(57)【要約】【課題】  高容量のサーマルプロテクターのために、導通性の良い合金で固定片を構成しながら、この固定片からの放熱の過多を抑制して、電流を遮断すべき時に遮断状態を迅速且つ確実に発生し、維持できる自己保持回路を提供する。【解決手段】  固定接点を有する固定片及び可動接点を有する可動片並びに熱応動素子が筐体の内部に配置され、固定片及び又は可動片は、接点の近傍において表面を例えばニッケルめっきされた導電率６０％ＩＡＣＳ以上の銅合金部材であって、筐体に埋設され、さらに筐体の外部に延長された端子を有し、熱応動素子と共に正特性サーミスターを挟んで保持する。【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及び可動接点を有する可動片が、温度変化に応じて反転する熱応動素子により該固定接点と該可動接点が接触又は離反するように、筐体の内部に配置され、
前記固定片及び又は可動片、表面をニッケル又はクロム若しくはこれらを主成分とする合金によりめっきされた導電率６０％ＩＡＣＳ以上の銅合金部材であって、前記筐体に埋設され、さらに前記筐体の外部に延長された端子を有し、前記熱応動素子又は前記可動片と共に正特性サーミスターを挟んで保持することを特徴とするサーマルプロテクター。
【請求項２】
前記銅合金部材は、導電率７０％ＩＡＣＳ以上であることを特徴とする請求項１のサーマルプロテクター。
【請求項３】
前記めっきは、前記固定接点の近傍において、前記固定接点と前記固定片との間に施されたことを特徴とする請求項１又は２のサーマルプロテクター。
【請求項４】
前記めっきは、２．０乃至３．０μｍであることを特徴とする請求項１乃至３のサーマルプロテクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、形態機器のバッテリーパックにおいて過熱を防止するサーマルプロテクターに関する。更に詳しくは、ＰＴＣ（正特性サーミスター）を内蔵することにより自己保持回路を構成するサーマルプロテクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
ノートブックパソコン、タブレットパソコン、携帯電話などの携帯機器には、通常、リチウム二次電池などのバッテリーパックが搭載され、電源として用いられている。この類のバッテリーパックには、多くの場合、バイメタルのような熱応動素子を用いたサーマルプロテクターが用いられ、安全装置となっている。近年、これらの携帯機器は高機能化しているため、消費電力と共にバッテリーパックの充放電時の電流が大きくなり、サーマルプロテクターにも電流の高容量化が望まれるようになっている。
【０００３】
これらの要求に応じて、特許文献１には、熱応動部材（バイメタル）近傍に設けられた電気抵抗を高めるための手段と熱応動手段以外の部分に設けられた電気抵抗を下げる手段とを備えるサーマルプロテクターが記載されている。特許文献１においては、可動片を低抵抗にする手段として、純銅、リン青銅、黄銅が用いられており、一方で、可動片を高抵抗手段としてＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３０１，６ｍａｓｓ％Ａｌ−４ｍａｓｓ％Ｖ−Ｔｉなどのほか、Ｃｕ−Ｎｉ−ＭｎとＮｉ−Ｆｅの組合せやＮｉ−Ｃｒ−ＦｅとＮｉ−Ｆｅの組合せなどが例示されている。
【０００４】
サーマルプロテクターを小型化し、且つ自己保持回路を構成するには、特許文献２におけるように、可動片と固定片の間にＰＴＣを接触させて配置するのが最も簡易で確実な方法である。ここでＰＴＣは、バイメタルが一旦反転すると可動片と固定片との間にあって漏れ電流を自らに流して発熱し、バイメタルの反転状態を維持して、自己保持回路をなす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３３１６９３号公報
【特許文献２】特開２００５−１８５７４９号公報
【特許文献３】特開２００６−３３８９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のような先行技術では、部品点数が増加し、また、サーマルプロテクター全体の導通が損なわれるため、工費の節減や高容量化に限界があった。一方で、高抵抗の部分を持たずに、導通性の良い合金のみで固定片を構成すると、次のような問題が生ずる可能性がある。導電性が大きい金属は、伝熱性も大きいため、少なくとも固定片の一部が端子となって外部に露出されると、この端子からの放熱が過多となる。そのため、ＰＴＣの発熱がバイメタルに充分に伝わらないゆえ、遮断すべき時にバイメタルの反転状態を維持できない虞がある。
【０００７】
本発明の目的は、高容量のサーマルプロテクターのために、導通性の良い合金で固定片を構成しながら、上記のような放熱の過多を抑制して、電流を遮断すべき時に遮断状態を維持できる確実性を担保することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、この課題を解決するため、鋭意検討の末、次のような構成を見出した。
本発明の第１態様は、固定接点を有する固定片及び可動接点を有する可動片が、温度変化に応じて反転する熱応動素子により該固定接点と該可動接点が接触又は離反するように、筐体の内部に配置され、固定片及び又は可動片は、表面をニッケル又はクロムでめっきされた導電率６０％ＩＡＣＳ以上の銅合金部材であって、筐体に埋設され、さらに筐体の外部に延長された端子を有し、熱応動素子又は可動片と共に正特性サーミスターを挟んで保持することを特徴とする。
【０００９】
さらに本発明の第２態様は、銅合金部材が、導電率７０％ＩＡＣＳ以上であることを特徴とする。
【００１０】
さらに本発明の第３態様は、前記のめっきが固定接点の近傍において、固定接点と固定片との間に施されたことを特徴とする。
【００１１】
さらに本発明の第４態様は、前記のニッケル又はクロムめっきが、２．０乃至３．０μｍであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の第１態様によれば、電流の高容量化を実現し、且つ固定片及び端子からの放熱の過多を抑制して自己保持回路の確実性を担保できる。
【００１３】
さらに本発明の第２乃至４態様によれば、許容電流１０Ａ以上のサーマルプロテクターに、動作の迅速で確実な自己保持回路を装備できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】サーマルプロテクターの全体的構造を概念的に表す断面図
【図２】固定片の層構造を概念的に表す拡大断面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図を用いて本発明の実施形態を説明する。図１のようにサーマルプロテクター１は、可動片２、固定片３、バイメタル４（熱応動素子）及びＰＴＣ５（正特性サーミスター）を樹脂製のケース６（筐体）の内部に配置して構成されている。ケース６はカバー６１とベース６２により構成されている。
【００１６】
可動片２は、一方の先端に可動接点２１を有する細長い板状の金属部材である。可動接点２１は、金、銀などの導通性の良い金属を主成分とする合金から形成され、溶接、その他、既知の方法で可動片２に接合される。可動片２は、金属板材をプレス成形により所定の形状に加工して形成する。可動片２の別の先端は、ケースの外部まで延長され、第１端子２２となっている。可動片２は、サーマルプロテクターを高容量とするために、導電性の良い合金で形成され、６０％ＩＡＣＳ以上の導電率を有するのが好ましい。第１端子２２の形態は、可動片２のケース６内部に収まる部分と一体に連続するもののみでなく、複数の部材を接合したものであってもよい。
【００１７】
固定片３は、可動片２と同様に、金属板材をプレス成形により所定の形状に加工した後、インサート成形により樹脂中に埋設されて、ベース６２の一部を構成する。固定片３の可動接点２１と接触する部分には、固定接点３１が施される。固定接点３１は、金、銀などの導通性の良い金属又はこれらの金属を主成分とする合金をクラッド、めっき、その他の既知の方法により固定片３に接合することにより構成する。固定片３の一端は、ベース６２の外部に延長されて第２端子３２をなす。固定片３の別の一端及び中間部は、ＰＴＣ５を収容する穴部の底面をなす。
【００１８】
バイメタル４は、膨張率の異なる複数種の金属材料を積層させた平板状の部材である。バイメタル４の形状は、矩形又は円形で、薄い平板であれば特に限定しない。バイメタル４は、温度変化に応じて反転し、又は原形に復帰する。かかる変形によりバイメタル４は、図１（ｂ）のように、可動片２を押し上げ又は原形に戻して、可動接点２１と固定接点３１とを離反又は接触させる。
【００１９】
ＰＴＣ５は、例えばチタン酸バリウムなどを主成分として平板状又は円盤状に形成された感熱素子であり、導通すると発熱して電機抵抗を急増させる。ＰＴＣ５は、バイメタル４又は可動片２の近傍に沿って配置され、バイメタル４と固定片３との間にあって挟まれて保持される。バイメタル４が温度上昇により反転して可動片２を図１（ｂ）におけるように押し上げている状態で、漏れ電流Ｌを可動片２と固定片３との間に流して発熱しバイメタル４に熱量を供給し、バイメタル４の反転している状態を維持する。かくして自己保持回路が形成される。
【００２０】
固定片３と可動片２は、製造加工が容易となることから同一の材質で形成するのが望ましい。よって、高容量のサーマルプロテクター１を構成するために、固定片３は、導電率６０％ＩＡＣＳ以上の銅合金部材から形成される。さらに、固定片３は、電流容量を１０Ａ以上に拡大するために７０％ＩＡＣＳ以上の導電率を有するのが好ましい。但し、これがため可動片２と固定片３の材料の異なることが排除されるものではいない。
【００２１】
固定片３の一部は、第２端子３２となって、又は端子になる部材と接合して外部に露出している。さらに、図１におけるようにベース６２には、ＰＴＣ５を収容する穴部の底面６４をなす部分が存在し、ここで固定片３は、ケース６の樹脂部６３から外に露出している。固定片３は、穴部の底面６４でＰＴＣ５と接触して、バイメタル４と共にＰＴＣ５を挟んで保持する。つまり、ＰＴＣ５は、固定片３と接触しているので、図１（ｂ）のバイメタル４の反転状態においてＰＴＣ５で発生した熱は、これら露出した部分からサーマルプロテクター１の外部に放出する。この放熱が過多である場合、バイメタル４が熱を十分に得られず、反転状態を望ましく発生し、維持できない虞がある。
【００２２】
サーマルプロテクター１の許容電流が５Ａを超えるためには、固定片３及び可動片２が導電率６０％ＩＡＣＳ以上の銅材であるのが望ましい。更に電流容量を拡大し、常温（２５℃）において１０Ａを超える許容電流を得るには、少なくとも７０％ＩＡＣＳ以上の銅合金で固定片３及び可動片２を成形するのが好ましい。前記の導電率の材料を得るには、銅の成分比率が好ましくは９０重量％以上、更に好ましくは９９重量％以上を占めることが必要となる。一般に金属材においては、導電性と放熱性には正の相関があるため、サーマルプロテクター１の使用電流を高容量にすると、前記ような放熱が更に過多となる虞がある。
【００２３】
前記の放熱の過多などの不都合を抑止するため、本発明においては、図２のように固定片３の表面を保温のためにめっきしている。固定片３の保温めっき３３は、めっきされた材料を固定片３にブレス成形することによって施してもよいし、固定片３を成形した後にめっきしてもよい。固定接点３１は、金、金合金、銀又は銀合金をめっき、クラッド、溶接などにより固定片３に付したものである。固定接点３１は、後述の観点から固定片３をめっきしたあとにその保温めっき３３の上に施すのが好ましい。しかし、先に固定接点３１を設けてから、固定接点３１の箇所を避けてめっきすることでも付すこともできる。
【００２４】
以下、保温めっき３３の施される場所には、固定片３及び固定接点３１を説明しているが、この説明において、固定片３及び固定接点３１をそれぞれ可動片２及び可動接点２１に置き換えても、端子が外部に露出して放熱の過多となる虞がある場合、本発明の保温めっきを適用するのは、同様に有用である。固定接点３１と固定片３との間に保温めっき３３を適用するのは、固定片３又は固定接点３１の近傍とすると、次の観点から更に有用である。
【００２５】
保温めっき３３の材質には、可用性などの観点からニッケル又はクロムが好ましく用いられる。ニッケル又はクロムによるめっきは、単体であっても、これらの金属を主成分として、他の金属との合金の態様を取ってもよい。めっきが容易である観点から、ニッケルが特に好ましい。バイメタル４の反転する遮断状態は、特に過放電のとき、可動片２の発熱がバイメタル４に伝わることによって実現する。固定接点３１と可動接点２１が接触する箇所は、接触抵抗が発生するので、通電時に熱源となる。この熱源から発した熱は可動片２に伝わり、過熱時にはバイメタル４を反転させることになる。よって、この熱が固定片３から逃げるのを防ぐために、保温めっき３３は、固定接点３１と固定片３との間に施すのが好ましい。このような保温めっき３３により、バイメタル４の迅速な反転動作が実現できる。
【００２６】
保温めっき３３の厚さは、導通性と保温性能との両立の観点から２．０乃至３．０μｍであるのが好ましい。この範囲を下回ると、保温の効果が充分でなくなる虞がある。逆にこの範囲を上回ると、固定片３の銅合金材を加工（特に曲げ加工など）する時に、剛直なニッケルに割れが生じやすく、同時に基材の銅合金層も割れる虞がある。したがって、保温めっき３３の厚さは、前述の範囲内にあることが好ましい。保温めっき３３は、固定片３の表面全体に亘って存在する必要はなく、ケース６の樹脂部６３の外部に露出した部分にのみ施せばよく、この露出部分の全体に及ばずとも、ＰＴＣ５の発する熱をサーマルプロテクター１の外部に過度に逃がさないようであればよい。
【００２７】
省工程及び工費節減の観点から固定接点３１は、銀又は銀合金のストライプめっきであるのが好ましい。固定接点３１の厚さは、３．５乃至４．５μｍであるのが好ましく、更に好ましくは２．０乃至３．０μｍである。但し、固定接点３１の層厚は、接触抵抗を低減させる機能を果たす限り、特に上限はない。前記のように保温めっき３３の厚さを規定することにより、保温めっき３３の上に重ねて固定接点３１を設けることができる。保温めっき３３の上に固定接点３１をめっきできるので、クラッドなどによるより安価に固定接点３１を得られる。
【００２８】
めっきの密着性の観点から、固定接点３１の銀めっき層は、保温めっき３３の表面に、直接、施すことが好ましい。さらには、固定接点３１において、保温めっき３３の層と固定接点３１の層との間に固定接点３１と同じ材質又は主成分によるストライクめっきを施すことが更に好ましい。銀、ニッケル又はクロムは、充分な配合比が保たれていれば、合金の態様であってもよい。めっきの工程については、通常の機能めっきとして処理してよいが、前記のニッケル又はクロムは、亜鉛を含む合金（黒めっき）でないのが望ましい。
【００２９】
本発明においては、筐体の内部において熱応動素子により固定接点と可動接点が接触又は離反する具体的な態様は問わない。例えば、可動片２の形状は、本実施形態のように片端のみに可動接点を施したものばかりでなく、可動片の両端に可動接点を施して羽ばたき様の動作により二箇所の固定接点と接触又は離反するものであってもよい。熱応動素子は、可動片から独立した部材である必要はなく、可動片と一体に形成されたものであってもよい。正特性サーミスターは、熱応動素子と固定片に挟まれる形態に限られず、可動片と固定片に挟まれる形態であってもよい。後者の、可動片と固定片に挟まれる形態にあっても、熱応動素子と正特性サーミスターを並列にすることが可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１  サーマルプロテクター、
２  可動片、
２１  可動接点、２２  第１端子、
３  固定片、
３１  固定接点、３２  第２端子、３３  保温めっき、
４  バイメタル、
５  ＰＴＣ（正特性サーミスター）、
６  ケース（筐体）、
６１  カバー、６２  ベース、６３  樹脂部、６４  穴部の底面、
Ｌ  漏れ電流、
【図１】
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【図２】
2013020864.tif 000004