JP4697462B2 - Circuit breaker - Google Patents
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Description
本発明は、電子機器の通電経路を遮断する回路遮断装置に関するものである。 The present invention relates to a circuit breaker that blocks an energization path of an electronic device.
電子機器において、使用中に故障が発生した場合、部品を保護するために、通電を遮断する装置が必要である。例えば、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やバッテリー、電力変換装置等に何らかの異常が発生し、過電流が流れたとき、過電流が継続的に流れることによってバッテリー、電力変換装置等の各負荷が焼損するのを防止する必要がある。
特許文献1に記載されている回路遮断装置においては、着火部が着火すると、テルミットケースに充填された加熱材が発熱し、圧縮バネを固定しているリテーナを溶融することで、圧縮バネの伸張によりテルミットケースを跳ね上げることによって電気的接続を遮断する回路遮断装置が示されている。
In a case where a failure occurs during use in an electronic device, a device that cuts off power is necessary to protect the parts. For example, in an electrical system provided in a vehicle, when an abnormality occurs in a load such as a power window, a battery, a power conversion device, etc., and an overcurrent flows, the overcurrent flows continuously, whereby the battery, the power conversion device It is necessary to prevent each load such as from burning out.
In the circuit breaker described in
特許文献1の回路遮断装置においては、テルミットケースはバスバーに低融点金属により接合されており、電気的に接続されている。着火部が着火すると、テルミットケースに充填された加熱材が発熱し、圧縮バネを固定しているリテーナを溶融することで、圧縮バネの伸張によりテルミットケースを跳ね上げることによって電気的接続を遮断する。しかしながら、跳ね上げられたテルミットケースがバスバーに接触する可能性があり、一旦遮断された回路が導通状態になるという問題があった。
In the circuit breaker of
本発明は、上述のような問題点を解決するためになされたものであり、一旦脱離された接続用の導体を確実に固定することにより、接続用の導体が再度、接触して導通しないようにして信頼性の高い回路遮断性能を実現し、さらには、簡易な構造で、生産性が高く、小型化が可能な回路遮断装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems. When the connection conductor once detached is securely fixed, the connection conductor comes into contact again and does not conduct. Thus, an object of the present invention is to provide a circuit breaker capable of realizing highly reliable circuit breaker performance, and having a simple structure, high productivity, and miniaturization.
上記課題を解決するために、本発明に係る回路遮断装置は、電気絶縁性を有する筐体と、この筐体に固定された第1の導電部材及び第2の導電部材と、第1の導電部材と第2の導電部材とを接続、電気導通させるための磁性導電部材と、この磁性導電部材に一端が固着された支持部材と、支持部材を脱離可能に保持する筐体に取り付けられた固定部材と、支持部材と固定部材との間隙に充填され、所定の温度以上で軟化あるいは溶融する可溶部材と、可溶部材を加熱する加熱手段と、磁性導電部材と対向して筐体に取り付けられた永久磁石とを備え、加熱手段により可溶部材が軟化あるいは溶融され、固定部材から支持部材が脱離された際に、磁性導電部材を永久磁石にて吸着固定するようにしたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a circuit breaker according to the present invention includes a casing having electrical insulation, a first conductive member and a second conductive member fixed to the casing, and a first conductive member. A magnetic conductive member for connecting and electrically connecting the member and the second conductive member, a support member having one end fixed to the magnetic conductive member, and a housing for detachably holding the support member The fixing member, a fusible member that fills the gap between the supporting member and the fixing member, and softens or melts at a predetermined temperature or higher, a heating means that heats the fusible member, and a magnetic conductive member facing the casing The magnetic conductive member is attracted and fixed by the permanent magnet when the soluble member is softened or melted by the heating means and the support member is detached from the fixed member. Features.
本発明によれば、電子機器の回路の遮断時に電気的接続用の磁性導電部材を脱離させ、永久磁石で吸着固定することより、回路を遮断することができる。 According to the present invention, the circuit can be interrupted by removing the magnetic conductive member for electrical connection when the circuit of the electronic device is interrupted and attracting and fixing it with the permanent magnet.
本発明の回路遮断装置によれば、電子機器の回路を遮断する必要が生じた場合に電気的接続用の磁性導電部材を脱離させ、永久磁石で吸着固定することより、磁性導電部材が導電部材に再度、接触することがなく、確実に回路を遮断することができるので、簡便で信頼性の高いものが得られる効果がある。 According to the circuit breaker of the present invention, when it is necessary to break the circuit of the electronic device, the magnetic conductive member for electrical connection is detached and fixed by adsorption with a permanent magnet. Since the circuit can be reliably interrupted without contacting the member again, there is an effect that a simple and highly reliable one can be obtained.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係る回路遮断装置について説明する。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る回路遮断装置を示す略断面図である。
図1に示すように、電気絶縁性を有する筐体1には、第1の導電部材2及び第2の導電部材3が取り付けられ、この第1の導電部材2と第2の導電部材3を電気的に接続するように磁性導電部材4が配設され、この磁性導電部材4には支持部材5が固着されており、この支持部材5の他端は、筐体1に取り付けられた固定部材6に可溶部材であるはんだ材7を介して挿脱可能に保持され、また、固定部材6には通電加熱用の配線8が接続され、筐体1には、永久磁石9が磁性導電部材4に対向して取り付けられ、第1の導電部材2及び第2の導電部材3と支持部材5との間には仕切り1sが設けられている。
Hereinafter, a circuit breaker according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a circuit breaker according to
As shown in FIG. 1, a first
次に、実施の形態1に係る回路遮断装置の動作について、図1及び図2を参照して説明する。
図1に示すように、電子機器の正常動作時において、電流は第1の導電部材2から磁性導電部材4を通り、第2の導電部材3へと流れている。しかし、負荷や電源、あるいは電子機器等に何らかの故障が発生した場合には、配線8から固定部材6、はんだ材7、支持部材5を通電経路として、電流が流され、ジュール熱が発生し加熱されることにより、所定の温度(はんだ材7の融点、軟化点で決まる例えば、150から300℃)ではんだ材7が軟化あるいは溶融される(電子機器の故障診断回路、配線8への通電回路については説明を省略する)。はんだ材7が充分軟化あるいは溶融し、支持部材5を保持する力が弱くなり、筐体1に取り付けられた永久磁石9の磁力によって磁性導電部材4が引っ張られ、図2に示すように通常位置から脱離、永久磁石9に吸着、固定される。これにより、第1の導電部材2と第2の導電部材3の電気的接続が解除され、回路が遮断される。脱離された磁性導電部材4は、永久磁石9により確実に固定される。支持部材5が第1の導電部材2及び第2の導電部材3と接触しないように、筐体1には第1の導電部材2及び第2の導電部材3と支持部材5との間は仕切り1sにより隔てられている。
Next, the operation of the circuit breaker according to
As shown in FIG. 1, during normal operation of the electronic device, current flows from the first
ここで、第1導電部材2及び第2の導電部材3としては、例えば、銅(Cu)や銅合金などの良導電体を用いる。支持部材5としては、例えば、銅(Cu)や銅合金に比べ熱伝導の低いステンレス材等を用いるのが望ましく、磁性導電部材4は、例えばニッケル(Ni)などの磁性を有する材料や磁性材料を含有するものであればよい。また、固定部材6としては、通電によりジュール熱が発生し易い、例えばニッケル(Ni)など、銅(Cu)よりも低導電性の材質が好ましい。さらに、可溶部材としては温度上昇によって軟化または溶融する材料である必要があり、はんだ材7、例えば錫(Sn)あるいは鉛(Pb)などを含有する低融点金属が使用される。
Here, as the first
このように、実施の形態1によれば、電気接続用の磁性導電部材4が脱離された後、永久磁石9により確実に固定されるため、振動などにより磁性導電部材4が、再度、第1の導電部材2及び第2の導電部材3に接触して、導通することがないため、電子機器の回路が確実に遮断できる効果がある。
As described above, according to the first embodiment, the magnetic
実施の形態2.
図3は、本発明の実施の形態2に係る回路遮断装置を示す略断面図である。
本実施の形態2に係る回路遮断装置は、図3に示すように実施の形態1との違いは、磁性導電部材4が、導電部材4aと磁性部材4bとを貼り合せた複合材により構成されている点である。磁性導電部材4は、導電部材4aと磁性部材4bとの2層構造を持ち、導電部材4a側は、第1の導電部材2及び第2の導電部材3と接しており、磁性部材4b側は、永久磁石9に対向して配置されている。導電部材4aとしては、銅(Cu)や銅合金などの良導電体を用いる。他の構成は、図1と同様であるので、説明を省略する。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a circuit breaker according to
As shown in FIG. 3, the circuit breaker according to the second embodiment is different from the first embodiment in that the magnetic
動作については実施の形態1と同様、負荷や電源、あるいは電子機器等に何らかの故障が発生した場合には、配線8から固定部材6、はんだ材7、支持部材5を通電経路として、電流が流され、ジュール熱が発生し加熱されることにより、はんだ材7が軟化あるいは溶融される。はんだ材7が充分軟化あるいは溶融し、支持部材5を保持する力が弱くなり、筐体1に取り付けられた永久磁石9の磁力によって磁性導電部材4が引っ張られ、支持部材5が通常位置から脱離、永久磁石9に吸着、固定される。これにより、第1の導電部材2と第2の導電部材3の電気的接続が解除され、回路が遮断される。脱離された磁性導電部材4は、永久磁石9により確実に固定される。
As in the case of the first embodiment, when any failure occurs in the load, power supply, electronic device, or the like, the current flows from the
このように、実施の形態2によれば、実施の形態1と同様、電気接続用の磁性導電部材4が脱離された後、永久磁石9により確実に固定されるため、振動などにより磁性導電部材4が、再度、第1の導電部材2及び第2の導電部材3に接触して、導通することがないため、回路が確実に遮断される効果があることはいうまでもないが、さらに、磁性導電部材4として導電部材4aと磁性部材4bとを貼り合せた複合材を使用しているため、通常の通電時に第1の導電部材2と第2の導電部材3との間の電気抵抗を減らすことができ、電力の熱損失を減らすことができる効果もある。
Thus, according to the second embodiment, as in the first embodiment, after the magnetic
実施の形態3.
図4は、本発明の実施の形態3に係る回路遮断装置を示す略断面図である。
本実施の形態3に係る回路遮断装置は、図4に示すように実施の形態2との違いは、支持部材5が、金属部材5aに低熱伝導部材5bが継合された複合材により構成されている点である。低熱伝導部材5b側は、磁性導電部材4に固定され、金属部材5a側ははんだ材7で固定部材6に保持されている。低熱伝導部材5bとしては、無機材料あるいは有機材料で金属より熱伝導率の小さい材料が使用される。熱伝導率は銅(Cu)が390W/mK、アルミニウム(Al)が237W/mK、ステンレス鋼が16W/mKであるのに対して、無機材料である二酸化珪素(SiO2)が10W/mK、ガラスが1W/mK、有機材料であるフェノール樹脂が0.15W/mK、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE:Polytetrafluoroethylene)が0.31W/mKである。他の構成は、図3と同様であるので、説明を省略する。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a circuit breaker according to
As shown in FIG. 4, the circuit breaker according to the third embodiment is different from the second embodiment in that the
動作については実施の形態1や2と同様、負荷や電源、あるいは電子機器等に何らかの故障が発生した場合には、配線8から固定部材6、はんだ材7、支持部材5を通電経路として、電流が流され、ジュール熱が発生し加熱されることにより、はんだ材7が軟化あるいは溶融される。はんだ材7が充分軟化あるいは溶融し、支持部材5を保持する力が弱くなり、筐体1に取り付けられた永久磁石9の磁力によって磁性導電部材4が引っ張られ、通常位置から脱離、永久磁石9に吸着、固定される。これにより、第1の導電部材2と第2の導電部材3の電気的接続が解除され、回路が遮断される。脱離された磁性導電部材4は、永久磁石9により確実に固定される。
In the same manner as in the first and second embodiments, when any failure occurs in the load, the power source, the electronic device, or the like, the current is supplied from the
このように、実施の形態3によれば、実施の形態2と同様、電気接続用の磁性導電部材4が脱離された後、永久磁石9により確実に固定されるため、振動などにより磁性導電部材4が、再度、第1の導電部材2及び第2の導電部材3に接触して、導通することがないため、回路が確実に遮断される効果があることはいうまでもないが、さらに、支持部材5として金属部材5aに低熱伝導部材5bが継合された複合材を使用しているため、配線8から通電により固定部材6等で発生したジュール熱が支持部材5を通して放散され難くなるため、はんだ材7を効率良く加熱することができ、軟化あるいは溶融させることができるので、回路を遮断するために必要な電力を少なくできるという効果もある。
Thus, according to the third embodiment, as in the second embodiment, after the magnetic
実施の形態4.
図5は、本発明の実施の形態4に係る回路遮断装置を示す略断面図である。
本実施の形態4に係る回路遮断装置は、図5に示すように実施の形態2との違いは、支持部材5が、バネ材5cに金属部材5aが継合されたもので構成されている点である。バネ材5cの一端は磁性導電部材4に取り付けられ、ばね材5cの他端は支持部材5に固定されている。バネの圧縮力により、磁性導電部材4は、第1の導電部材2及び第2の導電部材3に押し付けられている。他の構成は、図3と同様であるので、説明を省略する。
動作については実施の形態1や2と同様、負荷や電源、あるいは電子機器等に何らかの故障が発生した場合には、配線8から固定部材6、はんだ材7、支持部材5を通電経路として、電流が流され、ジュール熱が発生し加熱されることにより、はんだ材7が軟化あるいは溶融される。はんだ材7が充分軟化あるいは溶融し、支持部材5を保持する力が弱くなり、筐体1に取り付けられた永久磁石9の磁力によって磁性導電部材4が引っ張られ、支持部材5が通常位置から脱離、永久磁石9に吸着、固定される。これにより、第1の導電部材2と第2の導電部材3の電気的接続が解除され、回路が遮断される。脱離された磁性導電部材4は、永久磁石9により確実に固定される。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a circuit breaker according to
As shown in FIG. 5, the circuit breaker according to the fourth embodiment is different from the second embodiment in that the
In the same manner as in the first and second embodiments, when any failure occurs in the load, the power source, the electronic device, or the like, the current is supplied from the
このように、実施の形態4によれば、実施の形態2と同様、電気接続用の磁性導電部材4が脱離された後、永久磁石9により確実に固定されるため、振動などにより磁性導電部材4が、再度、第1の導電部材2及び第2の導電部材3に接触して、導通することがないため、回路が確実に遮断される効果があることはいうまでもないが、さらに、支持部材5の低熱伝導部材にバネ材5cを取り付けているため、バネの圧縮力により、通常の通電時に磁性導電部材4と第1の導電部材2及び第2の導電部材3との接触度が高められ、接触抵抗減少により電気抵抗を減らすことができ、電力の熱損失を減らすことができる効果もある。
Thus, according to the fourth embodiment, as in the second embodiment, after the magnetic
実施の形態5.
図6は、本発明の実施の形態5に係る回路遮断装置を示す略断面図である。
本実施の形態5に係る回路遮断装置は、図6に示すように実施の形態4との違いは、実施の形態4ではバネ材5cに伸長バネを用い、圧縮力を利用していたが、実施の形態5ではバネ材5cに圧縮バネを用い、伸長力を利用している点である。一組のバネ材5cの一端は磁性導電部材4に取り付けられ、バネ材5cの他端は支持部材5に固定されている。バネの伸長力により、磁性導電部材4は、第1の導電部材2及び第2の導電部材3に押し付けられている。金属部材5aは、はんだ材7により固定部材6で保持されており、固定部材6は通電のための配線8が取り付けられている。他の構成は、図5と同様であるので、説明を省略する。
動作については実施の形態1や2と同様、負荷や電源、あるいは電子機器等に何らかの故障が発生した場合には、配線8から固定部材6、はんだ材7、支持部材5を通電経路として、電流が流され、ジュール熱が発生し加熱されることにより、はんだ材7が軟化あるいは溶融される。はんだ材7が充分軟化あるいは溶融し、支持部材5を保持する力が弱くなり、筐体1に取り付けられた永久磁石9の磁力によって磁性導電部材4が引っ張られ、通常位置から脱離、永久磁石9に吸着、固定される。これにより、第1の導電部材2と第2の導電部材3の電気的接続が解除され、回路が遮断される。脱離された磁性導電部材4は、永久磁石9により確実に固定される。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a circuit breaker according to
As shown in FIG. 6, the circuit breaker according to the fifth embodiment is different from the fourth embodiment in that the fourth embodiment uses an extension spring as the
In the same manner as in the first and second embodiments, when any failure occurs in the load, the power source, the electronic device, or the like, the current is supplied from the
このように、実施の形態5によれば、実施の形態2と同様、電気接続用の磁性導電部材4が脱離された後、永久磁石9により確実に吸着、固定されるため、振動などにより磁性導電部材4が、再度、第1の導電部材2及び第2の導電部材3に接触して、導通することがないため、回路が確実に遮断される効果があることはいうまでもないが、さらに、支持部材5にバネ材5cを取り付けているため、バネの伸長力により、実施の形態4と同様、通常の通電時に磁性導電部材4と第1の導電部材2及び第2の導電部材3との接触が高められ、接触抵抗減少により電気抵抗を減らすことができ、電力の熱損失を減らすことができる効果もある。また、一組のバネ材を使用することにより、磁性導電部材4と第1の導電部材2及び第2の導電部材3との接触をさらに安定させることができ、接触抵抗が小さい電気導通が得られる効果がある。
Thus, according to the fifth embodiment, as in the second embodiment, after the magnetic
なお、本発明の実施の形態2から5では、磁性部材4bとして強磁性を有するニッケル(Ni)を用いる場合について説明したが、ニッケル(Ni)の他、鉄(Fe)、コバルト(Co)の金属とこれらの合金、あるいは鉄(Fe)の酸化物であるフェライト等の磁性材料やこれらの磁性材料を含有させた有機材料を導電部材4aに貼り付けたものであってもよく、同様の効果が期待される。
In the second to fifth embodiments of the present invention, the case where nickel (Ni) having ferromagnetism is used as the
また、本発明の実施の形態1から5では、可溶部材としては、錫(Sn)あるいは鉛(Pb)などを含むはんだ材を用いる場合について説明したが、インジウム(In)などの低融点金属、インジウム(In)、亜鉛(Zn)、錫(Sn)あるいは鉛(Pb)との合金のはんだ材であってもよく、温度上昇によって軟化または溶融する材料であればよく、熱可塑性樹脂をベースとする導電性接着剤などの材質のものであっても同様の効果が期待される。 In the first to fifth embodiments of the present invention, the case where a solder material containing tin (Sn) or lead (Pb) is used as the soluble member has been described. However, a low melting point metal such as indium (In) is used. It may be a solder material of an alloy with indium (In), zinc (Zn), tin (Sn), or lead (Pb), and may be any material that softens or melts as the temperature rises, and is based on a thermoplastic resin. Even if it is made of a material such as a conductive adhesive, the same effect is expected.
また、本発明の実施の形態1から5では、可溶部材を軟化あるいは溶融させる加熱手段としては、支持部材等に通電してそのジュール熱で過熱する直熱型の方法について説明したが、外部ヒータによって可溶部材を加熱する傍熱型の方法を利用しても同様の効果が期待される。 In the first to fifth embodiments of the present invention, as the heating means for softening or melting the fusible member, a direct heating type method in which the support member or the like is energized and heated by its Joule heat has been described. The same effect can be expected even if an indirectly heated method of heating a soluble member with a heater is used.
また、本発明の実施の形態1から5では、支持部材が固定部材に挿入され、支持部材と固定部材の間隙に可溶部材が配置される構成について説明したが、必ずしも挿入されている必要はなく、支持部材が可溶部材により固定部材に固着されている場合であっても同様の効果を奏する。 In the first to fifth embodiments of the present invention, the configuration in which the support member is inserted into the fixed member and the fusible member is disposed in the gap between the support member and the fixed member has been described. However, even if the support member is fixed to the fixing member by the soluble member, the same effect can be obtained.
なお、図中、同一符号は、同一または相当部分を示す。 In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
1 筐体
2 第1の導電部材
3 第2の導電部材
4 磁性導電部材
4a 導電部材
4b 磁性部材
5 支持部材
5a 金属部材
5b 低熱伝導部材
6 固定部材
7 はんだ材
9 永久磁石
10 バネ材
1
Claims (5)
前記筐体に固定された第1の導電部材及び第2の導電部材と、
前記第1の導電部材と前記第2の導電部材とを接続、電気導通させるための磁性導電部材と、
前記磁性導電部材に一端が固着された支持部材と、
前記支持部材を脱離可能に保持する前記筐体に取り付けられた固定部材と、
前記支持部材と前記固定部材との間隙に充填され、所定の温度以上で軟化あるいは溶融する可溶部材と、
前記可溶部材を加熱する加熱手段と、
前記磁性導電部材と対向して前記筐体に取り付けられた永久磁石と
を備え、
前記加熱手段により前記可溶部材が軟化あるいは溶融され、前記固定部材から前記支持部材が脱離された際に、前記磁性導電部材を前記永久磁石にて吸着固定するようにしたことを特徴とする回路遮断装置。 A casing having electrical insulation;
A first conductive member and a second conductive member fixed to the housing;
A magnetic conductive member for connecting and electrically conducting the first conductive member and the second conductive member;
A support member having one end fixed to the magnetic conductive member;
A fixing member attached to the housing for detachably holding the support member;
A fusible member that is filled in a gap between the support member and the fixing member and softens or melts at a predetermined temperature or higher;
Heating means for heating the soluble member;
A permanent magnet attached to the housing opposite to the magnetic conductive member,
When the soluble member is softened or melted by the heating means and the support member is detached from the fixing member, the magnetic conductive member is attracted and fixed by the permanent magnet. Circuit breaker.
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