(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に、金属薄板の狭窄部からなる電流ヒューズ部分を収納する第１の中空部と、
板バネ状部材の先端部をバイアス力を与えた状態で金属薄板の端部に係止する感温体を収納する第２の中空部と、
板バネ状部材がバイアス力の有無により可動するスペースである第３の中空部と、
本体ケースの外部から第１の中空部に連通する第１の空隙部と、本体ケースの外部から第３の中空部に連通する第２の空隙部とを有する絶縁性の箱体状の本体ケースと、
該本体ケースに装着され、コの字状に折り曲げられて、その一部が第１の中空部内に配置された狭窄部からなる電流ヒューズ部分を備え、一方の端部は第１の空隙部を通り、外側にリード端子として突出し、他方の端部は第３の中空部に露出した金属薄板と、
一方の端部が、第３の中空部に露出した金属薄板の端部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に固定され、他方の端部が第２の空隙部を通り、外部にリード端子として突出した板バネ状部材と、
通常時には板バネ状部材にバイアス力を付与するとともに、所定温度を超えるとバイアス力がかからない状態となる、ピンと、該ピンの一端に固着されるとともに板バネ状部材に固定される絶縁ヘッドと、前記ピンの他端に固定されるとともに所定温度を超えると溶融する感温体からなる係止部とからなり、
前記第１の中空部と前記第２の中空部との間には絶縁性の隔壁が設けられ、
前記第２の中空部と第３の中空部との間には絶縁ヘッドが設けられたことを特徴とする電流・温度ヒューズ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電流・温度ヒューズに係り、特に所定温度以上に温度が上昇した時、又は所定電流値以上の過電流が生じた時に作動して、供給電流を遮断することにより電気機器等を保護する電流・温度ヒューズに関する。
【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、従来の典型的な電流・温度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】
このような電流・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、上記電流・温度ヒューズは、温度ヒューズが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、電流ヒューズとしてある程度大きな遮断電流を取るためには、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、上述した筒形状の電流・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、小型にして且つ大きな電流容量が取れる電流・温度ヒューズ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】
本発明の電流・温度ヒューズは、内部に、金属薄板の狭窄部からなる電流ヒューズ部分を収納する第１の中空部と、板バネ状部材の先端部をバイアス力を与えた状態で金属薄板の端部に係止する感温体を収納する第２の中空部と、板バネ状部材がバイアス力の有無により可動するスペースである第３の中空部と、本体ケースの外部から第１の中空部に連通する第１の空隙部と、本体ケースの外部から第３の中空部に連通する第２の空隙部とを有する絶縁性の箱体状の本体ケースと、該本体ケースに装着され、コの字状に折り曲げられて、その一部が第１の中空部内に配置された狭窄部からなる電流ヒューズ部分を備え、一方の端部は第１の空隙部を通り、外側にリード端子として突出し、他方の端部は第３の中空部に露出した金属薄板と、一方の端部が、第３の中空部に露出した金属薄板の端部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に固定され、他方の端部が第２の空隙部を通り、外部にリード端子として突出した板バネ状部材と、通常時には板バネ状部材にバイアス力を付与するとともに、所定温度を超えるとバイアス力がかからない状態となる、ピンと、該ピンの一端に固着されるとともに板バネ状部材に固定される絶縁ヘッドと、前記ピンの他端に固定されるとともに所定温度を超えると溶融する感温体からなる係止部とからなり、前記第１の中空部と前記第２の中空部との間には絶縁性の隔壁が設けられ、前記第２の中空部と第３の中空部との間には絶縁ヘッドが設けられたことを特徴とする。
【０００９】
又、前記本体ケースは、金属薄板の狭窄部からなる電流ヒューズ部分を収納する中空部と、前記板バネ状部材の先端部をバイアス力を与えた状態で係止する感温体を収納する中空部と、前記板バネ状部材がバイアス力の有無により移動する空間である中空部とを備え、前記電流ヒューズ部分を収納する中空部と、前記感温体を収納する中空部との間には、絶縁性の隔壁が設けられたことを特徴とする。
【００１０】
上述した本発明の電流・温度ヒューズによれば、温度ヒューズを板バネ状部材を用いてその先端が電流ヒューズの一端の金属薄板に接するようにバイアス力をかけた状態で感温体で固定している。このため、温度の異常上昇に伴い感温体が溶融すると、板バネ状部材がそのバネ力により電流ヒューズの一端の金属薄板から離れる。これにより電流が遮断され、温度ヒューズとして機能する。このように本発明の温度ヒューズでは、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電流ヒューズの金属薄板に接触しているので、抵抗損失が極めて小さく、電流容量を大きくすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電流・温度ヒューズの一実施形態を図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態の電流・温度ヒューズの（Ａ）電流ヒューズ部分の構成を示す断面図であり、（Ｂ）は温度ヒューズ部分の構成を示す断面図である。この電流・温度ヒューズは、一例として縦２mm、横８mm、高さ１２mm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。電流ヒューズは、厚さ０．２mm程度の銅薄板に狭窄部を設け、銅薄板を細線状に加工し、電流ヒューズ素子１１ｂとしている。銅薄板１１は、図１（Ｂ）に示すように、断面コの字状に折り曲げられ、そのヒューズ素子となる細線状部分１１ｂは、本体ケース１０内の中空部分１２ａに位置している。そして、銅薄板１１の一方の端部は本体ケース１０の空隙部１２ｄを通り、外側にリード端子として突出している。銅薄板１１のもう一方の端部は、箱体の中空部分の側壁１０ａ，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内に露出している。
【００１３】
温度ヒューズは厚さ０．２mm程度のバネ材である燐青銅の薄板と、板バネ状部材の先端部１３ｃを銅薄板１１ｃに接触させる係止部である、低温ハンダである感温体１７、金属ピン１５、絶縁ヘッド１６等から構成される。燐青銅のバネ材は、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。板バネ状部材１３の先端近くには小孔が設けられ、金属ピン１５を封止した絶縁ヘッド１６が間挿されている。そして、板バネ状部材１３は絶縁ヘッド１６で図の左方に押され、その先端部１３ｃが銅薄板１１ｃと接触するようにバイアス力が付与された状態で、金属ピン１５の先端部が低温ハンダである感温体１７により中空部１２ｃ内に充填固定されている。
【００１４】
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。
【００１５】
図２は、電流ヒューズの（Ａ）通常時と（Ｂ）遮断時を示す。この銅薄板の狭窄部からなる細線状の電流ヒューズ１１ｂは、線径により種々の電流遮断容量を選定することができ、遮断電流以下の電流が流れた場合には（Ａ）に示すようにヒューズ線１１ｂは遮断しない。これに対して異常時である遮断電流以上の電流が流れると、（Ｂ）に示すようにヒューズ線１１ｂは溶断する。
【００１６】
図３は、温度ヒューズ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、電流・温度ヒューズ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３（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電流・温度ヒューズを流れる電流が、周囲温度の上昇により遮断される。
【００１７】
次に図４を参照して、この電流・温度ヒューズ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、例えばエポキシ等の樹脂モールドにより成形され、電流ヒューズを配置する中空部１２ａ、感温体である低温ハンダを充填する中空部１２ｃ、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、銅薄板を挟持する細隙１２ｄ、板バネ状部材を挟持する細隙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もよい。
【００１８】
そして、薄い銅板１１を例えばエッチング加工により狭窄部を設け、細線状のヒューズエレメント１１ｂを形成し、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１２ｄ、及び中空部１２ａ等に挿入する。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又はエッチング加工を施す。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１３を本体ケース１０の空隙部１２ｅに挿入する。
【００１９】
そして、金属ピン１５を樹脂モールドで固定した絶縁ヘッド１６を準備し、板バネ状部材１３のＵ字溝１３ｅに沿って押し込む。このとき、金属ピン１５は本体ケース１０の中空部１２ｃに連通する溝１２ｆの中に挿入される。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である低温ハンダを本体ケース１０の中空部１２ｃに流し込み、金属ピン１５の先端部を固定する。感温体１７の固定は低温ハンダを加熱して溶融状態にしておき、中空部１２ｃにポッティング等により流し込み、冷却することにより、容易に行うことができる。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、上記実施例の電流・温度ヒューズが完成する。
【００２０】
感温体１７を上述したように中空部１２ｃに溶融ハンダを流し込んで形成するのではなく、予め金属ピン１５の先端に低温ハンダからなる円板状の感温体１７を別の工程で固着しておいて、絶縁ヘッド１６をＵ字溝１３ｅに挿入する際に、同時に感温体１７を中空部１２ｃに挿入するようにしてもよい。このような製造方法を採用することで、必要な接触圧を板バネ状部材１３ｃに与えつつ、溶融ハンダを流し込み、且つ冷却して固定する工程を避けることができ、より簡単に上記電流・温度ヒューズを製造することができる。
【００２１】
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。
【００２２】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明の電流・温度ヒューズは、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、温度ヒューズ素子部分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容量の電源の保護等に好適な電流・温度ヒューズを提供することができる。
【００２３】
また、電流ヒューズ部分と温度ヒューズの感温体の部分が本体ケース内の隔壁を介して空間的に離隔して設けられているので、電流ヒューズの溶断動作と温度ヒューズの溶断動作とが干渉することがない。これにより、それぞれのヒューズがそれぞれの固有の遮断条件で独立に電流の遮断動作を行うことができる。
【００２４】
更に又、電流ヒューズとして薄い銅板を折り曲げて用い、温度ヒューズとして板バネ状部材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ヒューズ素子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電流・温度ヒューズの、（Ａ）電流ヒューズ部分を示す断面図、（Ｂ）温度ヒューズ部分を示す断面図。
【図２】電流ヒューズの、（Ａ）通常時、（Ｂ）遮断時を示す説明図。
【図３】温度ヒューズの、（Ａ）通常時、（Ｂ）遮断時を示す説明図。
【図４】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    銅薄板
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ  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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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