(57)【要約】【課題】アーク放電発生の可能性が低く、固定接点と可動接点との離間距離が安定したブレーカを提供する。【解決手段】ブレーカは、主表面１ｕを有する基板１と、主表面１ｕに固定された導電性の固定接点３と、固定接点３に対して接触しており、固定接点３から離隔させることが可能な導電性の可動接点５ａを含み、主表面１ｕに部分的に固定された可動片固定部５ｂを含む可動片５と、一方の面が凸状、他方の面が凹状となっており、温度が一定以上に上昇したときにスナップアクションにより反転することによって可動片５の少なくとも一部を変位させることで可動接点５ａを固定接点３から離隔させるように配置された熱応動素子４とを備える。熱応動素子４の一部が基板１に対して直接または間接的に接続されることによって固定されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主表面を有する基板と、
前記主表面に固定された導電性の固定接点と、
前記固定接点に対して接触しており、前記固定接点から離隔させることが可能な導電性の可動接点を含み、前記主表面に部分的に固定された可動片固定部を含む可動片と、
一方の面が凸状、他方の面が凹状となっており、温度が一定以上に上昇したときにスナップアクションにより反転することによって前記可動片の少なくとも一部を変位させることで前記可動接点を前記固定接点から離隔させるように配置された熱応動素子とを備え、
前記熱応動素子の一部が前記基板に対して直接または間接的に接続されることによって固定されている、ブレーカ。
【請求項２】
前記熱応動素子の一部は、前記可動片に固定されている、請求項１に記載のブレーカ。
【請求項３】
前記熱応動素子の一部が前記可動片に対して固定されている箇所は、前記主表面に垂直な方向から見たとき、前記可動片固定部を挟むように少なくとも２ヶ所に設けられており、前記熱応動素子の一部は、前記可動片の本体部分を間に挟むように前記可動片の本体部分の長手方向に沿って延在する、請求項２に記載のブレーカ。
【請求項４】
前記熱応動素子は、熱膨張係数が異なる第１材料と第２材料とを含むように２以上の材料を積層させたものである第１部分と、前記第１部分から延在しており、前記第１材料と前記第２材料との合金からなる第２部分とを備え、前記熱応動素子の固定は前記第２部分によってなされている、請求項１から３のいずれかに記載のブレーカ。
【請求項５】
前記熱応動素子は、前記可動片と前記主表面との間に配置されており、
前記主表面には、前記熱応動素子が反転していないときには前記熱応動素子の凹状の面に覆われ、前記熱応動素子が反転したときには前記熱応動素子の凸状となった面に当接する支持台が突出するように設けられている、請求項１から４のいずれかに記載のブレーカ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブレーカに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１４−１２０３７９号公報（特許文献１）には、可動接点を有する可動片と、可動片を動作させる熱応動素子とを備えるブレーカの一例が記載されている。熱応動素子は、温度上昇時に反転し、可動片を動作させるものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１２０３７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されたブレーカでは、熱応動素子が通常状態から反転した状態へと変化する過程で、熱応動素子がベースに対して位置決めされていない状態が発生する。したがって、熱応動素子はベースに対して接触する位置が必ずしも一定せず、固定接点と可動接点との離間距離が安定しない。離間距離が不十分であるときには、固定接点と可動接点との間でアーク放電が発生し、ある程度以上の時間に渡って持続する可能性がある。アーク放電が発生し、ある程度以上の時間に渡って持続すると、いずれかの接点の破損につながるおそれがある。しかし、これを防ぐために離間距離が十分大きくなるように熱応動素子の反り量を大きく確保しようとすると、ブレーカ全体の不所望な大型化を招いてしまう。
【０００５】
そこで、本発明は、アーク放電を瞬時に切断でき、固定接点と可動接点との離間距離が安定したブレーカ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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に基づくブレーカは、主表面を有する基板と、上記主表面に固定された導電性の固定接点と、上記固定接点に対して接触しており、上記固定接点から離隔させることが可能な導電性の可動接点を含み、上記主表面に部分的に固定された可動片固定部を含む可動片と、一方の面が凸状、他方の面が凹状となっており、温度が一定以上に上昇したときにスナップアクションにより反転することによって上記可動片の少なくとも一部を変位させることで上記可動接点を上記固定接点から離隔させるように配置された熱応動素子とを備え、上記熱応動素子の一部が上記基板に対して直接または間接的に接続されることによって固定されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、熱応動素子の一部が基板に対して相対的に固定されているので、熱応動素子が不所望な位置にずれてしまうことを抑制でき、可動接点は固定接点から十分に離隔することとなる。したがって、アーク放電を瞬時に切断でき、固定接点と可動接点との離間距離が安定したブレーカとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に基づく実施の形態１におけるブレーカの斜視図である。
【図２】本発明に基づく実施の形態１におけるブレーカの分解図である。
【図３】本発明に基づく実施の形態１におけるブレーカに備わる可動片と基板との関係の第１の説明図である。
【図４】本発明に基づく実施の形態１におけるブレーカに備わる可動片と基板との関係の第２の説明図である。
【図５】本発明に基づく実施の形態１におけるブレーカに備わる熱応動素子の斜視図である。
【図６】本発明に基づく実施の形態１におけるブレーカに備わる熱応動素子の平面図である。
【図７】本発明に基づく実施の形態１におけるブレーカに備わる可動片と熱応動素子との関係の第１の説明図である。
【図８】本発明に基づく実施の形態１におけるブレーカに備わる可動片と熱応動素子との関係の第２の説明図である。
【図９】本発明に基づく実施の形態１におけるブレーカの主要部の定常時の側面図である。
【図１０】本発明に基づく実施の形態１におけるブレーカの熱応動素子がスナップアクションにより反転した後の主要部の側面図である。
【図１１】（ａ）は、自由状態で基板の主表面上に載っている熱応動素子の反転前の状態を示し、（ｂ）は、自由状態で基板の主表面上に載っている熱応動素子の反転後の状態を示す。
【図１２】（ａ）は、一端が基板に対して固定された状態で基板の主表面上に載っている熱応動素子の反転前の状態を示し、（ｂ）は、一端が基板に対して固定された状態で基板の主表面上に載っている熱応動素子の反転後の状態を示す。
【図１３】本発明に基づく実施の形態２におけるブレーカの斜視図である。
【図１４】本発明に基づく実施の形態２におけるブレーカの分解図である。
【図１５】本発明に基づく実施の形態２におけるブレーカに備わる可動片と基板との関係の第１の説明図である。
【図１６】本発明に基づく実施の形態２におけるブレーカに備わる可動片と基板との関係の第２の説明図である。
【図１７】本発明に基づく実施の形態２におけるブレーカの主要部の定常時の側面図である。
【図１８】本発明に基づく実施の形態２におけるブレーカの熱応動素子がスナップアクションにより反転した後の主要部の側面図である。
【図１９】（ａ）は、一端が基板に対して固定された状態で、支持台が配置された基板の主表面上に載っている熱応動素子の反転前の状態を示し、（ｂ）は、一端が基板に対して固定された状態で、支持台が配置された基板の主表面上に載っている熱応動素子の反転後の状態を示す。
【図２０】実験例としてブレーカを作製するために準備されたバイメタル材料の断面図である。
【図２１】図２０に示したバイメタル材料を圧延して得た板材の断面図である。
【図２２】図２１に示した板材を加工したものの平面図である。
【図２３】図２２におけるＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ線に関する矢視断面図である。
【図２４】図２３に示した熱応動素子の変形例の断面図である。
【図２５】実験例としてブレーカを作製するために準備された合金板材の断面図である。
【図２６】図２５に示した合金板材を圧延して得た金属板の断面図である。
【図２７】図２６に示した金属板をＴ字形状に加工したものの平面図である。
【図２８】図２７に示した可動片の断面図である。
【図２９】熱応動素子と可動片とを組み合わせた状態の平面図である。
【図３０】図２９におけるＸＸＸ−ＸＸＸ線に関する矢視断面図である。
【図３１】実験例としてブレーカを作製するために準備された基板の平面図である。
【図３２】図３１におけるＸＸＸＩＩ−ＸＸＸＩＩ線に関する矢視断面図である。
【図３３】可動片と熱応動素子との組立体を基板上に実装した状態の平面図である。
【図３４】図３３におけるＸＸＸＩＶ−ＸＸＸＩＶ線に関する矢視断面図である。
【図３５】実験例としてブレーカを作製するために準備された第１のＳＵＳ板の平面図である。
【図３６】実験例としてブレーカを作製するために準備された第２のＳＵＳ板の平面図である。
【図３７】蓋の平面図である。
【図３８】蓋の第１の側面図である。
【図３９】蓋の第２の側面図である。
【図４０】蓋の下面図である。
【図４１】実験例として作製したブレーカの断面図である。
【図４２】可動片に対応する形状の部分を複数備える集合基板の平面図である。
【図４３】熱応動素子に対応する部分を複数備える集合基板の平面図である。
【図４４】集合基板同士を重ねた状態の平面図である。
【図４５】基板に対応する領域を複数備える集合基板である。
【図４６】図４５に示した集合基板に集合組立体を重ねた状態の平面図である。
【図４７】枠状部分が除去された集合組立体の平面図である。
【図４８】蓋に対応する領域を複数備える集合基板の平面図である。
【図４９】図４７に示した集合組立体に図４８に示した集合基板を重ね、封止用接着剤で接合した状態の平面図である。
【図５０】集合組立体を分割することによって複数のブレーカを得た様子の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図面において示す寸法比は、必ずしも忠実に現実のとおりを表しているとは限らず、説明の便宜のために寸法比を誇張して示している場合がある。以下の説明において、上または下の概念に言及する際には、絶対的な上または下を意味するものではなく、図示された姿勢の中での相対的な上または下を意味するものである。
【００１０】
（実施の形態１）
（構成）
図１〜図８を参照して、本発明に基づく実施の形態１におけるブレーカについて説明する。本実施の形態におけるブレーカ１０１の外観を図１に示す。ブレーカ１０１の分解図を図２に示す。
【００１１】
本実施の形態におけるブレーカ１０１は、主表面１ｕを有する基板１と、主表面１ｕに固定された導電性の固定接点３と、固定接点３に対して接触しており、固定接点３から離隔させることが可能な導電性の可動接点５ａを含み、主表面１ｕに部分的に固定された可動片固定部５ｂを含む可動片５と、一方の面が凸状、他方の面が凹状となっており、温度が一定以上に上昇したときにスナップアクションにより反転することによって可動片５の少なくとも一部を変位させることで可動接点５ａを固定接点３から離隔させるように配置された熱応動素子４とを備える。熱応動素子４の一部が基板１に対して直接または間接的に接続されることによって固定されている。ここで示した例では、熱応動素子４の一部が可動片５に固定され、可動片５の一部が基板１に固定されている。これにより、熱応動素子４の一部が基板１に対して間接的に接続されることによって固定されているといえる。
【００１２】
図２の分解図で示したもののうち、基板１と可動片５との間の関係について、図３〜図４を参照して説明する。実際には、可動片５と熱応動素子４とを先に接続してから可動片５が基板１に接続されるのであるが、ここでは、説明の便宜のために、熱応動素子４がない状態で基板１と可動片５との２つのみに注目して説明する。図３に示すように、可動片５はＴ字形をしている。可動片５は、直線状に長く延びた本体部分と本体部分から本体部分の長手方向に対して垂直な方向に延びた枝部分とを含む。本体部分の一方の端部には可動接点５ａが設けられている。可動片５は、本体部分の他方の端部に可動片固定部５ｂを含む。可動片５がＴ字形である場合には、可動片固定部５ｂは、「Ｔ」の文字の横棒と縦棒との交差する部分に相当する。可動片５の本体部分は、「Ｔ」の文字の縦棒の部分に相当し、可動片５の枝部分は「Ｔ」の文字の左右に延びる横棒の部分に相当する。すなわち、可動片５の枝部分は可動片固定部５ｂから左右に延びている部分である。
【００１３】
図３に示すように、基板１は主表面１ｕを有し、主表面１ｕには、可動片接続電極２および固定接点３が配置されている。可動片接続電極２と固定接点３とは、互いに電気的に接続されていない状態でそれぞれ配置されている。可動片接続電極２と固定接点３とは、主表面１ｕ上で互いに離隔した位置に配置されている。図３に矢印９１で示すように、可動片５の可動片固定部５ｂは、主表面１ｕに配置された可動片接続電極２に対して接合される。この接合は、たとえばレーザ溶接によって行なうこととしてよい。接合した状態を図４に示す。可動片５の可動片固定部５ｂは可動片接続電極２に接合されている。可動片５のうち可動片固定部５ｂ以外の部分は、可動片接続電極２にも基板１にも接合されていない。
【００１４】
図５および図６を参照して、熱応動素子４について説明する。本実施の形態におけるブレーカ１０１に含まれる熱応動素子４を単独で取り出したところを図５に示す。熱応動素子４の平面図を図６に示す。熱応動素子４は、円錐台形状の第１部分４ａと、第１部分４ａから接線方向に延在する第２部分４ｂとを含む。第２部分４ｂは「脚」と呼んでもよい。第２部分４ｂは、部位４ｂ１，４ｂ２を含む。ここで示した例では、第２部分４ｂは、互いに平行に線状に延在する２つの部分を含んでいる。部位４ｂ１，４ｂ２は、これら２つの部分の第１部分４ａから遠い側の各端部である。図６に示すように、第２部分４ｂは、部位４ｂ１，４ｂ２において幅が広がっていてもよい。第１部分４ａは、温度が一定以上になったときにはスナップアクションにより反転する。ここでは、熱応動素子４の第１部分４ａが円錐台形状であるものとしたが、第１部分４ａは円錐形状であってもよく、曲面形状であってもよい。第１部分４ａは、スナップアクションによる反転が可能な形状でありさえすれば、その他の形状であってもよい。
【００１５】
図２の分解図で示したもののうち、熱応動素子４と可動片５との間の関係について、図７〜図８を参照して説明する。可動片５は、熱応動素子４を接合するための部分５ｃを含んでいる。ここで示す例では、可動片５の枝部分が部分５ｃを含んでいる。部分５ｃは、２つの部位５ｃ１，５ｃ２を含む。図７に矢印９２で示すように、可動片５の部位５ｃ１は、熱応動素子４の第２部分４ｂの部位４ｂ１に対して接合される。図７に矢印９３で示すように、可動片５の部位５ｃ２は、熱応動素子４の第２部分４ｂの部位４ｂ２に対して接合される。これらの接合は、たとえばレーザ溶接によって行なうこととしてよい。接合した状態を図８に示す。可動片５の本体部分は熱応動素子４より長く延在している。可動片５の一端に設けられた可動接点５ａは、熱応動素子４からはみ出している。
【００１６】
（作用・効果）
図９および図１０を参照して、熱応動素子４のスナップアクションによる反転の前後の状態について説明する。まず、ブレーカ１０１の主要部について、定常時の側面図を図９に示す。定常時とは温度が一定以上に低い状態のことである。基板１の主表面１ｕに可動片５が固定されており、可動片５の下側に熱応動素子４が配置されている。熱応動素子４の第２部分４ｂは可動片５の部分５ｃに固定されている。熱応動素子４の第１部分４ａは、基板１から遠い側の面が凸になった状態で主表面１ｕの上に載っている。可動片５は折れ曲がっており、熱応動素子４の第１部分４ａを避けるようにして図中左側へと延在している。可動片５の先端に設けられた可動接点５ａは、基板１の主表面１ｕに設けられた固定接点３に当接している。
【００１７】
温度が一定以上に上がったときには熱応動素子４の第１部分４ａがスナップアクションによって反転する。スナップアクションによる反転の後の主要部の側面図を図１０に示す。熱応動素子４の第１部分４ａは、基板１に近い側の面が凸になった状態で主表面１ｕの上に載っている。第１部分４ａのうち第２部分４ｂから遠い側の端４ｅは、主表面１ｕからある程度浮き上がった状態となる。熱応動素子４の端４ｅが可動片５に当接し、可動片５を押し上げる。可動片５は、図中右端において基板１の主表面１ｕに固定されているので、図中左端が主表面１ｕから離れて上がることになる。その結果、可動接点５ａは固定接点３から離れる。図９および図１０では、熱応動素子４の第１部分４ａが円錐形であるものとして説明したが、第１部分４ａの形状が円錐形以外である場合にも、基本的な部分は同様である。
【００１８】
図１１（ａ）に示すように、熱応動素子４の第１部分４ａが直径１６００μｍ、高さ１００μｍの円錐であって、基板１の主表面１ｕ上に自由状態で載っているものとする。このとき、主表面１ｕから測った最高点の高さは１００μｍである。熱応動素子４が全く基板１に固定されていない場合には、熱応動素子４が反転したときには、図１１（ｂ）に示すように、最高点の高さは１００μｍのままとなりうる。特に、熱応動素子４が上側から他の部材によって均一に下向きに押圧されている場合には、図１１（ｂ）に示すような姿勢となりやすい。
【００１９】
図１２（ａ）に示すように、熱応動素子４の第１部分４ａが直径１６００μｍ、高さ１００μｍの円錐であって、熱応動素子４は第２部分４ｂにおいて基板１の主表面１ｕに固定されているものとする。このときは、スナップアクションによる反転前の状態では、最高点の高さは１００μｍのままであるが、反転後には図１２（ｂ）に示すように、第２部分４ｂが主表面１ｕから離れられないことにより、端４ｅが高く上がり、端４ｅの高さは１９８μｍとなる。このように、第２部分４ｂを主表面１ｕに固定していることにより、最高点である端４ｅの高さをより高くすることができる。端４ｅの高さが高くなるということは、可動接点５ａを固定接点３からより遠くまで離隔させることができるということである。
【００２０】
図１１（ａ），（ｂ）および図１２（ａ），（ｂ）では、熱応動素子４の第１部分４ａが円錐形であるものとして説明したが、第１部分４ａの形状が円錐形以外である場合にも、基本的な部分は同様である。
【００２１】
本実施の形態におけるブレーカでは、熱応動素子４の第２部分４ｂが可動片５に接続され、可動片５が基板１に接続されていることにより、熱応動素子４の一部が基板１に対して相対的に固定されているので、スナップアクションにより熱応動素子４が反転した際にも熱応動素子４の変位は一定の再現性あるものとなり、熱応動素子４が不所望な位置にずれてしまうことを抑制できる。可動接点５ａが固定接点３から離れる際には、熱応動素子４の端４ｅによって可動片５が持ち上げられるので、可動接点５ａは固定接点３から十分に離隔することとなり、アーク放電の発生を回避することができる。
【００２２】
以上のように、本実施の形態におけるブレーカは、アーク放電を瞬時に切断でき、固定接点と可動接点との離間距離が安定したブレーカとすることができる。
【００２３】
本実施の形態で示したように、熱応動素子４の一部は、可動片５に固定されていることが好ましい。この構成を採用することにより、熱応動素子４と可動片５とを予め組み立てておくことができる。なお、熱応動素子４の一部を可動片５に固定する代わりに、熱応動素子４の一部を基板１のいずれかの箇所に直接固定した構成としてもよい。
【００２４】
本実施の形態で示したように、熱応動素子４の一部が可動片５に対して固定されている箇所は、主表面１ｕに垂直な方向から見たとき、可動片固定部５ｂを挟むように少なくとも２ヶ所に設けられており、熱応動素子４の一部としての第２部分４ｂは、可動片５の本体部分を間に挟むように、第２部分４ｂが固定された２ヶ所から第１部分４ａに向かって、可動片５の本体部分の長手方向に沿って延在する。この構成を採用することにより、熱応動素子４が反転する際には、熱応動素子４はこれら２ヶ所の固定箇所を結ぶ直線を中心線として回動することとなるので、熱応動素子４の動きが安定する。熱応動素子４が反転する際には、熱応動素子４は可動片５を効率良く持ち上げることができる。特に、主表面１ｕに垂直な方向から見たときに、熱応動素子４が左右対称な形状であり、可動片５も左右対称な形状であり、両者の中心線が共通していることが好ましい。熱応動素子４と可動片５との間を固定する２ヶ所の固定箇所は、中心線を挟んで対称に配置されていることが好ましい。
【００２５】
本実施の形態では、熱応動素子４は、第１部分４ａと、第２部分４ｂとを含むものとしたが、さらに詳しくいえば、以下の構成であることが好ましい。熱応動素子４は、熱膨張係数が異なる第１材料と第２材料とを含むように２以上の材料を積層させたものである第１部分４ａと、第１部分４ａから延在しており、前記第１材料と前記第２材料との合金からなる第２部分４ｂとを備え、熱応動素子４の固定は第２部分４ｂによってなされていることが好ましい。この構成を採用することにより、温度変化によって反転する部分と、熱応動素子４を他の部材へ固定する部分とが区別されているので、固定箇所によって反転が妨げられることなく、良好な反転をすることができる。
【００２６】
（実施の形態２）
（構成）
図１３〜図１６を参照して、本発明に基づく実施の形態２におけるブレーカについて説明する。本実施の形態におけるブレーカ１０２の外観を図１３に示す。ブレーカ１０２の分解図を図１４に示す。
【００２７】
本実施の形態におけるブレーカ１０２は、基本的な構成は、実施の形態１で説明したブレーカ１０１と同じであり、以下の点で異なる。
【００２８】
本実施の形態におけるブレーカ１０２では、主表面１ｕには、熱応動素子４が反転していないときには熱応動素子４の凹状の面に覆われ、熱応動素子４が反転したときには熱応動素子４の凸状となった面に当接する支持台７が突出するように設けられている。ここで示した例では、支持台７は円形の一定厚みの膜状のものとなっているが、これはあくまで一例であり、支持台７は円形以外の形状のものであってもよい。支持台７は一定厚みでなくてもよい。
【００２９】
図１４の分解図で示したもののうち、基板１と可動片５との間の関係について、図１５〜図１６を参照して説明する。基本的には実施の形態１で説明したものと同様であるが、図１５に示すように、基板１の主表面１ｕに支持台７が設けられている。可動片５は支持台７の一部または全部を覆うように配置される。可動片５は折れ曲がっているので、可動片５の途中は主表面１ｕから離隔している。可動片５のうち支持台７に重なる部分は支持台７から離れて浮き上がっていてもよい。図１６に示した例では、可動片５の下側にある支持台７の一部が見えている。
【００３０】
（作用・効果）
ブレーカ１０２の主要部について、定常時の側面図を図１７に示す。基本的には、実施の形態１で説明したものと同様であるが、実施の形態１と異なり、熱応動素子４の第１部分４ａの下側に支持台７が配置されている。第１部分４ａは主表面１ｕから遠ざかる向きに凸の形状となっており、支持台７は熱応動素子４の第１部分４ａに覆われている。第１部分４ａは主表面１ｕに直接載っている。第１部分４ａと主表面１ｕとに囲まれるように一定の空間が形成されており、支持台７はこの空間内に入り込んでいる。ここで示した例では、第１部分４ａが主表面１ｕに直接載っているものとしたが、第１部分４ａが支持台７に載っていて主表面１ｕとは直接接していない状態であってもよい。
【００３１】
温度が一定以上に上がったときには熱応動素子４の第１部分４ａがスナップアクションによって反転する。スナップアクションによる反転の後の主要部の側面図を図１８に示す。第１部分４ａは、基板１に近い側の面が凸になっている。第１部分４ａは支持台７の上に載る形となっている。この状態では熱応動素子４のうちで端４ｅが最も高い位置となっている。端４ｅは可動片５に当接し、可動片５を支えている。可動片５は熱応動素子４の端４ｅに支持されることで、一方の端が主表面１ｕから離れて持ち上げられている。その結果、可動接点５ａは固定接点３から離れて持ち上げられている。
【００３２】
図１９（ａ）に示すように、熱応動素子４の第１部分４ａが直径１６００μｍ、高さ１００μｍの円錐であるとすると、熱応動素子４の第２部分４ｂが基板１の主表面１ｕに固定された状態で第１部分４ａが支持台７に載ることによって、図１９（ｂ）に示すようになる。この状態では、熱応動素子４の端４ｅは、図１２（ｂ）に示したよりさらに高い位置になり、主表面１ｕからの高さは３３６μｍとなる。
【００３３】
本実施の形態では、主表面１ｕから突出するように支持台７が設けられているので、熱応動素子の端をより高い位置まで持ち上げることができ、その結果、可動接点５ａを固定接点３から大きく離隔させることができる。
【００３４】
実施の形態１，２に共通していえることであるが、基板１自体は平坦であり、複雑な形状ではない。熱応動素子４および可動片５の位置関係は、基板１の主表面１ｕにおける電極の位置関係によってある程度定まる。したがって、大判化が容易であり、数百〜数千個の単位で並列に同時形成することが容易となる。このように、量産性という観点でメリットがある。
【００３５】
実施の形態１，２に共通していえることであるが、可動片５が基板１に強固に固定されている。したがって、可動片５と基板１との接続箇所における接触抵抗変動が無くなる。
【００３６】
熱応動素子４は可動片５に固定されているので、熱応動素子４と可動片５との間の相対的な位置関係がずれることはない。したがって、熱応動素子４がスナップアクションによって反転したときにも、可動片５を押し上げる位置の位置ずれが無くなる。その結果、熱応動素子４による可動片５の押し上げ量がばらつくことを抑制でき、接点同士が離隔したときの距離が安定する。
【００３７】
熱応動素子４は一方の端部が固定されている。実施の形態２ではさらに基板１の主表面１ｕに支持台７が設けられているので、スナップアクション前後での変位量が大きくなる。従来は、熱応動素子４のサイズを小さくした場合には、熱応動素子４の変位量が小さくなってしまうという問題があったが、実施の形態２で説明したように支持台７を用いれば変位量を拡大することができるので、装置全体が小型化しても十分に大きく可動片を押し上げることができる。
【００３８】
熱応動素子４が相対的に固定されているので、ブレーカに大きな加速度が加わった際でも、熱応動素子４が可動片５に強く接触することがない。したがって、不所望なタイミングで可動接点５ａと固定接点３とが離れてしまう事態を防止することができる。
【００３９】
（実験例）
発明者らが、実際にブレーカを作製して本発明の効果を確認した実験例について説明する。
【００４０】
以下のように熱応動素子を作製した。まず、図２０に示すように、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕを主材料とする第１合金層４１とＮｉ、Ｆｅを主材料とする第２合金層４２とを積層したバイメタル材料（ＪＩＳ  Ｃ２５３０  ＴＭ−１）を準備した。第１合金層４１の方が第２合金層４２よりも熱膨張係数が大きい。このバイメタル材料を、図２１に示すように１０〜４０μｍの厚みに圧延した。さらに、直径１０００〜２０００μｍの１つの円形部及び２つの長方形部を複合した形状に加工した。このように所望の形状に加工するに当たっては、エッチング、打抜加工などの方法を採用することができる。図２２に示すように、円形部は第１部分４ａであり、２つの長方形部は第２部分４ｂである。第２部分は、部位４ｂ１，４ｂ２を含む。その後、円形部である第１部分４ａにプレス加工を施し、第１合金層４１側が凹むように円錐台形状、あるいはドーム形状（偏平球形状）に塑性変形させた。こうして、熱応動素子４を得た。図２３は、図２２におけるＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ線に関する矢視断面図である。
【００４１】
なお、図２１に示したようなバイメタル材料の板材から熱応動素子４を作製する過程では、長方形部において２層構造が残るようにする代わりに、図２４に示す熱応動素子４ｉのように、２層の材料が混合して１つの合金層４３となるように加工してもよい。
【００４２】
次に可動片を作製した。まず、図２５に示すように、Ｂｅ、Ｃｕを主材料とする合金板材５１を準備した。この合金板材５１を、図２６に示すように、３０〜１００μｍの厚みに圧延し、金属板５５を形成した。この金属板５５をＴ字形状に加工した。この加工には、エッチング、打抜加工などの方法を採用することができる。その後、Ｔ字の縦棒に相当する部分（以下「中央梁」という。）の先端部の一部にプレス加工を施すことによって、半球状に加工した、この半球状に加工された部分は可動接点５ａとなる。さらに、中央梁の根元、および中央梁の長手方向中央部で折り曲げ加工を施した。中央梁の根元では、可動接点５ａが突出している面と同じ側の面（図２７における紙面奥側）が凸状となるように折り曲げた。中央梁の長手方向中央部では、可動接点５ａが突出している面と逆の側の面（図２７における紙面手前側）が凸状となるように折り曲げた。こうして、図２７および図２８に示すように可動片５を得た。可動片５のＴ字の交点に相当する部分は、可動片固定部５ｂとなる。Ｔ字の横棒に相当する部分の両端部は部位５ｃ１，５ｃ２となる。
【００４３】
なお、可動接点５ａ表面には、接点としての信頼性を高めるためにＡｇやＡｕを主材料としたコーティングを施してもよい。また、可動接点５ａを形成する際にはプレス加工ではなく、別途作製したＡｇやＡｕを主材料としたリベットを用いて形成してもよい。ＢｅＣｕとＡｇ、Ａｕを主材料とした合金とのクラッド材などを用いて形成してもよい。
【００４４】
上述のようにそれぞれ作製した熱応動素子４および可動片５を組み合わせる。図２９および図３０に示すように、熱応動素子４の円錐台形状である第１部分４ａの凸側が可動片５の側を向くようにして両者を重ね合わせ、互いに接触させた。図３０は、図２９におけるＸＸＸ−ＸＸＸ線に関する矢視断面図である。可動片５の部位５ｃ１は、熱応動素子４の部位４ｂ１に重なる。可動片５の部位５ｃ２は、熱応動素子４の部位４ｂ２に重なる。このように熱応動素子４と可動片５とを重ねて配置した状態で、部位５ｃ１，５ｃ２にレーザ光を照射して、レーザ溶接した。このレーザ照射により、可動片５の部位５ｃ１と熱応動素子４の部位４ｂ１とが溶接され、可動片５の部位５ｃ２と熱応動素子４の部位４ｂ２とが溶接された。
【００４５】
ここでは、接合方法としてレーザ溶接を採用したが、この接合においては、熱応動素子４の第２部分４ｂにおけるバイメタル積層構造を消失することのできる接合方法を採用することが好ましい。溶接を行なえばこの積層構造は消失するので、接合方法として溶接を採用することは好ましい。レーザ溶接は溶接の一種である。レーザ溶接で接合した場合には、第２部分４ｂにおけるバイメタル積層構造は消失する。第２部分４ｂの積層構造を消失させておけば、接合部にかかる熱応力を大きく低減することができる。ここでは、接合面積が小さく加工精度の高いレーザ溶接を用いたが、抵抗溶接や超音波を用いた溶接を用いてもよい。溶接が好ましいが、溶接以外の接合方法であってもよい。たとえばはんだによって接合してもよい。
【００４６】
可動片５と熱応動素子４との接合箇所については、図２９に示した例に限らず、可動片５と基板１上の可動片接続電極２との接合、および可動接点５ａと固定接点３との接触を妨げなければどのような位置で接合してもよい。
【００４７】
次に基板を作製した。図３１および図３２に示すように、ガラスエポキシ基板である基板１の主表面１ｕに、圧延したバイメタル材料の厚みよりも厚いＣｕ電極を形成した。図３２は、図３１におけるＸＸＸＩＩ−ＸＸＸＩＩ線に関する矢視断面図である。主表面１ｕに形成されたＣｕ電極は、１つのブレーカの範囲内において、少なくとも３つの独立する部分に分けられるように形成された。図３１に示した例では、３つの独立する部分は、可動片接続電極２、固定接点３、支持台７に対応する。さらに主表面１ｕとは逆の側の面にＣｕ膜を加工して別の２つの電極８，９を形成した。電極８を可動片接続電極２に、層間接続導体１０を用いて接続した。電極９を固定接点３に、層間接続導体１１を用いて接続した。層間接続導体１０，１１は、いわゆるスルーホールビアであってもよい。
【００４８】
なお、基板１の材料としては、絶縁性が確保できるのであればセラミック基板であってもよい。また、主表面１ｕに設けられた電極と反対面の電極８，９との導通については、層間接続導体を用いる代わりに、基板１の外周の側面などに配線を形成して引き回してもよい。
【００４９】
可動片５と熱応動素子４との組立体を、熱応動素子４が基板１側になるように基板１上に実装した。その様子を図３３および図３４に示す。図３４は、図３３におけるＸＸＸＩＶ−ＸＸＸＩＶ線に関する矢視断面図である。この実装においては、可動片５の可動片固定部５ｂが、基板１上の可動片接続電極２と重なるように配置し、この部分をレーザ溶接した。
【００５０】
なお、この接合については、可動片５と基板１上の可動片接続電極２との間の電気的な導通を確保する必要がある。ここでは、接合方法として、接合面積が小さく加工精度の高いレーザ溶接を用いたが、抵抗溶接や超音波を用いた溶接を用いてもよい。溶接以外でははんだによる接合であってもよい。
【００５１】
図３４に示すように、可動片５の可動接点５ａは固定接点３との接触によって、固定接点３の上面の高さまで押し上げられている。この状態では、熱応動素子４が可動片５に対して、図３４における右側の接合部以外では接触していない。このようになるように、可動片５および熱応動素子４の形状は調整されている。
【００５２】
次に、蓋６を作製した。蓋６は、ＳＵＳ板を曲げ加工してキャップ形状に形成した。なお、曲げ加工の他に、図３５〜図４０に示すようにエッチングおよび貼合せによって蓋６を作製してもよい。図３５には、エッチング加工によってＳＵＳ板６１に貫通孔６１ａを形成したところを示す。ＳＵＳ板６１は長方形の外形を有し、＋字形の貫通孔６１ａを有する。図３６は、ＳＵＳ板６２の平面図である。ＳＵＳ板６２は、長方形であり、貫通孔を有していない。ＳＵＳ板６１とＳＵＳ板６２とを貼り合わせることによって、図３７に示す蓋６を得る。図３７における右側から見たところを図３８に示す。図３７における下側から見たところを図３９に示す。蓋６の図３７に示したのとは反対側の面を見たところを図４０に示す。蓋６は中央に凹部６３を有する。
【００５３】
曲げ加工によって作製した蓋６を、図４１に示すように、基板１に重ね、可動片５および熱応動素子４とは接触しないように配置した。基板１と蓋６との間を封止用接着剤で接合した。こうしてブレーカを得た。
【００５４】
以上のようにして作製したブレーカに、電流を流したところ、可動片５で発生したジュール熱によりデバイス全体の温度が上昇した。このデバイス温度が、熱応動素子４のスナップアクション温度を超えたとき、熱応動素子４の円錐台形状またはドーム形状は反転し、反転した熱応動素子４が、可動片５の先端に形成された可動接点５ａ付近を押し上げて可動接点５ａと固定接点３との間を離隔させた。これにより、電流は遮断された。こうして、作製したブレーカが実際にブレーカとして良好に動作することが確認できた。
【００５５】
熱応動素子４が反転して電流を遮断した際には、熱応動素子４は支持台７と接触している。この状態では、熱応動素子４の可動片５との接合部を支点、熱応動素子４の支持台７との接触部を力点、熱応動素子４の可動片５を押し上げる部分を作用点とするてこの原理によって、可動接点５ａの変位が拡大している。
【００５６】
（実施の形態３）
（製造方法）
図４２〜図５０を参照して、本発明に基づく実施の形態３におけるブレーカの製造方法について説明する。
【００５７】
図４２に示すように、集合基板５０５を用意する。集合基板５０５は金属板であり、可動片５に対応する形状の部分を複数備えている。可動片５に対応する形状の各部分は枠状部分に囲まれている。１枚の集合基板５０５の中では、可動片５に対応する形状の複数の部分はマトリックス状に配列されている。
【００５８】
図４３に示すように、集合基板５０４を用意する。集合基板５０４はバイメタル材料のシートであり、熱応動素子４に対応する部分を複数備えている。熱応動素子４に対応する形状の各部分は枠状部分に囲まれている。１枚の集合基板５０４の中では、熱応動素子４に対応する形状の複数の部分はマトリックス状に配列されている。
【００５９】
図４４に示すように、集合基板５０４の上に集合基板５０５を重ね、レーザ溶接を行なう。溶接される箇所は、図２９および図３０を参照して説明したとおりである。集合基板５０４における熱応動素子４に対応する部分の配列ピッチと、集合基板５０５における可動片５に対応する部分の配列ピッチとは等しくなっているので、集合基板５０５，５０４の全域に渡って熱応動素子４に対応する各部分と可動片５に対応する各部分との間で適切に溶接を行なうことができる。こうしてレーザ溶接をすることによって集合組立体５２０を得る。
【００６０】
図４５に示すように、集合基板５０１を用意する。集合基板５０１は、基本的にガラスエポキシ基板であり、基板１に対応する領域を複数備えている。基板１に対応する各領域の中には、可動片接続電極２、支持台７および固定接点３が配列されている。可動片接続電極２、支持台７および固定接点３は、金属膜によって形成されている。基板１に対応する各領域の詳細は、図３１および図３２を参照して説明したとおりである。
【００６１】
図４６に示すように、集合基板５０１に集合組立体５２０を重ね、レーザ溶接を行なう。溶接される箇所は、図３３および図３４を参照して説明したとおりである。集合基板５０１における基板１に対応する部分の配列ピッチと、集合組立体５２０における可動片５に対応する部分の配列ピッチとは等しくなっているので、集合基板５０１および集合組立体５２０の全域に渡って適切に溶接を行なうことができる。こうしてレーザ溶接をすることによって集合組立体５２１を得る。
【００６２】
集合組立体５２１から、集合基板５０５の枠状部分および集合基板５０４の枠状部分を除去する。その結果、図４７に示すように集合組立体５２２を得る。
【００６３】
図４８に示すように、集合基板５０６を用意する。集合基板５０６は、たとえばＳＵＳで形成された基板であり、蓋６に対応する領域を複数備えている。蓋６に対応する各領域には凹部が形成されている。図４８では凹部は紙面手前側の面ではなく紙面奥側の面に形成されているので、各凹部は破線で示されている。
【００６４】
図４９に示すように、集合組立体５２２（図４７参照）に集合基板５０６を重ね、封止用接着剤で接合する。こうして、集合組立体５２３を得る。この状態では、集合基板５０６に設けられていた凹部の各々が、集合基板５０６に形成されていた可動片５および熱応動素子４の組合せを一括して覆うように位置する。
【００６５】
集合組立体５２３を各領域ごとに分断することによって、図５０に示すように、複数のブレーカ１０１を得る。
【００６６】
（作用・効果）
本実施の形態では、複数のブレーカ１０１を効率良く生産することができる。本実施の形態では、説明の便宜のために、２×３の合計６個のブレーカに相当するものを集合基板または集合組立体として図示していたが、実際には１枚の集合基板または集合組立体に含まれる部分の数は６個に限らず他の個数であってもよい。たとえば、１枚の集合基板または集合組立体に、数百個または数千個の部分が配列されていて、数百個または数千個のブレーカを製造するものであってもよい。
【００６７】
なお、上記実施の形態のうち複数を適宜組み合わせて採用してもよい。
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【００６８】
１  基板、１ｕ  主表面、２  （可動片を接続するための）電極、３  固定接点、４，４ｉ  熱応動素子、４ａ  第１部分、４ｂ  第２部分、４ｂ１，４ｂ２  部位、４ｅ  端、５  可動片、５ａ  可動接点、５ｂ  可動片固定部、５ｃ  （熱応動素子を接合するための）部分、５ｃ１，５ｃ２  部位、６  蓋、７  支持台、８，９  （基板下面に設けられた）電極、１０，１１  層間接続導体、４１  第１材料層、４２  第２材料層、４３  合金層、５１  合金板材、５５  金属板、６１，６２  ＳＵＳ基板、６１ａ  貫通孔、６３  凹部、９１，９２，９３  矢印、１０１，１０２  ブレーカ、５０１，５０４，５０５，５０６  集合基板、５２０，５２１，５２２，５２３  集合組立体。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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