JPH0955199A

JPH0955199A - 圧力遮断センサ

Info

Publication number: JPH0955199A
Application number: JP7194887A
Authority: JP
Inventors: Tadamitsu Azema; 忠満畦間
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1995-06-07
Filing date: 1995-07-31
Publication date: 1997-02-25
Anticipated expiration: 2015-07-31
Also published as: JP3497926B2

Abstract

(57)【要約】【目的】蓄電池内部の圧力変動に速やかに応答すると
ともに、比較的小さな圧力でも破断して電気回路に流れ
る電流を自動的に遮断するようにした圧力遮断センサを
提供する。【構成】絶縁性材からなり、開口部３ｃを有する上ケ
ース３と下ケース２と、この開口部３ｃを閉鎖し、圧力
により変形するパッキン８と、このパッキン８より高弾
性でパッキン８の変形により押圧されるアクチュエータ
６と、上ケース３と下ケース２内に収納され、導電路１
０を有し、アクチュエータ６による押圧が所定値を越え
ると導電路１０を破断するエレメント４を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、二次電池のごとき再充
電により再生可能な蓄電池などの安全性を確保するため
に用いられる圧力遮断センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の蓄電池に充電が完了しても更に
充電を行ったり、規定された電流よりも大きな電流で充
電が行われると、蓄電池に異常が生じて蓄電池内に気体
が発生し、蓄電池内の圧力や温度が上昇し、蓄電池の膨
張、更には亀裂による電解液の滲み出しにより、蓄電池
が組み込まれた機器に悪影響を与えることがある。ま
た、これまでに至らなくとも、このような状態のままで
蓄電池の使用を継続すると、前述した蓄電池の膨張が進
行し、亀裂や破裂が生じる可能性があり、異常が生じた
蓄電池は速やかに使用を止める必要がある。そこで、従
来より、この種の蓄電池には安全対策が施されており、
蓄電池内の圧力の上昇により開き、蓄電池内の気体を排
気する安全弁を蓄電池に設けるタイプや、その温度上昇
を検知して蓄電池が接続する電気回路に電流を流さなく
する手段を蓄電池の内外に設けたタイプなどがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記安
全弁を設けるタイプでは、蓄電池に安全弁を設けるため
に蓄電池内に施す配管などを考慮せねばならず、蓄電池
を小型に設計する上での制約となったり、また、前記蓄
電池内の温度の上昇を検知するタイプでは、時間の経過
にしたがって温度が低下した場合、再び電気回路に電流
が流れて蓄電池が再使用される可能性があった。そこ
で、本出願人は、先に、蓄電池の内圧の上昇を検知し、
この圧力上昇によって導電部材を破断して電気回路に流
れる電流を自動的に遮断する圧力遮断センサを提案し
た。このような圧力遮断センサにあっては、導電部材を
破断する手段に、圧力変動に速やかに応答して変形する
弾性が求められる一方、その圧力変動に対応して導電部
材を破断するだけの剛性が求められる、というように相
反する性質が要求される。また、この手段には、導電部
材を蓄電池の内圧変化という比較的小さな圧力で破断で
きることが望まれるものの、蓄電池内の圧力は平常時で
も多少変動しており、小さな力での破断するように導電
部材を設定すると、この平常時の圧力変動でも破断して
しまう可能性がある。

【０００４】本発明はこのような従来技術の実情に鑑み
てなされたもので、その第１の目的は、蓄電池内部の圧
力変動に速やかに応答するとともに、比較的小さな圧力
でも圧力を１点に集中し効率よく破断部材を破断して電
気回路に流れる電流を自動的に遮断することができ、小
型化・破断特性の安定化を図ることができる圧力遮断セ
ンサを提案することである。

【０００５】本発明の第２の目的は、異常時には比較的
小さな圧力で破断するが、平常時の圧力変動では破断す
ることのない圧力遮断センサを提案することである。

【０００６】本発明の第３の目的は、圧力変動で破断し
た時、その後に再び接触等により導通することのない圧
力遮断センサを提案することである。

【０００７】本発明の第４の目的は、内部圧力が高くな
っても密閉性を保持することができる圧力遮断センサを
提案することである。

【０００８】本発明の第５の目的は、圧力によって変形
しても密閉性を保持することができる圧力遮断センサを
提案することである。

【０００９】本発明の第６の目的は、薄型化に好適で製
造が容易な圧力遮断センサを提案することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記第１の目的は、絶縁
性材からなり、一部を開口された筐体と、この筐体の開
口部を閉鎖し、圧力により変形する受圧部材と、この受
圧部材より高剛性で前記受圧部材の変形により押圧され
る作動部材と、前記筐体に収納され、導電路を有し、前
記作動部材による押圧が所定値を越えると前記導電路を
破断する破断部材とを備えた第１の手段により達成され
る。

【００１１】前記第２の目的は、第１の手段において、
前記受圧部材と前記作動部材との間に隙間を設けた第２
の手段により達成される。

【００１２】前記第３の目的は、第１または２の手段に
おいて、前記受圧部材に前記作動部材に対して予め所定
の圧力を印加する予圧部を設けた第３の手段により達成
される。

【００１３】前記第４の目的は、第１ないし３の手段に
おいて、前記受圧部材の周縁部をそれ以外の部分より厚
くし、この周縁部を前記筐体の外周部に固定させた第４
の手段により達成される。

【００１４】前記第５の目的は、第１ないし４の手段に
おいて、前記受圧部材の前記作動部材と接触する部分の
厚さを、その周辺部の厚さに比べて厚くした第５の手段
により達成される。

【００１５】前記第６の目的は、第１ないし５の手段に
おいて、前記筐体と前記受圧部材が共に熱可塑性樹脂か
らなり、これら筐体と受圧部材の接合面を熱溶着した第
６の手段により達成される。この場合、筐体と受圧部材
は同種の熱可塑性樹脂であることが好適である。

【００１６】

【作用】前記第１の手段にあっては、受圧部材が圧力を
受けて変形すると、作動部材が押圧され、この作動部材
によって破断部材が導電路を破断する。このように受圧
部材と作動部材とが別体になっているので、互いの弾性
や剛性を独立的に設定することができる。したがって、
受圧部材としては圧力を効率よく受け取るため柔らかい
材料・形状を選択でき、作動部材としては硬い材料・形
状を選択でき、圧力を１点に集中し効率よく破断部材を
破断することができる。これにより小型化・破断特性の
安定化を図ることができる。

【００１７】前記第２の手段にあっては、例えば２次電
池等、通常の充放電の使用状態でも１気圧程度は加圧さ
れているが、受圧部材と作動部材との間に隙間があるた
め、ある程度の加圧力は受圧部材が隙間内で変形するこ
とによって吸収され、その度に破断部材を加圧してスト
レスを加えることはない。したがって、破断圧力の長期
間にわたる安定性を持たせることができる。

【００１８】前記第３の手段にあっては、受圧部材が常
に作動部材に予圧を与えているので、破断部材が破断し
た後に、反動等によって再び破断部材の破断部が接触し
て導通するようなことはない。

【００１９】前記第４の手段にあっては、圧力が高くな
っても、圧力上昇にしたがって受圧部材が内側に引っ張
られ、受圧部材と筐体との密閉性を高くすることができ
る。

【００２０】前記第５の手段にあっては、受圧部材の作
動部材を押す部分は圧縮されて薄くなり易く、受圧部材
の弾性を小さくするため柔らかい材料で構成した場合、
ガス透過性が大きくなり、密閉度が低下してしまう。し
かしながら、受圧部材の作動部材と接触する部分はその
周辺部の厚さより厚くなっているが、その部分は元の位
置から変位しても、それほど変形するわけではなく、主
に変形する部分の厚さは変わっていないので、弾性を高
くすることなく密閉性を向上されることができる。

【００２１】前記第６の手段にあっては、筐体と受圧部
材が共に熱可塑性樹脂からなるため、超音波溶着等を用
いて筐体と受圧部材の接合面を熱溶着することにより、
両者を簡単かつ確実に一体化することができる。特に、
筐体と受圧部材として同種の熱可塑性樹脂を用いた場
合、その密着性は極めて良好なものとなる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明の第１実施例に係る圧力遮断センサ
の一部切欠き平面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図
３は図１のＢ−Ｂ線断面図、図４は図２に対応し、導電
路が破断された状態の断面図、図５は図３に対応し、導
電路が破断された状態の断面図、図６は図１の圧力遮断
センサに備えられる基板とリードを示す説明図、図７は
図６のリードを折り曲げ形成する前の状態を示す平面
図、図８(a),(b)は図１の圧力遮断センサに備えられる
下ケースの縦断面図及び平面図、図９は図１の圧力遮断
センサに備えられるインサート成形前の端子の平面図、
図１０(a),(b)は図１の圧力遮断センサに備えられるア
クチュエータの正面図及び右側面図、図１１は図１の圧
力遮断センサの組立工程を示す説明図、図１２は図１の
圧力遮断センサをリチウムイオン２次電池に使用した状
態の概略を示す説明図である。

【００２３】これらの図において、１は圧力遮断センサ
で、圧力遮断センサ１は、筐体である下ケース２及び上
ケース３、導電路であるエレメント４、リード５、アク
チュエータ６、端子７、パッキン８から主に構成されて
いる。下ケース２はエポキシ樹脂製で、図２及び図３に
示すように、上面が開放されて形成された凹部２ａと、
外側面から側方向に突設された横凸条部２ｂと、側面の
上部に形成された上凸条部２ｃと、凹部２ａの中央に形
成された長方形状のエレメント保持部２ｄと、エレメン
ト保持部２ｄの内底面中央に形成された凹段部２ｅと、
エレメント保持部２ｄの両端部近傍にそれぞれ設けられ
た孔部２ｆ，２ｆと、リード５を嵌合して保持する仕切
壁２ｇから構成されている。この孔部２ｆ，２ｆには、
孔を塞ぐようにインサート成形により後述する端子７の
リード接続部７ａが配設されている。

【００２４】エレメント４は、図６及び図７に示すよう
に、セラミックなどの材料からなり絶縁性を有し、外部
圧力によって割れ可能な直方体状の絶縁部材９と、この
絶縁部材９の下面に銀などの導電材料を塗布して形成し
た導電部１０と、導電部１０の両端に形成した引出部１
０ａ，１０ａと、引出部１０ａを残して絶縁部材９の全
面に絶縁材料を塗布して形成された絶縁コート部１１と
からなる。このエレメント４は例えば0.3mm厚に形成さ
れている。そして、このエレメント４は、通常の場合、
引出部１０ａ，１０ａとの間が導電部１０を介して導通
状態となっているが、外部圧力によってエレメント４の
絶縁部材９が割れた際に、絶縁部材９の下面に形成され
た導電部１０が断線し、引出部１０ａ,１０ａとの間の
導通が断たれるようになっている。このようなエレメン
ト４は、図２及び図３に示すように、下ケース２の凹段
部２ｅの長手方向より長く、また、凹段部２ｅの短手方
向より短く形成されていて、エレメント４は凹段部２ｅ
を跨ぐようにその長手方向に橋架されている。そして、
このエレメント４は、その短手方向が下ケース２の凹段
部２ｅの上に位置して、その両端に空隙が設けられてい
るとともに、凹段部２ｅ内に没して入ることができる。
そして、この凹段部２ｅの深さは、エレメント４がその
中で割れることができるような大きさに設定されてい
る。

【００２５】また、エレメント４の引出部１０ａ，１０
ａには、図６及び図７に示すように、リード５，５がそ
れぞれ取り付けられ、このリード５は長尺板で、例え
ば、0.03mm厚の銅材からなり、したがって、リード５は
十分柔軟性があるので、両リード５，５によりエレメン
ト４が両持ち支持状態となっていても、両リード５,５
が撓み、エレメント４の破断の障害とならない。

【００２６】このリード５の一端部５ａの中央には切欠
き部５ｂが形成され、切欠き部５ｂを含むリード５の一
端部５ａをエレメント４の引出部１０ａに配設し、切欠
き部５ｂに半田を付けて接続させ、フォーミング切断し
ている。これにより、切欠き部５ｂ内に半田が納められ
て半田の盛り上がりがなく、エレメント４を安定して下
ケース２のエレメント保持部２ｄに載置できる。また、
リード５は、図６に示すように、リード５の一端部５ａ
からエレメント４の側端面に沿って上方に屈曲形成され
てエレメント４の上面より越えた立上り片部５ｃと、こ
の立上り片部５ｃから四角形状に屈曲されて再びエレメ
ント４の下面より下方に延設された上面片部５ｄ及び対
向片部５ｅと、更に対向片部５ｅから外方に屈曲形成さ
れた端子接続片部５ｆとからなる。そして、このリード
５付きエレメント４は、その引出部１０ａ，１０ａを下
にして下ケース２の凹部２ａ上に載置され、リード５の
立上り片部５ｃ及び上面片部５ｄ及び対向片部５ｅが下
ケース２の仕切壁２ｇに嵌め込まれ、更にリード５の端
子接続片部５ｆが下ケース２の端子７のリード接続部７
ａ上に載置されている。この端子接続片部５ｆはリード
接続部７ａに超音波溶着した後、更に接着剤１２を塗布
されて接着されている。接着剤１２は、図４に示すよう
に、接合面からはみ出すが、仕切壁２ｇ（つまり、リー
ド５の立上り片部５ｃ及び上面片部５ｄ及び対向片部５
ｅ）により内部に侵入することが阻止されるので、接着
剤１２によってエレメント４の端部が下ケース２の凹部
２ａ上に固定されることがなくなり、エレメント４の剛
性を必要以上に高めてエレメント４の割れを阻止するこ
とがなく、設定した圧力で確実にエレメント４が破断さ
れる。

【００２７】上ケース３はアルミニウムなどの材料から
なり、図１ないし図３に示すように、上面部３ａと４つ
の側面部３ｂ，３ｂ…からなり、その上面部３ａのほぼ
中央部には開口部３ｃが穿設され、また、各側面部３ｂ
の下端部には内側にかしめられて下ケース２の下端に係
止される係止片部３ｄがそれぞれ設けられている。

【００２８】下ケース２には、エレメント４及びリード
５を収納し挟持するようにしてパッキン８が被せられて
いる。このパッキン８は、ゴム材料等の弾性材からなり
絶縁性を有し、断面円弧状で中央部が上方に突出して圧
力により弾性変形する可撓部８ａと、可撓部８ａの周縁
に延設された周縁部８ｂとから主になっている。この可
撓部８ａと周縁部８ｂの境目は薄肉に形成されて薄肉部
８ｃが設けられている。また、可撓部８ａの下面には、
図２に示すように、下ケース２の上凸条部２ｃ，２ｃ間
よりもわずかに大きいエレメント収納凹部８ｄが設けら
れて、エレメント４及びリード５が載置されるようにな
っている。更に、エレメント収納凹部８ｄに載置された
エレメント４の上面と、エレメント収納凹部８ｄの上方
にある可撓部８ａの下端部との間には、隙間Ｄが設けら
れてアクチュエータ６が介在されている。この隙間Ｄを
設けたことにより、通常の充放電時のような問題となら
ない程度の内圧の変動によるパッキン８の可撓部８ａの
変形に対しては、隙間Ｄで吸収してアクチュエータ６を
押し下げないようにしてある。これにより、前述のよう
な圧力がアクチュエータ６を介してエレメント４に常に
あるいは繰り返し加わることがなくなり、安全な圧力で
エレメント４が破断してしまうという不都合を防止でき
る。

【００２９】また、パッキン８の周縁部８ｂには、端子
７のリード接続部７ａにリード５の端子接続片部５ｆを
圧接させる突部８ｅと、外周縁に突設された突条部８ｆ
とが設けられている。この突条部８ｆは下ケース２の上
凸条部２ｃの外側に位置され、かつ横凸条部２ｂと上ケ
ース３によって圧縮して挾み込まれる。したがって、パ
ッキン８の周縁部８ｂは、パッキン８自体の弾性によっ
て下ケース２及び上ケース３に密着され、これによって
下ケース２とパッキン８と上ケース３で囲まれた内部を
確実に密閉できる。

【００３０】なお、パッキン８の可撓部８ａは、パッキ
ン８の組込前は図８(a)に示すように平板形状であり、
これを中央を断面ほぼ円弧状に突出するように対向する
側面間を縮めて下ケース２及び上ケース３６に組み込ま
れている。

【００３１】アクチュエータ６は、例えばリン青銅材等
の剛性の高い材質からなり、図１０(a),(b)に示すよう
に、断面コ字状に屈曲されて形成された平面部６ａ及び
側板部６ｂ，６ｂと、平面部６ａのほぼ中心部に側板部
６ｂの屈曲方向に突設された突起６ｃとが備えられてい
る。このアクチュエータ６は、パッキン８、下ケース２
及び上ケース３の内部中空内に収納された際に、パッキ
ン８の薄肉部８ｃ近傍の下方突起がアクチュエータ６の
上面に当接し（図示Ｅ部）、またアクチュエータ６の突
起６ｃがエレメント４の上面中央に当接している。これ
らにより、エレメント４は上下方向の動きを規制されて
いる。

【００３２】また、この圧力遮断センサ１はエレメント
４に接続されたリード５の外部引出端子として矩形状の
端子７を備え、図１に示すように、この端子７は下ケー
ス２にアウトサート成形により一体に形成されている。
この端子７は、下ケース２の中心に対して点対称となる
ように配設されている。つまり、端子７は、当初、図９
に示すように、四角形状でかつ中央に開口を形成してプ
レス加工され、リード接続部７ａ，７ａと、リード接続
部７ａに連なる連結片部７ｂ，７ｂと、下ケース２の側
面に埋め込まれる端子撓み防止片部７ｃ，７ｃとが設け
られている。そして、この連結片部７ｂ，７ｂは後述す
るように組み込み後に切断される。このように、連結片
部７ｂ，７ｂを切断して端子としては別々の端子に分離
された端子７，７間は、前述したようにエレメント４及
びリード５を介して導通されており、したがって、電流
は端子７からリード５を通りエレメント４に流れ、更に
他方のリード５から端子７に流れることができ、また、
その逆に流れることもできるようになっている。

【００３３】次に、この圧力遮断センサ１の組立方法を
図１１を参照して説明する。まず、アルミニウムの板材
にプレス加工を施して図９に示す端子７を成形し（端子
プレス加工工程）、この端子７にエポキシ・アルミアウ
トサート成形を施して下ケース２を一体に成形する（下
ケースアウトサート成形工程）。次に、セラミック基板
単品に前記導電部１０，引出部１０ａ及び絶縁コート部
１１等を印刷して形成し（セラミック大判加工・大判印
刷工程）、これを分割して複数のエレメント４を得る
（エレメント分割工程）。これとは別に、切欠き部５ｂ
を形成したリード５を加工し（リードプレス加工工
程）、このリード５の切欠き部５ｂに半田を付けてエレ
メント４の両端下面の引出部１０ａ、１０ａにリード５
を半田付けし（半田付け工程）、更に、フォーミング・
切断を行い、図６及び図７に示すリード５付きエレメン
ト４を得る（フォーミング・切断工程）。

【００３４】次に、下ケース２のエレメント保持部２ｄ
にリード５付きエレメント４を載置し（リード付きエレ
メント組込工程）、端子接続部７ａとリード５の端子接
続片部５ｆとの接合部を超音波溶着し（超音波溶着工
程）、更にその接合部をエポキシ樹脂等の接着剤１２で
接着し（接着剤塗布工程）、接着剤１２を乾燥させる
（接着剤乾燥工程）。その後、下ケース２に収納された
エレメント４上にアクチュエータ６を載置し、更にパッ
キン８を被せ、その上に上ケース３を被せて組み込み
（組込工程）、上ケース３の各係止片部３ｄを下ケース
２の下端にかしめて上ケース３と下ケース２を固定する
（上ケースかしめ工程）。その後、端子７の連結片部７
ｂ，７ｂ（図１に斜線で示す部分）を切断して回路が完
成する（端子切断工程）。

【００３５】このようにして圧力遮断センサ１の組立は
完了するが、組立後において、前述したように、パッキ
ン８自体の弾性によってその周縁部８ｂが上ケース３と
下ケース２間で密着しているため、圧力遮断センサ１の
内部は下ケース２とパッキン８と上ケース３で囲まれた
内部が密閉状態となっている。また、パッキン８の可撓
部８ａの下端部（図示Ｅ部）がアクチュエータ６の上面
に圧接して予圧（エレメント４を破断させる力より小さ
い）をかけており、破断したエレメント４が戻って再び
通電状態とならないようになっている。

【００３６】このようにして組み立てられた圧力遮断セ
ンサ１は、リチウムイオン２次電池やニッケル水素２次
電池など蓄電池９の内部に組み込まれる。

【００３７】図１２はリチウムイオン２次電池を例にし
て蓄電池９の概略を示したもので、２３は上端部が開口
されている有底の内部中空の円筒体であり、外部負極と
なる。また、２５ａは導電性を有する外部正極部で、一
般的にはステンレスで形成されている。２５ｂは電池内
部での正極となる正極蓋であり、アルミニウムで形成さ
れていて、前記外部正極部２５ａと導通されている。円
筒体２３と正極蓋２５ｂとの間には全周にわたってガス
ケット２４が設けられており、円筒体２３の頂部に設け
たカシメ部２３ｂを全周にわたってカシメつけることに
よって、正極蓋２５ｂの円筒体２３への保持、円筒体２
３と正極蓋２５ｂの絶縁性を確保、蓄電池内の密閉性の
確保、さらには、ステンレス製である外部正極部２５ａ
と後述する電解液２９との遮蔽を行っている。

【００３８】そして、この円筒体２３の内部には内部電
極として酸化リチウムコバルトからなる正極２６、カー
ボンからなる負極２７、正極と負極のショートを防止す
るセパレータ２８、圧力遮断センサ（圧力保護装置）１
が組み込まれており、圧力遮断センサ１は配線部材２１
ａにより正極蓋２５ａと接続されており、また配線部材
２１ｂにより正極２６と接続している。また、負極２７
はセパレータ２８を挟んで正極２６と対向するように設
けられているとともに、円筒体２３と接続している。さ
らに、この円筒体２３の内部は電解液２９で満たされて
いる。

【００３９】次に、前記実施例を前記リチウムイオン２
次電池に使用した場合の動作について説明する。充電
中、圧力遮断センサ１において電流は、正極蓋２５ｂか
ら順次、配線部材２１ａ、端子７、リード５、エレメン
ト４、リード５、端子７、配線部材２１ｂと流れ、正極
２６に導出される。すなわち電流は、端子７と溶着され
たリード５へ流れ、このリード５に溶着されたエレメン
ト４の下端の一方の引出部１０ａから導電部１０を通
り、エレメント４の下面の他方の引出部１０ａに導出さ
れ、この引出部１０ａに溶着されたリード５に導出さ
れ、更に、このリード５から端子７に導出される。この
とき、充電が完了しても電流を流し続けて更に過充電が
行われたり、規定された電流よりも大きな電流で充電が
行われると、蓄電池に異常が生じて蓄電池内の圧力や温
度が上昇する。蓄電池内の圧力が上昇すると、外部圧力
として圧力遮断センサ１に伝える。すると、図４及び図
５に示すように、この外部圧力がパッキン８の可撓部８
ａをその内方へ撓ませて変形させ、パッキン８の可撓部
８ａの内面がアクチュエータ６を図４の下方に押してア
クチュエータ６の突起６ｃがエレメント４のほぼ中央部
を下方に押す。このエレメント４の両端は下ケース２の
凹部２ａに載置され、かつリード５に半田付け固定され
ているので、長短手方向及び上下方向に動きが規制され
ており、したがって、更に蓄電池内の圧力が上昇し、そ
の圧力が一定の圧力に達したとき、エレメント４は、図
４及び図５に示すように、アクチュエータ６の突起６ｃ
を介してこの圧力を受けて更に変形し、下ケース２の凹
段部２ｅ内へ押し込まれて割れる。この際、リード５，
５は、その下面がエレメント保持部２ｄに固定されてお
らず、かつ十分に柔軟性があるので、エレメント４の破
断を妨げることはない。この割れＣにより、エレメント
４を構成する導電部１０が断線し、その引出部１０ａ,
１０ａとの間の導通が断たれることによって、圧力遮断
センサ１は正極蓋２５ｂと正極２６間に流れる電流を遮
断し、これ以上の充電を止めさせるとともに、このリチ
ウムイオン２次電池が蓄電池として機能できない状態に
する。

【００４０】このように上記実施例にあっては、絶縁性
材からなり、一部を開口された筐体(２，３)と、この筐
体(２，３)の開口部３ｃを閉鎖し、圧力により変形する
受圧部材(８)と、この受圧部材(８)より高剛性で受圧部
材(８)の変形により押圧される作動部材(６)と、筐体
(２，３)に収納され、導電路１０を有し、作動部材(６)
による押圧が所定値を越えると導電路１０を破断する破
断部材(４)とを具備するため、受圧部材(８)と作動部材
(６)とは別体になっており、互いの弾性や剛性を独立的
に設定することができる。したがって、受圧部材(８)と
しては圧力を効率よく受け取るため柔らかい材料・形状
を選択でき、作動部材(６)としては硬い材料・形状を選
択でき、圧力を１点に集中し効率よく破断部材(４)を破
断することができる。これにより小型化・破断特性の安
定化を図ることができる。

【００４１】また、上記実施例にあっては、受圧部材
(８)が作動部材(６)を加圧するための伝達経路内に、受
圧部材(８)の変形を許容する隙間Ｄを設けたため、ある
程度の加圧力に対しては受圧部材(８)が隙間Ｄ内を変形
することで吸収され、その度に受圧部材(８)が破断部材
(４)を加圧してストレスを加えることはない。したがっ
て、２次電池のように、通常の充放電の使用状態でも１
気圧程度が加圧されている場合でも、破断圧力の長期間
にわたる安定性を持たせることができる。

【００４２】また、上記実施例にあっては、受圧部材
(８)が作動部材(６)に対して予め所定の圧力を印加する
予圧部を有しているため、受圧部材(８)は常に作動部材
(６)に予圧を与えることになり、破断部材(４)が破断し
た後に、反動等によって再び破断部材(４)の破断部が接
触して導通するようなことはない。

【００４３】また、上記実施例にあっては、受圧部材
(８)はその周縁部がそれ以外の部分より厚くなってお
り、この周縁部を筐体(２，３)の外周部に固定させたた
め、圧力が高くなっても、圧力上昇にしたがって受圧部
材(８)が内側に引っ張られるので、受圧部材(８)と筐体
(２，３)との密閉性を高くすることができる。

【００４４】また、上記実施例にあっては、受圧部材
(８)の作動部材(６)と接触する部分の厚さを、その周辺
部の厚さに比べて厚くしたため、受圧部材(８)の作動部
材(６)を押す部分は圧縮されて薄くなり易く、受圧部材
(８)の弾性を小さくするために柔らかい材料で構成した
場合、ガス透過性が大きくなり、密閉度が低下してしま
う。しかしながら、受圧部材(８)の作動部材(６)と接触
する部分はその周辺部の厚さより厚くなっているのが、
その部分は元の位置から変位しても、それほど変形する
わけではなく、主に変形する部分の厚さは変わっていな
いで、弾性を高くすることなく密閉性を向上されること
ができる。

【００４５】図１３は本発明の第２実施例に係る圧力遮
断センサの一部切欠き平面図、図１４は図１３のＦ−Ｆ
線断面図、図１５は図１３のＧ−Ｇ線断面図、図１６は
図１３の圧力遮断センサの分解斜視図であり、図１〜図
１２に対応する部分には同一符号を付してある。

【００４６】本実施例が前述した第１実施例と相違する
点は、筐体を下ケース１３のみで構成するとともに、こ
の下ケース１３と受圧部材である蓋体１４の材料として
熱可塑性樹脂を用い、これら下ケース１３と蓋体１４の
接合面を熱溶着して一体化したことにある。すなわち、
下ケース１３は熱可塑性樹脂であるＰＰ（ポリプロピレ
ン）製で、その長手方向の両端に耳部１３ａが突出形成
されており、全体として細長形状をなしている。この下
ケース１３の中央には上面を開放する凹部１３ｂが形成
され、両耳部１３ａの上面には凹部１３ｂに達する端子
導出溝１３ｃが形成されており、この端子導出溝１３ｃ
と凹部１３ｂとの接続部分はエレメント保持部１３ｄと
なっている。また、下ケース１３の上面には凹部１３ｂ
を囲むように凸部１３ｅが形成されており、この凸部１
３ｅの周縁から耳部１３ａに至る平坦面は接合面１３ｆ
となっている。前記エレメント保持部１３ｄにはエレメ
ント４の両端が保持されており、本実施例の場合、エレ
メント４は、セラミックなどの材料からなる絶縁部材９
と、この絶縁部材９の下面に接着された銅箔などの材料
からなる導電部１０とで構成されているが、第１実施例
と同様に構成されたものを用いることも可能である。こ
の導電部１０の両端には超音波溶着などを用いて一対の
端子７が接続されており、これら端子７は前記端子導出
溝１３ｃを通って外部に延びている。さらに、エレメン
ト４にはリン青銅材などの剛性の高い材料からなるアク
チュエータ６が載置されており、このアクチュエータ６
の突起６ｃはエレメント４の上面中央に当接している。

【００４７】一方、蓋体１４も下ケース１３と同種材料
のＰＰ製で、その長手方向の両端に耳部１４ａが突出形
成されており、下ケース１３と同一の外形形状をなして
いる。蓋体１４の中央は周囲に比べて薄肉に形成されて
おり、この薄肉部分が圧力により弾性変形する可撓部１
４ｂとなっている。この可撓部１４ｂは前記下ケース１
３の凸部１３ｅと対向するように長方形に形成されてお
り、可撓部１４ｂの周囲の厚肉部分の下面は接合面１４
ｃとなっている。この蓋体１４は前記エレメント４やア
クチュエータ６を介して下ケース１３に被せられ、下ケ
ース１３と蓋体１４のそれぞれの接合面１３ｆ，接合面
１４ｃを超音波溶着を用いて熱溶着することにより、こ
れら下ケース１３と蓋体１４とは固定されている。さら
に、下ケース１３と蓋体１４の各耳部１３ａ，１４ａに
は止め具１５がかしめられ、これら止め具１５により端
子７を確実に固定するようになっている。

【００４８】このように構成された第２実施例にあって
は、共に熱可塑性樹脂からなる筐体(１３)と受圧部材
(１４)とを熱溶着することにより、両者(１３，１４)を
一体化するようにしたため、第１実施例で必要とされて
いた上ケース３を省略でき、その分だけ圧力遮断センサ
を薄型化することができる。特に、筐体(１３)と受圧部
材(１４)として同種のＰＰ材を用いたため、熱溶着の際
の相性に優れ、密着性を高めることができる。

【００４９】また、上記第２実施例にあっては、端子
(７)が筐体(１３)と受圧部材(１４)の耳部(１３ａ，１
４ａ)に挾持された状態で外部へ導出されており、この
部分で筐体(１３)と受圧部材(１４)の密着性は若干低下
するが、耳部(１３ａ，１４ａ)を止め具(１５)によって
かしめているため、筐体(１３)と受圧部材(１４)の固定
強度が高められ、端子(７)を確実に固定することができ
る。しかも、耳部(１３ａ，１４ａ)は他の部分に比べて
薄肉に形成されているため、止め具(１５)を用いても圧
力遮断センサが厚くなることはない。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、受圧部材と作動部材とが別体になってい
るので、互いの弾性や剛性を独立的に設定することがで
きる。したがって、受圧部材としては圧力を効率よく受
け取るため柔らかい材料・形状を選択でき、作動部材と
しては硬い材料・形状を選択でき、圧力を１点に集中し
効率よく破断部材を破断することができる。これにより
小型化・破断特性の安定化を図ることができる。

【００５１】請求項２に記載の発明によれば、受圧部材
と作動部材との間に隙間があるため、ある程度の加圧力
は受圧部材が隙間内で変形することによって吸収され、
その度に破断部材を加圧してストレスを加えることはな
い。したがって、２次電池のように、通常の充放電の使
用状態でも１気圧程度が加圧されている場合でも、破断
圧力の長期間にわたる安定性を持たせることができる。

【００５２】請求項３に記載の発明によれば、受圧部材
が常に作動部材に予圧を与えているので、破断部材が破
断した後に、反動等によって再び破断部材の破断部が接
触して導通するようなことはない。

【００５３】請求項４に記載の発明によれば、圧力が高
くなっても、圧力上昇にしたがって受圧部材が内側に引
っ張られるので、受圧部材と筐体の密閉性を高くするこ
とができる。

【００５４】請求項５に記載の発明によれば、受圧部材
の作動部材を押す部分は圧縮されて薄くなり易く、受圧
部材の弾性を小さくするため柔らかい材料で構成した場
合、ガス透過性が大きくなり、密閉度が低下してしま
う。しかしながら、受圧部材の作動部材と接触する部分
はその周辺部の厚さより厚くなっているが、その部分は
元の位置から変位しても、それほど変形するわけではな
く、主に変形する部分の厚さは変わっていないので、弾
性を高くすることなく密閉性を向上されることができ
る。

【００５５】請求項６に記載の発明によれば、筐体と受
圧部材が共に熱可塑性樹脂からなるため、超音波溶着等
を用いて筐体と受圧部材の接合面を熱溶着することによ
り、両者を簡単かつ確実に一体化することができる。特
に、筐体と受圧部材として同種の熱可塑性樹脂を用いた
場合、その密着性は極めて良好なものにすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る圧力遮断センサの一
部切欠き平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ線断面図である。

【図４】図２に対応し、導電路が破断された状態の断面
図である。

【図５】図３に対応し、導電路が破断された状態の断面
図である。

【図６】図１の圧力遮断センサに備えられる基板とリー
ドを示す説明図である。

【図７】図６のリードを折り曲げ形成する前の状態を示
す平面図である。

【図８】図１の圧力遮断センサに備えられる下ケースを
示し、同図(a)は平面図、同図(b)は縦断面図である。

【図９】図１の圧力遮断センサに備えられるインサート
成形前の端子の平面図である。

【図１０】図１の圧力遮断センサに備えられるアクチュ
エータを示し、同図(a)は正面図、同図(b)は右側面図で
ある。

【図１１】図１の圧力遮断センサの組立工程を示す説明
図である。

【図１２】図１の圧力遮断センサをリチウムイオン２次
電池に使用した状態の概略を示す説明図である。

【図１３】本発明の第２実施例に係る圧力遮断センサの
一部切欠き平面図である。

【図１４】図１３のＦ−Ｆ線断面図である。

【図１５】図１３のＧ−Ｇ線断面図である。

【図１６】図１３の圧力遮断センサの分解斜視図であ
る。

【符号の説明】

１圧力遮断センサ２下ケース２ｆ孔部２ｇ仕切壁３上ケース３ｃ開口部４エレメント５リード６アクチュエータ６ａ平面部６ｂ側板部６ｃ突起７端子８パッキン８ａ可撓部８ｂ周縁部８ｃ薄肉部８ｄエレメント収納凹部８ｅ突部８ｆ突条部１０導電路１３下ケース１３ａ耳部１３ｂ凹部１３ｃ端子導出溝１３ｆ接合面１４蓋体１４ａ耳部１４ｂ可撓部１４ｃ接合面１５止め具Ｄ隙間Ｅ下方突起

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性材からなり、一部を開口された筐
体と、この筐体の開口部を閉鎖し、圧力により変形する受圧部
材と、この受圧部材より高剛性で前記受圧部材の変形により押
圧される作動部材と、前記筐体に収納され、導電路を有し、前記作動部材によ
る押圧が所定値を越えると前記導電路を破断する破断部
材と、を具備してなる圧力遮断センサ。
【請求項２】請求項１の記載において、前記受圧部材
と前記作動部材との間に隙間を設けたことを特徴とする
圧力遮断センサ。
【請求項３】請求項１または請求項２の記載におい
て、前記受圧部材は前記作動部材に対して予め所定の圧
力を印加する予圧部を有していることを特徴とする圧力
遮断センサ。
【請求項４】請求項１ないし請求項３の記載におい
て、前記受圧部材はその周縁部がそれ以外の部分より厚
くなっており、この周縁部を前記筐体の外周部に固定さ
せたことを特徴とする圧力遮断センサ。
【請求項５】請求項１ないし請求項４の記載におい
て、前記受圧部材の前記作動部材と接触する部分の厚さ
を、その周辺部の厚さに比べて厚くしたことを特徴とす
る圧力遮断センサ。
【請求項６】請求項１ないし請求項５の記載におい
て、前記筐体と前記受圧部材は共に熱可塑性樹脂からな
り、これら筐体と受圧部材の接合面を熱溶着したことを
特徴とする圧力遮断センサ。
【請求項７】請求項６の記載において、前記筐体と前
記受圧部材は同種の熱可塑性樹脂であることを特徴とす
る圧力遮断センサ。