でき、さらに電池温度や内部温度などの検出温度が設定温度に上昇すると確実に電流を遮断できる特徴がある。
【００３０】
本発明の温度スイッチは、外装ケース１Ａと、この外装ケース１Ａに固定してなるＢ接点の固定金属片４Ａと、この固定金属片４Ａに設けている固定接点５Ａと対向する位置に可動接点７Ａを有し、かつ可動接点７Ａを固定接点５Ａに接触させてオン状態、固定接点５Ａから離してオフ状態とする可動金属片６Ａと、検出温度が設定温度になると反転して、可動金属片６Ａの可動接点７Ａを固定接点５Ａに接触させるサブバイメタル８Ａとを備えている。可動金属片６Ａは、それ自体の弾性で可動接点７Ａを固定接点５Ａから離すオフ位置に配置する弾性を有している。温度スイッチは、サブバイメタル８Ａの検出温度が設定温度よりも低い状態では、可動金属片６Ａの弾性で可動接点７Ａが固定接点５Ａから離されてオフ状態にあり、検出温度が設定温度よりも高くなると、サブバイメタル８Ａが反転して可動接点７ＡをＢ接点の固定接点５Ａに接触させてオン状態に切り換えられる。
【００３１】
以上の温度スイッチは、検出温度が設定温度よりも高くなるとオン状態に切り換えられるので、リレーなどのオンオフを反転するスイッチング素子を使用することなく設定温度よりも高い状態でオン状態に切り換えできる。従来の温度スイッチは、検出温度が設定温度よりも高くなるとオフ状態に切り換えられるので、設定温度よりも高い状態でオン状態に切り換えるには、Ｂ接点のリレー等を使用する必要があって回路構成が複雑になった。ところが、以上の温度スイッチは、設定温度よりも高い状態でオン状態に切り換えるＢ接点の固定接点を設けているので、オンオフを反転するスイッチング素子を使用することなく、温度が高くなる状態でオン状態にできる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】従来のブレーカの断面図である。
【図２】従来のブレーカのオン状態を示す断面図である。
【図３】図２に示すブレーカのオフ状態を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施例にかかるパック電池の回路図である。
【図５】本発明の他の実施例にかかるパック電池の回路図である。
【図６】本発明の他の実施例にかかるパック電池の回路図である。
【図７】本発明の他の実施例にかかるパック電池の回路図である。
【図８】本発明の他の実施例にかかるパック電池の回路図である。
【図９】本発明の他の実施例にかかるパック電池の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのブレーカとこのブレーカを使用するパック電池、及び温度スイッチを例示するものであって、本発明は、ブレーカ、パック電池、及び温度スイッチを以下のものに特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００３４】
ブレーカを使用するパック電池は、電池温度や内部温度を検出して、電池温度や内部温度等の検出温度が設定温度よりも高くなるとブレーカがオフ状態に切り換えられて電流を遮断する。ただし、本発明のブレーカ自体は、パック電池以外の用途、たとえばモータ等に装備されてモータ等の温度上昇を検出して電流を遮断する他の用途にも使用できる。
【００３５】
図４の回路図に示すパック電池は、充電できる電池１６と、電池１６と直列に接続しているブレーカ１００とを備える。電池１６は、リチウムイオン二次電池等の非水系電解液二次電池、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池などのアルカリ二次電池等、充電できる全ての電池が使用できる。
【００３６】
ブレーカ１００は、電池１６の出力側に接続されて、電池温度や内部温度等の検出温度が設定温度に上昇すると電流を遮断する。図４のブレーカ１００ａは、検出温度が設定温度に上昇すると可動接点７を固定接点５から離してオフ状態に切り換えられて、電池１６の電流を遮断する。このブレーカ１００ａは、可動接点７と固定接点５とを内蔵する電流遮断ブレーカＡと、設定温度を検出して電流遮断ブレーカＡをオフ状態に切り換える温度スイッチＢとを備える。
【００３７】
図４に示す電流遮断ブレーカＡは、外装ケース１と、この外装ケース１に固定してなる固定接点５を有する固定金属片４と、この固定金属片４の固定接点５と対向する位置に可動接点７を有し、かつ可動接点７を可動できるように外装ケース１に一部を固定している可動金属片６と、この可動金属片６と固定金属片４との間に配設され、加温されると反転するように変形して可動金属片６をオンからオフに切り換えるバイメタル８と、このバイメタル８を加温するヒーター９と、オフ状態でバイメタル８を加温する自己保持ヒーター９Ａとを備える。
【００３８】
図４の電流遮断ブレーカＡは、自己保持ヒーター９Ａを内蔵するので、電流を遮断する状態で自己保持ヒーター９Ａに通電して電池１６を放電できる。すなわち、可動接点７を固定接点５から離して電流を遮断する状態では、電池１６から自己保持ヒーター９Ａに通電し、自己保持ヒーター９Ａがバイメタル８を加温して反転状態に保持する。バイメタル８が反転するように変形する状態で、電池１６のプラス側は、可動金属片６とバイメタル８を介して自己保持ヒーター９Ａに接続される。自己保持ヒーター９Ａは、図４に示すように、電池１６のマイナス側に接続しているので、電流を遮断する状態で電池１６から通電されて電池１６を放電する。電池１６が完全に放電されると、自己保持ヒーター９Ａの電流は減少する。この状態になると、自己保持ヒーター９Ａの発熱が少なくなって、変形したバイメタル８は反転形状から非反転形状に復元する。バイメタル８が非反転形状になると、可動接点７は固定接点５に接触するが、電池１６はすでに放電されているので、これが負荷に接続されても大きな電流が流れることはない。したがって、自己保持ヒーター９Ａを有するブレーカを使用するパック電池は、より安全に使用できる。
【００３９】
温度スイッチＢは、検出温度が設定温度に上昇することを検出してオン状態に切り換えられて、電流遮断ブレーカＡのヒーター９に通電するスイッチング素子１４を備える。
【００４０】
以上のブレーカ１００は、電流遮断ブレーカＡのバイメタル８が変形して可動接点７を固定接点５から離す熱変形温度を、温度スイッチＢがスイッチング素子１４をオンに切り換える設定温度よりも高くしている。このブレーカ１００は、温度スイッチＢでもって、検出温度が設定温度よりも上昇することを検出してスイッチング素子１４をオン状態に切り換える。オン状態のスイッチング素子１４は、ヒーター９に通電して、通電されるヒーター９を発熱させてバイメタル８を加温して変形させる。変形するバイメタル８は、可動金属片６の可動接点７を固定接点５から離して電流を遮断する。
【００４１】
図４のブレーカ１００ａは、温度スイッチＢを補助ブレーカ３０とする。補助ブレーカ３０ａである温度スイッチＢは、外装ケース１Ａと、この外装ケース１Ａに固定してなるＢ接点の固定金属片４Ａと、この固定金属片４Ａに設けている固定接点５Ａと対向する位置に可動接点７Ａを有し、かつ可動接点７Ａを固定接点５Ａに接触させてオン状態、固定接点５Ａから離してオフ状態とする可動金属片６Ａと、検出温度が設定温度になると反転して、可動金属片６Ａの可動接点７Ａを固定接点５Ａに接触させるサブバイメタル８Ａとを備えている。
【００４２】
図４の補助ブレーカ３０ａは、設定温度になると変形するサブバイメタル８Ａと可動金属片６Ａとを別の金属板として、外装ケース１Ａに内蔵している。サブバイメタル８Ａでオンオフに切り換えられる可動金属片６Ａは、それ自体の弾性で可動接点７Ａを固定接点５Ａから離すオフ位置に配置する弾性を有している。固定接点５Ａは、サブバイメタル８Ａが変形して可動金属片６Ａが押し上げられると、可動接点７Ａに接触してオン状態に切り換えられるＢ接点である。すなわち、固定接点５Ａは、サブバイメタル８Ａの反転状態で可動接点７Ａに接触してオン、非反転状態では可動接点７Ａから離れてオフとなる。
【００４３】
この補助ブレーカ３０ａは、電流遮断ブレーカＡと同じように、変形するサブバイメタル８Ａで可動金属片６Ａの可動接点７Ａをオンオフに切り換えるが、サブバイメタル８Ａの反転状態では可動接点７Ａを固定接点５Ａに接触させてオン、サブバイメタル８Ａの非反転状態では可動接点７Ａを固定接点５Ａから離してオフとする。電流遮断ブレーカＡは、バイメタル８の反転状態でオフ、非反転状態でオンに切り換えられるが、補助ブレーカ３０ａは、電流遮断ブレーカＡとは反対に、サブバイメタル８Ａの反転状態でオン状態に切り換えられる。
【００４４】
補助ブレーカ３０ａは、可動金属片６Ａの弾性で可動接点７Ａを固定接点５Ａから離してオフ状態、サブバイメタル８Ａが可動金属片６Ａを押し上げて、可動接点７Ａを固定接点５Ａに接触させてオン状態となる。補助ブレーカ３０ａのサブバイメタル８Ａは、検出温度が設定温度に上昇すると、図４の鎖線で示す位置に変形して、可動金属片６Ａを押し上げて可動接点７Ａを固定接点５Ａに接触させてオン状態とする。サブバイメタル８Ａは、検出温度が設定温度よりも低い状態においては、図４の実線で示すように、非変形位置にあって、可動金属片６Ａを押し上げず、可動金属片６Ａの弾性で可動接点７Ａを固定接点５Ａから離してオフ状態とする。
【００４５】
図４のブレーカ１００ａは、補助ブレーカ３０ａと電流遮断ブレーカＡとを別パーツとしてリード線１７で接続している。図５のブレーカ１００ｂは、温度スイッチＢである補助ブレーカ３０ｂを、電流遮断ブレーカＡの外装ケース１に収納して、電流遮断ブレーカＡと補助ブレーカ３０ｂとを一体構造としている。すなわち、ひとつの外装ケース１に電流遮断ブレーカＡと温度スイッチＢの補助ブレーカ３０ｂとを内蔵している。このブレーカ１００ｂは、温度スイッチＢの補助ブレーカ３０ｂと電流遮断ブレーカＡとの間に断熱壁１ａを設けている。断熱壁１ａは、電流遮断ブレーカＡから補助ブレーカ３０ｂへの熱の伝導を断熱する。したがって、このブレーカ１００ｂは、断熱壁１ａで断熱することで、電流遮断ブレーカＡの発熱によるサブバイメタル８Ａの加温を少なくできる。このため、電流遮断ブレーカＡと補助ブレーカ３０ｂとを一体構造としながら、電流遮断ブレーカＡの発熱によるサブバイメタル８Ａの変形を防止できる。このブレーカ１００ｂは、電池温度や内部温度等の検出温度が設定温度に上昇してサブバイメタル８Ａを変形できるが、電流遮断ブレーカＡの大電流による変形を防止できる。すなわち、電流容量を大きくしながら、設定温度では確実に電流を遮断する。
【００４６】
電流遮断ブレーカＡの可動金属片６は、設定温度になるまではオン状態にあって負荷電流が流れて発熱するが、補助ブレーカ３０の可動金属片６Ａは、検出温度が設定温度に上昇するまではオフ状態にあって電流が流れない。したがって、ブレーカ１００の負荷電流がいかに大きくても、補助ブレーカ３０は、内部の発熱で加温されることはない。
【００４７】
図６に示すブレーカ１００ｃの温度スイッチＢである補助ブレーカ３０ｃは、可動金属片６Ａをサブバイメタル８Ａと一体構造としている。この補助ブレーカ３０ｃは、可動金属片６Ａを設定温度で変形するバイメタル金属板２８とする。この温度スイッチＢは、バイメタル金属板２８からなる可動金属片６Ａの先端に可動接点７Ａを設けて、可動接点７Ａの接触する位置に固定接点５Ａを配置している。固定接点５Ａは、変形する可動金属片６Ａの可動接点７Ａに接触してオン状態となるＢ接点である。この温度スイッチＢの補助ブレーカ３０ｃは、検出温度が設定温度よりも低い温度帯域においては、バイメタル金属板２８の可動金属片６Ａが変形しない。したがって、この状態では、可動接点７Ａが固定接点５Ａから離れてオフ状態となる。検出温度が設定温度に上昇すると、バイメタル金属板２８の可動金属片６Ａは変形する。この状態で、可動接点７ＡはＢ接点の固定接点５に接触してオン状態となる。オン状態の温度スイッチＢは、電流遮断ブレーカＡのヒーター９を通電して電流を遮断する。図６の温度スイッチＢは、電流遮断ブレーカＡとは別のパーツとして、リード線１７で接続して使用され、あるいは、図５の温度スイッチＢと同じように、電流遮断ブレーカＡの外装ケース１に収納される。
【００４８】
図７に示すブレーカ１００ｄの温度スイッチＢは、サーミスタ等の温度センサ１８と、この温度センサ１８の電気抵抗が変化してオンオフに切り換えられるトランジスタやＦＥＴなどのスイッチング素子１４とで構成する。この温度スイッチＢは、スイッチング素子１４の入力側に、スイッチング素子１４をオンオフに切り換える入力回路１９として差動アンプを接続している。差動アンプは、サーミスタと抵抗器との直列回路の中間接続点をプラス側の入力端子に接続して、マイナス側の入力端子には基準電圧を入力している。温度センサ１８のサーミスタは、検出温度が上昇すると電気抵抗が減少する。検出温度によってサーミスタの電気抵抗が変化すると、サーミスタと抵抗器との中間接続点の電圧は変化する。すなわち、検出温度が上昇してサーミスタの電気抵抗が低下すると、中間接続点の電圧は上昇する。入力回路１９の差動アンプは、中間接続点の電圧と基準電圧とを比較して、中間接続点の電圧が基準電圧を越えると”Ｈｉｇｈ”を出力し、中間接続点の電圧が基準電圧よりも低いと”Ｌｏｗ”を出力する。スイッチング素子１４は、”Ｈｉｇｈ”が入力されてオン、”Ｌｏｗ”が入力されてオフとなる。サーミスタは、電池に熱結合されて電池の温度を検出温度として検出し、あるいはパック電池の内部に配設されて内部温度を検出温度として検出する。
【００４９】
図７の温度スイッチＢは、サーミスタの検出温度が上昇して設定温度を越えると、中間接続点の電圧が基準電圧よりも高くなるように、サーミスタと抵抗器の電気抵抗と、基準電圧とを設定している。したがって、サーミスタの検出温度が設定温度を越えると、中間接続点の電圧が基準電圧よりも高くなって、入力回路１９の差動アンプは”Ｈｉｇｈ”を出力してスイッチング素子１４をオンに切り換える。オン状態のスイッチング素子１４は、電流遮断ブレーカＡのヒーター９に通電して、ヒーター９を発熱させてバイメタル８を変形させる。サーミスタの温度が設定温度よりも低いと、入力回路１９の差動アンプは”Ｌｏｗ”を出力するので、スイッチング素子１４はオフ状態となって、ヒーター９に通電しない。図７の温度スイッチＢは、補助ブレーカと同じように、電流遮断ブレーカＡの外装ケース１に収納され、あるいは電流遮断ブレーカＡとは別の外装ケース（図示せず）に収納される。
【００５０】
図４ないし図７に示す電流遮断ブレーカＡは、固定接点５を有する固定金属片４と、固定接点５と対向する位置に可動接点７を配置している可動金属片６と、この可動金属片６をオンオフに切り換える位置に配置してなるバイメタル８と、このバイメタル８を加温して変形させるヒーター９と、バイメタル８をオフ状態に保持する自己保持ヒーター９Ａと、固定金属片４の固定接点５と可動金属片６の可動接点７を内部に配置し、かつバイメタル８とヒーター９を内部に配置している外装ケース１とを備えている。
【００５１】
この電流遮断ブレーカＡは、オン状態においては、バイメタル８が可動金属片６を押圧せず、可動金属片６の弾性で可動接点７を固定接点５に押圧して接触させている。ヒーター９に加温されてバイメタル８が変形すると、変形するバイメタル８が可動金属片６を押圧し、これを変形させて可動接点７を固定接点５から離して接点をオフ状態に切り換える。また、電流遮断ブレーカＡは、反転するように変形したバイメタル８が非反転状態に復帰すると、可動接点７を固定接点５に接触させてオン状態に切り換える。
【００５２】
図４ないし図７に示す電流遮断ブレーカＡは、バイメタル８を加温するために、ヒーター９と自己保持ヒーター９Ａの両方を内蔵している。ヒーター９は、オン状態の温度スイッチＢで通電されてバイメタル８を加温して反転するように変形させる。自己保持ヒーター９Ａは、バイメタル８を反転状態に保持して、電流遮断ブレーカＡをオフ状態に保持する。ヒーター９と自己保持ヒーター９Ａを内蔵する電流遮断ブレーカＡは、図４ないし図７に示すように、温度スイッチＢでヒーター９に通電して、バイメタル８を変形させる。この電流遮断ブレーカＡは、ヒーター９と自己保持ヒーター９Ａを内蔵するが、ヒーター９は自己保持ヒーター９Ａに併用することができるので、必ずしもふたつのヒーターを内蔵する必要はない。
【００５３】
図４ないし図７の電流遮断ブレーカＡは、バイメタル８を加温するヒーター９と自己保持ヒーター９Ａを内蔵し、このヒーター９がバイメタル８を加温して電流を遮断し、自己保持ヒーター９Ａでもって電池が放電されるまで、オフ状態に保持する。したがって、このブレーカ１００は、パック電池の安全性をより向上できる。
【００５４】
外装ケース１は、プラスチック製の絶縁ケース２にカバー金属板３を固定している。外装ケース１は、絶縁ケース２の底部１３に固定金属片４をインサート成形して固定して、上面にカバー金属板３を固定している。図４、図６、及び図７に示す絶縁ケース２は、両端部分に、第１の外壁１１Ａと第２の外壁１１Ｂとを突出するように設けて、第１の外壁１１Ａと第２の外壁１１Ｂとの間に収納スペース１５を設けている。図５に示す絶縁ケース２は、両端部分に、第１の外壁１１Ａと第２の外壁１１Ｂとを突出するように設けると共に、中間に断熱壁１ａを設けて、第１の外壁１１Ａと断熱壁１ａとの間に収納スペース１５を設けている。図の収納スペース１５は、固定金属片４で底面を閉塞している。したがって、外装ケース１は、底面側の表面には固定金属片４が露出する。カバー金属板３は絶縁ケース２の上面に露出するように固定することができる。
【００５５】
絶縁ケース２は、収納スペース１５の両側に、第１の外壁１１Ａと第２の外壁１１Ｂの間を連結する対向壁１２を設けて、この対向壁１２と外壁１１とで収納スペース１５の周囲を囲む外周壁１０を構成している。したがって、収納スペース１５は、周囲を外周壁１０で囲み、底面を固定金属片４で閉塞し、さらに上面を絶縁ケースやカバー金属板３で閉塞して内部を閉塞された中空状としている。
【００５６】
図４、図６、及び図７に示す絶縁ケース２は、第２の外壁１１Ｂに可動金属片６の非可動部分を固定している。図５の絶縁ケース２は、断熱壁１ａに可動金属片６の非可動部分を固定している。
【００５７】
さらに、図４ないし図７の断面図に示す絶縁ケース２は、収納スペース１５にヒーター９と自己保持ヒーター９Ａを配置する収納凹部２１を設けている。収納凹部２１は、ヒーター９と自己保持ヒーター９Ａを定位置に配置する。自己保持ヒーター９Ａは、突出部１４の上面からわずかに突出して、上面に湾曲するバイメタル８を熱結合状態に載せている。
【００５８】
図４ないし図７に示す絶縁ケース２の収納スペース１５には、底から順番に、ヒーター９及び自己保持ヒーター９Ａと、バイメタル８と可動金属片６の可動部分を収納して、絶縁ケース２の第１の外壁１１Ａには固定金属片４の中間部を固定して、第２の外壁１１Ｂまたは断熱壁１ａに可動金属片６の非可動部分を固定している。
【００５９】
ヒーター９と自己保持ヒーター９Ａは、通電されることによって発熱して、バイメタル８を加温する。ヒーター９と自己保持ヒーター９Ａは、対向面を長円形あるいは長方形とする厚みのあるＰＴＣヒーターで、上面と下面に電極を設けている。ただし、ヒーターと自己保持ヒーターには必ずしもＰＴＣヒーターを使用する必要はなく、通電されてバイメタルを加熱できる全てのヒーターを使用することができる。
【００６０】
ヒーター９は、温度スイッチＢを介して電池１６に接続され、温度スイッチＢのオン状態において電池１６で通電される。図４ないし図７のヒーター９は、上面を温度スイッチＢを介して電池１６のプラス側に、下面をマイナス側に接続している。図示しないが、ヒーターは上面を電池のマイナス側に、下面を温度スイッチを介して電池のプラス側に接続することもできる。以上のヒーター９は、温度スイッチＢのオン状態で電池１６から通電されて発熱する。図４ないし図７の電流遮断ブレーカＡは、収納スペース１５に露出するようにヒーター９を配置している。ただし、電流遮断ブレーカは、バイメタルを加温できる全ての位置にヒーターを配置することができる。電流遮断ブレーカは、ヒーターでバイメタルを加温して電流を遮断するからである。
【００６１】
自己保持ヒーター９Ａは、下面を固定金属片４に接触して、上面をバイメタル８を介して可動金属片６に接触できるようにしている。この自己保持ヒーター９Ａは、可動金属片６の可動接点７が固定接点５に接触するオン状態では、可動金属片６とバイメタル８とが非接触状態となって通電されず、可動金属片６の可動接点７が固定接点５から離れてオフ状態となる状態では、可動金属片６に接触するバイメタル８と固定金属片４とを介して通電されて発熱し、バイメタル８を加熱してオフ状態に保持する。自己保持ヒーター９Ａで加温されるバイメタル８は、可動接点７を固定接点５から離すオフ状態に保持する。この電流遮断ブレーカＡは、オフ状態に切り換えられた状態で、可動接点７をオフ状態に保持するので、パック電池を安全に使用できる。それは、パック電池が異常な状態で使用されて設定温度よりも高くなり、電流遮断ブレーカＡがオフに切り換えられた後は、パック電池の電池１６から自己保持ヒーター９Ａに通電され続けてバイメタル８が加熱されるので、電流遮断ブレーカＡがオン状態に復帰することなく、電池１６が放電されるまで電流を遮断する状態に保持できるからである。ただ、電流遮断ブレーカＡは、必ずしも自己保持ヒーター９Ａを内蔵する構造には限定しない。
【００６２】
電流遮断ブレーカＡのバイメタル８は、加温されて変形するが、可動接点７を固定接点５から離してオフ状態に切り換える熱変形温度を温度スイッチＢがオン状態に切り換えられる設定温度よりも高くしている。バイメタル８の熱変形温度は、温度スイッチＢの検出温度よりも、例えば５℃よりも高く、好ましくは１０℃よりも高く、さらに好ましくは１５℃よりも高く、最適には２０℃よりも高く設定される。バイメタル８の熱変形温度を高くすることで、ブレーカ１００の電流容量をより大きくでき、可動金属片６のジュール熱による発熱でバイメタル８が変形するのを確実に防止できる。ただ、バイメタル８の熱変形温度が高すぎると、温度スイッチＢがオン状態に切り換えられて電流遮断ブレーカＡがオフ状態に切り換えられるまでの時間遅れが大きくなる。したがって、バイメタル８の熱変形温度は、電流容量とオフ状態に切り換えられる時間遅れとを考慮して用途に最適な温度に設定される。
【００６３】
バイメタル８は、加熱して変形するように、熱膨張率が異なる金属を積層したものである。バイメタル８は、自己保持ヒーター９Ａと可動金属片６との間に配設され、加熱されて反転するように変形して、可動接点７を固定接点５から離して電流遮断ブレーカＡをオフ状態に切り換える。バイメタル８は、中央凸に湾曲する形状であって、熱変形しない状態、すなわち、可動接点７を固定接点５に接触させる状態では、中央突出部を可動金属片６側に突出させる姿勢とし、熱変形して反転するように変形する状態では、中央突出部を自己保持ヒーター９Ａ側に突出させる姿勢となる。バイメタル８は、熱変形して反転する状態では、中央突出部を自己保持ヒーター９Ａに接触させると共に、両端部分を可動金属片６に接触させて押圧し、可動部分を押し上げて可動接点７を固定接点５から離してオフに切り換える。
【００６４】
可動金属片６は、図４、図６、及び図７に示すように、中間部分である非可動部分を第２の外壁１１Ｂに固定して、先端側の可動部分を収納スペース１５の内部に配設し、先端に可動接点７を設けると共に、後端部を外装ケース１の外部に引き出している。可動金属片６は、収納スペース１５に配置される可動部分を弾性変形できる金属板としている。詳細には後述するが、バイメタルを一体構造とする可動金属片は、熱膨張率が異なる金属板を積層して製作される。
【００６５】
さらに、可動金属片６は、この可動部分の先端部であって固定接点５と対向する面に可動接点７を設けている。この可動金属片６は、バイメタル８が熱変形しない状態では、可動接点７が固定接点５に接触してオン状態となり、バイメタル８が熱変形する状態では、バイメタル８に押される可動部分が弾性変形して、可動接点７が固定接点５から離れてオフ状態となる。
【００６６】
図４ないし図７に示す電流遮断ブレーカＡは、温度スイッチＢに接続されてバイメタル８を加温するヒーター９と、自己保持ヒーター９Ａの両方を備える。この電流遮断ブレーカＡは、ヒーター９の通電を温度スイッチＢで制御して、検出温度が設定温度に上昇すると、温度スイッチＢで電流遮断ブレーカＡのヒーター９に通電し、ヒーター９の発熱でバイメタル８を反転するように変形させて、電流遮断ブレーカＡをオフ状態に切り換える。自己保持ヒーター９Ａは、バイメタル８の反転状態で通電されて、バイメタル８を反転状態に保持する。反転状態のバイメタル８は、電流遮断ブレーカＡをオフ状態に保持する。この状態で、自己保持ヒーター９Ａは、反転したバイメタル８と可動金属片６を介して電池１６に接続されて、電池１６を放電する。電池１６が放電されると、自己保持ヒーター９Ａは通電されなくなる。自己保持ヒーター９Ａは通電されなくなると、発熱しなくなって、バイメタル８を反転状態から非反転状態に復帰させる。バイメタル８が非反転状態に復帰すると、可動接点７は固定接点５に接触して、電流遮断ブレーカＡはオン状態に切り換えられる。
【００６７】
電流遮断ブレーカＡは、必ずしもヒーター９と自己保持ヒーター９Ａの両方を内蔵する必要はない。図８に示すブレーカ１００ｅは、ヒーターと自己保持ヒーターとをひとつのヒーター９として、自己保持ヒーターをヒーターに、あるいはヒーターを自己保持ヒーターに併用する。このブレーカ１００ｅは、ヒーター９を温度スイッチＢに接続している。この図のブレーカ１００ｅは、電流遮断ブレーカＡに設けているヒーター９の一方の端子を固定接点５に、他方の端子を温度スイッチＢを介して電池１６のマイナス側に接続している。温度スイッチＢは、直列に電流制限抵抗２０を接続している。電流制限抵抗は抵抗器又はＰＴＣである。
【００６８】
このブレーカ１００ｅは、以下の動作をして電池の電流を遮断する。
（１）検出温度が設定温度よりも低い状態
この状態で、温度スイッチＢはオフ状態、電流遮断ブレーカＡはオン状態にあって、電池１６から負荷抵抗５０に電力が供給される。温度スイッチＢはオフ状態にあってヒーター９は通電されない。
【００６９】
（２）検出温度が設定温度よりも上昇する状態
この状態になると、温度スイッチＢがオン状態に切り換えられて、図８においてヒーター９の上面を電池１６のマイナス側に接続する。ヒーター９は、下面を固定接点５と可動接点７を介して電池１６のプラス側に接続しているので、ヒーター９は、上面を電池１６のプラス側、下面を電池１６のマイナス側に接続して通電される。通電されるヒーター９は発熱して、バイメタル８を加温して変形させる。変形するバイメタル８は、可動接点７を固定接点５から離して電池１６の負荷電流を遮断する。バイメタル８が変形すると、変形するバイメタル８を介して、ヒーター９の上面が電池１６のプラス側に接続される。ヒーター９の上面は温度スイッチＢを介してマイナス側に接続されるので、電池１６は温度スイッチＢを介して電池１６のマイナス側に接続される。すなわち、温度スイッチＢは電池１６のプラス側とマイナス側とを接続してショート状態とする。この状態で、温度スイッチＢと直列に接続している電流制限抵抗２０は電池１６のショート電流を制限する。言い換えると、電流制限抵抗２０は、電池１６のショート電流を所定の電流値とする電気抵抗としている。電流制限抵抗２０をＰＴＣとする回路構成にあっては、ショート電流でＰＴＣが温度上昇して電気抵抗が大きくなるので、ショート電流を次第に小さくできる。
【００７０】
バイメタル８の反転状態において、温度スイッチＢは電池１６を電流制限抵抗２０で強制的に放電する。この状態で、電池１６は変形するバイメタル８とヒーター９を介して負荷抵抗５０に接続されるので、負荷抵抗５０によっても放電される。検出温度が設定温度よりも高くなる状態は、パック電池の異常な状態である。この状態において、負荷電流は遮断するが、ヒーター９と電流制限抵抗２０を介して電池１６を所定の電流で放電することは、安全性を向上することに効果がある。それは、電池１６を放電する状態で、ブレーカをオン状態に復帰させることで、電池に過大な電流が流れるのを防止できるからである。
【００７１】
温度スイッチＢは、検出温度が設定温度よりも低下するとオフ状態に切り換えられる。温度スイッチＢがオフ状態に切り換えられると、電流制限抵抗２０による電池１６の放電は停止される。この状態においても電池１６は負荷抵抗５０を介して放電される。それは、ヒーター９が、変形するバイメタル８を介して電池１６に接続されて、負荷抵抗５０とヒーター９との直列回路で電池１６を放電するからである。電池１６が完全に放電されるとヒーター９は電流が流れなくなって、発熱しなくなる。ヒーター９が発熱しなくなってバイメタル８を加温しなくなると、バイメタル８は反転状態から非反転状態に復帰する。したがって、電流遮断ブレーカＡはオフ状態からオン状態に復帰する。オン状態の電流遮断ブレーカＡは、電池１６を負荷抵抗５０に接続するが、この状態で電池１６は完全に放電されているので危険な状態となることはない。
【００７２】
以上のブレーカは、電流遮断ブレーカＡのバイメタル８と可動金属片６とを別の金属板として、バイメタル８を可動金属片６とヒーター９との間に配設する無通電タイプのブレーカとする。ただ、ブレーカは、図９に示すように、電流遮断ブレーカＡの可動金属片６をバイメタル８と一体構造として、簡単な構造とすることもできる。このブレーカ１００は、バイメタル８である可動金属片６をヒーター９で加温し、バイメタル８の可動金属片６を変形させて、可動接点７を固定接点５から離してオフ状態に切り換えられる。
【００７３】
図４ないし図６、及び図９のブレーカ１００は、温度スイッチＢを電池１６のプラス側とヒーター９との間に接続しているが、温度スイッチは、電池のマイナス側とヒーターとの間に接続することもできる。
【符号の説明】
【００７４】
１００…ブレーカ                  １００ａ…ブレーカ
１００ｂ…ブレーカ
１００ｃ…ブレーカ
１００ｄ…ブレーカ
１００ｅ…ブレーカ
１００ｆ…ブレーカ
Ａ…電流遮断ブレーカ
Ｂ…温度スイッチ
１…外装ケース                    １Ａ…外装ケース
１ａ…断熱壁
２…絶縁ケース
３…外装金属板
４…固定金属片                    ４Ａ…固定金属片
５…固定接点                      ５Ａ…固定接点
６…可動金属片                    ６Ａ…可動金属片
７…可動接点                      ７Ａ…可動接点
８…バイメタル                    ８Ａ…サブバイメタル
９…ヒーター                      ９Ａ…自己保持ヒーター
１０…外周壁
１１…外壁                        １１Ａ…第１の外壁
１１Ｂ…第２の外壁
１２…対向壁
１３…底部
１４…スイッチング素子
１５…収納スペース
１６…電池
１７…リード線
１８…温度センサ
１９…入力回路
２０…電流制限抵抗
２１…収納凹部
２８…バイメタル金属板
３０…補助ブレーカ                ３０ａ…補助ブレーカ
３０ｂ…補助ブレーカ
３０ｃ…補助ブレーカ
５０…負荷抵抗
１０５…固定接点
１０６…可動金属片
１０７…可動接点
１０８…バイメタル
２０５…固定接点
２０６…可動金属片
２０７…可動接点
２０８…バイメタル
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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