JP2021077630A5 - - Google Patents

Description

図１は、本発明の機構を組み込み可能な接触器の実施形態の正面断面図であり、本装置に電気が流れ得る「閉」位置にて示されている。 図２は、図１の接触器装置の実施形態の正面断面図であり、本装置に電気が流れるのを妨げる「開」すなわち「遮断」位置にて示されている。 図３は、図１の接触器装置の実施形態の正面断面図であり、断路要素が「トリガされた」、異なる位置にて示されている。 図４は、本発明の機構を組み込み可能なヒューズ装置の正面断面図であり、休止した「トリガされていない」状態にて示されている。 図５は、本発明の機構を組み込み可能なヒューズ装置の正面断面図であり、起動後の「トリガされた」状態にて示されている。 図６は、本発明の機構を組み込んだ火工式トリガ構成の正面上面斜視図である。 図７は、図６の火工式トリガ構成の背面上面図である。 図８は、本発明の機構を組み込んだ別の火工式トリガ構成の正面上面斜視図である。 図９は、図８の火工式トリガ構成の背面上面図である。 図１０は、本発明の機構を組み込んださらに別の火工式トリガ構成の正面上面斜視図である。 図１１は、図１０の火工式トリガ構成の一部の正面断面図である。 図１２は、本発明による火工式電力スイッチング回路の一実施形態の概略図である。 図１３は、本発明による火工式電力スイッチング回路の別の実施形態の概略図である。 図１４は、本発明によるスイッチング装置の概略図を示す。 図１５は、本発明によるスイッチング装置用の固定コンタクトおよび可動コンタクトの概略平面図である。 図１６は、図１５に示す固定コンタクトと可動コンタクトとの間のインターフェースの上面図である。 図１７は、本発明による火工式スイッチング回路の別の実施形態の概略図である。 図１８は、本発明による火工式スイッチング回路のさらに別の実施形態の概略図である。 図１９は、本発明によるスイッチング装置の別の実施形態の斜視図である。 図２０は、図１９に示すスイッチング装置の断面斜視図である。 図２１は、図１９に示すスイッチング装置の別の断面斜視図である。 図２２は、本発明による複式のイニシエータ部品の斜視図である。 図２３は、図２２に示す要素の断面斜視図である。

以上、接触器装置１００の基本的なスイッチング機構について述べたので、ここで火工式断路要素について説明する。接触器装置１００は、火工品装薬２０２およびピストン構造２０４を含む、過電流保護として機能することが可能な複数の要素を備え得る。ピストン構造２０４は、内部構成部品のうちの１つまたは複数、例えば図示されるように、シャフト１１０の近傍に、または少なくとも部分的にそれの周囲に配置され得る。休止位置からのピストンの運動は、例えば、本明細書に記載するようにシャフト１１０を押す、あるいは移動させることによって内部構成部品の構成を変化させて、本装置を通る電気の流れを遮断し得る。火工品装薬２０２は、接続された電気デバイスへの永久的損傷、または電気火災などの安全上の危険を防止するために、電流が所定の閾値レベルを超えたときに起動されるように構成され得る。

火工品装薬２０２の起動に起因する力、そして結果として生じるピストン構造２０４およびシャフト１１０の急な運動は、ハードストップ１１３を破断または剪断して図３に示すように筐体１０２に接続された当初の位置から変位させるのに十分である。ハードストップ１１３は、筐体１０２に接続または一体化される堅牢な材料を含み得て、それにより、「閉」回路状態と「開」回路状態との間の通常の装置動作中に、シャフト１１０のストッパとして機能する。しかし、火工式断路機構の動作中には、ハードストップ１１３は、ストッパ構造として「機能不全となる」よう意図的に設計され得て、破断または剪断してシャフト１１０を筐体の独立区画２０６の中に進入させ得る。

シャフト構造４４４は、可動コンタクト４４２およびピストン構造４４６（上述の図１〜３のピストン構造２０４と同様）に接続されている。ピストン構造４４６は、少なくとも部分的に火工品装薬４４８を取り囲み得て、それにより、火工品装薬４４８が起動されたときに、可動コンタクト４４２およびピストン構造４４６が固定コンタクト４３４，４３６から離れる方向に押しやられ、結果として回路を遮断する。いくつかの実施形態において、ヒューズ装置４３０は、固定コンタクト４３４，４３６および可動コンタクト４４２を適所に保持する一助となるように構成された支持構造４５０を備え得る。いくつかの実施形態において、火工品装薬４４８を起動することによって、ピストン構造４４６は、支持構造４５０が破壊または変位されるような力で、火工品装薬から離れるように駆動される。いくつかの実施形態において、ヒューズ装置４３０は、アクティブ信号によってトリガされ得る。いくつかの実施形態において、ヒューズ装置４３０は、本明細書にて論述するような受動トリガ構成によってトリガされ得る。図４は、その「閉」状態にあるヒューズ装置４３０を示し、この状態において固定コンタクト４３４，４３６と可動コンタクト４４２とは一体であり、装置４３０を通る電気の流れは許可されている。それに対し、図５は、火工品装薬４４８が起動された後の、その「開」状態にあるヒューズ装置４３０を示し、この状態において固定コンタクト４３４，４３６と可動コンタクト４４２とは分離され、装置４３０を通る電気の流れは妨げられている。

他の実施形態において、受動トリガスイッチ５０６とさらに相互作用するために、トリガスイッチ取付機構５１６に代えて、またはそれに加えて、更なる機構が備えられ得る。例えば、図８は、図６および７の火工式トリガ構成５００と同様である火工式トリガ構成６００を有する装置６０３を示している。装置６０３は、ＰＣＢ６０２（図７のＰＣＢ５０２と同様）と、電気装置６０３（図７の電気装置５０３と同様）と、電源端子６０４（図７の電源端子５０４と同様）とを備える。装置６０３はさらに、受動トリガスイッチ６０６（図７の受動トリガスイッチ５０６と同様）と、筐体６０８（図７の筐体５０８と同様）と、火工式ピン６１０（図７の火工式ピン５１０と同様）と、コイルピン６１２（図７のコイルピン５１２と同様）と、管状構造６１４（図７の管状構造５１４と同様）とを備える。同様の実施形態はトリガスイッチ取付機構を備え得るが、図８に示す実施形態は、トリガスイッチ取付機構を備えていない。それに代えて、火工式トリガ構成６００は、火工式トリガ構成６００の目標トリップ電流の決定に寄与するコア構造６３０を備える。

いくつかの実施形態において、受動トリガスイッチ６０６またはコア構造６３０に代えて、あるいはそれに加えて、外部トリガ機構が利用可能である。いくつかの実施形態において、この外部トリガ機構はＰＣＢの必要性に取って代わり得るが、他の実施形態では、外部トリガ機構をＰＣＢに加えて利用することが可能である。外部トリガ機構がＰＣＢの必要性に取って代わった例示的実施形態が、図１０に示されている。図１０は、火工式トリガ構成７００（図８の火工式トリガ構成６００と同様）を示している。この構成７００は、電気装置７０３（図８の電気装置６０３と同様）と、電源端子７０４（図８の電源端子６０４と同様）と、受動トリガスイッチ７０６（図８の受動トリガスイッチ６０６と同様）と、筐体７０８（図８の筐体６０８と同様）と、火工式ピン７１０（図８の火工式ピン６１０と同様）と、内部のソレノイドまたはコイルへの有線接続を提供し得る接続ポイント７１２と、管状構造７１４（図８の管状構造６１４と同様）とを備える。図１０はまた、電源端子７０４がそれを貫通して突出している上部またはキャップ部７１６を備える、筐体７０８も示している。

図１０の実施形態は、受動トリガスイッチ７０６と、導電性バスバー７３２と、スペーサ部７３４とを備える外部トリガ機構７３０をさらに示している。図１０に示すように、導電性バスバー７３２は、複数の接続部を備え得、示された実施形態における導電性バスバー７３２は、電源端子７０４のうちの１つにおいて装置７０３に接続するように構成された第１の接続ポイント７３６と、外部電源に接続するように構成された第２の接続ポイント７３８とを備える。

異なる火工式受動スイッチング回路を、本発明による多種多様な方法で構成し得ることが理解される。図１２は、本発明による火工式受動スイッチング回路８００の一実施形態の簡略回路図を示している。回路８００は概して動作電源回路８０２を備え、動作電源回路８０２は、電源回路８０２によって通電および給電される動作負荷８０６に結合された標準動作電源８０４を備える。この回路８０２に危険な電流が流れたときに電源８０４と負荷との間の電気的接続を遮断するために、接触器またはヒューズ８０８が回路８００に配置される。ヒューズ８０８はまた、通常の動作状態中に電源８０４を負荷から断路するための接触器として動作する機能も備え得ることが理解される。ヒューズ８０８は、受動スイッチング回路８００が動作して接触器の状態を変化させて上述のように回路経路を遮断する場合の接触器を構成し得ることも理解される。

動作中、ヒューズ８０８は閉じており、標準動作電源８０４は負荷８０６に給電可能となる。通常の電流レベルが回路８０２を流れるとき、トリガ８１４は開いたままであり、二次電源８１６は火工式アクチュエータ８１２から断路されている。一定レベル（危険なほど高いレベル）を超える電流が回路８０２を流れると、トリガ８１４は、上昇した磁場に応答して閉じる。これにより、二次電源が火工式アクチュエータ８１２に接続され、それを作動させてヒューズ８０８を断線する。これがさらに動作電源８０４を負荷８０６から断路することになり、回路８０２における上昇電流の導電路を断線する。

通常の動作中、トリガ９１４は開いており、電源９０４からの電力は、ヒューズ９０８を介して負荷９０６に伝導される。上昇電流を感知すると、トリガ９１４は閉じて、この上昇電流がトリガ９１４を通過して火工式アクチュエータ９１２に流れ、このアクチュエータが始動してヒューズ９０８を断線する。これにより、電源９０４と負荷９０６との間の通常の導電経路が遮断される。

図１８は、能動トリガ回路と受動トリガ回路の両方を備える、本発明による火工式スイッチング回路１２００の別の実施形態を示している。上記回路と同様に、回路１２００は、動作負荷１２０６に結合された標準動作電源１２０４を含む動作電源回路１２０２を備える。第１および第２の火工式イニシエータ１２０８，１２１４は、回路１２００内に配置され、危険な電流が電源回路１２０２を流れたときに、電源１２０４と負荷１２０６との間の電気的接続を遮断する。本実施形態において、イニシエータ１２０８，１２１４のうちの１つは受動的であり（電流上昇時に自動的に作動される）、他方は、ユーザからの、またはシステムからの信号によって手動で作動させ得る。他の実施形態では、２つまたはそれ以上のイニシエータを設けて、危険な電流を遮断するための冗長機構を有することができる。

上述した実施形態と同様に、動作中、ヒューズ１２０８，１２１０は閉じており、動作電源１２０４は負荷１２０６に給電可能となる。通常の電流レベルが回路１２０２を流れるとき、トリガ１２１６は開いたままであり、二次電源１２１８は火工式アクチュエータ１２１０から断路されている。一定レベル（危険なほど高いレベル）を超える電流が回路１２０２を流れると、トリガ１２１６は、上昇した磁場に応答して閉じ、火工式アクチュエータ１２１０を起動し、これが動作電源１２０４を負荷１２０６から断路する。

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