JP2023165880A - 電気回路遮断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】移動体を移動させる距離を短くして、小型化が可能な電気回路遮断装置を提供する。【解決手段】ハウジング内に配置され、電気回路の一部を構成する被切断部４００と、ハウジングの第一端部３２０側に配置される動力源Ｐと、を備えた、電気回路遮断装置６００であって、移動体５００は、動力源Ｐによって、第一端部３２０から第二端部３３０に向けて移動しつつ、移動体５００の第一消弧空間Ｘ１内に収容された被切断部４００を切断するように構成されており、ハウジングは、移動体５００が移動して停止した際に、切断されて分離される被切断部４００の分離片４２０の端部４２２に面するように配置され、内部に消弧材Ｍを充填した拡張消弧空間Ｘ２を備えることを特徴とする。【選択図】図７

Description

本願発明は、主に自動車等の電気回路に使用することができる電気回路遮断装置に関する。

従来から、電気回路遮断装置は、自動車等に搭載されている電気回路や、電気回路に接続されている各種電装品を保護するために用いられてきた。詳しくは、電気回路に異常が生じた場合に、電気回路遮断装置は電気回路の一部を切断して、物理的に電気回路を遮断していた。

この電気回路遮断装置は様々な種類があり、例えば、特許文献１に示す電気回路遮断装置は、ハウジングと、当該ハウジング内に配置され、電気回路の一部を構成する被切断部と、前記ハウジングの第一端部側に配置される動力源と、前記被切断部を内部に挿通させて収容すると共に、内部に消弧材を充填した第一消弧空間を備える移動体を備え、前記ハウジングは、前記移動体を、前記第一端部と、当該第一端部の反対側の第二端部との間で移動させることができる移動体収容部を備え、前記移動体は、前記動力源によって、前記第一端部から前記第二端部に向けて移動しつつ、当該移動体の第一消弧空間内に収容された前記被切断部を切断するように構成されている。そして、移動体を移動させることで、切断されて分離される被切断部の分離片と、分離されずにハウジング内に残る被切断部の本体部とを遠くに引き離し、両者間に発生するアークを物理的に引き延ばすことで、アークを遮断している。

しかしながら、発生するアークを物理的に引き延ばして消弧しているため、移動体を移動させる距離を長く確保する必要があり、その分、移動体を収容する移動体収容部とハウジングの全長も長くなる。その結果、電気回路遮断装置全体が大型化する虞があった。

特開２０１９－２１２６１２

そこで、本願発明は、上記問題に鑑み、移動体を移動させる距離を短くして、小型化が可能な電気回路遮断装置を提供する。

本願発明の電気回路遮断装置は、ハウジングと、当該ハウジング内に配置され、電気回路の一部を構成する被切断部と、前記ハウジングの第一端部側に配置される動力源と、を備えた、電気回路遮断装置であって、前記被切断部を内部に挿通させて収容すると共に、内部に消弧材を充填した第一消弧空間を備える移動体を備え、前記ハウジングは、前記移動体を、前記第一端部と、当該第一端部の反対側の第二端部との間で移動させることができる移動体収容部を備え、前記移動体は、前記動力源によって、前記第一端部から前記第二端部に向けて移動しつつ、当該移動体の第一消弧空間内に収容された前記被切断部を切断するように構成されており、前記ハウジングは、前記移動体が移動して停止した際に、切断されて分離される前記被切断部の分離片の端部に面するように配置され、内部に消弧材を充填した拡張消弧空間を備えることを特徴とする。

上記特徴によれば、移動体が移動して停止した状態において、切り離された分離片の端部が拡張消弧空間に面するように構成し、分離片の端部と本体部との間に発生するアークを拡張消弧空間内の消弧材によって効果的に消弧している。そのため、従来のように、アークを物理的に引き延ばして消弧するために、移動体を移動させる距離を長く確保する必要がないため、本願発明では、移動体を移動させる距離を短くして、電気回路遮断装置の小型化を可能としたのである。

本願発明の電気回路遮断装置は、前記移動体は、当該移動体の一部が前記移動体収容部の一部に、直接又は間接的に当接して停止することを特徴とする。

上記特徴によれば、移動体の一部が移動体収容部の一部に当接して、より確実に停止できるようにしたため、電圧や動力源の火薬量の変動等によって、移動体の移動距離や、移動後の分離片の状態（本体部から切り離された距離や、拡張消弧空間との位置関係）にバラツキが生じにくく、電気回路遮断装置の消弧性能や品質が安定するのである。

本願発明の電気回路遮断装置は、前記被切断部が複数の分離片を備え、前記移動体が移動して停止した際に、少なくとも一つの前記分離片の端部が、前記拡張消弧空間に面し、残りの前記分離片の端部が、前記ハウジングに設けられ、内部に消弧材を充填した中間拡張空間に面することを特徴とする。

上記特徴によれば、分離片の端部と本体部との間に発生するアークを拡張消弧空間及び中間拡張空間内の消弧材によって効果的に消弧し、移動体を移動させる距離を短くして、電気回路遮断装置の小型化が可能となる。

上記のように、本願発明の電気回路遮断装置によれば、移動体を移動させる距離を短くして、小型化が可能である。

（ａ）は、本願発明の実施形態１に係る電気回路遮断装置のハウジングを構成する下側ハウジングの全体斜視図、（ｂ）は、下側ハウジングの平面図である。 （ａ）は、本願発明の実施形態１に係る電気回路遮断装置のハウジングを構成する上側ハウジングを上面側から見た斜視図、（ｂ）は、上側ハウジングを下面側から見た斜視図、（ｃ）は、上側ハウジングの底面図である。 （ａ）は本願発明の実施形態１に係る電気回路遮断装置の移動体の斜視図、（ｂ）は移動体の正面図である。 （ａ）は本願発明の実施形態１に係る電気回路遮断装置の被切断部の斜視図、（ｂ）は被切断部の平面図である。 本願発明の実施形態１に係る電気回路遮断装置の分解斜視図である。 図５に示す電気回路遮断装置が組み立てられた状態でのＡ-Ａ断面図である。 図６に示す状態から移動体が移動した様子を示す断面図である。 （ａ）は、本願発明の実施形態２に係る電気回路遮断装置の被切断部の全体斜視図、（ｂ）は、被切断部の平面図である。 本願発明の実施形態２に係る電気回路遮断装置の分解斜視図である。 図９に示す電気回路遮断装置が組み立てられた状態でのＢ-Ｂ断面図である。 図１０に示す状態から移動体が移動した様子を示す断面図である。

３００ ハウジング
３１０ 移動体収容部
３２０ 第一端部
３３０ 第二端部
４００ 被切断部
４２０ 分離片
４２２ 端部
４３０ 本体部
５００ 移動体
Ｐ 動力源
Ｘ１ 第一消弧空間
Ｘ２ 拡張消弧空間
Ｍ 消弧材

以下に、本願発明の各実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下で説明する実施形態における電気回路遮断装置の各部材の形状や材質等は、一例を示すものであって、これらに限定されるものではない。

＜実施形態１＞
まず、本願発明の実施形態１に係るハウジング３００を構成する下側ハウジング１００を、図１に示す。図１（ａ）は、下側ハウジング１００の全体斜視図、図１（ｂ）は、下側ハウジング１００の平面図である。この下側ハウジング１００は、合成樹脂で形成された略四角柱体であり、内部に円筒状の下側移動体収容部１１０と、当該下側移動体収容部
１１０の周囲に略環状に形成された外側消弧空間Ｘ３を備える。この下側移動体収容部１１０は、下側ハウジング１００の上面１２０から下面１３０に向けて延びており、後述する移動体５００を収容できるように構成されている。また、下側移動体収容部１１０の内面１１１は、移動体５００が内部を上下方向にスライドできるように、滑らかな曲面となっている。さらに、下側移動体収容部１１０の上端の一部は切り欠かれて、下側移動体収容部１１０の内部と連通する拡張消弧空間Ｘ２が形成されている。なお、拡張消弧空間Ｘ２は、下側移動体収容部１１０の上端の一部を切り欠いて凹状になっているが、これに限定されない。拡張消弧空間Ｘ２は、後述するように移動体５００が移動して停止した後に、切り離された分離片４２０の端部４２２に面するのであれば、ハウジング３００の任意の箇所に設けることができる。

また、外側消弧空間Ｘ３は、下側ハウジング１００の上面１２０から下面１３０に向けて延びる溝の形状をしており、消弧材を収納できるように構成されている。なお、外側消弧空間Ｘ３は、下側移動体収容部１１０の周囲を囲むように略環状に形成されているが、これに限定されることはない。

また、下側ハウジング１００の上面１２０には、後述する被切断部４００の本体部４３０を載置できるように、平坦な載置部１２１を備える。この載置部１２１は、上面１２０の両側に相対する様に配置されると共に、拡張消弧空間Ｘ２と直線状に並んでいる。そのため、載置部１２１は、直線状に延びる被切断部４００を両側で支えると共に、被切断部４００の両側の本体部４３０の下方には拡張消弧空間Ｘ２が配置されることになる。また、下側ハウジング１００の上面１２０の四隅には連結孔Ｂ１が形成されており、この連結孔Ｂ１は、後述する上側ハウジング２００の連結孔Ｂ２と上下に一致するように配置されている。

次に、本願発明の実施形態１に係るハウジング３００を構成する上側ハウジング２００を図２に示す。図２（ａ）は、上側ハウジング２００を上面２２０側から見た斜視図、図２（ｂ）は、上側ハウジング２００を下面２３０側から見た斜視図、図２（ｃ）は、上側ハウジング２００の底面図である。

この上側ハウジング２００は、合成樹脂で形成された略四角柱体であり、図１に示す下側ハウジング１００と対をなすものである。そして、内部に円筒状の上側移動体収容部２１０と、当該上側移動体収容部２１０の周囲に略環状に形成された外側消弧空間Ｘ３を備える。この上側移動体収容部２１０は、上側ハウジング２００の下面２３０から上面２２０に向けて延びており、後述する移動体５００を収容できるように構成されている。また、上側移動体収容部２１０の内面２１１は、移動体５００が内部を上下方向にスライドできるように、滑らかな曲面となっている。この上側移動体収容部２１０は、後述するように、下側ハウジング１００の下側移動体収容部１１０と上下に配置されて、直線状に延びる移動体収容部３１０を構成するものであり、上側移動体収容部２１０の内径は下側移動体収容部１１０の内径と一致している。そのため、移動体５００は、移動体収容部３１０内を上下に滑らかに移動できるのである。さらに、上側移動体収容部２１０の下端の一部は切り欠かれて、上側移動体収容部２１０の内部と連通する上側拡張空間Ｘ４が形成されている。

また、外側消弧空間Ｘ３は、溝の形状をしており、消弧材を収納できるように構成されている。なお、上側ハウジング２００の外側消弧空間Ｘ３は、下側ハウジング１００の外側消弧空間Ｘ３と対応する位置に配置されており、下側ハウジング１００と上側ハウジング２００を連結固定すると、下側ハウジング１００の外側消弧空間Ｘ３と上側ハウジング２００の外側消弧空間Ｘ３とが互いに連通するようになる。

また、上側ハウジング２００の下面２３０は、後述する被切断部４００の本体部４３０の形状に合わせて窪んだ凹部２３１を備える。この凹部２３１は、下面２３０の両側に相対する様に配置されると共に、上側拡張空間Ｘ４と直線状に並んでいる。また、凹部２３１は、下側ハウジング１００の載置部１２１と対応する位置に配置されている。そのため、凹部２３１は、下側ハウジング１００の載置部１２１上に載置された被切断部４００の本体部４３０に上方から嵌め合わせられる。そして、被切断部４００の本体部４３０に上側ハウジング２００の載置部１２１を嵌め合わせると、被切断部４００の両側の本体部４３０の上方には上側拡張空間Ｘ４が配置されることになる。

さらに、上側ハウジング２００の上面２２０の一部には、動力源Ｐが収容される動力源収納部２２１が形成されている。そして、動力源収納部２２１の底面側には、上側移動体収容部２１０の上面と連通する連結孔２２２が形成されている。詳しくは、後述するが、動力源収納部２２１内に収容された動力源Ｐから生じた空気圧等の動力が、連結孔２２２を介して上側移動体収容部２１０内に伝わり、上側移動体収容部２１０内の移動体５００を移動させるのである。なお、下側ハウジング１００及び上側ハウジング２００は、合成樹脂で形成された略四角柱体となっているが、これに限定されず、絶縁性が高く、使用に耐えうる強度を備えていれば、他の材料で任意の形状に構成してもよい。

では次に、本願発明の実施形態１に係る移動体５００を、図３に示す。図３（ａ）は移動体５００の斜視図、図３（ｂ）は移動体５００の正面図である。この移動体５００は、上部５６０と下部５２０を備えた、合成樹脂製の略円柱体である。移動体５００の外径は移動体収容部３１０の内径以下となっており、さらに、移動体５００の外面５３０は移動体収容部３１０の内面形状に対応する滑らかな表面となっているので、移動体５００は、移動体収容部３１０の内側を隙間無く滑らかにスライドできる。

また、移動体５００の略中央には、一方の外面５３０から反対側の外面５３０まで、つまり、移動体５００を正面から背面まで貫通する貫通部５４０が設けられており、この貫通部５４０は、下壁５４１、側壁５４２、側壁５４３、及び上壁５４４で囲まれている。そして、この下壁５４１、側壁５４２、側壁５４３、及び上壁５４４で囲まれて、外面５３０より内側に窪んだ空間が、第一消弧空間Ｘ１となっている。さらに、この第一消弧空間Ｘ１には、後述する被切断部４００の分離片４２０を挿通させて収容することができる。また、この第一消弧空間Ｘ１内には、後述する消弧材を充填させるので、第一消弧空間Ｘ１内に収容された被切断部４００の分離片４２０の周囲を、消弧材で完全に囲むことができるようになっている。なお、移動体５００は、合成樹脂製の円柱形状をしているが、これに限定されず、絶縁性が高く、使用に耐えうる強度を備えていれば、他の材料で任意の形状としてもよい。

では次に、本願発明の実施形態１に係る電気回路遮断装置６００が遮断する電気回路の一部を構成する被切断部４００を、図４に示す。図４（ａ）は被切断部４００の斜視図、図４（ｂ）は被切断部４００の平面図である。この被切断部４００は、電気回路と電気的に接続するために全体が金属製の導電体となっており、両端に電気回路と接続するための本体部４３０と、略中央に切断されて分離される分離片４２０とを備える。本体部４３０の端部には、電気回路と接続する際に利用する接続孔４１０が形成されている。また、分離片４２０の中央及び両端には、切り込み４２１及び貫通孔４２４が設けられ、幅が局所的に狭くなった溶断部４２５が形成されている。この溶断部４２５は、電気回路中に異常電流が流れた際に、発熱して溶断する部分となっている。このように、被切断部４００は、ヒューズ機能を備えている。なお、被切断部４００はヒューズ機能を備えているが、これに限定されず、被切断部４００はヒューズ機能を備えず、電気回路遮断装置６００によって所定の第二過電流が流れた際に切断される機能のみを有するようにしてもよい。

では次に、本願発明の電気回路遮断装置６００の組み立て方について、図５を参照して説明する。この図５は、電気回路遮断装置６００の分解斜視図を示している。

まず、移動体５００の第一消弧空間Ｘ１に被切断部４００の本体部４３０を挿入し、被切断部４００の分離片４２０が移動体５００の第一消弧空間Ｘ１内に収容されるまで被切断部４００を挿通させてゆく。

次に、被切断部４００が収容された移動体５００を下部５２０側から下側ハウジング１００の下側移動体収容部１１０に挿入する。すると、被切断部４００の本体部４３０が、下側ハウジング１００の載置部１２１上に載置され、移動体５００が下側移動体収容部１１０内に挿入された状態で保持されることになる。次に、上側ハウジング２００の上側移動体収容部２１０内に移動体５００の上部５６０が挿入されるように、上側ハウジング２００を下側ハウジング１００の上から嵌め合わせてゆく。そして、上側ハウジング２００を下側ハウジング１００に向けて押し込んでゆけば、上側ハウジング２００の凹部２３１が、被切断部４００の本体部４３０に嵌め合わせられる。そして、上下に並んだ連結孔Ｂ１及び連結孔Ｂ２を連結具等によって連結固定することで、下側ハウジング１００及び上側ハウジング２００から成るハウジング３００は、内部に被切断部４００及び移動体５００を収容した状態で組み付けられる。

さらに、上側ハウジング２００の動力源収納部２２１には、動力源Ｐが取り付けられている。この動力源Ｐは、電気回路中に異常な電流が流れるのを検知した際に外部から異常信号が入力されると、例えば、動力源Ｐの内部の火薬を爆発させて、その爆発による空気圧によって、移動体５００を移動体収容部３１０内で瞬時に押し出して移動させるものである。なお、動力源Ｐは、移動体５００を移動させる動力を発生させるものであれば、火薬を用いた動力源に限られず、その他の既知の動力源を用いても良い。

では次に、本願発明の実施形態１に係る電気回路遮断装置６００の内部構造について、図６を参照して説明する。この図６は、図５に示す電気回路遮断装置６００が組み立てられた状態でのＡ-Ａ断面図である。

図６に示すように、移動体５００は、直線状に並んだ下側移動体収容部１１０及び上側移動体収容部２１０から構成される移動体収容部３１０内部に、収容されている。この移動体収容部３１０は、ハウジング３００の第一端部３２０から、第一端部３２０の反対側の第二端部３３０まで延びている。そして、移動体５００は、動力源Ｐが配置された第一端部３２０側に配置されているので、移動体収容部３１０の第二端部３３０側は空洞になっている。そのため後述するように、移動体５００は、分離片４２０を切断して分離しながら、第二端部３３０側へと移動できるのである。また、移動体５００の上部５６０は、動力源収納部２２１内に取り付けられた動力源Ｐに隣接している。そして、後述するように動力源Ｐ内の火薬の爆発による空気圧は、移動体５００の上部５６０へと伝達される。

また、図６に示すように、第一消弧空間Ｘ１、拡張消弧空間Ｘ２、外側消弧空間Ｘ３、及び上側拡張空間Ｘ４には、粒状の消弧材Ｍが収納されている。そして、被切断部４００の分離片４２０は移動体５００の第一消弧空間Ｘ１内部を挿通して収容されているので、被切断部４００の溶断部４２５の周囲は、消弧材Ｍで覆われた状態となっている。また、被切断部４００の本体部４３０は、上方の上側拡張空間Ｘ４と下方の拡張消弧空間Ｘ２に隣接しており、本体部４３０の上下面は、上側拡張空間Ｘ４と拡張消弧空間Ｘ２内の消弧材Ｍで覆われた状態となっている。

なお、実際の電気回路遮断装置６００では、第一消弧空間Ｘ１、拡張消弧空間Ｘ２、外側消弧空間Ｘ３、及び上側拡張空間Ｘ４全体に、消弧材Ｍが充填されているが、図６及び図
７では、図面上の見やすさを考慮して、消弧材Ｍの一部しか表示していない。また、第一消弧空間Ｘ１、拡張消弧空間Ｘ２、外側消弧空間Ｘ３、及び上側拡張空間Ｘ４には、珪砂等の粒状の固体の消弧材Ｍを充填しているが、これに限定されず、アークを効果的に消弧できるのであれば、液体状やその他の形態の消弧材を各空間に充填してもよい。

そして、電気回路中に所定の異常電流が流れた場合は、電気回路に接続された被切断部４００の溶断部４２５が発熱して溶断する。そのため、電気回路は遮断されて、過電流から保護されるのである。さらに、被切断部４００の溶断部４２５の溶断時や溶断後に、残った溶断部４２５周辺からアークが発生しても、溶断部４２５周辺の消弧材Ｍによってアークは効果的に消弧されるのである。

このように、電気回路中に所定の異常電流が流れた場合は、ヒューズによって構成されている被切断部４００が溶断して電気回路を遮断している。一方で、電気回路に、ヒューズでは遮断できないような異常電流が流れた場合は、図７で説明するように、電気回路遮断装置６００によって、被切断部４００自体を物理的に切断することになる。なお、ヒューズを溶断させて遮断すべき異常な過電流と、電気回路遮断装置６００によって被切断部４００自体を物理的に切断して遮断すべき異常な過電流は、ヒューズの定格や動力源Ｐへ入力する異常信号の設定等を変えることで、任意に変更可能である。そのため、以下の説明では、ヒューズによって構成されている被切断部４００が溶断する時の過電流を、所定の第一過電流と呼び、電気回路遮断装置６００によって、被切断部４００自体を物理的に切断する時の過電流を、所定の第二過電流と呼ぶ。そして、第一過電流及び第二過電流は、任意の値に設定することができる。

では、図７に示すように、電気回路に所定の第二過電流が流れる等の異常が検知された場合には、異常信号が動力源Ｐに入力され、動力源Ｐ内の火薬が爆発する。すると、その爆発による空気圧が瞬時に移動体５００の上部５６０に伝わる。すると、この空気圧によって、移動体５００は第一端部３２０から第二端部３３０に向けて勢いよく吹き飛ばされ、移動体収容部３１０内を第二端部３３０に向けて瞬時に移動する。そして、移動体５００の下部５２０が移動体収容部３１０の第二端部３３０側の底部３１１に当接し、移動体５００がそれ以上移動しないように停止した状態となる。

すると、移動体５００が、第二端部３３０に向けて押し出される力によって、分離片４２０を切断して本体部４３０から分離する。具体的には、第一消弧空間Ｘ１内部には消弧材Ｍが充填されているため、移動体５００が移動すると、分離片４２０も周辺の消弧材Ｍと共に、第二端部３３０に向けて瞬時に強い力で押し出されて、本体部４３０から切断されるのである。そして、分離片４２０は、移動体５００と共に第二端部３３０へ向けて移動し、本体部４３０から切り離される。なお、第一消弧空間Ｘ１内の消弧材Ｍは、珪砂等の粒状の固体の消弧材に限定されず、分離片４２０を切断できるように、移動体５００が移動した際の力を分離片４２０に伝達できる材料であれば、任意の形態の任意の素材からなる消弧材を採用することができる。

そして、図７に示すように、移動体５００が移動した後の停止した状態では、拡張消弧空間Ｘ２が、切断されて分離された分離片４２０の端部４２２に面するように構成されている。そのため、分離されずにハウジング３００に残る両側の本体部４３０間に高電圧がかかり、分離片４２０の端部４２２と本体部４３０との間にアークＹが発生しても、当該アークＹは拡張消弧空間Ｘ２内の消弧材Ｍによって効果的に消弧され、電気回路に電流が流れてしまうことを防止できるのである。

また、従来では、移動体を移動させる距離を長く確保して、分離片４２０と本体部４３０との間に発生するアークを、物理的に引き延ばして効果的に消弧していた。一方、本願
発明によれば、移動体５００が移動して停止した状態において、切り離された分離片４２０の端部４２２が拡張消弧空間Ｘ２に面するように構成し、分離片４２０の端部４２２と、分離されずにハウジング３００内に残る本体部４３０との間に発生するアークＹを拡張消弧空間Ｘ２内の消弧材Ｍによって効果的に消弧している。そのため、従来のように、アークを物理的に引き延ばして消弧するために、移動体を移動させる距離を長く確保する必要がないため、本願発明では、移動体を移動させる距離を短くして、電気回路遮断装置６００の小型化を可能としたのである。

例えば、図６及び図７に示すように、本願発明の電気回路遮断装置６００では、移動体５００が移動する距離Ｈ１は、約２．０ｍｍ（ミリメートル）となっている。一方、従来では、アークを物理的に引き延ばすために、移動体が移動する距離は、約１４．０ｍｍ必要であった。そして、本願発明では、距離Ｈ１が約２．０ｍｍと短くても、切断された分離片４２０の端部４２２が拡張消弧空間Ｘ２に面するように構成されているので、アークを物理的に引き延ばさなくても、拡張消弧空間Ｘ２内の消弧材Ｍによって効果的にアークを消弧できるのである。そして、移動体５００が移動できる距離Ｈ１を短く設定できるので、移動体収容部３１０の全長が短くなり、その結果、電気回路遮断装置６００全体が小型化できるのである。

また、移動体５００を移動させる距離Ｈ１が短くなるので、動力源Ｐの火薬量を減らすことができる。その結果、火薬の爆発による衝撃を低減できるため、ハウジング３００の壁厚を薄くすることができ、電気回路遮断装置６００の製造コストを削減することが出来る。

また、本願発明では、移動体５００を移動させる距離Ｈ１を短くして、移動体５００の下部５２０が移動体収容部３１０の底部３１１により確実に到達して停止できるようにした。そのため、電圧や動力源Ｐの火薬量の変動等によって、移動体５００が移動体収容部３１０の底部３１１に到達できず、底部３１１の手前で停止することを防止でき、その結果、移動体５００の移動距離や、移動後の分離片４２０の状態（本体部４３０から切り離された距離や、拡張消弧空間Ｘ２との位置関係）にバラツキが生じにくく、電気回路遮断装置６００の消弧性能や品質が安定するのである。

なお、移動体５００の下部５２０が移動体収容部３１０の底部３１１に直接当接して、移動体５００を停止させているが、これに限定されない。例えば、移動体５００の下部５２０が、移動体収容部３１０の底部３１１に設けられた衝撃吸収材に当接して、すなわち、移動体５００の下部５２０が移動体収容部３１０の底部３１１に、衝撃吸収材を介して間接的に当接して、移動体５００を停止させてもよい。また、この衝撃吸収材の他にも、移動体５００の移動距離を短くするために、移動体５００の下部５２０と移動体収容部３１０の底部３１１との間に配置する任意の中間部材を用いてもよい。

さらに、移動体５００の下部５２０が移動体収容部３１０の底部３１１に当接して、移動体５００を停止させているが、これに限定されない。例えば、移動体５００の外面５３０に設けられた当接孔に、移動体収容部３１０の内面に設けられた当接突起が入り込んで当接することで、移動体５００を停止させてもよい。その他にも、移動体５００を停止させることができるのであれば、移動体５００と移動体収容部３１０のそれぞれの任意の箇所に、移動体５００を停止させる構造を設けることができる。このように、移動体５００の一部と、移動体収容部３１０の一部とが直接又は間接的に当接して、移動体５００を確実に停止させることができるため、移動体５００の移動距離や、移動後の分離片４２０の状態（本体部４３０から切り離された距離や、拡張消弧空間Ｘ２との位置関係）にバラツキが生じにくく、電気回路遮断装置６００の消弧性能や品質が安定するのである。

さらに、本願発明では、移動体５００を移動させる距離Ｈ１を短くしたことで、分離片４２０を切断した直後から、切り離された分離片４２０の端部４２２が拡張消弧空間Ｘ２に面するように構成し、分離片４２０の端部４２２と本体部４３０との間に発生するアークＹを拡張消弧空間Ｘ２内の消弧材Ｍによって消弧している。そのため、分離片４２０の切断直後に生じる突発的な逆起電力を低減することができる。その結果、遮断時の負荷を低減でき、更に電気回路遮断装置６００を構成する樹脂を減らして電気回路遮断装置６００を小型化できる。

なお、電気回路遮断装置６００が遮断すべき所定の第二過電流の値として、約５０Ａ～１０００Ａが想定される場合、移動体５００が移動する距離Ｈ１は、２～５ｍｍ（ミリメートル）が好ましい。距離Ｈ１が１．５ｍｍ以下であると、分離片４２０を本体部４３０から切り離しにくくなり、距離Ｈ１が６ｍｍ以上であると、移動体収容部３１０が大型化するだけでなく、従来のようにアークを物理的に引き延ばして消弧することになるため、突発的な逆起電力が生じやすくなる。しかし、上記の値は被切断部４００の設計によって変わるため参考値であり、これに限定されるものではない。

また、図７に示すように、移動体５００が移動した後の停止した状態では、分離片４２０の端部４２２は、拡張消弧空間Ｘ２に面しており移動体収容部３１０の内面には面していないので、分離片４２０の端部４２２からアークが発生しても、移動体収容部３１０の内面がアークによって炭化することを防止出来る。

さらに、拡張消弧空間Ｘ２は本体部４３０の下方に面するように配置されているので、両側の本体部４３０間に電圧がかかり、本体部４３０から分離片４２０の端部４２２へ向けてアークが発生しても、当該アークは拡張消弧空間Ｘ２内の消弧材Ｍによって効果的に消弧され、電気回路に電流が流れてしまうことを効果的に防止できるのである。

さらに、拡張消弧空間Ｘ２は、移動体５００が移動する上下方向に沿って広がっているので、切断時に分離片４２０の端部４２２が上下に多少曲がってしまっても、拡張消弧空間Ｘ２は分離片４２０の端部４２２に面することができ、拡張消弧空間Ｘ２内の消弧材Ｍが端部４２２から発生するアークを効果的に消弧することができる。

また、外側消弧空間Ｘ３は、拡張消弧空間Ｘ２の外側に隣接すると共に、本体部４３０の下面に面しているので、本体部４３０と分離片４２０の端部４２２との間に延びるアークＹが拡張消弧空間Ｘ２を超えて広がる場合は、外側消弧空間Ｘ３内の消弧材ＭがアークＹを消弧する。また、上側拡張空間Ｘ４は、本体部４３０の上面に面しているので、本体部４３０から上方に向けて発生するアークを、上側拡張空間Ｘ４内の消弧材Ｍが消弧することができる。

＜実施形態２＞
では、次に図８から図１１では、実施形態２に係る本願発明の電気回路遮断装置６００Ａについて、説明する。なお、実施形態２に係る電気回路遮断装置６００Ａの構成は、実施形態１に係る電気回路遮断装置６００の構成と、被切断部４００Ａが複数の分離片４２０Ａを備えている点、及び、被切断部４００Ａの大きさに対応して、ハウジング３００Ａと移動体５００Ａの大きさを変更した点で異なるが、その他の構成は、実施形態１に係る電気回路遮断装置６００の構成と基本的に同一なので、同一の構成については詳細な説明を省略する。

まず、本願発明の実施形態２に係る電気回路遮断装置６００Ａが遮断する電気回路の一部を構成する被切断部４００Ａを、図８に示す。図８（ａ）は被切断部４００Ａの斜視図、
図８（ｂ）は被切断部４００Ａの平面図である。この被切断部４００Ａは、電気回路と電気的に接続するために全体が金属製の導電体となっており、両端に電気回路と接続するための本体部４３０Ａと、略中央に切断されて分離される分離片４２０Ａを４つ備える。

具体的には、各分離片４２０Ａの中央及び両端には、切り込み４２１Ａ及び貫通孔４２４Ａが設けられ、幅が局所的に狭くなった溶断部４２５Ａが形成されている。この溶断部４２５Ａは、電気回路中に異常電流が流れた際に、発熱して溶断する部分となっており、ヒューズ機能を備えている。そして、２つの分離片４２０Ａが、本体部４３０Ａを挟んで上下に相対するように配置されている。さらに、相対する分離片４２０Ａの組が、被切断部４００Ａの短手方向に２つ並列に配置されている。そのため、両端の本体部４３０Ａには、計４つの分離片４２０Ａが接続されており、ヒューズ機能を備えた分離片４２０Ａを増やした分だけ、被切断部４００Ａの定格を大きくすることが出来る。なお、被切断部４００Ａは、計４つの分離片４２０Ａを備えているが、これに限定されず、被切断部４００Ａは、上下に相対する２つの分離片４２０Ａのみを備えることや、被切断部４００Ａは、上下に間隔をあけて重なる３つの分離片４２０Ａを備えるなど、２つ以上の任意の数の分離片４２０Ａを任意の配置で本体部４３０Ａ間に備えることが出来る。

では次に、本願発明の電気回路遮断装置６００Ａの組み立て方について、図９を参照して説明する。この図９は、電気回路遮断装置６００Ａの分解斜視図を示している。

まず、移動体５００Ａの第一消弧空間Ｘ１Ａに被切断部４００Ａの本体部４３０Ａを挿入し、被切断部４００Ａの分離片４２０Ａが移動体５００Ａの第一消弧空間Ｘ１Ａ内に収容されるまで被切断部４００Ａを挿通させてゆく。なお、移動体５００Ａは、被切断部４００Ａの４つの分離片４２０Ａを収容できるように略直方体形状に構成されており、移動体５００Ａの第一消弧空間Ｘ１Ａも４つの分離片４２０Ａを収容できるように拡張されている。

次に、移動体５００Ａを下部５２０Ａ側から下側ハウジング１００Ａの下側移動体収容部１１０Ａに挿入する。すると、被切断部４００Ａの本体部４３０Ａが、下側ハウジング１００Ａの載置部１２１Ａ上に載置され、移動体５００Ａが下側移動体収容部１１０Ａ内に挿入された状態で保持されることになる。なお、下側ハウジング１００Ａは、実施形態１にかかる下側ハウジング１００と基本的な構成は同一であるが、移動体５００Ａの形状に対応するように、下側移動体収容部１１０Ａを略直方体形状に拡張したこと、さらに、下側移動体収容部１１０Ａの拡張に伴って外側消弧空間Ｘ３を設けていない点で、実施形態１にかかる下側ハウジング１００と異なる。

次に、上側ハウジング２００Ａの上側移動体収容部２１０Ａ内に移動体５００Ａの上部５６０Ａが挿入されるように、上側ハウジング２００Ａを下側ハウジング１００Ａの上から嵌め合わせてゆく。そして、上側ハウジング２００Ａを下側ハウジング１００Ａに向けて押し込んでゆけば、上側ハウジング２００Ａの凹部２３１Ａが、被切断部４００Ａの本体部４３０Ａに嵌め合わせられる。そして、上下に並んだ連結孔Ｂ１及び連結孔Ｂ２を連結具等によって連結固定することで、下側ハウジング１００Ａ及び上側ハウジング２００Ａから成るハウジング３００Ａは、内部に被切断部４００Ａ及び移動体５００Ａを収容した状態で組み付けられる。

なお、上側ハウジング２００Ａは、実施形態１にかかる上側ハウジング２００と基本的な構成は同一であるが、移動体５００Ａの形状に対応するように、上側移動体収容部２１０Ａを略直方体形状に拡張したこと、さらに、上側移動体収容部２１０Ａの拡張に伴って外側消弧空間Ｘ３を設けない点で、実施形態１にかかる上側ハウジング２００と異なる。また、下側ハウジング１００Ａ及び上側ハウジング２００Ａは、外側消弧空間Ｘ３を設けて
いないが、これに限定されず、任意で外側消弧空間Ｘ３を設けてもよい。

では次に、本願発明の実施形態２に係る電気回路遮断装置６００Ａの内部構造について、図１０を参照して説明する。この図１０は、図９に示す電気回路遮断装置６００が組み立てられた状態でのＢ-Ｂ断面図である。なお、実際の電気回路遮断装置６００Aでは、第一消弧空間Ｘ１Ａ、拡張消弧空間Ｘ２Ａ、外側消弧空間Ｘ３Ａ、上側拡張空間Ｘ４Ａ、及び中間拡張空間Ｘ５Ａ全体に、消弧材Ｍが充填されているが、図１０及び図１１では、図面上の見やすさを考慮して、消弧材Ｍの一部しか表示していない。

図１０に示すように、移動体５００Ａは、直線状に並んだ下側移動体収容部１１０Ａ及び上側移動体収容部２１０Ａから構成される移動体収容部３１０Ａ内部に、収容されている。この移動体収容部３１０Ａは、ハウジング３００Ａの第一端部３２０Ａから、第一端部３２０Ａの反対側の第二端部３３０Ａまで延びている。そして、移動体５００Ａは、動力源Ｐが配置された第一端部３２０Ａ側に配置されているので、移動体収容部３１０Ａの第二端部３３０Ａ側は空洞になっている。

また、図１０に示すように、第一消弧空間Ｘ１Ａ、拡張消弧空間Ｘ２Ａ、外側消弧空間Ｘ３Ａ、及び上側拡張空間Ｘ４Ａには、粒状の消弧材Ｍが収納されている。そして、被切断部４００Ａの分離片４２０Ａは移動体５００Ａの第一消弧空間Ｘ１Ａ内部を挿通して収容され、上下に相対する分離片４２０Ａの間にも消弧材Ｍが充填されている。そのため、被切断部４００Aの各溶断部４２５Ａの周囲は、消弧材Ｍで覆われた状態となっている。また、被切断部４００Ａの本体部４３０Ａと分離片４２０Ａとが連結されている上下の各連結部分４３１Ａは、それぞれ上方の上側拡張空間Ｘ４Ａと下方の拡張消弧空間Ｘ２Ａに隣接しており、上側拡張空間Ｘ４Ａと拡張消弧空間Ｘ２Ａ内の消弧材Ｍで覆われた状態となっている。また、上下の連結部分４３１Ａは、移動体収容部３１０Ａの外側のハウジング３００Ａの中間拡張空間Ｘ５Ａ内に配置されており、上下の連結部分４３１Ａの間に位置するこの中間拡張空間Ｘ５Aにも消弧材Ｍが充填されている。

そして、図１１に示すように、電気回路に所定の第二過電流が流れる等の異常が検知された場合には、異常信号が動力源Ｐに入力され、動力源Ｐ内の火薬が爆発する。すると、その爆発による空気圧が瞬時に移動体５００Ａの上部５６０Ａに伝わり、移動体５００Ａは第一端部３２０Ａから第二端部３３０Ａに向けて勢いよく吹き飛ばされ、移動体収容部３１０Ａ内を第二端部３３０Ａに向けて瞬時に移動する。そして、移動体５００Ａの下部５２０Ａが移動体収容部３１０Ａの第二端部３３０Ａ側の底部３１１Ａに当接し、移動体５００Ａがそれ以上移動しないように停止した状態となる。

すると、第一消弧空間Ｘ１Ａ内部には消弧材Ｍが充填されているため、移動体５００Ａが移動すると、各分離片４２０Ａも周辺の消弧材Ｍと共に、第二端部３３０Ａに向けて瞬時に強い力で押し出されて、各分離片４２０Ａは本体部４３０Ａから切断されるのである。そして、各分離片４２０Ａは、移動体５００Ａと共に第二端部３３０Ａへ向けて移動し、本体部４３０Ａから切り離される。なお、第一消弧空間Ｘ１Ａ内では、上下に相対する分離片４２０Ａの間にも消弧材Ｍが充填されているので、各分離片４２０Ａは互いの距離を維持したまま切り離される。また、本体部４３０Ａと分離片４２０Ａとが連結されている上下の各連結部分４３１Ａは、切り離されずに本体部４３０側に残っている。

そして、図１１に示すように、移動体５００Ａが移動した後の停止した状態では、切断されて分離された下側の分離片４２０Ａの端部４２２Ａが、拡張消弧空間Ｘ２に面するように構成されている。そのため、両側の本体部４３０Ａ間に高電圧がかかり、下側の分離片４２０Ａの端部４２２Ａと本体部４３０Ａの連結部分４３１Ａとの間にアークＹａが発生しても、当該アークＹａは拡張消弧空間Ｘ２Ａ内の消弧材Ｍによって効果的に消弧され
、電気回路に電流が流れてしまうことを防止できるのである。また、移動体５００Ａが移動した後の停止した状態では、切断されて分離された上側の分離片４２０Ａの端部４２２Ａが、連結部分４３１Ａ間の中間拡張空間Ｘ５Ａに面するように構成されている。そのため、両側の本体部４３０Ａ間に高電圧がかかり、上側の分離片４２０Ａの端部４２２Ａと本体部４３０Ａの連結部分４３１Ａとの間にアークＹｂが発生しても、当該アークＹｂは中間拡張空間Ｘ５Ａ内の消弧材Ｍによって効果的に消弧され、電気回路に電流が流れてしまうことを防止できるのである。

また、従来では、移動体を移動させる距離を長く確保して、分離片４２０Ａと本体部４３０Ａとの間に発生するアークを、物理的に引き延ばして効果的に消弧していた。特に、切断された上側の分離片４２０Ａの端部４２２Ａと下側の連結部分４３１Ａとの間に発生するアークを引き延ばすために、上側の分離片４２０Ａが下側の連結部分４３１Ａからより遠くに離れるように、移動体を移動させる距離を長くする必要があった。一方、本願発明によれば、移動体５００Ａが移動して停止した状態において、切り離された下側の分離片４２０Ａの端部４２２Ａが拡張消弧空間Ｘ２Ａに面するように構成し、切り離された上側の分離片４２０Ａの端部４２２Ａが連結部分４３１Ａ間の中間拡張空間Ｘ５Ａに面するように構成したため、分離片４２０Ａの端部４２２Ａと本体部４３０Ａとの間に発生するアークを拡張消弧空間Ｘ２Ａ及び中間拡張空間Ｘ５Ａ内の消弧材Ｍによって効果的に消弧している。そのため、従来のように、アークを物理的に引き延ばして消弧するために、移動体を移動させる距離を長く確保する必要がないため、本願発明では、移動体を移動させる距離を短くして、電気回路遮断装置６００Ａの小型化を可能としたのである。

なお、被切断部４００Ａが、上下に間隔をあけて重なる３つ以上の分離片４２０Ａを備える場合は、移動体５００Ａが移動して停止した状態において、少なくとも1つの分離片４２０Ａの端部４２２Ａが拡張消弧空間Ｘ２Ａに面するように構成し、その他の残りの分離片４２０Ａの端部４２２Ａが、各連結部分４３１Ａ間の中間拡張空間Ｘ５Ａに面するように構成してもよい。これにより、分離片４２０Ａの端部４２２Ａと本体部４３０Ａとの間に発生するアークを拡張消弧空間Ｘ２Ａ及び中間拡張空間Ｘ５Ａ内の消弧材Ｍによって効果的に消弧し、移動体を移動させる距離を短くして、電気回路遮断装置６００Ａの小型化が可能となる。

また、本願発明の電気回路遮断装置は、上記の実施例に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲、実施形態の範囲で、種々の変形例、組み合わせが可能であり、これらの変形例、組み合わせもその権利範囲に含むものである。

Claims (3)

1. ハウジングと、当該ハウジング内に配置され、電気回路の一部を構成する被切断部と、前記ハウジングの第一端部側に配置される動力源と、を備えた、電気回路遮断装置であって、
   前記被切断部を内部に挿通させて収容すると共に、内部に消弧材を充填した第一消弧空間を備える移動体を備え、
   前記ハウジングは、前記移動体を、前記第一端部と、当該第一端部の反対側の第二端部との間で移動させることができる移動体収容部を備え、
   前記移動体は、前記動力源によって、前記第一端部から前記第二端部に向けて移動しつつ、当該移動体の第一消弧空間内に収容された前記被切断部を切断するように構成されており、
   前記ハウジングは、前記移動体が移動して停止した際に、切断されて分離される前記被切断部の分離片の端部に面するように配置され、内部に消弧材を充填した拡張消弧空間を備えることを特徴とする電気回路遮断装置。
2. 前記移動体は、当該移動体の一部が前記移動体収容部の一部に、直接又は間接的に当接して停止することを特徴とする請求項１に記載の電気回路遮断装置。
3. 前記被切断部が複数の分離片を備え、
   前記移動体が移動して停止した際に、
   少なくとも一つの前記分離片の端部が、前記拡張消弧空間に面し、
   残りの前記分離片の端部が、前記ハウジングに設けられ、内部に消弧材を充填した中間拡張空間に面することを特徴とする請求項１又は２に記載の電気回路遮断装置。