(57)【要約】【課題】落下時の衝撃に伴う電気機器各部への電力供給の瞬断を抑制できる電流遮断装置を提供する。【解決手段】電流遮断装置１００は、固定接点２１を有する固定片２と、可動接点３１を有し、可動接点３１を固定接点２１に押圧して接触させる可動片３と、温度変化に伴って変形することにより、可動片３を可動接点３１が固定接点２１に接触する導通状態から可動接点３１が固定接点２１から離隔する遮断状態に移行させる熱応動素子４と、可動片３が遮断状態にあるとき、固定片２と可動片３とを導通させる第１ＰＴＣサーミスター５とを備えたブレーカー１を含み、固定片２が接続される第１タブリード１２０と、可動片３が接続される第２タブリード１３０と、第１タブリード１２０と第２タブリード１３０とを常時導通させる第２ＰＴＣサーミスター１５０とをさらに備える。【選択図】図１
2019008920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定接点を有する固定片と、
可動接点を有し、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、前記可動片を前記可動接点が前記固定接点に接触する導通状態から前記可動接点が前記固定接点から離隔する遮断状態に移行させる熱応動素子と、
前記可動片が前記遮断状態にあるとき、前記固定片と前記可動片とを導通させる第１正特性サーミスターとを備えたブレーカーを含む電流遮断装置において、
前記固定片が接続される第１タブリードと、
前記可動片が接続される第２タブリードと、
前記第１タブリードと前記第２タブリードとを常時導通させる第２正特性サーミスターとをさらに備えることを特徴とする電流遮断装置。
【請求項２】
前記固定片、前記可動片、前記熱応動素子及び前記第１正特性サーミスターを収容するケースをさらに備え、
前記ケースと前記第２正特性サーミスターとは、前記ケースの平面視での短手方向に並設されている請求項１記載の電流遮断装置。
【請求項３】
前記第１タブリードは、前記固定片が接続される第１接続部と、前記第２正特性サーミスターの一端が接続される第２接続部とを有し、
前記短手方向において、前記第２接続部の幅は、前記第１接続部の幅よりも狭い請求項２記載の電流遮断装置。
【請求項４】
前記第２タブリードは、前記可動片が接続される第３接続部と、前記第２正特性サーミスターの他端が接続される第４接続部とを有し、
前記短手方向において、前記第４接続部の幅は、前記第３接続部の幅よりも狭い請求項２又は３に記載の電流遮断装置。
【請求項５】
前記第１タブリード又は前記第２タブリードの少なくとも一方は、その厚さ方向に貫通し、その前記短手方向の端縁から外側に開放される開口を有する請求項２乃至４のいずれかに記載の電流遮断装置。
【請求項６】
前記第２正特性サーミスターのトリップ温度未満において、前記第２正特性サーミスターの抵抗は、前記第１正特性サーミスターの抵抗よりも小さく、
前記第２正特性サーミスターのトリップ温度以上において、前記第２正特性サーミスターの抵抗は、前記第１正特性サーミスターの抵抗よりも大きい請求項１乃至５のいずれかに記載の電流遮断装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の電流遮断装置を備えたことを特徴とする２次電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機器の保護装置として用いられる小型の電流遮断装置等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。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。
【０００３】
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いわゆるモバイル機器に装備される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電流遮断装置もまた、さらなる小型化が強く要求されている。
【０００４】
ブレーカーには、温度変化に応じて作動し、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、可動片、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ２０１１／１０５１７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したノート型パーソナルコンピュータ等のモバイル機器は、ユーザーによって自由に持ち運ぶことができる反面、地面等への落下の危険を伴う。動作中のモバイル機器が地面等に落下した場合、その衝撃によって可動片が弾性変形し、固定接点から可動接点が離隔し、機器各部への電力供給が瞬間的に遮断（以下、瞬断と記す）されるおそれがある。このような電力供給の瞬断によって、機器各部の動作が不安定となる他、実行中のデータが消失する等の不具合が発生するおそれがある。
【０００７】
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、落下時の衝撃に伴う電気機器各部への電力供給の瞬断を抑制できる電流遮断装置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】
【０００８】
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、可動接点を有し、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、前記可動片を前記可動接点が前記固定接点に接触する導通状態から前記可動接点が前記固定接点から離隔する遮断状態に移行させる熱応動素子と、前記可動片が前記遮断状態にあるとき、前記固定片と前記可動片とを導通させる第１正特性サーミスターとを備えたブレーカーを含む電流遮断装置において、前記固定片が接続される第１タブリードと、前記可動片が接続される第２タブリードと、前記第１タブリードと前記第２タブリードとを常時導通させる第２正特性サーミスターとをさらに備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る前記電流遮断装置において、前記固定片、前記可動片、前記熱応動素子及び前記第１正特性サーミスターを収容するケースをさらに備え、前記ケースと前記第２正特性サーミスターとは、前記ケースの平面視での短手方向に並設されていることが望ましい。
【００１０】
本発明に係る前記電流遮断装置において、前記第１タブリードは、前記固定片が接続される第１接続部と、前記第２正特性サーミスターの一端が接続される第２接続部とを有し、前記短手方向において、前記第２接続部の幅は、前記第１接続部の幅よりも狭いことが望ましい。
【００１１】
本発明に係る前記電流遮断装置において、前記第２タブリードは、前記可動片が接続される第３接続部と、前記第２正特性サーミスターの他端が接続される第４接続部とを有し、前記短手方向において、前記第４接続部の幅は、前記第３接続部の幅よりも狭いことが望ましい。
【００１２】
本発明に係る前記電流遮断装置において、前記第１タブリード又は前記第２タブリードの少なくとも一方は、その厚さ方向に貫通し、その前記短手方向の端縁から外側に開放される開口を有することが望ましい。
【００１３】
本発明に係る前記電流遮断装置において、前記第２正特性サーミスターのトリップ温度未満において、前記第２正特性サーミスターの抵抗は、前記第１正特性サーミスターの抵抗よりも小さく、前記第２正特性サーミスターのトリップ温度以上において、前記第２正特性サーミスターの抵抗は、前記第１正特性サーミスターの抵抗よりも大きいことが望ましい。
【００１４】
本発明の２次電池パックは、前記電流遮断装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の電流遮断装置は、固定片、可動片、熱応動素子及び第１正特性サーミスターとを備えたブレーカーを含む。この電流遮断装置は、固定片が接続される第１タブリードと、可動片が接続される第２タブリードと、第１タブリードと第２タブリードとを常時導通させる第２正特性サーミスターとをさらに備える。これにより、ブレーカーに電気機器の地面等への落下に伴う衝撃が加えられ、その衝撃によって固定接点から可動接点が離隔する場合であっても、トリップ温度未満で低抵抗状態にある第２正特性サーミスターを介して固定片と可動片との導通が維持される。従って、本発明の電流遮断装置は、単体で、電気機器各部への電力供給の瞬断を抑制できる。
【００１６】
また、主として可動片が遮断状態でのブレーカーの自己保持回路を確保するために設けられる第１正特性サーミスターと、主として上記瞬断対策として設けられる第２正特性サーミスターとは、通常、要求される機能が異なる。本発明では、独立した第１正特性サーミスター及び第２正特性サーミスターによって、各サーミスターの諸特性（トリップ温度、トリップ温度未満での抵抗及びトリップ温度以上での抵抗等）を、それぞれの機能に応じて個別に設定することが可能となる。これにより、ブレーカーの良好な温度特性を維持しつつ、電気機器各部への電力供給の瞬断を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態による電流遮断装置の平面図。
【図２】図１のブレーカーの概略構成を示す組立て前の状態を示す斜視図。
【図３】通電状態における上記ブレーカーを示す断面図。
【図４】電流遮断状態における上記ブレーカーを示す断面図。
【図５】落下時における上記ブレーカーを示す断面図。
【図６】上記ブレーカーの第１ＰＴＣサーミスター及び第２ＰＴＣサーミスターのトリップ前後における抵抗を比較して示す片対数グラフ。
【図７】（ａ）は上記第１タブリード及び第２タブリードに第２ＰＴＣサーミスターを取り付ける工程を示す斜視図、（ｂ）は上記第１タブリード及び第２タブリードにブレーカーを取り付ける工程を示す斜視図。
【図８】上記電流遮断装置の変形例の平面図。
【図９】上記電流遮断装置の別の変形例の平面図。
【図１０】上記電流遮断装置のさらに別の変形例の平面図
【図１１】上記電流遮断装置を備えた安全回路の回路図。
【図１２】（ａ）は、タブリードを折り曲げる前の上記安全回路の斜視図、（ｂ）は、タブリードを折り曲げた後の上記安全回路の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の一実施形態による電流遮断装置について図面を参照して説明する。図１は、電流遮断装置１００の概略構成を示している。電流遮断装置１００は、過度な温度上昇又は過電流から電気機器を保護するブレーカー１を含む。
【００１９】
図２乃至図４は、ブレーカー１の構成を示している。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３１を有する可動片３と、温度変化に伴って変形する熱応動素子４と、第１ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスター５と、固定片２、可動片３、熱応動素子４及び第１ＰＴＣサーミスター５を収容するケース７等によって構成されている。ケース７は、ケース本体（第１ケース）７１とケース本体７１の上面に装着される蓋部材（第２ケース）８１等によって構成されている。
【００２０】
固定片２は、例えば、銅等を主成分とする金属板（この他、銅−チタニウム合金、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、ケース本体７１にインサート成形により埋め込まれている。固定片２の一端には外部回路と電気的に接続される端子２２が形成され、他端側には、第１ＰＴＣサーミスター５を支持する支持部２３が形成されている。第１ＰＴＣサーミスター５は、固定片２の支持部２３に３箇所形成された凸状の突起（ダボ）２４の上に載置されて、突起２４に支持される。
【００２１】
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３１に対向する位置に形成され、ケース本体７１の内部に形成されている開口７３ａの一部から露出されている。端子２２はケース本体７１の端縁から外側に突き出されている。支持部２３は、ケース本体７１の内部に形成されている開口７３ｄから露出されている。
【００２２】
本出願においては、特に断りのない限り、固定片２において、固定接点２１が形成されている側の面（すなわち図２において上側の面）を表（おもて）面、その反対側の面を裏（うら）面として説明している。固定接点２１から可動接点３１に向く方向を第１方向と、第１方向とは反対の方向を第２方向とそれぞれ定義した場合、表面は第１方向を向き、裏面は第２方向を向く。他の部品、例えば、可動片３及び熱応動素子４、第１ＰＴＣサーミスター５等についても同様である。
【００２３】
可動片３は、銅等を主成分とする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。
【００２４】
可動片３の長手方向の先端部には、可動接点３１が形成されている。可動接点３１は、固定接点２１と同等の材料によって形成され、溶接の他、クラッド、かしめ（crimping）等の手法によって可動片３の先端部に接合されている。
【００２５】
可動片３の長手方向の他端部には、外部回路と電気的に接続される端子３２が形成されている。可動片３は、可動接点３１と端子３２の間に、当接部３３（アーム状の可動片３の基端及びケース７に埋設される部分に相当）、及び弾性部３４を有している。当接部３３は、端子３２と弾性部３４との間でケース本体７１及び蓋部材８１と当接し、可動片３の短手方向に翼状に突出する突出部３３ａを有する。突出部３３ａが設けられていることにより、当接部３３が幅広く大きな領域でケース本体７１の当接部７４及び蓋部材８１の当接部８３によって挟み込まれ、可動片３がケース７に対して強固に固定される。
【００２６】
弾性部３４は、当接部３３から可動接点３１の側に延出されている。当接部３３においてケース本体７１と蓋部材８１によって裏表両面側から挟み込まれて可動片３が固定され、弾性部３４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３１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３とが通電可能となる。
【００２７】
可動片３は、弾性部３４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４を収納できる限り特に限定はなく、反転動作温度及び正転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３４の下面には、熱応動素子４に対向して一対の突起（接触部）３４ａ，３４ｂが形成されている。突起３４ａ，３４ｂと熱応動素子４とは接触して、突起３４ａ，３４ｂを介して熱応動素子４の変形が弾性部３４に伝達される（図２、図３及び図４参照）。
【００２８】
熱応動素子４は、円弧状に湾曲した初期形状をなし、熱膨張率の異なる薄板材を積層することにより形成される。なお、熱応動素子４のうち、高膨脹側の薄板材には、例えば、銅−ニッケル−マンガン合金又はニッケル−クロム−鉄合金が、低膨脹側の薄板材には、例えば、鉄−ニッケル合金をはじめとする、洋白、黄銅、ステンレス鋼などの合金が、所要条件に応じて組み合わせて使用されうる。各薄板材は、例えば、圧延等によって貼り合わせられる。
【００２９】
過熱により動作温度に達すると、熱応動素子４の湾曲形状は、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４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４の逆反り動作により可動片３の弾性部３４が押し上げられ、かつ弾性部３４の弾性力により元に戻る限り、熱応動素子４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状が望ましく、小型でありながら弾性部３４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。
【００３０】
第１ＰＴＣサーミスター５は、固定片２と熱応動素子４との間に配設されている。すなわち、第１ＰＴＣサーミスター５を挟んで、固定片２の支持部２３は熱応動素子４の直下に位置している。熱応動素子４の逆反り動作により固定片２と可動片３との通電が遮断されたとき、第１ＰＴＣサーミスター５に流れる電流が増大する。第１ＰＴＣサーミスター５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、作動電流、作動電圧、作動温度、復帰温度などの必要に応じて種類を選択でき、その材料及び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。本実施形態では、チタニウム酸バリウム、チタニウム酸ストロンチウム又はチタニウム酸カルシウムを含むセラミック焼結体が用いられる。セラミック焼結体の他、ポリマーにカーボン等の導電性粒子を含有させたいわゆるポリマーＰＴＣを用いてもよい。
【００３１】
ケース７を構成するケース本体７１及び蓋部材８１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）などの熱可塑性樹脂により成形されている。上述した樹脂と同等以上の特性が得られるのであれば、樹脂以外の材料を適用してもよい。
【００３２】
ケース本体７１には、可動片３、熱応動素子４及び第１ＰＴＣサーミスター５などを収容するための収容凹部７３が形成されている。収容凹部７３は、可動片３を収容するための開口７３ａ，７３ｂ、可動片３及び熱応動素子４を収容するための開口７３ｃ、並びに、第１ＰＴＣサーミスター５を収容するための開口７３ｄ等を有している。なお、ケース本体７１に組み込まれた可動片３、熱応動素子４の端縁は、収容凹部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４の逆反り時に案内される。
【００３３】
蓋部材８１には、銅等を主成分とする金属板又はステンレス鋼等の金属板がインサート成形によって埋め込まれていてもよい。金属板は、可動片３の表面と適宜当接し、可動片３の動きを規制すると共に、蓋部材８１のひいては筐体としてのケース７の剛性・強度を高めつつブレーカー１の小型化に貢献する。
【００３４】
図２に示すように、固定片２、可動片３、熱応動素子４及び第１ＰＴＣサーミスター５等を収容したケース本体７１の開口７３ａ、７３ｂ、７３ｃ等を塞ぐように、蓋部材８１が、ケース本体７１に装着される。ケース本体７１と蓋部材８１とは、例えば超音波溶着によって接合される。
【００３５】
図３及び４は、ブレーカー１の動作の概略を示している。図３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４は逆反り前の初期形状を維持している。固定接点２１、可動接点３１及び可動片３の弾性部３４などを通じてブレーカー１の両端子２２、３２間は導通している。また、熱応動素子４は、導通状態の可動片３と離隔している。これにより、可動接点３１と固定接点２１との接触圧力が高められ、両者間の接触抵抗が低減される。
【００３６】
図４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、動作温度に達した熱応動素子４は逆反りして可動片３の弾性部３４と接触し、弾性部３４が押し上げられて固定接点２１と可動接点３１とが離隔する。このとき、固定接点２１と可動接点３１の間を流れていた電流は遮断される。一方、熱応動素子４は、可動片３と接触して、僅かな漏れ電流が熱応動素子４及び第１ＰＴＣサーミスター５を通して流れることとなる。すなわち、第１ＰＴＣサーミスター５は、可動片３を遮断状態に移行させている熱応動素子４を介して、固定片２と可動片３とを導通させる。第１ＰＴＣサーミスター５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４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３１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。
【００３７】
過充電状態を解除し、又は異常状態を解消すると、第１ＰＴＣサーミスター５の発熱も収まり、熱応動素子４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３の弾性部３４の弾性力によって可動接点３１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３に示す導通状態に復帰する。
【００３８】
図１に示されるように、本実施形態の電流遮断装置１００は、上記ブレーカー１に加え、固定片２が接続される第１タブリード１２０と、可動片３が接続される第２タブリード１３０と、両端が第１タブリード１２０及び第２タブリード１３０に接続される第２ＰＴＣサーミスター１５０とをさらに備える。
【００３９】
本出願においては、便宜上、固定片２が接続されるタブリードを第１タブリード１２０、可動片３が接続されるタブリードを第２タブリード１３０として説明しているが、固定片２とタブリード１３０とが接続されていてもよく、可動片３とタブリード１２０とが接続されていてもよい。
【００４０】
第１タブリード１２０及び第２タブリード１３０は、プレス加工された板状の金属によって形成されている。本実施形態では、平面視でＬ字状の第１タブリード１２０及び第２タブリード１３０が挙げられているが、直線状その他の形状であってもよい。第１タブリード１２０及び第２タブリード１３０のうち、一方は、例えば、２次電池の極板と接続され、他方は、例えば、電気機器の回路基板と接続される。第２ＰＴＣサーミスター１５０は、可動接点３１と固定接点２１との接触状態に関わらず、ブレーカー１の外部で第１タブリード１２０と第２タブリード１３０とを常時導通させる。
【００４１】
第２ＰＴＣサーミスター１５０には、上述したセラミック焼結体又はポリマーＰＴＣ等が適宜採用されうる。第２ＰＴＣサーミスター１５０の端面には、第１タブリード１２０及び第２タブリード１３０との電気的な接続を良好とするための電極１５１及び１５２が低抵抗の金、銀又は銀合金等により形成されている。
【００４２】
図５は、熱応動素子４の動作温度未満の温度下で、落下に伴う衝撃によって固定接点２１から可動接点３１が離隔している状態のブレーカー１を示している。ブレーカー１に大きな衝撃が加えられると、固定接点２１から可動接点３１が離隔し、固定片２と弾性部３４との導通が遮断される。同図では、固定片２から第１ＰＴＣサーミスター５が離隔している状態が示されているが、第１ＰＴＣサーミスター５から熱応動素子４が離隔している状態、熱応動素子４から可動片３が離隔している状態等が生じうる。
【００４３】
本電流遮断装置１００では、上記いずれかの状態により、固定片２と弾性部３４との導通が遮断される事態にあっても、図１に示されるように、トリップ温度未満で低抵抗状態にある第２ＰＴＣサーミスター１５０を介して固定片２と可動片３との導通が維持される。従って、ブレーカー１は、単体で電気機器各部への電力供給の瞬断を抑制できる。
【００４４】
本実施形態の第２ＰＴＣサーミスター１５０は、ケース７の外部に配されている。従って、本電流遮断装置１００では、ブレーカー１として従来から知られている構成のブレーカー（例えば、上記特許文献１に開示されているブレーカー）を適用することができる。また、特開２００５−２０３２７７号公報に開示されているような、可動片が端子側のアームターミナルと可動接点の側の可動アームに構造的に分離されている構成のブレーカーが適用されてもよい。この場合、アームターミナルと可動アームとが溶接等によって固定され、構造的に連結されていてもよい。このように、本電流遮断装置１００では、既に市場に流通しているブレーカーと同一仕様のブレーカーを用いることができるので、その開発期間が短縮されると共に、製造コストを容易に抑制することが可能となる。
【００４５】
ブレーカー１のケース７と第２ＰＴＣサーミスター１５０とは、ケース７の平面視での短手方向（幅方向）Ｄｗに並設されている。これにより、第１タブリード１２０及び第２タブリード１３０が平板状に形成され、その構成が簡素化され、電流遮断装置１００のコストダウン及び特に厚さ方向の肥大を抑制できる。
【００４６】
第２ＰＴＣサーミスター１５０は、ブレーカー１の長手方向と第２ＰＴＣサーミスター１５０の長手方向とが平行となるように配設されるのが望ましい。これにより、電流遮断装置１００の厚さ方向の肥大を抑制できる。
【００４７】
第１タブリード１２０は、固定片２の端子２２が接続される第１接続部１２１と、第２ＰＴＣサーミスター１５０の一端の電極１５１が接続される第２接続部１２２とを有する。第２接続部１２２は、第１接続部１２１から短手方向Ｄｗに垂直な長手方向に突出して形成されている。端子２２と第１接続部１２１との接続には、はんだ付け又は溶接等の手法が適用される。第２ＰＴＣサーミスター１５０の電極１５１と第２接続部１２２との接続には、はんだ付け等の手法が適用される。短手方向Ｄｗにおいて、第２ＰＴＣサーミスター１５０の幅は、ブレーカー１の幅よりも小さく、第２接続部１２２の幅は、第１接続部１２１の幅よりも狭い。これにより、電流遮断装置１００の短手方向Ｄｗの肥大を抑制できる。
【００４８】
一方、第２タブリード１３０は、可動片３の端子３２が接続される第３接続部１３１と、第２ＰＴＣサーミスター１５０の他端の電極１５２が接続される第４接続部１３２とを有する。第４接続部１３２は、第３接続部１３１から短手方向Ｄｗに垂直な長手方向に突出して形成されている。端子３２と第３接続部１３１との接続には、はんだ付け又は溶接等の手法が適用される。第２ＰＴＣサーミスター１５０の電極１５２と第４接続部１３２との接続には、はんだ付け等の手法が適用される。短手方向Ｄｗにおいて、第４接続部１３２の幅は、第３接続部１３１の幅よりも狭い。これにより、電流遮断装置１００の短手方向Ｄｗの肥大を抑制できる。
【００４９】
なお、一様な厚さの金属板によって第１タブリード１２０が構成される場合、第２接続部１２２での抵抗値は、第１接続部１２１での抵抗値より大きい。同様に、一様な厚さの金属板によって第２タブリード１３０が構成される場合、第４接続部１３２での抵抗値は、第３接続部１３１での抵抗値より大きい。しかしながら、第２接続部１２２及び第４接続部１３２での抵抗値は、トリップ温度未満での第２ＰＴＣサーミスター１５０の抵抗値よりも十分に小さいため、第２接続部１２２及び第４接続部１３２での電圧降下が落下時の電気機器の動作に及ぼす影響は無視できるレベルである。
【００５０】
第１タブリード１２０は、その厚さ方向に貫通する開口１２３を有する。第１タブリード１２０に開口１２３が設けられることにより、第１タブリード１２０は、開口１２３の近傍に捻り剛性及び曲げ剛性が局所的に小さい領域１２４を有する。これにより、第１タブリード１２０の先端部１２５（すなわち、領域１２４を挟んで第１接続部１２１及び第２接続部１２２とは反対側の端部）に外力が加えられたとき、領域１２４が捻れ又は撓むことにより、第２接続部１２２に生ずる応力が緩和される。また、その結果、第２接続部１２２から第２ＰＴＣサーミスター１５０の電極１５１が外れることが抑制される。
【００５１】
開口１２３は、第１タブリード１２０の短手方向Ｄｗの端縁１２６から外側に開放されているのが望ましい。これにより、領域１２４の剛性がより一層低下し、先端部１２５に外力が加えられたときに第２接続部１２２に生ずる応力がより一層緩和される。また、開口１２３は、第１接続部１２１よりも先端部１２５の側に形成されているのが望ましい。これにより、先端部１２５に外力が加えられたときに第１接続部１２１に生ずる応力が緩和される。
【００５２】
同様に、第２タブリード１３０は、その厚さ方向に貫通する開口１３３を有する。第２タブリード１３０に開口１３３が設けられることにより、第２タブリード１３０は、開口１３３の近傍に捻り剛性及び曲げ剛性が局所的に小さい領域１３４を有する。これにより、第２タブリード１３０の先端部１３５（すなわち、領域１３４を挟んで第３接続部１３１及び第４接続部１３２とは反対側の端部）に外力が加えられたとき、領域１３４が捻れ又は撓むことにより、第４接続部１３２に生ずる応力が緩和される。その結果、第４接続部１３２から第２ＰＴＣサーミスター１５０の電極１５２が外れることが抑制される。
【００５３】
開口１３３は、第２タブリード１３０の短手方向Ｄｗの端縁１３６から外側に開放されているのが望ましい。これにより、領域１３４の捻り剛性及び曲げ剛性がより一層低下し、先端部１３５に外力が加えられたときに第４接続部１３２に生ずる応力がより一層緩和される。また、開口１３３は、第３接続部１３１よりも先端部１３５の側に形成されているのが望ましい。これにより、先端部１３５に外力が加えられたときに第３接続部１３１に生ずる応力が緩和される。
【００５４】
第１ＰＴＣサーミスター５及び第２ＰＴＣサーミスター１５０は、加熱に伴い低抵抗状態から高抵抗状態に移行する。ＰＴＣサーミスターが低抵抗状態から高抵抗状態に移行する温度は、トリップ温度と称される。第１ＰＴＣサーミスター５及び第２ＰＴＣサーミスター１５０は、それぞれ固有のトリップ温度を有している。
【００５５】
主として可動片３が遮断状態でのブレーカー１の自己保持回路を確保するために設けられる第１ＰＴＣサーミスター５と、主として上記瞬断対策として設けられる第２ＰＴＣサーミスター１５０とは、通常、要求される機能が異なる。本発明では、独立した第１ＰＴＣサーミスター５及び第２ＰＴＣサーミスター１５０によって、各サーミスターの諸特性（トリップ温度、トリップ温度未満での抵抗及びトリップ温度以上での抵抗等）を、それぞれの機能に応じて個別に設定することが可能となる。これにより、ブレーカー１の良好な温度特性を維持しつつ、電気機器各部への電力供給の瞬断を抑制できる。
【００５６】
より具体的には、熱応動素子４の動作温度未満の温度領域で、電気機器の落下時における電気機器各部への電力供給の瞬断を効果的に抑制するため、第２ＰＴＣサーミスター１５０のトリップ温度は、熱応動素子４の動作温度よりも高く設定されることが望ましい。これにより、第２ＰＴＣサーミスター１５０を流れる電流が十分に確保され、電気機器各部への電力供給が維持される。
【００５７】
図６は、第１ＰＴＣサーミスター５及び第２ＰＴＣサーミスター１５０のトリップ前後（トリップ温度の上下の温度領域）における抵抗を比較して示す片対数グラフである。図６において、縦軸の抵抗は対数で増加し、第１ＰＴＣサーミスター５の抵抗は曲線Ｒ５で示され、第２ＰＴＣサーミスター１５０の抵抗は曲線Ｒ６で示される。
【００５８】
さらに、熱応動素子４の動作温度未満の温度領域で、電気機器の落下時における電気機器各部への電力供給の瞬断を効果的に抑制するため、第２ＰＴＣサーミスター１５０のトリップＴ６温度未満において、第２ＰＴＣサーミスター１５０の抵抗Ｒ６は、第１ＰＴＣサーミスター５の抵抗Ｒ５よりも小さいのが望ましい。これにより、第１ＰＴＣサーミスター５及び第２ＰＴＣサーミスター１５０がトリップしていない状態での電気機器の落下時に、第２ＰＴＣサーミスター１５０を流れる電流が十分に確保され、電気機器各部への電力供給が維持される。
【００５９】
一方、第２ＰＴＣサーミスター１５０のトリップ温度Ｔ６以上において、第２ＰＴＣサーミスター１５０の抵抗Ｒ６は、第１ＰＴＣサーミスター５の抵抗Ｒ５よりも大きいのが望ましい。これにより、第１ＰＴＣサーミスター５及び第２ＰＴＣサーミスター１５０がトリップした状態で、第１ＰＴＣサーミスター５を流れる漏れ電流が十分に確保され、熱応動素子４の温度を復帰温度以上に維持し、熱応動素子４及び第１ＰＴＣサーミスター５を含む自己保持回路を有効に機能させることが容易となる。
【００６０】
第２ＰＴＣサーミスター１５０は、許容電流を有する過電流保護素子である。第２ＰＴＣサーミスター１５０の許容電流とは、第２ＰＴＣサーミスター１５０がトリップしない最大の電流である。第２ＰＴＣサーミスター１５０の許容電流は、ブレーカー１の定格電流より小さいのが望ましい。これにより、熱応動素子４が動作温度Ｔ４に達することにより、ブレーカー１の内部での導通が遮断されたとき、第２ＰＴＣサーミスター１５０に許容電流を超える電流が流れる。これに伴い、直ちに第２ＰＴＣサーミスター１５０がトリップし、電気機器各部への電力の供給が遮断され、電気機器が保護される。
【００６１】
電気機器の落下等によりブレーカー１に大きな衝撃力が加えられ、固定接点２１から可動接点３１が離隔する場合も、第２ＰＴＣサーミスター１５０に電流が流れる。しかし、衝撃力で可動接点３１が固定接点２１から離隔してから再び固定接点２１に接触するまでの時間を瞬断時間としたとき、瞬断時間は十分に短い。そこで、第２ＰＴＣサーミスター１５０に電流が流れ始めてから発熱によりトリップ温度Ｔ６に達するまでの時間をトリップ時間としたとき、トリップ時間は、瞬断時間よりも長く設定されているのが望ましい。トリップ時間が経過する前にブレーカー１の内部での導通が再開されれば、電気機器への電力の供給は継続される。なお、瞬断時間は、実験等により得ることができる。
【００６２】
第１ＰＴＣサーミスター５のトリップ温度Ｔ５は、熱応動素子４の動作温度Ｔ４よりも大きく、第２ＰＴＣサーミスター１５０のトリップ温度Ｔ６は、第１ＰＴＣサーミスター５のトリップ温度Ｔ５よりも大きい。このような構成により、ブレーカー１において、第１ＰＴＣサーミスター５による自己保持の機能、第２ＰＴＣサーミスター１５０による瞬断の防止、熱応動素子４による良好な遮断動作が実現できる。第１ＰＴＣサーミスター５及び第２ＰＴＣサーミスター１５０の温度変化に対する抵抗変化の割合は、曲線Ｒ５の傾き及びＲ６の傾きによって表される。
【００６３】
トリップ前後において、第２ＰＴＣサーミスター１５０の温度変化に対する抵抗変化の割合は、第１ＰＴＣサーミスター５の温度変化に対する抵抗変化の割合よりも大きいのが望ましい。これにより、第１ＰＴＣサーミスター５及び第２ＰＴＣサーミスター１５０がトリップしていない状態での電気機器の落下時に、第２ＰＴＣサーミスター１５０を流れる電流が十分に確保されやすくなり、電気機器各部への安定した電力供給が期待できる。また、第１ＰＴＣサーミスター５及び第２ＰＴＣサーミスター１５０がトリップした状態では、第１ＰＴＣサーミスター５を流れる電流が十分に確保されるので、熱応動素子４及び第１ＰＴＣサーミスター５を含む自己保持回路を有効に機能させることが容易となる。
【００６４】
図７は、電流遮断装置１００の製造工程を示している。図７（ａ）で示される第１工程では、プレス加工によって形成された第１タブリード１２０及び第２タブリード１３０と、第２ＰＴＣサーミスター１５０とが接合される。より具体的には、第２ＰＴＣサーミスター１５０の電極１５１と第１タブリード１２０の第２接続部１２２及び第２ＰＴＣサーミスター１５０の電極１５２と第２タブリード１３０の第４接続部１３２が、それぞれはんだ付け等の手法によって接続される。
【００６５】
図７（ｂ）で示される第２工程では、第１タブリード１２０及び第２タブリード１３０にブレーカー１が実装される。より具体的には、ブレーカー１の端子２２と第１タブリード１２０の第１接続部１２１及びブレーカー１の端子３２と第２タブリード１３０の第３接続部１３１が、それぞれはんだ付け、レーザー溶接又は抵抗溶接等の手法によって接続される。本実施形態では、第１タブリード１２０に開口１２３が、第２タブリード１３０に開口１３３が、それぞれ形成されているので、ブレーカー１が実装される際に第１タブリード１２０及び第２タブリード１３０に外力として回転力が加えられた場合であっても、第２ＰＴＣサーミスター１５０と第１タブリード１２０及び第２タブリード１３０との接合は、容易に維持される。
【００６６】
本発明は上記実施形態の構成に限られることなく、種々の態様に変更して実施される。すなわち、少なくとも、電流遮断装置１００は、固定接点２１を有する固定片２と、可動接点３１を有し、可動接点３１を固定接点２１に押圧して接触させる可動片３と、温度変化に伴って変形することにより、可動片３を可動接点３１が固定接点２１に接触する導通状態から可動接点３１が固定接点２１から離隔する遮断状態に移行させる熱応動素子４と、可動片３が遮断状態にあるとき、固定片２と可動片３とを導通させる第１ＰＴＣサーミスター５とを備えたブレーカー１を含み、固定片２が接続される第１タブリード１２０と、可動片３が接続される第２タブリード１３０と、第１タブリード１２０と第２タブリード１３０とを常時導通させる第２ＰＴＣサーミスター１５０とをさらに備えていればよい。
【００６７】
（変形例）
図８は、上記電流遮断装置１００の変形例である電流遮断装置１００Ａを示している。電流遮断装置１００Ａは、第１タブリード１２０Ａに一対の開口１２３が、第２タブリード１３０Ａに一対の開口１３３が、それぞれ形成されている点で、電流遮断装置１００と異なる。電流遮断装置１００Ａのうち、以下で説明されてない部分については、上述した電流遮断装置１００の構成が採用されうる。
【００６８】
電流遮断装置１００Ａでは、第１タブリード１２０Ａの第２ＰＴＣサーミスター１５０が配される側の端縁１２６及び端縁１２６とは反対側（すなわち、ブレーカー１が配される側）の端縁１２７に、開口１２３が形成されている。一対の開口１２３は、短手方向Ｄｗに向かい合って形成されているのが望ましい。このような開口１２３によって領域１２４の捻り剛性及び曲げ剛性がより一層低下し、先端部１２５に外力が加えられたときに第２接続部１２２に生ずる応力がより一層緩和される。
【００６９】
同様に、第２タブリード１３０の端縁１３６及び端縁１３７には、開口１３３が形成されている。一対の開口１３３は、短手方向Ｄｗに向かい合って形成されているのが望ましい。このような開口１３３によって領域１３４の捻り剛性及び曲げ剛性がより一層低下し、先端部１３５に外力が加えられたときに第４接続部１３２に生ずる応力がより一層緩和される。
【００７０】
図９は、上記電流遮断装置１００の別の変形例である電流遮断装置１００Ｂを示している。電流遮断装置１００Ｂは、第２ＰＴＣサーミスター１５０が第２タブリード１３０Ｂの先端部１３５の側に寄せて配されている点で、電流遮断装置１００とは異なる。これに伴い、第１タブリード１２０Ｂの第２接続部１２２は、先端部１３５の側に延出され、第２タブリード１３０Ｂの第４接続部１３２は、先端部１３５の側に退避されている。電流遮断装置１００Ｂのうち、以下で説明されてない部分については、上述した電流遮断装置１００の構成が採用されうる。
【００７１】
図１０は、上記電流遮断装置１００の別の変形例である電流遮断装置１００Ｃを示している。電流遮断装置１００Ｃは、第２ＰＴＣサーミスター１５０が短手方向Ｄｗに平行に配されている点で、電流遮断装置１００Ｂとは異なる。すなわち、第２ＰＴＣサーミスター１５０は、その長手方向がブレーカー１の長手方向に直交するように配されている。これに伴い、第２タブリード１３０Ｃの第４接続部１３２は、短手方向Ｄｗで第２タブリード１３０Ｃの中央側に退避されている。電流遮断装置１００Ｃのうち、以下で説明されてない部分については、上述した電流遮断装置１００の構成が採用されうる。
【００７２】
また、ブレーカー１、第１タブリード１２０、第２タブリード１３０及び第２ＰＴＣサーミスター１５０等の形状も、図１等に示したものに限られず、適宜変更可能である。
【００７３】
図１１は、電流遮断装置１００を備えた安全回路の回路図である。同図では、図５に示されるように、落下等に伴う衝撃を受け、固定接点２１から可動接点３１が離隔した状態での安全回路２００が示されている。電流遮断装置１００は、２次電池２０１と負荷３００との間で、第１タブリード１２０及び第２タブリード１３０等を介して、直列に接続されている。ブレーカー１と第２ＰＴＣサーミスター１５０とは、電流遮断装置１００内で並列に接続される。また、第１ＰＴＣサーミスター５は、熱応動素子４と直列に接続されている。ブレーカー１に加えられた衝撃によって固定接点２１から可動接点３１が離隔すると共に、可動片３から熱応動素子４が離隔する場合であっても、第２ＰＴＣサーミスター１５０を介して第１タブリード１２０と第２タブリード１３０との導通が維持され、負荷３００への電力供給の瞬断を抑制できる。
【００７４】
図１２は、安全回路２００の斜視図である。図１２（ａ）に示されるように、安全回路２００は、電流遮断装置１００と、２次電池２０１を含む２次電池パック２０２と、各種の電子部品が実装された回路基板２０３と、２次電池２０１と回路基板２０３とを接続するためのタブリード２０４とを備える。電流遮断装置１００に替えて、上記電流遮断装置１００Ａ、１００Ｂ又は１００Ｃが適用されていてもよい。
【００７５】
第１タブリード１２０の先端部１２５は、回路基板２０３と接続されている。第２タブリード１３０の先端部１３５は、２次電池２０１のセルに埋設されている。タブリード２０４は、２次電池２０１のセルから２次電池２０１の本体の外側に突出されている。タブリード２０４の先端部は回路基板２０３と接続されている。
【００７６】
２次電池２０１の端縁部には、ブレーカー１及び安全回路２００を支持するためのテラス２０５が、２次電池２０１の本体部から突出して形成されている。
【００７７】
図１２（ｂ）に示されるように、タブリード１２０及び２０４の箇所にて、回路基板２０３を折り返すことにより、回路基板２０３がテラス２０５に積み重ねられる。
【００７８】
このとき、テラス２０５、電流遮断装置１００及び回路基板１０１の厚さの合計が２次電池２０１の本体部と同等になるように、電流遮断装置１００の厚さが抑制されていることが望ましい。本電流遮断装置１００によれば、第２ＰＴＣサーミスター１５０を追加することに伴う電流遮断装置１００の厚さの肥大が回避されるので、安全回路２００及び２次電池パック２０２全体の厚さを容易に抑制できる。
【００７９】
また、電流遮断装置１００が実装されるテラス２０５の突出長さが、回路基板２０３の幅と同等になるように、電流遮断装置１００の幅が抑制されていることが望ましい。本電流遮断装置１００によれば、第２ＰＴＣサーミスター１５０を追加することに伴う電流遮断装置１００等の幅の肥大が回避されるので、容易に安全回路２００及び２次電池パック２０２全体の小型化を図ることができる。
【符号の説明】
【００８０】
１    ブレーカー
２    固定片
３    可動片
４    熱応動素子
５    第１ＰＴＣサーミスター（第１正特性サーミスター）
７    ケース
２１    固定接点
３１    可動接点
１００    電流遮断装置
１２０    第１タブリード
１３０    第２タブリード
１５０    第２ＰＴＣサーミスター（第２正特性サーミスター）
２００    安全回路
２０２    ２次電池パック
【図１】
2019008920.tif 000003
【図２】
2019008920.tif 000004
【図３】
2019008920.tif 000005
【図４】
2019008920.tif 000006
【図５】
2019008920.tif 000007
【図６】
2019008920.tif 000008
【図７】
2019008920.tif 000009
【図８】
2019008920.tif 000010
【図９】
2019008920.tif 000011
【図１０】
2019008920.tif 000012
【図１１】
2019008920.tif 000013
【図１２】
2019008920.tif 000014