JP2003297205A - サーモプロテクタ及び機器の熱的保護方法 - Google Patents

サーモプロテクタ及び機器の熱的保護方法

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JP2003297205A
JP2003297205A JP2002098133A JP2002098133A JP2003297205A JP 2003297205 A JP2003297205 A JP 2003297205A JP 2002098133 A JP2002098133 A JP 2002098133A JP 2002098133 A JP2002098133 A JP 2002098133A JP 2003297205 A JP2003297205 A JP 2003297205A
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JP
Japan
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heat
insulating film
temperature
shrinkable
thermoprotector
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JP2002098133A
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Toshiaki Kawanishi
俊朗 川西
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Uchihashi Estec Co Ltd
Original Assignee
Uchihashi Estec Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Thermally Actuated Switches (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】サーモプロテクタによる一次保護と温度ヒュー
ズによる二次保護とにより機器を熱的に二重保護する場
合、一次保護を的確に行なうことのできるサーモプロテ
クタを提供する。 【解決手段】熱収縮性絶縁フィルム3を固定電極1と可
動電極2との間に付加し、平常時、接点pを接触させて
おき、周囲温度の上昇や接点のジュール発熱により熱収
縮性絶縁フィルム3を熱収縮させて、接点間にフィルム
部分fを介入させてスイッチオフ作動させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子・電気機器、
例えば二次電池の保護に使用するサーモプロテクタ及び
機器の熱的保護方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】二次電池の熱的保護においては、通常、
第1の保護温度Tで保護を行なう一次保護回路と、第
2の保護温度Tで遮断作動する二次保護部材としての
温度ヒューズとを用い、電池温度が第1保護温度T
達しても一次保護回路が作動されずに電池温度が第2保
護温度Tに達したときに、温度ヒューズを作動させて
いる。上記一次保護回路としては、バイメタルスイッチ
を備え、保護温度Tでのバイメタルの作動でIC制御
回路を作動させるものが使用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】バイメタルスイッチ
は、本来、通電のオン・オフによる温度制御に使用され
るものであり、機器温度が通電加熱により温度T以上
になると、接点が開かれて通電が遮断され、この通電遮
断により機器温度がT以下に降下されると、接点が閉
じられて通電が再開され、この通電再開により機器温度
が再度T以上になると、接点が再度開かれて通電が再
遮断され、以後、オン・オフが繰り返されて機器温度が
ほぼTに保持される。
【0004】バイメタルスイッチにおいては、このよう
にオン・オフが繰り返されるため、そのヒステリシスに
より作動温度が経時的に上昇する可能性がある。従っ
て、前記二次電池の二重保護において、一次保護を担う
バイメタルスイッチの作動温度Tが高温側にシフトさ
れる危険性があり、一次保護の信頼性を保証し難い。
【0005】本発明の目的は、サーモプロテクタによる
一次保護と温度ヒューズによる二次保護とにより機器を
熱的に二重保護する場合、一次保護を的確に行なうこと
のできるサーモプロテクタを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係るサーモプロ
テクタは、熱収縮性絶縁フィルムを、その熱収縮により
接点を開くように電極に付設したことを特徴とし、熱収
縮性絶縁フィルムを、その熱収縮により接点間に介入さ
せるように電極に付設することができ、より具体的に
は、熱収縮性絶縁フィルムに孔を設け、接点をこの孔に
おいて接触させることができる。
【0007】上記熱収縮性絶縁フィルムに代え、熱収縮
性材に連結した絶縁フィルムを使用し、熱収縮性材の熱
収縮により絶縁フィルムを接点間に介入させるようにす
ること、絶縁フィルムに孔を設け、接点をこの孔におい
て接触させることができる。
【0008】本発明に係る機器の熱的保護方法は、前記
の本発明に係るサーモプロテクタと、該サーモプロテク
タの作動温度よりも高い作動温度の温度ヒューズとを使
用し、二重の保護機構で電気機器を熱的に保護すること
を特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について説明する。図1は本発明に係るサー
モプロテクタの一実施例を示す図面であり、図1の
(イ)はスイッチオン時を、図1の(ロ)はスイッチオ
フ時をそれぞれ示している。図1において、1は固定電
極、2は可動電極、21は可動電極2に設けた接点材で
ある。この接点材は固定電極に設けることもできる。3
は熱収縮性絶縁フィルムであり、孔31を有し、平常時
は、図1の(イ)に示すように、孔31において、接点
pを接触させ、熱収縮のもとで電極1,2間を移動させ
得るように、何れか一端を固定してある。図示の実施例
では、固定電極1側の熱収縮性絶縁フィルム端を固定し
ているが、可動電極2側の熱収縮性絶縁フィルム端を固
定することもできる。今、周囲の温度上昇や接点のジュ
ール発熱により熱収縮性絶縁フィルム3が加熱される
と、熱収縮性絶縁フィルム3が固定電極1側に向け熱収
縮移動され、これに伴い前記の孔31が接点pに対して
相対的に移動されて、図1の(ロ)に示すように、接点
間に熱収縮性絶縁フィルム部分fが局部的に介入され、
接点間が絶縁されてスイッチオフの状態にされる。
【0010】樹脂の熱収縮性は、ランダムにコイル化し
て互いに絡み合った樹脂分子鎖が所定の温度(軟化点)
で強制的に延伸配向され、この延伸配向状態が冷却固化
により凍結されることにより付与され、上記の所定温度
以上に加熱すると、延伸配向前の状態に戻されて熱収縮
する。上記の所定温度よりも低い温度での加熱では、そ
の熱収縮量が極めて小さく、電気機器の平常時の最高温
度よりも軟化温度が充分に高い樹脂を熱収縮性絶縁フィ
ルムの原材料に使用することにより、機器の平常運転時
でのサーモプロテクタの作動を排除できる。
【0011】従って、図1の(イ)において、スイッチ
オフにできる熱収縮性絶縁フィルムの熱収縮長さをΔL
とすると、温度Tでの熱収縮長さがΔL以上の熱収縮
性絶縁フィルムを使用することにより、温度Tの機器
温度でスイッチオフ作動させることができ、このスイッ
チオフによる通電遮断で機器温度が降下しても、再度の
スイッチオンを排除できる。
【0012】本発明に係るサーモプロテクタは、サーモ
プロテクタで第1温度Tに対する一次保護を行ない、
温度ヒューズで第2温度Tに対する二次保護を行なっ
て、機器、例えば二次電池を熱的に保護する二重保護で
の一次保護用のサーモプロテクタとして使用できる。
【0013】本発明において使用する熱収縮性絶縁フィ
ルムには、熱可塑性樹脂が用いられ、その樹脂には、軟
化点が前記機器の平常時最高温度と前記一次保護温度と
の間にあるものが使用される。
【0014】本発明に係るサーモプロテクタは、基板上
に設け、ケースで封止し、ケースから固定電極の端子及
び可動電極の端子をそれぞれ導出した部品の形態、回路
板上に直接に設けた形態等で実施でき、後者の場合、回
路導体を固定電極として使用できる。
【0015】図2は本発明に係るサーモプロテクタの別
実施例を示す図面であり、図2の(イ)はスイッチオン
時を、図2の(ロ)はスイッチオフ時をそれぞれ示して
いる。図2において、1は固定電極、2は可動電極であ
る。3は熱収縮性絶縁フィルムであり、先端部に接点材
21を貫通固着し、平常時は、図2の(イ)に示すよう
に、接点材21を両電極1,2に接触させるように、熱
収縮性絶縁フィルム3の先端側を両電極1,2間に介入
させ、熱収縮のもとで電極間を移動させ得るように、何
れか一端を固定してある。図示の例では、固定電極1側
の端を固定してある。図2の(イ)において、接点材2
1から可動電極先端20までの距離をΔLとすると、温
度Tでの熱収縮性絶縁フィルムの熱収縮長さをΔL以
上に設定してある。従って、周囲の温度上昇や接点のジ
ュール発熱により熱収縮性絶縁フィルムが温度Tに加
熱されると、熱収縮性絶縁フィルムが固定電極側に向け
熱収縮移動され、これに伴い、図2の(ロ)に示すよう
に、前記の接点材21が両電極1,2間から脱離され、
接点間が熱収縮性絶縁フィルム3のフィルム部分fで絶
縁されてスイッチオフの状態にされる。このスイッチオ
フによる通電遮断で機器温度が降下しても、再度のスイ
ッチオンを排除できる。
【0016】図3は本発明に係るサーモプロテクタの上
記とは別の実施例を示す図面であり、図3の(イ)はス
イッチオン時を、図3の(ロ)及び(ハ)はスイッチオ
フ時をそれぞれ示している。図3において、1は固定電
極である。2は可動電極であり、温度T以上で作動す
るバイメタルが用いられている。21は可動電極2に設
けた接点材であり、前記と同様に、固定電極側に設ける
こともできる。3は熱収縮性絶縁フィルムであり、孔3
1を有し、平常時には、その孔31近傍のフィルム部分
を両電極1,2間に介入させ、孔31において、接点を
接触させてあり、また、熱収縮のもとで電極1,2間を
移動させ得るように、何れか一端を固定してある。図示
の例では、固定電極1側の熱収縮性絶縁フィルム端を固
定してある。図3の(イ)において、熱収縮性絶縁フィ
ルムの長さの収縮により当該フィルムを接点間に介入さ
せるのに必要な最小収縮長さをΔLとすると、温度T
での熱収縮性絶縁フィルムの熱収縮長さをΔL以上に設
定してある。今、周囲の温度上昇や接点のジュール発熱
により熱収縮性絶縁フィルムが温度Tに加熱される
と、図3の(ロ)に示すように、バイメタル可動電極2
の曲げ変形により接点が開かれてスイッチオフされると
同時に熱収縮性絶縁フィルム3が接点材21に対し相対
的に熱収縮移動される。このスイッチオフによる通電遮
断で機器温度が降下され、図3の(ハ)に示すように、
バイメタル可動電極2が元の位置に復帰されるが、接点
間に熱収縮性絶縁フィルム3のフィルム部分fが介入す
るために、再度のスイッチオンを排除できる。
【0017】上記した何れの実施例に対しても、例え
ば、図4の(イ)や(ロ)に示すように、熱収縮性絶縁
フィルムに代え、電極1,2間に介入させる部分を非収
縮性の絶縁フィルム製3bとし、固定される一端側を熱
収縮性樹脂体3aとしたものを使用することもできる。
図4の(イ)(ロ)において、30は非収縮性絶縁フィ
ルム3bと熱収縮性樹脂フィルム3aとの連結部であ
る。
【0018】図5は本発明に係るサーモプロテクタの上
記とは別の実施例を示す図面であり、図5の(イ)はス
イッチオン時を、図5の(ロ)はスイッチオフ時をそれ
ぞれ示している。図5において、1は固定電極である。
2は可動電極を示し、内側の薄肉金属板20と外側の熱
収縮性絶縁フィルム3との積層体からなり、熱収縮性絶
縁フィルム3の熱収縮により外側に曲げ変形される。2
1は固定電極1に固着した接点材であり、可動電極2側
に固着することもてきる。
【0019】この積層体において、薄肉金属板20の厚
みをh、弾性率をe、熱収縮性絶縁フィルム3の厚みを
H、弾性率をE、熱収縮率をaとすれば、熱収縮性絶縁
フィルム3の熱収縮による曲げの曲げ半径rは、e≫
E、H≫hとして、
【数1】r=H〔3{(e/E)(h/H)3+1}+
1/2〕/a で与えられ、可動電極2を固定電極1から脱離させるの
に必要な可動電極の曲げ変形の曲げ半径をrとすれば、
温度Tでの熱収縮率が式1を満たすa以上となる熱収
縮性絶縁フィルムを使用してある。従って、周囲の温度
上昇や接点のジュール発熱により熱収縮性絶縁フィルム
が温度Tに加熱されると、図5の(ロ)に示すよう
に、可動電極2がその曲げ変形により固定電極1から脱
離され、スイッチオフの状態にされる。このスイッチオ
フによる通電遮断で機器温度が降下しても、再度のスイ
ッチオンを排除できる。
【0020】
【発明の効果】本発明に係るサーモプロテクタにおいて
は、熱収縮性絶縁フィルムをその熱収縮によって接点を
開かせるように付設してあり、熱収縮性絶縁フィルムの
熱収縮温度でスイッチオフさせ得、熱収縮性絶縁フィル
ムの熱収縮温度をプロテクタ作動温度に設定することに
より、その作動温度でスイッチオフ作動させ得、その後
にスイッチオンされることがなく、更なる加熱を防止で
きる。また、固定電極と可動電極からなる接触機構に熱
収縮性絶縁フィルムを付加する機構であるから、低廉化
や小型化を図ることができる。本発明に係る機器の熱的
保護方法によれば、一次フロテクタによる第1保護温度
での通電遮断に失敗し、第2保護温度にまで機器温度が
上昇したときに、二次フロテクタとしての温度ヒューズ
を作動させて機器を電源から遮断する二重保護方式にお
いて、一次フロテクタに本発明に係るサーモプロテクタ
を使用することにより、一次保護の高信頼性を保証でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るサーモプロテクタの一実施例を示
す図面である。
【図2】本発明に係るサーモプロテクタの上記とは別の
実施例を示す図面である。
【図3】本発明に係るサーモプロテクタの上記とは別の
実施例を示す図面である。
【図4】本発明に係るサーモプロテクタの上記とは別の
実施例を示す図面である。
【図5】本発明に係るサーモプロテクタの上記とは別の
実施例を示す図面である。
【符号の説明】
1 固定電極 2 可動電極 21 接点材 3 熱収縮性絶縁フィルム 31 孔 3a 熱収縮樹脂体 3b 絶縁フィルム 20 薄肉金属板

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】熱収縮性絶縁フィルムを、その熱収縮によ
    り接点を開くように電極に付設したことを特徴とするサ
    ーモプロテクタ。
  2. 【請求項2】熱収縮性絶縁フィルムを、その熱収縮によ
    り接点間に介入させるように電極に付設したことを特徴
    とするサーモプロテクタ。
  3. 【請求項3】熱収縮性絶縁フィルムに孔が設けられ、接
    点がこの孔において接触されている請求項2記載のサー
    モプロテクタ。
  4. 【請求項4】熱収縮性材に連結した絶縁フィルムを、熱
    収縮性材の熱収縮により接点間に介入させるように電極
    に付設したことを特徴とするサーモプロテクタ。
  5. 【請求項5】絶縁フィルムに孔が設けられ、接点がこの
    孔において接触されている請求項4記載のサーモプロテ
    クタ。
  6. 【請求項6】請求項1〜5何れか記載のサーモプロテク
    タと、該サーモプロテクタの作動温度よりも高い作動温
    度の温度ヒューズとを使用し、二重の保護機構で電気機
    器を熱的に保護することを特徴とする機器の熱的保護方
    法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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