JP2617400B2 - 回路のバイパス装置 - Google Patents
回路のバイパス装置Info
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/20—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess voltage
- H02H3/207—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess voltage also responsive to under-voltage
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- H—ELECTRICITY
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- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H61/00—Electrothermal relays
- H01H61/01—Details
- H01H61/0107—Details making use of shape memory materials
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/18—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for batteries; for accumulators
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気スイッチに関し、
特に回路端子間の導通分路として機能する電気スイッチ
に関する。
特に回路端子間の導通分路として機能する電気スイッチ
に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】電気ヒュ
ーズや回路遮断器とは違って、電気分路は、回路内の端
子間に導通経路として機能する。一般には、分路は、あ
るトリガー事象が発生するとこのような経路として機能
する。分路は、例えば電源システム内で直列に接続され
ている故障したバッテリ電池を回避する場合に有用であ
る。このようなシステムにおいて、全システムの破損
は、単一の電池の破損から生じることがある。このよう
な破損は、電池が開回路により非導通となるときに発生
する。故障電池を回避するために、分路スイッチは、電
池の端子に並列に接続される。この接続が、電池を回避
して電流を流すようにする。宇宙空間に運ばれたシステ
ムにおいては、故障電池を回避するための高い信頼性を
もつ分路機構が所望される。これは、電力供給源がこの
システムを動作するために重要であり、また供給源の修
理が事実上不可能であるためである。
ーズや回路遮断器とは違って、電気分路は、回路内の端
子間に導通経路として機能する。一般には、分路は、あ
るトリガー事象が発生するとこのような経路として機能
する。分路は、例えば電源システム内で直列に接続され
ている故障したバッテリ電池を回避する場合に有用であ
る。このようなシステムにおいて、全システムの破損
は、単一の電池の破損から生じることがある。このよう
な破損は、電池が開回路により非導通となるときに発生
する。故障電池を回避するために、分路スイッチは、電
池の端子に並列に接続される。この接続が、電池を回避
して電流を流すようにする。宇宙空間に運ばれたシステ
ムにおいては、故障電池を回避するための高い信頼性を
もつ分路機構が所望される。これは、電力供給源がこの
システムを動作するために重要であり、また供給源の修
理が事実上不可能であるためである。
【０００３】以前は、電気機械式スイッチが使用されて
故障電池をバイパス（迂回）した。これらのスイッチ
は、バネで正常位置に静止してありヒューズによってト
リガーされた。さらに、他の型のスイッチが、迂回路の
ない応用に使用された。これらの他のスイッチは、種々
の形態のトリガー機構を使用した。特に、ある種のスイ
ッチは、熱で復元する（ＨＴＲ）型の形状記憶金属合金
要素によってトリガーされた。ＨＴＲ要素は、温度上昇
に反応して形を変える。この温度上昇は、要素を流れる
電流によって誘引することができる。
故障電池をバイパス（迂回）した。これらのスイッチ
は、バネで正常位置に静止してありヒューズによってト
リガーされた。さらに、他の型のスイッチが、迂回路の
ない応用に使用された。これらの他のスイッチは、種々
の形態のトリガー機構を使用した。特に、ある種のスイ
ッチは、熱で復元する（ＨＴＲ）型の形状記憶金属合金
要素によってトリガーされた。ＨＴＲ要素は、温度上昇
に反応して形を変える。この温度上昇は、要素を流れる
電流によって誘引することができる。
【０００４】ＨＴＲ要素を使用するスイッチは、電気ヒ
ューズとして機能しても分路とならない。Ｓｔｏｋｅｓ
の米国特許番号第４，７００，２５９号は、電気回路の
遮断装置を開示している。この装置は、印加電流に応答
して導体を電圧的に遮断する。Ｋｏｒｏｂｏｖのソ連国
特許番号第６７２６７４号は、ヒューズを開示してい
る。このヒューズは、熱せられて変形することによって
開回路をつくる。Ｓｔｏｎｅ他の米国特許第４，４７
３，８５９号は、ベンダー（曲がるもの）を備えた圧電
回路の遮断器を開示している。ベンダーは、歪みによっ
て電圧変化に反応する。この歪みが、その後開回路を作
る。
ューズとして機能しても分路とならない。Ｓｔｏｋｅｓ
の米国特許番号第４，７００，２５９号は、電気回路の
遮断装置を開示している。この装置は、印加電流に応答
して導体を電圧的に遮断する。Ｋｏｒｏｂｏｖのソ連国
特許番号第６７２６７４号は、ヒューズを開示してい
る。このヒューズは、熱せられて変形することによって
開回路をつくる。Ｓｔｏｎｅ他の米国特許第４，４７
３，８５９号は、ベンダー（曲がるもの）を備えた圧電
回路の遮断器を開示している。ベンダーは、歪みによっ
て電圧変化に反応する。この歪みが、その後開回路を作
る。
【０００５】Ｙａｅｇｅｒ他の米国特許第４，４９０，
９７５号は、自己を防衛し調節する記憶金属作動器を開
示している。この作動器は、温度変化によって収縮する
形状記憶バネを使用する。電流の流れが、温度を変化さ
せる。Ｍｏｒｇａｎ他の米国特許第４，５２４，３４３
号は、作動器を動作する自動調節バネを開示している。
この作動器は、回路遮断応用において機能する。Ｂｌｏ
ｃｈ他の米国特許第４，８２５，１８４号は、電流制御
インダクタを開示している。インダクタコイルは、形状
記憶合金から作られる。Ｂａｋｅｒの米国特許第３，５
７３，５５０号は、自動再起動瞬間防衛装置を開示して
いる。この装置は、電源に接続されたダイオードを使用
する。供給電圧をあるレベルにクランプするのに役立
つ。
９７５号は、自己を防衛し調節する記憶金属作動器を開
示している。この作動器は、温度変化によって収縮する
形状記憶バネを使用する。電流の流れが、温度を変化さ
せる。Ｍｏｒｇａｎ他の米国特許第４，５２４，３４３
号は、作動器を動作する自動調節バネを開示している。
この作動器は、回路遮断応用において機能する。Ｂｌｏ
ｃｈ他の米国特許第４，８２５，１８４号は、電流制御
インダクタを開示している。インダクタコイルは、形状
記憶合金から作られる。Ｂａｋｅｒの米国特許第３，５
７３，５５０号は、自動再起動瞬間防衛装置を開示して
いる。この装置は、電源に接続されたダイオードを使用
する。供給電圧をあるレベルにクランプするのに役立
つ。
【０００６】
【課題を解決するための手段】端子７０及び８０をもつ
回路バイパス装置３０は、電池２０との接触点７０及び
８０に接続されてその間での電圧の変化（ｅｘｃｕｒｓ
ｉｏｎ）に反応して導通経路を提供する。装置３０は、
接触点７０及び８０に接続され非導通位置から導通位置
へ移動可能な導通経路４１及び４２をもつスイッチング
手段４０と、スイッチング手段４０と接触点７０及び８
０に接続されていて接触点７０と８０の間の指定した限
界以上の電圧変化を感知するための検出手段５０と、ス
イッチング手段に接続されていて電圧変化を感知する検
出手段５０に反応して収縮するように形成される熱で復
元する形状記憶合金をもっていて導通分路４１及び４２
を非導通位置から導通位置へ移動するための作動手段６
０と、を有する。
回路バイパス装置３０は、電池２０との接触点７０及び
８０に接続されてその間での電圧の変化（ｅｘｃｕｒｓ
ｉｏｎ）に反応して導通経路を提供する。装置３０は、
接触点７０及び８０に接続され非導通位置から導通位置
へ移動可能な導通経路４１及び４２をもつスイッチング
手段４０と、スイッチング手段４０と接触点７０及び８
０に接続されていて接触点７０と８０の間の指定した限
界以上の電圧変化を感知するための検出手段５０と、ス
イッチング手段に接続されていて電圧変化を感知する検
出手段５０に反応して収縮するように形成される熱で復
元する形状記憶合金をもっていて導通分路４１及び４２
を非導通位置から導通位置へ移動するための作動手段６
０と、を有する。
【０００７】
【実施例】図１において、ブロック図は、電源若しくは
バッテリシステム１０を示す。システム１０は、バッテ
リ若しくは電池２０と、電気的な接触点若しくは端子７
０及び８０で接続される回路バイパス装置３０とを有す
る。電池２０は、端子７０が負（−）で示されかつ端子
８０が正（−）で示されて、システム１０に接続され
る。電池２０は、単一の電池でも複数の電池の結合でも
よい。この電池２０は、互いに直列であっても並列であ
ってもよい。
バッテリシステム１０を示す。システム１０は、バッテ
リ若しくは電池２０と、電気的な接触点若しくは端子７
０及び８０で接続される回路バイパス装置３０とを有す
る。電池２０は、端子７０が負（−）で示されかつ端子
８０が正（−）で示されて、システム１０に接続され
る。電池２０は、単一の電池でも複数の電池の結合でも
よい。この電池２０は、互いに直列であっても並列であ
ってもよい。
【０００８】ときどき、電池２０のような電源は、電気
的不連続若しくは開回路破損になりやすい。したがっ
て、システム１０は、電池２０に並列に装置３０を接続
する。この接続が、端子７０と８０の間に導通電気スイ
ッチ若しくは分路部材４０を提供する。電池２０内の開
回路破損の場合には、抵抗の小さいバイパス経路が、端
子７０、８０の間に提供される。電池２０は、回路内の
二つの接点間で連続導通を必要とする何らかの電気回路
によって表されてもよい。
的不連続若しくは開回路破損になりやすい。したがっ
て、システム１０は、電池２０に並列に装置３０を接続
する。この接続が、端子７０と８０の間に導通電気スイ
ッチ若しくは分路部材４０を提供する。電池２０内の開
回路破損の場合には、抵抗の小さいバイパス経路が、端
子７０、８０の間に提供される。電池２０は、回路内の
二つの接点間で連続導通を必要とする何らかの電気回路
によって表されてもよい。
【０００９】装置３０が、初めに電池２０に接続されて
いるとき、分路部材４０は開にセットされている。ごく
僅かの漏電流が、後に説明するようにダイオード５３及
び５４には流れている。電池２０内の開回路破損を検出
すると、分路部材４０はトリガーされて選択的に閉位置
にスイッチする。開回路の検出は、検出器５０によって
達成される。検出器５０は、端子７０、８０の間に接続
されてその間で破損を感知する。
いるとき、分路部材４０は開にセットされている。ごく
僅かの漏電流が、後に説明するようにダイオード５３及
び５４には流れている。電池２０内の開回路破損を検出
すると、分路部材４０はトリガーされて選択的に閉位置
にスイッチする。開回路の検出は、検出器５０によって
達成される。検出器５０は、端子７０、８０の間に接続
されてその間で破損を感知する。
【００１０】検出器５０が、図２に示されている。検出
器の接点５１、５２間に印加される電圧ＶＤが指定限界
を超えると、検出器５０は検出器の接点５１、５２間に
導通経路を設ける。検出器５０は、複数のダイオード５
３及び５４を含んでいる。これらのダイオード５３、５
４は、接点５１、５２間に直列に配置される。接点５１
は、端子７０に接続され、接点５２は熱で復元する要素
（ＨＴＲ）に接続される。ＨＴＲ６０は分路部材４０に
接続され、この分路部材４０は端子８０に接続される。
器の接点５１、５２間に印加される電圧ＶＤが指定限界
を超えると、検出器５０は検出器の接点５１、５２間に
導通経路を設ける。検出器５０は、複数のダイオード５
３及び５４を含んでいる。これらのダイオード５３、５
４は、接点５１、５２間に直列に配置される。接点５１
は、端子７０に接続され、接点５２は熱で復元する要素
（ＨＴＲ）に接続される。ＨＴＲ６０は分路部材４０に
接続され、この分路部材４０は端子８０に接続される。
【００１１】ＶＤに対して、指定限界は、検出器５０を
流れる電流の方向次第で変わる。接点５１から接点５２
の充電方向の場合、ＶＤが０．５ボルトの限界を越える
と、電流は単一のダイオード５３を流れる。この指定限
界は、一つの限界降下を表す。接点５２から接点５１の
放電方向の場合、ＶＤが１．５ボルトの限界を越える
と、電流は三つのダイオード５４を流れる。この指定限
界は、三つの限界降下を表す。ＶＤが指定限界を越えな
いときには、僅かの漏電流が接点５１、５２間を流れて
いる。
流れる電流の方向次第で変わる。接点５１から接点５２
の充電方向の場合、ＶＤが０．５ボルトの限界を越える
と、電流は単一のダイオード５３を流れる。この指定限
界は、一つの限界降下を表す。接点５２から接点５１の
放電方向の場合、ＶＤが１．５ボルトの限界を越える
と、電流は三つのダイオード５４を流れる。この指定限
界は、三つの限界降下を表す。ＶＤが指定限界を越えな
いときには、僅かの漏電流が接点５１、５２間を流れて
いる。
【００１２】電池２０の極性が逆転されると、端子７０
は正（＋）に表示され、端子８０は負（−）に表示され
る。これらの表示に従って、検出器５０は、ダイオード
５３、５４が逆向きに接続されて組み立てられる。さら
に、電池２０は、ダイオード５３、５４を異なる数含ん
で組み立てられてもよい。指定方向のダイオードの合計
した限界降下は、所定のシステム１０の検出器５０に印
加されると予想されるＶＤの量に一致している。さら
に、ほとんどの分路応用には、１Ｎ３１６４型ダイオー
ドが、ダイオード５３、５４として十分である。１Ｎ３
１６４型ダイオード５３、５４の電流の定格は、連続の
定常電流ではなく主にピーク過渡電流に基礎付けられ
る。
は正（＋）に表示され、端子８０は負（−）に表示され
る。これらの表示に従って、検出器５０は、ダイオード
５３、５４が逆向きに接続されて組み立てられる。さら
に、電池２０は、ダイオード５３、５４を異なる数含ん
で組み立てられてもよい。指定方向のダイオードの合計
した限界降下は、所定のシステム１０の検出器５０に印
加されると予想されるＶＤの量に一致している。さら
に、ほとんどの分路応用には、１Ｎ３１６４型ダイオー
ドが、ダイオード５３、５４として十分である。１Ｎ３
１６４型ダイオード５３、５４の電流の定格は、連続の
定常電流ではなく主にピーク過渡電流に基礎付けられ
る。
【００１３】システム１０が動作しているとき、開回路
破損が電池２０内に発生する可能性がある。もし種々の
外部電流源あるいは電圧源が端子７０、８０を経由して
電池２０に接続されるなら、これらの外部電源からの電
流若しくは電圧は端子７０、８０で装置３０にも印加さ
れる。特に、端子７０、８０において外部から印加され
る電圧は、検出器５０の接点５１、５２で内部にも印加
される。内部電圧の印加は、直列接続された検出器５
０、ＨＴＲ６０、分路部材４０による。もし接点５１、
５２に印加される電圧が指定ＶＤの限界を越えると、電
流が検出器５０を流れる。
破損が電池２０内に発生する可能性がある。もし種々の
外部電流源あるいは電圧源が端子７０、８０を経由して
電池２０に接続されるなら、これらの外部電源からの電
流若しくは電圧は端子７０、８０で装置３０にも印加さ
れる。特に、端子７０、８０において外部から印加され
る電圧は、検出器５０の接点５１、５２で内部にも印加
される。内部電圧の印加は、直列接続された検出器５
０、ＨＴＲ６０、分路部材４０による。もし接点５１、
５２に印加される電圧が指定ＶＤの限界を越えると、電
流が検出器５０を流れる。
【００１４】検出器５０を流れる電流は、ＨＴＲ６０、
分路部材４０、端子８０にも流れる。ＨＴＲ６０は、熱
で復元する形状記憶合金から製造される。本発明の重要
な様相に従うと、ＨＴＲ６０は、作動器として機能し、
端子７０、８０間で検出される電圧の変化に反応して分
路部材４０を端子７０、８０間の導通位置に移動させ
る。
分路部材４０、端子８０にも流れる。ＨＴＲ６０は、熱
で復元する形状記憶合金から製造される。本発明の重要
な様相に従うと、ＨＴＲ６０は、作動器として機能し、
端子７０、８０間で検出される電圧の変化に反応して分
路部材４０を端子７０、８０間の導通位置に移動させ
る。
【００１５】ＨＴＲ６０が、ＨＴＲ６０を流れる電流の
電力消費により十分に加熱されると、ＨＴＲ６０が収縮
して分路部材４０を閉位置に偏倚させる。ジュール熱が
Ｉ２Ｒの関数として発生する。ここでのＩは、ＨＴＲ６
０を流れるアンペアで表される電流値で、Ｒはオームで
表されるＨＴＲ６０の抵抗値である。一旦、分路部材４
０が閉位置にスイッチされると、抵抗の小さい導通経路
が端子７０、８０間に形成される。結果として、接点５
１、５２に印加される電圧は下がる。さらに、ＶＤは指
定限界内に戻る。この電圧の減少が、検出器５０とＨＴ
Ｒ６０を流れる電流を停止する。
電力消費により十分に加熱されると、ＨＴＲ６０が収縮
して分路部材４０を閉位置に偏倚させる。ジュール熱が
Ｉ２Ｒの関数として発生する。ここでのＩは、ＨＴＲ６
０を流れるアンペアで表される電流値で、Ｒはオームで
表されるＨＴＲ６０の抵抗値である。一旦、分路部材４
０が閉位置にスイッチされると、抵抗の小さい導通経路
が端子７０、８０間に形成される。結果として、接点５
１、５２に印加される電圧は下がる。さらに、ＶＤは指
定限界内に戻る。この電圧の減少が、検出器５０とＨＴ
Ｒ６０を流れる電流を停止する。
【００１６】ＨＴＲ６０は、好ましくはバネ形状に形成
される。この形状が、ＨＴＲ６０の金属合金の並進方向
や捩じり方向の収縮を可能にする。また、ＨＴＲ６０
は、線形方向や回転方向に伸長する非バネ形状に形成さ
れてもよい。非バネ形状のある型には、いわゆるトルク
管がある。トルク管は、シリンダ面に沿って長尺方向に
対角のスロット開口部をもつ空のシリンダを有する。Ｈ
ＴＲ６０は、また多数の伸長する要素の結合から組み立
てられてもよい。このような多数の要素は、分路部材４
０の偏倚を改善するために互いに直列あるいは並列に接
続されてもよい。ＨＴＲ６０の伸長しない形状は、温度
上昇に反応しても収縮が少ない。
される。この形状が、ＨＴＲ６０の金属合金の並進方向
や捩じり方向の収縮を可能にする。また、ＨＴＲ６０
は、線形方向や回転方向に伸長する非バネ形状に形成さ
れてもよい。非バネ形状のある型には、いわゆるトルク
管がある。トルク管は、シリンダ面に沿って長尺方向に
対角のスロット開口部をもつ空のシリンダを有する。Ｈ
ＴＲ６０は、また多数の伸長する要素の結合から組み立
てられてもよい。このような多数の要素は、分路部材４
０の偏倚を改善するために互いに直列あるいは並列に接
続されてもよい。ＨＴＲ６０の伸長しない形状は、温度
上昇に反応しても収縮が少ない。
【００１７】金属合金ＨＴＲ６０は、その最初に製造さ
れた若しくは初期の形成された形状を”記憶すること”
ができる。変態温度ＴＭ−Ａ以上に熱せられると、ＨＴ
Ｒ６０合金は、マルテンサイト状態からオーステナイト
状態へ変移する。オーステナイト状態のＨＴＲ６０は、
その初期の物理的寸法に回復する。マルテンサイト状態
である間は、ＨＴＲ６０合金は、特徴的に軟性で可鍛性
である。このように、マルテンサイト状態にあるＨＴＲ
６０製バネは、容易に伸長して並進方向もしくは捩じり
の力をそれ程加えなくても分路部材４０を偏倚する。
れた若しくは初期の形成された形状を”記憶すること”
ができる。変態温度ＴＭ−Ａ以上に熱せられると、ＨＴ
Ｒ６０合金は、マルテンサイト状態からオーステナイト
状態へ変移する。オーステナイト状態のＨＴＲ６０は、
その初期の物理的寸法に回復する。マルテンサイト状態
である間は、ＨＴＲ６０合金は、特徴的に軟性で可鍛性
である。このように、マルテンサイト状態にあるＨＴＲ
６０製バネは、容易に伸長して並進方向もしくは捩じり
の力をそれ程加えなくても分路部材４０を偏倚する。
【００１８】十分な電流がＨＴＲ６０を流れると、これ
は、ＴＭ−Ａ以上の温度まで加熱されることになる。こ
の温度で、ＨＴＲ６０合金は、オーステナイト状態にな
る。オーステナイト状態のとき、ＨＴＲ６０バネは、硬
化すると共に収縮してその伸びてない最初の寸法に戻
る。この収縮中に、かなりの力がＨＴＲ６０によって加
えられて、分路部材４０を速やかに閉スイッチ位置に偏
倚する。偏倚は、捩じり方向及び並進方向に達成され
る。分路部材４０が閉のときには電流がＨＴＲ６０を流
れないことから、ＨＴＲ６０はＴＭ−Ａ以下の温度に冷
える。ＨＴＲ６０の冷えた結果として、分路部材４０を
偏倚するために加えられる力は、再び微小なものとな
る。
は、ＴＭ−Ａ以上の温度まで加熱されることになる。こ
の温度で、ＨＴＲ６０合金は、オーステナイト状態にな
る。オーステナイト状態のとき、ＨＴＲ６０バネは、硬
化すると共に収縮してその伸びてない最初の寸法に戻
る。この収縮中に、かなりの力がＨＴＲ６０によって加
えられて、分路部材４０を速やかに閉スイッチ位置に偏
倚する。偏倚は、捩じり方向及び並進方向に達成され
る。分路部材４０が閉のときには電流がＨＴＲ６０を流
れないことから、ＨＴＲ６０はＴＭ−Ａ以下の温度に冷
える。ＨＴＲ６０の冷えた結果として、分路部材４０を
偏倚するために加えられる力は、再び微小なものとな
る。
【００１９】ＨＴＲ６０合金は、主にニッケルとチタン
から構成される。あるこの合金は、Ｒａｙｃｈｅｍ Ｃ
ｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのニッケル（４５〜５２％）、チ
タン（３５〜４０％）、ニオブ（１０〜１５％）の組成
物から得られる。この組成物は、約１〜２％の他の構成
要素を含む。さらに、この組成物についてのＴＭ−Ａは
約１７５℃である。しかし、ＴＭ−Ａは特殊な組成物次
第で異なる。
から構成される。あるこの合金は、Ｒａｙｃｈｅｍ Ｃ
ｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのニッケル（４５〜５２％）、チ
タン（３５〜４０％）、ニオブ（１０〜１５％）の組成
物から得られる。この組成物は、約１〜２％の他の構成
要素を含む。さらに、この組成物についてのＴＭ−Ａは
約１７５℃である。しかし、ＴＭ−Ａは特殊な組成物次
第で異なる。
【００２０】要するに、三つの導通経路が、端子７０、
８０間で可能である。第一経路は電池２０を経由する。
この経路は電池が適当に機能していて開回路破損になっ
てない時に形成される。しかしながら、開回路破損が電
池２０内に生じると、その後電流は、第二経路を流れ
る。この経路は、検出器５０、ＨＴＲ６０、分路部材４
０を通る。この第二経路は、ＶＤが指定限界を越えてい
て且つ分路部材４０が開にセットされている時にのみ形
成される。最後に、一旦、分路部材４０が閉の位置にス
イッチされると、第三経路が分路部材４０を通ることが
可能となる。
８０間で可能である。第一経路は電池２０を経由する。
この経路は電池が適当に機能していて開回路破損になっ
てない時に形成される。しかしながら、開回路破損が電
池２０内に生じると、その後電流は、第二経路を流れ
る。この経路は、検出器５０、ＨＴＲ６０、分路部材４
０を通る。この第二経路は、ＶＤが指定限界を越えてい
て且つ分路部材４０が開にセットされている時にのみ形
成される。最後に、一旦、分路部材４０が閉の位置にス
イッチされると、第三経路が分路部材４０を通ることが
可能となる。
【００２１】検出器５０は、遠隔でトリガーすることが
できる。遠隔トリガーが検出器５０に故障開回路状態を
検出させ、電池２０が故障していなくても電池２０を選
択的にバイパスさせる。この型のバイパスは、予想され
る開回路破損を先取りするために所望されるかもしれな
い。遠隔トリガーは、ＶＤを指定限界外に変化させるの
に十分な電圧量を端子７０、８０若しくは接点５１、５
２に印加することによって達成される。
できる。遠隔トリガーが検出器５０に故障開回路状態を
検出させ、電池２０が故障していなくても電池２０を選
択的にバイパスさせる。この型のバイパスは、予想され
る開回路破損を先取りするために所望されるかもしれな
い。遠隔トリガーは、ＶＤを指定限界外に変化させるの
に十分な電圧量を端子７０、８０若しくは接点５１、５
２に印加することによって達成される。
【００２２】装置３０がトリガーされて分路部材４０を
閉位置にスイッチした後、装置３０は分路部材４０を再
度開にリセットできる。このリセットは、従来の回路遮
断器のリセットに良く似た状態で実施される。装置３０
をリセットするために、ＨＴＲ６０が十分に第二変態温
度ＴＡ−Ｍ以下の温度に冷される。ＴＡ−Ｍで、ＨＴＲ
６０合金の転移は、オーステナイト状態からマルテンサ
イト状態へ戻る。ＨＴＲ６０が、マルテンサイト状態の
ときには、分路部材４０はその初期の開位置へ力学的に
戻される。ＴＭ−Ａと同様に、ＴＡ−Ｍは合金の組成が
異なる。記述したＲａｙｃｈｅｍ合金組成では、Ｔ
Ａ−Ｍは約−３０℃である。冷却は、ＨＴＲ６０の上に
直接フレオンあるいは液体窒素のようなクーラントを付
与することによって達成される。
閉位置にスイッチした後、装置３０は分路部材４０を再
度開にリセットできる。このリセットは、従来の回路遮
断器のリセットに良く似た状態で実施される。装置３０
をリセットするために、ＨＴＲ６０が十分に第二変態温
度ＴＡ−Ｍ以下の温度に冷される。ＴＡ−Ｍで、ＨＴＲ
６０合金の転移は、オーステナイト状態からマルテンサ
イト状態へ戻る。ＨＴＲ６０が、マルテンサイト状態の
ときには、分路部材４０はその初期の開位置へ力学的に
戻される。ＴＭ−Ａと同様に、ＴＡ−Ｍは合金の組成が
異なる。記述したＲａｙｃｈｅｍ合金組成では、Ｔ
Ａ−Ｍは約−３０℃である。冷却は、ＨＴＲ６０の上に
直接フレオンあるいは液体窒素のようなクーラントを付
与することによって達成される。
【００２３】図３及び図４は、並進方向に収縮するＨＴ
Ｒ６１、６１’を使って形成されるバイパス装置３１を
示す。ＨＴＲ６１は、ＨＴＲ要素６０の伸びた状態を表
わし、ＨＴＲ６１’は、ＨＴＲ要素６０の収縮した状態
を表わす。図３において、装置３１は、開状態にある線
形の分路部材４１で示される。図４において、装置３１
は閉状態にある線形の分路部材４１’で示される。装置
３１の端子７１、８１は、それぞれ電池２０の端子７
０、８０に接続される。装置３１は、ケース９１内で組
み立てられる。ケース９１は、一時的な外部熱源がその
中の温度をＴＭ−Ａまで上昇させないために十分な断熱
を提供する。
Ｒ６１、６１’を使って形成されるバイパス装置３１を
示す。ＨＴＲ６１は、ＨＴＲ要素６０の伸びた状態を表
わし、ＨＴＲ６１’は、ＨＴＲ要素６０の収縮した状態
を表わす。図３において、装置３１は、開状態にある線
形の分路部材４１で示される。図４において、装置３１
は閉状態にある線形の分路部材４１’で示される。装置
３１の端子７１、８１は、それぞれ電池２０の端子７
０、８０に接続される。装置３１は、ケース９１内で組
み立てられる。ケース９１は、一時的な外部熱源がその
中の温度をＴＭ−Ａまで上昇させないために十分な断熱
を提供する。
【００２４】装置３１は、端子７１が接点５１で検出器
５０に接続されるように組み立てられる。検出器５０
は、さらに接点５２でＨＴＲ６１に接続される。分路部
材４１とＨＴＲ６１も接続される。ＨＴＲ６１は、検出
器５１と分路部材４１の間で並進方向に伸ばされる。装
置３１の中で最初に組み立てられたとき、ＨＴＲ６１は
マルテンサイト状態であるから、ＨＴＲ６１は、分路部
材４１に微力しか加えない。分路部材４１は、凹み４７
の位置で分路部材４１を保持する止め金８６を介して端
子８１に接続される。止め金８６は、内側への力を加え
て端子８１から伸びる弾性の二股部材８８によって分路
部材４１との電気接触を維持する。
５０に接続されるように組み立てられる。検出器５０
は、さらに接点５２でＨＴＲ６１に接続される。分路部
材４１とＨＴＲ６１も接続される。ＨＴＲ６１は、検出
器５１と分路部材４１の間で並進方向に伸ばされる。装
置３１の中で最初に組み立てられたとき、ＨＴＲ６１は
マルテンサイト状態であるから、ＨＴＲ６１は、分路部
材４１に微力しか加えない。分路部材４１は、凹み４７
の位置で分路部材４１を保持する止め金８６を介して端
子８１に接続される。止め金８６は、内側への力を加え
て端子８１から伸びる弾性の二股部材８８によって分路
部材４１との電気接触を維持する。
【００２５】検出器５０が開回路破損を感知すると、Ｈ
ＴＲ６１は検出器５０によって並進方向に収縮される。
この収縮が引かれるべき分路部材４１’を図４にあるよ
うな閉位置にする。分路部材４１は、偏倚されて端子７
１の方へ移動するので、止め金８６は凹み４７から外れ
て、その後凹み４８で再度かみ合う。止め金７６は、端
子８１の方へ押されて分路部材４１’の傾斜部４５を滑
り上がる。傾斜部４５を押し上げられると、止め金７６
は凹み４６でかみ合うようになる。止め金７６は、内側
への力を加えて端子７１から伸びる弾性の二股部材８９
を介して分路部材４１’との電気接触を維持する。
ＴＲ６１は検出器５０によって並進方向に収縮される。
この収縮が引かれるべき分路部材４１’を図４にあるよ
うな閉位置にする。分路部材４１は、偏倚されて端子７
１の方へ移動するので、止め金８６は凹み４７から外れ
て、その後凹み４８で再度かみ合う。止め金７６は、端
子８１の方へ押されて分路部材４１’の傾斜部４５を滑
り上がる。傾斜部４５を押し上げられると、止め金７６
は凹み４６でかみ合うようになる。止め金７６は、内側
への力を加えて端子７１から伸びる弾性の二股部材８９
を介して分路部材４１’との電気接触を維持する。
【００２６】分路部材４１、４１’は、銅のような導通
材料から構成されて端子７１、８１間に抵抗の小さい導
通を提供する。止め金７６が凹み４６にうまく嵌まるこ
とを確実にするために、傾斜部４５は、ファイバガラ
ス、セラミック、若しくはポリイミドのような電気的絶
縁体を使って表面被覆される。この絶縁は、止め金７６
が凹み４６にうまく嵌る前に、止め金７６が分路部材４
１’と導通するようにかみ合うのを防ぐ。特に、この絶
縁は、分路部材４１’が完全に閉位置にスイッチされる
前に、ＨＴＲ６１’が早めに冷えて収縮することを防
ぐ。
材料から構成されて端子７１、８１間に抵抗の小さい導
通を提供する。止め金７６が凹み４６にうまく嵌まるこ
とを確実にするために、傾斜部４５は、ファイバガラ
ス、セラミック、若しくはポリイミドのような電気的絶
縁体を使って表面被覆される。この絶縁は、止め金７６
が凹み４６にうまく嵌る前に、止め金７６が分路部材４
１’と導通するようにかみ合うのを防ぐ。特に、この絶
縁は、分路部材４１’が完全に閉位置にスイッチされる
前に、ＨＴＲ６１’が早めに冷えて収縮することを防
ぐ。
【００２７】図５及び６には、別のバイパス装置３２が
図示されている。装置３２は、捩じれて収縮するＨＴＲ
６２と接続器胴体若しくは回転分路部材４２とを有して
形成される。分路部材４２は、端子７２、８２間に電気
導通をもたらすように捩れて移動できる。装置３１と比
較すると、装置３２は、装置３１が端子７１、８１間に
必要とした付加的な横方向空間を必要としないことか
ら、装置３２が、潜在的にさらに小型になる。前に記述
したように、この付加的な横方向空間は、線形の分路部
材４１の並進方向の移動を可能にする。
図示されている。装置３２は、捩じれて収縮するＨＴＲ
６２と接続器胴体若しくは回転分路部材４２とを有して
形成される。分路部材４２は、端子７２、８２間に電気
導通をもたらすように捩れて移動できる。装置３１と比
較すると、装置３２は、装置３１が端子７１、８１間に
必要とした付加的な横方向空間を必要としないことか
ら、装置３２が、潜在的にさらに小型になる。前に記述
したように、この付加的な横方向空間は、線形の分路部
材４１の並進方向の移動を可能にする。
【００２８】図５には、弾性の二股部材１８９を介して
止め金１７６に接続されている端子７２が図示される。
二股部材１８９は内側への力を働かせて分路部材４２の
外面との電気接触を維持する。図５における装置３２
は、図６に示される装置３２を９０度だけ回転してずら
した状態を示す。弾性の二股部材１８８を介して止め金
１８６に接続された端子８２もまた図示される。二股部
材１８９と同様に、二股部材１８８は、内側への力を働
かせて分路部材４２の外面と電気接触を維持する。装置
３２の端子７２、８２は、各々電池２０の端子７０、８
０に接続される。装置３２は、ケース９２内に組み立て
られる。ケース９２は、一時的な外部熱源が内部の温度
をＴＭ−Ａまで上昇させないように十分な断熱を提供す
る。
止め金１７６に接続されている端子７２が図示される。
二股部材１８９は内側への力を働かせて分路部材４２の
外面との電気接触を維持する。図５における装置３２
は、図６に示される装置３２を９０度だけ回転してずら
した状態を示す。弾性の二股部材１８８を介して止め金
１８６に接続された端子８２もまた図示される。二股部
材１８９と同様に、二股部材１８８は、内側への力を働
かせて分路部材４２の外面と電気接触を維持する。装置
３２の端子７２、８２は、各々電池２０の端子７０、８
０に接続される。装置３２は、ケース９２内に組み立て
られる。ケース９２は、一時的な外部熱源が内部の温度
をＴＭ−Ａまで上昇させないように十分な断熱を提供す
る。
【００２９】装置３２は、端子７２が接点５１で検出器
５０に接続されて組み立てられる。検出器５０は、また
接点５２でＨＴＲ６２とも接続される。さらに、ＨＴＲ
６２は、分路部材４２とも接続される。図７には、（円
筒状の）分路部材４２が（０度で割かれて）平面化され
た状態を図示している。この図は、図５に示すような軸
線Ａ−Ａについての（回転）角度変位を示す。分路部材
４２は、シリンダ状で、その外面上に絶縁領域１４５と
導通ストリップ１４６、１４７、１４８とを含む。スト
リップ１４６、１４７、１４８は、銅のような導通材料
で製造される。絶縁領域１４５は、ファイバガラス、ポ
リイミド、セラミックのような絶縁材料で製造される。
分路部材４２は、端子８２に接合される非導通支軸ピン
１００に回転できるように取りつけられる。
５０に接続されて組み立てられる。検出器５０は、また
接点５２でＨＴＲ６２とも接続される。さらに、ＨＴＲ
６２は、分路部材４２とも接続される。図７には、（円
筒状の）分路部材４２が（０度で割かれて）平面化され
た状態を図示している。この図は、図５に示すような軸
線Ａ−Ａについての（回転）角度変位を示す。分路部材
４２は、シリンダ状で、その外面上に絶縁領域１４５と
導通ストリップ１４６、１４７、１４８とを含む。スト
リップ１４６、１４７、１４８は、銅のような導通材料
で製造される。絶縁領域１４５は、ファイバガラス、ポ
リイミド、セラミックのような絶縁材料で製造される。
分路部材４２は、端子８２に接合される非導通支軸ピン
１００に回転できるように取りつけられる。
【００３０】ストリップ１４８は、分路部材４２の外面
を一周するように連続して（つまり、３６０度）覆われ
る。このような訳であるから、分路部材４２が回転して
も、止め金１８６はいつでもストリップ１４８と接触し
ている。ストリップ１４７は、ストリップ１４６、１４
８と接続してある。ストリップ１４６は、分路部材４２
の外面の周りに不連続で位置付けられる。このよう訳で
あるから、分路部材４２が回転するとき、端子７２、８
２間の電気導通は止め金１７６がストリップ１４６と導
通的に接触するとき提供される。しかしながら、この導
通は、止め金１７６が領域１４５に係合するとき遮断さ
れる。
を一周するように連続して（つまり、３６０度）覆われ
る。このような訳であるから、分路部材４２が回転して
も、止め金１８６はいつでもストリップ１４８と接触し
ている。ストリップ１４７は、ストリップ１４６、１４
８と接続してある。ストリップ１４６は、分路部材４２
の外面の周りに不連続で位置付けられる。このよう訳で
あるから、分路部材４２が回転するとき、端子７２、８
２間の電気導通は止め金１７６がストリップ１４６と導
通的に接触するとき提供される。しかしながら、この導
通は、止め金１７６が領域１４５に係合するとき遮断さ
れる。
【００３１】装置３２は、初め電池２０に接続されてい
る時、ＨＴＲ６２は、検出器５０と分路部材４２の間で
捩じられ若しくは捩じるように変形されている。ＨＴＲ
６２は、初め装置３２内で組み立てられる時マルテンサ
イト状態であるから、ＨＴＲ６２は、分路部材４２上に
微力しか及ぼさない。また、分路部材４２は、初めに止
め金１７６をストリップ１４６と導通的にかみ台わない
ように整列させることによって開にセットされる。スト
リップ１４６や領域１４５と一致する分路部材４２の外
面上に凹みを設けてもよい。これらの凹みは、止め金１
７６が分路部材４２をさらにしっかりとかみ合うように
する。
る時、ＨＴＲ６２は、検出器５０と分路部材４２の間で
捩じられ若しくは捩じるように変形されている。ＨＴＲ
６２は、初め装置３２内で組み立てられる時マルテンサ
イト状態であるから、ＨＴＲ６２は、分路部材４２上に
微力しか及ぼさない。また、分路部材４２は、初めに止
め金１７６をストリップ１４６と導通的にかみ台わない
ように整列させることによって開にセットされる。スト
リップ１４６や領域１４５と一致する分路部材４２の外
面上に凹みを設けてもよい。これらの凹みは、止め金１
７６が分路部材４２をさらにしっかりとかみ合うように
する。
【００３２】検出器５０が開回路破損を感知すると、検
出器５０は、ＨＴＲ６２を捩じって収縮させる。この収
縮が、分路部材４２に捩じり力を加える。この捩じり力
の結果として、分路部材４２が図５にある線Ａ−Ａのま
わりに角度的に変移される。さらに、この変移が、止め
金１７６とストリップ１４６を整列させて互いに接触さ
せる。この接触は、端子７２、８２間の導通を提供する
ように働く。
出器５０は、ＨＴＲ６２を捩じって収縮させる。この収
縮が、分路部材４２に捩じり力を加える。この捩じり力
の結果として、分路部材４２が図５にある線Ａ−Ａのま
わりに角度的に変移される。さらに、この変移が、止め
金１７６とストリップ１４６を整列させて互いに接触さ
せる。この接触は、端子７２、８２間の導通を提供する
ように働く。
【００３３】追加的なストリップ１４７、１４６は、分
路部材４２上に差し入れられてもよい。この追加ストリ
ップ１４７、１４６は、止め金１７６が整列できる導通
点を増やす。補助ストリップ１４７、１４６がストリッ
プ１４６と止め金１７６との間を導通させるのに必要な
分路部材４２の角度変移を減らすことから、装置３２の
より速いスイッチングが達成される。
路部材４２上に差し入れられてもよい。この追加ストリ
ップ１４７、１４６は、止め金１７６が整列できる導通
点を増やす。補助ストリップ１４７、１４６がストリッ
プ１４６と止め金１７６との間を導通させるのに必要な
分路部材４２の角度変移を減らすことから、装置３２の
より速いスイッチングが達成される。
【図１】端子７０及び８０で接続される電池２０とバイ
パス装置３０で示されるバッテリ装置１０のブロック
図。
パス装置３０で示されるバッテリ装置１０のブロック
図。
【図２】図１のバイパス装置３０に含まれる検出器５０
の構成図。
の構成図。
【図３】開状態から閉状態へ線形分路部材４１を並進方
向に移動するために収縮するＨＴＲ要素６１で示される
バイパス装置３１の開状態の図。
向に移動するために収縮するＨＴＲ要素６１で示される
バイパス装置３１の開状態の図。
【図４】開状態から閉状態へ線形分路部材４１’を並進
方向に移動するために収縮するＨＴＲ要素６１’で示さ
れるバイパス装置３１の閉状態の図。
方向に移動するために収縮するＨＴＲ要素６１’で示さ
れるバイパス装置３１の閉状態の図。
【図５】バイパス装置３２の図。
【図６】図５の状態から９０度だけ回転したバイパス装
置３２の図。
置３２の図。
【図７】図５の線Ａ−Ａについて回転分路部材４２の外
面を平面状にした図。
面を平面状にした図。
１０ システム ２０ 電池 ３０、３１、３２ バイパス装置 ４０、４１、４１’ 分路部材 ４２ 導通経路 ４５ 傾斜部 ４６、４６’、４７、４７’ 凹み ５０ 検出手段 ５１、５２ 接点 ５３、５４ ダイオード ６０、６１、６１’、６２ ＨＴＲ ７０、７１、７２、８０、８１、８２ 端子 ７６、８６、１７６、１８６ 止め金 ８８、８９、１８８、１８９ 二股部材 ９２ ケース １４５ 絶縁領域 １４６、１４７、１４８ 導通ストリップ
Claims (12)
- 【請求項１】 回路内の一対の接続点との接続のための
端子をもち、その間の電圧変化に応答して導通経路を提
供する装置であって、 回路内の前記一対の接触点間に接続され、前記端子間で
平常時の非導通位置から導通位置へ移動できる導通分路
部材を有するスイッチング手段と、 前記スイッチング手段に並列に前記一対の接触点間に接
続されていて、前記接触点間で指定限界以上の電圧変化
を感知するための検出手段と、 前記スイッチング手段に結合され且つ前記電圧変化を感
知する前記検出手段に直列に装入され、前記検出手段か
らの前記電圧変化に応答して収縮するように形成される
熱復元形状記憶金属合金をもっていて、非導通位置から
導通位置へ前記導通分路部材を移動するための作動手段
と、 を有する前記装置。 - 【請求項２】 前記スイッチング手段が、各端子に結合
され、前記導通分路部材が導通位置に移動されると前記
導通分路部材と接触して端子間を導通させるための、一
対の止め金を含んでいる請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】 前記スイッチング手段が、各端子と各止
め金に接続されていて、各止め金に内側向きの力を加え
て前記止め金と前記導通分路部材間の接触を維持するた
めの、一対の弾性の二股部材を含んでいる請求項２に記
載の装置。 - 【請求項４】 分路部材が非導通位置にあるとき、前記
スイッチング手段が、前記導通分路部材上に絶縁体を有
して前記端子間の導体から分路部材を絶縁する請求項１
に記載の装置。 - 【請求項５】 前記検出手段は、前記接触点間に直列に
接続されて前記接触点間の電圧変化を感知する複数のダ
イオードを有しており、前記ダイオードは指定限界以上
の電圧変化を感知すると応答して前記接触点間に電流を
流す、請求項１に記載の装置。 - 【請求項６】 前記形成された合金が、並進方向に収縮
して前記スイッチング手段を線形に移動する請求項１に
記載の装置。 - 【請求項７】 前記形成された合金が、捩じれて収縮し
て前記スイッチング手段を回転させる請求項１に記載の
装置。 - 【請求項８】 前記形成された合金が、チタンとニッケ
ルから構成される請求項１に記載の装置。 - 【請求項９】 前記形成された合金が、バネの形状であ
る請求項１に記載の装置。 - 【請求項１０】 前記形成された合金が、最初マルテン
サイト状態である請求項１に記載の装置。 - 【請求項１１】 前記スイッチング手段と前記検出手段
と前記作動手段が、断熱ケース内で組み立てられる請求
項１に記載の装置。 - 【請求項１２】 一対の接触点をもつ電池と、 前記電池の一対の前記接触点に接続される端子を持ち、
前記接触点間の電圧変化に反応して導通的に前記電池を
回避する、装置と、 を有する認定済のバッテリ電池であって、前記装置が、 前記接触点に接続されていて、前記端子間で導通位置と
非導通位置との間を移動できる導通分路部材をもつ、ス
イッチング手段と、 前記スイッチング手段に並列に前記接触点間に接続され
ていて、前記接触点間の指定限界以上の電圧変化を感知
するための検出手段と、 前記スイッチング手段に結合されていて、電圧変化を感
知する前記検出手段に直列に接続され、前記検出手段か
らの前記電圧変化に応答して収縮するように形成される
熱で復元する形状記憶金属合金をもつ、非導通位置から
導通位置へ前記導通分路部材を移動するための作動手段
とを有する、前記バッテリ電池。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US704772 | 1991-05-23 | ||
| US07/704,772 US5206775A (en) | 1991-05-23 | 1991-05-23 | Circuit bypass device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06189460A JPH06189460A (ja) | 1994-07-08 |
| JP2617400B2 true JP2617400B2 (ja) | 1997-06-04 |
Family
ID=24830808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4156238A Expired - Fee Related JP2617400B2 (ja) | 1991-05-23 | 1992-05-25 | 回路のバイパス装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5206775A (ja) |
| EP (1) | EP0515024B1 (ja) |
| JP (1) | JP2617400B2 (ja) |
| CA (1) | CA2063977C (ja) |
| DE (1) | DE69204542T2 (ja) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5410290A (en) * | 1993-08-02 | 1995-04-25 | Cho; Dong-Il | Shape memory alloy relays and switches |
| JP3429932B2 (ja) * | 1995-12-13 | 2003-07-28 | 三菱電機株式会社 | 電力変換器用保護装置 |
| US5862995A (en) * | 1996-04-01 | 1999-01-26 | Diesel Technology Company | High pressure fluid passage sealing for internal combustion engine fuel injectors and method of making same |
| US5825850A (en) * | 1996-10-02 | 1998-10-20 | Time Warner Entertainment Co. L.P. | Automatic bypass switch for signal conductor |
| FR2803123B1 (fr) * | 1999-12-23 | 2002-03-15 | Cit Alcatel | Dispositif de securite pour batterie d'accumulateurs electriques et batterie equipee de ce dispositif |
| US6917276B1 (en) * | 2000-06-19 | 2005-07-12 | Simpler Networks | Bistable switch with shape memory metal |
| US7372355B2 (en) * | 2004-01-27 | 2008-05-13 | Black & Decker Inc. | Remote controlled wall switch actuator |
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