(57)【要約】【課題】超音波振動によって接点を効果的に活性化して接点の接触抵抗を小さくする。【解決手段】ブレーカの製造方法は、外装ケース１に、固定接点５を有する固定接点金属板４と、固定接点５の対向位置に可動接点７を配置する弾性アーム６Ａを有する可動接点金属板６と、弾性アーム６Ａを押して可動接点７を固定接点５から離すバイメタル８とを備えるブレーカの製造方法であって、可動接点金属板６に、厚さを２００μｍ以下とする弾性金属板を使用し、弾性アーム６Ａの先端部をプレス加工して突出部６Ｄを設けて表面を銀メッキし、あるいは弾性アーム６Ａの先端部を銀メッキした後、プレス加工して銀メッキ層３７のある突出部６Ｄを設けて可動接点７として可動接点金属板６を外装ケース１に固定し、さらに、可動接点７を固定接点５に接触させて通電する状態で、可動接点７と固定接点５とを互いに衝突させて、外装ケース１全体を離反方向に超音波振動する。【選択図】図８
2015053192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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)を有する固定接点金属板(4)と、前記固定接点金属板(4)の固定接点(5)と対向する位置に可動接点(7)を配置する弾性アーム(6A)を有し、かつ前記弾性アーム(6A)を可動できるように前記弾性アーム(6A)の一端の固定部(6B)を前記外装ケース(1)に固定してなる可動接点金属板(6)と、前記可動接点金属板(6)の弾性アーム(6A)を押して前記可動接点(7)を前記固定接点(5)から離すバイメタル(8)とを備え、
前記可動接点金属板(6)の弾性アーム(6A)は、前記バイメタル(8)に押されない状態で、それ自体の弾性で前記可動接点(7)を前記固定接点(5)に接触させる弾性を有し、
前記バイメタル(8)は、前記弾性アーム(6A)と外装ケース底部(1T)との間に配設され、
前記バイメタル(8)が熱変形しない非変形状態においては、前記弾性アーム(6A)の弾性で前記可動接点(7)が前記固定接点(5)に接触されてオン状態となり、
前記バイメタル(8)が熱変形する反転湾曲状態においては、前記バイメタル(8)が前記弾性アーム(6A)を押圧して前記可動接点(7)を前記固定接点(5)から離してオフ状態に切り換えるようにしてなるブレーカの製造方法であって、
前記可動接点金属板(6)に、厚さを２００μｍ以下とする導電性のある弾性金属板を使用し、この弾性金属板からなる弾性アーム(6A)の先端部をプレス加工して、固定接点(5)側に突出する突出部(6D)を設けてこの突出部(6D)の表面を銀メッキして可動接点(7)とし、あるいは弾性アーム(6A)の先端部を銀メッキした後、プレス加工して表面に銀メッキ層(37)のある突出部(6D)を設けて可動接点(7)とし、表面を銀メッキとする突出部(6D)の可動接点(7)を備える可動接点金属板(6)を前記外装ケース(1)に固定し、
さらに、外装ケース(1)全体を、前記可動接点(7)を前記固定接点(5)に接触させると共に、可動接点(7)と固定接点(5)とに通電する状態で、前記可動接点(7)と前記固定接点(5)とを互いに衝突させ離反方向に超音波振動することを特徴とするブレーカの製造方法。
【請求項２】
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)を有する固定接点金属板(4)と、前記固定接点金属板(4)の固定接点(5)と対向する位置に可動接点(7)を配置する弾性アーム(6A)を有し、かつ前記弾性アーム(6A)を可動できるように前記弾性アーム(6A)の一端の固定部(6B)を前記外装ケース(1)に固定してなる可動接点金属板(6)と、前記可動接点金属板(6)の弾性アーム(6A)を押して前記可動接点(7)を前記固定接点(5)から離すバイメタル(8)とを備え、
前記可動接点金属板(6)の弾性アーム(6A)は、前記バイメタル(8)に押されない状態で、それ自体の弾性で前記可動接点(7)を前記固定接点(5)に接触させる弾性を有し、
前記バイメタル(8)は、前記弾性アーム(6A)と外装ケース底部(1T)との間に配設され、
前記バイメタル(8)が熱変形しない非変形状態においては、前記弾性アーム(6A)の弾性で前記可動接点(7)が前記固定接点(5)に接触されてオン状態となり、
前記バイメタル(8)が熱変形する反転湾曲状態においては、前記バイメタル(8)が前記弾性アーム(6A)を押圧して前記可動接点(7)を前記固定接点(5)から離してオフ状態に切り換えるようにしてなるブレーカの製造方法であって、
前記可動接点金属板(6)に、厚さを２００μｍ以下とする導電性のある弾性金属板を使用し、この弾性金属板からなる前記弾性アーム(6A)の先端部を折曲加工して折り返し、折返片(6E)を固定接点(5)側に積層して、固定接点(5)側に突出する突出部(6D)を設けると共に、この突出部(6D)の表面を銀メッキして可動接点(7)とし、あるいは弾性アーム(6A)の先端部を銀メッキした後、折曲加工して表面に銀メッキ層(37)のある突出部(6D)を設けて可動接点(7)とし、表面を銀メッキとする突出部(6D)の可動接点(7)を備える可動接点金属板(6)を前記外装ケース(1)に固定し、
さらに、外装ケース(1)全体を、前記可動接点(7)を前記固定接点(5)に接触させると共に、可動接点(7)と固定接点(5)とに通電する状態で、前記可動接点(7)と前記固定接点(5)とを互いに衝突させ離反方向に超音波振動することを特徴とするブレーカの製造方法。
【請求項３】
前記銀メッキ層(37)の膜厚が２μｍ以上であって１００μｍ以下である請求項１又は２に記載されるブレーカの製造方法。
【請求項４】
前記固定接点(5)が銀のインレイ材(35)である請求項１ないし３のいずれかに記載されるブレーカの製造方法。
【請求項５】
前記固定接点(5)の表面に、前記可動接点(7)の銀メッキ層(37)よりも厚い銀メッキ層(36)を設けてなる請求項１ないし３のいずれかに記載されるブレーカの製造方法。
【請求項６】
前記ブレーカが、パック電池に内蔵されるブレーカである請求項１ないし５のいずれかに記載されるブレーカの製造方法。
【請求項７】
前記固定接点金属板(4)と前記バイメタル(8)との間にＰＴＣヒーター(9)を配置しており、
前記ＰＴＣヒーター(9)は、バイメタル(8)と固定接点金属板(4)の間にあって固定接点金属板(4)に接続され、かつ、接点のオフ状態において、前記バイメタル(8)を介して可動接点金属板(6)を前記可動接点金属板に接続するようにしてなる請求項１ないし６のいずれかに記載されるブレーカの製造方法。
【請求項８】
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)を有する固定接点金属板(4)と、前記固定接点金属板(4)の固定接点(5)と対向する位置に可動接点(7)を配置する弾性アーム(6A)を有し、かつ前記弾性アーム(6A)を可動できるように前記弾性アーム(6A)の一端の固定部(6B)を前記外装ケース(1)に固定してなる可動接点金属板(6)と、前記可動接点金属板(6)の弾性アーム(6A)を押して前記可動接点(7)を前記固定接点(5)から離すバイメタル(8)とを備え、
前記可動接点金属板(6)の弾性アーム(6A)は、前記バイメタル(8)に押されない状態で、それ自体の弾性で前記可動接点(7)を前記固定接点(5)に接触させる弾性を有し、
前記バイメタル(8)は、前記弾性アーム(6A)と外装ケース底部(1T)との間に配設され、
前記バイメタル(8)が熱変形しない非変形状態においては、前記弾性アーム(6A)の弾性で前記可動接点(7)が前記固定接点(5)に接触されてオン状態となり、
前記バイメタル(8)が熱変形する反転湾曲状態においては、前記バイメタル(8)が前記弾性アーム(6A)を押圧して前記可動接点(7)を前記固定接点(5)から離してオフ状態に切り換えるようにしてなるブレーカであって、
前記可動接点金属板(6)が、厚さを２００μｍ以下とする導電性のある弾性金属板であって、この弾性金属板からなる弾性アーム(6A)の先端部には、固定接点側に突出する可動接点(7)を設けており、この可動接点(7)は弾性金属板のプレス加工又は折曲加工で設けてなる突出部(6D)の表面に銀メッキ層(37)を設けてなる接点で、
前記可動接点(7)と前記固定接点(5)が、前記可動接点(7)を前記固定接点(5)に接触させる通電状態における超音波振動で活性化されてなることを特徴とするブレーカ。
【請求項９】
前記弾性アーム(6A)の先端に設けてなる可動接点(7)の突出部(6D)の平面形状が楕円形である請求項８に記載されるブレーカ。
【請求項１０】
前記弾性アーム(6A)の先端に設けてなる可動接点(7)の突出部(6D)の平面形状が、弾性アーム(6A)の長手方向を短径として短手方向を長径とする楕円形である請求項９に記載されるブレーカ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、あらかじめ設定している温度よりも高くなるとバイメタルが変形して電流を遮断するブレーカの製造方法とブレーカに関し、とくに接点を超音波振動で活性化するブレーカの製造方法とブレーカに関する。
【背景技術】
【０００２】
ブレーカは、パック電池等に内蔵されて、電池や内部の温度が異常に高くなる状態で電流を遮断する保護素子として使用される。たとえば、リチウムイオン電池のパック電池は、異常な使用状態で充放電されると温度が高くなるので、設定温度よりも高温になるとブレーカで電流を遮断する。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、この状態でもブレーカで電流を遮断して温度上昇を制限する。
【０００３】
以上の用途に使用されるブレーカは、収納場所から小型化が要求される。この種の用途に使用される従来のブレーカを図１２に示す。この図のブレーカは、固定接点金属板１０４と、可動接点金属板１０６との間にバイメタル１０８を配置している。さらに、この図のブレーカは、バイメタル１０８と固定接点金属板１０４との間にＰＴＣヒーター１０９を配置している。バイメタル１０８は、設定温度になると反転するように熱変形して可動接点１０７を固定接点１０５から離してオフ状態とする。反転湾曲状態のバイメタル１０８が可動接点金属板１０６の弾性アーム１０６Ａを押し上げて、可動接点１０７を固定接点１０５から離すからである。反転しない、すなわち非変形状態のバイメタル１０８は、可動接点金属板１０６の弾性アーム１０６Ａを押し上げることなく、可動接点１０７を固定接点１０５に接触させてオン状態となる。
【０００４】
図１２の（ａ）は、バイメタル１０８が反転しない非変形状態にあって、オン状態となるブレーカを示している。このブレーカは、非変形状態のバイメタル１０８が可動接点金属板１０６を押し上げず、弾性アーム１０６Ａの弾性で可動接点１０７を固定接点１０５に接触させる。周囲温度が高くなると、ブレーカは、図１２の（ｂ）で示すように、バイメタル１０８が熱変形して反転し、反転湾曲状態となって、可動接点１０７を固定接点１０５から離してオフ状態に切り換えられる。反転する反転湾曲状態のバイメタル１０８が可動接点金属板１０６の弾性アーム１０６Ａを押し上げるからである。さらに、図のブレーカは、ＰＴＣヒーター１０９を内蔵するので、オフ状態でＰＴＣヒーター１０９に微量に通電し、ＰＴＣヒーター１０９でバイメタル１０８を加熱してオフ状態に自己保持できる。また、異常時にＰＴＣヒーター１０９が通電されて、ブレーカをオフ状態に切り換えることもできる。
【０００５】
以上のブレーカは、小型化することから可動接点金属板の金属板を薄く小さくする必要がある。このため、可動接点金属板の弾性アームが可動接点を固定接点に弾性的に押圧する接点の接触圧が低くなる。たとえば、可動接点金属板に２００μｍ以下の金属板を使用する小型ブレーカは、接点の接触圧が１０ｇ以下と相当に小さくなる。接触圧の小さい接点は、接触抵抗を小さい状態に保持することが難しい。接触抵抗が大きくなると、電流によるジュール熱が増加して、接点の損傷などが発生して接触抵抗は加速度的に大きくなり、また、プラスチック製の外装ケースなどが熱変形する等、種々の弊害の原因となる。
【０００６】
この弊害を防止するために、接点に通電する状態で、接点を超音波振動させて活性化する方法が開発されている（特許文献１及び２参照）。
この方法は、接点に通電する状態で超音波振動させることで、すなわち、可動接点を超音波振動させることで、可動接点と固定接点とをミクロに衝突させて、接点の接触部分を活性化して接触抵抗を小さい状態に安定化できる。通電状態で超音波振動される可動接点は、固定接点に叩きつけられて接触する状態と、わずかに離れる状態とを瞬間的に繰り返しながら活性化される。固定接点に叩きつけられ、また、離される可動接点は、固定接点から離れる瞬間に、接点間に流れていた電流のエネルギーを消費するために接点間にスパークを発生させる。接点間のスパークは対向する接触面の酸化被膜を除去して活性化し、さらに対向面である接触面を加熱する。その後、可動接点が固定接点に叩きつけられてさらに酸化被膜が除去された状態に活性化される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−５６７５５号公報
【特許文献２】特開２００５−１１６５１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上のように、通電状態で超音波振動を与えて接点を活性化する方法で製造されるブレーカは、接点の接触抵抗を小さくできる特徴がある。ただ、この方法は、接点を効果的に活性化するために、可動接点を理想的な状態で超音波振動させることが大切であるが、可動接点を理想的な状態で超音波振動させるのは極めて難しい。このため、接点を超音波振動させるために、ブレーカに大きな振動を与える必要がある。可動接点を効果的に超音波振動させるのが難しいのは、可動接点金属板が、弾性アームの先端に重い可動接点を固定しているからである。先端に重い可動接点を固定している弾性アームは、これに超音波振動を与えても、可動接点を効果的に、とくに可動接点を大きな振幅で超音波振動させるのが極めて難しい。先端に重量物の固定されない弾性アームは、超音波振動によって先端を大きく振動できる。ところが、先端に重い可動接点が固定されると、弾性アームの振動状態が変化して、先端の可動接点を大きな振幅で振動させるのが難しくなる。それは、図１３に示すように、弾性アーム１０６Ａの振動しやすい中間部が大きく振動して、可動接点１０７を設けている先端が重くなって振幅が小さくなるからである。
【０００９】
本発明は、さらに以上の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、超音波振動によって接点をより効果的に活性化して接点の接触抵抗をより小さく安定にできるブレーカの製造方法とこの方法で製造されるブレーカ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】
【００１０】
本発明の請求項１のブレーカの製造方法は、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を有する固定接点金属板４と、この固定接点金属板４の固定接点５と対向する位置に可動接点７を配置する弾性アーム６Ａを有し、かつ弾性アーム６Ａを可動できるように弾性アーム６Ａの一端の固定部６Ｂを外装ケース１に固定してなる可動接点金属板６と、この可動接点金属板６の弾性アーム６Ａを押して可動接点７を固定接点５から離すバイメタル８とを備え、可動接点金属板６の弾性アーム６Ａは、バイメタル８に押されない状態で、それ自体の弾性で可動接点７を固定接点５に接触させる弾性を有し、バイメタル８は、弾性アーム６Ａと外装ケース底部１Ｔとの間に配設され、バイメタル８が熱変形しない非変形状態においては、弾性アーム６Ａの弾性で可動接点７が固定接点５に接触されてオン状態となり、バイメタル８が熱変形する反転湾曲状態においては、バイメタル８が弾性アーム６Ａを押圧して可動接点７を固定接点５から離してオフ状態に切り換えるようにしてなるブレーカの製造方法である。この製造方法は、可動接点金属板６に、厚さを２００μｍ以下とする導電性のある弾性金属板を使用し、この弾性金属板からなる弾性アーム６Ａの先端部をプレス加工して、固定接点５側に突出する突出部６Ｄを設けてこの突出部６Ｄの表面を銀メッキして可動接点７とし、あるいは弾性アーム６Ａの先端部を銀メッキした後、プレス加工して表面に銀メッキ層３７のある突出部６Ｄを設けて可動接点７とし、表面を銀メッキとする突出部６Ｄの可動接点７を備える可動接点金属板６を外装ケース１に固定し、さらに、外装ケース１全体を、可動接点７を固定接点５に接触させると共に、可動接点７と固定接点５とに通電する状態で、可動接点７と固定接点５とを互いに衝突させて離反方向に超音波振動する。
なお、本明細書において、「離反方向」とは、可動接点と固定接点とが互いに接近し、また離れる方向を意味するものとする。
【００１１】
本発明の請求項２のブレーカの製造方法は、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を有する固定接点金属板４と、この固定接点金属板４の固定接点５と対向する位置に可動接点７を配置する弾性アーム６Ａを有し、かつ弾性アーム６Ａを可動できるように弾性アーム６Ａの一端の固定部６Ｂを外装ケース１に固定してなる可動接点金属板６と、この可動接点金属板６の弾性アーム６Ａを押して可動接点７を固定接点５から離すバイメタル８とを備え、可動接点金属板６の弾性アーム６Ａは、バイメタル８に押されない状態で、それ自体の弾性で可動接点７を固定接点５に接触させる弾性を有し、バイメタル８は、弾性アーム６Ａと外装ケース底部１Ｔとの間に配設され、バイメタル８が熱変形しない非変形状態においては、弾性アーム６Ａの弾性で可動接点７が固定接点５に接触されてオン状態となり、バイメタル８が熱変形する反転湾曲状態においては、バイメタル８が弾性アーム６Ａを押圧して可動接点７を固定接点５から離してオフ状態に切り換えるようにしてなるブレーカの製造方法である。この製造方法は、可動接点金属板６に、厚さを２００μｍ以下とする導電性のある弾性金属板を使用し、この弾性金属板からなる弾性アーム６Ａの先端部を折曲加工して折り返し、折返片６Ｅを固定接点５側に積層して、固定接点５側に突出する突出部６Ｄを設けると共に、この突出部６Ｄの表面を銀メッキして可動接点７とし、あるいは弾性アーム６Ａの先端部を銀メッキした後、折曲加工して表面に銀メッキ層３７のある突出部６Ｄを設けて可動接点７とし、表面を銀メッキとする突出部６Ｄの可動接点７を備える可動接点金属板６を外装ケース１に固定し、さらに、外装ケース１全体を、可動接点７を固定接点５に接触させると共に、可動接点７と固定接点５とに通電する状態で、可動接点７と固定接点５とを互いに衝突させて離反方向に超音波振動する。
【００１２】
以上の請求項１及び請求項２の方法で製造されるブレーカは、超音波振動によって接点をより効果的に活性化して接点の接触抵抗をより小さく安定にできる特徴がある。それは、以上の製造方法で製造されるブレーカが、可動接点金属板を２００μｍ以下と極めて薄い弾性金属板とし、さらに、この薄い金属板からなる弾性アームの先端に軽い可動接点を設けて超音波振動させるからである。弾性アーム先端の可動接点を軽くできるのは、薄い弾性金属板をプレス加工して突出部を設けてその表面に銀メッキ層を設けて可動接点を設け、あるいは薄い弾性金属板を折り返すように折曲加工して突出部を設けて、突出部の表面に銀メッキ層を設けて可動接点とするからである。弾性アームの先端に軽い可動接点を設けている弾性アームは、外装ケースを超音波振動させる状態において、先端の軽い可動接点の振幅、すなわち、可動接点が固定接点に接触する位置と離反する位置との距離を大きくできる。図１４は、超音波振動されて、弾性アーム６Ａの先端の可動接点７が振動される状態を示している。この図に示すように、超音波振動で可動接点が振動される振幅（Ｌ１）は、弾性アーム中央部の振幅（Ｌ２）よりも大きくなる。それは、弾性アームの先端に突出部を設けて、その表面に銀メッキ層を設けて可動接点とすることから、可動接点を極めて軽くできるからである。銀メッキ層の膜厚は弾性金属板の厚さに比較して十分に薄く、銀メッキ層によって弾性アームの先端がほとんど重くなることがない。軽い可動接点を先端に設けている弾性アームは、小さいエネルギーで先端を大きく振動できる。このため、以上のブレーカは、超音波振動によって弾性アーム６Ａの先端、すなわち可動接点７の振幅（Ｌ１）を、図１３に示す従来のブレーカの弾性アーム１０６Ａに比較して、図１４に示すように相当に大きくできる。固定接点に衝突し、また離れながら超音波振動で大きく振動する可動接点は、離反する状態では固定接点との間隔が広くなって接点間で発生するアークが大きくなり、また固定接点に衝突するときには運動のエネルギーが大きくなって接点の対向面は極めて効果的に活性化される。
【００１３】
本発明のブレーカの製造方法は、銀メッキ層３７の膜厚を２μｍ以上であって１００μｍ以下とすることができる。
【００１４】
本発明のブレーカの製造方法は、固定接点５を銀のインレイ材３５とすることができる。
【００１５】
本発明のブレーカの製造方法は、固定接点５の表面に、可動接点７の銀メッキ層３７よりも厚い銀メッキ層３６を設けることができる。
【００１６】
本発明のブレーカの製造方法は、ブレーカを、パック電池に内蔵されるブレーカとすることができる。
【００１７】
本発明のブレーカの製造方法は、固定接点金属板４とバイメタル８との間にＰＴＣヒーター９を配置することができる。ＰＴＣヒーター９は、バイメタル８と固定接点金属板４の間に配置して、固定接点金属板４に接続し、かつ、接点のオフ状態において、バイメタル８を介して可動接点金属板６を固定接点金属板４に接続することができる。
以上の方法で製造されるブレーカは、オフ状態においてＰＴＣヒーターに通電して、オフ状態に自己保持できるので、パック電池に内蔵されてより安全性を向上できる。パック電池が異常な状態で使用されてブレーカがオフに切り換えられた後には、電池を放電できるからである。
【００１８】
本発明のブレーカは、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を有する固定接点金属板４と、固定接点金属板４の固定接点５と対向する位置に可動接点７を配置する弾性アーム６Ａを有し、かつ弾性アーム６Ａを可動できるように弾性アーム６Ａの一端の固定部６Ｂを外装ケース１に固定してなる可動接点金属板６と、可動接点金属板６の弾性アーム６Ａを押して可動接点７を固定接点５から離すバイメタル８とを備えている。可動接点金属板６の弾性アーム６Ａは、バイメタル８に押されない状態で、それ自体の弾性で可動接点７を固定接点５に接触させる弾性を有している。バイメタル８は、弾性アーム６Ａと外装ケース底部１Ｔとの間に配設されている。ブレーカは、バイメタル８が熱変形しない非変形状態においては、弾性アーム６Ａの弾性で可動接点７が固定接点５に接触されてオン状態となり、バイメタル８が熱変形する反転湾曲状態においては、バイメタル８が弾性アーム６Ａを押圧して可動接点７を固定接点５から離してオフ状態に切り換えるようにしている。さらに、ブレーカは、可動接点金属板６が、厚さを２００μｍ以下とする導電性のある弾性金属板であって、この弾性金属板からなる弾性アーム６Ａの先端部に、固定接点５側に突出する可動接点７を設けており、この可動接点７は弾性金属板のプレス加工又は折曲加工で設けてなる突出部６Ｄの表面に銀メッキ層３７を設けてなる接点で、さらに、可動接点７及び固定接点５の接触面は、可動接点７を固定接点５に接触させる通電状態における超音波振動で活性化されている。
【００１９】
以上のブレーカは、超音波振動によって接点をより効果的に活性化して接点の接触抵抗をより小さく安定にできる特徴がある。それは、以上のブレーカが、可動接点金属板を２００μｍ以下と極めて薄い弾性金属板とし、さらに、この薄い金属板からなる弾性アームの先端に軽い可動接点を設けて超音波振動させるからである。弾性アーム先端の可動接点を軽くできるのは、薄い弾性金属板をプレス加工して突出部を設けてその表面に銀メッキ層を設けて可動接点を設け、あるいは薄い弾性金属板を折り返すように折曲加工して突出部を設けて、突出部の表面に銀メッキ層を設けて可動接点とするからである。弾性アームの先端に軽い可動接点を設けている弾性アームは、外装ケースを超音波振動させる状態において、先端の軽い可動接点の振幅、すなわち、可動接点が固定接点に接触する位置と離反する位置との距離を大きくできる。固定接点に衝突し、また離れながら超音波振動で大きく振動する可動接点は、離反する状態では固定接点との間隔が広くなって接点間で発生するアークが大きくなり、また固定接点に衝突するときには運動のエネルギーが大きなって接点の対向面は極めて効果的に活性化される。
【００２０】
本発明のブレーカは、弾性アーム６Ａの先端に設けてなる可動接点７の突出部６Ｄの平面形状を楕円形とすることができ、さらに、突出部６Ｄの平面形状が、弾性アーム６Ａの長手方向を短径として短手方向を長径とする楕円形とすることができる。このブレーカは、より長期間にわたって接点の接触抵抗を小さくできる特徴がある。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施例にかかる製造方法で製造されるブレーカの斜視図である。
【図２】図１に示すブレーカのオン状態を示す垂直縦断面図である。
【図３】図１に示すブレーカのオフ状態を示す垂直縦断面図である。
【図４】図２に示すブレーカのＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】図２に示すブレーカの分解断面図である。
【図６】図５に示すブレーカの本体ケースの平面図である。
【図７】図３に示すブレーカの接点構造を示す拡大断面図である。
【図８】接点構造の他の一例を示す拡大断面図である。
【図９】接点構造の他の一例を示す拡大断面図である。
【図１０】接点構造の他の一例を示す拡大断面図である。
【図１１】図８に示す弾性アームの先端部を下から見た平面図である。
【図１２】従来のブレーカを示す断面図である。
【図１３】従来のブレーカの超音波振動による弾性アームの振動状態を示す概略断面図である。
【図１４】本発明のブレーカの超音波振動による弾性アームの振動状態を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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の製造方法を例示するものであって、本発明はブレーカの製造方法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。
【００２３】
図１ないし図６に示すブレーカ３０は、外装ケース１と、この外装ケース１の内部に配置している固定接点５を有する固定接点金属板４と、この固定接点金属板４の固定接点５と対向する位置に可動接点７を配置する弾性アーム６Ａを有する可動接点金属板６とを備えている。さらに、図に示すブレーカ３０は、無通電タイプのブレーカとするので、周囲温度で変形して可動接点金属板６をオンからオフに切り換えるバイメタル８を、可動接点金属板６と外装ケース底部１Ｔとの間に配設している。さらに、図のブレーカ３０は、バイメタル８を加温するＰＴＣヒーター９も備える。図のブレーカ３０は、ＰＴＣヒーター９を備えるが、本発明のブレーカは、必ずしもＰＴＣヒーターを内蔵する必要はない。
【００２４】
可動接点金属板６の弾性アーム６Ａは、バイメタル８で押圧されない状態では、それ自体の弾性で可動接点７を固定接点５に接触させる弾性を有する。バイメタル８は、弾性アーム６ＡとＰＴＣヒーター９との間に配置される。このバイメタル８は、設定温度よりも低い状態では熱変形しない非変形状態にある。この状態ではバイメタル８が弾性アーム６Ａを押さず、ブレーカ３０は、弾性アーム６Ａの弾性で可動接点７を固定接点５に接触させてオン状態となる。ブレーカ３０は、設定温度よりも高くなると、バイメタル８が熱変形して反転して、反転湾曲状態となる。反転湾曲状態のバイメタル８は、中間部を外装ケース底部１ＴのＰＴＣヒーター９に接触させて、両端の外周縁部で弾性アーム６Ａを押し上げて可動接点７を固定接点５から離してオフ状態に切り換える。
【００２５】
バイメタル８は、温度が上昇して熱変形するように、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、外形を四角形とし、かつ中央凸に湾曲する形状である。バイメタル８は、弾性アーム６Ａと外装ケース底部１Ｔとの間にあって、図においては、弾性アーム６ＡとＰＴＣヒーター９との間にあって、設定温度になると熱変形して反転し、反転湾曲状態となる。
【００２６】
バイメタル８は、非変形状態から反転湾曲状態に変形でき、かつ位置ずれしないように外装ケース１に設けたバイメタル収納部２８に配置される。外装ケース１は、図６の平面図に示すように、四角形のバイメタル８を定位置に配置するバイメタル収納部２８を設けている。外装ケース１は、バイメタル８の周囲に外周壁１０を設けて、外周壁１０の内側をバイメタル収納部２８としている。外周壁１０で囲まれるバイメタル収納部２８は、その内形をバイメタル８の外形よりもわずかに大きくして、バイメタル８を非変形状態と反転湾曲状態に変形できる状態で定位置に配置している。
【００２７】
可動接点金属板６は、弾性変形する金属板で、外装ケース１に固定される固定部６Ｂと、先端に可動接点７を設けている弾性アーム６Ａとを有する。可動接点金属板６は、図２と図３に示すように、固定部６Ｂを外装ケース１に固定して、先端側の弾性アーム６Ａを、外装ケース１に設けている収納スペース２０に配設している。可動接点金属板６は、外装ケース１に設けている第２の外壁１１Ｂの上部に固定部６Ｂを固定している。可動接点金属板６は、固定部６Ｂの外側を外装ケース１から突出させており、この突出片６Ｘを可動側の接続端子４１としている。
【００２８】
可動接点金属板６は、収納スペース２０に配置される弾性アーム６Ａを、あるいは全体を弾性変形できる金属板としている。さらに、可動接点金属板６は、この弾性アーム６Ａ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。この可動接点金属板６は、バイメタル８の非変形状態では、可動接点７を固定接点５に接触させてブレーカをオン状態とし、バイメタル８の反転湾曲状態では、バイメタル８に押される弾性アーム６Ａを弾性変形して、可動接点７を固定接点５から離してブレーカをオフ状態とする。
【００２９】
可動接点金属板６は、厚さを１００μｍとするリン青銅である。ただ、可動接点金属板は、厚さを２００μｍ以下とする導電性のあるリン青銅以外の弾性金属板も使用できる。可動接点金属板６は、厚すぎると高い周波数の超音波振動で効率よく可動接点を振動できず、反対に薄すぎると電流容量が小さくなる。したがって、可動接点７を効率よく超音波で振動させることから、厚さが２００μｍ以下の弾性金属板を使用し、電流容量を大きくすることから、厚さが５０μｍ以上の金属板を使用する。
【００３０】
図７の拡大断面図に示す可動接点金属板６は、弾性アーム６Ａの先端部を折曲加工して折り返し、折返片６Ｅを固定接点５側に積層して、固定接点５側に突出する突出部６Ｄを設けて、突出部６Ｄの表面を銀メッキして可動接点７としている。この可動接点金属板６は、弾性アーム６Ａの先端部を銀メッキした後、折曲加工して表面に銀メッキ層３７のある突出部６Ｄを設けて可動接点７とすることができる。
【００３１】
また、可動接点金属板６は、図８の拡大断面図に示すように、弾性金属板である弾性アーム６Ａの先端部をプレス加工して、固定接点５側に突出する突出部６Ｄを設けて、この突出部６Ｄの表面を銀メッキして可動接点７とすることができる。可動接点金属板６は、弾性アーム６Ａの先端を銀メッキした後、プレス加工して突出部６Ｄを設けてこの突出部６Ｄを可動接点７とすることもできる。図１１は弾性アーム６Ａの先端部を下から見た平面図である。この図に示す弾性アーム６Ａは、突出部６Ｄの平面形状を楕円形としている。とくに、この図に示す突出部６Ｄは、弾性アーム６Ａの長手方向を楕円の短径とし、短手方向を長径とする楕円形としている。この構造の可動接点７は、広い面積で固定接点に接触して、より長期間にわたって接点の接触抵抗を小さくできる。
【００３２】
突出部６Ｄ表面の銀メッキ層３７の膜厚は５μｍである。ただし、銀メッキ層の膜厚は、２μｍ〜１００μｍ、好ましくは３μｍ〜５０μｍとすることもできる。銀メッキ層３７は、厚くして、接点をオンオフに切り換える耐久性を向上できる。
【００３３】
図７の可動接点金属板６は、厚さが２００μｍ以下と極めて薄い金属板をわずかな幅で折り返して突出部６Ｄとして、この突出部６Ｄの表面を銀メッキして可動接点７とするので、可動接点７を設けながら薄い弾性アーム先端の重量増加を少なくでき、超音波振動によって、可動接点７を大きな振幅で振動できる。したがって、このブレーカも、通電状態で超音波振動することで、接点を理想的な状態で活性化して、接触抵抗を小さい状態にできる。
【００３４】
図８の可動接点金属板６は、突出部６Ｄの表面に銀メッキ層３７を設けて可動接点７とするので、可動接点７を設けながら薄い弾性アーム先端の重量がほとんど増加しない。このため、超音波振動によって、可動接点７を大きな振幅で振動できる。したがって、このブレーカ３０は、通電状態で超音波振動して接点をより理想的な状態で活性化して、接触抵抗を小さい状態にできる。
【００３５】
さらに、図２ないし図５に示す可動接点金属板６は、バイメタル８側に凸部６Ｃを設けている。図の可動接点金属板６は、バイメタル８に接触する一対の凸部６Ｃを、バイメタル８側に突出して設けている。一対の凸部６Ｃは、図６に示すように、可動接点金属板６の長手方向に延びる中心線ｍ上であって、可動接点金属板６の長手方向に離して配置している。この可動接点金属板６は、一対の凸部６Ｃにバイメタル８の両端の外周縁部を接触させて互いに押圧するようにしている。図に示す凸部６Ｃは、外形を円弧状としており、バイメタル８の外周縁部８ｂを横方向に摺動させることなく確実に接触させて互いに押圧できるようにしている。図示しないが、可動接点金属板は、バイメタルの両端部と対向する下面に、複数の凸部を設けることもできる。
【００３６】
図１ないし図６に示すブレーカ３０は、外装ケース１を、プラスチック製の本体ケース２とプラスチック部を有する蓋ケース３で形成している。図１ないし図６の外装ケース１は、本体ケース２の底部１３に固定接点金属板４をインサート成形して固定して、上面に蓋ケース３を固定している。本体ケース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２０を設けている。収納スペース２０は、固定接点金属板４で底面を閉塞して、蓋ケース３で上面を閉塞している。したがって、外装ケース１は、底面側の表面には固定接点金属板４が露出している。
【００３７】
可動接点金属板６と固定接点金属板４と蓋ケース３は、本体ケース２に固定される。本体ケース２は、バイメタル８やＰＴＣヒーター９を収納する収納スペース２０の両側に、第１の外壁１１Ａと第２の外壁１１Ｂとを設け、さらに第１の外壁１１Ａと第２の外壁１１Ｂとの間を連結する対向壁１２を設けて、一対の対向壁１２と、一対の外壁１１とで収納スペース２０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２０は、周囲を外周壁１０で囲み、底面を固定接点金属板４で閉塞し、さらに上面を蓋ケース３で閉塞して内部を閉塞された中空状としている。
【００３８】
本体ケース２は、第１の外壁１１Ａに固定接点金属板４の一部を、図２と図３においては固定接点金属板４の中間部４Ｂを第１の外壁１１Ａの途中にインサート成形して固定している。したがって、固定接点金属板４は、第１の外壁１１Ａを貫通する状態で本体ケース２に固定され、収納スペース２０の内部に露出する部分を固定接点５とし、外部に引き出される突出片４Ｘを固定側の接続端子４２としている。
【００３９】
さらに、本体ケース２は、第２の外壁１１Ｂに可動接点金属板６の固定部６Ｂを固定して、可動接点金属板６の弾性アーム６Ａを収納スペース２０に配置している。図２と図３のブレーカ３０は、第２の外壁１１Ｂの上端面に可動接点金属板６の固定部６Ｂを固定している。本体ケース２は、図２、図３、及び図６に示すように、第２の外壁１１Ｂ上端面に、外周壁１０の上面よりも一段低い段差凹部２１を設けており、この段差凹部２１に可動接点金属板６の固定部６Ｂを嵌合させて定位置に配置している。図の本体ケース２は、この嵌着凹部２１の中央部から突出して、可動接点金属板６の固定部６Ｂを貫通する連結凸部１５を設けている。可動接点金属板６の固定部６Ｂには、連結凸部１５を貫通させる貫通孔６Ｆを設けている。図６に示す連結凸部１５は、水平断面形状を長円形として、可動接点金属板６の固定部６Ｂを正確な姿勢で段差凹部２１に配置できるようにしている。さらに、図６に示す段差凹部２１は、可動接点金属板６の両側部を位置決めする位置決リブ２２を第２の外壁１１Ｂの上端部に形成している。図６に示す第２の外壁１１Ｂは、その上端面において、位置決リブ２２以外の部分を、外周壁１０の上面よりも低くして嵌着凹部２１を設けることにより、段差形状の位置決リブ２２を形成している。可動接点金属板６は、固定部６Ｂの両側に位置決リブ２２を案内する位置決凹部６Ｇを設けている。可動接点金属板６は、固定部６Ｂに開口された貫通孔６Ｆに連結凸部１５が挿入されると共に、固定部６Ｂの両側に設けた位置決凹部６Ｇに位置決リブ２２が案内されて、第２の外壁１１Ｂの段差凹部２１の定位置に配置される。固定部６Ｂが段差凹部２１に配置された可動接点金属板６は、接着して第２の外壁１１Ｂに固定され、あるいは本体ケース２に固定される蓋ケース３に挟まれて、すなわち、第２の外壁１１Ｂの段差凹部２１の底面と蓋ケース３の対向面とで上下両面から挟着されて外装ケース１の定位置に固定される。
【００４０】
蓋ケース３は、図１ないし図６に示すように、本体ケース２の上端開口部側において、可動接点金属板６の外側に積層される積層金属板２５と、この積層金属板２５を固定している連結プラスチック２６とを備えている。蓋ケース３は、内面側、すなわち、本体ケース２側に積層金属板２５を表出させており、この積層金属板２５で可動接点金属板６の上方をカバーする状態で、本体ケース２の開口部側に配置されている。図１ないし図６に示す蓋ケース３は、上面側において積層金属板２５のほぼ全面を連結プラスチック２６で被覆して絶縁している。積層金属板２５は、連結プラスチック２６にインサート成形して固定される。インサート成形される積層金属板２５は、連結プラスチック２６を成形する金型の成形室に仮止めされ、成形室に溶融状態のプラスチックを注入して連結プラスチック２６に固定される。
【００４１】
以上の蓋ケース３は、連結プラスチック２６の外周縁部を本体ケース２の外周壁１０の上面に固定して、本体ケース２に固定している。蓋ケース３の連結プラスチック２６は、図５に示すように、本体ケース２の外周壁１０と対向する外周縁部に、本体ケース２側に突出する外周壁２７を備えており、この外周壁２７の内側に積層金属板２５を表出させている。連結プラスチック２６の外周壁２７は、本体ケース２の両端部に設けている第１の外壁１１Ａと第２の外壁１１Ｂに固定され、さらに対向壁１２に固定される。
【００４２】
図５に示す外装ケース１は、蓋ケース３と本体ケース２とを正確に位置決めしながら連結するために、互いに嵌合する連結凸部１５、１７と連結凹部１６、１８とを備えている。本体ケース２は、前述のように、第２の外壁１１Ｂの上面において、可動接点金属板６の固定部６Ｂを貫通して位置決めする連結凸部１５を突出して設けている。蓋ケース３は、本体ケース２の第２の外壁１１Ｂ側の端部において、この連結凸部１５と対向する位置に、連結凸部１５を案内する連結凹部１６を設けている。さらに、図５に示す蓋ケース３は、本体ケース２の第１の外壁１１Ａ側の端部の両側において、外周壁２７の下面から本体ケース２に向かって突出する連結凸部１７を設けている。本体ケース２は、図６に示すように、これらの連結凸部１７と対向する対向壁１２の上面に、連結凸部１７を案内する連結凹部１８を設けている。以上の外装ケース１は、本体ケース２の第１の外壁１１Ａ側の端部において、蓋ケース３の両側の連結凸部１７が本体ケース２の連結凹部１８に案内されると共に、本体ケース２の第２の外壁１１Ｂ側の端部において、可動接点金属板６の固定部６Ｂを貫通する連結凸部１５が蓋ケース３の連結凹部１６に案内されて、蓋ケース３が本体ケース２の正確な位置に連結される。
【００４３】
連結凸部１５、１７と連結凹部１６、１８を介して定位置に連結される蓋ケース３と本体ケース２は、超音波溶着して連結プラスチック２６が本体ケース２に固定される。図５に示す蓋ケース３は、連結プラスチック２６の外周壁２７の下面であって、本体ケース２の外周壁１０との対向面に位置して、超音波振動で溶融される溶融凸条１９を設けている。図の蓋ケース３は、外周壁２７の下面に沿って溶融凸条１９を突出して設けている。この蓋ケース３は、可動接点金属板６の固定部６Ｂと対向する部分を除く外周縁部に、底面視略コ字状の溶融凸条１９を設けている。この蓋ケース３は、前述の連結凸部１５、１７と連結凹部１６、１８とを介して本体ケース２の定位置に連結する状態で、外周部を超音波振動させて、溶融凸条１９を摩擦熱で溶融させて本体ケース２の外周壁１０に溶着させる。さらに、超音波振動される蓋ケース３と本体ケース３は、互いに連結された連結凸部１５、１７と連結凹部１６、１８の接触部分も摩擦熱で溶融されて互いに溶着される。ただ、外装ケースは、蓋ケースの連結プラスチックと本体ケースとを接着して、あるいは嵌着構造や係止構造で連結して固定することもできる。
【００４４】
図１と図２に示すブレーカ３０は、バイメタル８が熱変形しない状態で、可動接点７を確実に固定接点５に接触できるように、弾性アーム６Ａの後端部を下方に押圧する押圧凸部２５Ａを積層金属板２５の内面から突出して設けている。この可動接点金属板６は、弾性アーム６Ａの後端部が押圧凸部２５Ａで下向きに押圧されることで、弾性アーム６Ａの先端部が下方に付勢されて、先端の可動接点７を確実に固定接点５に接触させる。
【００４５】
さらに、図２ないし図５に示す外装ケース１は、本体ケース２の収納スペース２０の底部にＰＴＣヒーター９を配置するヒーター収納部２９を設けている。ヒーター収納部２９は、バイメタル収納部２８の内側にあって、その底部に設けられる。ヒーター収納部２９は、ＰＴＣヒーター９を定位置に抜けないように固定する凹部である。ＰＴＣヒーター９は、このヒーター収納部２９に接着して固定され、あるいは抜けないように嵌着して固定される。ヒーター収納部２９は収納スペース２０の中央部にあって、その底面を固定接点金属板４の先端部４Ａで閉塞している。ヒーター収納部２９は、ここにＰＴＣヒーター９を挿入できるように、内形をＰＴＣヒーター９の外形よりもわずかに大きくしている。また、ヒーター収納部２９は、外周縁に沿って凸部１４を設けている。ヒーター収納部２９に挿入されるＰＴＣヒーター９は、凸部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を載せている。
【００４６】
収納スペース２０は、ヒーター収納部２９の底面を固定接点金属板４で閉塞し、ヒーター収納部２９の外側底面を本体ケース２のプラスチックで閉塞している。本体ケース２は、ヒーター収納部２９の外側で収納スペース２０の底を閉塞しているプラスチック製の底部１３に、固定接点金属板４をインサート成形して本体ケース２に固定している。
【００４７】
図１ないし図６に示すブレーカ３０は、本体ケース２の収納スペース２０に、底から順番に、ＰＴＣヒーター９とバイメタル８と可動接点金属板６の弾性アーム６Ａを収納して、本体ケース２の第１の外壁１１Ａには固定接点金属板４の中間部４Ｂを固定して、第２の外壁１１Ｂには可動接点金属板６の固定部６Ｂを固定している。
【００４８】
固定接点金属板４は、インサート成形して本体ケース２に固定している。固定接点金属板４は、先端部４Ａを収納スペース２０の底部１３に埋設し、中間部４Ｂを収納スペース２０の底部１３から本体ケース２の第１の外壁１１Ａに埋設するようにインサート成形して、本体ケース２に固定している。図２と図３の固定接点金属板４は、ヒーター収納部２９の底部を閉塞する部分よりも、第１の外壁１１Ａに埋設される部分を高くするように段差部４Ｄを設けて、段差部４Ｄを本体ケース２の底部１３に埋設して、段差部４Ｄの後端側を底部１３の上面に露出させて、この露出部を固定接点５としている。
【００４９】
固定接点金属板４は、図７と図８に示すように、金属板に銀のインレイ材３５を圧入して固定接点５としている。固定接点５の金属板は、銅や銅合金、あるいはニッケルやニッケル合金である。インレイ材３５は厚くして、接点の寿命を長くできるので、厚さは２００μｍとしている。ただ、固定接点金属板４は、図９と図１０に示すように、表面を銀メッキして、銀メッキ層３６を固定接点５とすることができる。固定接点５の銀メッキ層３６は、可動接点７の銀メッキ層３７よりも厚く、たとえば６μｍである。ただ、固定接点の銀メッキ層の膜厚は、５μｍ〜１００μｍ、好ましくは３μｍ〜５０μｍとして、可動接点よりも厚くすることができる。固定接点の銀メッキ層を厚くすることで、固定接点を損傷しやすい極性に接続して、接続の寿命を長くできる。
【００５０】
ＰＴＣヒーター９は、通電されることによって発熱して、バイメタル８を加熱する。ＰＴＣヒーター９は、対向面を円形あるいは長円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。上下面に電極を設けているＰＴＣヒーター９は、下面を固定接点金属板４に接触して、上面をバイメタル８を介して可動接点金属板６に接触できるようにしている。このＰＴＣヒーター９は、可動接点金属板６の可動接点７が固定接点５に接触するオン状態では、可動接点金属板６とバイメタル８とが非接触状態となって通電されず、可動接点金属板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、可動接点金属板６に接触するバイメタル８と固定接点金属板４とを介して通電されて発熱し、バイメタル８を加熱する。加熱されるバイメタル８は、図３に示すように、可動接点７を固定接点５から離すオフ状態に保持する。
【００５１】
このブレーカ３０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、パック電池に使用して安全性を向上できる。それは、パック電池が異常な温度になってブレーカ３０がオフに切り換えられた後は、パック電池の電池からＰＴＣヒーター９に通電され続けてバイメタル８が加熱されるので、ブレーカ３０がオン状態に復帰することなく、電池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。電池が完全に放電されると、ＰＴＣヒーターに通電できなくなってＰＴＣヒーターがバイメタルを加温できなくなり、ブレーカがオン状態に復帰するが、この状態では、電池は放電できなくなっているので、安全性は確保される。また、パック電池を充電器に接続して充電する状態でパック電池が異常な温度になって、ブレーカで電流を遮断する場合においても、充電器から供給される電力でＰＴＣヒーターに通電してオフ状態に保持できるので、ブレーカがオン状態に復帰することなく、充電器から電力が供給される間は電流を遮断する状態に保持できる。したがって、このパック電池は、ブレーカがオフに切り換えられた後は、通電状態が解除されるまでＰＴＣヒーターに通電してブレーカをオフ状態に保持できるので、安全性をより向上できる。
【００５２】
以上のブレーカ３０は、組み立てられた後、接点に通電する状態で超音波振動させて接点を活性化する。ブレーカは、可動接点７と固定接点５とを互いに衝突させて離反方向に超音波振動させる。すなわち、ブレーカは、固定接点と可動接点とが互いに接近し衝突し、また互いに離れる方向に相対的に移動するように超音波振動させる。超音波振動させる状態で接点の電流は、抵抗負荷の状態で、好ましくは０．１Ａ〜１００Ａとする。超音波振動時における接点電流を大きくして、接点はより効果的に活性化される。抵抗と直列にコイルを接続しているインダクタンスのある負荷は、電流を遮断するときにコイルに蓄えられる電流エネルギーが大きくなるので接点電流を小さくして接点を活性化できる。コイルに蓄えられる電流のエネルギーを消費するために、接点の放電電流が大きくなるからである。したがって、接点電流は、抵抗負荷とインダクタンス負荷とを考慮して最適な値に設定する。さらに、ブレーカは、接点の電流を大きくするとジュール熱で発熱してそれ自体でオフ状態に切り換えられる特性がある。超音波振動で接点を活性化するには、可動接点７を固定接点５に接触するオン状態に保持する必要がある。したがって、接点に大電流を流して超音波振動させる方法は、超音波振動させる時間を短くして、接点がオン状態にある状態で超音波振動させる。したがって、接点に大電流を流して超音波振動させる方法は、超音波振動させる時間を短くする。
【００５３】
通電状態で接点を超音波振動させる時間は０．１ミリ秒〜１秒とする。超音波振動させる時間は、長くして接点をより効果的に活性化できるが、長すぎると接点の銀メッキ層３７、３６が損傷を受けるので、銀メッキ層３７、３６を損傷することなく接点を活性化できる時間に設定される。また、超音波振動による接点の活性化は、接点電流、負荷の種類、超音波振動の振幅にも影響を受け、接点電流と振幅が大きいと短時間で接点がより効果的に活性化される。したがって、超音波振動させる時間は、接点電流と超音波振動の振幅を考慮して前述の範囲で最適値に設定される。
【００５４】
また、接点を超音波振動させる周波数は２０ＫＨｚ〜６ＧＨｚ、好ましくは２０ＫＨｚ〜１ＧＨｚとする。超音波振動の周波数を高くして、単位時間に可動接点７と固定接点５との衝突回数と離反回数とを多くできる。ただ、超音波振動の周波数が高すぎると可動接点７が固定接点５から離れる間隔が狭くなって放電による活性化が低下し、反対に周波数が低すぎると衝突回数が少なくなって活性化が低下するので、超音波振動の周波数は、弾性アーム６Ａの厚さや長さを考慮し、さらに弾性アーム６Ａの共振周波数を考慮して、最適値に設定される。
【００５５】
さらに、ブレーカを超音波振動させる振幅は０．０１μｍ〜１００μｍとする。超音波振動の振幅を大きくして、可動接点７が固定接点５に衝突する運動のエネルギーを大きくでき、また可動接点７が固定接点５から離れる間隔を大きくできる。ブレーカを超音波振動させる振幅は、可動接点７を固定接点５から離す間隔に影響を与える。ただ、可動接点７が固定接点５から離れる間隔は、弾性アーム６Ａを共振させることで、ブレーカを超音波振動させる振幅よりも大きくできる。したがって、ブレーカを超音波振動させる周波数を、弾性アーム６Ａの共振周波数やその近傍、あるいはその共振周波数の整数倍、あるいは又、共振周波数の整数分の１に設定することで可動接点７を固定接点５から充分な間隔に離して、効果的に活性化できる。
【００５６】
ブレーカを超音波振動させる振幅を大きくするには、ブレーカに接触してこれを超音波振動させる超音波振動子や超音波ホーンの出力を大きくする必要がある。大出力の超音波振動子や超音波ホーンをブレーカの外装ケース１に押圧して超音波振動させると、超音波振動子との接触箇所が超音波振動による発熱で変形する等の弊害があるので、ブレーカを超音波振動させる振幅は、接点を活性化できる範囲で小さく設定される。
【００５７】
［実施例１］
可動接点金属板６に、厚さを１００μｍとするリン青銅を使用し、弾性アーム６Ａの長さを５ｍｍ、横幅を１．５ｍｍ、弾性アーム６Ａの先端部を長さ０．６ｍｍで折り返して突出させて、突出部６Ｄ表面の銀メッキ層３７の膜厚を５μｍ、固定接点を、厚さを３０μｍとするインレイ材（ＡｇＮｉ）とし、外装ケース１の外形を縦５．８ｍｍ×横３．７ｍｍ×高さ１．０５ｍｍとするブレーカを試作し、このブレーカを接点電流を２０Ａ、超音波振動の周波数を１００ＫＨｚ、振動の振幅を５μｍ、超音波振動させる時間を１０ｍｓｅｃとして、１００個のブレーカを試作すると、このブレーカの接点の接触抵抗は、平均値で６．１ｍΩとなる。ちなみに、超音波振動させる以前の接点の接触抵抗は、平均値で１３．９ｍΩとなる。さらに、超音波振動で接点を活性化したブレーカは、抵抗負荷で１５Ａの接点電流を通電する状態で１２０００回オンオフしても、接点の接触抵抗は０．５ｍΩよりも小さく、極めて優れた特性を示す。
【００５８】
［実施例２］
可動接点金属板６に、厚さを１００μｍとするリン青銅を使用し、弾性アーム６Ａの長さを５ｍｍ、横幅を１．５ｍｍ、弾性アーム６Ａの先端をプレス加工して突出させる突出高さを０．０７ｍｍ、突出部６Ｄ表面の銀メッキ層３７の膜厚を５μｍ、固定接点５を、厚さを３０μｍとするインレイ材（ＡｇＮｉ）とし、外装ケース１の外形を縦５．８ｍｍ×横３．７ｍｍ×高さ１．０５ｍｍとするブレーカを試作し、このブレーカを接点電流を２０Ａ、超音波振動の周波数を１００ＫＨｚ、振動の振幅を５μｍ、超音波振動させる時間を１０ｍｓｅｃとして、１００個のブレーカを試作すると、このブレーカの接点の接触抵抗は、平均値で５．６ｍΩとなる。ちなみに、超音波振動させる以前の接点の接触抵抗は、平均値で１３．７ｍΩとなる。さらに、超音波振動で接点を活性化したブレーカは、抵抗負荷で１５Ａの接点電流を通電する状態で１２０００回オンオフしても、接点の接触抵抗の増加はわずかに０．５ｍΩよりも小さく、極めて優れた特性を示す。
【００５９】
以上のブレーカは、例えば、パック電池に使用されて、パック電池の電池と直列に接続される保護素子として使用することができる。保護素子であるブレーカは、電池温度や周囲温度を検出して、検出温度が設定温度を越えるとバイメタルを熱変形させて電流を遮断する。
【符号の説明】
【００６０】
１…外装ケース                    １Ｔ…外装ケース底部
２…本体ケース
３…蓋ケース
４…固定接点金属板                ４Ａ…先端部
４Ｂ…中間部
４Ｄ…段差部
４Ｘ…突出片
５…固定接点
６…可動接点金属板                ６Ａ…弾性アーム
６Ｂ…固定部
６Ｃ…凸部
６Ｄ…突出部
６Ｅ…折返片
６Ｆ…貫通孔
６Ｇ…位置決凹部
６Ｘ…突出片
７…可動接点
８…バイメタル
９…ＰＴＣ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…凸部
１５…連結凸部
１６…連結凹部
１７…連結凸部
１８…連結凹部
１９…溶融凸条
２０…収納スペース
２１…段差凹部
２２…位置決リブ
２５…積層金属板                  ２５Ａ…押圧凸部
２６…連結プラスチック
２７…外周壁
２８…バイメタル収納部
２９…ヒーター収納部
３０…ブレーカ
３５…インレイ材
３６…銀メッキ層
３７…銀メッキ層
４１…可動側の接続端子
４２…固定側の接続端子
１０４…固定接点金属板
１０５…固定接点
１０６…可動接点金属板
１０６Ａ…弾性アーム
１０７…可動接点
１０８…バイメタル
１０９…ＰＴＣヒーター
ｍ…中心線
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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