JP2008123897A - 回路遮断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 一旦脱離された接続用の導体を確実に固定することにより、接続用の導体が再度、接触して導通しないようにして信頼性の高い回路遮断性能を実現し、さらには、簡易な構造で、生産性が高く、小型化が可能な回路遮断装置を提供することを目的としている。
【解決手段】 本発明の回路遮断装置においては、電気絶縁性を有する筐体１には、第１の導電部材２及び第２の導電部材３が取り付けられ、この第１の導電部材２と第２の導電部材３を電気的に接続するように磁性導電部材４が配設され、この磁性導電部材４には支持部材５が固着されており、この支持部材５の他端は、筐体１に取り付けられた固定部材６に可溶部材であるはんだ材７を介して挿脱可能に保持され、また、固定部材６には通電加熱用の配線８が接続され、筐体１には、永久磁石９が磁性導電部材４に対向して取り付けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子機器の通電経路を遮断する回路遮断装置に関するものである。

電子機器において、使用中に故障が発生した場合、部品を保護するために、通電を遮断する装置が必要である。例えば、車両に設けられる電装システムでは、パワーウインドウ等の負荷やバッテリー、電力変換装置等に何らかの異常が発生し、過電流が流れたとき、過電流が継続的に流れることによってバッテリー、電力変換装置等の各負荷が焼損するのを防止する必要がある。
特許文献１に記載されている回路遮断装置においては、着火部が着火すると、テルミットケースに充填された加熱材が発熱し、圧縮バネを固定しているリテーナを溶融することで、圧縮バネの伸張によりテルミットケースを跳ね上げることによって電気的接続を遮断する回路遮断装置が示されている。

特開平２００２-１５６４８号公報

特許文献１の回路遮断装置においては、テルミットケースはバスバーに低融点金属により接合されており、電気的に接続されている。着火部が着火すると、テルミットケースに充填された加熱材が発熱し、圧縮バネを固定しているリテーナを溶融することで、圧縮バネの伸張によりテルミットケースを跳ね上げることによって電気的接続を遮断する。しかしながら、跳ね上げられたテルミットケースがバスバーに接触する可能性があり、一旦遮断された回路が導通状態になるという問題があった。

本発明は、上述のような問題点を解決するためになされたものであり、一旦脱離された接続用の導体を確実に固定することにより、接続用の導体が再度、接触して導通しないようにして信頼性の高い回路遮断性能を実現し、さらには、簡易な構造で、生産性が高く、小型化が可能な回路遮断装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明に係る回路遮断装置は、電気絶縁性を有する筐体と、この筐体に固定された第１の導電部材及び第２の導電部材と、第１の導電部材と第２の導電部材とを接続、電気導通させるための磁性導電部材と、この磁性導電部材に一端が固着された支持部材と、支持部材を脱離可能に保持する筐体に取り付けられた固定部材と、支持部材と固定部材との間隙に充填され、所定の温度以上で軟化あるいは溶融する可溶部材と、可溶部材を加熱する加熱手段と、磁性導電部材と対向して筐体に取り付けられた永久磁石とを備え、加熱手段により可溶部材が軟化あるいは溶融され、固定部材から支持部材が脱離された際に、磁性導電部材を永久磁石にて吸着固定するようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、電子機器の回路の遮断時に電気的接続用の磁性導電部材を脱離させ、永久磁石で吸着固定することより、回路を遮断することができる。

本発明の回路遮断装置によれば、電子機器の回路を遮断する必要が生じた場合に電気的接続用の磁性導電部材を脱離させ、永久磁石で吸着固定することより、磁性導電部材が導電部材に再度、接触することがなく、確実に回路を遮断することができるので、簡便で信頼性の高いものが得られる効果がある。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係る回路遮断装置について説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る回路遮断装置を示す略断面図である。
図１に示すように、電気絶縁性を有する筐体１には、第１の導電部材２及び第２の導電部材３が取り付けられ、この第１の導電部材２と第２の導電部材３を電気的に接続するように磁性導電部材４が配設され、この磁性導電部材４には支持部材５が固着されており、この支持部材５の他端は、筐体１に取り付けられた固定部材６に可溶部材であるはんだ材７を介して挿脱可能に保持され、また、固定部材６には通電加熱用の配線８が接続され、筐体１には、永久磁石９が磁性導電部材４に対向して取り付けられ、第１の導電部材２及び第２の導電部材３と支持部材５との間には仕切り１ｓが設けられている。

次に、実施の形態１に係る回路遮断装置の動作について、図１及び図２を参照して説明する。
図１に示すように、電子機器の正常動作時において、電流は第１の導電部材２から磁性導電部材４を通り、第２の導電部材３へと流れている。しかし、負荷や電源、あるいは電子機器等に何らかの故障が発生した場合には、配線８から固定部材６、はんだ材７、支持部材５を通電経路として、電流が流され、ジュール熱が発生し加熱されることにより、所定の温度（はんだ材７の融点、軟化点で決まる例えば、１５０から３００℃）ではんだ材７が軟化あるいは溶融される（電子機器の故障診断回路、配線８への通電回路については説明を省略する）。はんだ材７が充分軟化あるいは溶融し、支持部材５を保持する力が弱くなり、筐体１に取り付けられた永久磁石９の磁力によって磁性導電部材４が引っ張られ、図２に示すように通常位置から脱離、永久磁石９に吸着、固定される。これにより、第１の導電部材２と第２の導電部材３の電気的接続が解除され、回路が遮断される。脱離された磁性導電部材４は、永久磁石９により確実に固定される。支持部材５が第１の導電部材２及び第２の導電部材３と接触しないように、筐体１には第１の導電部材２及び第２の導電部材３と支持部材５との間は仕切り１ｓにより隔てられている。

ここで、第１導電部材２及び第２の導電部材３としては、例えば、銅（Ｃｕ）や銅合金などの良導電体を用いる。支持部材５としては、例えば、銅（Ｃｕ）や銅合金に比べ熱伝導の低いステンレス材等を用いるのが望ましく、磁性導電部材４は、例えばニッケル（Ｎｉ）などの磁性を有する材料や磁性材料を含有するものであればよい。また、固定部材６としては、通電によりジュール熱が発生し易い、例えばニッケル（Ｎｉ）など、銅（Ｃｕ）よりも低導電性の材質が好ましい。さらに、可溶部材としては温度上昇によって軟化または溶融する材料である必要があり、はんだ材７、例えば錫（Ｓｎ）あるいは鉛（Ｐｂ）などを含有する低融点金属が使用される。

このように、実施の形態１によれば、電気接続用の磁性導電部材４が脱離された後、永久磁石９により確実に固定されるため、振動などにより磁性導電部材４が、再度、第１の導電部材２及び第２の導電部材３に接触して、導通することがないため、電子機器の回路が確実に遮断できる効果がある。

実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２に係る回路遮断装置を示す略断面図である。
本実施の形態２に係る回路遮断装置は、図３に示すように実施の形態１との違いは、磁性導電部材４が、導電部材４ａと磁性部材４ｂとを貼り合せた複合材により構成されている点である。磁性導電部材４は、導電部材４ａと磁性部材４ｂとの２層構造を持ち、導電部材４ａ側は、第１の導電部材２及び第２の導電部材３と接しており、磁性部材４ｂ側は、永久磁石９に対向して配置されている。導電部材４ａとしては、銅（Ｃｕ）や銅合金などの良導電体を用いる。他の構成は、図１と同様であるので、説明を省略する。

動作については実施の形態１と同様、負荷や電源、あるいは電子機器等に何らかの故障が発生した場合には、配線８から固定部材６、はんだ材７、支持部材５を通電経路として、電流が流され、ジュール熱が発生し加熱されることにより、はんだ材７が軟化あるいは溶融される。はんだ材７が充分軟化あるいは溶融し、支持部材５を保持する力が弱くなり、筐体１に取り付けられた永久磁石９の磁力によって磁性導電部材４が引っ張られ、支持部材５が通常位置から脱離、永久磁石９に吸着、固定される。これにより、第１の導電部材２と第２の導電部材３の電気的接続が解除され、回路が遮断される。脱離された磁性導電部材４は、永久磁石９により確実に固定される。

このように、実施の形態２によれば、実施の形態１と同様、電気接続用の磁性導電部材４が脱離された後、永久磁石９により確実に固定されるため、振動などにより磁性導電部材４が、再度、第１の導電部材２及び第２の導電部材３に接触して、導通することがないため、回路が確実に遮断される効果があることはいうまでもないが、さらに、磁性導電部材４として導電部材４ａと磁性部材４ｂとを貼り合せた複合材を使用しているため、通常の通電時に第１の導電部材２と第２の導電部材３との間の電気抵抗を減らすことができ、電力の熱損失を減らすことができる効果もある。

実施の形態３．
図４は、本発明の実施の形態３に係る回路遮断装置を示す略断面図である。
本実施の形態３に係る回路遮断装置は、図４に示すように実施の形態２との違いは、支持部材５が、金属部材５ａに低熱伝導部材５ｂが継合された複合材により構成されている点である。低熱伝導部材５ｂ側は、磁性導電部材４に固定され、金属部材５ａ側ははんだ材７で固定部材６に保持されている。低熱伝導部材５ｂとしては、無機材料あるいは有機材料で金属より熱伝導率の小さい材料が使用される。熱伝導率は銅（Ｃｕ）が３９０Ｗ／ｍＫ、アルミニウム（Ａｌ）が２３７Ｗ／ｍＫ、ステンレス鋼が１６Ｗ／ｍＫであるのに対して、無機材料である二酸化珪素（ＳｉＯ_２）が１０Ｗ／ｍＫ、ガラスが１Ｗ／ｍＫ、有機材料であるフェノール樹脂が０．１５Ｗ／ｍＫ、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ：Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）が０．３１Ｗ／ｍＫである。他の構成は、図３と同様であるので、説明を省略する。

動作については実施の形態１や２と同様、負荷や電源、あるいは電子機器等に何らかの故障が発生した場合には、配線８から固定部材６、はんだ材７、支持部材５を通電経路として、電流が流され、ジュール熱が発生し加熱されることにより、はんだ材７が軟化あるいは溶融される。はんだ材７が充分軟化あるいは溶融し、支持部材５を保持する力が弱くなり、筐体１に取り付けられた永久磁石９の磁力によって磁性導電部材４が引っ張られ、通常位置から脱離、永久磁石９に吸着、固定される。これにより、第１の導電部材２と第２の導電部材３の電気的接続が解除され、回路が遮断される。脱離された磁性導電部材４は、永久磁石９により確実に固定される。

このように、実施の形態３によれば、実施の形態２と同様、電気接続用の磁性導電部材４が脱離された後、永久磁石９により確実に固定されるため、振動などにより磁性導電部材４が、再度、第１の導電部材２及び第２の導電部材３に接触して、導通することがないため、回路が確実に遮断される効果があることはいうまでもないが、さらに、支持部材５として金属部材５ａに低熱伝導部材５ｂが継合された複合材を使用しているため、配線８から通電により固定部材６等で発生したジュール熱が支持部材５を通して放散され難くなるため、はんだ材７を効率良く加熱することができ、軟化あるいは溶融させることができるので、回路を遮断するために必要な電力を少なくできるという効果もある。

実施の形態４．
図５は、本発明の実施の形態４に係る回路遮断装置を示す略断面図である。
本実施の形態４に係る回路遮断装置は、図５に示すように実施の形態２との違いは、支持部材５が、バネ材５ｃに金属部材５ａが継合されたもので構成されている点である。バネ材５ｃの一端は磁性導電部材４に取り付けられ、ばね材５ｃの他端は支持部材５に固定されている。バネの圧縮力により、磁性導電部材４は、第１の導電部材２及び第２の導電部材３に押し付けられている。他の構成は、図３と同様であるので、説明を省略する。
動作については実施の形態１や２と同様、負荷や電源、あるいは電子機器等に何らかの故障が発生した場合には、配線８から固定部材６、はんだ材７、支持部材５を通電経路として、電流が流され、ジュール熱が発生し加熱されることにより、はんだ材７が軟化あるいは溶融される。はんだ材７が充分軟化あるいは溶融し、支持部材５を保持する力が弱くなり、筐体１に取り付けられた永久磁石９の磁力によって磁性導電部材４が引っ張られ、支持部材５が通常位置から脱離、永久磁石９に吸着、固定される。これにより、第１の導電部材２と第２の導電部材３の電気的接続が解除され、回路が遮断される。脱離された磁性導電部材４は、永久磁石９により確実に固定される。

このように、実施の形態４によれば、実施の形態２と同様、電気接続用の磁性導電部材４が脱離された後、永久磁石９により確実に固定されるため、振動などにより磁性導電部材４が、再度、第１の導電部材２及び第２の導電部材３に接触して、導通することがないため、回路が確実に遮断される効果があることはいうまでもないが、さらに、支持部材５の低熱伝導部材にバネ材５ｃを取り付けているため、バネの圧縮力により、通常の通電時に磁性導電部材４と第１の導電部材２及び第２の導電部材３との接触度が高められ、接触抵抗減少により電気抵抗を減らすことができ、電力の熱損失を減らすことができる効果もある。

実施の形態５．
図６は、本発明の実施の形態５に係る回路遮断装置を示す略断面図である。
本実施の形態５に係る回路遮断装置は、図６に示すように実施の形態４との違いは、実施の形態４ではバネ材５ｃに伸長バネを用い、圧縮力を利用していたが、実施の形態５ではバネ材５ｃに圧縮バネを用い、伸長力を利用している点である。一組のバネ材５ｃの一端は磁性導電部材４に取り付けられ、バネ材５ｃの他端は支持部材５に固定されている。バネの伸長力により、磁性導電部材４は、第１の導電部材２及び第２の導電部材３に押し付けられている。金属部材５ａは、はんだ材７により固定部材６で保持されており、固定部材６は通電のための配線８が取り付けられている。他の構成は、図５と同様であるので、説明を省略する。
動作については実施の形態１や２と同様、負荷や電源、あるいは電子機器等に何らかの故障が発生した場合には、配線８から固定部材６、はんだ材７、支持部材５を通電経路として、電流が流され、ジュール熱が発生し加熱されることにより、はんだ材７が軟化あるいは溶融される。はんだ材７が充分軟化あるいは溶融し、支持部材５を保持する力が弱くなり、筐体１に取り付けられた永久磁石９の磁力によって磁性導電部材４が引っ張られ、通常位置から脱離、永久磁石９に吸着、固定される。これにより、第１の導電部材２と第２の導電部材３の電気的接続が解除され、回路が遮断される。脱離された磁性導電部材４は、永久磁石９により確実に固定される。

このように、実施の形態５によれば、実施の形態２と同様、電気接続用の磁性導電部材４が脱離された後、永久磁石９により確実に吸着、固定されるため、振動などにより磁性導電部材４が、再度、第１の導電部材２及び第２の導電部材３に接触して、導通することがないため、回路が確実に遮断される効果があることはいうまでもないが、さらに、支持部材５にバネ材５ｃを取り付けているため、バネの伸長力により、実施の形態４と同様、通常の通電時に磁性導電部材４と第１の導電部材２及び第２の導電部材３との接触が高められ、接触抵抗減少により電気抵抗を減らすことができ、電力の熱損失を減らすことができる効果もある。また、一組のバネ材を使用することにより、磁性導電部材４と第１の導電部材２及び第２の導電部材３との接触をさらに安定させることができ、接触抵抗が小さい電気導通が得られる効果がある。

なお、本発明の実施の形態２から５では、磁性部材４ｂとして強磁性を有するニッケル（Ｎｉ）を用いる場合について説明したが、ニッケル（Ｎｉ）の他、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）の金属とこれらの合金、あるいは鉄（Ｆｅ）の酸化物であるフェライト等の磁性材料やこれらの磁性材料を含有させた有機材料を導電部材４ａに貼り付けたものであってもよく、同様の効果が期待される。

また、本発明の実施の形態１から５では、可溶部材としては、錫（Ｓｎ）あるいは鉛（Ｐｂ）などを含むはんだ材を用いる場合について説明したが、インジウム（Ｉｎ）などの低融点金属、インジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）あるいは鉛（Ｐｂ）との合金のはんだ材であってもよく、温度上昇によって軟化または溶融する材料であればよく、熱可塑性樹脂をベースとする導電性接着剤などの材質のものであっても同様の効果が期待される。

また、本発明の実施の形態１から５では、可溶部材を軟化あるいは溶融させる加熱手段としては、支持部材等に通電してそのジュール熱で過熱する直熱型の方法について説明したが、外部ヒータによって可溶部材を加熱する傍熱型の方法を利用しても同様の効果が期待される。

また、本発明の実施の形態１から５では、支持部材が固定部材に挿入され、支持部材と固定部材の間隙に可溶部材が配置される構成について説明したが、必ずしも挿入されている必要はなく、支持部材が可溶部材により固定部材に固着されている場合であっても同様の効果を奏する。

なお、図中、同一符号は、同一または相当部分を示す。

実施の形態１に係る回路遮断装置を示す略断面図である。 実施の形態１に係る回路遮断装置の動作後を示す略断面図である。 実施の形態２に係る回路遮断装置を示す略断面図である。 実施の形態３に係る回路遮断装置を示す略断面図である。 実施の形態４に係る回路遮断装置を示す略断面図である。 実施の形態５に係る回路遮断装置を示す略断面図である。

符号の説明

１ 筐体
２ 第１の導電部材
３ 第２の導電部材
４ 磁性導電部材
４ａ 導電部材
４ｂ 磁性部材
５ 支持部材
５ａ 金属部材
５ｂ 低熱伝導部材
６ 固定部材
７ はんだ材
９ 永久磁石
１０ バネ材

Claims (5)

1. 電気絶縁性を有する筐体と、
   前記筐体に固定された第１の導電部材及び第２の導電部材と、
   前記第１の導電部材と前記第２の導電部材とを接続、電気導通させるための磁性導電部材と、
   前記磁性導電部材に一端が固着された支持部材と、
   前記支持部材を脱離可能に保持する前記筐体に取り付けられた固定部材と、
   前記支持部材と前記固定部材との間隙に充填され、所定の温度以上で軟化あるいは溶融する可溶部材と、
   前記可溶部材を加熱する加熱手段と、
   前記磁性導電部材と対向して前記筐体に取り付けられた永久磁石と
   を備え、
   前記加熱手段により前記可溶部材が軟化あるいは溶融され、前記固定部材から前記支持部材が脱離された際に、前記磁性導電部材を前記永久磁石にて吸着固定するようにしたことを特徴とする回路遮断装置。
2. 磁性導電部材は、導電部材と磁性部材との複合材で構成されていることを特徴とする請求項１記載の回路遮断装置。
3. 支持部材は、金属部材に無機材料あるいは有機材料部材が継合された複合材で構成されていることを特徴とする請求項１あるいは請求項２に記載の回路遮断装置。
4. 支持部材は、バネ材に金属部材が継合されたもので構成されていることを特徴とする前記請求項１あるいは請求項２に記載の回路遮断装置。
5. 可溶部材は、はんだ材であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の回路遮断装置。

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