(57)【要約】      （修正有）【課題】弾性歪エネルギーをはんだ等の可溶材による接合固定で支持している弾性体の弾性歪エネルギーが可溶体の溶融で解放されて良好に動作するサーモプロテクタを提供することにある。【解決手段】ハウジング内に互いに上下に収容された両リード導体部分１、１０の一方のリード導体部分１に弾性を有する接触片２が弾性歪エネルギーを保持した曲げ状態で両端部において固定２１、２２されており、一方の固定２１が可溶材３を介しての面接合により行われ、前記曲げ状態の接触片２に他方のリード導体部分１０が接触されており、この接触箇所に他方のリード導体部分及び接触片よりも軟質の導電材５が介在されている。【選択図】図１
2006351394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング内に互いに上下に収容された両リード導体部分の一方のリード導体部分に弾性を有する接触片が弾性歪エネルギーを保持した曲げ状態で両端部において固定されており、一方の固定が可溶材を介しての面接合により行われており、前記曲げ状態の接触片に他方のリード導体部分が接触されており、この接触箇所に他方のリード導体部分及び接触片よりも軟質の導電材が介在されていることを特徴とするサーモプロテクタ。
【請求項２】
軟質導電材の融点が可溶材の融点よりも高くされていることを特徴とする請求項１記載のサーモプロテクタ。
【請求項３】
他方のリード導体部または接触片の何れかに軟質導電材が固着されていることを特徴とする請求項１または２記載のサーモプロテクタ。
【請求項４】
軟質導電材がＩｎまたはＩｎを主成分とする合金であることを特徴とする請求項１〜３何れか記載のサーモプロテクタ。
【請求項５】
軟質導電材５が導電性樹脂であることを特徴とする請求項１〜３何れか記載のサーモプロテクタ。
【請求項６】
接触片が他方のリード導体部分側に凸の曲線状に弾性変形されており、接触片の一端部が折り返されその折り返し部が一方のリード導体部分に可溶材を介して面接合されていることを特徴とする請求項１〜５何れか記載のサーモプロテクタ。
【請求項７】
可溶材が低融点金属であることを特徴とする請求項１〜６何れか記載のサーモプロテクタ。
【請求項８】
接触片の一端側と一方のリード導体部分との面接合箇所における可溶材が熱可塑性樹脂であり、接触片の他端側と一方のリード導体部分との固定が電気的導通のもとで行われていることを特徴とする請求項１〜６何れか記載のサーモプロテクタ。
【請求項９】
弾性を有する接触片が金属または金属と樹脂との重合物あるいは複合物であることを特徴とする請求項１〜８何れか記載のサーモプロテクタ。
【請求項１０】
弾性を有する接触片が多層の重畳体とされていることを特徴とする請求項１〜９何れか記載のサーモプロテクタ。
【請求項１１】
ハウジングが上下に二分割の分割式とされ、弾性を有する接触片が固定された一方のリード導体部分が一方の分割ハウジング片内に収容され、他方のリード導体部分が他方の分割ハウジング片内に収容されていることを特徴とする請求項１〜１０何れか記載のサーモプロテクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は可溶材の融点または軟化点を動作温度とするサーモプロテクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子・電気機器における異常発熱を感知し、この感知に基づくカットオフ動作で機器を電源から遮断して機器の過熱を防止し、火災の発生を未然に防止するサーモプロテクタとして、弾性歪みエネルギーを蓄積しておき、可溶材の溶融乃至は軟化により弾性歪みエネルギーを解放させる方式が知られている。
例えば、図９に示すサーモプロテクタでは、弾性接触片２’の一端部２１’がリード導体部分１’にリベッティングや溶接等により固定され、該弾性接触片２’が凸曲線状に曲げられて弾性曲げ歪エネルギーが加えられた状態で当該弾性接触片２’の他端部２２’が前記リード導体部分１’に低融点可溶合金等の可溶材３’による面接合で固定されて弾性接触片２’の曲げ頂部が他方のリード導体部分１０’に接触されており、可溶材３’の溶融乃至は軟化による前記弾性曲げ歪エネルギーの解放で前記接触が開放される（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−７８９５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このサーモプロテクタでは、弾性接触片２’の凸曲線頂部とリード導体部分１０’との接触点ｐの接触抵抗を低くするために接触圧力を相当に高くする必要があり、この接触圧の増大により接触片２‘の他端部２２’に作用する曲げモーメントが増し、可溶材３‘による接合界面に作用する劈開力が増加して接合界面の長期安定性が損なわれ易い。  
特許文献１の実施例では、前記接触点ｐでの接触抵抗を低くするために前記可溶材３’よりも低融点のはんだで接触点を接合しているが、これでは、サーモプロテクタの動作の際にはんだが溶融されて糸引き現象が生じ再導通が生じ易くなる。
【０００５】
本発明の目的は、弾性歪エネルギーをはんだ等の可溶材による接合固定で支持している弾性体の弾性歪エネルギーが可溶体の溶融で解放されて良好に動作するサーモプロテクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係るサーモプロテクタは、ハウジング内に互いに上下に収容された両リード導体部分の一方のリード導体部分に弾性を有する接触片が弾性歪エネルギーを保持した曲げ状態で両端部において固定されており、一方の固定が可溶材を介しての面接合により行われており、前記曲げ状態の接触片に他方のリード導体部分が接触されており、この接触箇所に他方のリード導体部分及び接触片よりも軟質の導電材が介在されていることを特徴とする。
請求項２に係るサーモプロテクタは、請求項１のサーモプロテクタにおいて、軟質導電材の融点が可溶材の融点よりも高くされていることを特徴とする。
請求項３に係るサーモプロテクタは、請求項１または２のサーモプロテクタにおいて、他方のリード導体部または接触片の何れかに軟質導電材５が固着されていることを特徴とする。
請求項４に係るサーモプロテクタは、請求項１〜３何れかのサーモプロテクタにおいて、軟質導電材がＩｎまたはＩｎを主成分とする合金であることを特徴とする。
請求項５に係るサーモプロテクタは、請求項１〜３何れかのサーモプロテクタにおいて、軟質導電材が導電性樹脂であることを特徴とする。
請求項６に係るサーモプロテクタは、請求項１〜５何れかのサーモプロテクタにおいて、接触片が他方のリード導体部分側に凸の曲線状に弾性変形されており、接触片の一端部が折り返されその折り返し部が一方のリード導体部分に可溶材を介して面接合されていることを特徴とする。
請求項７に係るサーモプロテクタは、請求項１〜６何れかのサーモプロテクタにおいて、可溶材が低融点金属であることを特徴とする。
請求項８に係るサーモプロテクタは、請求項１〜６何れか記載のサーモプロテクタにおいて、接触片の一端側と一方のリード導体部分との面接合箇所における可溶材が熱可塑性樹脂であり、接触片の他端側と一方のリード導体部分との固定が電気的導通のもとで行われていることを特徴とする。
請求項９に係るサーモプロテクタは、請求項１〜８何れかのサーモプロテクタにおいて、弾性を有する接触片が金属または金属と樹脂との重合物あるいは複合物であることを特徴とする。
請求項１０に係るサーモプロテクタは、請求項１〜９何れかのサーモプロテクタにおいて、弾性を有する接触片が多層の重畳体とされていることを特徴とする。
請求項１１に係るサーモプロテクタは、請求項１〜１０何れかのサーモプロテクタにおいて、ハウジングが上下に二分割の分割式とされ、弾性を有する接触片が固定された一方のリード導体部分が一方の分割ハウジング片内に収容され、他方のリード導体部分が他方の分割ハウジング片内に収容されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
弾性を有する接触片が弾性歪エネルギーを保持した状態で一方のリード導体部分に固定され、少なくとも接触片の片端の固定が可溶材を介して面接合により行われ、その接触片の曲げ頂部が他方めんのリード導体部分に軟質導電材を介して接触されており、その接触界面のリード導体部位や接触片部位に凹凸があったり、同接触界面への異物の介入があっても、軟質導電材のために同接触界面の接触抵抗を低くできる。
従って、接触抵抗の低減のために接触圧力を高くする必要がなく、可溶材により一方のリード導体部分に面接合された接触片端部に作用する曲げモーメントを低くでき、その接合界面に作用する劈開力(法線方向反力)の増加を排除できる。
従って、接合界面の可溶材がクリープ変形するのを防止でき、可溶材による面接合界面を安定に保持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１の（イ）〜（ハ）は本発明に係るサーモプロテクタの基本的構造の一例を示し、図１の（イ）は動作前を、図１の（ロ）は動作後をそれぞれ示し、図１の（ハ）は図１の（イ）におけるハ−ハ断面図を示している。
図１において、６はハウジング、１，１０はハウジング内に互いに上下に配置されたリード導体部分である。２は弾性を有する接触片であり、先端部２１が折り返されて一方のリード導体部分１の先端部上面に可溶材３を介して面接合で固定され、水平方向圧縮力ｐにより曲げ状態とされて先端側の撓み角αL’が後述の角度αLにほぼ等しくされ、後端側２２が同上リード導体部分１に撓み角０で溶接、リベッティング等により固定されている。
【０００９】
このようにして曲げられた接触片２には弾性曲げ歪エネルギーが保持されている。
この曲げ接触片２に他方のリード導体部分１０が軟質導電材５を介して接触されている。この軟質導電材５は他方のリード導体部分１０及び接触片２より硬度が小とされており、例えばＩｎ、Ｉｎを主成分とする合金、導電性粉末の添加により導電性とした樹脂やゴム等の導電性高分子材料を使用できる。
図１の（イ）において、接触片２の先端側２１の撓み角がαL’、後端側２２の撓み角が０、固定点での水平方向圧縮力がｐ、高さがｈである弾性接触片の撓み状態は、一端固定・他端ヒンジ支持の支柱の水平方向圧縮力ｐによる撓み状態にほぼ等しい。
【００１０】
図２は一端固定・他端ヒンジ支持の柱（Long column）の水平方向圧縮力ｐによる撓み状態を示している。
図２において、点（ｘ，ｙ）での曲げモーメントをＭｘとすると、
【００１１】
ｄ２ｙ／ｄｘ２＝−Ｍｘ／ＥＩ
が成立し（ただし、ＥＩは柱の曲げ剛性）、曲げモーメントＭｘが
【００１２】
Ｍｘ＝ｐｙ−Ｍｏｘ／L
で与えられるから、凸曲線の形状ｙは、ｐ／ＥＩ＝ｋ２とおいて、
【００１３】
ｙ＝Ａ〔cosｋｘ−（sinｋｘ）／ｋL＋（ｘ／L）−１〕
tanｋL＝ｋL
で与えられ、係数Ａはｘ＝L'において凸曲線ｙの高さが既知のｈであることから、
【００１４】
ｙｘ＝L'＝ｈ、（ｄｙ／ｄｘ）ｘ＝L'＝０
より求めることができる。
従って、ヒンジ支持端での撓み角αLは、
【００１５】
αL＝（ｄｙ／ｄｘ）ｘ＝L＝Ａ〔−（cosｋL）／L−ｋ（sinｋL）＋（１／L）〕
で与えられる。
【００１６】
図２において、ヒンジ支持端を力学的に凍結しても（ヒンジ支持端の撓み角をそのままにしてヒンジ支持を固定支持に変えても）力学的状態は変わらない。従って、図１の（イ）の撓み角αL’を図２における撓み角αLに等しくし、かつ接触個所ｅでの接触圧力を０とすれば、図１の（イ）において一方のリード導体部分１の先端側と弾性接触片２との接合箇所に曲げモーメントが作用するのを排除し得る。
接触個所ｅの接触界面には、Ｉｎ、Ｉｎを主成分とする合金、導電性樹脂等の軟質導電材５を介在させてあるから、ごく低い接触圧力で低い接触抵抗を保証でき、その接触圧力に基づき可溶材３による接合界面に作用する劈開力を僅小にでき、その接合界面に実質的に剪断応力のみを作用させることができる。従って、曲げモーメント反力に基づく劈開力により接合界面が劈開されるのをよく防止できる。
【００１７】
前記接合界面の剪断応力τは接触片２に作用する水平方向圧縮力をｐ、接合界面の面積をＳとすると、τ＝ｐ／Ｓで与えられ、接合界面の剪断強度をｆ／Ｓを越える強度とする必要がある。この剪断強度は充分な安全率を有するものでなくてはならず、このため面接合される部分の接触片２または一方のリード導体１の双方あるいは一方に、孔、窪み、切欠きを設けて可溶材３を食い込ませたり、面接合される接触片端部または一方のリード導体部分の一方または双方を粗面として接合界面の剪断強度を増強することが望ましい。また、前記可溶材３で面接合された界面を機械的に補強するために可溶材を盛り付けることもできる。
【００１８】
前記接触片２には、金属、金属と合成樹脂との複合体を用いることができる。複合体には、金属粉を混合した樹脂も含まれる。
【００１９】
前記可溶材３には、はんだ等の低融点可溶合金、低融点可溶単体金属または熱可塑性樹脂、或いは導電性粉末を添加した導電性熱可塑性樹脂を用いることができる。可溶材３を介しての面接合は、通電加熱や電磁誘導加熱等を用いた溶接により行うことができる。溶接界面にフラックスを塗布することが好ましい。
接触片全長の片面または両面に可溶材をコーティングして弾性体全長の曲げ剛性を均等化することは、曲げ応力の集中化防止に有効である。
【００２０】
図１の（イ）において、一方のリード導体部分１→接触片２→接触片２と他方のリード導体部分１０との接触面→他方のリード導体部分１０の経路で常時電気的に導通されている。
この状態において、（１）リード導体部分１０と接触片２との接触界面に軟質導電材５が介在されているから、低い接触圧力のもとでも低接触抵抗の電気的同通を保証できること、（２）可溶材３による接合界面に前記接触圧力に基づき作用する劈開力を僅小にできて接合界面のクリープ変形を防止できること、などから安定な電気的導通を確保できる。
【００２１】
周囲温度の上昇により可溶材３が溶融乃至は軟化されると、図１の（ロ）に示すように、曲げ接触片２の可溶材３による拘束が解除され、その曲げ接触片２の弾性曲げ歪エネルギーが解放され、曲げ接触片２が元の直線状に復元されて他方のリード導体部分１０と接触片２との接触が脱離され電気的導通が遮断される。
この際、軟質導電材５の脱落を防止するために、一方のリード導体部分１と軟質導電材５との間、または弾性接触片と軟質導電材５との間を固着しておくことが好ましい。また、一方のリード導体部分１または接触片３に予めディピングにより軟質導電材層を被覆しておくことが好ましい。
。
【００２２】
図１の（イ）において、接触片２の撓みｙが前記した通り、
ｙ＝Ａ〔cosｋｘ−（sinｋｘ）／ｋL＋（ｘ／L）−１〕
で与えられ、位置ｘでの曲げモーメントＭ(ｘ)が
Ｍ(ｘ)＝ＥＩ・ｄ２ｙ／ｄｘ２
で与えられ、接触片２と他のリード導体部分１０との接触箇所ｅと接触片後端２２との間の接触片部分に蓄えられる弾性歪エネルギーＷが
【数１】
2006351394.tif 000003
で与えられる。
また、可溶材３による接合界面に作用する剪断力Ｓは
Ｓ＝ｋ２ＥＩ
で表すことができる。
弾性歪エネルギーＷは動作速度に関与し、剪断力Ｓは可溶材３による接合界面の安定性に関与し、接触片２の曲げ剛性ＥＩを所望値に設定することが必要である。
この曲げ剛性の調整には、多層積重構成とすることが有効である。１枚ものの弾性接触片の厚みをｔ、巾をｂ、弾性率をＥとすると、その弾性接触片の曲げ剛性ＥＩは
ＥＩ＝Ｅｂｔ３／１２
で与えられ、この１枚もの弾性接触片の厚みｔをｎ分割して積重構成にすると、その弾性接触片の曲げ剛性ＥＩ’は
ＥＩ’＝Ｅｂｎ（ｔ／ｎ）３／１２＝Ｅｂｔ３／（１２ｎ２）
で与えられ、例えばｎ＝２の場合、曲げ剛性を１／４にできる。
【００２３】
上記において、一方のリード導体部分１と接触片２との電気的導通は、可溶材３として可溶金属や導電性熱可塑性樹脂を使用する場合、可溶材により確保できる。
一方のリード導体部分１と接触片後端部２２との結着には、スポット抵抗溶接、レーザ溶接、超音波溶接、高周波溶接または電磁誘導加熱溶接等の溶接やリベッティングを使用できる。
リード導体部分と弾性接触片との溶接性を向上させるために、局部的に溶接性に優れた材料で置き換えることもできる。
可溶材３として絶縁性の熱可塑性樹脂を使用する場合、リード導体部分１と接触片後端部２２との結着箇所において電気的導通性が確保される。
【００２４】
図１に示す例では、接触片２の先端側２１を角度ほぼαL'で折り返し、その折り返し部を一方のリード導体部分１の先端部上面に可溶材３を介して面接合し、接触片２の後端側２２を水平方向圧縮力ｐを加えた状態で角度０にて一方のリード導体部分１の後端側に溶接やリベッティングにより結着しているが、図３の（イ）に示すように接触片２の先端側２１を接触片厚みの立ち上げ２１１を経て角度ほぼαL'で折り返し、その折り返し部を一方のリード導体部分１の先端部裏面に可溶材３を介して面接合し、接触片２の後端側２２を水平方向圧縮力ｐを加えた状態で角度０にて一方のリード導体部分１の後端側に溶接やリベッティングにより結着することもできる。また、図３の（ロ）に示すように、接触片の先端側２１を角度ほぼ（π−αL'）で折り曲げ、その折り曲げ部２１を一方のリード導体部分１の先端部上面に可溶材を介して面接合し、接触片２の後端側２２を水平方向圧縮力ｐを加えた状態で角度０にて一方のリード導体部分１に溶接やリベッティングにより結着することもできる。
【００２５】
また、図４の（イ）に示すように、接触片２の後端側２２を角度ほぼαL'で折り返し、その折り返し部２２を一方のリード導体部分１の上面に可溶材３を介して面接合し、接触片２の先端側２１を水平方向圧縮力ｐを加えた状態で角度０にて一方のリード導体部分１の先端側に溶接やリベッティングにより結着すること、図４の（ロ）に示すように、接触片２の後端側２２を角度ほぼ（π−αL'）で折り曲げ、その折り曲げ部２２を一方のリード導体部分１の上面に可溶材３を介して面接合し、接触片２の先端側２１を水平方向圧縮力ｐを加えた状態で角度０にて一方のリード導体部分１の先端側に溶接（例えばスポット溶接）やリベッティングにより結着することも可能である。
【００２６】
図５の（イ）〜（ハ）は本発明に係るサーモプロテクタの基本的構造の別例を示し、図５の（イ）は動作前を、図５の（ロ）は動作後をそれぞれ示し、図５の（ハ）は図５の（イ）におけるハ−ハ断面図を示している。
図５において、５はハウジング、１，１０はハウジング内に互いに上下に配置されたリード導体部分である。２は弾性を有する接触片であり、先端部がほぼ角度βL’で折り返されて一方のリード導体部分１の先端部上面に可溶材３を介して面接合で固定され、水平方向圧縮力ｐにより曲げ状態とされて先端側２１の撓み角βL’が後述の角度βLにほぼ等しくされている。後端側２２は角度略（π−βL’）で折り曲げられ同上リード導体部分１に先端側２１の撓み角βL’にほぼ等しい角度で溶接やリベッティングにより固定されている。曲げられた接触片２には弾性曲げ歪エネルギーが保持されている。
曲げ接触片２に前記の他方のリード導体部分１０とが軟質導電材５を介して接触されている。
図５の（イ）における、先端側２１の撓み角がβL’、後端側２２の撓み角がほぼβL’、固定点での水平方向圧縮力がｐ、高さがｈである弾性接触片２の撓み状態は、両端ヒンジ支持の支柱の水平方向圧縮力ｐによる撓み状態にほぼ等しい。
【００２７】
図６は両端ヒンジ支持の柱（Long column）の水平方向圧縮力ｐによる撓み状態を示している。
図６において、点（ｘ，ｙ）での曲げモーメントをＭｘとすると、
【００２８】
ｄ２ｙ／ｄｘ２＝−Ｍｘ／ＥＩ
が成立し（ただし、ＥＩは柱の曲げ剛性）、曲げモーメントＭｘが
【００２９】
Ｍｘ＝ｐｙ
で与えられるから、凸曲線の形状ｙは、ｐ／ＥＩ＝ｋ２とおいて、
【００３０】
ｙ＝Ｂ・sinｋｘ
sinｋL＝0
で与えられ、
従って、
【００３１】
ｙ＝Ｂ・sin(πｘ／L)
で与えられる。
係数Ｂはｘ＝L/2において凸曲線ｙの高さが既知のｈであることから、
【００３２】
ｙｘ＝L/2＝ｈ、（ｄｙ／ｄｘ）ｘ＝L/2＝０
より求めることができ
【００３３】
Ｂ＝ｈ
で与えられる。
従って、ヒンジ支持端での撓み角βLは、
【００３４】
βL＝（ｄｙ／ｄｘ）ｘ＝Lまたは0＝ｈπ／L
で与えられる。
【００３５】
図６において、ヒンジ支持端を力学的に凍結しても（両ヒンジ支持端を撓み角を同一角度のままで両固定支持に変えても）力学的状態は変わらない。従って、図５の（イ）の撓み角βL’を図６における撓み角βLにほぼ等しくすれば、図６の（イ）において一方のリード導体部分１の先端部２１と弾性接触片２との接合箇所に曲げモーメントが作用するのを排除して可溶材３による接合界面に剪断応力のみを作用させることができる。従って、曲げモーメント反力に基づく接合界面を劈開しようとする応力が作用するのを防止できる。
【００３６】
前記した通り、接合界面の剪断応力τは弾性接触片に作用する水平方向圧縮力をｐ、接合界面の面積をＳとすると、τ＝ｐ／Ｓで与えられ、接合界面の剪断強度をｆ／Ｓを越える強度とする必要がある。この剪断強度は充分な安全率を有するものでなくてはならず、可溶材を介して面接合される接触片先端部または一方のリード導体部分の双方あるいは一方に、孔、窪み、切欠きを設けて可溶材を食い込ませたり、可溶材を介して面接合される接触片先端部または一方のリード導体部分の一方または双方を粗面として接合界面の剪断強度を増強することが望ましい。また、前記可溶材で面接合された界面を機械的に補強するために可溶材を盛り付けることもできる。
【００３７】
前記接触片２には、金属、金属と合成樹脂との複合体を用いることができる。形状は、通常板状乃至は箔状とされるが、線状とすることも可能である。
複合体には、金属粉を混合した樹脂も含まれる。このように弾性接触片に金属粉混合樹脂のような電気抵抗値の高いものを使用する場合、抵抗体の過電流による通電発熱で可溶材を溶融させてプロテクタを動作させることもできる。
前記可溶材３には、はんだ等の可溶合金、単体金属または熱可塑性樹脂、或いは導電性粉末を添加した導電性熱可塑性樹脂を用いることができる。
【００３８】
図５の（イ）において、一方のリード導体部分１→接触片２→接触片２と他方のリード導体部分１０との接触面→他方のリード導体部分１０の経路で常時電気的に導通されている。
この状態において、、（１）リード導体部分１０と接触片２との接触界面に軟質導電材５が介在されているから、低い接触圧力のもとでも低接触抵抗の電気的同通を保証できること、（２）可溶材３による接合界面に前記接触圧力に基づき作用する劈開力を僅小にできて接合界面のクリープ変形を防止できること、から安定な電気的導通を確保できる。
【００３９】
図５の（ロ）に示すように、周囲温度の上昇により可溶材３が溶融乃至は軟化されると、曲げ接触片２の可溶材３による拘束が解除され、その曲げ接触片２の弾性曲げ歪エネルギーが解放され、曲げ接触片２が元の直線状に復元され他方のリード導体部分１０と接触片２との接触が脱離されて電気的導通が遮断される。
【００４０】
図５の（イ）において、接触片２の撓みｙが前記した通り、
ｙ＝Ｂ・sin(πｘ／L)
で与えられ、位置ｘでの曲げモーメントＭ(ｘ)が
Ｍ(ｘ)＝ＥＩ・ｄ２ｙ／ｄｘ２
で与えられ、接触片２と他のリード導体部分１０との接触箇所ｅと接触片後端２２との間の接触片部分に蓄えられる弾性歪エネルギーＷが
【数２】
2006351394.tif 000004
で与えられる。
また、可溶材３による接合界面に作用する剪断力Ｓは
Ｓ＝ｋ２ＥＩ
で表すことができる。
弾性歪エネルギーＷは動作速度に関与し、剪断力Ｓは可溶材３による接合界面の安定性に関与し、接触片２の曲げ剛性ＥＩを所望値に設定することが必要である。
この曲げ剛性の調整には、多層積重構成とすることが有効である。接触片２が板状の場合、１枚ものの弾性接触片の厚みをｔ、巾をｂ、弾性率をＥとすると、その弾性接触片の曲げ剛性ＥＩは
ＥＩ＝Ｅｂｔ３／１２
で与えられ、この１枚もの弾性接触片の厚みｔをｎ分割して積重構成にすると、その弾性接触片の曲げ剛性ＥＩ’は
ＥＩ’＝Ｅｂｎ（ｔ／ｎ）３／１２＝Ｅｂｔ３／（１２ｎ２）
で与えられ、例えばｎ＝２の場合、曲げ剛性を１／４にできる。
【００４１】
上記において、一方のリード導体部分１と接触片２との電気的導通は、可溶材３として可溶金属や導電性熱可塑性樹脂を使用する場合、可溶材により確保できる。
一方のリード導体部分１と接触片後端部２２との結着には、スポット抵抗溶接、レーザ溶接、超音波溶接、高周波溶接または電磁誘導加熱溶接等の溶接やリベッティングを使用できる。
リード導体部分と弾性接触片との溶接性を向上させるために、局部的に溶接性に優れた材料で置き換えることもできる。
可溶材３として絶縁性の熱可塑性樹脂を使用する場合、リード導体部分１と接触片後端部２２との結着箇所において電気的導通性が確保される。
【００４２】
図５の（イ）に示す例では、接触片２の先端側２１を角度ほぼβL'で折り返し、接触片２の後端側２２を角度ほぼ（π−βL'）で折り曲げ、先端側折り返し部２１を一方のリード導体部分１の先端部上面に可溶材３を介して面接合し、後端側２２を水平方向圧縮力ｐを加え溶接やリベッティングにより角度ほぼβL'で固定しているが、図７の（イ）に示すように接触片２の先端側２１を接触片厚みの立ち上げ２１１を経て角度βL'で折り返し、接触片２の後端側２２を角度ほぼ（π−βL'）で折り曲げ、先端側折り返し部２１を一方のリード導体部分１の先端部上面に可溶材３を介して面接合し、後端側を水平方向圧縮力ｐを加え溶接やリベッティングにより角度ほぼβL'で固定することもできる。また、図７の（ロ）に示すように、接触片２の先端側２１を角度ほぼ（π−βL'）で折り曲げ、接触片２の後端側２２を角度ほぼ（π−βL'）で折り曲げ、先端側折り曲げ部２１を一方のリード導体部分１の先端部上面に可溶材３を介して面接合し、後端側２２を水平方向圧縮力ｐを加え溶接やリベッティングにより角度ほぼβL'で固定することもできる。
【００４３】
本発明に係るサーモプロテクタにおいては、ハウジングとして上下に分割したタイプを使用し、そのハウジング片を共通化することが好ましく、図８−１〜図８−５はその実施例を示している。
図８−１〔図８−１の（イ）は平面図、同じく（ロ）は図８−１の（イ）のロ−ロ断面図、同じく（ハ）は左側面図、同じく（ニ）は右側面図〕はハウジング片６０の一例を示し、ベース部６１の両脇に側壁部６２，６２を設け、その長手方向中央において段差６３を付け、各側壁部６２，６２の長手方向一端側にリード導体押え用凸部６５，６５を設け、各側壁上面の内側半分の面に超音波溶着用エネルギーダイレクタとしての三角凸条６４を設けてある。また、ベース部の一端側にハウジング片内巾よりも狭巾のリベッテング突部４を設けてある。
【００４４】
このハウジング片を用いて本発明に係るサーモプロテクタを製作するには、接触片付きリード導体（リード導体部分の一端側の巾は両押え用凸部６５，６５間の内巾に等しくするようにやや狭くしてある）に孔を穿設し、図８−２〔図８−２の（イ）は平面図、同じく（ロ）は図８−２の（イ）のロ−ロ断面図、同じく（ハ）は図８−２の（ロ）のハ−ハ断面図〕に示すように、孔を穿設した接触片２付きリード導体１(リード導体１と接触片２他端との連結はスポット溶接により行ってある)を孔において一方のハウジング片６０にリベッテング突部４の加熱圧潰により固定し、また、図８−３に示すように、接触片無しのリード導体１０についても、孔を穿設しこの孔において他方のハウジング片６０にリベッテング突部４の加熱圧潰により固定し、次いで、図８−４に示すように、接触片２の上面に軟質導電材５５を付着させ、両ハウジング片を上下にかつリード導体部分１，１０のリード部の向きを逆とするように重畳して両ハウジング片６０，６０の側壁を段差６３，６３の噛み合いで勘合し、接触片付きリード導体のリード導体部分１の巾両側に他方のハウジング片のリード導体押え用凸部６５，６５を当接し、ついで超音波溶着機にセットし、両ハウジング片の前記エネルギーダイレクタを圧潰溶着させ、これにてサーモプロテクタの製作を終了する。
両ハウジング片間の接合を音波溶着で行うことに代え、レザー溶着や接着剤を使用することも可能である。
また、リード導体１と接触片２他端とのスポット溶接による連結に代え、接触片２他端をリベッテング突部４で留止してリード導体１に電気的に接触させてもよい。
上下のハウジング片間の結着には気密性を必要としない。ハウジング内外間の通気性のもとでも、前記した通り、接触片２と他方のリード導体部分１０との接触状態の初期の滑り性を保護コート剤５の空気遮断作用のためによく保持でき、迅速な遮断動作を確保できる。
【００４５】
両リード導体のリード部の高さレベルを合わせるように、図８−５に示すように一方のリード導体１のリード部をハウジング端面に沿い段差を介して折り曲げ加工することもできる。
【００４６】
図８−１〜図８−２に示したサモプロテクタの動作後の状態は実質的に図１の（ロ）または図５の（ロ）に示した状態に同じであるが、可溶材の溶融乃至は軟化により解放された接触片２の先端部が、リード導体部分１収容ハウジング片６０のリベッテング突部４の直下に潜入して他方のリード導体部分１０との再接触が確実に防止される特徴がある。
【００４７】
上記弾性接触片２に用いる金属材には、例えばリン青銅を例示できる。接触片として樹脂製を使用する場合、樹脂（熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂）をガラス繊維、金属繊維、合成繊維等の繊維で補強したＦＲＰ、高剛性エンジニアリングプラスチック等を可溶材として使用する熱可塑性樹脂との融点との相対的な関係を考慮して選択できる。弾性材として、弾性金属材と合成樹脂との複合体、例えばリン青銅板とポリアミドフィルムとの積層体を使用することもできる。
【００４８】
接触片２の寸法は、金属弾性板の場合、例えば厚み０．００８〜０．１ｍｍ、巾０．３〜４．６ｍｍ、長さ１．５〜１１ｍｍとされる。
【００４９】
上記弾性接触片２としての樹脂や可溶材３としての熱可塑性樹脂や軟質導電材のベースとしての熱可塑性樹脂としては、ポリエチレンテレフタレ−ト、ポリエチレンナフタレ−ト、ポリアミド、ポリイミド、ポリブチレンテレフタレ−ト、ポリフェニレンオキシド、ポリエチレンサルファイド、ポリサルホン等のエンジニアリングプラスチック、ポリアセタ−ル、ポリカ−ボネ−ト、ポリフェニレンスルフィド、ポリオキシベンゾイル、ポリエ−テルエ−テルケトン、ポリエ−テルイミド等のエンジニアリングプラスチックやポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリメチルメタクリレ−ト、ポリ塩化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、エチレンポリテトラフルオロエチレン共重合体、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、アイオノマ−、ＡＡＳ樹脂、ＡＣＳ樹脂等中から所定融点のものを選定できる。
ハウジングには、これらの樹脂の外、セラミックスも使用できる。ハウジングの寸法は、例えば厚み０．３〜１．５ｍｍ、巾１〜５ｍｍ、長さ２〜１２ｍｍとされる。
【００５０】
上記可溶材としての可溶合金としては、ＰｂやＣｄ等の生体系に有害な元素を含まないものを使用することが好ましく、次ぎの組成[Ａ]（１）４３％＜Ｓｎ≦７０％，０．５％≦Ｉｎ≦１０％，残Ｂｉ、（２）２５％≦Ｓｎ≦４０％，５０％≦Ｉｎ≦５５％，残Ｂｉ、（３）２５％＜Ｓｎ≦４４％，５５％＜Ｉｎ≦７４％，１％≦Ｂｉ＜２０％、（４）４６％＜Ｓｎ≦７０％，１８％≦Ｉｎ＜４８％，１％≦Ｂｉ≦１２％、（５）５％≦Ｓｎ≦２８％，１５％≦Ｉｎ＜３７％，残Ｂｉ（但し、Ｂｉ５７．５％，Ｉｎ２５．２％，Ｓｎ１７．３％とＢｉ５４％，Ｉｎ２９．７％，Ｓｎ１６．３％のそれぞれを基準にＢｉ±２％，Ｉｎ及びＳｎ±１％の範囲を除く）、（６）１０％≦Ｓｎ≦１８％，３７％≦Ｉｎ≦４３％，残Ｂｉ、（７）２５％＜Ｓｎ≦６０％，２０％≦Ｉｎ＜５０％，１２％＜Ｂｉ≦３３％、（８）（１）〜（７）の何れか１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、（９）３３％≦Ｓｎ≦４３％，０．５％≦Ｉｎ≦１０％，残Ｂｉ、（１０）４７％≦Ｓｎ≦４９％，５１％≦Ｉｎ≦５３％の１００重量部にＢｉを３〜５重量部を添加、（１１）４０％≦Ｓｎ≦４６％，７％≦Ｂｉ≦１２％，残Ｉｎ、（１２）０．３％≦Ｓｎ≦１．５％，５１％≦Ｉｎ≦５４％，残Ｂｉ、（１３）２．５％≦Ｓｎ≦１０％，２５％≦Ｂｉ≦３５％，残Ｉｎ、（１４）（９）〜（１３）の何れか１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、（１５）１０％≦Ｓｎ≦２５％，４８％≦Ｉｎ≦６０％，残Ｂｉを１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、等のＩｎ−Ｓｎ−Ｂｉ系合金の組成[Ｂ]（１６）３０％≦Ｓｎ≦７０％，０．３％≦Ｓｂ≦２０％，残Ｂｉ、（１７）（１６）の１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、等のＢｉ−Ｓｎ−Ｓｂ系合金の組成[Ｃ]（１８）５２％≦Ｉｎ≦８５％，残Ｓｎ、（１９）（１８）の１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、等のＩｎ−Ｓｎ系合金の組成[Ｄ]（２０）４５％≦Ｂｉ≦５５％，残Ｉｎ、（２１）（２０）の組成の１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、等のＩｎ−Ｂｉ系合金の組成、[Ｅ]（２２）５０％≦Ｂｉ≦５６％，残Ｓｎ、（２３）（２２）の１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、等のＢｉ−Ｓｎ系合金の組成[Ｆ]（２４）Ｉｎの１００重量部にＡｕ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、（２５）９０％≦Ｉｎ≦９９．９％，０．１％≦Ａｇ≦１０％の１００重量部にＡｕ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、（２��）９５％≦Ｉｎ≦９９．９％，０．１％≦Ｓｂ≦５％の１００重量部にＡｕ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加等のＩｎ系合金の組成（２７）２％≦Ｚｎ≦１５％，７０％≦Ｓｎ≦９５％，残Ｂｉ及びその合金１００重量部にＡｕ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加した合金の組成等からサーモプロテクタの動作温度に適合した融点の組成を選定することができる。
また、可溶合金にｂ．ｃ．ｃやｃ．ｐ．ｈ等の結晶構造の金属を多く含ませることにより塑性変形を抑止しクリープ強度を向上させることができる。
【００５１】
これらの合金、特に、Ｂｉリッチ合金の場合は、金属接触片に予め層状に被覆しておくことが好ましい。
【００５２】
上記のリード導体には、ニッケル、銅、銅合金等の導電性金属乃至は合金を使用でき、必要に応じ鍍金することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
リチウムイオン２次電池、リチウムポリマー２次電池等に対する電池パックにおいては、電池や電力トランジスター等の異常発熱を検知して不通電とするサーモプロテクタが必要であるが、本発明に係るサーモプロテクタにおいては小型化が容易であり電池パックに良好に組み込み得、その電池用サーモプロテクタとして好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に係るサーモプロテクタの基本的構成を示す図面である。
【図２】一端ヒンジ支持・他端固定の柱の力学的状態を示す図面である。
【図３】図１に示すサーモプロテクタに使用される弾性接触片付きリード導体の別例を示す図面である。
【図４】図１に示すサーモプロテクタに使用される弾性接触片付きリード導体の上記とは別の例を示す図面である。
【図５】本発明に係るサーモプロテクタの上記とは別の基本的構成を示す図面である。
【図６】両端ヒンジ支持の柱の力学的状態を示す図面である。
【図７】図５に示すサーモプロテクタに使用される弾性接触片付きリード導体の別例を示す図面である。
【図８−１】本発明に係るサーモプロテクタに使用するハウジング片の一例を示す図面である。
【図８−２】図８−１のハウジング片を用いてサーモプロテクタを製作する場合の工程の一部を示す図面である。
【図８−３】図８−１のハウジング片を用いてサーモプロテクタを製作する場合の工程の上記とは別の一部を示す図面である。
【図８−４】図８−１のハウジング片を用いてサーモプロテクタを製作する場合の工程の上記とは別の一部を示す図面である。
【図８−５】図８−１のハウジング片を用いてサーモプロテクタの一実施例を示す図面である。
【図９】従来のサーモプロテクタを示す図面である。
【符号の説明】
【００５５】
１            一方のリード導体部分
１０          他方のリード導体部分
２            接触片
２１          接触片の一端部
２２          接触片の他端部
３            可溶材
４            リベッティグまたは溶接箇所
５            軟質導電材
６            ハウジング
【図１】
2006351394.tif 000005
【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】
2006351394.tif 000011
【図８−１】
2006351394.tif 000012
【図８−２】
2006351394.tif 000013
【図８−３】
2006351394.tif 000014
【図８−４】
2006351394.tif 000015
【図８−５】
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【図９】
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