(57)【要約】【課題】携帯型電子機器の二次電池パックなどに搭載されるブレーカーに衝撃が加えられたときでも、可動片などの損傷を防止すると共に、可動接点が固定接点から離反することに伴う電力供給の瞬断を防止する。【解決手段】固定接点２１を有する固定片２と、弾性部３２と、弾性部の端部近傍に設けられた可動接点３１とを有する可動片３と、第１動作温度で作動し、可動接点３１が固定接点２１から離反するように可動片３の弾性部３２を変形させる第１熱応動素子４と、第１動作温度とほぼ同じ第２動作温度で変形し、第２動作温度未満の状態で可動接点３１を固定接点２１に接触させるように可動片３の弾性部に当接３２し、第２動作温度以上の状態で可動片３の弾性部３２から離反するように変形する形状記憶合金で形成された第２熱応動素子５を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定接点を有する固定片と、
少なくとも、弾性変形する弾性部と、該弾性部の自由端の近傍に設けられた可動接点と、前記弾性部の前記自由端とは反対側に設けられた固定部とを有する可動片と、
所定の第１動作温度で作動し、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の前記弾性部を変形させる第１熱応動素子と、
前記第１動作温度とほぼ同じ又は前記第１動作温度とは異なる第２動作温度で変形し、第２動作温度未満の状態で、前記可動接点を前記固定接点に接触させるように前記可動片の前記弾性部に当接しており、第２動作温度以上の状態で、前記可動片の前記弾性部から離反するように変形する、形状記憶合金で形成された第２熱応動素子を備えたことを特徴とするブレーカー。
【請求項２】
前記第２動作温度を所定温度だけ前記第１動作温度よりも低く設定した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動作温度を前記第１動作温度よりも高く設定し、前記第１動作温度における前記第１熱応動素子の前記可動片に対する付勢力を、前記第１動作温度における前記第２熱応動素子の前記可動片に対する付勢力よりも大きくしたことを特徴とする請求項１に記載のブレーカー。
【請求項４】
少なくとも、前記固定片の前記固定接点が設けられている部分、前記可動片の前記弾性部、前記第１熱応動素子及び前記第２熱応動素子をその内部に収容する収容部を有する筐体をさらに備え、前記第２熱応動素子は、前記筐体の前記収容部の前記可動片と対向する面と前記可動片との間の前記自由端の近傍に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載のブレーカー。
【請求項５】
前記筐体を平面視したときに、前記第１熱応動素子と前記第２熱応動素子がそれぞれ重複しない位置に設けられていることを特徴とする請求項４に記載のブレーカー。
【請求項６】
前記筐体は、少なくとも、前記収容部の前記可動片と対向する部位に設けられた補強部材を有し、前記第２熱応動素子は、前記補強部材に保持されていることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のブレーカー。
【請求項７】
前記筐体は、少なくとも、前記収容部の前記可動片と対向する部位に設けられた補強部材を有し、前記第２熱応動素子は、前記補強部材の一部として一体的に形成されていることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のブレーカー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯型電子機器の二次電池パックなどに搭載される微小なブレーカーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、携帯電話機やトランシーバーなどの無線通信装置や、ノート型パーソナルコンピューターなど、携帯型電子機器の電源として充電式の二次電池パックが用いられており、二次電池パックには、充放電中の過電流、過充電、過熱などの異常を防止するために、安全装置としてブレーカーが搭載されている。
【０００３】
ところで、これらの携帯型電子機器は、ユーザーによる取り扱いの際、落下などによる衝撃が加えられたりする可能性が高い。そして、携帯型電子機器に衝撃が加えられると、二次電池パックに搭載されているブレーカーの可動片の弾性部に大きな力や加速度が掛かり、可動片に設けられている可動接点が固定片に設けられている固定接点から離反したり、可動片が位置ずれしたりすることもありうる。可動片が位置ずれした場合は、可動接点と固定接点が接触できなくなったり、或いは可動接点と固定接点の接触圧が不十分になり、接触抵抗が増大したりして、事実上二次電池パックが使用不能になり、携帯型電子機器への電力供給ができなくなってしまう。また、可動片が位置ずれしない場合でも、可動接点が固定接点から一時的に離反することにより、携帯型電子機器への電力供給が一時的に遮断され、携帯型電子機器の動作が不安定になったり、処理中のデータが消失したりする不具合を生じる。
【０００４】
一方、一般的なブレーカーは、可動接点を固定接点から離反させるために可動片を駆動するアクチュエーターとしてバイメタルを使用している。特許文献１に記載されたブレーカー（熱応動遮断器）では、主アクチュエーターとしてバイメタルディスクを用い、補助アクチュエーターとしてコイルばねを用いている。また、コイルばねの動作を制限するために、形状記憶合金製のコイルばね又は板ばね（以下、「形状記憶合金部材」とする）が用いられている。バイメタルディスクは、その中心部において軸に沿って摺動可能に保持されており、バイメタルディスクの下面からコイルばねによって上向きに付勢され、バイメタルディスクの上面から下向きに形状記憶合金部材が当接し、バイメタルの動作温度以下では、これらコイルばねと形状記憶合金部材に挟まれた状態でバイメタルディスクが静止している。可動接点は、バイメタルディスクの外周部に下向きに設けられており、通電状態では、可動接点に対向するように設けられた固定接点と接触している。
【０００５】
バイメタルディスクが正常に動作する状態では、バイメタルディスクに過電流が流れるとバイメタルディスク自体が発熱し、バイメタルの動作温度以上になるとバイメタルディスクが反転して、可動接点が固定接点から離反し、電流が遮断される。ところが、バイメタルディスクが金属疲労を起こし反転力が弱くなっていると、バイメタルの動作温度以上になってもバイメタルディスクが反転せず、可動接点が固定接点から離反せず、電流が遮断されないおそれがある。また、バイメタルディスクが金属疲労を起こしていなくても、可動接点と固定接点が溶着している場合、バイメタルディスクの反転力だけでは溶着した可動接点と固定接点を離反させられない可能性もある。そのような場合に、バイメタルの動作温度以上になると、形状記憶合金部材が変形して、形状記憶合金部材とバイメタルディスクの上面との間に隙間が生じ、コイルばねの付勢力によってバイメタルディスクが上方に押し上げられ、可動接点と固定接点とが離反される。
【０００６】
特許文献１に記載されたブレーカーは、バイメタルディスクが金属疲労を起こすほど頻繁に使用されたり、また、可動接点と固定接点が溶着するほどの大電流が流れたりすることから、大電流が流れる固定設備などに使用されるものであり、ブレーカーに落下などによる衝撃が加えられることは想定されておらず、そのための対策も成されていない。そのため、特許文献１に記載されたブレーカーを携帯型電子機器の二次電池パックに搭載することはできない。
【０００７】
特許文献２に記載されたブレーカー（大電流用反復型ヒューズ）では、バイメタルの代わりに、主アクチュエーターとして形状記憶合金製のコイルばねを用い、可動接点を固定接点から離反させる方向に可動片を付勢し、形状記憶合金の転移温度以下の時に可動接点を固定接点に押しつけるためのバイアスアクチュエーターとして導電金属製のコイルばねを用い、可動接点を固定接点に押しつける方向に可動片を付勢している。形状記憶合金の転移温度以下の温度では、主アクチュエーターの付勢力の方がバイアスアクチュエーターの付勢力よりも弱く、それによって可動接点が固定接点に押しつけられている。過電流が流れ、ハウジング内の温度が形状記憶合金の転移温度よりも高くなると、主アクチュエーターが変形し、主アクチュエーターの付勢力の方がバイアスアクチュエーターの付勢力よりも強くなり、それによって可動接点が固定接点から離反され、電流が遮断される。
【０００８】
特許文献２に記載されたブレーカーでは、可動片は形状記憶合金製のコイルばねと導電金属製のコイルばねの間に挟まれた状態で保持されているだけであり、ブレーカーに衝撃が加えられることは全く想定されておらず、そのための衝撃吸収対策なども成されていない。そのため、このブレーカーに衝撃が加えられると、可動片は２つのコイルばねの間で振動し、可動接点と固定接点が接触と離反を繰り返し、いわゆるチャタリングが生じる。そのため、特許文献２に記載されたブレーカーも、携帯型電子機器の二次電池パックに搭載することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】実開平２−１２８３３９号公報
【特許文献２】特表２０１４−５３３４２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記従来例の問題を解決するためになされたものであり、落下などによる衝撃が加えられたときでも、可動片の位置ずれなどを防止すると共に、可動接点が固定接点から離反することに伴う電力供給の瞬断を防止することが可能な携帯型電子機器の二次電池パックなどに搭載される微小な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】
【００１１】
上記目的を達成するために本発明に係るブレーカーは、
固定接点を有する固定片と、
少なくとも、弾性変形する弾性部と、該弾性部の自由端の近傍に設けられた可動接点と、前記弾性部の前記自由端とは反対側に設けられた固定部とを有する可動片と、
所定の第１動作温度で作動し、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の前記弾性部を変形させる第１熱応動素子と、
前記第１動作温度とほぼ同じ又は前記第１動作温度とは異なる第２動作温度で変形し、第２動作温度未満の状態で、前記可動接点を前記固定接点に接触させるように前記可動片の前記弾性部に当接しており、第２動作温度以上の状態で、前記可動片の前記弾性部から離反するように変形する、形状記憶合金で形成された第２熱応動素子を備えたことを特徴とする。
【００１２】
上記ブレーカーにおいて、前記第２動作温度を所定温度だけ前記第１動作温度よりも低く設定してもよい。
【００１３】
上記ブレーカーにおいて、前記第２動作温度を前記第１動作温度とほぼ同じで、それよりも高く設定し、前記第１動作温度における前記第１熱応動素子の前記可動片に対する付勢力を、前記第１動作温度における前記第２熱応動素子の前記可動片に対する付勢力よりも大きくするように構成してもよい。
【００１４】
上記ブレーカーは、少なくとも、前記固定片の前記固定接点が設けられている部分、前記可動片の前記弾性部、前記第１熱応動素子及び前記第２熱応動素子をその内部に収容する収容部を有する筐体をさらに備え、前記第２熱応動素子は、前記筐体の前記収容部の前記可動片と対向する面と前記可動片との間の前記自由端の近傍に設けられているように構成してもよい。
【００１５】
上記ブレーカーにおいて、前記筐体を平面視したときに、前記第１熱応動素子と前記第２熱応動素子がそれぞれ重複しない位置に設けられているように構成してもよい。
【００１６】
上記ブレーカーにおいて、前記筐体は、少なくとも、前記収容部の前記可動片と対向する部位に設けられた補強部材を有し、前記第２熱応動素子は、前記補強部材に保持されているように構成してもよい。
【００１７】
または、上記ブレーカーにおいて、前記筐体は、少なくとも、前記収容部の前記可動片と対向する部位に設けられた補強部材を有し、前記第２熱応動素子は、前記補強部材の一部として一体的に形成されているように構成してもよい。
【発明の効果】
【００１８】
上記構成によれば、可動片、可動接点、固定接点、固定片などで構成される主電流経路に異常が生じていない第１動作温度未満の状態では、第１熱応動素子が作動しておらず、第２熱応動素子が可動片に当接することによって可動接点が固定接点に押しつけられている。そのため、このブレーカーが搭載された二次電池パックを電源とする携帯型電子機器に落下などによる衝撃が加えられたとしても、可動片が弾性変形したり、或いは位置ずれを起こしたりする可能性はほとんどなく、可動接点が固定接点から離反したり、可動接点と固定接点の接触抵抗が増加したりすることもほとんどない。そのため、二次電池パックから携帯型電子機器へ正常に電力供給が行われるので、電力供給の瞬断による携帯型電子機器の動作が不能や処理中のデータの消失といった不具合を生じる可能性はほとんどなくなる。一方、主電流経路に異常が生じ、第２動作温度以上になると、形状記憶合金で形成された第２熱応動素子が変形し、第２熱応動素子が可動片の弾性部から離反し、第２熱応動素子と可動片の弾性部との間に隙間が生じる。第１動作温度と第２動作温度とがほぼ同じである場合、第１動作温度以上になると第１熱応動素子が作動し、可動片の弾性部を変形させ、可動接点が固定接点から離反され、それによって主電流経路の電流は遮断される。また、第２動作温度が第１動作温度よりも低い場合であっても、その温度差が所定温度内（例えば２０℃以内）である場合、第２熱応動素子が動作して、第２熱応動素子が可動片の弾性部から離反し、第２熱応動素子と可動片の弾性部との間に隙間が生じるが、第１熱応動素子も変形を開始しており、第１熱応動素子が可動片に当接しているか、或いは、第１熱応動素子と可動片との間の隙間は非常に狭くなっている。そのため、この状態でこのブレーカーに衝撃が加えられたとしても、可動片は第１熱応動素子によって実質的に支持された状態にあり、可動片が位置ずれを起こす可能性は少なく、実用上ほとんど問題は生じない。
【００１９】
また、第２動作温度を第１動作温度とほぼ同じで、それよりも高く設定し、第１動作温度における第１熱応動素子の可動片に対する付勢力を、第１動作温度における第２熱応動素子の可動片に対する付勢力よりも大きくすることにより、第１動作温度において可動接点が固定接点から離反し始め、電流遮断動作が開始されると共に、第１動作温度よりも低い温度で衝撃が加えられたとしても、可動接点が固定接点から離反することはない。なお、第２動作温度は第１動作温度とほぼ同じであるので、電流遮断動作が開始されるとすぐに第２熱応動素子が変形し、第２熱応動素子と可動片の弾性部との間に隙間が生じるので、第１熱応動素子による電流遮断動作をスムーズに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る示すブレーカーの構成を示す分解斜視図。
【図２】上記ブレーカーの構成を示す断面図であって、（ａ）は可動接点が固定接点に接触している通常の通電状態を、（ｂ）は可動接点が固定接点から離反した遮断動作状態を示す。
【図３】上記ブレーカーの第１変形例の構成を示す断面図であって、（ａ）は可動接点が固定接点に接触している通常の通電状態を、（ｂ）は可動接点が固定接点から離反した遮断動作状態を示す。
【図４】上記ブレーカーの第２変形例の構成を示す断面図であって、（ａ）は可動接点が固定接点に接触している通常の通電状態を、（ｂ）は可動接点が固定接点から離反した遮断動作状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の一実施形態に係るブレーカーについて説明する。図１に示すように、本実施形態に係るブレーカー１は、固定接点２１を有する固定片２と、片持ち梁状の弾性部３２と、その弾性部３２の自由端３２ａの近傍に設けられた可動接点３１を有する可動片３と、所定の第１動作温度で作動し、可動接点３１が固定接点２１から離反するように可動片３の弾性部３２を変形させる第１熱応動素子４と、第１動作温度とほぼ同じ又は第１動作温度とは異なる（例えば所定温度だけ低い）第２動作温度で変形し、可動片３の弾性部３２に当接する第２熱応動素子５と、第１熱応動素子４と接触するように設けられたＰＴＣ(Positive Temperature Coefficient)サーミスター６と、少なくとも、固定片２の固定接点２１が設けられている部分、可動片３の弾性部３２、第１熱応動素子４、第２熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６をその内部に収容する収容部７ａを有する筐体７などによって構成されている。ここで、可動片３の弾性部３２の寸法の大きい方向を長手方向（Ｘ方向）、可動片３の弾性部３２の寸法の小さい方向を幅方向（Ｙ方向）、弾性部３２が弾性変形する方向を高さ方向（Ｚ方向）と定義する。
【００２２】
筐体７は、高さ方向（Ｚ方向）において、本体部材７１と蓋部材７２とに分割され、それぞれ例えばポリアミドなどの熱可塑性樹脂で形成されている。図２に示すように、固定片２は、高さ方向（Ｚ方向）に段差が形成され、長手方向（Ｘ方向）に細長い金属板であり、本体部材７１に対してインサートされている。同様に、蓋部材７２にも、長手方向（Ｘ方向）に細長い金属板である補強部材８がインサートされている。例えば、筐体７の長手方向（Ｘ方向）における寸法は５〜１０ｍｍ程度であり、高さ方向（Ｚ方向）における寸法は２〜５ｍｍ程度である。本体部材７１及び蓋部材７２の樹脂厚は、薄いところでは１ｍｍ以下となることもあり得る。そのため、固定片２及び補強部材８は、それぞれ本体部材７１及び蓋部材７２を補強する役目を果たす。
【００２３】
固定片２は、長手方向（Ｘ方向）において、筐体７から第１の側（図中左側）に突出し、二次電池や携帯型電子機器の回路などに接続される接続端子２３と、筐体７に形成された収容部７ａに位置し、可動接点３１が接触及び離反することによって回路の導通及び遮断を行う固定接点２１と、上記収容部７ａの底部に位置し、筐体７の本体部材７１の補強を兼ねると共に、ＰＴＣサーミスター６と電気的に導通された支持部２２を有している。固定片２の支持部２２には、ＰＴＣサーミスター６と接触するための複数（例えば３個）の突起２２ａが形成されている。固定片２は、例えば銅を主成分とする金属板をプレス加工することによって形成され、筐体７の本体部材７１を成型する際に、同時にインサートされている。また、固定片２のうち少なくとも固定接点２１の設けられている部分には、銀、ニッケル、ニッケル−銀合金など、導電性の高い材料によるメッキなどが施されている。
【００２４】
可動片３は、長手方向（Ｘ方向）において、筐体７から第２の側（図中右側）に突出し、二次電池や携帯型電子機器の回路などに接続される接続端子３３と、筐体７の本体部材７１と蓋部材７２との間に挟持され、弾性部３２の自由端３２ａとは反対側に設けられ、筐体７に固定される固定部３４と、筐体７の収容部７ａ内で高さ方向（Ｚ方向）に弾性変形する上記弾性部３２と、弾性部３２の自由端３２ａの近傍に設けられた可動接点３１を有している。可動片３も、固定片２と同様に、例えば銅を主成分とする金属板をプレス加工することによって形成されている。可動接点３１は、固定接点２１と同様に、銀、ニッケル、ニッケル−銀合金など、導電性の高い材料で形成され、溶接などによって弾性部３２の自由端３２ａの近傍に固定されている。可動片３の弾性部３２は、固定部３４が筐体７に固定された状態で、且つ、弾性部３２にその外部から応力が加えられていない状態で、可動接点３１が固定接点２１と接触するように、予め高さ方向（Ｚ方向）において、弾性部３２の自由端が固定部３４よりも下に位置するように、湾曲されている。幅方向（Ｙ方向）における弾性部３２の幅は、同方向における固定部３４及び接続端子３３の幅よりも狭い。なお、固定片２及び可動片３は、それぞれ幅方向（Ｙ方向）において、それらの中心線に対して対称形に形成されている。
【００２５】
長手方向（Ｘ方向）において、可動片３の固定部３４の中央部には、幅方向（Ｙ方向）の中心部に形成された環状の穴３４ａ及び幅方向（Ｙ方向）の両側に形成されたＵ状の溝３４Ｂを有している。これら環状の穴３４ａ及びＵ状の溝３４Ｂは、筐体７の本体部材７１の第２の側（図中右側）の上端部に形成された当接部７１ｂに対して、平面視でほぼ同形状であり、凹凸が反転している。可動片３の固定部３４を本体部材７１の当接部７１ｂに嵌合させることにより、可動片３の固定部３４が筐体７の本体部材７１に対して、長手方向（Ｘ方向）及び幅方向（Ｙ方向）においてほとんど動けないように保持される。本体部材７１の当接部７１ｂの深さは、可動片３の板厚とほぼ同じである。また、高さ方向（Ｚ方向）における蓋部材７２の外周部の底面はほぼ平坦であり、図２に示すように、蓋部材７２を本体部材７１の上に載置すると、可動片３の固定部３４が本体部材７１と蓋部材７２の間に挟持され、可動片３の固定部３４は、高さ方向（Ｚ方向）にもほとんど動けないように保持される。本体部材７１と蓋部材７２の隙間を溶着固定すると、筐体７の収容部７ａが密閉されると同時に、可動片３の固定部３４が筐体７に固定される。
【００２６】
筐体７の本体部材７１及び蓋部材７２は、それぞれ平面視でほぼ矩形であり、上記収容部７ａを形成するように、本体部材７１には上側を開口とする第１凹部７１ａが、蓋部材７２には下側を開口とする第２凹部７２ａが、それぞれ形成されている。また、本体部材７１の第１凹部７１ａの中央部には、さらに環状のガイド７１ｃが形成されており、ガイド７１ｃの底部から、固定片２の支持部２２に形成された複数（例えば３個）の突起２２ａが露出している。そして、ＰＴＣサーミスター６は、これら複数の突起２２ａの上に載置され、ガイド７１ｃによって位置決めされている。さらに、高さ方向（Ｚ方向）において、ＰＴＣサーミスター６と可動片３との間には、第１熱応動素子４が配置されている。一方、蓋部材７２には平板状の補強部材８がインサートされており、補強部材８と可動片３との間には、第２熱応動素子５が設けられている。また、筐体７を平面視したときに、第１熱応動素子４と第２熱応動素子５（特に、後述するばねとして機能する部分）は、それぞれ重複しないように配置されている。それによって、筐体７及びブレーカー１の小型化を図ることができる。これら可動片３の弾性部３２、第１熱応動素子４、ＰＴＣサーミスター６及び固定片２の支持部２２は電気的に接続されており、これらによって形成される副電流経路は、可動片３の弾性部３２、可動接点３１及び固定片２の固定接点２１などで構成される主電流経路と並列である。しかしながら、第１熱応動素子４及びＰＴＣサーミスター６の電気抵抗が可動接点３１及び固定接点２１の電気抵抗よりも遙かに大きいため、電流の大部分は主電流経路を流れる。
【００２７】
第１熱応動素子４は、例えば、熱膨張係数の異なる２種類の金属薄板を積層して形成されたバイメタルで構成されており、図２（ａ）に示すブレーカー１の通常の通電状態では、可動片３側に凸となり、図２（ｂ）に示す異常発生時におけるブレーカー１の遮断動作状態では、可動片３側に凹となるように構成されている。第１熱応動素子４は、可動片３の弾性部３２の高さ方向（Ｚ方向）における下側の面３２ｂに対向するように設けられている。また、可動片３の弾性部３２と第１熱応動素子４との接触部として、高さ方向（Ｚ方向）における弾性部３２の下側の面３２ｂに、複数（例えば２つ）の下向きの突起３２ｄが形成されている。固定片２の接続端子２３、固定接点２１、可動片３の可動接点３１、弾性部３２、固定部３４、接続端子３３の正規の主電流経路に異常が生じ、例えば固定接点２１、可動接点３１及び弾性部３２などからの発熱によって第１熱応動素子４の温度が第１動作温度（例えば７０℃）に達すると、第１熱応動素子４が変形し、可動片３の弾性部３２の下側の面３２ｂに当接し、可動接点３１を固定接点２１から離反させるように弾性部３２を変形させる。
【００２８】
第２熱応動素子５は、例えば形状記憶合金ワイヤーで形成されたコイルばね状を有しており、図２（ａ）に示すブレーカー１の通常の通電状態では、コイルばねが引き延ばされた形状をとり、図２（ｂ）に示す異常発生時におけるブレーカー１の遮断動作状態では、コイルばねが圧縮された形状をとるように構成されている。第２熱応動素子５は、可動片３の弾性部３２の屈曲によって高さ方向（Ｚ方向）に生じる空間内であって、弾性部３２の上側の面３２ｃで、且つ、片持ち梁状の弾性部３２の自由端３２ａの近傍に対向するように設けられている。第２熱応動素子５は、その材料である形状記憶合金の転移温度である第２動作温度未満では、図２（ａ）に示すようなコイルばねが引き延ばされた形状を有しており、可動接点３１が固定接点２１と接触するように、可動片３の弾性部３２の自由端３２ａ近傍を固定片２側（高さ方向（Ｚ方向）の下向き）に付勢している。筐体７の収容部７ａの温度上昇により第２熱応動素子５の温度が第２動作温度に達すると、第２熱応動素子５が、図２（ｂ）に示すようなコイルばねが圧縮された形状に転移し、それまで可動片３の弾性部３２の自由端３２ａ近傍に作用していた付勢力が作用しなくなる。そして、第２熱応動素子５と可動片３の弾性部３２の上側の面３２ｃとの間に隙間（動作空間）が生じる。
【００２９】
第２熱応動素子５と可動片３の弾性部３２の上側の面３２ｃとの間に隙間が生じると、第１熱応動素子４の付勢力によって、可動片３の弾性部３２の突起３２ｄが第１熱応動素子４によって高さ方向（Ｚ方向）上向きに押し上げられ、弾性部３２の自由端３２ａの近傍に設けられた可動接点が上方に引き上げられ、固定片２の固定接点２１から離反する。それによって、可動接点３１及び固定片２の固定接点２１などで構成される主電流経路に流れていた電流は遮断され、二次電池パックから携帯型電子機器に流れる電流は、可動片３の弾性部３２、第１熱応動素子４、ＰＴＣサーミスター６、固定片２の支持部２２で構成される副電流経路に転流する。上記のように、第１熱応動素子４及びＰＴＣサーミスター６の電気抵抗が可動接点３１及び固定接点２１の電気抵抗よりも遙かに大きいため、副電流経路に流れる電流は非常に小さくなり、実質的に消滅する。
【００３０】
ＰＴＣサーミスター６は、温度上昇と共に抵抗値が増大する正特性を有しており、第１熱応動素子４が変形する第１動作温度ではすでにその抵抗値が増大しており、副電流経路に流れる電流はこのＰＴＣサーミスター６によって制限される。一方、微弱ながらＰＴＣサーミスター６に流れ続けているため、ＰＴＣサーミスター６が発熱を続け、第１熱応動素子４の温度は第１動作温度以上に維持され、図２（ｂ）に示す第１熱応動素子４の変形状態が維持される。一定時間電源をオフするなどして異常状態が解消され、第１熱応動素子４の温度が第１動作温度よりも低い復帰温度未満になると、第１熱応動素子４が図２（ａ）に示す初期状態に復帰し、可動片３の弾性部３２の弾性力によって可動接点３１が固定接点２１に接触し、二次電池パックから携帯型電子機器に流れる電流の経路は、可動片３の弾性部３２、第１熱応動素子４、ＰＴＣサーミスター６及び固定片２の支持部２２などで構成される副電流経路から、可動接点３１及び固定片２の固定接点２１などで構成される主電流経路に再転流する。
【００３１】
ここで、第１動作温度と第２動作温度の関係について詳しく説明する。第２熱応動素子５は、このブレーカー１を搭載した二次電池パックを用いた携帯型電子機器に、落下などによる衝撃が加えられたときに、可動片３の位置ずれや、可動接点３１が固定接点２１から離反したりするのを防止するために、ブレーカー１の通常の通電状態において可動接点３１を固定接点２１に対して押しつけるために設けられている。そのため、第１動作温度と第２動作温度を同じ温度に設定して、第１熱応動素子４により可動接点３１が固定接点２１から離反されるのと同時に第２熱応動素子５が変形することが望ましい。しかしながら、性質の異なるバイメタルである第１熱応動素子４と形状記憶合金である第２熱応動素子５を同じ温度で動作させることは困難であり、仮に特定の個体のブレーカー１において実現できたとしても、製造時の部品のばらつきなども考慮すると、全てのブレーカー１において第１熱応動素子４と第２熱応動素子５を同じ温度で動作させることは不可能である。
【００３２】
第１熱応動素子４は、上記のようにバイメタルで構成されており、第１熱応動素子４の温度の上昇によって変形している。そのため、第１動作温度未満であっても、第１動作温度に近い温度であれば、第１熱応動素子４は変形を開始している。一方、第２熱応動素子５は、形状記憶合金で形成されているので、第２動作温度未満であって、且つ、第２動作温度に近い温度であっても第２熱応動素子は変形せず、図２（ａ）に示すように可動接点３１を固定接点２１に押しつけている。そこで、本実施形態に係るブレーカー１では、第１熱応動素子４の第１動作温度と第２熱応動素子５の第２動作温度をほぼ同じ温度に設定することが望ましい。一方、第１熱応動素子４及び第２熱応動素子５の製造誤差や材料のばらつきなどによって第１熱応動素子４の第１動作温度と第２熱応動素子５の第２動作温度をほぼ同じ温度にすることが困難な場合もあり得る。したがって、第２動作温度を第１動作温度よりも所定温度だけ低くなるように設定してもよい。
【００３３】
第２熱応動素子５の第２動作温度を第１熱応動素子４の第１動作温度よりも低く設定した場合、先に第２熱応動素子５が変形し、第２熱応動素子５が可動片３の弾性部３２の上側の面３２ａから離反するので、第２熱応動素子５が可動片３の弾性部３２との間に隙間が生じる。この時点で、すでに第１熱応動素子４が変形を開始しており、第１熱応動素子４が可動片３の弾性部３２の下側の面３２ｂに当接しているか、或いは、第１熱応動素子４と可動片３の弾性部３２の下側の面との間の隙間は非常に狭くなっている。そのため、この状態でこのブレーカー１を搭載した二次電池パックを用いた携帯型電子機器に衝撃が加えられたとしても、可動片３の弾性部３２は第１熱応動素子４によってガイドされており、可動片３が位置ずれを起こす可能性は少ない。また、可動接点３１が固定接点２１から離反する可能性があり、電力供給の瞬断による携帯型電子機器の動作が不能や処理中のデータの消失といった不具合を生じる可能性があるが、本来のブレーカー１の機能である過電流遮断条件をほぼ満たしているため、事実上ほとんど問題は生じない。第２動作温度と第１動作温度との温度差は、好ましくは２０℃程度、より好ましくは１０℃程度としてもよい。
【００３４】
第１熱応動素子４の第１動作温度と第２熱応動素子５の第２動作温度をほぼで、且つ、第１動作温度を第２動作温度よりも低くした場合、先に第１熱応動素子４が変形し、第２熱応動素子５の付勢力に抗して可動片３を高さ方向（Ｚ方向）の上向きに付勢し、可動接点３１を固定接点２１から離反させようとする。そこで、第１動作温度における第１熱応動素子４の可動片３に対する付勢力を、第１動作温度における第２熱応動素子５の可動片に対する付勢力よりも大きくすることにより、第１動作温度において可動接点３１が固定接点２１から離反し始め、電流遮断動作が開始されると共に、第１動作温度よりも低い温度で衝撃が加えられたとしても、可動接点３１が固定接点２１から離反することを防止することができる。また、第２動作温度は第１動作温度とほぼ同じであるので、第１熱応動素子４が変形するとすぐに第２熱応動素子５が変形し、第２熱応動素子５と可動片３の弾性部３２との間に隙間が生じるので、第１熱応動素子４による電流遮断動作をスムーズに行うことができる。この場合、第１動作温度と第２動作温度の温度差が１０℃程度以内であれば十分に動作可能であり、より確実に動作させるためには５℃程度以内とすることが好ましい。
【００３５】
図１及び図２に示す実施形態では、例えば線径がφ０．１程度の細い形状記憶合金ワイヤーを用いて、第２動作温度（転移温度）未満の温度において、円筒状の巻き芯の外周部に形状記憶合金ワイヤーを密着させて巻きつけ、密着コイルばね状（記憶形状）の第２熱応動素子５を製造する。そして、第２動作温度（転移温度）未満の温度において、密着されたコイルを引っ張り、圧縮コイルばね状に変形させる。コイルの内径は、例えばφ２程度である。また、高さ方向（Ｚ方向）における補強部材８と可動片３の弾性部３２の上側の面３２ｃとの間の隙間、すなわち第２熱応動素子５を設けるスペースは、例えば０．３〜０．５ｍｍ程度である。補強部材８のうち可動片３の弾性部３２の自由端３２ａ近傍に対向する位置には、例えばバーリングにより、高さ方向（Ｚ方向）下向きに突出する円筒状のガイド筒８ａが形成されている。ガイド筒８ａの外径を第２熱応動素子５のコイルばねの内径とほぼ同じにし、第２熱応動素子５をこのガイド筒８ａによって嵌合保持させている。第２熱応動素子５が第２動作温度（転移温度）以上に加熱されると、第２熱応動素子５の形状が、図２（ａ）に示すコイルばねが引き延ばされた形状から図２（ｂ）に示すコイルばねが密着された形状に変形する。それによって、上記のように、第２熱応動素子５と可動片３の弾性部３２の上側の面３２ｃとの間に隙間（動作空間）が生じ、第１熱応動素子４により可動接点３１が固定接点２１から離反され、電流が遮断される。なお、ガイド筒８ａの外径部によって第２熱応動素子５のコイルばねの内径部を嵌合保持することにより、温度変化による補強部材８や第２熱応動素子５の膨張及び収縮に応じて、これらの材料の熱膨張係数の違いを利用して、例えば第２動作温度以上の温度ではガイド筒８ａに対して第２熱応動素子５を自由に動けるようにし、第２動作温度未満の温度ではガイド筒８ａに第２熱応動素子５を固定する（又はその逆）ことができる。それによって、ブレーカー１の組立の際、補強部材８に対して第２熱応動素子５を位置決めすることができる。また、第２熱応動素子５が変形する際、ガイド筒８ａが第２熱応動素子５の変形を妨げることもない。
【００３６】
図３は上記ブレーカー１の第１変形例の構成を示す。図２に示す構成例では、第２熱応動素子５として形状記憶合金ワイヤーを用いたコイルばねとしたが、この変形例では、第２熱応動素子５１として、例えば板圧が０．１ｍｍ程度の形状記憶合金薄板を用いた皿ばね又は板ばねとしている。第２動作温度（転移温度）未満の温度において、形状記憶合金薄板をプレス加工し、中央部に円形開口を有する円板又は矩形板（記憶形状）を形成し、第２熱応動素子５１を製造する。そして、第２動作温度（転移温度）未満の温度において、円板又は矩形板をさらに折り曲げ、皿ばね又は板ばね形状に変形させる。また、上記と同様に、例えばバーリングにより補強部材８に円筒状のガイド筒８ａを形成し、このガイド筒８ａに円形開口を嵌合させて、第２熱応動素子５を補強部材８に保持している。第２熱応動素子５１が第２動作温度（転移温度）以上に加熱されると、第２熱応動素子５１の形状が、図３（ａ）に示す皿ばね又は板ばね状から図３（ｂ）に示す円板又は矩形板状に変形する。それによって、上記のように、第２熱応動素子５１と可動片３の弾性部３２の上側の面３２ｃとの間に隙間（動作空間）が生じ、第１熱応動素子４により可動接点３１が固定接点２１から離反され、電流が遮断される。この第１変形例によっても、上記の場合と同様の作用効果を奏する。
【００３７】
図４は上記ブレーカー１の第２変形例の構成を示す。第２変形例では、補強部材８を、例えば厚み０．１ｍｍ程度の形状記憶合金薄板をプレス加工し、その一部に第２熱応動素子５２として板ばねを一体的に形成している。第２動作温度（転移温度）未満の温度において形状記憶合金薄板をプレス加工し、補強部材８の一端に平行な２本のスリットを形成し、２本のスリットの間の平板状部分（記憶形状）を第２熱応動素子５２とする。そして、第２動作温度（転移温度）未満の温度において、スリットの終端を支点として、２本のスリットに挟まれた片持ち梁状部分の自由端を高さ方向（Ｚ方向）下向きに折り曲げ、板ばね状に変形させる。なお、図４（ｂ）では、第２熱応動素子５２を視認できるように、補強部材８の下側の面よりも若干突出するように描いている。第２熱応動素子５２が第２動作温度（転移温度）以上に加熱されると、第２熱応動素子５２の形状が、図４（ａ）に示す板ばね状から図４（ｂ）に示す平板状に変形する。それによって、上記のように、第２熱応動素子５２と可動片３の弾性部３２の上側の面３２ｃとの間に隙間（動作空間）が生じ、第１熱応動素子４により可動接点３１が固定接点２１から離反され、電流が遮断される。この第２変形例によれば、上記と同様の作用効果を奏する上に、さらに、第２熱応動素子５２を補強部材８と一体化しているため、部品点数を削減することができ、補強部材８に対する第２熱応動素子５２の位置決めが不要になる。また、図４では、第２熱応動素子５２として単純な片持ち梁形状としているが、第２熱応動素子５２のうち、可動片３の弾性部３２の上側の面３２ｃに当接する部位に、球面や円筒面などの突起を設けてもよい。
【００３８】
以上説明したように、本発明の一実施形態に係るブレーカー１によれば、固定接点２１及び可動接点３１を介して固定片２と可動片３などによる主電流経路に異常が生じていない状態では、第１熱応動素子４の温度は第１動作温度未満であり、第１熱応動素子４が作動（完全変形）しておらず、第２熱応動素子５、５１又は５２が可動片３の弾性部３２の上側の面３２ｃに当接することによって可動接点３１が固定接点２１に押しつけられている。そのため、このブレーカー１が搭載された二次電池パックを電源とする携帯型電子機器に落下などによる衝撃が加えられたとしても、可動片３が弾性変形して可動接点３１が固定接点２１から離反したり、可動片３が位置ずれを起こして可動接点３１と固定接点２１の接触抵抗が増加する可能性はほとんどない。そのため、二次電池パックから携帯型電子機器へ正常に電力が供給され、電力供給の瞬断による携帯型電子機器の動作が不能や処理中のデータの消失といった不具合を生じる可能性はほとんどなくなる。一方、主電流経路に異常が生じ、筐体７の収容部７ａの温度上昇により第２熱応動素子５の温度が第２動作温度以上になると、形状記憶合金で形成された第２熱応動素子５、５１又は５２が記憶形状に変形し、第２熱応動素子５、５１又は５２が可動片３の弾性部３２から離反し、第２熱応動素子５、５１又は５２と可動片３の弾性部３２の上側の面３２ｃとの間に隙間が生じる。第１動作温度と第２動作温度とはほぼ同じである場合、第１動作温度以上になると第１熱応動素子４が作動し、可動片３の弾性部３２を変形させ、可動接点３１が固定接点２１から離反され、それによって電流は遮断される。それによって、二次電池パックから携帯型電子機器に対する過電流などの異常を防止することができる。一方、第２動作温度を所定温度だけ第１動作温度よりも低い場合であっても、第２動作温度で第２熱応動素子５が動作すると共に、第１熱応動素子４も変形を開始しており、第１熱応動素子４が可動片３の弾性部３２に当接しているか、或いは、第１熱応動素子４と可動片３の弾性部３２との間の隙間は非常に狭くなっている。そのため、この状態でこのブレーカー１を搭載した二次電池パックを用いた携帯型電子機器に衝撃が加えられたとしても、可動片３の弾性部３２は第１熱応動素子４によってガイドされており、可動片３が位置ずれを起こす可能性は少ない。
【００３９】
また、第１動作温度と第２動作温度とはほぼ同じで、且つ、第２動作温度を第１動作温度よりも高く設定し、第１動作温度における第１熱応動素子４の可動片３に対する付勢力を、第１動作温度における第２熱応動素子５、５１又は５２の可動片３に対する付勢力よりも大きくすることにより、第１動作温度において可動接点３１が固定接点２１から離反し始め、電流遮断動作が開始されると共に、第１動作温度よりも低い温度で衝撃が加えられたとしても、可動接点３１が固定接点２１から離反することはない。なお、第２動作温度は第１動作温度とほぼ同じであるので、すぐに第２熱応動素子５、５１又は５２が変形し、第２熱応動素子５、５１又は５２と可動片３の弾性部３２との間に隙間が生じるので、第１熱応動素子４による電流遮断動作をスムーズに行うことができる。
【００４０】
なお、第１動作温度は、それぞれ第１熱応動素子４であるバイメタルの熱膨張係数の異なる２種類の金属の組み合わせにより、また、第２動作温度は、第２熱応動素子５、５１又は５２である形状記憶合金の成分を調節することによって、所望する温度に設定することが可能である。本発明において第１動作温度と第２動作温度をほぼ同じ温度にする場合、第１動作温度と第２動作温度を完全に同じ温度にすることは困難であるので、例えば、第１動作温度に対して第２動作温度は±１０℃程度、より好ましくは±５℃程度の誤差は許容される。また、第１熱応動素子４はバイメタルに限定されず、形状記憶合金を用いることも可能である。さらに、第２熱応動素子５、５１又は５２の形状は、例示したコイルばね状、皿まね状又は板ばね状に限定されず、第２動作温度に達したときに、第２熱応動素子５による可動片３の拘束が解除されるのであれば、第２熱応動素子５はその他の任意の形状を有していてもよい。
【００４１】
また、上記各実施形態では、筐体７の蓋部材７２はほぼ均一な厚みを有するように構成されているが、蓋部材７２のうち第２熱応動素子５が設けられる部分の近傍の厚みを薄くすると共に、それに対向する補強部材８の部位に開口又は凹部を形成してもよい。それによって、高さ方向（Ｚ方向）における第２熱応動素子５のより広い可動スペースを確保することができる。あるいは、ブレーカー１の筐体７の厚みを増加させることなく、又は厚みを減少させつつ、第２熱応動素子５を筐体７の収容部７ａに追加的に設けることができる。さらに、補強部材８に凹部を形成する際、バーリングにより上記ガイド筒８ａを形成してもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１      ブレーカー
２      固定片
２１    固定接点
２２    支持部
３      可動片
３１    可動接点
３２    弾性部
３２ａ  （弾性部の）自由端
３２ｂ  （弾性部の）下側の面
３２ｃ  （弾性部の）上側の面
３４    固定部
４      第１熱応動素子
５      第２熱応動素子
５１    第２熱応動素子
５２    第２熱応動素子
６      ＰＴＣサーミスター
７      筐体
７ａ    収容部
７１    本体部材
７２    蓋部材
８      補強部材
８ａ    ガイド筒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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