JP6085104B2 - ブレーカー及びインサート成型品、並びにブレーカーを備えた安全回路及び２次電池パック - Google Patents

Description

本発明は、電気機器の２次電池回路等に内蔵される小型のブレーカー等に関するものである。

各種電気機器の２次電池やモーター等の保護装置（安全回路）としてブレーカーが使用されている（後述する図９及び図１０参照）。ブレーカーは、充放電中の２次電池の温度が過度に上昇した場合、又は自動車、家電製品等の機器に装備されるモーター等に過電流が流れた場合等の異常が生じた際に、２次電池やモーター等を保護するために電流を遮断する。このような保護装置として用いられるブレーカーは、機器の安全を確保するために、温度変化に追従して正確に動作する（良好な温度特性を有する）ことと、通電時の抵抗値が安定していることが求められる。

また、ブレーカーが、ノート型パーソナルコンピュータ、タブレット型携帯情報端末機器又はスマートフォンと称される薄型の多機能携帯電話機等の電気機器に装備される２次電池等の保護装置として用いられる場合、上述した安全性の確保に加えて、小型化が要求される。特に、近年の携帯情報端末機器にあっては、ユーザーの小型化（薄型化）の志向が強く、各社から新規に発売される機器は、デザイン上の優位性を確保するために、小型に設計される傾向が顕著である。こうした背景の下、携帯情報端末機器を構成する一部品として、２次電池と共に実装されるブレーカーもまた、さらなる小型化が強く要求されている。

ブレーカーには、温度変化に応じて動作し、電流を導通又は遮断する熱応動素子が備えられている。特許文献１には、熱応動素子としてバイメタルを適用したブレーカーが示されている。バイメタルとは、熱膨張率の異なる２種類の板状の金属材料が積層されてなり、温度変化に応じて形状を変えることにより、接点の導通状態を制御する素子である。同文献に示されたブレーカーは、固定片（ベースターミナル）、可動片（可動アーム）、熱応動素子、ＰＴＣサーミスター等の部品が、ケースに収納されてなり、固定片及び可動片の端子が電気機器の電気回路に接続されて使用される。

また、特許文献２には、固定接点と可動接点との接触抵抗を安定させるために、可動接点の表面を梨地に加工する技術が開示されている。また、特許文献３には、固定接点と可動接点に振動を加えながら通電し、接点表面の酸化層を破壊して活性化痕を形成する技術が開示されている。

図１１は、上記特許文献１に記載されているような、従来のブレーカーにおける固定接点と可動接点の近傍の断面を拡大して示す。ブレーカーは、固定接点２１を有する固定片２と、可動接点３が接合される可動片４と、固定片２及び可動片４などを収容するケース７等によって構成されている。固定片２とケース７の樹脂ベース（ケース本体）７１とは、インサート成形によって一体化されている。樹脂ベース７１は、難燃性・耐熱性に優れた樹脂により構成され、さらに補強のために、ガラス繊維等のフィラーが添加されている。インサート成形においては、固定片２と樹脂ベース７１との境界部において、樹脂ベース７１を形成する樹脂材料が成形用金型と固定片２との隙間にはみ出してバリ９９が生ずることがある。図１１に例示したブレーカーにおいては、固定接点２１の上面を樹脂ベース７１の底壁９２の上面よりも十分に高くなるように設計しているので、バリ９９が固定接点２１と可動接点３との接触面３１に達することはなく、上述した活性化痕を形成する技術によって安定した接触導通が得られる。

ＷＯ２０１１／１０５１７５号公報 特開２００５−１１６５１１号公報 特開２０００−２０７９６６号公報

図１２は、上述した小型化が要求されている背景の下で、さらなる低背化を狙ったブレーカーにおける固定接点２１と可動接点３の近傍の断面を拡大して示す。このブレーカーは、強度等の要件を満たす限界まで各部品が薄肉化され、固定接点２１の上面と樹脂ベース７１の底壁９２の上面とを略同一の高さになるように設計されており、樹脂ベース７１が薄肉化されると共に、ブレーカー内部の空間が縮小されて低背化が図られている。

しかしながら、ブレーカーが固定接点２１の上面と樹脂ベース７１の底壁９２の上面とを略同一の高さになるように設計される場合、図１２に示すように、固定片２と樹脂ベース７１と境界部において発生するバリ９９が可動接点３の端縁部の下方に達することがあり、固定接点２１と可動接点３との間の接触導通が妨げられる。一般に樹脂成形においてバリ９９の発生量は成形時期や樹脂材料のロット等によって変動するため、安価にかつ生産現場に過度の負担をかけることなく、バリ９９を安定的に抑制するのは困難である。もちろん、可動片４の先端を延出し可動接点３を図中左方向に移動させることにより、可動接点３とバリ９９との干渉を回避することは可能であるが、それではブレーカーの全長が肥大することになり、小型化を図ることができない。

図１３は、成形条件等に細心の注意を払ってインサート成形を遂行することにより、固定片２と樹脂ベース７１との境界部において発生するバリを最小限に留めた例を示す。この種のブレーカーにおいては、固定片２と可動片４との間に熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６を介在させつつ、ブレーカーの低背化を図るため、また、固定片２の端子を樹脂ベース７１の底面から上方にオフセットさせて突出させるために、固定片２は固定接点２１の近傍においてクランク状に段曲げされている。かかる段曲げは、プレス加工によって形成され、固定片２には、互いに逆方向に曲げられた曲部２５，２６が形成され、底壁９２を構成する樹脂は、曲部２６の上端に達する。曲部２６は、特にその外側において、プレス加工の工程上不可避な曲率を有しているので、固定片２と樹脂ベース７１と境界部における底壁９２の肉厚は漸減しその先端部９２ａにおいては極めて薄くなり、バリが発生し易い傾向にある。

上述したように図１３に示した例においては、固定片２と樹脂ベース７１と境界部におけるバリの発生を最小限に留めているので、底壁９２の先端部９２ａが可動接点３の端縁部の下方に達する虞は少ない。しかしながら、底壁９２の先端部９２ａを構成する樹脂の厚みが極めて薄くなると、補強のために樹脂に添加されているガラス繊維（図示せず）と樹脂との接触面積が小さくなり、ガラス繊維を結合し留めておくことが困難となる。樹脂による束縛が解かれたガラス繊維の一部が、ケース７の内部に飛散して固定接点２１と可動接点３との間に介在すると、バリ９９による干渉と同様に両接点間の接触導通が妨げられる虞が生ずる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、小型化を図りつつ、固定接点と可動接点との間の接触導通が妨げられる虞を低減できるブレーカーを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、固定接点を有する固定片と、弾性変形する弾性部と該弾性部の先端部に可動接点とを有し、前記可動接点を前記固定接点に押圧して接触させる可動片と、温度変化に伴って変形することにより前記可動接点が前記固定接点から離反するように前記可動片を作動させる熱応動素子と、前記固定片、可動片及び熱応動素子を収容するケースとを備えたブレーカーにおいて、前記ケースは、前記固定片をインサートして成形され、前記固定片は、前記ケースとの境界に凹部を有することを特徴とする。

この発明において、前記凹部は、前記固定片に形成されている曲部の外側表面に設けられていることが好ましい。

この発明において、前記凹部は、前記固定片の表面に対して垂直な側壁を有することが好ましい。

この発明において、前記凹部は、前記側壁に向かって登り勾配の斜面を有することが好ましい。

この発明において、前記固定片は、前記凹部が形成されている面とは反対側の面に、前記凹部に対応して形成された凸部を有することが好ましい。

また、本発明の電気機器用の安全回路は、前記ブレーカーを備えたことを特徴とする。

また、本発明の２次電池回路は、前記ブレーカーを備えたことを特徴とする。

また、本発明のインサート成型品は、接点を有する導電体と、前記導電体をインサートして成形された絶縁体とを備え、前記導電体は、前記絶縁体との境界に凹部を有することを特徴とする。

本発明のブレーカーによれば、固定片がケースとの境界において凹部を有するので、ケースを構成する材料が凹部に充填されることより、該境界におけるケースの肉厚を確保することが可能となる。これにより、該境界にバリが発生することを抑制でき、固定接点と可動接点との間の接触導通がバリによって妨げられる虞を低減できる。また、ケースがフィラーとしてガラス繊維等を添加した樹脂によって構成されている場合にあっても、該境界のケースの肉厚を確保できるので、ガラス繊維等を樹脂によって強固に結合し留めておくことが可能となる。これにより、ガラス繊維等の一部が、ケースの内部に飛散して固定接点と可動接点との間に介在することを抑制でき、両接点間の接触導通が妨げられる虞を低減できる。

また、凹部が曲部の外側表面に設けられている構成によれば、ケースの肉厚が漸減し薄くなり易い傾向のある曲部の外側表面においても、ケースの肉厚を確保することが可能となる。これにより、固定接点と可動接点との間の接触導通が妨げられる虞をより一層低減できる。

また、凹部が固定片の表面に対して垂直な側壁を有する構成によれば、固定片とケースとの境界におけるケースの肉厚を十分に確保できるので、固定接点と可動接点との間の接触導通が妨げられる虞をより一層低減できる。

また、凹部は、前記側壁に向かって登り勾配の斜面を有する構成によれば、ケースを構成する材料が、凹部に充填される際に斜面を登りながら凹部に充填されることにより、その先端部分における充填圧力が徐々に低下する。これにより、該先端部分の充填圧力が適正化され、固定片とケースとの境界にバリが発生することをより一層抑制でき、固定接点と可動接点との間の接触導通が妨げられる虞をより一層低減できる。

また、固定片が、凹部が形成されている面とは反対側の面に、凹部に対応して形成された凸部を有する構成によれば、固定片に凹部を形成することによって生ずる固定片の局所的な肉厚の減少を凸部によって補うことができる。これにより、固定片の強度を確保することができる。

また、本発明のブレーカーを備えた安全回路又は２次電池回路によれば、ブレーカーにおける固定接点と可動接点との間の接触導通が確実に得られる安全回路又は２次電池回路を得ることができる。

また、本発明のインサート成型品によれば、導電体が絶縁体との境界において凹部を有するので、絶縁体を構成する材料が凹部に充填されることより、該境界における絶縁体の肉厚を確保することが可能となる。これにより、該境界にバリが発生することを抑制でき、接点部分の接触導通がバリによって妨げられる虞を低減できる。また、絶縁体がフィラーとしてガラス繊維等を添加した樹脂によって構成されている場合にあっても、該境界の絶縁体の肉厚を確保できるので、ガラス繊維等を樹脂によって強固に結合し留めておくことが可能となる。これにより、ガラス繊維等の一部が、絶縁体から飛散して接点の表面に介在することを抑制でき、接点部分の接触導通が妨げられる虞を低減できる。

本発明の一実施形態によるブレーカーの構成を示す組み立て斜視図。 通常の充電又は放電状態におけるブレーカーの動作を示す断面図。 過充電状態又は異常時などにおけるブレーカーの動作を示す断面図。 同ブレーカーにおける接点の周辺構成を拡大して示す断面図。 固定片が成形され、樹脂ベースが固定片をインサートして成形される工程を時系列で示す断面図。 樹脂ベースに可動片が組み込まれ、カバー部材が装着される工程を時系列で示す断面図。 固定片の変形例を示す断面図。 固定片の別の変形例を示す断面図。 本発明のブレーカーを備えた２次電池パックの構成を示す平面図。 本発明のブレーカーを備えた電気機器用の安全回路の回路図。 従来のブレーカーにおける接点の周辺構成を拡大して示す断面図。 従来の低背化を図ったブレーカーにおける接点の周辺構成を拡大して示す断面図。 従来の低背化を図ったブレーカーにおいて、固定片と樹脂ベースと境界部に発生するバリを最小限に留めた例を示す断面図。

本発明の一実施形態によるブレーカーについて図面を参照して説明する。図１乃至図３はブレーカーの構成を示す。ブレーカー１は、固定接点２１を有する固定片２と、先端部に可動接点３を有する可動片４と、温度変化に伴って変形する熱応動素子５と、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスター６と、固定片（導電体）２、可動片４、熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６を収納するケース７等によって構成されている。ケース７は、樹脂ベース（絶縁体、第１ケース）７１と樹脂ベース７１の上面に装着されるカバー部材（第２ケース）７２等によって構成されている。

固定片２は、リン青銅を主成分とする金属板（この他、銅−チタン合金、洋白、黄銅などの金属板）をプレス加工することにより形成され、樹脂ベース７１にインサート成形により埋め込まれている。固定片２の一端には外部と電気的に接続される端子２２が形成され、他端部の近傍にはＰＴＣサーミスター６が載置される載置部２３が形成されている。ＰＴＣサーミスター６は、固定片２の載置部２３に３箇所形成された凸状の小突起２３ａの上に載置される。固定接点２１は、銀、ニッケル、ニッケル−銀合金の他、銅−銀合金、金−銀合金などの導電性の良い材料のクラッド、メッキ又は塗布等により可動接点３に対向する位置に形成され、樹脂ベース７１の上方に形成されている開口７３ｂから露出されている。端子２２は樹脂ベース７１の一端から外側に露出されている。

可動片４は、板状の金属材料をプレス加工することにより、長手方向の中心線に対して対称なアーム状に形成されている。可動片４の材料としては、固定片２と同等のリン青銅を主成分とするものが好ましい。この他、銅−チタン合金、洋白、黄銅などの導電性弾性材料を用いてもよい。可動片４の長手方向の一端には外部回路と電気的に接続される端子４１が形成されて樹脂ベース７１から外側に露出される。可動片４の他端（アーム状の可動片４の先端に相当）には可動接点３が形成されている。可動接点３は、固定接点２１と同等の材料によって形成され、溶接等の手法によって可動片４の先端部に接合されている。なお、本出願においては、可動片４において、可動接点３が接合されている面（すなわち図１において下側の面）を裏（うら）面、その反対側の面を表（おもて）面として説明している。表面と裏面については、他の部品、例えば、固定片２等においても同様である。可動片４は、可動接点３と端子４１の間に、固定部４２（アーム状の可動片４の基端に相当）、弾性部４３を有している。固定部４２において樹脂ベース７１とカバー部材７２によって裏表両面側から挟み込まれて可動片４が固定され、弾性部４３が弾性変形することにより、その先端に形成されている可動接点３が固定接点２１の側に押圧されて接触し、固定片２と可動片４とが通電可能となる。樹脂ベース７１とカバー部材７２には、可動片４の固定部４２と当接し、固定部４２を固定状態で保持する当接部７４と当接部７９がそれぞれ形成されている。本実施形態では、樹脂ベース７１の収容部７３の外縁から樹脂ベース７１の外壁に亘る領域に当接部７４が形成されている。また、カバー部材７２において、段部７７を含み、可動片４を挟んで当接部７４と対向する領域に当接部７９が形成されている。可動片４は、可動接点３が設けられている裏面側から樹脂ベース７１に収容される。固定部４２は、その裏面において樹脂ベース７１の当接部７４と当接し、その表面においてカバー部材７２の当接部７９と当接する。可動片４は、当接部７４及び当接部７９によって固定部４２の裏表両面から挟み込まれて、ケース７に対して固定される。

可動片４は、弾性部４３において、プレス加工により湾曲又は屈曲されている。湾曲又は屈曲の度合いは、熱応動素子５を収納できる限り特に限定はなく、動作温度及び復帰温度における弾性力、接点の押圧力などを考慮して適宜設定すればよい。また、弾性部４３の下面には、熱応動素子５に対向して一対の小突起４４が形成されている。小突起４４と熱応動素子５とは接触して、小突起４４を介して熱応動素子５の変形が弾性部４３に伝達される（図２及び図３参照）。

また、可動片４には、可動片４の厚み方向に貫通し、樹脂ベース７１の突起７４ａが挿通される貫通穴４５と、クランク状に形成された段曲げ部４６と、段曲げ部４６に形成された斜面４７と、樹脂ベース７１の位置決め部７５と係合される一対の係合部４８と、可動片４の長手方向に対して垂直な短手方向に可動片４の一部が切除されたくびれ部４９が形成されている。貫通穴４５、段曲げ部４６、斜面４７、係合部４８及びくびれ部４９は、弾性部４３を挟んで可動接点３とは反対側、すなわち弾性部４３に対して端子４１の側に設けられている。貫通穴４５は、可動片４の長手方向の中心線上に設けられている。斜面４７は、可動片４の方向に沿って連続して形成されている。係合部４８は、可動片４の短手方向に沿って２箇所に設けられている。

貫通穴４５は、可動片４の固定部４２に形成されている。固定部４２は、弾性部４３に対して可動片４の短手方向に幅広に形成されている。これにより、固定部４２における可動片４の長手方向に垂直な断面積が、弾性部４３における該断面積に対して大きい箇所となる。また、貫通穴４５は、平面視で（可動片４の厚み方向に視て）可動片４の短手方向に長い長円又は楕円形状に形成されている。

係合部４８は、くびれ部４９の端子４１の側の端縁にて形成される。くびれ部４９は、固定部４２を挟んで弾性部４３とは反対側で、固定部４２と端子４１の間に配設されている。くびれ部４９の幅寸法（可動片４の短手方向の長さ寸法、以下同様）は、弾性部４３の幅寸法に対して同等以下に設定されているのが望ましいが、少なくとも固定部４２及び端子４１の幅寸法よりも小さく設定されていればよい。本実施形態におけるくびれ部４９は、上記特許文献１における第２弾性部としての機能を有しており、端子４１に加えられた外力や衝撃を吸収し、可動接点３の位置を適正に維持する。

熱応動素子５は円弧状に湾曲した初期形状をなし、バイメタル、トリメタルなどの複合材料からなる。過熱により動作温度に達すると湾曲形状はスナップモーションを伴って逆反りし、冷却により復帰温度を下回ると復元する。熱応動素子５の初期形状は、プレス加工により形成することができる。所期の温度で熱応動素子５の逆反り動作により可動片４の弾性部４３が押し上げられ、かつ弾性部４３の弾性力により元に戻る限り、熱応動素子５の材質及び形状は特に限定されるものでないが、生産性及び逆反り動作の効率性の観点から矩形が望ましく、小型でありながら弾性部４３を効率的に押し上げるために正方形に近い長方形であるのが望ましい。なお、熱応動素子５の材料としては、例えば、高膨張側に銅−ニッケル−マンガン合金又はニッケル−クロム−鉄合金、低膨張側に鉄−ニッケル合金をはじめとする、洋白、黄銅、ステンレス鋼など各種の合金からなる熱膨張率の異なる２種類の材料を積層したものが、所要条件に応じて組み合わせて使用される。

熱応動素子５の逆反り動作により固定片２と可動片４との通電が遮断されたとき、ＰＴＣサーミスター６に流れる電流が増大する。ＰＴＣサーミスター６は、温度上昇と共に抵抗値が増大して電流を制限する正特性サーミスターであれば、動作電流、動作電圧、動作温度、復帰温度などの必要に応じて種類を選択でき、その形状はこれらの諸特性を損なわない限り特に限定されるものではない。

ケース７を構成する樹脂ベース７１及びカバー部材７２は、難燃性のポリアミド、耐熱性に優れたポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの樹脂により成形されている。これらの樹脂には、補強のために、ガラス繊維等の無機物の短繊維がフィラーとして添加されている。樹脂ベース７１には、熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６などを収納するための収容部７３及び可動片４を収納するための開口７３ａ，７３ｂなどが形成されている。収容部７３は、樹脂ベース７１の側壁９１の上端に対して底壁９２の内底面が窪むことにより形成される。また、固定片２の固定接点２１の近傍には、固定片２と樹脂ベース７１との境界９５が形成される。なお、樹脂ベース７１に組み込まれた熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６の端縁は、収容部７３の内部に形成されている枠によってそれぞれ当接され、熱応動素子５の逆反り時に案内される。

また、樹脂ベース７１は、可動片４の貫通穴４５に挿通されて係合する突起７４ａと、可動片４を位置決めするための一対の位置決め部７５と、可動片４の端子４１を外部に露出させるための窓７６を有する。突起７４ａは、貫通穴４５に対応し、平面視で長円形状に形成され、樹脂ベース７１を補強する。突起７４ａの高さすなわち突出量は、可動片４の厚みより大きく設定され、カバー部材７２の裏面には、突起７４ａの頂部に対応する凹部が必要に応じて設けられる。位置決め部７５は、可動片４の長手方向に対して垂直な方向に沿って２箇所に設けられている。本実施形態では、窓７６の存在によって、樹脂ベース７１の側壁の一部が可動片４のくびれ部４９に対応する形状に形成され、位置決め部７５を構成する。すなわち、位置決め部７５は、くびれ部４９の近傍において切除された部分に介在し、樹脂ベース７１を補強する。

カバー部材７２は、その内壁面から可動片４の段曲げ部４６に対応する形状に突出する段部７７と、段部７７に形成された斜面７８（図６参照）とを有する。斜面７８は、可動片４の斜面４７に対応し、可動片４の長手方向に対して垂直な方向に沿って連続して形成されている。

カバー部材７２には、カバー片８がインサート成形によって埋め込まれている。カバー片８は、上述したリン青銅を主成分とする金属板又はステンレス鋼等の金属板をプレス加工することにより形成される。カバー片８は、図２及び図３に示すように、可動片４の上面と適宜当接し、可動片４の動きを規制すると共に、カバー部材７２のひいては筐体としてのケース７の剛性・強度を高める。

図１に示すように、固定片２、可動片４、熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６等を収納した樹脂ベース７１の収容部７３を塞ぐように、カバー部材７２が、樹脂ベース７１の上面に装着される。樹脂ベース７１とカバー部材７２とは、例えば超音波溶着によって接合される。

図２は、通常の充電又は放電状態におけるブレーカー１の動作を示している。通常の充電又は放電状態においては、熱応動素子５は初期形状を維持し（逆反り前であり）、固定接点２１と可動接点３は接触し、可動片４の弾性部４３などを通じてブレーカー１の両端子２２，４１間は導通している。可動片４の弾性部４３と熱応動素子５とは接触しており、可動片４、熱応動素子５、ＰＴＣサーミスター６及び固定片２は、回路として導通している。しかし、ＰＴＣサーミスター６の抵抗は、可動片４の抵抗に比べて圧倒的に大きいため、ＰＴＣサーミスター６を流れる電流は、固定接点２１及び可動接点３を流れる量に比して実質的に無視できる程度である。

図３は、過充電状態又は異常時などにおけるブレーカー１の動作を示している。過充電又は異常により高温状態となると、ＰＴＣサーミスター６が過熱され、動作温度に達した熱応動素子５は逆反りし、可動片４の弾性部４３が押し上げられて固定接点２１と可動接点３とが離反する。このとき、固定接点２１と可動接点３の間を流れていた電流は遮断され、僅かな漏れ電流が熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６を通して流れることとなる。ＰＴＣサーミスター６は、このような漏れ電流の流れる限り発熱を続け、熱応動素子５を逆反り状態に維持させつつ抵抗値を激増させるので、電流は固定接点２１と可動接点３の間の経路を流れず、上述の僅かな漏れ電流のみが存在する（自己保持回路を構成する）。この漏れ電流は安全装置の他の機能に充てることができる。

過充電状態を解除し、又は異常状態を解消すると、ＰＴＣサーミスター６の発熱も収まり、熱応動素子５は復帰温度に戻り、元の初期形状に復元する。そして、可動片４の弾性部４３の弾性力によって可動接点３と固定接点２１とは再び接触し、回路は遮断状態を解かれ、図２に示す導通状態に復帰する。

図４は、ブレーカー１における固定接点２１及び可動接点３の周辺構成を拡大して示す。固定片２は、固定接点２１とＰＴＣサーミスター６を載置するための載置部２３（図１参照）との間でクランク状に段曲げされている。すなわち、固定片２は、第１斜面２４を挟んで互いに逆方向に曲げられた曲部２５，２６を有する。樹脂ベース７１の底壁９２を構成する樹脂材料は、曲部２５、第１斜面２４、曲部２６に沿って充填され、樹脂ベース７１の下面に対する底壁９２の上面の高さは、固定片２の端子２２及び固定接点２１の上面の高さと同等か僅かに低い。曲部２６の外側表面（曲率円の径方向の外側表面、すなわち収容部７３の側の表面）には、凹部２７が形成されている。なお、図４において、固定片２に凹部２７を形成する前段階における曲部２６の外側表面の仮想線は、破線で示される。凹部２７は、第１斜面２４と曲部２６の境界付近から固定片２と樹脂ベース７１との境界９５に亘って形成されている。凹部２７は、底壁９２から固定接点２１の表面にはみ出すバリの原因となる余剰な樹脂材料を収容する。凹部２７に樹脂材料が充填されることにより、底壁９２の先端部９２ａの肉厚が確保される。凹部２７の深さ寸法は、例えば、固定片２の厚み寸法の１／３倍以上で１／２倍未満に設定されることが望ましいと考えられる。凹部２７の深さ寸法が固定片２の厚み寸法の１／３倍未満になると、底壁９２の先端部９２ａの肉厚を確保することが困難となり、凹部２７の深さ寸法が固定片２の厚み寸法の１／２倍以上になると、固定片２の肉厚が局所的に不足し、固定片２の強度不足が懸念されるからである。

凹部２７は、底壁２７ａと側壁２７ｂを有する。固定片２において、固定接点２１、凹部２７の底壁２７ａ及び載置部２３は、それぞれ段違いに形成される。底壁２７ａは、側壁２７ｂに向かって登り勾配の第２斜面２７ｃを有する。本実施形態では、底壁２７ａの全領域に亘って第２斜面２７ｃが形成されているが、一部の領域において第２斜面２７ｃが形成されている形態であってもよい。側壁２７ｂは、境界９５から底壁２７ａに亘って形成されている。側壁２７ｂは、境界９５における固定片２の表面（固定接点２１の表面）に対して垂直をなすように、すなわち固定片２の厚み方向に形成されているので、境界９５において、底壁９２の先端部９２ａの肉厚は、側壁２７ｂの高さ寸法と同等程度に確保される。本実施形態では、底壁２７ａの全領域が固定片２の表面に対して垂直をなすように形成されているが、一部の領域において固定片２の表面に対して垂直をなす形態であってもよい。なお、樹脂材料の充填性を考慮すると、第１斜面２４の迎角αは例えば５０°未満、第２斜面２７ｃの迎角βは迎角αよりも小さく例えば１０゜未満が望ましいが、それぞれの迎角は、ブレーカー１の小型化及びバインダーとしての樹脂の結合性等を考慮して定めればよい。また、固定接点２１と凹部２７の底壁２７ａとの段差（凹部２７の深さ）は、底壁２７ａと載置部２３との段差より小さく設定されることが望ましい。ＰＴＣサーミスター６を収容するための空間を確保しつつ、固定片２の厚みを薄く設計でき、ブレーカー１の小型化を図ることができるからである。

図５において、（ａ）乃至（ｄ）は固定片２を成形する工程、（ｅ）乃至（ｇ）は固定片２をインサートして樹脂ベース７１を成形する工程を時系列で示す。固定片２は、図５（ａ）に示す金属板の母材２０をプレス加工することにより形成される。かかるプレス工程により、図５（ｂ）に示すように、固定片２に端子２２、載置部２３、第１斜面２４、曲部２５，２６等が形成される。また、載置部２３には、小突起２３ａが形成される。そして、図５（ｃ）に示すように、曲部２６の外側表面に凹部２７が形成される。凹部２７は、コイニングの他、曲部２６の外側表面を切削することによっても形成することができる。さらに、図５（ｄ）に示すように、固定接点２１を構成する銀、ニッケル等の金属が凹部２７の近傍の表面に形成され、固定片２が完成する。

その後、図５（ｅ）に示すように、固定片２は、第１金型２０１に装填（インサート）され、第２金型２０２が矢印方向に閉じられる。これにより、図５（ｆ）に示すように、第１金型２０１及び第２金型２０２によってキャビティ空間２０３が区画される。第１金型２０１には、押え部２０４がキャビティ空間２０３に突出して形成されており、押え部２０４の頂部が固定片２の裏面と当接し、固定片２を支持しながら、型締め時に固定片２を押圧する。これにより、固定片２は、押え部２０４によって第２金型２０２の側に付勢され、固定接点２１と第２金型２０２との間に隙間が生ずることが抑制され、固定接点２１と第２金型２０２との間にバリが生ずることが抑制される。このようにして、固定接点２１及び載置部２３の表面は、第２金型２０２と当接され、樹脂材料が流れ込まないように閉鎖される。一方、凹部２７とキャビティ空間２０３とは互いに連通状態にある。かかるキャビティ空間２０３に樹脂ベース７１を構成する樹脂材料が充填され、その硬化後に樹脂ベース７１を離型することにより、図５（ｇ）に示すように、固定片２をインサートした樹脂ベース７１が得られる。図５（ｆ）において、凹部２７とキャビティ空間２０３とは互いに連通状態にあるので、キャビティ空間２０３に充填された樹脂材料は、凹部２７にも流れ込む。なお、第２金型２０２の天壁２０２ａは、固定接点２１と当接する部位から樹脂ベース７１の底壁９２を形成する部位に亘って平面状に形成されている。従って、キャビティ空間２０３に樹脂材料が満たされると、固定接点２１と同一の平面上に底壁９２の上面が形成される。また、押え部２０４が突出する領域には、樹脂材料が流れ込むことがないので、凹部９３が形成され、固定片２の裏面が露出される。

本実施形態においては、固定片２の曲部２６に凹部２７が形成されているので、キャビティ空間２０３に樹脂材料が充填される際、凹部２７に樹脂材料が流れ込んで、境界９５における樹脂ベース７１の肉厚を確保でき、また、固定片２と樹脂ベース７１との境界９５における充填圧力が過度に高まることを抑制する。これにより、樹脂材料が凹部２７の側壁２７ｂを越えて固定接点２１の側に流出して、バリが発生することを抑制できる。

また、キャビティ空間２０３に樹脂材料を充填する際に、その充填圧力を適宜設定することにより、底壁９２の上面の高さを、固定接点２１の上面の高さに対して僅かに低く形成することも可能である。また、キャビティ空間２０３に充填された樹脂材料は硬化後の冷却時に収縮するが、この収縮の程度によっては、底壁９２の上面の高さが、固定接点２１の上面の高さに対して僅かに低く形成されることもある。このような場合にあっても、凹部２７によって境界９５における樹脂ベース７１の肉厚を確保できる。

図６（ａ）（ｂ）は、樹脂ベース７１に可動片４が組み込まれ、カバー部材７２が装着されて溶着される様子を時系列で示す。可動片４は、樹脂ベース７１の開口７３ａ，７３ｂに案内されて樹脂ベース７１に組み込まれる。このとき、図１に示すように、可動片４に形成されているくびれ部４９の両側の係合部４８に位置決め部７５が係合されると共に、貫通穴４５に樹脂ベース７１の突起７４ａが挿通される。また、貫通穴４５に突起７４ａが挿通されることに加え、一対の係合部４８と一対の位置決め部７５との係合により、樹脂ベース７１に対する可動片４の回転が規制され、仮の位置決めが容易に行われる。

この仮の位置合わせの段階では、樹脂ベース７１に対する可動片４の位置合わせが正確になされている必要はない。また、可動片４は、後の工程で最終的な位置合わせができるように、樹脂ベース７１の上に載置された状態であり、固定されてはいない。なお、樹脂ベース７１の開口７３ａ，７３ｂ及び突起７４ａの位置、形状、寸法等は、仮の位置合わせがなされた位置から完全に位置決めされる定位置まで可動片４を案内し易くなるように、可動片４の対応する箇所と相似形に形成されている。

図６（ａ）に示すように可動片４が樹脂ベース７１に組み込まれた後、樹脂ベース７１にカバー部材７２が装着される。カバー部材７２は、樹脂ベース７１の開口７３ａに段部７７を挿入し、可動片４の段曲げ部４６に段部７７を押し当てることで可動片４を位置合わせしながら、樹脂ベース７１に装着される。

図６（ｂ）に示すように、カバー部材７２が樹脂ベース７１の方向（図中白抜き矢印方向）に押圧されると、可動片４の斜面４７とカバー部材７２の斜面７８とが当接する。斜面４７及び斜面７８は、可動片４の長手方向に対して垂直な方向に沿って連続して形成されているので、なおもカバー部材７２が樹脂ベース７１の方向に押圧されると、可動片４の斜面４７はカバー部材７２の斜面７８によって可動片４の長手方向に押される（付勢される）。その結果、斜面７８，４７によって力の方向が変換され、可動片４の全体が長手方向すなわち固定片２の存在する矢印Ａ方向に押されて移動する。このとき、斜面４７に対向して配設されている一対の係合部４８と、斜面７８に対向して配設されている一対の位置決め部７５とが当接して係合する。これにより、突起７４ａ等によって仮の位置合わせがなされていた可動片４は、樹脂ベース７１に対して正確に位置決めされる。すなわち、樹脂ベース７１に対して可動片４が組み込まれる際に生じている仮の位置合わせ時の誤差は軽減され、樹脂ベース７１に対する可動片４の位置決め誤差を、実質的に樹脂ベース７１の位置決め部７５と可動片４の係合部４８の製造時における寸法誤差程度に留めることができる。

樹脂ベース７１にカバー部材７２が装着されるとき、樹脂ベース７１がカバー部材７２の方向に押圧されながら、樹脂ベース７１又はカバー部材７２のいずれか一方又は両方に超音波振動が付与されると、樹脂ベース７１とカバー部材７２との当接部位（主として、樹脂ベース７１及びカバー部材７２の周縁部）は摩擦熱により溶着し、樹脂ベース７１とカバー部材７２とが一体化され、ケース７を構成する。

以上のように、本実施形態のブレーカー１によれば、固定片２が樹脂ベース７１との境界９５において凹部２７を有するので、樹脂ベース７１を構成する材料が凹部２７に充填されることより、境界９５における樹脂ベース７１の肉厚を確保することが可能となる。これにより、境界９５にバリが発生することを抑制でき、固定接点２１と可動接点３との間の接触導通がバリによって妨げられる虞を低減できる。また、可動片４の斜面４７及び係合部４８、カバー部材７２の斜面７８、並びに樹脂ベース７１の位置決め部７５の作用によって、可動片４が樹脂ベース７１に対して正確に位置決めされ、境界９５に対する可動接点３の相対的な位置精度が高められるので、凹部２７によるバリの抑制効果と相まって、固定接点２１と可動接点３との間の接触導通を良好なものとすることができる。

また、樹脂ベース７１がフィラーとしてガラス繊維等を添加した樹脂によって構成されている場合にあっても、境界９５の部分における樹脂ベース７１の肉厚を確保できるので、ガラス繊維等を樹脂によって強固に結合し留めておくことが可能となる。これにより、ガラス繊維等の一部が、ケース７の内部に飛散して固定接点２１と可動接点３との間に介在することを抑制でき、両接点間の接触導通が妨げられる虞を低減できる。

また、凹部２７が曲部２６の外側表面に設けられているので、樹脂ベース７１の肉厚が薄くなり易い傾向のある曲部２６の外側表面においても、樹脂ベース７１の肉厚を確保することが可能となる。これにより、固定接点２１と可動接点３との間の接触導通が妨げられる虞をより一層低減できる。

また、凹部２７が固定片２の表面に対して垂直な側壁２７ｂを有するので、固定片２と樹脂ベース７１との境界９５におけるケースの肉厚を容易に確保でき、これにより固定接点２１と可動接点３との間の接触導通が妨げられる虞をより一層低減できる。

また、凹部２７は、側壁２７ｂに向かって登り勾配の第２斜面２７ｃを有する構成によれば、樹脂ベース７１を構成する材料が、凹部２７に充填される際に第２斜面２７ｃを登ることにより、その先端部分における充填圧力が徐々に低下する。これにより、該先端部分の充填圧力が適正化され、固定片２と樹脂ベース７１との境界９５にバリが発生することをより一層抑制でき、固定接点２１と可動接点３との間の接触導通が妨げられる虞をより一層低減できる。特に本実施形態においては、第１斜面２４及び第２斜面２７ｃが段階的に形成されているので、樹脂材料の充填速度及び充填圧力を効果的に減少させることができる。

（変形例１）
図７は、固定片の別の変形例に係る固定片２Ａを適用したブレーカー１を示す。固定片２Ａは、凹部２７が形成されている面とは反対側の面に、凹部２７に対応して形成された凸部２８を有する。すなわち、凹部２７は固定片２Ａの表面側に、凸部２８は固定片２Ａの裏面側にそれぞれ形成される。凸部２８は、固定片２Ａの表面側に凹部２７を形成することによって生ずる固定片２Ａの局所的な肉厚の減少を補うために形成される。そのため、凸部２８の形状は、凹部２７に対応する形状（凸部２８の輪郭が側面視において、凹部２７と相似形）とされる。本変形例によれば、固定片２Ａの表面に凹部２７を形成することによって生ずる固定片２Ａの局所的な肉厚の減少を、裏面に形成した凸部２８によって補うことができる。これにより、固定片２Ａの強度を確保することができる。なお、底壁２７ａ、側壁２７ｂ及び第２斜面２７ｃについては、図４に示した固定片２と同様である。

（変形例２）
図８は、固定片の別の変形例に係る固定片２Ｂを適用したブレーカー１を示す。固定片２Ｂは、曲部２５と曲部２６の間に固定接点２１の表面に対して略垂直な側壁２９を有する（迎角αが略９０゜である形態に相当する）点で、図４に示した固定片２とは異なる。図８に示した固定片２Ｂに対して、凹部２７に対応して形成された凸部２８を組み合わせてもよい。本変形例によれば、曲部２５と曲部２６とを平面視で重複するように配設できるので、固定片２Ｂひいてはブレーカー１の長手方向の寸法を、容易に小さくすることができる。この変形例においては、側壁２９の迎角αが急峻となるので、図４に示した形態と比較すれば、樹脂材料の充填速度及び充填圧力は高くなる。しかしながら、第２斜面２７ｃを有する凹部２７に樹脂材料が流入することにより、その充填速度及び充填圧力を低下させることができるので、バリの発生等の不具合を効果的に抑制できる。なお、底壁２７ａ、側壁２７ｂ及び第２斜面２７ｃについては、図４に示した固定片２と同様である。また、図７に示した固定片２Ａと同様に、固定片２Ａの裏面側に凸部２８が形成されていてもよい。

なお、本発明は上記実施形態の構成に限られることなく、少なくとも、ケース７が固定片２をインサートして成形され、固定片２は、ケース７との境界９５に凹部２７を有する構成であればよい。従って、ケース７が、樹脂ベース７１及びカバー部材７２によって構成されている形態に限られず、単一の部品によって構成されていてもよく、さらには、別の部品が追加される形態であってもよい。また、同様にケース７が、樹脂ベース７１及びカバー部材７２とは異なる形態の第１ケース及び第２ケースを有するように構成されていてもよい。

また、凹部２７は、曲部２６から離れた平坦部に配設されていてもよく、固定片２が第１金型２０１及び第２金型２０２によって区画されるキャビティ空間２０３に装填されたとき、キャビティ空間２０３と連通しない箇所に配設されていてもよい。かかる箇所に配設されている凹部２７であっても、凹部２７に流入した樹脂材料を収容して、バリの拡大を抑制する効果を発揮できるからである。

また、本発明は、上記変形例の他、種々の変形が可能である。例えば、図１等においては、可動片４は、貫通穴４５、段曲げ部４６、斜面４７、係合部４８及びくびれ部４９の構成を有する形態であるが、これらの構成うちのいずれか又は全てが廃されていてもよい。例えば、貫通穴４５を廃する場合は、樹脂ベース７１の突起７４ａも廃される。また、段曲げ部４６、斜面４７が廃される場合は、可動片４は平面状に形成され、樹脂ベース７１の当接部７４及びカバー部材７２の当接部７９が平坦な形状となる。この構成においては、段曲げ部４６及び斜面４７を廃することにより、可動片４及び樹脂ベース７１の長手方向の寸法を小さくして、ブレーカー１のさらなる小型化を図ることができる。なお、可動片４の段曲げ部４６及び斜面４７は、必要に応じて樹脂ベース７１の外部に設けられていてもよい。また、係合部４８及びくびれ部４９が廃される場合は、可動片４は、固定部４２から端子４１に亘って等幅に形成され、これに伴い樹脂ベース７１の位置決め部７５の形状も変更される。

また、樹脂ベース７１とカバー部材７２との接合手法は、超音波溶着に限られることなく、両者が強固に接合される手法であれば、適宜適用することができる。例えば、液状又はゲル状（膠状）の接着剤を塗布・充填し、硬化させることにより、両者が接着されてもよい。

また、本実施形態では、ＰＴＣサーミスター６による自己保持回路を有しているが、本発明は、このような構成を省いた形態であっても適用可能であり、導通抵抗を抑制しつつ、ブレーカー１の小型化を図ることができる。また、可動片４をバイメタル又はトリメタル等によって形成することにより、可動片４と熱応動素子５を一体的に形成する構成であってもよい。この場合、ブレーカー１の構成が簡素化されて、さらなる小型化を図ることができる。また、本発明は、例えば特開２００６−３３１７０５号公報に示されるような、可動片（バイメタル）の両端に第１の接点及び第２の接点を有する形態にも適用することができる。この場合、第１の電極及び／又は第２の電極が段曲げされて筐体内にインサートして成形され、その曲部に凹部が形成される。さらにまた、第１の電極と第２の電極の間にＰＴＣサーミスターが設けられていてもよい。

また、特開２００５−２０３２７７号公報に示されるような、固定部４２又はその近傍において、端子４１の側と可動接点３の側に構造的に分離されている形態に、本発明を適用してもよい。この場合において、端子４１の側と可動接点３の側とが溶接等によって固定されていてもよい。

また、本発明のブレーカー１は、２次電池パック、電気機器用の安全回路等にも広く適用できる。図９は２次電池パック１００を示す。２次電池パック１００は、２次電池１０１と、２次電池１０１の出力端回路中に設けたブレーカー１とを備える。図１０は電気機器用の安全回路１０２を示す。安全回路１０２は２次電池１０１の出力回路中に直列にブレーカー１を備えている。

さらにまた、本発明は、ブレーカー１に限られず、接点を有する導電体と、この導電体をインサートして成形された絶縁体を備えたインサート成型品にも広く適用可能である。このようなインサート成型品の例としては、ブレーカーの他、コネクタ（レセプタクルコネクタ及び／又はプラグコネクタ）、スイッチ、リレー等の回路において接続又は切断を切り換える電気部品を挙げることができる。すなわち、ブレーカー１から熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６を省くことにより、スイッチ、コネクタ、リレー等を構成できる。本発明のインサート成型品において、導電体は絶縁体との境界に凹部を有する。絶縁体を構成する材料が凹部に充填されることより、境界における絶縁体の肉厚を確保することが可能となる。これにより、境界にバリが発生することを抑制でき、接点の接触導通がバリによって妨げられる虞を低減できる。また、絶縁体がフィラーとしてガラス繊維等を添加した樹脂によって構成されている場合における効果についても、上記と同様である。

また、スイッチ、コネクタ、リレー等について、凹部が、導電体に形成されている曲部の外側表面に設けられている構成、導電体の表面に対して垂直な側壁を有する構成、側壁に向かって登り勾配の斜面を有する構成、及び導電体が、凹部が形成されている面とは反対側の面に、凹部に対応して形成された凸部を有する構成、さらには段曲げによって形成された２つの曲部の間に接点の表面に対して垂直な側壁を有する構成に関しても上記と同様である。

１ ブレーカー
２ 固定片（導電体）
２Ａ 固定片
２Ｂ 固定片
３ 可動接点
４ 可動片
５ 熱応動素子
７ ケース（絶縁体）
２１ 固定接点
２６ 曲部
２７ 凹部
２７ｂ 側壁
２７ｃ 第２斜面
２８ 凸部
７１ 樹脂ベース（ケース、絶縁体）
９５ 境界

Claims (6)

1. 固定接点を有する固定片と、
   弾性変形する弾性部と該弾性部の先端部に可動接点とを有し、前記可動接点を前記固定接点に押圧して接触させる可動片と、
   温度変化に伴って変形することにより前記可動接点が前記固定接点から離反するように前記可動片を作動させる熱応動素子と、
   前記固定片、可動片及び熱応動素子を収容するケースとを備えたブレーカーにおいて、
   前記ケースは、前記固定片をインサートして成形され、
   前記固定片は、前記ケースとの境界に凹部を有し、
   前記凹部は、前記固定片に形成されている曲部の外側表面に設けられていることを特徴とするブレーカー。
2. 前記凹部は、前記固定片の表面に対して垂直な側壁を有することを特徴とする請求項１に記載のブレーカー。
3. 前記凹部は、前記側壁に向かって登り勾配の斜面を有することを特徴とする請求項２に記載のブレーカー。
4. 前記固定片は、前記凹部が形成されている面とは反対側の面に、前記凹部に対応して形
   成された凸部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のブ
   レーカー。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のブレーカーを備えたことを特徴とする電
   気機器用の安全回路。
6. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のブレーカーを備えたことを特徴とする２
   次電池パック。

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