JP3367265B2 - 電流遮断装置 - Google Patents
電流遮断装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、火薬の爆発力を利用
して電流を遮断する電流遮断装置、特に、電池を駆動電
源としてインバータを介して車輪駆動用の交流電動機を
駆動する電気自動車の、緊急時に電池の電流を遮断する
ために設けられる電流遮断装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】図７は電気自動車の駆動システムを示す
模式図、図８はその回路図である。これらの図におい
て、駆動用の電池は、単位電池１００が必要個数直列に
接続されて構成された前電池１１０と後電池１２０とか
らなっており、前電池１１０は自動車の前に、後電池１
２０は後ろに分けて配置されている。駆動用電池から供
給される直流電力はインバータ４によって交流電力に変
換されて、車輪駆動用の交流電動機５に供給される。保
護ヒューズ３は回路の保護のためであるが、必要に応じ
て用いられる。主スイッチ２は駆動用電池とインバータ
４とを電気的に接続し、又は切り離すためのものであ
る。交流電動機５の軸は減速機６を介して差動装置７に
連結され、車輪８１，８２が駆動される。駆動用電池は
その重量と据え付けスペースが大きいために、前述のよ
うに電気自動車１０の前に前電池１１０、後に後電池１
２０に分けられている。 【０００３】前電池１１０、後電池１２０それぞれの両
端子には火薬の爆発力で電流が遮断される電流遮断装置
９０１，９０２，９０３，９０４が設けられている。こ
れらの電流遮断装置９０１，９０２，９０３，９０４は
制御装置４００によって遮断時点が制御される。すなわ
ち、制御装置４００には衝撃検出装置が内蔵されてい
て、電気自動車が衝突するなどの事故にあったときの衝
撃を検出して電流遮断装置９０１，９０２，９０３，９
０４で前電池１１０、後電池１２０の端子近くで電流を
遮断することによって、事故の後に回路短絡による火災
の発生などの波及事故を防止しようとするものである。 【０００４】火薬の爆発力で電流を遮断する方式の電流
遮断装置は、他の分野でも使用されているものである
（例えば、特公昭４５−２８１３９号公報）。その原理
は、装置の中の導体に狭あい部を介して設けられた遮断
棒を設け、常時は狭あい部を通って遮断棒に電流が流れ
ており、遮断時に火薬の爆発力によって狭あい部が切れ
て遮断棒が移動し、その結果装置内の電流経路が切れて
電流遮断されるようになっている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】電気自動車の場合、電
流遮断装置９０１，９０２，９０３，９０４が遮断動作
するのは前述のように追突などの事故が発生した場合で
あり、特に乗員の生命の保護が大きな目的である。した
がって、その遮断動作の信頼性が特に要求される。この
点、例えば、火薬の爆発が終わったあと遮断棒がもとの
位置に戻ってしまうとか、電流遮断時に電流遮断装置に
かかる電圧が高いために、遮断棒が移動したときに発生
するアークが切れないことがあるとか、いったん切れた
アークが再点弧してしまうというような遮断失敗が生ず
る可能性は極力回避して安定した電極遮断の性能を持た
ねばならないが、従来の電流遮断装置は必ずしも満足で
きるものではないという問題がある。また、電流遮断動
作をした電流遮断装置は再使用はできず新品と取り替え
る必要があるが、外部から簡単に遮断動作の有無が判断
できないという問題もある。 【０００６】本発明の目的は、電流遮断後の遮断状態を
確実に維持することができ、しかも動作の有無の確認が
容易な電流遮断装置を提供することにある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、本発明の電流遮断装置は、請求項１に記載した
とおり、絶縁筒と、この絶縁筒の両端にそれぞれ配置さ
れた一方および他方の電極と、前記絶縁筒内の一方の電
極側に配置され、火薬が収納される雷管と、この雷管に
一方の電極の外部より接続され、該雷管に電流を供給す
るリード線と、前記一方および他方の電極を電気的に接
続する固定部、遮断棒、砲身部が一直線上に配置され、
該固定部が前記一方の電極に固定され、遮断棒が固定部
と砲身部に狭あい部を介して連結され、砲身部が前記他
方の電極に固定されるとともに前記遮断棒が移動可能な
空洞を有する通電導体とからなり、前記砲身部は、前記
雷管の爆発により前記狭あい部が切り離されて他方の電
極側に移動した遮断棒を係止させる係止部を有するもの
であって、前記他方の電極に、前記雷管の爆発により他
方の電極側に移動する遮断棒により一端が押圧され、他
端が他方の電極の外部より突出する動作表示棒を圧入勘
合するとともに、前記遮断棒の動作表示棒に当接するま
での移動距離を、遮断棒と一方の電極との所要絶縁距離
よりも大きくしてなることを特徴とする。 【０００８】 【０００９】 【００１０】 【００１１】 【作用】本願発明の電流遮断装置によれば、雷管の爆発
により狭あい部が切り離されて他方の電極側に移動した
遮断棒が、砲身部の係止部に確実に係止する。 【００１２】 【００１３】また、他方の電極に設けた動作表示棒は、
雷管の爆発により他方の電極側に移動した遮断棒により
一端が押し込まれ、他端が他方の電極より外部に突出す
る。また、動作表示棒を他方の電極に圧入勘合して製作
することによって、遮断動作の前後とも動作表示棒が容
易に移動することがない。更に、雷管の爆発により狭あ
い部より切り離されて他方の電極側に移動した遮断棒と
一方の電極との間の絶縁距離が確保された電流遮断後
に、動作表示棒が移動する。 【００１４】 【実施例】以下この発明を実施例に基づいて説明する。
図１はこの発明の第１の実施例を示す電流遮断装置の縦
断面図である。図７の電流遮断装置９０１，９０２，９
０３，９０４は全て同じ構成のものなので電流遮断装置
９０１だけを取り上げる。この図において、電流遮断装
置９０１は、筒状の絶縁筒９３と、この絶縁筒９３内に
収納される通電導体９６とこの通電導体９６の両側に電
気的、機械的に固定された他方の電極９７および一方の
電極９９とから構成されている。通電導体９６はその中
央部が遮断棒９６ａ、遮断棒９６ａの図の左側の部分が
砲身部９６Ｌ、右側の部分が固定部９６Ｒになってい
る。砲身部９６Ｌは遮断棒９６ａがこの中を通過できる
ようになっている。固定部９６Ｒは後述するねじ部が設
けられていてこれに一方の電極９９がねじ込まれて固定
されており、同じように、砲身部９６Ｌの図の左端もね
じ部が設けられていて他方の電極９７がねじこまれ固定
されている。遮断棒９６ａの固定部９６Ｒとの連結部は
くびれていて狭あい部９６ｂが形成されており、砲身部
９６Ｌとの連結部もくびれていて狭あい部９６ｃが形成
されている。一方の電極９９の遮断棒９６ａ側には火薬
が詰め込まれリード線５０１を介して外部から供給され
た電流によってこの火薬が爆発するいわゆる雷管９４が
内蔵されている。他方の電極９７には中心軸に沿って貫
通孔が設けられていて動作表示棒９８が挿入されてい
る。動作表示棒９８の右端の頭部は砲身部９６Ｌの中に
突き出しており、左端は他方の電極９７の端面と面一に
なっている。遮断棒９６ａの外径側には絶縁筒９３の内
面に接して消弧絶縁筒９５が設けられている。他方の電
極９７には外部回路と接続される端子９１が取付けら
れ、同じようにして一方の電極９９には端子９２が取付
けられている。 【００１５】図２は図１の通電導体の断面図である。こ
の図において、通電導体９６は図の左側の砲身部９６
Ｌ、中央部の遮断棒９６ａ、右側の固定部９６Ｒからな
っている。固定部９６Ｒには一方の電極９９が取付けら
れるねじ部９６ｇが設けられており、その中は中空にな
っていて、この部分は前述のように火薬が詰め込まれリ
ード線５０１が導入された雷管９４となる。 【００１６】砲身部９６Ｌには、他方の電極９７が取付
けられるねじ部９６ｈが設けられ、その中は筒状になっ
ていて、その内径は遮断棒９６ａの外径よりも僅かに大
きくなっている。砲身部９６Ｌの左先端近く、ねじ部９
６ｈの右側には係止部である径大部９６ｆが設けられて
いて、砲身部９６Ｌの内径よりも大きな径になってお
り、この部分で外径側にふくらんだ空間が形成されてい
る。 【００１７】遮断棒９６ａは丸棒状をしていて、固定部
９６Ｒとは狭あい部９６ｂで、砲身部９６Ｌとは狭あい
部９６ｃでそれぞれ連結されており、左端は凹部９６ｅ
及びその回りの突出部９６ｄが設けられていて、この凹
部の断面形状は動作表示棒９８の頭部と他方の電極９７
の突出部断面形状に合わせた形状になっている。具体的
には凹部９６ｅの底部は底面が平らな桶状でその上は円
錐形になっている。径大部９６ｆの軸方向寸法Ｌ4 は後
述の他方の電極９７の突出部の軸方向寸法Ｌ5（図３参
照）と殆ど同じに設定される。 【００１８】通電導体９６は、砲身部９６Ｌ、遮断棒９
６ａ、固定部９６Ｒの３つを一体のものとして成形する
ことも可能であり、また、これらを別々に製作し、ロー
付けや拡散接合などで接続して同時に狭あい部９６ｂ，
９６ｃを形成する製作方法を採用することもできる。図
３は図１の他方の電極９７及びこれを貫通する動作表示
棒９８であり、（ａ）は他方の電極９７の断面図、
（ｂ）は動作表示棒９８の側面図、（ｃ）はこれらの組
立断面図である。これらの図において、他方の電極９７
には貫通孔９７ｂが中心軸に沿って設けられており、通
電導体９６の砲身部９６Ｌに設けられたねじ部９６ｈに
ねじ込まれるねじ部９７ｃと符号を付けない端子９１取
付け用のねじ部が設けられている。他方の電極９７の右
端部には突出部９７ａが形成されいて、その軸方向寸法
及び円錐部の傾斜などは前述の通電導体９６の凹部９６
ｅ（図２参照）の円錐部と略同じである。 【００１９】動作表示棒９８は他方の電極９７よりも硬
度の高い材料で製作され、その径は貫通孔９７ｂの内径
寸法よりも少し小さな容易に挿入できる部分と外径寸法
の大きな径大部９８ｂとからなり、右端部には通電導体
９６の凹部９６ｅの底面で接触して押し込まれるために
径を大きくした頭部９８ａが設けられている。動作表示
棒９８の径大部９８ｂはローレット加工などにより製作
され、これよりも径の小さな貫通孔９７ｂに圧入によっ
て挿入、すなわち、圧入勘合される。径大部９８ｂが設
けられていることによって圧入後の動作表示棒９８は簡
単には貫通孔９７ａの中を移動することなくその位置が
保持される。径大部９８ｂの径寸法及びその軸方向寸法
Ｌ6 を適当な値に選定すれば、適当な圧入力と保持力を
得ることができる。 【００２０】以下に図１に示す電流遮断装置の電流遮断
動作について説明する。電気自動車が衝突事故によって
エアバックが作動するような衝撃が発生した場合に、図
８に示す制御装置４００に内蔵されている衝撃検出器の
出力信号によりリード線５０１を通って雷管９４に電流
が流れその火薬が爆発する。この爆発によって雷管９４
の内圧が急激に上昇し遮断棒９６ａを他方の電極９７側
に押す力が働く。この力によって狭あい部９６ｂ，９６
ｃが切れて遮断棒９６ａは自由になり砲身部９６Ｌの中
を飛んで他方の電極９７にぶつかる。そのため、通電導
体９６は遮断棒９６ａがあった部分で導体が切れてしま
って電流通路がなくなり通電導体９６に流れていた電流
が遮断される。 【００２１】図４は通電導体９６の凹部９６ｅの底面が
動作表示棒９８の頭部９８ａに接触した瞬間の電流遮断
装置の縦断面図である。この図において、一方の電極９
９及び固定部９６Ｒの左先端面と遮断棒９６ａの右先端
面との距離Ｌ1 はこれらの間に必要な絶縁距離を越える
値に設定する。この図の状態から時間が経過して遮断棒
９６ａが動作表示棒９８を押付けて動作表示棒９８の左
先端部が他方の電極９７の左端面から突き出すまでに移
動させるには前述のように径大部９８ｂがあることから
大きな力を必要とする。したがって、万一動作表示棒９
８を押しつけて移動させるのに失敗して遮断棒９６ａが
図４の位置に停止したとしても一方の電極９９と遮断棒
９６ａとの間で絶縁破壊を起こして遮断失敗にならない
ように前述のように寸法Ｌ1 を充分大きくとったもので
ある。 【００２２】図５は遮断動作が完了した後の電流遮断装
置の縦断面図である。図４の状態から更に遮断棒９６ａ
は図の左の方向に移動し動作表示棒９８を押付けて図示
のように左先端を突き出させる。前述のように動作表示
棒９８には径大部９８ｂが設けられているのでいったん
突き出るとそのままの位置を維持する。したがって、電
流遮断装置が遮断動作をしたかどうかを目視で確認する
ことができる。また、遮断棒９６ａは非常に大きな力で
押されて左方向に移動するので、他方の電極９７にぶつ
かった後、突出部９６ｄが径大部９６ｆに押付けられて
塑性変形して入り込み、その結果、押付ける力が無くな
った後も塑性変形した部分が動き止めになって遮断棒９
６ａは他方の電極９７にぶつかったままの位置を保持す
る。したがって、何らかの理由で遮断棒９６ａが元の位
置に戻ってしまって通電路が再形成されるということが
ない。 【００２３】狭あい部９６ｂ，９６ｃが切断して遮断棒
９６ａが左の方に移動を開始したときこの部分に電流が
流れていたとすると狭あい部９６ｂが切れて間隔が開い
た部分でアークが発生する。このアークは遮断棒９６ａ
の急速な移動によって切れてしまってアークが消滅する
いわゆる消弧されて電極遮断が完了するのが普通である
が、例えば、短絡電流が流れたなどの電流が大きい場合
には消弧が困難になることが考えられる。このようなこ
とが考慮されて消弧絶縁筒９５は消弧性能を高めるため
に設けられたものである。 【００２４】消弧絶縁筒９５の材料は遮断特性に優れ、
遮断後の絶縁特性が充分維持されるものが良く、熱分解
された分解ガスの水素／炭素比が大きいと遮断時の水素
ガスの発生が多くアークの冷却消弧に効果的である。更
に、分解ガスのベンゼン誘導体含有率が含まれないと遮
断後の絶縁抵抗の維持に効果的であり、このような材料
としてポリアセタール樹脂が適している。しかし、これ
だけに限定するもではない。なお、消弧絶縁筒９５は絶
縁筒９３の保護の役目も担っている。 【００２５】図６はこの発明の第２の実施例を示す電流
遮断装置の断面図である。この図において、図１の実施
例との相違点は、雷管９４の先端部に消弧材９５Ａを配
置した点である。火薬が爆発すると狭あい部９６ｂ，９
６ｃが切断して遮断棒９６ａが移動するにともなってア
ークが発生し、このアークは消弧材９５Ａに吹き掛かっ
てガスを発生させこのガスの冷却効果によってアークは
急速に冷却されて消弧する。消弧材９５Ａとしては前述
の消弧絶縁筒９５に適した材料であるポリアセタール樹
脂の粉末が適しているが、これにこだわるものではな
い。 【００２６】図６の消弧材９５Ａを設ける構成以外の構
成は全て第１の実施例で一括して述べたが、動作表示棒
９８の設置、消弧絶縁筒９５の設置、塑性変形を利用し
て遮断棒９６ａの位置を保持するための径大部９６ｆの
設置などの構成は必ずしも一括して電流遮断装置に盛り
込む必然性はない。すなわち、それぞれが単独又は適宜
組み合わされて電流遮断装置に適用されれば、それぞれ
がそれぞれごとに作用が生じて効果を生む。したがっ
て、消弧材９５Ａの設置を含めて４つの事項を適宜組み
合わせて実際の電流遮断装置に適用することになる。 【００２７】 【発明の効果】この発明は前述のように、請求項１に記
載した電流遮断装置によれば、砲身部に係止部を設けた
ので、他方の電極側に移動した遮断棒が確実に係止する
ので、この後遮断棒が移動することはなく遮断状態を確
実に維持することができるという効果が得られる。 【００２８】 【００２９】また、電流遮断時に、遮断棒が動作表示棒
に当たって他方の電極から外部に突き出るようにしたの
でこの突き出しを外部から目視できることから、電流遮
断動作の有無を容易に確認することができるという効果
が得られる。また、動作表示棒を電極に圧入勘合して製
作することによって、遮断動作の前後とも動作表示棒が
容易に移動することがないので遮断動作の有無の確認を
誤ることがない。更に、遮断棒が動作表示棒に接触する
までの移動距離を、遮断棒と一方の電極との所要絶縁距
離よりも大きく設定しておくことによって、たとえ、遮
断棒がその位置で停止しても必要とする絶縁強度が確保
されることから、確実な電流遮断動作が行えるという効
果が得られる。
して電流を遮断する電流遮断装置、特に、電池を駆動電
源としてインバータを介して車輪駆動用の交流電動機を
駆動する電気自動車の、緊急時に電池の電流を遮断する
ために設けられる電流遮断装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】図７は電気自動車の駆動システムを示す
模式図、図８はその回路図である。これらの図におい
て、駆動用の電池は、単位電池１００が必要個数直列に
接続されて構成された前電池１１０と後電池１２０とか
らなっており、前電池１１０は自動車の前に、後電池１
２０は後ろに分けて配置されている。駆動用電池から供
給される直流電力はインバータ４によって交流電力に変
換されて、車輪駆動用の交流電動機５に供給される。保
護ヒューズ３は回路の保護のためであるが、必要に応じ
て用いられる。主スイッチ２は駆動用電池とインバータ
４とを電気的に接続し、又は切り離すためのものであ
る。交流電動機５の軸は減速機６を介して差動装置７に
連結され、車輪８１，８２が駆動される。駆動用電池は
その重量と据え付けスペースが大きいために、前述のよ
うに電気自動車１０の前に前電池１１０、後に後電池１
２０に分けられている。 【０００３】前電池１１０、後電池１２０それぞれの両
端子には火薬の爆発力で電流が遮断される電流遮断装置
９０１，９０２，９０３，９０４が設けられている。こ
れらの電流遮断装置９０１，９０２，９０３，９０４は
制御装置４００によって遮断時点が制御される。すなわ
ち、制御装置４００には衝撃検出装置が内蔵されてい
て、電気自動車が衝突するなどの事故にあったときの衝
撃を検出して電流遮断装置９０１，９０２，９０３，９
０４で前電池１１０、後電池１２０の端子近くで電流を
遮断することによって、事故の後に回路短絡による火災
の発生などの波及事故を防止しようとするものである。 【０００４】火薬の爆発力で電流を遮断する方式の電流
遮断装置は、他の分野でも使用されているものである
（例えば、特公昭４５−２８１３９号公報）。その原理
は、装置の中の導体に狭あい部を介して設けられた遮断
棒を設け、常時は狭あい部を通って遮断棒に電流が流れ
ており、遮断時に火薬の爆発力によって狭あい部が切れ
て遮断棒が移動し、その結果装置内の電流経路が切れて
電流遮断されるようになっている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】電気自動車の場合、電
流遮断装置９０１，９０２，９０３，９０４が遮断動作
するのは前述のように追突などの事故が発生した場合で
あり、特に乗員の生命の保護が大きな目的である。した
がって、その遮断動作の信頼性が特に要求される。この
点、例えば、火薬の爆発が終わったあと遮断棒がもとの
位置に戻ってしまうとか、電流遮断時に電流遮断装置に
かかる電圧が高いために、遮断棒が移動したときに発生
するアークが切れないことがあるとか、いったん切れた
アークが再点弧してしまうというような遮断失敗が生ず
る可能性は極力回避して安定した電極遮断の性能を持た
ねばならないが、従来の電流遮断装置は必ずしも満足で
きるものではないという問題がある。また、電流遮断動
作をした電流遮断装置は再使用はできず新品と取り替え
る必要があるが、外部から簡単に遮断動作の有無が判断
できないという問題もある。 【０００６】本発明の目的は、電流遮断後の遮断状態を
確実に維持することができ、しかも動作の有無の確認が
容易な電流遮断装置を提供することにある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、本発明の電流遮断装置は、請求項１に記載した
とおり、絶縁筒と、この絶縁筒の両端にそれぞれ配置さ
れた一方および他方の電極と、前記絶縁筒内の一方の電
極側に配置され、火薬が収納される雷管と、この雷管に
一方の電極の外部より接続され、該雷管に電流を供給す
るリード線と、前記一方および他方の電極を電気的に接
続する固定部、遮断棒、砲身部が一直線上に配置され、
該固定部が前記一方の電極に固定され、遮断棒が固定部
と砲身部に狭あい部を介して連結され、砲身部が前記他
方の電極に固定されるとともに前記遮断棒が移動可能な
空洞を有する通電導体とからなり、前記砲身部は、前記
雷管の爆発により前記狭あい部が切り離されて他方の電
極側に移動した遮断棒を係止させる係止部を有するもの
であって、前記他方の電極に、前記雷管の爆発により他
方の電極側に移動する遮断棒により一端が押圧され、他
端が他方の電極の外部より突出する動作表示棒を圧入勘
合するとともに、前記遮断棒の動作表示棒に当接するま
での移動距離を、遮断棒と一方の電極との所要絶縁距離
よりも大きくしてなることを特徴とする。 【０００８】 【０００９】 【００１０】 【００１１】 【作用】本願発明の電流遮断装置によれば、雷管の爆発
により狭あい部が切り離されて他方の電極側に移動した
遮断棒が、砲身部の係止部に確実に係止する。 【００１２】 【００１３】また、他方の電極に設けた動作表示棒は、
雷管の爆発により他方の電極側に移動した遮断棒により
一端が押し込まれ、他端が他方の電極より外部に突出す
る。また、動作表示棒を他方の電極に圧入勘合して製作
することによって、遮断動作の前後とも動作表示棒が容
易に移動することがない。更に、雷管の爆発により狭あ
い部より切り離されて他方の電極側に移動した遮断棒と
一方の電極との間の絶縁距離が確保された電流遮断後
に、動作表示棒が移動する。 【００１４】 【実施例】以下この発明を実施例に基づいて説明する。
図１はこの発明の第１の実施例を示す電流遮断装置の縦
断面図である。図７の電流遮断装置９０１，９０２，９
０３，９０４は全て同じ構成のものなので電流遮断装置
９０１だけを取り上げる。この図において、電流遮断装
置９０１は、筒状の絶縁筒９３と、この絶縁筒９３内に
収納される通電導体９６とこの通電導体９６の両側に電
気的、機械的に固定された他方の電極９７および一方の
電極９９とから構成されている。通電導体９６はその中
央部が遮断棒９６ａ、遮断棒９６ａの図の左側の部分が
砲身部９６Ｌ、右側の部分が固定部９６Ｒになってい
る。砲身部９６Ｌは遮断棒９６ａがこの中を通過できる
ようになっている。固定部９６Ｒは後述するねじ部が設
けられていてこれに一方の電極９９がねじ込まれて固定
されており、同じように、砲身部９６Ｌの図の左端もね
じ部が設けられていて他方の電極９７がねじこまれ固定
されている。遮断棒９６ａの固定部９６Ｒとの連結部は
くびれていて狭あい部９６ｂが形成されており、砲身部
９６Ｌとの連結部もくびれていて狭あい部９６ｃが形成
されている。一方の電極９９の遮断棒９６ａ側には火薬
が詰め込まれリード線５０１を介して外部から供給され
た電流によってこの火薬が爆発するいわゆる雷管９４が
内蔵されている。他方の電極９７には中心軸に沿って貫
通孔が設けられていて動作表示棒９８が挿入されてい
る。動作表示棒９８の右端の頭部は砲身部９６Ｌの中に
突き出しており、左端は他方の電極９７の端面と面一に
なっている。遮断棒９６ａの外径側には絶縁筒９３の内
面に接して消弧絶縁筒９５が設けられている。他方の電
極９７には外部回路と接続される端子９１が取付けら
れ、同じようにして一方の電極９９には端子９２が取付
けられている。 【００１５】図２は図１の通電導体の断面図である。こ
の図において、通電導体９６は図の左側の砲身部９６
Ｌ、中央部の遮断棒９６ａ、右側の固定部９６Ｒからな
っている。固定部９６Ｒには一方の電極９９が取付けら
れるねじ部９６ｇが設けられており、その中は中空にな
っていて、この部分は前述のように火薬が詰め込まれリ
ード線５０１が導入された雷管９４となる。 【００１６】砲身部９６Ｌには、他方の電極９７が取付
けられるねじ部９６ｈが設けられ、その中は筒状になっ
ていて、その内径は遮断棒９６ａの外径よりも僅かに大
きくなっている。砲身部９６Ｌの左先端近く、ねじ部９
６ｈの右側には係止部である径大部９６ｆが設けられて
いて、砲身部９６Ｌの内径よりも大きな径になってお
り、この部分で外径側にふくらんだ空間が形成されてい
る。 【００１７】遮断棒９６ａは丸棒状をしていて、固定部
９６Ｒとは狭あい部９６ｂで、砲身部９６Ｌとは狭あい
部９６ｃでそれぞれ連結されており、左端は凹部９６ｅ
及びその回りの突出部９６ｄが設けられていて、この凹
部の断面形状は動作表示棒９８の頭部と他方の電極９７
の突出部断面形状に合わせた形状になっている。具体的
には凹部９６ｅの底部は底面が平らな桶状でその上は円
錐形になっている。径大部９６ｆの軸方向寸法Ｌ4 は後
述の他方の電極９７の突出部の軸方向寸法Ｌ5（図３参
照）と殆ど同じに設定される。 【００１８】通電導体９６は、砲身部９６Ｌ、遮断棒９
６ａ、固定部９６Ｒの３つを一体のものとして成形する
ことも可能であり、また、これらを別々に製作し、ロー
付けや拡散接合などで接続して同時に狭あい部９６ｂ，
９６ｃを形成する製作方法を採用することもできる。図
３は図１の他方の電極９７及びこれを貫通する動作表示
棒９８であり、（ａ）は他方の電極９７の断面図、
（ｂ）は動作表示棒９８の側面図、（ｃ）はこれらの組
立断面図である。これらの図において、他方の電極９７
には貫通孔９７ｂが中心軸に沿って設けられており、通
電導体９６の砲身部９６Ｌに設けられたねじ部９６ｈに
ねじ込まれるねじ部９７ｃと符号を付けない端子９１取
付け用のねじ部が設けられている。他方の電極９７の右
端部には突出部９７ａが形成されいて、その軸方向寸法
及び円錐部の傾斜などは前述の通電導体９６の凹部９６
ｅ（図２参照）の円錐部と略同じである。 【００１９】動作表示棒９８は他方の電極９７よりも硬
度の高い材料で製作され、その径は貫通孔９７ｂの内径
寸法よりも少し小さな容易に挿入できる部分と外径寸法
の大きな径大部９８ｂとからなり、右端部には通電導体
９６の凹部９６ｅの底面で接触して押し込まれるために
径を大きくした頭部９８ａが設けられている。動作表示
棒９８の径大部９８ｂはローレット加工などにより製作
され、これよりも径の小さな貫通孔９７ｂに圧入によっ
て挿入、すなわち、圧入勘合される。径大部９８ｂが設
けられていることによって圧入後の動作表示棒９８は簡
単には貫通孔９７ａの中を移動することなくその位置が
保持される。径大部９８ｂの径寸法及びその軸方向寸法
Ｌ6 を適当な値に選定すれば、適当な圧入力と保持力を
得ることができる。 【００２０】以下に図１に示す電流遮断装置の電流遮断
動作について説明する。電気自動車が衝突事故によって
エアバックが作動するような衝撃が発生した場合に、図
８に示す制御装置４００に内蔵されている衝撃検出器の
出力信号によりリード線５０１を通って雷管９４に電流
が流れその火薬が爆発する。この爆発によって雷管９４
の内圧が急激に上昇し遮断棒９６ａを他方の電極９７側
に押す力が働く。この力によって狭あい部９６ｂ，９６
ｃが切れて遮断棒９６ａは自由になり砲身部９６Ｌの中
を飛んで他方の電極９７にぶつかる。そのため、通電導
体９６は遮断棒９６ａがあった部分で導体が切れてしま
って電流通路がなくなり通電導体９６に流れていた電流
が遮断される。 【００２１】図４は通電導体９６の凹部９６ｅの底面が
動作表示棒９８の頭部９８ａに接触した瞬間の電流遮断
装置の縦断面図である。この図において、一方の電極９
９及び固定部９６Ｒの左先端面と遮断棒９６ａの右先端
面との距離Ｌ1 はこれらの間に必要な絶縁距離を越える
値に設定する。この図の状態から時間が経過して遮断棒
９６ａが動作表示棒９８を押付けて動作表示棒９８の左
先端部が他方の電極９７の左端面から突き出すまでに移
動させるには前述のように径大部９８ｂがあることから
大きな力を必要とする。したがって、万一動作表示棒９
８を押しつけて移動させるのに失敗して遮断棒９６ａが
図４の位置に停止したとしても一方の電極９９と遮断棒
９６ａとの間で絶縁破壊を起こして遮断失敗にならない
ように前述のように寸法Ｌ1 を充分大きくとったもので
ある。 【００２２】図５は遮断動作が完了した後の電流遮断装
置の縦断面図である。図４の状態から更に遮断棒９６ａ
は図の左の方向に移動し動作表示棒９８を押付けて図示
のように左先端を突き出させる。前述のように動作表示
棒９８には径大部９８ｂが設けられているのでいったん
突き出るとそのままの位置を維持する。したがって、電
流遮断装置が遮断動作をしたかどうかを目視で確認する
ことができる。また、遮断棒９６ａは非常に大きな力で
押されて左方向に移動するので、他方の電極９７にぶつ
かった後、突出部９６ｄが径大部９６ｆに押付けられて
塑性変形して入り込み、その結果、押付ける力が無くな
った後も塑性変形した部分が動き止めになって遮断棒９
６ａは他方の電極９７にぶつかったままの位置を保持す
る。したがって、何らかの理由で遮断棒９６ａが元の位
置に戻ってしまって通電路が再形成されるということが
ない。 【００２３】狭あい部９６ｂ，９６ｃが切断して遮断棒
９６ａが左の方に移動を開始したときこの部分に電流が
流れていたとすると狭あい部９６ｂが切れて間隔が開い
た部分でアークが発生する。このアークは遮断棒９６ａ
の急速な移動によって切れてしまってアークが消滅する
いわゆる消弧されて電極遮断が完了するのが普通である
が、例えば、短絡電流が流れたなどの電流が大きい場合
には消弧が困難になることが考えられる。このようなこ
とが考慮されて消弧絶縁筒９５は消弧性能を高めるため
に設けられたものである。 【００２４】消弧絶縁筒９５の材料は遮断特性に優れ、
遮断後の絶縁特性が充分維持されるものが良く、熱分解
された分解ガスの水素／炭素比が大きいと遮断時の水素
ガスの発生が多くアークの冷却消弧に効果的である。更
に、分解ガスのベンゼン誘導体含有率が含まれないと遮
断後の絶縁抵抗の維持に効果的であり、このような材料
としてポリアセタール樹脂が適している。しかし、これ
だけに限定するもではない。なお、消弧絶縁筒９５は絶
縁筒９３の保護の役目も担っている。 【００２５】図６はこの発明の第２の実施例を示す電流
遮断装置の断面図である。この図において、図１の実施
例との相違点は、雷管９４の先端部に消弧材９５Ａを配
置した点である。火薬が爆発すると狭あい部９６ｂ，９
６ｃが切断して遮断棒９６ａが移動するにともなってア
ークが発生し、このアークは消弧材９５Ａに吹き掛かっ
てガスを発生させこのガスの冷却効果によってアークは
急速に冷却されて消弧する。消弧材９５Ａとしては前述
の消弧絶縁筒９５に適した材料であるポリアセタール樹
脂の粉末が適しているが、これにこだわるものではな
い。 【００２６】図６の消弧材９５Ａを設ける構成以外の構
成は全て第１の実施例で一括して述べたが、動作表示棒
９８の設置、消弧絶縁筒９５の設置、塑性変形を利用し
て遮断棒９６ａの位置を保持するための径大部９６ｆの
設置などの構成は必ずしも一括して電流遮断装置に盛り
込む必然性はない。すなわち、それぞれが単独又は適宜
組み合わされて電流遮断装置に適用されれば、それぞれ
がそれぞれごとに作用が生じて効果を生む。したがっ
て、消弧材９５Ａの設置を含めて４つの事項を適宜組み
合わせて実際の電流遮断装置に適用することになる。 【００２７】 【発明の効果】この発明は前述のように、請求項１に記
載した電流遮断装置によれば、砲身部に係止部を設けた
ので、他方の電極側に移動した遮断棒が確実に係止する
ので、この後遮断棒が移動することはなく遮断状態を確
実に維持することができるという効果が得られる。 【００２８】 【００２９】また、電流遮断時に、遮断棒が動作表示棒
に当たって他方の電極から外部に突き出るようにしたの
でこの突き出しを外部から目視できることから、電流遮
断動作の有無を容易に確認することができるという効果
が得られる。また、動作表示棒を電極に圧入勘合して製
作することによって、遮断動作の前後とも動作表示棒が
容易に移動することがないので遮断動作の有無の確認を
誤ることがない。更に、遮断棒が動作表示棒に接触する
までの移動距離を、遮断棒と一方の電極との所要絶縁距
離よりも大きく設定しておくことによって、たとえ、遮
断棒がその位置で停止しても必要とする絶縁強度が確保
されることから、確実な電流遮断動作が行えるという効
果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施例を示す遮断動作前の電
流遮断装置の縦断面図 【図２】図１の通電導体の断面図 【図３】図１の動作表示機構を構成する部材を示し、
（ａ）は他方の電極の断面図、（ｂ）は動作表示棒の側
面図、（ｃ）は他方の電極と動作表示棒との組立断面図 【図４】図１の電流遮断装置の遮断動作の一時点での縦
断面図 【図５】図１の電流遮断装置の遮断動作完了後の縦断面
図 【図６】この発明の第２の実施例を示す電流遮断装置の
縦断面図 【図７】電気自動車とその駆動系の模式図 【図８】図７の電気回路の回路図 【符号の説明】 １０…電気自動車、１１０…前電池、１２０…後電池、
９０１，９０２，９０３，９０４…電流遮断装置、４０
０…制御装置、５０１…リード線、９１，９２…端子、
９３…絶縁筒、９４…雷管、９５…消弧絶縁筒、９５Ａ
…消弧材、９６…通電導体、９６ａ…遮断棒、９６ｂ，
９６ｃ…狭あい部、９６ｄ…突出部、９６ｅ…凹部、９
６ｆ…径大部、９６ｇ，９６ｈ…ねじ部、９７…他方の
電極、９９…一方の電極、９８…動作表示棒、９８ａ…
頭部、９８ｂ…径大部
流遮断装置の縦断面図 【図２】図１の通電導体の断面図 【図３】図１の動作表示機構を構成する部材を示し、
（ａ）は他方の電極の断面図、（ｂ）は動作表示棒の側
面図、（ｃ）は他方の電極と動作表示棒との組立断面図 【図４】図１の電流遮断装置の遮断動作の一時点での縦
断面図 【図５】図１の電流遮断装置の遮断動作完了後の縦断面
図 【図６】この発明の第２の実施例を示す電流遮断装置の
縦断面図 【図７】電気自動車とその駆動系の模式図 【図８】図７の電気回路の回路図 【符号の説明】 １０…電気自動車、１１０…前電池、１２０…後電池、
９０１，９０２，９０３，９０４…電流遮断装置、４０
０…制御装置、５０１…リード線、９１，９２…端子、
９３…絶縁筒、９４…雷管、９５…消弧絶縁筒、９５Ａ
…消弧材、９６…通電導体、９６ａ…遮断棒、９６ｂ，
９６ｃ…狭あい部、９６ｄ…突出部、９６ｅ…凹部、９
６ｆ…径大部、９６ｇ，９６ｈ…ねじ部、９７…他方の
電極、９９…一方の電極、９８…動作表示棒、９８ａ…
頭部、９８ｂ…径大部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01H 39/00
H01H 85/00 - 85/62
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】絶縁筒と、この絶縁筒の両端にそれぞれ配
置された一方および他方の電極と、前記絶縁筒内の一方
の電極側に配置され、火薬が収納される雷管と、この雷
管に一方の電極の外部より接続され、該雷管に電流を供
給するリード線と、前記一方および他方の電極を電気的
に接続する固定部、遮断棒、砲身部が一直線上に配置さ
れ、該固定部が前記一方の電極に固定され、遮断棒が固
定部と砲身部に狭あい部を介して連結され、砲身部が前
記他方の電極に固定されるとともに前記遮断棒が移動可
能な空洞を有する通電導体とからなり、前記砲身部は、
前記雷管の爆発により前記狭あい部が切り離されて他方
の電極側に移動した遮断棒を係止させる係止部を有する
ものであって、前記他方の電極に、前記雷管の爆発によ
り他方の電極側に移動する遮断棒により一端が押圧さ
れ、他端が他方の電極の外部より突出する動作表示棒を
圧入勘合するとともに、前記遮断棒の動作表示棒に当接
するまでの移動距離を、遮断棒と一方の電極との所要絶
縁距離よりも大きくしてなることを特徴とする電流遮断
装置。
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
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| US4852494A (en) * | 1987-11-16 | 1989-08-01 | Williams Robert A | Explosively actuated switch |
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1995
- 1995-04-06 JP JP08096295A patent/JP3367265B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-04-02 US US08/626,379 patent/US5808253A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
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|---|---|
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