(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースと、
前記ケースに固定され、かつ固定接点を有する固定接点金属板と、
前記固定接点にオンオフ状態に接触する可動接点を有する可動接点金属板と、
前記可動接点金属板と前記固定接点金属板との間に配設され、かつ
設定温度を超える状態では、非反転形状から反転形状に変形するバイメタルと、
を備え、
前記バイメタルの非反転形状においては、
前記可動接点金属板の弾性が前記固定接点に前記可動接点を接触させてオン状態にあり、
前記バイメタルの反転形状においては、
前記バイメタルが前記可動接点金属板を押圧して前記可動接点をオフ状態に切り換えるようにしてなる無通電タイプのブレーカであって、
前記可動接点金属板が、
表面に凹部を有し、前記凹部で薄く形成されてなる凹部弾性変形部を有することを特徴とする無通電タイプのブレーカ。
【請求項２】
請求項１に記載の無通電タイプのブレーカであって、
前記凹部弾性変形部の厚さ（Ｄ）が、前記可動接点金属板の平均厚さ（ｄ）の８５％以下であることを特徴とする無通電タイプのブレーカ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の無通電タイプのブレーカであって、
前記可動接点金属板は、前記凹部弾性変形部を除く板厚が、０．１ｍｍ以上であって０．５ｍｍ以下であることを特徴とする無通電タイプのブレーカ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の無通電タイプのブレーカであって、
前記凹部弾性変形部の長さ（Ｌ）が、１ｍｍ以下であることを特徴とする無通電タイプのブレーカ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の無通電タイプのブレーカであって、
前記可動接点金属板が、前記可動接点側の表面に前記凹部を設けてなることを特徴とする無通電タイプのブレーカ。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の無通電タイプのブレーカであって、
前記可動接点金属板が、プレス加工された凹部で薄肉の前記凹部弾性変形部を形成してなることを特徴とする無通電タイプのブレーカ。
【請求項７】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の無通電タイプのブレーカであって、
前記可動接点金属板が、導電性のある本体金属板と、前記本体金属板に接合されて薄肉の前記凹部弾性変形部を構成してなる導電性のある弾性薄肉金属板とを備えることを特徴とする無通電タイプのブレーカ。
【請求項８】
請求項７に記載の無通電タイプのブレーカであって、
前記本体金属板の前記可動接点側の表面に、前記弾性薄肉金属板の両端部が溶着又は圧接されてなることを特徴とする無通電タイプのブレーカ。
【請求項９】
請求項７に記載の無通電タイプのブレーカであって、
前記本体金属板の前記可動接点側の表面の反対側の表面に、前記弾性薄肉金属板の両端部が溶着又は圧接されてなることを特徴とする無通電タイプのブレーカ。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか一項に記載の無通電タイプのブレーカであって、
前記バイメタルと前記固定接点金属板との間に、前記バイメタルを加熱するヒーターを配置してなることを特徴とする無通電タイプのブレーカ。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の無通電タイプのブレーカであって、
前記可動接点と前記固定接点が、通電状態で超音波振動されて活性化処理されてなることを特徴とする無通電タイプのブレーカ。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の無通電タイプのブレーカであって、
前記凹部に電気接続状態に導電体が配置されてなることを特徴とする無通電タイプのブレーカ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主としてパック電池等の電気機器に内蔵されて、あらかじめ設定している温度よりも高くなると電流を遮断するブレーカに関し、とくにバイメタルに通電しない無通電タイプのブレーカに関する。
【背景技術】
【０００２】
パック電池やモータなどの機器は、温度が異常に高くなる状態で電流を遮断して安全性を向上できる。このことを目的として、周囲温度を検出して接点をオフに切り換える無通電タイプのブレーカが使用される。たとえば、リチウムイオン電池を内蔵するパック電池は、異常な使用状態で充放電されると温度が高くなるので、無通電タイプのブレーカを内蔵して、これで異常な高温では電流を遮断して安全に使用できる。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、この状態では無通電タイプのブレーカで電流を遮断してモータを保護して安全に使用できる。【０００３】
このような用途に使用されるブレーカとして、異常な状態での温度上昇を検出して電流を遮断するブレーカが開発されている。（特許文献１参照）
このブレーカは、図１２に示すように、可動接点金属板１０１をバイメタルとする通電タイプのブレーカである。このブレーカは、周囲温度が設定温度まで上昇すると、バイメタルの可動接点金属板１０１が反転してオフ状態に切り換えられる。この構造のブレーカは、可動接点金属板１０１をバイメタルとするので、可動接点金属板１０１の電気抵抗が大きく、ブレーカの電圧降下による電力損失が大きくなる欠点がある。また、周囲温度が設定温度まで上昇しない状態においても、流れる電流が増加するとオフ状態に切り換えられる欠点もある。それは、電気抵抗の大きい可動接点金属板が電流のジュール熱で発熱して反転するからである。【０００４】
以上のブレーカの欠点を解消するブレーカとして、周囲温度を検出して反転するバイメタルで可動接点金属板を変形して電流を遮断する無通電タイプのブレーカが開発されている。（特許文献２参照）【０００５】
このブレーカを、図１３と図１４の断面図に示している。図１３はバイメタル１０８が反転しない状態であって、可動接点１０７を固定接点１０５に接触させるオン状態を示し、図１４はバイメタル１０８が反転して可動接点１０７を固定接点１０５から離すオフ状態を示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１０００５４号公報
【特許文献２】特開２００２−５６７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１３と図１４に示すブレーカは、設定温度よりも高くなるとバイメタル１０８が反転して、反転するバイメタル１０８が可動接点金属板１０６を下から押し上げるように変形して、可動接点１０７を固定接点１０５から離してオフ状態となって電流を遮断する。温度が低下してバイメタル１０８がもとの形状に復元すると、可動接点金属板１０６の弾性で可動接点１０７を固定接点１０５に接触させてオン状態に復帰する。可動接点金属板１０６は、バイメタル１０８で押し上げられない状態、すなわちバイメタル１０８が温度で反転しない状態では、可動接点１０７を固定接点１０５に弾性的に押圧している。すなわち、この状態で、可動接点１０７は可動接点金属板１０６の弾性で固定接点１０５に接触されてオン状態に保持される。【０００８】
以上の無通電タイプのブレーカは、周囲温度が閾値を超えると、バイメタルが反転して可動接点金属板の接点を固定接点金属板から離してオフ状態に切り換える。この構造の無通電タイプのブレーカは、可動接点金属板をバイメタルとしないので、可動接点金属板の電気抵抗を小さくできる。しかしながら、この構造の無通電タイプのブレーカにおいても、周囲温度が設定温度まで上昇しない状態において、ブレーカの電流が増加すると、バイメタルが反転してオフ状態に切り換えられることがある。可動接点金属板が電流のジュール熱で発熱し、加熱された可動接点金属板がバイメタルを加熱して反転させるからである。とくに、周囲温度が高い状態では、可動接点金属板の発熱によってバイメタルが反転しやすく、周囲温度が設定温度まで上昇しない状態であっても、電流によってオフ状態に切り換えられることがある。この特性の無通電タイプのブレーカは、設定温度にならない状態においてもオフ状態に切り換えられることがあるので、大きな電流が流れる用途で使用できず、用途が制限される欠点がある。【０００９】
以上の欠点は、可動接点金属板を厚い金属板として、電気抵抗を小さくして防止できる。可動接点金属板のジュール熱による発熱が、電流の二乗と電気抵抗の積に比例して大きくなるからである。しかしながら、可動接点金属板に厚い金属板を使用すると、反転するバイメタルで可動接点金属板を変形してオフ状態に切り換えできなくなる。とくに、無通電タイプのブレーカは、パック電池の保護素子として多用されることから全体の厚さが１ｍｍ程度と極めて小さく、バイメタルは、厚さが０．１ｍｍ程度の極めて薄い可動接点金属板を反転して変形するよう設計されるので、厚い可動接点金属板を変形して可動接点をオフ状態には切り換えできない。【００１０】
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、最大電流を大きくしながら、周囲温度が設定温度になるとオフ状態に切り換えできる無通電タイプの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】
【００１１】
本発明のある態様に係る無通電タイプのブレーカは、ケースと、ケースに固定され、かつ固定接点を有する固定接点金属板と、固定接点にオンオフ状態に接触する可動接点を有する可動接点金属板と、可動接点金属板と固定接点金属板との間に配設され、かつ設定温度を超える状態では、非反転形状から反転形状に変形するバイメタルとを備え、バイメタルの非反転形状においては、可動接点金属板の弾性が固定接点に可動接点を接触させてオン状態にあり、バイメタルの反転形状においては、バイメタルが可動接点金属板を押圧して可動接点をオフ状態に切り換えるようにしている。可動接点金属板は、表面に凹部を有し、凹部で薄く形成されてなる凹部弾性変形部を有している。
【００１２】
以上のブレーカは、可動接点金属板の電流に起因するジュール熱の発熱量を抑制して最大電流を大きくしながら、従来のバイメタルで確実にオフ状態に切り換えできる。このブレーカは、可動接点金属板のほぼ全体を厚い金属板として実質的な電気抵抗を小さくしながら、従来の薄いバイメタルで可動接点をオフ状態に切り換えできるので、従来のバイメタルを使用して最大電流容量を大きくできる。このことは、電池パックなどに内蔵される小型ブレーカにおいて特に大切な特性である。
ただし、本明細書において、「最大電流容量」とは、オン状態のブレーカがオフ状態に切り換えられない不動作電流（ＵＴ）の最大値であって、６０℃雰囲気下においてオン状態に保持できる最大電流を意味する。
【００１３】
負荷電流によるジュール熱の発熱に起因する弊害を防止して、ブレーカの電流容量を大きくするには、可動接点金属板を厚くして電気抵抗を小さくする必要がある。ジュール熱による可動接点金属板の発熱が負荷電流の自乗と電気抵抗の積に比例して増加するからである。可動接点金属板は、厚くして電気抵抗を小さくできるので、厚い金属板を使用してジュール熱による発熱量を小さくできる。ただ、厚い金属板の可動接点金属板は、可動接点を固定接点に押圧する接触圧が強くなるので、反転してオフ状態に切り換えるバイメタルの押圧力を強くする必要がある。たとえば、この構造の小型ブレーカは、可動接点金属板を厚くして、ジュール熱による発熱を少なくして最大電流容量を増加できるが、厚い可動接点金属板は接点の接触圧を強くするので、従来の薄いバイメタルではオフ状態に切り換えできない。理論的には、厚いバイメタルで接触圧の強い可動接点は切り換えできるが、厚いバイメタルのブレーカは、製造コストが高くなることに加えて、ブレーカ全体を厚くする原因となるので実用的ではない。このタイプのマイクロブレーカは、電池パックの保護素子として多用されるが、この用途においてブレーカ小型化は必須の要件である。したがって、この種のブレーカは、小型化しながら電流容量を増加するという極めて難しい特性が要求される。電流容量を大きくできるとしても、小型化できないブレーカでは、現在すでに多用されている用途に使用できず、この種のブレーカには、小型化と大電流特性という互いに相反する特性であって、両特性を同時に満足するのが極めて難しい特性が要求される。
【００１４】
以上のブレーカは、互いに相反する特性である大電流化と小型化の両方の特性を極めて簡単な構造で実現する。ブレーカが達成する以上の特長は、可動接点金属板の表面に凹部を設けて、この凹部で薄肉の凹部弾性変形部を設ける独特の構造で実現する。表面の凹部で薄肉の凹部弾性変形部を設けている可動接点金属板は、凹部弾性変形部を除くほぼ全体を厚い金属板として電気抵抗を小さくしながら、薄肉の凹部弾性変形部で可動接点の接触圧を低くできる。ほぼ全体を厚い金属板とする可動接点金属板は、電気抵抗を小さくしてジュール熱による発熱量を小さくできる。このことは、ブレーカの最大電流容量を大きすることに効果がある。さらに、表面に凹部を設けて薄くしている凹部弾性変形部は弾性変形し易いので、可動接点と固定接点との接触圧を弱くできる。接触圧の低い可動接点金属板は、従来の薄いバイメタルで押圧して、可動接点をオフ状態に切り換えできる。さらに、以上の可動接点金属板は、ほぼ全体を厚い金属板として接点の接触圧を低くできるので、電気抵抗を小さくしながら、薄いバイメタルでオフ状態に切り換えできる。したがって、以上のブレーカは、電流容量を大きくしながら、全体を薄くして小型化できるという、マイクロブレーカにおいて極めて大切な特性を実現する。
【００１５】
本発明の他の態様に係る無通電タイプのブレーカは、薄肉の凹部弾性変形部の厚さ（Ｄ）を、可動接点金属板の平均厚さ（ｄ）の８５％以下としている。
【００１６】
本発明の他の態様に係る無通電タイプのブレーカは、薄肉の凹部弾性変形部の厚さ（Ｄ）を０．２５ｍｍ未満としている。
【００１７】
本発明の他の態様に係る無通電タイプのブレーカは、可動接点金属板の凹部弾性変形部を除く板厚を０．１ｍｍ以上であって０．５ｍｍ以下としている。
【００１８】
本発明の他の態様に係る無通電タイプのブレーカは、薄肉の凹部弾性変形部の長さ（Ｌ）を１ｍｍ以下としている。
【００１９】
本発明の他の態様に係る無通電タイプのブレーカは、可動接点金属板が、可動接点側の表面に凹部を設けている。
【００２０】
本発明の他の態様に係る無通電タイプのブレーカは、可動接点金属板が、プレス加工された凹部で薄肉の凹部弾性変形部を形成している。
【００２１】
以上のブレーカは、プレス加工の凹部で薄肉の凹部弾性変形部を構成するので、凹部弾性変形部を薄くしながら高強度にできる特長がある。この凹部弾性変形部は、薄くして弾性変形し易くして、接点の接触圧を低下させながら十分な強度として安定に動作できる特長がある。
【００２２】
本発明の他の態様に係る無通電タイプのブレーカは、可動接点金属板が、導電性のある本体金属板と、本体金属板に接合されて薄肉の凹部弾性変形部を構成してなる導電性のある弾性薄肉金属板とを備えている。
【００２３】
以上のブレーカは、本体金属板と弾性薄肉金属板とからなる別々の金属板でアーム部を構成するので、各々の金属板を、最適な電気抵抗と弾性特性に選択して、可動接点金属板を製作できる。たとえば、本体金属板には電気抵抗の小さい金属板を、弾性薄肉金属板には優れた弾性と導電性のある金属板を使用して、可動接点金属板を理想的な状態で弾性変形して小さい電気抵抗の金属板を実現して、最大電流を大きくしながら、従来のバイメタルで電気抵抗な可動接点金属板の可動接点をオンオフに切り換えできる特長を実現する。
【００２４】
本発明の他の態様に係る無通電タイプのブレーカは、本体金属板の可動接点側の表面に、弾性薄肉金属板の両端部を溶着又は圧接している。また、本発明の他の態様に係る無通電タイプのブレーカは、本体金属板の可動接点側の表面の反対側の表面に、弾性薄肉金属板の両端部を溶着又は圧接している。
【００２５】
以上のブレーカは、薄肉の凹部弾性変形部のある可動接点金属板を安価に多量生産して、部品コストを低減して、最大電流を大きくしながら小型化できる特長がある。
【００２６】
本発明の他の態様に係る無通電タイプのブレーカは、可動接点金属板が、ひとつ又は複数の凹部弾性変形部を長手方向に離して局所的に配置している。
【００２７】
本発明の他の態様に係る無通電タイプのブレーカは、凹部弾性変形部の一部を、ケースに埋設状態で固定している。
【００２８】
以上のブレーカは、薄肉の凹部弾性変形部の一部をケースに埋設して固定するので、可動接点を定位置に位置ずれなく配置して、可動接点と固定接点の相対的な位置ずれを防止できる。このことは、オン状態において、可動接点と固定接点との接触抵抗の変動を抑制して、低抵抗な状態で電気接続できる特長がある。特に活性化処理された接点の接触抵抗を低抵抗な状態に安定化できる特長がある。
【００２９】
本発明の他の態様に係る無通電タイプのブレーカは、バイメタルと固定接点金属板との間に、バイメタルを加熱するヒーターを配置している。
【００３０】
本発明の他の態様に係る無通電タイプのブレーカは、可動接点と固定接点が、通電状態で超音波振動されて活性化処理されている。
【００３１】
本発明の他の態様に係る無通電タイプのブレーカは、凹部に電気接続状態に導電体を配置している。
【００３２】
以上のブレーカは、可動接点金属板に薄肉の凹部弾性変形部を設けて、薄肉の凹部弾性変形部で可動接点と固定接点の接触圧を低減しながら、オン状態の接触抵抗を安定して低抵抗な状態に保持してオン抵抗を小さく保持できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態にかか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一部拡大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一部拡大垂直縦断面図である。
【図４】図２に示すブレーカの一部拡大ＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】図２に示すブレーカの一部拡大分解断面図である。
【図６】図１に示すブレーカの蓋ケースを外した平面図である。
【図７】図６に示すブレーカの分解斜視図である。
【図８】本発明の他の実施形態にかかるブレーカのオン状態を示す一部拡大垂直縦断面図である。
【図９】図８に示すブレーカの可動接点金属板の分解断面図である。
【図１０】図２に示すブレーカの接点構造を示す拡大断面図である。
【図１１】図２に示すブレーカを回路基板に実装する一例を示す断面図である。
【図１２】従来のブレーカの一例を示す断面図である。
【図１３】従来のブレーカの他の一例を示す断面図であって、ブレーカのオン状態を示す図である。
【図１４】図１３に示すブレーカのオフ状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、及びそれらの用語を含む別の用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が制限されるものではない。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一もしくは同等の部分又は部材を示す。
さらに以下に示す実施形態は、本発明の技術思想の具体例を示すものであって、本発明を以下に限定するものではない。また、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。また、一の実施の形態、実施例において説明する内容は、他の実施の形態、実施例にも適用可能である。また、図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していることがある。
【００３５】
（実施形態１）
図１〜図３は、主として電池パックに内蔵されるブレーカ１００を示している。電池パックに内蔵されるブレーカ１００は、電池などの温度上昇をバイメタルで検出して電流を遮断する。電池パックは、異常な状態で使用され、あるいは電池の内部ショートなどが原因で発生する熱暴走で温度が上昇するので、ブレーカを保護素子として内蔵することにより、電池の温度上昇をブレーカで検出して電流を遮断して安全に使用できる。ブレーカは、電池パックの保護素子として多用されているが、本発明は、ブレーカの用途を特定するものではなく、たとえばモータ等のように温度上昇を検出して電流を遮断する全ての用途に使用するブレーカに利用できる。
【００３６】
（ブレーカ１００）
図１〜図７に示すブレーカ１００は、ケース１と、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を有し、かつ可動接点７を可動できるようにケース１に一部を固定してなる可動接点金属板６と、可動接点金属板６と固定接点金属板４との間に配設され、設定温度よりも高くなると非反転形状から反転形状に反転して、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とを備えている。
【００３７】
ブレーカ１００は、周囲温度が設定温度よりも低い状態では、図２に示すように、バイメタル８が変形しない状態、すなわちバイメタル８が非反転形状にあって可動接点７を固定接点５に接触させてオン状態となり、周囲温度が設定温度を超えると、図３に示すように、バイメタル８が可動接点７を固定接点５から離してオフ状態に切り換える。ブレーカ１００は、周囲温度でバイメタル８を非反転形状から反転形状に変形させて、反転するバイメタル８が可動接点金属板６を変形して、可動接点金属板６の可動接点７を固定接点５から離してオフ状態に切り換える。反転したバイメタル８は、周囲温度が所定の温度まで低下すると、非反転形状に変形して、可動接点金属板６のアーム部６Ａを押圧しない状態となって、可動接点７を固定接点５に接触してオン状態に切り換える。
【００３８】
さらに、図のブレーカ１００は、バイメタル８を加温するヒーター９を内蔵している。ヒーター９は、好ましくは板状のＰＴＣヒーターで、バイメタル８と固定接点金属板４との間に配設させて、バイメタル８を裏面から加温する。ヒーター９を内蔵するブレーカ１００は、ヒーター９でバイメタル８を加温して、ブレーカ１００をオフ状態に保持できる。このブレーカ１００は、オフ状態においてヒーター９に通電する回路を設けて、ヒーター９でバイメタル８を加温して、オフ状態に保持できる。このブレーカ１００は、電池パックに内蔵されて、電池パックの安全性をより向上できる。電池パックが異常な温度になってブレーカ１００で電流を遮断した後、電池でヒーター９に通電して、オフ状態に保持できるので、電池が放電できる限りブレーカ１００をオフ状態に保持して外部に流れる電流を遮断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、ヒーター９に通電できなくなってヒーター９がバイメタル８を加温できなくなってオン状態に復帰しても、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。さらに、ヒーター９を内蔵するブレーカ１００は、電池の異常を検出してヒーター９に通電して、ヒーター９でバイメタル８を加熱して電池の電流を遮断することもできる。ブレーカを内蔵する電池パックは、素電池と直列にブレーカを接続して、ブレーカで電池の電流を遮断する。
【００３９】
（ケース１）
ケース１は、プラスチック製の本体ケース１Ａと蓋ケース１Ｂとからなり、本体ケース１Ａに蓋ケース１Ｂを超音波溶着して連結し、あるいは接着して連結している。ケース１は、固定接点金属板４と可動接点金属板６を定位置に固定している。図のケース１は、本体ケース１Ａの底部に固定接点金属板４をインサート成形して固定すると共に、本体ケース１Ａと蓋ケース１Ｂとの間に可動接点金属板６を挟着状態で固定して、上面に蓋ケース１Ｂを固定している。本体ケース１Ａ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、バイメタル８とヒーター９を定位置に配置する収納部２０を設けている。図のケース１は、本体ケース１Ａに設けている収納部２０の底面を固定接点金属板４で閉塞して、連結する蓋ケース１Ｂで収納部２０の上面を閉塞している。
【００４０】
（本体ケース１Ａ）
本体ケース１Ａは、外周壁１０の内側にバイメタル８を配置する収納部２０を設けている。外周壁１０は、第１の外壁１１Ａ及び第２の外壁１１Ｂからなる一対の外壁１１と、一対の外壁１１の両端を連結している一対の対向壁１２とからなり、対向壁１２と外壁１１の内側に収納部２０を設けている。本体ケース１Ａは、収納部２０の周囲を外周壁１０で囲み、外周壁１０の底面と上面を閉塞している。収納部２０の底面は、本体ケース１Ａと一体的に成形している底部１３や固定接点金属板４で閉塞し、上面は本体ケース１Ａに連結している蓋ケース１Ｂで閉塞して、収納部２０を閉塞された中空状としている。
【００４１】
本体ケース１Ａは、固定接点金属板４をインサート成形して固定している。図２と図３において、固定接点金属板４は中間部４Ｂを第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１Ａに固定している。この固定接点金属板４は、第１の外壁１１Ａを貫通する状態で本体ケース１Ａに固定されて、ケース１の内部に露出する部分に固定接点５を設けて、外部に引き出される部分を接続端子４Ｘとしている。
【００４２】
（バイメタル８）
バイメタル８は、加熱して変形するように、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、ヒーター９と可動接点金属板６のアーム部６Ａとの間に配設され、設定温度で反転して、可動接点７を固定接点５から離してブレーカ１００をオフ状態に切り換える。バイメタル８は、薄くしてブレーカ全体を薄くできるので、好ましくは厚さ（ｔ）を０．０５ｍｍ以上であって０．１ｍｍ以下とする。さらにバイメタル８は、中央凸に湾曲する形状であって、熱変形しない状態、すなわち、非反転形状においては、図２に示すように、中央突出部をアーム部６Ａ側に突出させる姿勢に保持される。バイメタル８は、設定温度になると反転して反転形状に変形するが、反転形状では、図３に示すように、中央突出部をヒーター９側に突出させる姿勢となって、両端部でアーム部６Ａを押圧する形状となる。バイメタル８は、図３に示す反転形状では、中央突出部をヒーター９に接触させると共に、両端部分でアーム部６Ａを押圧して、アーム部６Ａを押し上げて可動接点７を固定接点５から離してオフに切り換える。
【００４３】
（可動接点金属板６）
可動接点金属板６は弾性変形する金属板で、ケース１に固定される固定部６Ｂと、先端に可動接点７を設けているアーム部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をケース１に固定して、アーム部６Ａをケース１に設けている収納部２０に配設している。可動接点金属板６は、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の外側端部をケース１から突出させて接続端子６Ｘとしている。
【００４４】
可動接点金属板６は、固定接点５との対向面に可動接点７を設けている。この可動接点金属板６は、バイメタル８の非反転形状では、先端部に設けている可動接点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の反転形状では、バイメタル８に押されて、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。
【００４５】
可動接点金属板６は、図２と図３に示すように、アーム部６Ａを収納部２０に配置されたバイメタル８の上方に配置している。図に示す可動接点金属板６は、弾性変形できる１枚の弾性金属板からなる。可動接点金属板６は、電流容量を考慮して厚さ（ｄ）を特定するが、電池パックに内蔵されるマイクロブレーカにあっては、たとえば、０．０８ｍｍ以上であって０．５ｍｍ以下とする。さらに、可動接点金属板の厚さ（ｄ）は、ブレーカの最大電流容量を考慮して最適値に設定するので、最大電流容量を１０Ａ以上とするブレーカにあっては、好ましくは０．１ｍｍ以上であって、０．５ｍｍ以下に設定する。
【００４６】
可動接点金属板６は、弾性と導電性を考慮して材質を特定するが、たとえば、Ｃｕ−Ｚｒ系合金やＣｕ−Ｃｒ−Ａｇ−Ｓｉ系合金が使用できる。Ｃｕ−Ｚｒ系合金は、母体となるＣｕに、好ましくは０．０５〜０．１５wt％のＺｒを含有している。Ｃｕ−Ｃｒ−Ａｇ−Ｓｉ系合金は、母体となるＣｕに、０．０１〜５wt％、好ましくは０．０１〜２．５wt％のＣｒと、０．０１〜５wt％、好ましくは０．０１〜２．５wt％のＡｇと、０．０１〜５wt％、好ましくは０．０１〜２．５wt％のＳｉを含有している。さらに、可動接点金属板６は、ＣｒとＡｇとＳｉの合計含有率を０．５〜３重量％、ＩＡＣＳを７８％〜８４％とする銅合金とする弾性金属板（マテリオン  パーフォーマンス  アロイズ  アンド  コンポジット社（MATERION PERFORMANCE ALLOYS AND COMPOSITES USA）のＱＭＥＴ  ３００  登録商標）とすることができる。さらにまた、弾性金属板６は、ＮｉとＰとＺｎとＦｅとを含有する銅合金、ＦｅとＰとＺｎとを含有する銅合金、ＣｒとＭｇとを含有するＩＡＣＳを７５％以上とする銅合金、Ｚｒを含有するＩＡＣＳを８０％以上とする銅合金、Ｓｎを含有するＩＡＣＳを８０％以上とする銅合金等の弾性金属板等も使用できる。
ただし、本明細書においてＩＡＣＳ［international annealed copper standerd］は、電気抵抗又は電気伝導度の基準として、国際的に採択された焼鈍標準軟銅（体積抵抗率を１．７２４１×１０−２μΩｍ）の導電率を１００％として規定する表記である。
【００４７】
可動接点金属板６は、アーム部６Ａの先端部であって固定接点５との対向面に可動接点７を設けている。図８に示すアーム部６Ａの可動接点７は、固定接点５と対向する領域に銀、又は銀合金からなる金属板を固定して設けており、固定接点５との接触抵抗を低減させている。可動接点７は、例えば、厚さを１００μｍ〜１５０μｍとするＡｇ−Ｎｉ合金をシーム溶接して接合している。このアーム部６Ａは、バイメタル８が熱変形しない状態では、可動接点７が固定接点５に接触してオン状態となり、バイメタル８が熱変形する状態では、バイメタル８に押圧されて弾性変形して、可動接点７が固定接点５から離れてオフ状態となる。図２と図３に示す無通電タイプのブレーカ１００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、アーム部６Ａの後端部側を下方に押圧する押圧凸部２５を蓋ケース１Ｂの内面から突出して設けている。このアーム部６Ａは、後端部側が押圧凸部２５で下向きに押圧されることで、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。
【００４８】
可動接点金属板６は、弾性変形し易い薄肉の凹部弾性変形部３０を設けている。凹部弾性変形部３０は、導電性があって弾性変形する薄板部で、可動接点金属板６の表面に設けている凹部３１で局所的に板厚を薄くして設けられる。凹部３１は、好ましくは可動接点７を設けている側の表面、すなわち可動接点金属板６の可動接点７側の表面に設けられる。ただ、凹部は、図示しないが可動接点金属板の可動接点側表面の反対側に設けることができ、さらに可動接点金属板の両面の対向位置に配置する一対の凹部で凹部弾性変形部を形成することもできる。
【００４９】
可動接点金属板６は、薄肉の凹部弾性変形部３０を弾性変形して、接点の接触圧を低くしている。凹部弾性変形部３０は、薄く、かつ長くして弾性変形しやすくできるが、薄く、長くすると電気抵抗が増加する。凹部弾性変形部３０の電気抵抗の増加は、負荷電流によるジュール熱の発熱量を増加して温度上昇を大きくする。凹部弾性変形部３０の温度上昇は、バイメタルを加熱して周囲温度が定格温度よりも低い温度で電流を遮断して最大電流容量を減少する弊害となるので、凹部弾性変形部３０の長さ（Ｌ）と厚さ（Ｄ）は、電気抵抗を考慮して最適値に設定される。凹部弾性変形部３０は、電気抵抗と弾性の両方を考慮して、長さ（Ｌ）と厚さ（Ｄ）を特定するが、好ましくは、長さ（Ｌ）を１ｍｍ以下、さらに好ましくは０．５ｍｍ以下、最適には０．１ｍｍ〜０．４ｍｍとし、厚さ（Ｄ）を、好ましくは可動接点金属板６の平均厚さ（ｄ）の８５％以下、さらに好ましくは７０％以下とする。
【００５０】
図２〜図５に示すブレーカ１００は、可動接点金属板６を１枚の金属板で構成している。この可動接点金属板６は、導電性と弾性のある１枚の金属板の表面に局所的に凹部３１を設けて、凹部３１の領域を凹部弾性変形部３０としている。１枚の金属板に薄肉の凹部弾性変形部３０を設けている可動接点金属板６は、安価に多量生産できる特長がある。この可動接点金属板６は、プレス加工して凹部３１を設けて薄肉の凹部弾性変形部３０を設けることができる。プレス加工された凹部３１で薄肉の凹部弾性変形部３０を形成する可動接点金属板６は、局所的に鍛造して凹部３１を設けて凹部弾性変形部３０を形成するので、凹部弾性変形部３０を薄くて高強度にできる特長がある。ただし、１枚の金属板からなる可動接点金属板６は、プレス加工に代わって、表面を切削加工して局所的に凹部３１を設けて薄肉の凹部弾性変形部３０を設けることもできる。
【００５１】
図２〜図５に示すように、可動接点金属板６を導電性のある１枚の弾性金属板とするブレーカは、例えば可動接点金属板６をＩＡＣＳが９３％、厚さ（ｄ）が０．１５ｍｍである弾性変形する銅合金を使用し、局所的にプレス加工して設ける凹部弾性変形部３０の長さ（Ｌ）を０．２ｍｍ、厚さ（Ｄ）を０．１ｍｍとして、周囲温度６０℃における最大電流容量を１３Ａと著しく大きくできる。
【００５２】
比較のために、薄肉の凹部弾性変形部を設けることなく、同じ材質で厚さ０．１ｍｍの可動接点金属板で試作した比較例のブレーカは、６０℃における最大電流容量が９Ａとなる。以上のことから、本発明のブレーカは、厚さを０．１５ｍｍとして可動接点金属板に設けた凹部で局所的に凹部弾性変形部を設ける極めて簡単な構造で、ブレーカの最大電流容量を９Ａから１３Ａと４Ａも増大できる。このブレーカは、可動接点金属板６に薄肉の凹部弾性変形部３０を設けているが、可動接点金属板６を厚くしているので、オン抵抗は比較例のブレーカに勝るとも劣らないほど低抵抗になる。
【００５３】
ブレーカは、可動接点金属板を１枚の金属板で製作することなく、図９及び図１０に示すように、複数の金属板を連結して薄肉の凹部弾性変形部３０を設けることもできる。この図のブレーカ２００は、導電性のある本体金属板４１、４２と、薄肉の凹部弾性変形部３０を構成する導電性のある弾性薄肉金属板４３を連結して凹部弾性変形部３０のある可動接点金属板４０としている。可動接点金属板４０は、弾性薄肉金属板４３の両端部を本体金属板４１、４２に溶着し、あるいは圧接して、弾性薄肉金属板４３で表面に凹部３１を設けて薄肉の凹部弾性変形部３０を設けている。この可動接点金属板４０は、本体金属板４１と弾性薄肉金属板４３とからなる別々の金属板でアーム部６Ａを構成するので、各々の金属板を、最適な電気抵抗と弾性特性に選択して、可動接点金属板４０を製作できる。本体金属板４１、４２には、弾性変形しない、あるいは好ましい状態では弾性変形しない電気抵抗の小さい金属板を、弾性薄肉金属板４３には優れた弾性と導電性のある金属板を使用して、可動接点金属板４０を製作できる。図９の可動接点金属板４０は、本体金属板４１、４２の可動接点７側の表面と反対側の表面に弾性薄肉金属板４３の両端部を溶着している。ただ、可動接点金属板は、本体金属板の可動接点側の表面に弾性薄肉金属板の両端部を溶着することもできる。
【００５４】
図９及び図１０に示すように可動接点金属板４０を、本体金属板４１、４２と弾性薄肉金属板４３とで構成するブレーカ２００は、本体金属板４１、４２と弾性薄肉金属板４３の両方に、ＩＡＣＳを９３％とする弾性変形する銅合金を使用し、本体金属板４１、４２の厚さ（ｄ）を０．１５ｍｍ、弾性薄肉金属板４３の厚さ（Ｄ）を０．１０ｍｍ、弾性薄肉金属板４３の両端を本体金属板４１、４２の表面にレーザー溶接して連結し、凹部弾性変形部３０を形成する凹部３１の長さ（Ｌ）を０．２ｍｍとして、凹部弾性変形部３０の実質的な長さ（Ｌ）を０．２ｍｍとするブレーカ２００を試作すると、このブレーカ２００は、図２〜図４のブレーカ１００と同様の特性、すなわち、周囲温度６０℃における最大電流容量を１３Ａと著しく増大でき、オン抵抗は１．５ｍΩとなって、凹部弾性変形部３０を設けないブレーカと実質的にほぼ等しくなる。図９のブレーカ２００は、本体金属板４１、４２に弾性のない金属板を使用できるので、ＩＡＣＳをさらに大きい金属板を使用して、オン抵抗をさらに小さくすることもできる。
【００５５】
さらに、凹部を設けて凹部弾性変形部を形成する可動接点金属板は、凹部に導電体を配置して、電気抵抗を小さくすることができる。導電体は、凹部の内面に電気接続されて、薄肉の凹部弾性変形部の電気抵抗を小さくするできる。導電体は、導電性ペーストや導電性の金属ブロックを使用する。凹部に配設された導電体は、バイメタルに押されて弾性変形する凹部弾性変形部の変形を抑制することがなく、可動接点金属板の電気抵抗を小さくする。それは、バイメタルに押されて凹部弾性変形部が弾性変形する状態で、凹部が拡開して導電体を押し潰すように作用しないからである。したがって、凹部に導電体を配置して電気抵抗を小さくする可動接点金属板は、薄肉の凹部弾性変形部は速やかに弾性変形して可動接点をオフ状態に切り換えできる。
【００５６】
さらに、図２と図３のブレーカ１００は、蓋ケース１Ｂに変形制限凸部２６を設けている。変形制限凸部２６は、バイメタル８が熱変形して可動接点７が固定接点５から離れるオフ状態において、アーム部６Ａがバイメタル８に押されて変形する変形量を制限するために、アーム部６Ａの先端部、すなわち可動接点７側を下方に押圧する位置にあって、アーム部６Ａ側に突出している。このブレーカ１００は、アーム部６Ａの先端部を変形制限凸部２６で下向きに、すなわち固定接点５側に押圧して、アーム部６Ａが反転したバイメタル８に押し上げられて変形する量を制限できる。このため、この構造のブレーカ１００は、反転したバイメタル８がアーム部６Ａを弾性限界を超えるように押し上げてバネ性を低下させるのを防止して、復帰後において可動接点７を固定接点５に所定の接触圧で押圧して接触抵抗を小さく保持できる特長がある。
【００５７】
さらに、図２〜図５のアーム部６Ａは、下面に突出部６Ｃを設けており、この突出部６Ｃにバイメタル８の両端部を接触させて互いに押圧するようにしている。図に示す突出部６Ｃは、外形を円弧状としており、バイメタル８の両端部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。図に示すアーム部６Ａは、バイメタル８の両端部と対向する下面に複数の突出部６Ｃを設けている。この構造は、幅のあるバイメタル８であっても確実に接触させて互いに押圧できる。
【００５８】
可動接点金属板６は、固定部６Ｂを本体ケース１Ａの第２の外壁１１Ｂに固定して、アーム部６Ａを収納部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１Ａは、図２、図３、及び図５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７の本体ケース１Ａは、この段差凹部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及び図７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７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段差凹部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１Ａに固定される蓋ケース１Ｂ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１Ｂの対向面とで上下両面から挟着されてケース１の定位置に固定される。
【００５９】
可動接点金属板６は、ケース１から外部に引き出される延伸部分を接続端子６Ｘとしている。図に示す接続端子６Ｘは、ケース１の反対側の端面から引き出される固定接点金属板４の接続端子４Ｘとほぼ同一平面に位置するように後端部を段差形状に折曲している。
【００６０】
（蓋ケース１Ｂ）
蓋ケース１Ｂは、図２〜図５に示すように、アーム部６Ａの上方をカバーする状態で、本体ケース１Ａの開口部側に配置されている。図に示す蓋ケース１Ｂは、本体ケース１Ａ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２４と、この積層金属板２４を固定している連結プラスチック２３とを備えている。蓋ケース１Ｂは、内面側、すなわち、本体ケース１Ａ側に積層金属板２４を表出させており、この積層金属板２４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１Ａの開口部側に配置されている。図２〜図５に示す蓋ケース１Ｂは、上面側において積層金属板２４のほぼ全面を連結プラスチック２３で被覆して絶縁している。積層金属板２４は、連結プラスチック２３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２４は、連結プラスチック２３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２３に固定される。連結プラスチック２３にインサート成形される積層金属板２４は、アーム部６Ａの後端部を下方に押圧する押圧凸部２５と、バイメタル８に押されて変形するアーム部６Ａの変形量を制限する変形制限凸部２６とを内面から突出して設けている。
【００６１】
以上の蓋ケース１Ｂは、連結プラスチック２３の外周縁部を本体ケース１Ａの外周壁１０の上面に固定して、本体ケース１Ａに固定している。蓋ケース１Ｂの連結プラスチック２３は、図５に示すように、本体ケース１Ａの外周壁１０と対向する外周縁部に、本体ケース１Ａ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２４を表出させている。蓋ケース１Ｂは、図５に示すように、外周壁２７の内側を下方開口の凹部形状として、バイメタル８に押圧されて弾性変形するアーム部６Ａを収納する空間としている。連結プラスチック２３の外周壁２７は、本体ケース１Ａ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。
【００６２】
図５〜図７に示すケース１は、蓋ケース１Ｂと本体ケース１Ａ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１Ａ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１Ｂは、本体ケース１Ａ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１Ｂは、本体ケース１Ａ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１Ａ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１Ａは、図６と図７に示すように、これらの連結凸部１７と対向する外周壁１０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。
【００６３】
以上のケース１は、本体ケース１Ａの第１の外壁１１Ａ側の端部において、蓋ケース１Ｂの両側の連結凸部１７が本体ケース１Ａの連結凹部１８に案内されると共に、本体ケース１Ａ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１Ｂの連結凹部１６に案内されて、蓋ケース１Ｂが本体ケース１Ａの正確な位置に連結される。
【００６４】
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１Ｂと本体ケース１Ａは、超音波溶着して連結プラスチック２３が本体ケース１Ａに固定される。図５に示す蓋ケース１Ｂは、連結プラスチック２３の外周壁２７の下面であって、本体ケース１Ａ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２８を設けている。図の蓋ケース１Ｂは、外周壁２７の下面に沿って溶融凸条２８を突出して設けている。この蓋ケース１Ｂ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２８を設けている。この蓋ケース１Ｂ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１Ａ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２８を摩擦熱で溶融させて本体ケース１Ａ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１Ｂ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、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。
【００６５】
（固定接点金属板４）
固定接点金属板４は、インサート成形して本体ケース１Ａに固定している。固定接点金属板４は、先端部４Ａで収納部２０の底部１３の開口部を閉塞し、中間部４Ｂと先端部４Ａの一部を収納部２０の底部１３から本体ケース１Ａ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１Ａに固定している。図２と図３の固定接点金属板４は、収納凹部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１Ａ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。
【００６６】
固定接点金属板４は、図８に示すように、可動接点７と対向する領域に銀メッキ層を設けて固定接点５としている。固定接点５の銀メッキ層は、たとえば５μｍである。ただ、固定接点の銀メッキ層の膜厚は、３μｍ〜２０μｍ、好ましくは４μｍ〜１０μｍとすることができる。固定接点５の銀メッキ層を薄くすることで、製造コストを低減できる。
【００６７】
固定接点金属板４は、ケース１から外部に引き出される延伸部分を接続端子４Ｘとしている。図に示す固定接点金属板４は、ケース１から外部に延長される部分を、ケース１に埋設される中間部４Ｂから直線状に引き出して接続端子４Ｘとしている。
【００６８】
以上のブレーカ１００は、周囲温度が設定温度になるとバイメタル８が瞬間的に反転し、また周囲温度が復帰温度まで低下すると瞬間的に復帰して、アーム部６Ａを変形させるが、このことは、アーム部６Ａを長期間にわたって確実に端子板に固定するのを難しくする。このことに加えて、全体が極めて小さいマイクロブレーカは、接点の接触位置のわずかなずれによっても接触抵抗は増加する。可動接点と固定接点の接触圧が弱く、オン状態では可動接点と固定接点が極めて狭い局部で接触しているからである。さらに、ブレーカの可動接点と固定接点の表面は、常に全面が均一な状態には保持されず、常時接触している位置に比較して、常時接触していない非接触位置の表面は薄膜の酸化膜などによって接触抵抗が増加する。
【００６９】
マイクロブレーカは、接点の接触抵抗を小さくすることを目的として、活性化処理が採用されている。接点の活性化処理は、オン状態で通電しながら、超音波振動させる。この方法で活性化処理された接点は、可動接点と固定接点とが特定の位置で接触する状態に限って、接触抵抗を小さくするので、接点の接触位置がずれると接触抵抗は増加する。
【００７０】
（接点の活性化処理）
弱い接触圧のマイクロブレーカは、組み立てた状態で、接点を活性化処理して接触抵抗を小さくできる。接点の活性化処理は、組み立てられたブレーカ１００の接点に通電する状態で超音波振動させて処理される。ブレーカ１００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１００は、固定接点５と可動接点７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１００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。
【００７１】
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が損傷を受けるので、銀メッキ層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。
【００７２】
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、アーム部６Ａの厚さや長さを考慮し、さらにアーム部６Ａの共振周波数を考慮して、最適値に設定される。
【００７３】
さらに、ブレーカ１００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１００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、アーム部６Ａを共振させることで、ブレーカ１００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１００を超音波振動させる周波数を、アーム部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。
【００７４】
ブレーカ１００を超音波振動させる振幅を大きくするには、ブレーカ１００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１００のケース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１００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。
【００７５】
（ヒーター９）
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。ヒーター９は、対向面を長円形あるいは長方形とする厚みのあるヒーターで、上面と下面に電極を設けている。ヒーターには、例えば、通電されてバイメタル８を加熱できる全てのヒーターを使用することができる。上下面に電極を設けているヒーター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を介してアーム部６Ａに接触できるようにしている。このヒーター９は、アーム部６Ａの可動接点７が固定接点５に接触するオン状態では、アーム部６Ａとバイメタル８とが非接触状態となって通電されず、アーム部６Ａ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、アーム部６Ａ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。この無通電タイプのブレーカ１００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、電池パックに安全に使用できる。それは、電池パックが異常な状態で使用されて設定温度よりも高くなり、無通電タイプのブレーカ１００がオフに切り換えられた後は、電池パックの電池からヒーター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１００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。
【００７６】
ただ、ブレーカは、必ずしもヒーターを内蔵する構造には限定しない。ヒーターを内蔵しないブレーカは、バイメタル８が設定温度よりも高くなって変形し、アーム部６Ａを変形させて接点をオフ状態に切り換えると、バイメタル８を加熱してブレーカをオフ状態に保持することなく、バイメタル８が所定の温度まで低下すると、バイメタル８とアーム部６Ａとを復帰させてブレーカをオン状態に切り換える。
【００７７】
（ブレーカ１００の電池パックへの内蔵）
以上のブレーカ１００は、例えば、電池パックに内蔵されて、電池や周囲温度が高温になり、あるいは電池パックが異常な状態で使用されるときに電流を遮断する。電池パックに内蔵されるブレーカ１００は、ケース１の両端から引き出された一対の接続端子６Ｘ、４Ｘが、直接に、あるいは接続リードを介して電池端子や回路基板に接続される。接続端子６Ｘ、４Ｘは、例えば、レーザー溶接により接続リードや電池端子に接続される。また、ブレーカ１００は、ケース１が電池表面や回路基板に接近する状態で、好ましくは熱結合状態で配置されて、電池や周囲温度が高温になると内蔵するバイメタル８を反転させて電流を遮断する。
【００７８】
（ブレーカ１００の回路基板への固定）
以上のブレーカ１００は、図１１に示す構造として、回路基板６０にハンダ付けして固定することもできる。図１１に示すブレーカ１００は、ケース１から外部に引き出される可動接点金属板６の接続端子６Ｘと固定接点金属板４の接続端子４Ｘを、ケース１の底面、すなわち本体ケース１Ａの底面とほぼ同一平面に位置するように折曲している。このブレーカ１００は、ケース１の両端から外部に引き出された可動接点金属板６の接続端子６Ｘと固定接点金属板４の接続端子４Ｘとを回路基板６０にハンダ付けして固定される。このブレーカ１００は、ケース１の底面、すなわち、本体ケース１Ａの底面を回路基板６０の上面に対向する姿勢として回路基板６０に配置されてハンダ付けされる。このブレーカ１００は、ケース１の両端に設けられた接続端子６Ｘと接続端子４Ｘとを、回路基板６０の表面に設けたハンダ面６１に配置する状態で加熱処理されてリフローハンダされる。ブレーカ１００は、接続端子６Ｘと接続端子４Ｘを介して回路基板６０のハンダ面６１に接続されると共に、回路基板６０の定位置に固定される。
【００７９】
［実施例１］
バイメタル８を２．２ｍｍ×２．４ｍｍの長方形、厚さ（ｔ）を０．０５ｍｍ、反転温度を８５℃、復帰温度を３０℃とし、
可動接点金属板６にはＣｕ−Ｚｒ系合金を使用して、可動接点金属板６の厚さ（ｄ）を０．１５ｍｍ、アーム部６Ａの長さを３．３ｍｍ、横幅を２．１ｍｍとし、可動接点金属板６のアーム部６Ａと固定部６Ｂとの境界部分であって、可動接点７を設けている側の表面に、長さ（Ｌ）を０．２ｍｍ、厚さ（Ｄ）を０．１ｍｍとする凹部３１を可動接点金属板６の横幅方向に溝状に設けて凹部弾性変形部３０とし、
さらに、アーム部６Ａの先端部に可動接点７を設けて、この可動接点７を厚さ１２０μｍとするシーム材（Ａｇ−Ｎｉ）とし、固定接点５を、４．５μｍのＡｇメッキ層とし、ケース１の外形を、縦４．６ｍｍ、横２．８ｍｍ、高さ１．１５ｍｍとするブレーカ１００を試作した。
このブレーカ１００は、周囲温度６０℃における最大電流容量が１３Ａとなり、ブレーカのオン抵抗は１．５ｍΩであった。
【００８０】
この実施例１で使用したＣｕ−Ｚｒ系合金は、以下の組成とした。
Ｃｕ………９９．９wt％
Ｚｒ………０．１wt％
【００８１】
［実施例２］
実施例１と同じ構造のブレーカであって、可動接点金属板４０として、導電性のある本体金属板４１、４２を、導電性のある弾性薄肉金属板４３で連結した凹部弾性変形部３０のある可動接点金属板４０を使用する以外、実施例１と同様とする実施例２のブレーカ２００を試作した。
この可動接点金属板４０は、本体金属板４１、４２の厚さ（ｄ）を０．１５ｍｍ、弾性薄肉金属板４３の厚さ（Ｄ）を０．１ｍｍ、弾性薄肉金属板４３の両端を本体金属板４１、４２の表面にレーザー溶接して連結し、凹部弾性変形部３０を形成する凹部３１の長さ（Ｌ）を０．２ｍｍとして、凹部弾性変形部３０の実質的な長さ（Ｌ）を０．２ｍｍとした。
このブレーカ１００は、周囲温度６０℃における最大電流容量が１３Ａとなり、ブレーカのオン抵抗は１．５ｍΩであった。
【００８２】
［比較例１］
薄肉の凹部弾性変形部を設けることなく、厚さを０．１ｍｍとする可動接点金属板を使用する以外は実施例１と同様にして比較例１のブレーカを製造した。このブレーカは、６０℃における最大電流容量が９Ａとなり、ブレーカのオン抵抗が３ｍΩとなる。
以上のことから、実施例１及び実施例２のブレーカは、厚い可動接点金属板に局所的に凹部弾性変形部を設けることで、ブレーカの最大電流容量を、比較例のブレーカの９Ａから１３Ａと４Ａも増大できる。すなわち、実施例１及び２のブレーカは、可動接点金属板を厚くして局所的に凹部を設けているので、比較例と同じバイメタルを使用して、最大電流容量を増大しながら、オン抵抗を小さくできる特長を実現する。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明は、最大電流を大きくしながら小型化して、設定温度で確実に電流を遮断できるブレーカとして好適に採用できる。
【符号の説明】
【００８４】
１００、２００…ブレーカ
１…ケース
１Ａ…本体ケース
１Ｂ…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…接続端子
５…固定接点
６…可動接点金属板
６Ａ…アーム部
６Ｂ…固定部
６Ｃ…突出部
６Ｆ…貫通孔
６Ｇ…位置決凹部
６Ｘ…接続端子
７…可動接点
８…バイメタル
９…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
１５…連結凸部
１６…連結凹部
１７…連結凸部
１８…連結凹部
２０…収納部
２１…段差凹部
２２…位置決リブ
２３…連結プラスチック
２４…積層金属板
２５…押圧凸部
２６…変形制限凸部
２７…外周壁
２８…溶融凸条
２９…収納凹部
３０…凹部弾性変形部
３１…凹部
４０…可動接点金属板
４１…本体金属板
４２…本体金属板
４３…弾性薄肉金属板
６０…回路基板
６１…ハンダ面
１０１…可動接点金属板
１０５…固定接点
１０６…可動接点金属板
１０７…可動接点
１０８…バイメタル
【要約】
最大電流を大きくしながら、設定温度でオフ状態に切り換える。
無通電タイプのブレーカは、ケース１と、ケース１に固定され、かつ固定接点５を有する固定接点金属板４と、固定接点５にオンオフ状態に接触する可動接点７を有する可動接点金属板６と、可動接点金属板６と固定接点金属板４との間に配設され、かつ設定温度を超える状態では、非反転形状から反転形状に変形するバイメタル８とを備え、バイメタル８の非反転形状においては、可動接点金属板６の弾性が固定接点５に可動接点７を接触させてオン状態にあり、バイメタル８の反転形状においては、バイメタル８が可動接点金属板６を押圧して可動接点７をオフ状態に切り換えるようにしている。可動接点金属板６は、表面に凹部３１を有し、凹部３１で薄く形成されてなる凹部弾性変形部３０を有している。【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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