JP3568824B2 - 回路遮断装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気回路を短時間で遮断する回路遮断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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に何らかの異常が発生したり、バッテリーと各負荷とを接続している複数の電線によって構成されたワイヤーハーネス等に何らかの異常が発生したとき、バッテリーと、ワイヤーハーネスとの間に介挿された大電流ヒューズを溶断させて、バッテリーと、ワイヤーハーネスとの間を遮断し、これによって各負荷やワイヤーハーネス等が焼損するのを防止している。
【０００３】
しかしながら、このような大電流ヒューズを使用した電装システムでは、パワーウインドウ等の負荷に何らかの異常が発生したり、バッテリーと各負荷とを接続しているワイヤーハーネス等に何らかの異常が発生したりしても、大電流ヒューズに予め設定されている許容値以上の電流が流れないと、これが溶断しないことから、許容値に近い大きな電流が連続的に流れているとき、これを検知して、バッテリーと、ワイヤーハーネスとの間を遮断する各種の保護装置が開発されている。
【０００４】
図１０は保護装置のうち、バイメタルを使用した保護装置の一例を示す断面図である。図１０に示す保護装置は、絶縁樹脂などによって構成され、上部側にヒューズ収納部１０２が形成されたハウジング１０３と、このハウジング１０３のヒューズ収納部１０２を開閉自在に閉止する蓋１１３と、上端部分がヒューズ収納部１０２内に突出し、下端が外部に露出するように、ハウジング１０３の下側に配置され、外部に露出した部分がバッテリー１０４のプラス端子に接続される電源ターミナル１０５と、上端部分がヒューズ収納部１０２に突出し、下端が外部に露出するように、ハウジング１０３の下側に配置され、外部に露出した部分がワイヤーハーネス１０６を構成する電線１０７を介して負荷１０８に接続される負荷ターミナル１０９と、ヒューズ収納部１０２内に配置された低融点金属などによって構成され、その一端が電源ターミナル１０５の上端に接続され、他端が負荷ターミナル１０９の上端に接続される可溶体１１０と、電源ターミナル１０５、負荷ターミナル１０９の中間位置となるように、かつ下端が外部に露出するように、ハウジング１０３の下側に配置され、外部に露出した部分がバッテリー１０４のマイナス端子に接続される中間ターミナル１１１と、２種類の金属を張り合わせた長板状部材によって構成され、下端側が中間ターミナル１１１の上端に接続され、上端側がＬ字状に曲げられて可溶体１１０と対向するように配置されるバイメタル１１２とを備えている。
【０００５】
そして、車両のイグニッションスイッチ等が操作され、バッテリー１０４のプラス端子、電源ターミナル１０５、可溶体１１０、負荷ターミナル１０９、ワイヤーハーネス１０６の電線１０７、負荷１０８、バッテリー１０４のマイナス端子なる経路で、電流が流れているとき、負荷１０８あるいはこの負荷１０８と保護装置１０１とを接続しているワイヤーハーネス１０６に何らかの異常が発生して、可溶体１１０に許容値以上の電流が流れたとき、これが発熱して溶断し、負荷１０８やワイヤーハーネス１０６などを保護する。
【０００６】
また、負荷１０８あるいは負荷１０８と保護装置１０１とを接続しているワイヤーハーネス１０６に何らかの異常が発生し、可溶体１１０に大きな電流が流れていても、これが許容値を越えていないとき、可溶体１１０に流れている電流によって可溶体１１０が発熱し、バイメタル１１２が変形を開始する。そして、可溶体１１０に大きな電流が流れ始めてから、所定時間が経過した時点で、バイメタル１１２の先端が可溶体１１０に接触して、バッテリー１０４のプラス端子、電源ターミナル１０５、可溶体１１０、中間ターミナル１１１、バッテリー１０４のマイナス端子なる経路で、可溶体１１０に大きな短絡電流が流れ、これが溶断する。
【０００７】
これにより、予め設定されている時間以上、許容値以下の電流が流れたときにも、回路を遮断して、ワイヤーハーネス１０６や負荷１０８などを保護する。
【０００８】
また、このような保護装置１０１以外に保護装置として、図１１に示す保護装置１２１も開発されている。
【０００９】
図１１に示す保護装置１２１は、絶縁樹脂などによって構成されるハウジング１２２と、このハウジング１２２の一側面側に埋設され、下端部分がバッテリー１２３のプラス端子に接続される電源ターミナル１２４と、ハウジング１２２の他側面側に埋設され、下端部分がワイヤーハーネス１２５を構成する電線１２６を介して負荷１２７に接続される負荷ターミナル１２８と、低融点金属等をＵ字型に形成した可溶導線１２９及び可溶導線１２９を覆うように形成される耐熱被覆１３０によって構成され、一端が電源ターミナル１２４の上端に接続され、他端が負荷ターミナル１２８の上端に接続される電線１３１と、マルテンサイト相になっているとき、図７に示すように、電線１３１に巻き付けられた形状にされ、１２０°Ｃ〜１７０°Ｃの温度まで加熱されたとき、電線１３１を締め付ける形状の母相に戻る形状記憶合金によって構成されるコイル１３２と、ハウジング１２２の外部に設けられ、上端がコイル１３２の一端に接続され、下端がバッテリー１２３のマイナス端子に接続される外部ターミナル１３３とを備えている。
【００１０】
そして、車両のイグニッションスイッチ等が操作され、バッテリー１２３のプラス端子、電源ターミナル１２４、電線１３１の可溶体１２９、負荷ターミナル１２８、ワイヤーハーネス１２５の電線１２６、負荷１２７、バッテリー１２３のマイナス端子なる経路で、電流が流れているとき、負荷１２７あるいは負荷１２７と保護装置１２１とを接続しているワイヤーハーネス１２５に何らかの異常が発生して、可溶導線１２９に許容値以上の電流が流れたとき、これが発熱して溶断し、負荷１２７やワイヤーハーネス１２５などを保護する。
【００１１】
また、負荷１２７あるいは負荷１２７と保護装置１２１とをワイヤーハーネス１２５に何らかの異常が発生し、可溶導線１２９に大きな電流が流れていても、これが許容値を越えていないとき、可溶導線１２９に流れている電流によって可溶導線１２９が発熱し、コイル１３２の温度が上昇する。そして、可溶導線１２９に大きな電流が流れ始めてから、所定時間が経過し、コイル１３２の温度が１２０°Ｃ〜１７０°Ｃの温度まで上昇したとき、コイル１３２がマルテンサイト相から母相に遷移して、熱によって軟化している耐熱被覆１３０に食い込んで、可溶導線１２９に接触し、バッテリー１２３のプラス端子、電源ターミナル１２４、可溶導線１２９、コイル１３２、外部ターミナル１３３、バッテリー１２３のマイナス端子なる経路で、可溶導線１２９に大きな短絡電流が流れ、これが溶断する。
【００１２】
これにより、予め設定された時間以上、許容値以下の電流が流れたときにも、回路を遮断して、ワイヤーハーネス１２５や負荷１２７などを保護する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の保護装置１０１、１２１にあっては、以下に述べるような問題があった。
【００１４】
まず、図１０に示す保護装置では、熱膨張率が異なる２種類の金属を張り合わせたバイメタル１１２を使用して、可溶体１１０に大きな電流が流れているかどうかを検出しているので、可溶体１１０に流れる電流の大きさが変化すると、バイメタル１１２が変形して、回路を遮断するまでの時間が変化する。
【００１５】
このため、大きな電流が断続的に流れるような故障が発生したとき、可溶体１１０の温度がある程度以上、上昇しなくなり、保護装置１０１が回路を遮断する前に、ワイヤーハーネス１０６や負荷１０８などが燃え出してしまう虞れがあった。
【００１６】
一方、図１１に示す保護装置１２１では、形状合金記憶によって構成されるコイル１３２を使用して、可溶導線１２９に大きな電流が流れているかどうかを検出しているので、可溶導線１２９に流れる電流の大きさが変化すると、コイル１３２が変形して、回路を遮断するまでの時間が変化する。
【００１７】
このため、大きな電流が断続的に流れるような故障が発生したとき、可溶導線１２９の温度がある程度以上、上昇しなくなり、保護装置１２１が回路を遮断する前に、ワイヤーハーネス１２５や負荷１２７などを過度に発熱させてしまう虞れがあった。
【００１８】
また、図１０及び図１１に示す保護装置では、熱変形電導部材であるバイメタル１１２やコイル１３２の熱反応時間が通電電流に左右されていた。さらには、熱変形電導部材の熱反応が異常時（過電流通電）にタイムリーに作動しない場合があった。
【００１９】
本発明は、車両の異常信号が入力されたとき、回路を短時間で且つ確実に遮断して、電気部品を保護することができる回路遮断装置を提供することを課題とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、以下の構成とした。請求項１の発明は、第１の接続端子と第２の接続端子との間に配置され、前記第１の接続端子及び前記第２の接続端子に接触し、加熱剤を充填した導電性を有する加熱部と、車両の異常時に外部からの異常信号により、前記加熱部に充填された加熱剤に着火する着火部と、前記加熱部の近傍または前記加熱部に接触して配置される伸縮自在な弾性部材と、この弾性部材、前記着火部及び前記加熱部を収納する外ケースと、前記弾性部材を圧縮した状態で前記外ケースに固定する樹脂部材とを備、前記樹脂部材は、基部と、この基部に連結され且つ前記弾性部材が巻き付けられた胴部と、この胴部の端部に形成され且つ前記弾性部材を圧縮した状態で係止させる係止部とを有してなることを特徴とする。
【００２１】
請求項１の発明によれば、外部からの異常信号により着火部が着火すると、加熱部に充填された加熱剤が発熱し、その熱により樹脂部材が溶融する。すると、圧縮されていた弾性部材が伸張して加熱部を跳ね上げるため、加熱部と第１の接続端子及び第２の接続端子との電気的接続が切断される。このため、第１の接続端子及び第２の接続端子の電気的接続が遮断されるから、回路を短時間で且つ確実に遮断して、電気部品を保護することができる。また、加熱剤の発熱により係止部が溶融すると、胴部に巻き付けられた弾性部材が伸張して、加熱部が跳ね上がり、第１の接続端子及び第２の接続端子の電気的接続が遮断される。また、弾性部材を樹脂部材で保持しているため、第１の接続端子及び第２の接続端子と加熱部との接合部に外力が加わらなくなる。
【００２２】
請求項２の発明は、前記加熱部の端部には側壁部が形成され、前記第１の接続端子及び前記第２の接続端子のそれぞれの先端部と前記側壁部とを低融点材により接合したことを特徴とする。
【００２３】
請求項２の発明によれば、第１の接続端子及び第２の接続端子のそれぞれの先端部と側壁部とを低融点材により接合したため、加熱剤の発熱により樹脂部材及び低融点材が溶融すると、加熱部が跳ね上がり、第１の接続端子及び第２の接続端子の電気的接続が遮断されるから、回路を短時間で且つ確実に遮断して、電気部品を保護することができる。また、第１の接続端子及び第２の接続端子と加熱部との接合部である低融点材にバネ力が加わらないため、接合部の信頼性を向上することができる。
【００２４】
請求項３の発明では、前記弾性部材は、同心状に配置された複数の径の異なる子ばねからなる竹の子ばねであることを特徴とするもので、バネ材に竹の子ばねを用いて、竹の子ばねを圧縮した状態で樹脂部材に固定しているため、通常の圧縮バネを用いるよりも、高さ方向を低くできるから、回路遮断装置の小型化を図ることができる。
【００２７】
請求項４の発明では、前記外ケースは、上側ケースと、この上側ケースに被せられる下側ケースとからなり、この下側ケースには開口部が形成され、前記弾性部材が巻き付けられた前記樹脂部材は、前記開口部に挿入可能に構成されてなることを特徴とする。
【００２８】
請求項４の発明によれば、弾性部材が巻き付けられた樹脂部材は、下側ケースに形成された開口部に挿入可能に構成されてなるため、装置全体の組み付けが容易に行える。また、回路遮断後には、樹脂部材と加熱部とを交換すれば、下側ケースはそのまま再利用可能である。
【００２９】
請求項５の発明では、前記加熱剤は、金属酸化物の粉末、アルミニウムの粉末とを混合させたテルミット剤であることを特徴とするもので、テルミット反応によりテルミット反応熱を発生することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の回路遮断装置の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００３１】
＜第１の実施の形態＞
図１は第１の実施の形態の回路遮断装置の遮断前の断面図である。図２は第１の実施の形態の回路遮断装置の上面図である。図３は第１の実施の形態の回路遮断装置の遮断後の断面図である。なお、図１に示す断面図は、図２に示す回路遮断装置のＡ−Ａ′間の断面図である。
【００３２】
図１に示す回路遮断装置において、板状の長い第１のバスバー１１は、例えば、銅または銅合金からなり、図示しないバッテリ等に接続されており、この第１のバスバー１１の先端であるバスバー先端部１３は、下方に略直角に曲げられている。また、板状の長い第２のバスバー１９も、例えば、銅または銅合金からなり、図示しない負荷等に接続されており、この第２のバスバー１９の先端であるバスバー先端部２１も、下方に略直角に曲げられている。
【００３３】
第１のバスバー１１と第２のバスバー１９との間にはケース底部１５ａを有する四角形をなす蓋状の外ケース１５が配置され、外ケース１５の先端であるケース先端部１６が第１のバスバー１１及び第２のバスバー１９のそれぞれの先端付近に取り付け固定されている。
【００３４】
外ケース１５は、樹脂（熱可塑性樹脂）等の絶縁材料の容器からなる。さらに、外ケース１５の中央部付近には上側が開口された略円筒状のケース突起部１７が形成されているとともに、左右両端に四角形状の穴部１８が形成されている。
【００３５】
外ケース１５内には空洞部２２が形成され、この空洞部２２には外ケース１５と対向配置された蓋状のテルミットケース２５が収納されており、このテルミットケース２５には加熱剤２７が充填されている。テルミットケース２５は、熱伝導度が良く、加熱剤２７の発熱で溶けない、例えば、黄銅、銅、銅合金、ステンレス等を用いると良い。テルミットケース２５は、金属の絞り加工等により成形され、円筒または直方体からなる。
【００３６】
また、テルミットケース２５は、第１のバスバー１１及び第２のバスバー１９の高さ位置とほぼ同一高さ位置に配置され、テルミットケース２５には下方に左側壁部２５ａと右側壁部２５ｂとが形成されている。
【００３７】
左側壁部２５ａは、第１のバスバー１１のバスバー先端部１３にハンダ（例えば、融点が２００℃〜３００℃）等の低融点材としての低融点金属２３により接合されている。右側壁部２５ｂは、第２のバスバー１９のバスバー先端部２１に低融点金属２３により接合されている。このため、低融点金属２３及びテルミットケース２５を介して第１のバスバー１１と第２のバスバー１９とが電気的に接続可能となっている。
【００３８】
低融点金属２３としては、例えば、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ａｌ及びＣｕから選ばれる少なくとも１種の金属からなる。
【００３９】
加熱剤２７は、例えば、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）等の金属酸化物の粉末、アルミニウムの粉末とによって構成され、リード線３１の発熱によりテルミット反応を起こして高熱を発生するテルミット剤である。このテルミット剤は、防湿対策として金属製の容器であるテルミットケース２５に封入される。なお、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）を用いる代わりに、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）、酸化マンガン（ＭｎＯ２）などを用いても良い。
【００４０】
また、加熱剤２７としては、Ｂ、Ｓｎ、ＦｅＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ及びＡｌの中から選ばれる少なくとも１種の金属粉末と、ＣｕＯ、ＭｎＯ２、Ｐｂ３Ｏ４、ＰｂＯ２、Ｆｅ３Ｏ４およびＦｅ２Ｏ３の中から選ばれる少なくとも１種の金属酸化物と、アルミナ、ベントナイト、タルク等からなる添加剤の少なくとも１種の混合物を用いても良い。このような加熱剤によれば、着火部２９により容易に着火され、低融点金属２３を短時間で溶融することができる。
【００４１】
また、空洞部２２内のケース突起部１７に対向する位置にはテルミットケース２５の表面に接触して着火部２９が配置されており、この着火部２９にはケース突起部１７を挿通するリード線３１が接続されている。着火部２９は、着火剤を有し、車両の衝突事故等の車両の異常時にリード線３１に流れる電流によって発生する発熱により着火剤を点火して加熱剤２７にテルミット反応熱を発生させるようになっている。
【００４２】
また、加熱剤２７とケース底部１５ａとの間には伸縮自在な弾性部材としての竹の子ばね３４が配置されている。竹の子ばね３４は、加熱剤２７に接触して配置しても良く、あるいは加熱剤２７の近傍に配置しても良い。
【００４３】
この竹の子ばね３４は、同心状に配置された複数の径の異なる子ばね３４ａ〜３４ｎからなる。図１に示す回路遮断前の状態では、竹の子ばね３４は、頭部３５ａ，３５ｃと胴部３５ｂとからなる樹脂性のリベット３５によりケース底部１５ａに圧縮固定されている。
【００４４】
図３に示す回路遮断後の状態では、加熱剤２７のテルミット反応熱により低融点金属２３及びリベット３５が加熱されて溶融した場合に、同心状に配置された複数の径の異なる子ばね３４ａ〜３４ｎが階段状に伸張して、テルミットケース２５及び着火部２９が上方に跳ね上がるようになっている。
【００４５】
次に、このように構成された第１の実施の形態の回路遮断装置の動作を図面を参照して説明する。
【００４６】
まず、通常では、第１のバスバー１１と第２のバスバー１９とは、低融点金属２３及びテルミットケース２５を介して電気的に接続され、図示しないバッテリから図示しない負荷に電流が供給される。
【００４７】
次に、車両が障害物等に衝突したり、あるいは車両が崖等から転落したりすると、衝突センサー等により車両の異常を検知する。車両の異常検知により、リード線３１を通って着火部２９へ電流が流れる。
【００４８】
すると、電流による発熱により着火部２９が発火するため、テルミット剤である加熱剤２７が以下の反応式によりテルミット反応熱を発生する。
【００４９】
Ｆｅ２Ｏ３＋２ＡＬ→ＡＬ２Ｏ３＋２Ｆｅ＋３８６．２Ｋｃａｌ
このテルミット反応熱によりテルミットケース２５が加熱され、加熱剤２７の発熱とテルミットケース２５の熱により、バスバー先端部１３とテルミットケース２５の左側壁部２５ａとを接合している低融点金属２３、バスバー先端部２１とテルミットケース２５の右側壁部２５ｂとを接合している低融点金属２３が加熱されて、溶融する。また、これと同時に、竹の子ばね３４をケース底部１５ａに圧縮固定した樹脂性のリベット３５が前記熱によって溶融する。
【００５０】
すると、図３に示すように、同心状に配置された複数の径の異なる子ばね３４ａ〜３４ｎが階段状に伸張するため、テルミットケース２５及び着火部２９が上方に跳ね上がる。
【００５１】
このため、テルミットケース２５と、第１のバスバー１１及び第２のバスバー１９との電気的接続が切断される。すなわち、第１のバスバー１１と第２のバスバー１９とが電気的に遮断されて、車両の電気回路が遮断されることになる。
【００５２】
このように、第１の実施の形態の回路遮断装置によれば、車両からの異常信号を入力して、着火部２９の発火により、加熱剤２７でテルミット反応を起こさせ、そのテルミット反応熱で、低融点金属２３及びリベット３５を溶融させるため、竹の子ばね３４が瞬時に跳ね上がる。
【００５３】
このため、車両の電気回路を短時間で且つ確実に遮断することができ、電気部品を保護することができる。さらに、加熱剤２７のテルミット反応熱を利用するため、簡単な構造の回路遮断装置を提供することができる。
【００５４】
また、第１のバスバー１１及び第２のバスバー１９とテルミットケース２５との接合部である低融点金属２３にバネ力が加わらないため、接合部の信頼性を向上することができる。
【００５５】
さらに、バネ材に竹の子ばね３４を用いて、竹の子ばね３４を圧縮した状態で樹脂性のリベット３５に固定しているため、通常の圧縮バネを用いるよりも、高さ方向を低くできるから、回路遮断装置の小型化を図ることができる。
【００５６】
なお、第１の実施の形態では、竹の子ばね３４及び低融点金属２３を設け、リベット３５及び低融点金属２３が溶融したときに回路を遮断したが、例えば、低融点金属２３を設けることなく竹の子ばね３４のみを設け、リベット３５が溶融したときに回路を遮断するようにしても良い。
【００５７】
また、第１の実施の形態では、弾性部材として板バネを巻いた竹の子ばね３４を設けたが、竹の子ばね３４の代わりに、例えば、図４に示すような線材を渦巻き状に巻いた線材巻きばね３７を用いても良い。
【００５８】
また、竹の子ばね３４の代わりに、例えば、図５（ａ）に示すように、螺旋状に巻いた圧縮ばね３９を用い、この圧縮ばね３９を図５（ｂ）に示すように、外ケース１５に収納し、樹脂部材からなる樹脂円板４１により圧縮させるようにしても良い。そして、リベット３５が溶融したときに、圧縮ばね３９のバネ力によりテルミットケース２５を上方に跳ね上げるようにしても良い。
【００５９】
また、竹の子ばね３４を固定する場合の樹脂性のリベット３５は、ケース底部１５ａと一体成形しても良い。
【００６０】
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態の回路遮断装置を説明する。図６は第２の実施の形態の回路遮断装置の遮断前の断面図である。図７は第２の実施の形態の回路遮断装置の組立斜視図である。図８は第２の実施の形態の回路遮断装置の遮断前のリテーナの状態図である。図９は第２の実施の形態の回路遮断装置の遮断後のリテーナの状態図である。
【００６１】
第２の実施の形態の回路遮断装置において、キャップ１４ａには四角形状の溝部５１を有する延出部５０が形成されており、樹脂ケース１４ｂには楔状の係止部５５が形成されており、溝部５１に係止部５５が嵌合することで、樹脂ケース１４ｂにキャップ１４ａが被せられるようになっている。キャップ１４ａ及び樹脂ケース１４ｂは、樹脂（熱可塑性樹脂）等の絶縁材料の容器からなる。
【００６２】
樹脂ケース１４ｂに形成された開口部５３には、円筒状のテルミットケース２６が収納されており、このテルミットケース２６には、加熱剤２７とリード線３１が接続された着火部２９とが収納されていて、加熱剤上部には上蓋２４が被せられている。
【００６３】
丸穴部１２を有する第１のバスバー１１ａ及び丸穴部２０を有する第２のバスバー１９ａは、上方に略直角に折り曲げられており、折り曲げられた部分が樹脂ケース１４ｂを挿通し、バスバー先端部１３ａ，１６ａが低融点金属２３を介してテルミットケース２６の左右の側壁部に接触している。
【００６４】
テルミットケース２６の左右の側壁部は、バスバー先端部１３ａ，１６ａに低融点金属２３により接合されており、低融点金属２３及びテルミットケース２６を介して第１のバスバー１１ａと第２のバスバー１９ａとが電気的に接続可能となっている。
【００６５】
また、樹脂ケース１４ｂの開口部５３内にあって且つテルミットケース２６の下部には、加熱剤２７の発熱によって溶融する樹脂部材からなるリテーナ４５が配置されており、このリテーナ４５は、図８に示すように、基部６１と、この基部６１に形成された切欠部６３と、切欠部６３及び基部６１に対して植立したリテーナ胴部６５と、このリテーナ胴部６５の先端に形成されたリテーナ係止部６７とを有して構成される。
【００６６】
リテーナ胴部６５の外側には螺旋状にリテーナ胴部６５を巻いた圧縮バネ３９ａが配置されており、この圧縮バネ３９ａの先端部は、リテーナ係止部６７により係止されている。すなわち、リテーナ４５には圧縮バネ３９ａが圧縮された状態で挟み込まれている。
【００６７】
リテーナ胴部６５の一部は、テルミットケース２６に接触して配置されており、また、リテーナ係止部６７のフック部分が、樹脂ケース１４ｂに係合するようになっている。
【００６８】
なお、第２の実施の形態の回路遮断装置の各部分において、第１の実施の形態の回路遮断装置の部分と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は、省略する。
【００６９】
次に、このように構成された第２の実施の形態の回路遮断装置の動作を図面を参照して説明する。
【００７０】
まず、通常では、第１のバスバー１１ａと第２のバスバー１９ａとは、低融点金属２３及びテルミットケース２６を介して電気的に接続され、図示しないバッテリから図示しない負荷に電流が供給される。
【００７１】
次に、車両が障害物等に衝突したり、あるいは車両が崖等から転落したりすると、衝突センサー等により車両の異常を検知する。車両の異常検知により、リード線３１を通って着火部２９へ電流が流れる。
【００７２】
すると、電流による発熱により着火部２９が発火するため、加熱剤２７がテルミット反応熱を発生する。このテルミット反応熱によりテルミットケース２６が加熱され、加熱剤２７の発熱とテルミットケース２６の熱により低融点金属２３が加熱されて、溶融する。
【００７３】
また、これと同時に、圧縮バネ３９ａをリテーナ４５に圧縮固定した樹脂性のリテーナ係止部６７が前記熱によって溶融する。すると、図９に示すように、圧縮バネ３９ａが伸張するため、テルミットケース２６が跳ね上がる。
【００７４】
このため、テルミットケース２６と、第１のバスバー１１ａ及び第２のバスバー１９ａとの電気的接続が切断される。すなわち、車両の電気回路が遮断されることになる。
【００７５】
このように、第２の実施の形態の回路遮断装置によっても、前述した第１の実施の形態の回路遮断装置の効果と同様な効果を得ることができる。また、圧縮バネ３９ａをリテーナ４５により保持しているため、第１のバスバー１１ａ及び第２のバスバー１９ａとテルミットケース２６との接合部に外力を加えることがなくなる。
【００７６】
また、圧縮バネ３９ａとリテーナ４５とのサブアッシーをヒューズ下面、すなわち、樹脂ケース１４ｂの開口部５３から挿入するようにしているため、回路遮断装置全体の組み付けが容易になる。
【００７７】
さらに、回路が遮断された後には、リテーナ４５とテルミットケース２６とを交換すれば、樹脂ケース１４ｂは、そのままの状態で、ヒューズとして再利用が可能となる。
【００７８】
なお、第２の実施の形態では、圧縮バネ３９ａ及び低融点金属２３を設け、リテーナ４５及び低融点金属２３が溶融したときに回路を遮断したが、例えば、低融点金属２３を設けることなくリテーナ４５のみを設け、リテーナ４５が溶融したときに回路を遮断するようにしても良い。このほか、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能であるのは勿論である。
【００７９】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、外部からの異常信号により着火部が着火すると、加熱部に充填された加熱剤が発熱し、その熱により樹脂部材が溶融する。すると、圧縮されていた弾性部材が伸張して加熱部を跳ね上げるため、加熱部と第１の接続端子及び第２の接続端子との電気的接続が切断される。このため、第１の接続端子及び第２の接続端子の電気的接続が遮断されるから、回路を短時間で且つ確実に遮断して、電気部品を保護することができる。また、加熱剤の発熱により係止部が溶融すると、胴部に巻き付けられた弾性部材が伸張して、加熱部が跳ね上がり、第１の接続端子及び第２の接続端子の電気的接続が遮断される。また、弾性部材を樹脂部材で保持しているため、第１の接続端子及び第２の接続端子と加熱部との接合部に外力が加わらなくなる。
【００８０】
請求項２の発明によれば、第１の接続端子及び第２の接続端子のそれぞれの先端部と側壁部とを低融点材により接合したため、加熱剤の発熱により樹脂部材及び低融点材が溶融すると、加熱部が跳ね上がり、第１の接続端子及び第２の接続端子の電気的接続が遮断されるから、回路を短時間で且つ確実に遮断して、電気部品を保護することができる。また、第１の接続端子及び第２の接続端子と加熱部との接合部である低融点材にバネ力が加わらないため、接合部の信頼性を向上することができる。
【００８１】
請求項３の発明によれば、弾性部材は、同心状に配置された複数の径の異なる子ばねからなる竹の子ばねであることを特徴とするもので、バネ材に竹の子ばねを用いて、竹の子ばねを圧縮した状態で樹脂部材に固定しているため、通常の圧縮バネを用いるよりも、高さ方向を低くできるから、回路遮断装置の小型化を図ることができる。
【００８３】
請求項４の発明によれば、弾性部材が巻き付けられた樹脂部材は、下側ケースに形成された開口部に挿入可能に構成されてなるため、装置全体の組み付けが容易に行える。また、回路遮断後には、樹脂部材と加熱部とを交換すれば、下側ケースはそのまま再利用可能である。
【００８４】
請求項５の発明では、前記加熱剤は、金属酸化物の粉末、アルミニウムの粉末とを混合させたテルミット剤であることを特徴とするもので、テルミット反応によりテルミット反応熱を発生することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の回路遮断装置の遮断前の断面図である。
【図２】第１の実施の形態の回路遮断装置の上面図である。
【図３】第１の実施の形態の回路遮断装置の遮断後の断面図である。
【図４】線材巻きばねを示す図である。
【図５】圧縮ばねを用いた例を示す図である。
【図６】第２の実施の形態の回路遮断装置の遮断前の断面図である。
【図７】第２の実施の形態の回路遮断装置の組立斜視図である。
【図８】第２の実施の形態の回路遮断装置の遮断前のリテーナの状態図である。
【図９】第２の実施の形態の回路遮断装置の遮断後のリテーナの状態図である。
【図１０】従来のバイメタルを使用した保護装置の一例を示す断面図である。
【図１１】従来の保護装置の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１１ 第１のバスバー
１３ バスバー先端部
１５ 外ケース
１４ａ キャップ
１４ｂ 樹脂ケース
１５ａ ケース底部
１６ ケース先端部
１７ ケース突起部
１８ 穴部
１９ 第２のバスバー
２１ バスバー先端部
２２ 空洞部
２３ 低融点金属
２５，２６ テルミットケース
２７ 加熱剤
２９ 着火部
３１ リード線
３４ 竹の子ばね
３５ リベット
３９，３９ａ 圧縮バネ
４５ リテーナ
６１ 基部
６５ リテーナ胴部
６７ リテーナ係止部
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気回路を短時間で遮断する回路遮断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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に何らかの異常が発生したり、バッテリーと各負荷とを接続している複数の電線によって構成されたワイヤーハーネス等に何らかの異常が発生したとき、バッテリーと、ワイヤーハーネスとの間に介挿された大電流ヒューズを溶断させて、バッテリーと、ワイヤーハーネスとの間を遮断し、これによって各負荷やワイヤーハーネス等が焼損するのを防止している。
【０００３】
しかしながら、このような大電流ヒューズを使用した電装システムでは、パワーウインドウ等の負荷に何らかの異常が発生したり、バッテリーと各負荷とを接続しているワイヤーハーネス等に何らかの異常が発生したりしても、大電流ヒューズに予め設定されている許容値以上の電流が流れないと、これが溶断しないことから、許容値に近い大きな電流が連続的に流れているとき、これを検知して、バッテリーと、ワイヤーハーネスとの間を遮断する各種の保護装置が開発されている。
【０００４】
図１０は保護装置のうち、バイメタルを使用した保護装置の一例を示す断面図である。図１０に示す保護装置は、絶縁樹脂などによって構成され、上部側にヒューズ収納部１０２が形成されたハウジング１０３と、このハウジング１０３のヒューズ収納部１０２を開閉自在に閉止する蓋１１３と、上端部分がヒューズ収納部１０２内に突出し、下端が外部に露出するように、ハウジング１０３の下側に配置され、外部に露出した部分がバッテリー１０４のプラス端子に接続される電源ターミナル１０５と、上端部分がヒューズ収納部１０２に突出し、下端が外部に露出するように、ハウジング１０３の下側に配置され、外部に露出した部分がワイヤーハーネス１０６を構成する電線１０７を介して負荷１０８に接続される負荷ターミナル１０９と、ヒューズ収納部１０２内に配置された低融点金属などによって構成され、その一端が電源ターミナル１０５の上端に接続され、他端が負荷ターミナル１０９の上端に接続される可溶体１１０と、電源ターミナル１０５、負荷ターミナル１０９の中間位置となるように、かつ下端が外部に露出するように、ハウジング１０３の下側に配置され、外部に露出した部分がバッテリー１０４のマイナス端子に接続される中間ターミナル１１１と、２種類の金属を張り合わせた長板状部材によって構成され、下端側が中間ターミナル１１１の上端に接続され、上端側がＬ字状に曲げられて可溶体１１０と対向するように配置されるバイメタル１１２とを備えている。
【０００５】
そして、車両のイグニッションスイッチ等が操作され、バッテリー１０４のプラス端子、電源ターミナル１０５、可溶体１１０、負荷ターミナル１０９、ワイヤーハーネス１０６の電線１０７、負荷１０８、バッテリー１０４のマイナス端子なる経路で、電流が流れているとき、負荷１０８あるいはこの負荷１０８と保護装置１０１とを接続しているワイヤーハーネス１０６に何らかの異常が発生して、可溶体１１０に許容値以上の電流が流れたとき、これが発熱して溶断し、負荷１０８やワイヤーハーネス１０６などを保護する。
【０００６】
また、負荷１０８あるいは負荷１０８と保護装置１０１とを接続しているワイヤーハーネス１０６に何らかの異常が発生し、可溶体１１０に大きな電流が流れていても、これが許容値を越えていないとき、可溶体１１０に流れている電流によって可溶体１１０が発熱し、バイメタル１１２が変形を開始する。そして、可溶体１１０に大きな電流が流れ始めてから、所定時間が経過した時点で、バイメタル１１２の先端が可溶体１１０に接触して、バッテリー１０４のプラス端子、電源ターミナル１０５、可溶体１１０、中間ターミナル１１１、バッテリー１０４のマイナス端子なる経路で、可溶体１１０に大きな短絡電流が流れ、これが溶断する。
【０００７】
これにより、予め設定されている時間以上、許容値以下の電流が流れたときにも、回路を遮断して、ワイヤーハーネス１０６や負荷１０８などを保護する。
【０００８】
また、このような保護装置１０１以外に保護装置として、図１１に示す保護装置１２１も開発されている。
【０００９】
図１１に示す保護装置１２１は、絶縁樹脂などによって構成されるハウジング１２２と、このハウジング１２２の一側面側に埋設され、下端部分がバッテリー１２３のプラス端子に接続される電源ターミナル１２４と、ハウジング１２２の他側面側に埋設され、下端部分がワイヤーハーネス１２５を構成する電線１２６を介して負荷１２７に接続される負荷ターミナル１２８と、低融点金属等をＵ字型に形成した可溶導線１２９及び可溶導線１２９を覆うように形成される耐熱被覆１３０によって構成され、一端が電源ターミナル１２４の上端に接続され、他端が負荷ターミナル１２８の上端に接続される電線１３１と、マルテンサイト相になっているとき、図７に示すように、電線１３１に巻き付けられた形状にされ、１２０°Ｃ〜１７０°Ｃの温度まで加熱されたとき、電線１３１を締め付ける形状の母相に戻る形状記憶合金によって構成されるコイル１３２と、ハウジング１２２の外部に設けられ、上端がコイル１３２の一端に接続され、下端がバッテリー１２３のマイナス端子に接続される外部ターミナル１３３とを備えている。
【００１０】
そして、車両のイグニッションスイッチ等が操作され、バッテリー１２３のプラス端子、電源ターミナル１２４、電線１３１の可溶体１２９、負荷ターミナル１２８、ワイヤーハーネス１２５の電線１２６、負荷１２７、バッテリー１２３のマイナス端子なる経路で、電流が流れているとき、負荷１２７あるいは負荷１２７と保護装置１２１とを接続しているワイヤーハーネス１２５に何らかの異常が発生して、可溶導線１２９に許容値以上の電流が流れたとき、これが発熱して溶断し、負荷１２７やワイヤーハーネス１２５などを保護する。
【００１１】
また、負荷１２７あるいは負荷１２７と保護装置１２１とをワイヤーハーネス１２５に何らかの異常が発生し、可溶導線１２９に大きな電流が流れていても、これが許容値を越えていないとき、可溶導線１２９に流れている電流によって可溶導線１２９が発熱し、コイル１３２の温度が上昇する。そして、可溶導線１２９に大きな電流が流れ始めてから、所定時間が経過し、コイル１３２の温度が１２０°Ｃ〜１７０°Ｃの温度まで上昇したとき、コイル１３２がマルテンサイト相から母相に遷移して、熱によって軟化している耐熱被覆１３０に食い込んで、可溶導線１２９に接触し、バッテリー１２３のプラス端子、電源ターミナル１２４、可溶導線１２９、コイル１３２、外部ターミナル１３３、バッテリー１２３のマイナス端子なる経路で、可溶導線１２９に大きな短絡電流が流れ、これが溶断する。
【００１２】
これにより、予め設定された時間以上、許容値以下の電流が流れたときにも、回路を遮断して、ワイヤーハーネス１２５や負荷１２７などを保護する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の保護装置１０１、１２１にあっては、以下に述べるような問題があった。
【００１４】
まず、図１０に示す保護装置では、熱膨張率が異なる２種類の金属を張り合わせたバイメタル１１２を使用して、可溶体１１０に大きな電流が流れているかどうかを検出しているので、可溶体１１０に流れる電流の大きさが変化すると、バイメタル１１２が変形して、回路を遮断するまでの時間が変化する。
【００１５】
このため、大きな電流が断続的に流れるような故障が発生したとき、可溶体１１０の温度がある程度以上、上昇しなくなり、保護装置１０１が回路を遮断する前に、ワイヤーハーネス１０６や負荷１０８などが燃え出してしまう虞れがあった。
【００１６】
一方、図１１に示す保護装置１２１では、形状合金記憶によって構成されるコイル１３２を使用して、可溶導線１２９に大きな電流が流れているかどうかを検出しているので、可溶導線１２９に流れる電流の大きさが変化すると、コイル１３２が変形して、回路を遮断するまでの時間が変化する。
【００１７】
このため、大きな電流が断続的に流れるような故障が発生したとき、可溶導線１２９の温度がある程度以上、上昇しなくなり、保護装置１２１が回路を遮断する前に、ワイヤーハーネス１２５や負荷１２７などを過度に発熱させてしまう虞れがあった。
【００１８】
また、図１０及び図１１に示す保護装置では、熱変形電導部材であるバイメタル１１２やコイル１３２の熱反応時間が通電電流に左右されていた。さらには、熱変形電導部材の熱反応が異常時（過電流通電）にタイムリーに作動しない場合があった。
【００１９】
本発明は、車両の異常信号が入力されたとき、回路を短時間で且つ確実に遮断して、電気部品を保護することができる回路遮断装置を提供することを課題とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、以下の構成とした。請求項１の発明は、第１の接続端子と第２の接続端子との間に配置され、前記第１の接続端子及び前記第２の接続端子に接触し、加熱剤を充填した導電性を有する加熱部と、車両の異常時に外部からの異常信号により、前記加熱部に充填された加熱剤に着火する着火部と、前記加熱部の近傍または前記加熱部に接触して配置される伸縮自在な弾性部材と、この弾性部材、前記着火部及び前記加熱部を収納する外ケースと、前記弾性部材を圧縮した状態で前記外ケースに固定する樹脂部材とを備、前記樹脂部材は、基部と、この基部に連結され且つ前記弾性部材が巻き付けられた胴部と、この胴部の端部に形成され且つ前記弾性部材を圧縮した状態で係止させる係止部とを有してなることを特徴とする。
【００２１】
請求項１の発明によれば、外部からの異常信号により着火部が着火すると、加熱部に充填された加熱剤が発熱し、その熱により樹脂部材が溶融する。すると、圧縮されていた弾性部材が伸張して加熱部を跳ね上げるため、加熱部と第１の接続端子及び第２の接続端子との電気的接続が切断される。このため、第１の接続端子及び第２の接続端子の電気的接続が遮断されるから、回路を短時間で且つ確実に遮断して、電気部品を保護することができる。また、加熱剤の発熱により係止部が溶融すると、胴部に巻き付けられた弾性部材が伸張して、加熱部が跳ね上がり、第１の接続端子及び第２の接続端子の電気的接続が遮断される。また、弾性部材を樹脂部材で保持しているため、第１の接続端子及び第２の接続端子と加熱部との接合部に外力が加わらなくなる。
【００２２】
請求項２の発明は、前記加熱部の端部には側壁部が形成され、前記第１の接続端子及び前記第２の接続端子のそれぞれの先端部と前記側壁部とを低融点材により接合したことを特徴とする。
【００２３】
請求項２の発明によれば、第１の接続端子及び第２の接続端子のそれぞれの先端部と側壁部とを低融点材により接合したため、加熱剤の発熱により樹脂部材及び低融点材が溶融すると、加熱部が跳ね上がり、第１の接続端子及び第２の接続端子の電気的接続が遮断されるから、回路を短時間で且つ確実に遮断して、電気部品を保護することができる。また、第１の接続端子及び第２の接続端子と加熱部との接合部である低融点材にバネ力が加わらないため、接合部の信頼性を向上することができる。
【００２４】
請求項３の発明では、前記弾性部材は、同心状に配置された複数の径の異なる子ばねからなる竹の子ばねであることを特徴とするもので、バネ材に竹の子ばねを用いて、竹の子ばねを圧縮した状態で樹脂部材に固定しているため、通常の圧縮バネを用いるよりも、高さ方向を低くできるから、回路遮断装置の小型化を図ることができる。
【００２７】
請求項４の発明では、前記外ケースは、上側ケースと、この上側ケースに被せられる下側ケースとからなり、この下側ケースには開口部が形成され、前記弾性部材が巻き付けられた前記樹脂部材は、前記開口部に挿入可能に構成されてなることを特徴とする。
【００２８】
請求項４の発明によれば、弾性部材が巻き付けられた樹脂部材は、下側ケースに形成された開口部に挿入可能に構成されてなるため、装置全体の組み付けが容易に行える。また、回路遮断後には、樹脂部材と加熱部とを交換すれば、下側ケースはそのまま再利用可能である。
【００２９】
請求項５の発明では、前記加熱剤は、金属酸化物の粉末、アルミニウムの粉末とを混合させたテルミット剤であることを特徴とするもので、テルミット反応によりテルミット反応熱を発生することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の回路遮断装置の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００３１】
＜第１の実施の形態＞
図１は第１の実施の形態の回路遮断装置の遮断前の断面図である。図２は第１の実施の形態の回路遮断装置の上面図である。図３は第１の実施の形態の回路遮断装置の遮断後の断面図である。なお、図１に示す断面図は、図２に示す回路遮断装置のＡ−Ａ′間の断面図である。
【００３２】
図１に示す回路遮断装置において、板状の長い第１のバスバー１１は、例えば、銅または銅合金からなり、図示しないバッテリ等に接続されており、この第１のバスバー１１の先端であるバスバー先端部１３は、下方に略直角に曲げられている。また、板状の長い第２のバスバー１９も、例えば、銅または銅合金からなり、図示しない負荷等に接続されており、この第２のバスバー１９の先端であるバスバー先端部２１も、下方に略直角に曲げられている。
【００３３】
第１のバスバー１１と第２のバスバー１９との間にはケース底部１５ａを有する四角形をなす蓋状の外ケース１５が配置され、外ケース１５の先端であるケース先端部１６が第１のバスバー１１及び第２のバスバー１９のそれぞれの先端付近に取り付け固定されている。
【００３４】
外ケース１５は、樹脂（熱可塑性樹脂）等の絶縁材料の容器からなる。さらに、外ケース１５の中央部付近には上側が開口された略円筒状のケース突起部１７が形成されているとともに、左右両端に四角形状の穴部１８が形成されている。
【００３５】
外ケース１５内には空洞部２２が形成され、この空洞部２２には外ケース１５と対向配置された蓋状のテルミットケース２５が収納されており、このテルミットケース２５には加熱剤２７が充填されている。テルミットケース２５は、熱伝導度が良く、加熱剤２７の発熱で溶けない、例えば、黄銅、銅、銅合金、ステンレス等を用いると良い。テルミットケース２５は、金属の絞り加工等により成形され、円筒または直方体からなる。
【００３６】
また、テルミットケース２５は、第１のバスバー１１及び第２のバスバー１９の高さ位置とほぼ同一高さ位置に配置され、テルミットケース２５には下方に左側壁部２５ａと右側壁部２５ｂとが形成されている。
【００３７】
左側壁部２５ａは、第１のバスバー１１のバスバー先端部１３にハンダ（例えば、融点が２００℃〜３００℃）等の低融点材としての低融点金属２３により接合されている。右側壁部２５ｂは、第２のバスバー１９のバスバー先端部２１に低融点金属２３により接合されている。このため、低融点金属２３及びテルミットケース２５を介して第１のバスバー１１と第２のバスバー１９とが電気的に接続可能となっている。
【００３８】
低融点金属２３としては、例えば、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ａｌ及びＣｕから選ばれる少なくとも１種の金属からなる。
【００３９】
加熱剤２７は、例えば、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）等の金属酸化物の粉末、アルミニウムの粉末とによって構成され、リード線３１の発熱によりテルミット反応を起こして高熱を発生するテルミット剤である。このテルミット剤は、防湿対策として金属製の容器であるテルミットケース２５に封入される。なお、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）を用いる代わりに、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）、酸化マンガン（ＭｎＯ２）などを用いても良い。
【００４０】
また、加熱剤２７としては、Ｂ、Ｓｎ、ＦｅＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ及びＡｌの中から選ばれる少なくとも１種の金属粉末と、ＣｕＯ、ＭｎＯ２、Ｐｂ３Ｏ４、ＰｂＯ２、Ｆｅ３Ｏ４およびＦｅ２Ｏ３の中から選ばれる少なくとも１種の金属酸化物と、アルミナ、ベントナイト、タルク等からなる添加剤の少なくとも１種の混合物を用いても良い。このような加熱剤によれば、着火部２９により容易に着火され、低融点金属２３を短時間で溶融することができる。
【００４１】
また、空洞部２２内のケース突起部１７に対向する位置にはテルミットケース２５の表面に接触して着火部２９が配置されており、この着火部２９にはケース突起部１７を挿通するリード線３１が接続されている。着火部２９は、着火剤を有し、車両の衝突事故等の車両の異常時にリード線３１に流れる電流によって発生する発熱により着火剤を点火して加熱剤２７にテルミット反応熱を発生させるようになっている。
【００４２】
また、加熱剤２７とケース底部１５ａとの間には伸縮自在な弾性部材としての竹の子ばね３４が配置されている。竹の子ばね３４は、加熱剤２７に接触して配置しても良く、あるいは加熱剤２７の近傍に配置しても良い。
【００４３】
この竹の子ばね３４は、同心状に配置された複数の径の異なる子ばね３４ａ〜３４ｎからなる。図１に示す回路遮断前の状態では、竹の子ばね３４は、頭部３５ａ，３５ｃと胴部３５ｂとからなる樹脂性のリベット３５によりケース底部１５ａに圧縮固定されている。
【００４４】
図３に示す回路遮断後の状態では、加熱剤２７のテルミット反応熱により低融点金属２３及びリベット３５が加熱されて溶融した場合に、同心状に配置された複数の径の異なる子ばね３４ａ〜３４ｎが階段状に伸張して、テルミットケース２５及び着火部２９が上方に跳ね上がるようになっている。
【００４５】
次に、このように構成された第１の実施の形態の回路遮断装置の動作を図面を参照して説明する。
【００４６】
まず、通常では、第１のバスバー１１と第２のバスバー１９とは、低融点金属２３及びテルミットケース２５を介して電気的に接続され、図示しないバッテリから図示しない負荷に電流が供給される。
【００４７】
次に、車両が障害物等に衝突したり、あるいは車両が崖等から転落したりすると、衝突センサー等により車両の異常を検知する。車両の異常検知により、リード線３１を通って着火部２９へ電流が流れる。
【００４８】
すると、電流による発熱により着火部２９が発火するため、テルミット剤である加熱剤２７が以下の反応式によりテルミット反応熱を発生する。
【００４９】
Ｆｅ２Ｏ３＋２ＡＬ→ＡＬ２Ｏ３＋２Ｆｅ＋３８６．２Ｋｃａｌ
このテルミット反応熱によりテルミットケース２５が加熱され、加熱剤２７の発熱とテルミットケース２５の熱により、バスバー先端部１３とテルミットケース２５の左側壁部２５ａとを接合している低融点金属２３、バスバー先端部２１とテルミットケース２５の右側壁部２５ｂとを接合している低融点金属２３が加熱されて、溶融する。また、これと同時に、竹の子ばね３４をケース底部１５ａに圧縮固定した樹脂性のリベット３５が前記熱によって溶融する。
【００５０】
すると、図３に示すように、同心状に配置された複数の径の異なる子ばね３４ａ〜３４ｎが階段状に伸張するため、テルミットケース２５及び着火部２９が上方に跳ね上がる。
【００５１】
このため、テルミットケース２５と、第１のバスバー１１及び第２のバスバー１９との電気的接続が切断される。すなわち、第１のバスバー１１と第２のバスバー１９とが電気的に遮断されて、車両の電気回路が遮断されることになる。
【００５２】
このように、第１の実施の形態の回路遮断装置によれば、車両からの異常信号を入力して、着火部２９の発火により、加熱剤２７でテルミット反応を起こさせ、そのテルミット反応熱で、低融点金属２３及びリベット３５を溶融させるため、竹の子ばね３４が瞬時に跳ね上がる。
【００５３】
このため、車両の電気回路を短時間で且つ確実に遮断することができ、電気部品を保護することができる。さらに、加熱剤２７のテルミット反応熱を利用するため、簡単な構造の回路遮断装置を提供することができる。
【００５４】
また、第１のバスバー１１及び第２のバスバー１９とテルミットケース２５との接合部である低融点金属２３にバネ力が加わらないため、接合部の信頼性を向上することができる。
【００５５】
さらに、バネ材に竹の子ばね３４を用いて、竹の子ばね３４を圧縮した状態で樹脂性のリベット３５に固定しているため、通常の圧縮バネを用いるよりも、高さ方向を低くできるから、回路遮断装置の小型化を図ることができる。
【００５６】
なお、第１の実施の形態では、竹の子ばね３４及び低融点金属２３を設け、リベット３５及び低融点金属２３が溶融したときに回路を遮断したが、例えば、低融点金属２３を設けることなく竹の子ばね３４のみを設け、リベット３５が溶融したときに回路を遮断するようにしても良い。
【００５７】
また、第１の実施の形態では、弾性部材として板バネを巻いた竹の子ばね３４を設けたが、竹の子ばね３４の代わりに、例えば、図４に示すような線材を渦巻き状に巻いた線材巻きばね３７を用いても良い。
【００５８】
また、竹の子ばね３４の代わりに、例えば、図５（ａ）に示すように、螺旋状に巻いた圧縮ばね３９を用い、この圧縮ばね３９を図５（ｂ）に示すように、外ケース１５に収納し、樹脂部材からなる樹脂円板４１により圧縮させるようにしても良い。そして、リベット３５が溶融したときに、圧縮ばね３９のバネ力によりテルミットケース２５を上方に跳ね上げるようにしても良い。
【００５９】
また、竹の子ばね３４を固定する場合の樹脂性のリベット３５は、ケース底部１５ａと一体成形しても良い。
【００６０】
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態の回路遮断装置を説明する。図６は第２の実施の形態の回路遮断装置の遮断前の断面図である。図７は第２の実施の形態の回路遮断装置の組立斜視図である。図８は第２の実施の形態の回路遮断装置の遮断前のリテーナの状態図である。図９は第２の実施の形態の回路遮断装置の遮断後のリテーナの状態図である。
【００６１】
第２の実施の形態の回路遮断装置において、キャップ１４ａには四角形状の溝部５１を有する延出部５０が形成されており、樹脂ケース１４ｂには楔状の係止部５５が形成されており、溝部５１に係止部５５が嵌合することで、樹脂ケース１４ｂにキャップ１４ａが被せられるようになっている。キャップ１４ａ及び樹脂ケース１４ｂは、樹脂（熱可塑性樹脂）等の絶縁材料の容器からなる。
【００６２】
樹脂ケース１４ｂに形成された開口部５３には、円筒状のテルミットケース２６が収納されており、このテルミットケース２６には、加熱剤２７とリード線３１が接続された着火部２９とが収納されていて、加熱剤上部には上蓋２４が被せられている。
【００６３】
丸穴部１２を有する第１のバスバー１１ａ及び丸穴部２０を有する第２のバスバー１９ａは、上方に略直角に折り曲げられており、折り曲げられた部分が樹脂ケース１４ｂを挿通し、バスバー先端部１３ａ，１６ａが低融点金属２３を介してテルミットケース２６の左右の側壁部に接触している。
【００６４】
テルミットケース２６の左右の側壁部は、バスバー先端部１３ａ，１６ａに低融点金属２３により接合されており、低融点金属２３及びテルミットケース２６を介して第１のバスバー１１ａと第２のバスバー１９ａとが電気的に接続可能となっている。
【００６５】
また、樹脂ケース１４ｂの開口部５３内にあって且つテルミットケース２６の下部には、加熱剤２７の発熱によって溶融する樹脂部材からなるリテーナ４５が配置されており、このリテーナ４５は、図８に示すように、基部６１と、この基部６１に形成された切欠部６３と、切欠部６３及び基部６１に対して植立したリテーナ胴部６５と、このリテーナ胴部６５の先端に形成されたリテーナ係止部６７とを有して構成される。
【００６６】
リテーナ胴部６５の外側には螺旋状にリテーナ胴部６５を巻いた圧縮バネ３９ａが配置されており、この圧縮バネ３９ａの先端部は、リテーナ係止部６７により係止されている。すなわち、リテーナ４５には圧縮バネ３９ａが圧縮された状態で挟み込まれている。
【００６７】
リテーナ胴部６５の一部は、テルミットケース２６に接触して配置されており、また、リテーナ係止部６７のフック部分が、樹脂ケース１４ｂに係合するようになっている。
【００６８】
なお、第２の実施の形態の回路遮断装置の各部分において、第１の実施の形態の回路遮断装置の部分と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は、省略する。
【００６９】
次に、このように構成された第２の実施の形態の回路遮断装置の動作を図面を参照して説明する。
【００７０】
まず、通常では、第１のバスバー１１ａと第２のバスバー１９ａとは、低融点金属２３及びテルミットケース２６を介して電気的に接続され、図示しないバッテリから図示しない負荷に電流が供給される。
【００７１】
次に、車両が障害物等に衝突したり、あるいは車両が崖等から転落したりすると、衝突センサー等により車両の異常を検知する。車両の異常検知により、リード線３１を通って着火部２９へ電流が流れる。
【００７２】
すると、電流による発熱により着火部２９が発火するため、加熱剤２７がテルミット反応熱を発生する。このテルミット反応熱によりテルミットケース２６が加熱され、加熱剤２７の発熱とテルミットケース２６の熱により低融点金属２３が加熱されて、溶融する。
【００７３】
また、これと同時に、圧縮バネ３９ａをリテーナ４５に圧縮固定した樹脂性のリテーナ係止部６７が前記熱によって溶融する。すると、図９に示すように、圧縮バネ３９ａが伸張するため、テルミットケース２６が跳ね上がる。
【００７４】
このため、テルミットケース２６と、第１のバスバー１１ａ及び第２のバスバー１９ａとの電気的接続が切断される。すなわち、車両の電気回路が遮断されることになる。
【００７５】
このように、第２の実施の形態の回路遮断装置によっても、前述した第１の実施の形態の回路遮断装置の効果と同様な効果を得ることができる。また、圧縮バネ３９ａをリテーナ４５により保持しているため、第１のバスバー１１ａ及び第２のバスバー１９ａとテルミットケース２６との接合部に外力を加えることがなくなる。
【００７６】
また、圧縮バネ３９ａとリテーナ４５とのサブアッシーをヒューズ下面、すなわち、樹脂ケース１４ｂの開口部５３から挿入するようにしているため、回路遮断装置全体の組み付けが容易になる。
【００７７】
さらに、回路が遮断された後には、リテーナ４５とテルミットケース２６とを交換すれば、樹脂ケース１４ｂは、そのままの状態で、ヒューズとして再利用が可能となる。
【００７８】
なお、第２の実施の形態では、圧縮バネ３９ａ及び低融点金属２３を設け、リテーナ４５及び低融点金属２３が溶融したときに回路を遮断したが、例えば、低融点金属２３を設けることなくリテーナ４５のみを設け、リテーナ４５が溶融したときに回路を遮断するようにしても良い。このほか、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能であるのは勿論である。
【００７９】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、外部からの異常信号により着火部が着火すると、加熱部に充填された加熱剤が発熱し、その熱により樹脂部材が溶融する。すると、圧縮されていた弾性部材が伸張して加熱部を跳ね上げるため、加熱部と第１の接続端子及び第２の接続端子との電気的接続が切断される。このため、第１の接続端子及び第２の接続端子の電気的接続が遮断されるから、回路を短時間で且つ確実に遮断して、電気部品を保護することができる。また、加熱剤の発熱により係止部が溶融すると、胴部に巻き付けられた弾性部材が伸張して、加熱部が跳ね上がり、第１の接続端子及び第２の接続端子の電気的接続が遮断される。また、弾性部材を樹脂部材で保持しているため、第１の接続端子及び第２の接続端子と加熱部との接合部に外力が加わらなくなる。
【００８０】
請求項２の発明によれば、第１の接続端子及び第２の接続端子のそれぞれの先端部と側壁部とを低融点材により接合したため、加熱剤の発熱により樹脂部材及び低融点材が溶融すると、加熱部が跳ね上がり、第１の接続端子及び第２の接続端子の電気的接続が遮断されるから、回路を短時間で且つ確実に遮断して、電気部品を保護することができる。また、第１の接続端子及び第２の接続端子と加熱部との接合部である低融点材にバネ力が加わらないため、接合部の信頼性を向上することができる。
【００８１】
請求項３の発明によれば、弾性部材は、同心状に配置された複数の径の異なる子ばねからなる竹の子ばねであることを特徴とするもので、バネ材に竹の子ばねを用いて、竹の子ばねを圧縮した状態で樹脂部材に固定しているため、通常の圧縮バネを用いるよりも、高さ方向を低くできるから、回路遮断装置の小型化を図ることができる。
【００８３】
請求項４の発明によれば、弾性部材が巻き付けられた樹脂部材は、下側ケースに形成された開口部に挿入可能に構成されてなるため、装置全体の組み付けが容易に行える。また、回路遮断後には、樹脂部材と加熱部とを交換すれば、下側ケースはそのまま再利用可能である。
【００８４】
請求項５の発明では、前記加熱剤は、金属酸化物の粉末、アルミニウムの粉末とを混合させたテルミット剤であることを特徴とするもので、テルミット反応によりテルミット反応熱を発生することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の回路遮断装置の遮断前の断面図である。
【図２】第１の実施の形態の回路遮断装置の上面図である。
【図３】第１の実施の形態の回路遮断装置の遮断後の断面図である。
【図４】線材巻きばねを示す図である。
【図５】圧縮ばねを用いた例を示す図である。
【図６】第２の実施の形態の回路遮断装置の遮断前の断面図である。
【図７】第２の実施の形態の回路遮断装置の組立斜視図である。
【図８】第２の実施の形態の回路遮断装置の遮断前のリテーナの状態図である。
【図９】第２の実施の形態の回路遮断装置の遮断後のリテーナの状態図である。
【図１０】従来のバイメタルを使用した保護装置の一例を示す断面図である。
【図１１】従来の保護装置の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１１ 第１のバスバー
１３ バスバー先端部
１５ 外ケース
１４ａ キャップ
１４ｂ 樹脂ケース
１５ａ ケース底部
１６ ケース先端部
１７ ケース突起部
１８ 穴部
１９ 第２のバスバー
２１ バスバー先端部
２２ 空洞部
２３ 低融点金属
２５，２６ テルミットケース
２７ 加熱剤
２９ 着火部
３１ リード線
３４ 竹の子ばね
３５ リベット
３９，３９ａ 圧縮バネ
４５ リテーナ
６１ 基部
６５ リテーナ胴部
６７ リテーナ係止部
Claims (5)
- 第１の接続端子と第２の接続端子との間に配置され、前記第１の接続端子及び前記第２の接続端子に接触し、加熱剤を充填した導電性を有する加熱部と、
車両の異常時に外部からの異常信号により、前記加熱部に充填された加熱剤に着火する着火部と、
前記加熱部の近傍または前記加熱部に接触して配置される伸縮自在な弾性部材と、
この弾性部材、前記着火部及び前記加熱部を収納する外ケースと、
前記弾性部材を圧縮した状態で前記外ケースに固定する樹脂部材と、
を備え、
前記樹脂部材は、基部と、この基部に連結され且つ前記弾性部材が巻き付けられた胴部と、この胴部の端部に形成され且つ前記弾性部材を圧縮した状態で係止させる係止部とを有してなることを特徴とする回路遮断装置。 - 前記加熱部の端部には側壁部が形成され、前記第１の接続端子及び前記第２の接続端子のそれぞれの先端部と前記側壁部とを低融点材により接合したことを特徴とする請求項１記載の回路遮断装置。
- 前記弾性部材は、同心状に配置された複数の径の異なる子ばねからなる竹の子ばねであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の回路遮断装置。
- 前記外ケースは、上側ケースと、この上側ケースに被せられる下側ケースとからなり、この下側ケースには開口部が形成され、前記弾性部材が巻き付けられた前記樹脂部材は、前記開口部に挿入可能に構成されてなることを特徴とする請求項１記載の回路遮断装置。
- 前記加熱剤は、金属酸化物の粉末、アルミニウムの粉末とを混合させたテルミット剤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１項記載の回路遮断装置。
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