(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に空隙部と中空部を有する絶縁性の箱体状の本体ケースと、
コの字状に折り曲げられ、前記本体ケースの空隙部に挟持された金属薄板と、
該金属薄板の一端にバイアス力がかからない状態では離隔し、バイアス力がかかった状態では接触するように前記本体ケースの空隙部に固定された板バネ状部材と、
通常時には該板バネ状部材の先端部を前記金属薄板の一端部に接触するようにバイアス力を付与する、前記中空部に装着された、ピンと、該ピンの一端に固着されるとともに前記板バネ状部材に係止される絶縁ヘッドと、前記ピンの他端に固定され、所定温度を超えると溶融する感温体とから構成された係止部材と、
前記本体ケースの開口面を閉止する蓋ケースとからなり、前記本体ケースと蓋ケースの前記感温体の近傍に外気が流通する開口部が設けられたことを特徴とする温度スイッチ。
【請求項２】
前記感温体は、熱伝導率の良好な材料からなるカップ内に前記ピンの他端と共に封着されたものであることを特徴とする請求項１記載の温度スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は温度スイッチに係り、特に所定温度以上に温度が上昇した時に作動して、電気機器等に接続した接点を開くことにより、電気機器等に供給する電流を遮断して電気機器等を保護する温度スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電気自動車等の開発等に伴い、大電流を供給することができるバッテリーの進歩がめざましい。このようなバッテリーを用いた電源装置等においては、過電流又は周囲温度の過上昇により負荷である電気機器等への供給電流を遮断できるヒューズが必要となる。
【０００３】
特開昭６２−１５０８５６号公報によれば、従来の典型的な温度・電流ヒューズが開示されている。これは温度ヒューズである第一の導線体と、電流ヒューズである第二の導線体とが直列に接続され、筒状の絶縁ケースに収納され、その絶縁ケースの両端部から端子を取出すと共に、両端部を樹脂材により封止したものである。ここで第一の導線体は、例えば１００℃以上等の所定温度で溶融する温度可溶体が用いられており、第二の導線体としては所定電流以上の電流が流れると溶断する、例えばPd被覆Al線等のヒューズ線を用いたものである。
【０００４】
このような温度可溶体自体を電流の流路とした温度ヒューズによれば、ヒューズを通って電気機器等に供給される電流の異常も、ヒューズが配置された周囲温度の異常も共に検知して、電流を直接的に遮断することができるので、電流ヒューズと温度ヒューズとを別々に設ける必要がなく、便利である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記温度ヒューズは、温度可溶体自体を電流の流路として用いているので、必然的に電流容量が制限され、大きな電流容量とすることが困難であった。このため、ある程度大きな通常時の電流容量を持たせるためには、これに対応させて可溶体自体の寸法を大きくせざるを得ず、ヒューズ寸法の大型化につながってしまう。
【０００６】
又、電気機器の小型化に伴い、回路基板に搭載される電子部品が小型化され、表面実装化されている現状においては、上述した筒形状の温度ヒューズは、その形状寸法が大きすぎ、実装技術上好ましいものではない。
【０００７】
本発明は上述した事情に鑑みて為されたもので、小型にして且つ通常時には大きな電流容量を有し、外気温が所定温度に到達するとこれを検知して大きな電流を遮断できる温度スイッチを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の温度スイッチは、内部に空隙部と中空部を有する絶縁性の箱体状の本体ケースと、コの字状に折り曲げられ、前記本体ケースの空隙部に挟持された金属薄板と、該金属薄板の一端にバイアス力がかからない状態では離隔し、バイアス力がかかった状態では接触するように前記本体ケースの空隙部に固定された板バネ状部材と、通常時には該板バネ状部材の先端部を前記金属薄板の一端部に接触するようにバイアス力を付与する、前記中空部に装着された、ピンと、該ピンの一端に固着されるとともに前記板バネ状部材に係止される絶縁ヘッドと、前記ピンの他端に固定され、所定温度を超えると溶融する感温体とから構成された係止部材と、前記本体ケースの開口面を閉止する蓋ケースとからなり、前記本体ケースと蓋ケースの前記感温体の近傍に外気が流通する開口部が設けられたことを特徴とする。
【０００９】
又、前記係止部材は、前記板バネ状部材を係止するヘッド部と、該ヘッド部に一端を固着したピンと、該ピンの他端を一定温度以下で固着する感温体とからなり、該感温体は、熱伝導率の良好な材料からなるカップ内に前記ピンの他端と共に封着されたものであることを特徴とする。
【００１０】
上述した本発明の温度スイッチによれば、接点を金属薄板と板バネ状部材とを用いて構成する。板バネ状部材は、バイアス力がかからない状態でその先端が金属薄板と非接触であり、バイアス力が加えられた状態で板バネ状部材が弾性変形してその先端が金属薄板と接触するように予め折り曲げられてケース本体に固定されている。そして、板バネ状部材の先端にバイアス力を加えて弾性変形により金属薄板の先端部に接触させた状態で感温体を用いた係止部材により固定されている。
【００１１】
このため、温度の異常上昇に伴い所定温度を越えると感温体が溶融し、板バネ状部材の弾性変形が解かれ、板バネ状部材の一端が金属薄板の一端からバネ力により離れる。これにより接点が閉状態時に流れていた電流が遮断され、温度ヒューズとして機能する。このように本発明の温度スイッチでは、感温体を電流の流路に用いないで、通常時は板バネ状部材が金属薄板に接触しているので、抵抗損失が極めて小さく、電流容量を大きく取ることができる。
【００１２】
そして、感温体の近傍には本体ケースに外気と流通する開口部が設けられているので、感温体が直接、外気の温度上昇に反応する。このため、外気の温度変化に敏感な温度スイッチとすることができる。
【００１３】
又、係止手段は、一端にヘッド部を固着したピンを熱伝導率の良好な材料からなるカップ内に感温体（低融点ハンダ）を用いて封着したものであるので、その製造が容易である。又、感温体が所定温度以上で溶融するに際して、カップ内に封着されているので、本体ケースの開口部から外部に飛散するということがない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の温度スイッチの一実施形態を図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態の温度スイッチの要部の構成を示す断面図である。この温度スイッチは、一例として縦２mm、横８mm、高さ８mm程度の小さな樹脂製の箱体状の本体ケース１０内に収納されている。銅薄板１１は、断面コの字状（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）に折り曲げられ、銅薄板１１の直線部１１ａは本体ケース１０の空隙部１２ｄに挟持され、外側にリード端子として突出している。銅薄板１１のもう一方の端部１１ｃは、箱体の側壁１０ｂに沿って折曲げられて配置されており、その端部が中空部１２ｂ内に露出して接点の一方を構成している。
【００１６】
温度スイッチの接点部分は、銅薄板１１の先端部１１ｃと厚さ０．５mm程度のバネ材である燐青銅の薄板１３の先端部１３ｃとから構成される。燐青銅のバネ材１３は、その一端１３ａが本体ケース１０から突出し、一方のリード端子を構成している。そして、図中、符号１３ｂ部分が本体ケースの空隙部１２ｅに挿着され挟持されている。板バネ状部材１３はその基部１３ｂが空隙部１２ｅに固定された状態で、その先端部１３ｃがバイアス力を付与しない状態で図中θの位置に保持されるように予め折り曲げられている。
【００１７】
板バネ状部材１３の先端部１３ｃを銅薄板１１ｃに接触させる係止部は、低温ハンダである感温体１７と、金属ピン１５と、絶縁ヘッド１６等から構成される。感温体１７は融点７０℃〜１００℃程度の温度で溶融する低温ハンダであり、常温では、熱伝導率の良い材料、例えば黄銅からなるキャップ１７ａ内に封着されている。感温体１７は、本体ケースの中空部１２ｃ内に係止されており、金属ピン１５及び絶縁ヘッド１６を介して板バネ状部材の先端部１３ｃを銅薄板の先端部１１ｃを押し付けるバイアス力を加えている。
【００１８】
板バネ状部材１３と銅薄板１１の双方の接触部１３ｃ，１１ｃには、接触抵抗を低減するため、銀メッキ層が被着されている。又、接触圧としては、３００〜５００ｇ程度が適当であり、この程度の接触圧が得られるように押圧されている。
【００１９】
図２は、温度スイッチの動作を示す図である。感温素子である低温ハンダの融点は７０〜１００℃である。従って、温度スイッチが配置された場所が、何らかの事情により低温ハンダの融点温度以上になると低温ハンダは溶融する。すると、金属ピン１５は感温体１７から抜け、板バネ１３は上述したようにバイアス力がかからない状態では、図２（Ｂ）に示すように移動するので、銅薄板１１ｃと板バネ状部材１３ｃとが開離する。従って、電源側から電気機器に通じる温度スイッチの接点を流れる電流が、周囲温度の上昇により遮断される。
【００２０】
図３は温度スイッチの外形を示す正面図とその側面図である。本体ケース１０には蓋ケース１８が固着されており、これらの内部に挿着された感温体１７の近傍に外気を流通する開口部２０が設けられている。
図４は、図中符号Ａで示す部分の拡大断面図であるが、開口部２０は感温体１７が直接、外気に接するように配置されている。このため、感温体１７は、直接外気の温度により反応することができ、外気の異常温度上昇に対して敏感に、時間遅れを生じることなく、接点を開くことができる。
【００２１】
次に図５を参照して、この温度スイッチの製造方法について説明する。まず、本体ケース１０を準備する。本体ケースは、例えばエポキシ材等の樹脂モールドにより成形され、感温体１７を係止する中空部１２ｃ、バイアス力がかからない状態では銅薄板１１ｃから離隔しバイアス力がかかった状態では銅薄板１１ｃに接触する板バネ状部材の可動スペースである中空部分１２ｂ、銅薄板を挟持する空隙部１２ｄ、板バネ状部材を挟持する空隙部１２ｅ等を予め備えている。尚、本体ケースはセラミック材等を用いて成形したものであってもよい。
【００２２】
そして、薄い銅板を図示するように曲げ加工した銅薄板１１を本体ケースの空隙部１２ａ，１２ｄに挿入する。そして、板バネ状部材１３をＵ字溝１３ｅ等を含めた図示する形状にプレス加工等により形成する。更に板バネ状部材の先端部１３ｃを、バイアス力がかからない状態では、銅薄板から離隔し、バイアス力がかかった状態では、銅薄板に接触するように曲げ加工を施し、基部１３ｂを本体ケース１０の空隙部１２ｅに挿入する。
【００２３】
そして、先端に感温体１７を固着した金属ピン１５を樹脂モールドで固定した絶縁ヘッド１６からなる係止具２１を準備する。そして、絶縁ヘッド１６を図中の左方に押すことにより、板バネ状部材にバイアス力を付与し、その先端１３ｃが銅薄板の先端部分１１ｃと接触した状態で感温体１７を本体ケースの中空部１２ｃに、金属ピン１５部分を中空部１２ｆに、絶縁ヘッド１６を板バネ状部材１３のＵ字溝１３ｅにそれぞれ押し込んで係止する。
【００２４】
係止具２１の製造は、まず金属ピン１５の片側に樹脂モールドで絶縁ヘッド１６を固着する。次に、金属ピン１５を立てた状態で下側に金属キャップ１７ａを位置合わせして配置し、金属ピン１５の他端側を金属キャップ１７ａ内に挿入した状態で溶融した低温ハンダを流し込む。そして、ハンダが冷却すると固化することで、感温体１７を固定した係止具２１を製作できる。最後に蓋ケース１８を本体ケース１０の面１２ｇに接着材等により固定することで、上記実施例の温度スイッチが完成する。
【００２５】
尚、上記実施例においては金属薄板として銅薄板を、板バネ状部材として燐青銅を用いた例について説明したが、同様の機能を果たすものであれば、他の材料を用いることができることは勿論である。
【００２６】
又、上記実施例としては、感温体が溶融すると金属ピンが感温体から抜けることで板バネ状部材の先端部が金属薄板から離れる例について説明したが、本体ケースの内方に板バネ状部材の可動スペースを配置し、感温体が溶融すると金属ピンが感温体内部に押し込まれることで、板バネ状部材の先端部が金属薄板から離れるような配置にしてもよい。
【００２７】
又、上記構成の温度スイッチと、電流ヒューズとを本体ケース内に組み込むことで、小型角形の温度・電流ヒューズ素子を容易に製造することができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明の温度スイッチは、温度ヒューズとして従来の可溶体に電流を直接流す形式のものではなく、可溶体が所定の温度で溶融することで板バネ状部材で構成されたスイッチを開くようにしたものである。従って、温度ヒューズとしての電流容量を格段に大きなものとすることができる。これにより、例えば電気自動車用バッテリ等の大きな電流を取扱う電源の保護等に好適な温度スイッチを提供することができる。
【００２９】
又、感温体の近傍の本体ケース及び蓋ケースに開口部を設け、外気が感温体に直接流通するようにしたことから、外気の温度変化に敏感に反応する温度スイッチを提供することができる。
【００３０】
更に又、温度スイッチの接点として折り曲げて形成された金属薄板と板バネ状部材とを用いて構成することから、そのサイズを小型化、且つチップ状に角形化することができ、表面実装等にも対応可能な小型化した温度スイッチを実現することができる。又、上述したようにその製造工程が簡単であるため、低い製造コストで容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の温度スイッチの要部を示す断面図。
【図２】温度ヒューズの、（Ａ）通常時、（Ｂ）遮断時を示す説明図。
【図３】上記温度ヒューズの外形を示す正面図及び側面図。
【図４】図３のＡ部分の拡大断面図。
【図５】図１に示す温度ヒューズの分解組立図。
【符号の説明】
１０    本体ケース
１１    金属薄板（銅薄板）
１２ａ，１２ｄ，１２ｅ  空隙部
１２ｂ，１２ｃ，１２ｆ  中空部
１３    板バネ状部材
１５    金属ピン
１６    絶縁ヘッド
１７    感温体（低温ハンダ）
１８    蓋ケース
２０    開口部
２１    係止具
【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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