JP6955528B2 - 電気回路遮断装置 - Google Patents
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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。
そして、この電気回路遮断装置は様々な種類があり、例えば、図23に示す、特許文献1の電気回路遮断装置700では、電気回路の一部を構成する誘導体710を、ハウジング720内の切断室721に挿通させて収容しておき、パンチ730によって物理的に切断するというものである。このパンチ730は、筒状の切断室721内において誘導体710を横断するように打ち抜くもので、打ち抜かれた導電体710は、分離された状態となっている。ただ、誘導体710が打ち抜かれた直後は、打ち抜かれて分離された導電体710と、ハウジング内に残っている導電体710との距離が近く、両者の間にアークが発生するという問題があった。
そこで、本願発明は、上記問題に鑑み、電気回路の遮断直後において発生するアークを効果的に消弧すること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、当該被切断部を切断する切断部材と、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、前記切断部材と、当該切断部材に隣接する第一消弧空間とを備えた移動体を備え、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筒部を備え、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、当該移動体に備えられた前記切断部材が、前記被切断部を切断するように構成されており、前記移動体の前記第一消弧空間は、前記移動体が移動した際に、切断されて分離される前記被切断部の分離片と、分離されずに前記ハウジング内に残る前記被切断部の本体部との間に、位置するように構成されていることを特徴とする。
上記特徴によれば、移動体自体が被切断部を切断する切断部材と、第一消弧空間を備えており、当該第一消弧空間は、切断部材が分離片を切断して、電気回路を遮断した直後に、切断されて分離される分離片と、分離されずにハウジング内に残る本体部との間に位置するように構成されている。そのため、電気回路の遮断直後において、本体部から発生したアークを、第一消弧空間内に放出し消弧できるのである。
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と共にヒューズからなる被切断部と、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筒部を備え、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、前記移動体の前記第一消弧空間は、前記移動体が移動した際に、切断されて分離される前記被切断部の分離片と、分離されずに前記ハウジング内に残る前記被切断部の本体部との間に、位置するように構成されていることを特徴とする。
上記特徴によれば、移動体自体が被切断部を収容して切断する第一消弧空間を備えており、当該第一消弧空間は、分離片を切断して電気回路を遮断した直後に、切断されて分離される分離片と、分離されずにハウジング内に残る本体部との間に位置するように構成されている。そのため、電気回路の遮断直後において、本体部から発生したアークを、第一消弧空間内に放出し、当該第一消弧空間内の消弧材により効果的に消弧できるのである。
本願発明の電気回路遮断装置は、前記移動体は、互いに絶縁された絶縁空間を備えており、前記移動体が更に前記第二端部に向けて移動した際に、前記絶縁空間は、前記被切断部の本体部に向かい合うように構成されていることを特徴とする。
上記特徴によれば、移動体が更に移動した後に、絶縁空間が、ハウジング内に残る被切断部の本体部に向かい合うように構成されているので、両側の本体部に高電圧がかかり、本体部からアークが発生しても、当該アークは絶縁空間内に閉じ込められて互いに絶縁されるので、本体部間でアークがつながり、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。
本願発明の電気回路遮断装置は、前記移動体は、前記切断部材を挟んで前記第一消弧空間とは反対側に、第二消弧空間を備えることを特徴とする。
上記特徴によれば、切断部材を挟んで第一消弧空間とは反対側に、第二消弧空間を備えているので、分離片から第二端部に向けて進むアークは、第二消弧空間内に放出されて消弧されるのである。
本願発明の電気回路遮断装置は、前記ハウジングは、前記筒部の外側に消弧材を収納する第三消弧空間を備え、当該第三消弧空間は、前記本体部を内部に挿通させて収容していることを特徴とする。
上記特徴によれば、第三消弧空間内に被切断部の本体部を挿通させて収容しているので、本体部から発生したアークを、第三消弧空間内の消弧材によって消弧できるのである。
本願発明の電気回路遮断装置は、前記被切断部の本体部の一部が前記第三消弧空間内で曲がった曲がり部を備えることを特徴とする。
上記特徴によれば、被切断部の本体部の曲がり部が第三消弧空間内で曲がっているので、当該曲がり部と第三消弧空間内の消弧材との接触面積は、増大することになる。その結果、本体部から発生するアークを消弧する消弧性能が高くなるのである。
上記のように、本願発明の電気回路遮断装置によれば、電気回路の遮断直後において発生するアークを効果的に消弧することができる。
300 ハウジング
310 筒部
320 第一端部
330 第二端部
400 被切断部
420 分離片
430 本体部
500 移動体
511 切断部材
P 動力源
X1 第一消弧空間
M 消弧材
310 筒部
320 第一端部
330 第二端部
400 被切断部
420 分離片
430 本体部
500 移動体
511 切断部材
P 動力源
X1 第一消弧空間
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筒部110と、当該下側筒部110の周囲に環状に形成された第三消弧空間X3を備える。この下側筒部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、下側筒部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、下側筒部110の上端の一部には、後述する被切断部400の本体部430を載置できるように、本体部430の形状に合わせて窪んだ載置部113を備える。この、載置部113は、下側筒部110の両側に相対する様に配置されており、載置部113は、直線状に延びる被切断部400を両側で支えることになる。
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筒部110と、当該下側筒部110の周囲に環状に形成された第三消弧空間X3を備える。この下側筒部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、下側筒部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、下側筒部110の上端の一部には、後述する被切断部400の本体部430を載置できるように、本体部430の形状に合わせて窪んだ載置部113を備える。この、載置部113は、下側筒部110の両側に相対する様に配置されており、載置部113は、直線状に延びる被切断部400を両側で支えることになる。
また、第三消弧空間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、下側筒部110の外側を環状に囲んでいる。この第三消弧空間X3は、後述する消弧材を収納できるように構成されている。なお、第三消弧空間X3は、下側筒部110の周囲を囲むように環状に形成されているが、これに限定されることはなく、例えば、下側筒部110の載置部113に隣接する部分のみに部分的に形成してもよい。後述するように、アークは、被切断部400の分離片420との境界である、本体部430の端部431を起点に発生するため、本体部430が収容される箇所である載置部113に隣接する部分に、第三消弧空間X3を設けておけば、当該第三消弧空間X3内の消弧材がアークを消弧できるのである。
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、本体部430の形状に合わせて窪んだ載置部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、載置部113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を両側で支えることができる。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筒部210と、当該上側筒部210の周囲に環状に形成された第三消弧空間X3を備える。この上側筒部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、上側筒部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。この上側筒部210は、後述するように、下側ハウジング100の下側筒部110と上下に配置されて、直線状に延びる筒部310を構成するものであり、上側筒部210の内径は下側筒部110の内径と一致している。そのため、移動体500は、筒部310内を上下に滑らかに移動できるのである。
さらに、上側筒部210の端部の一部は、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載置部213を備える。この載置部213は、上側筒部210の両側に相対する様に配置されると共に、下側ハウジング100の載置部113と対応する位置に配置されている。そのため、載置部213は、下側ハウジング100の載置部113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。
また、第三消弧空間X3は、上側ハウジング200の下面230から上面220に向けて延びる溝の形状をしており、上側筒部210の外側を環状に囲んでいる。この第三消弧空間X3は、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の第三消弧空間X3は、下側ハウジング100の第三消弧空間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の第三消弧空間X3と上側ハウジング200の第三消弧空間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載置部231を備える。この、載置部231は、下面230の両側に相対する様に配置されると共に、載置部213と直線状に並んでいる。また、載置部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、載置部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。
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、上側筒部210の上面と連通する連通孔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、連通孔222を介して上側筒部210内に伝わり、上側筒部210内の移動体500を移動させるのである。さらに、上面220には貫通孔B3が形成されており、この貫通孔B3は、上側ハウジング200内部の第三消弧空間X3へと連通している。そのため、ハウジング300を組み立てた後に、貫通孔B3を介して外部から第三消弧空間X3に消弧材を流入させることができる。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としてもよい。
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、図3(c)は移動体500の側面図である。この移動体500は、上面560と下面520を備えた、合成樹脂製の略円柱体である。移動体500の外径は筒部310の内径以下となっており、さらに、移動体500の外面530は筒部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、筒部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の下面520側には、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。さらに、貫通部540の内部には、突出部510が上壁544から下壁541に向けて突出している。この突出部510の根元側には、外面530より内側に窪んだ第一消弧空間X1が形成されている。なお、貫通部540の切断部材511と下壁541の間の空間は、後述するように、被切断部400の分離片420及び本体部430を挿通させることが出来るように、被切断部400より大きくなっている。
また、突出部510の先端側には、切断部材511が形成されている。この切断部材511は、図3(b)に示すように、縦断面が略コ字状になっており、被切断部400の分離片420の表面に当接する当接面512と、当該当接面512の両側から突出して分離片420の側面423を挟み込む挟持面513から構成されている。
また、第一消弧空間X1は、切断部材511を挟んで分離片420の反対側において、切断部材511に隣接するように配置され、移動体500の外面530よりも内側に窪んだ形状をしている。そして、この第一消弧空間X1には消弧材を任意で収納することができる。さらに、切断部材511と下壁541の間の第二消弧空間X2にも任意で消弧材を収納することができる。同様に、突出部510と側壁542及び側壁543のそれぞれの間の第四消弧空間X4にも消弧材を任意で収納することができる。そのため、切断部材511に当接するように配置された被切断部400の分離片420の周囲を、消弧材で囲むことができる。
また、移動体500の上面560側には、外面530から内側に窪んだ絶縁空間550が形成されている。この絶縁空間550は、外面530の相対する位置にそれぞれ形成されている。この絶縁空間550は、下壁551、側壁552、側壁553、上壁554、及び後壁555で囲まれている。そして、図3(c)に示すように、相対するように配置された絶縁空間550同士は互いに後壁555で遮断されており、互いに絶縁された空間となっている。そして、絶縁空間550には、消弧材を収納しておらず、後述するようにアークを閉じ込めて遮断している。また、絶縁空間550と貫通部540は、互いに下壁551及び上壁544によって遮断されており、互いに絶縁された独立した空間となっている。同様に、絶縁空間550と第一消弧空間X1も、互いに下壁551及び上壁544によって遮断されており、互いに絶縁された独立した空間となっている。
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の両側には、分離片420が切断されて分離されやすいように、切り込み421が形成されている。この分離片420の表面422には、図3に示す移動体500の切断部材511の当接面512が当接し、両側の側面423には切断部材511の挟持面513が当接することになる。
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の貫通部540において、切断部材511と下壁541の間に被切断部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の切断部材511に向かい合うまで被切断部400を挿通させてゆく。すると、図5に示すように、移動体500の内部に被切断部400の分離片420を挿通させて収容した状態となる。
次に、移動体500を下面520側から下側ハウジング100の下側筒部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113と載置部121に嵌められるように載置され、移動体500が下側筒部110内で固定されることになる。次に、上側ハウジング200の上側筒部210内に移動体500の上面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の載置部213と載置部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を筒部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筒部110及び上側筒部210から構成される筒部310内部に、収容されている。この筒部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、筒部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の上面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、連通孔222を介して移動体500の上面560へと伝達される。
また、被切断部400の分離片420は移動体500内部を挿通して収容されており、被切断部400の本体部430は第三消弧空間X3内部に挿通して収容されている。また、第二消弧空間X2は、切断部材511を挟んで第一消弧空間X1とは反対側に配置されている。図6に示すように、第一消弧空間X1、及び第三消弧空間X3には粒状の消弧材Mが収納されている。また、移動体500の貫通部540には消弧材Mが充填されているので、貫通部540の第二消弧空間X2及び第四消弧空間X4(図3参照)にも消弧材Mが収納されることになる。なお、図6から図8では、第一消弧空間X1、第二消弧空間X2、第三消弧空間X3、及び第四消弧空間X4内に、消弧材Mが充填されているが、図面上は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。
なお、第一消弧空間X1には消弧材Mを収容していたが、これに限定されず、消弧材Mを収容しなくてもよい。第一消弧空間X1は内側に窪んだ空間であり、後述するように、本体部430の端部431から発生するアークは、第一消弧空間X1内へ放出される。そして、アークは、第一消弧空間X1内の空中を進む際にエネルギーを消費して、やがて消弧するのである。そのため、第一消弧空間X1に消弧材Mを収容しなくても、第一消弧空間X1はアークを十分に消弧できるのである。同様に、第二消弧空間X2、及び第四消弧空間X4内に、消弧材Mを収容していたが、これに限定されず、消弧材Mを収容しなくてもよい。
さらに、第一消弧空間X1、第二消弧空間X2、第三消弧空間X3、又は第四消弧空間X4に消弧材Mを収容する場合、消弧材Mは、珪砂等の粒状の固体の消弧材に限定されず、窒素ガス等のアークを効果的に消弧することができる気体状の消弧材を各空間に充填してもよい。
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の使用態様について、図7を参照して説明する。図7は、図6に示す状態から移動体500が移動した様子を示す断面図である。図7に示すように、電気回路に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連通孔222を介して瞬時に移動体500の上面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、筒部310内を第二端部330に向けて瞬時に移動する。
すると、移動体500の切断部材511は、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から分離させる。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から離れていくのである。また、図7に示すように、移動体500が筒部310内を第二端部330へ向けて移動すると、切断部材511より上方に隣接して形成されている第一消弧空間X1が、本体部430と向かい合う位置にまで移動してくる。そのため、移動体500の切断部材511が分離片420を切断した直後に、第一消弧空間X1は、分離片420と本体部430との間に位置するように構成されているのである。そして、移動体500の切断部材511が分離片420を切断した直後においては、分離片420と本体部430との物理的な距離が近いため、分離片420と、当該分離片420との境界である本体部430の端部431との間にアークが発生する場合がある。しかし、図7に示すように、本体部430の端部431から発生するアークは、分離片420と本体部430の間に位置している第一消弧空間X1へ放出されて、消弧されるのである。さらに、第一消弧空間X1内には消弧材Mが収容されているので、アークをより一層効果的に消弧できるのである。
次に、移動体500が第二端部330に向けて更に移動した様子について、図8を参照して説明する。図8は、図7に示す状態から移動体500が更に移動した様子を示す断面図である。図8に示すように、移動体500が筒部310内を第二端部330に向けて移動すると、第一消弧空間X1の上方に形成されている絶縁空間550が、本体部430と向かいあって、隣接する位置にまで移動してくる。そして、両側の本体部430間に高電圧がかかり、本体部430の端部431からアークが発生しても、当該アークは絶縁空間550内に閉じ込められる。両側の本体部430間で発生したアークは、絶縁空間550内に閉じ込められて互いに絶縁されるので、両側の本体部430間でアークがつながり、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。なお、アークが絶縁空間550内に閉じ込められて絶縁されるとは、具体的には、絶縁空間550が、下壁551、側壁552、側壁553、上壁554、及び後壁555によって周囲が囲まれた窪みとなっているので(図3を参照)、一方の本体部430の端部431から発生したアークは、絶縁空間550に進行を阻まれて、反対側の本体部430に向けて進むことができない状態のことである。
なお、絶縁空間550内には、消弧材Mを収納しないのが望ましい。絶縁空間550内に消弧材Mを収容すると、本体部430から発生したアークによって消弧材Mが、高温に晒され炭化する虞がある。そして、当該炭化した部分は、電流が流れることのできる経路となり、アークが絶縁空間550から漏れやすくなる。そして、絶縁空間550から漏れ出たアークが、移動体500の外面530に沿って進んでゆき、反対側の本体部430から発生したアークと繋がってしまう可能性がある。そのため、絶縁空間550内には、消弧材Mを収納しないのが望ましい。また、絶縁空間550内には、アークによって炭化しない材料を収納してもよい。
このように、本願発明の電気回路遮断装置600によれば、移動体500自体が被切断部400を切断する切断部材511と、第一消弧空間X1を備えており、当該第一消弧空間X1は、切断部材511が分離片420を切断して、電気回路を遮断した直後に、切断されて分離される分離片420と、分離されずにハウジング300内に残る本体部430との間に位置するように構成されている。そのため、電気回路の遮断直後において、本体部430から発生したアークを、第一消弧空間X1内に放出し消弧できるのである。
さらに、第一消弧空間X1内に消弧材Mを収容した場合は、本体部430から発生したアークをより一層効果的に消弧できるのである。
なお、図23に示す従来技術において、アークを消弧するために、切断室721内に粒状の固体の消弧材を封入することも考えられるが、切断室721内に消弧材を封入すると、パンチ730の打ち抜き動作を妨げる虞があり、切断室721内に消弧材を封入することは困難であった。ただ、本願発明では、従来技術と異なり、消弧材Mを、筒部310内ではなく、切断部材511と共に移動体500自体に収納することができるので、移動体500が筒部310内で移動して分離片420を切断する動作を邪魔することがないのである。また、分離片420は移動体500に収容され、当該移動体500と共に移動するので、従来技術のようにパンチの打ち抜き動作を妨げる虞がない。そして、消弧材Mと分離片420は共に移動体500に収容されて、当該移動体500と共に移動するので、従来技術と異なり、移動体500内に消弧材Mを大量に収容することができるのである。さらに、第一消弧空間X1は、移動体500内部の体積に応じて拡張できるので、消弧材Mを大量に収容することができ、アークの消弧性能が極めて高いのである。
さらに、本願発明の電気回路遮断装置600によれば、移動体500が更に移動した後に、絶縁空間550が、ハウジング300内に残る被切断部400の本体部430に向かい合うように構成されているので、両側の本体部430に高電圧がかかり、本体部430からアークが発生しても、当該アークは絶縁空間550内に閉じ込められて互いに絶縁されるので、本体部430間でアークがつながり、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。
さらに、本願発明の電気回路遮断装置600によれば、切断部材511を挟んで第一消弧空間X1とは反対側に、第二消弧空間X2を備えているので、分離片420から第二端部330に向けて進むアークは、第二消弧空間X2内に放出されて、消弧されるのである。さらに、第二消弧空間X2内に消弧材Mを収容した場合は、アークをより効果的に消弧出来る。また、第二消弧空間X2は分離片420の下面側に位置しているので、分離片420で発生したアークは、第二消弧空間X2内の消弧材Mによって広範囲にわたって消弧されるのである。
さらに、本願発明の電気回路遮断装置600によれば、第三消弧空間X3内に被切断部400の本体部430を挿通させて収容しているので、本体部430から発生したアークを、第三消弧空間X3内の消弧材Mによって消弧できるのである。特に、分離片420と本体部430の間で発生したアークは、第一消弧空間X1によって消弧することができるが、消弧性能を高める場合は、第一消弧空間X1を拡大して消弧面積を増大させる必要がある。しかし、第一消弧空間X1を広げるとなると、第一消弧空間X1を含む移動体500、及び移動体500を移動させる筒部310周辺の構造も大きくなってしまう。ただ、筒部310及び移動体500のような駆動部分は、電気回路遮断装置600の性能や安全上、できるだけ小型化するのが望ましい。そこで、移動体500を移動させる筒部310の外側に、被切断部400の本体部430を収容する第三消弧空間X3を備えたことで、筒部310及び移動体500を大型化することなく、本体部430から発生するアークの消弧性能を高めたのである。
なお、図1から図8に示す実施形態1では、第一消弧空間X1の上方の隣接する位置に絶縁空間550を設けていたが、これに限定されず、絶縁空間550を設けなくてもよい。その場合は、第一消弧空間X1が絶縁空間550の位置まで延長されることになる。当該構成については、図10から図13を参照して、より詳しく後述する。
<実施形態2>
では次に、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、図9を参照して説明する。なお、図9(a)は、実施形態2に係る本願発明の電気回路遮断装置600Aの被切断部400Aの全体斜視図、図9(b)は、図8に示す実施形態1に係る電気回路遮断装置600の断面図と同様に、実施形態2に係る電気回路遮断装置600Aの断面図を示したものである。また、実施形態2に係る電気回路遮断装置600Aの構成は、被切断部400Aの構成を除き、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説明を省略する。
では次に、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、図9を参照して説明する。なお、図9(a)は、実施形態2に係る本願発明の電気回路遮断装置600Aの被切断部400Aの全体斜視図、図9(b)は、図8に示す実施形態1に係る電気回路遮断装置600の断面図と同様に、実施形態2に係る電気回路遮断装置600Aの断面図を示したものである。また、実施形態2に係る電気回路遮断装置600Aの構成は、被切断部400Aの構成を除き、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説明を省略する。
図9に示すように、電気回路遮断装置600Aの被切断部400Aは、中央の分離片420Aと、当該分離片420Aの両側に本体部430Aを備えている。さらに、本体部430Aの一部が、分離片420Aから立ち上がるように曲がった曲がり部440Aとなっている。そして、図9(b)に示すように、被切断部400Aの曲がり部440Aは、ハウジング300Aの第三消弧空間X3A内で、第三消弧空間X3Aが拡がる上下方向に沿って曲がっている。そのため、曲がり部440Aと第三消弧空間X3A内の消弧材MAとの接触面積は、図6に示す第三消弧空間X3内に直線状に挿通している本体部430と消弧材Mとの接触面積に比べて、増大することになる。その結果、電気回路遮断装置600Aでは、本体部430Aから発生するアークを消弧する消弧性能が高くなるのである。
なお、図9では、被切断部400Aの曲がり部440Aは、分離片420Aから立ち上がり、第三消弧空間X3Aが拡がる上下方向に沿って曲がる形状であるが、これに限定されない。曲がり部440Aは、消弧材MAとの接触面積を増加させるように第三消弧空間X3A内で曲がっていれば、どのような形状であってもよい。
<実施形態3>
では次に、実施形態3に係る本願発明の電気回路遮断装置600Bについて、図10から図13を参照して説明する。なお、図10(a)は、実施形態3に係る本願発明の電気回路遮断装置600Bの移動体500Bの斜視図、(b)は当該移動体500Bの正面図、(c)は移動体500Bの側面図である。また、実施形態3に係る電気回路遮断装置600Bの構成は、移動体500Bが絶縁空間を備えていない点、ハウジング300Bが第三消弧空間X3を備えていない点を除き、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。
では次に、実施形態3に係る本願発明の電気回路遮断装置600Bについて、図10から図13を参照して説明する。なお、図10(a)は、実施形態3に係る本願発明の電気回路遮断装置600Bの移動体500Bの斜視図、(b)は当該移動体500Bの正面図、(c)は移動体500Bの側面図である。また、実施形態3に係る電気回路遮断装置600Bの構成は、移動体500Bが絶縁空間を備えていない点、ハウジング300Bが第三消弧空間X3を備えていない点を除き、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。
図10に示すように、移動体500Bは、上面560Bと下面520Bを備えた、合成樹脂製の略直方体である。また、移動体500Bの上面560B側から下面520B側にかけて、一方の外面530Bから反対側の外面530Bまで、つまり、移動体500Bを正面から背面まで貫通する貫通部540Bが設けられており、この貫通部540Bは、下壁541B、側壁542B、側壁543B、及び上壁544Bで囲まれている。
さらに、貫通部540Bの内部には、突出部510Bが上壁544Bから下壁541Bに向けて突出している。この突出部510Bの先端側には、切断部材511Bが形成されており、当該切断部材511Bの下面は、被切断部400Bの分離片420Bの表面に当接する平坦な当接面512Bとなっている。また、突出部510Bの根元側には、外面530Bより内側に窪んだ第一消弧空間X1Bが形成されている。
この第一消弧空間X1Bは、切断部材511Bから上面560Bに向けて伸びる長尺状の空間であり、その内部には任意で消弧材を収納することができる。さらに、切断部材511Bと下壁541Bの間の第二消弧空間X2Bにも消弧材を収納することができる。同様に、突出部510Bと側壁542B及び側壁543Bのそれぞれの間の第四消弧空間X4Bにも消弧材を収納することができる。そのため、切断部材511Bに当接するように配置された被切断部400Bの分離片420Bの周囲を、消弧材で囲むことができる。なお、第一消弧空間X1Bには消弧材MBを収容していたが、これに限定されず、消弧材MBを収容しなくてもよい。同様に、第二消弧空間X2B、及び第四消弧空間X4B内に、消弧材MBを収容していたが、これに限定されず、消弧材MBを収容しなくてもよい。
では次に、本願発明の電気回路遮断装置600Bの組み立て方について、図11を参照して説明する。この図11は、電気回路遮断装置600Bの分解斜視図を示している。
まず、移動体500Bの貫通部540Bにおいて、切断部材511Bと下壁541Bの間に被切断部400Bの本体部430Bを挿入し、被切断部400Bの分離片420Bが移動体500Bの切断部材511Bに向かい合うまで被切断部400Bを挿通させてゆく。すると、図11に示すように、移動体500Bの内部に被切断部400Bの分離片420Bを挿通させて収容した状態となる。
次に、移動体500Bを下面520B側から下側ハウジング100Bの下側筒部110Bに挿入する。すると、被切断部400Bの本体部430Bが、下側ハウジング100Bの載置部121Bに嵌められるように載置され、移動体500Bが下側筒部110B内で固定されることになる。次に、上側ハウジング200Bの上側筒部210B内に移動体500Bの上面560Bが挿入されるように、上側ハウジング200Bを下側ハウジング100Bの上から嵌め合わせてゆく。そして、上側ハウジング200Bと下側ハウジング100Bとを互いに連結固定すれば、下側ハウジング100B及び上側ハウジング200Bから成るハウジング300Bは、内部に被切断部400B及び移動体500B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200Bの動力源収納部221Bには、動力源PBが取り付けられている。なお、下側ハウジング100Bの下側筒部110Bと、上側ハウジング200Bの上側筒部210Bは、内部に移動体500Bを収容してスライドさせられるように、当該移動体500Bの形状に合わせて、断面が略四角形の筒状形状をしている。また、下側筒部110B及び上側筒部210Bの周囲には、第三消弧空間が形成されていないが、必要に応じて適宜形成してもよい。
では次に、本願発明の実施形態3に係る電気回路遮断装置600Bの内部構造について、図12を参照して説明する。この図12は、図11に示す電気回路遮断装置600Bが組み立てられた状態でのB―B断面図である。
図12に示すように、移動体500Bは、直線状に並んだ下側筒部110B及び上側筒部210Bから構成される筒部310B内部に、収容されている。この筒部310Bは、ハウジング300Bの第一端部320Bから、第一端部320Bの反対側の第二端部330Bまで延びている。そして、移動体500Bは、動力源PBが配置された第一端部320B側に配置されているので、後述するように、移動体500Bは、分離片420Bを切断して分離しながら、第二端部330B側へと移動できるのである。
また、図12に示すように、第一消弧空間X1Bには粒状の消弧材MBが収納されている。さらに、移動体500Bの貫通部540Bには消弧材MBが充填されているので、貫通部540Bの第二消弧空間X2B及び第四消弧空間X4B(図10参照)にも消弧材Mが収納されることになる。
では次に、本願発明の実施形態3に係る電気回路遮断装置600Bの使用態様について、図13を参照して説明する。図13は、図12に示す状態から移動体500Bが移動した様子を示す断面図である。図13に示すように、電気回路に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PBに入力され、動力源PB内の火薬が爆発する。すると、その爆発による空気圧が連通孔222Bを介して瞬時に移動体500Bの上面560Bに伝わり、移動体500Bは第一端部320Bから第二端部330Bに向けて勢いよく吹き飛ばされ、筒部310B内を第二端部330Bに向けて瞬時に移動する。
すると、移動体500Bの切断部材511Bは、移動体500Bが第二端部330Bに向けて押し出される力によって、分離片420Bを切断して本体部430Bから分離させる。そして、分離片420Bは、移動体500Bと共に第二端部330Bへ向けて移動し、本体部430Bから離れていくのである。また、図13に示すように、移動体500Bが筒部310B内を第二端部330Bへ向けて移動すると、切断部材511Bに隣接して形成されている第一消弧空間X1Bが、本体部430Bと向かい合う位置にまで移動してくる。そのため、移動体500Bの切断部材511Bが分離片420Bを切断した直後に、第一消弧空間X1Bは、分離片420Bと本体部430Bとの間に位置するように構成されているのである。そして、移動体500Bの切断部材511Bが分離片420Bを切断した直後において、分離片420Bと、本体部430Bの端部431Bとの間にアークが発生しても、本体部430Bの端部431Bから発生するアークは、分離片420Bと本体部430Bの間に位置している第一消弧空間X1B内に放出され、消弧されるのである。さらに、第一消弧空間X1B内には消弧材MBが収容されているので、アークをより一層効果的に消弧できるのである。
このように、本願発明の電気回路遮断装置600Bによれば、移動体500B自体が被切断部400Bを切断する切断部材511Bと、第一消弧空間X1Bを備えており、当該第一消弧空間X1Bは、切断部材511Bが分離片420Bを切断して、電気回路を遮断した直後に、切断されて分離される分離片420Bと、分離されずにハウジング300B内に残る本体部430Bとの間に位置するように構成されている。そのため、電気回路の遮断直後において、本体部430Bから発生したアークを、第一消弧空間X1B内に放出し消弧できるのである。
さらに、第一消弧空間X1B内に消弧材Mを収容した場合は、本体部430Bから発生したアークをより一層効果的に消弧できるのである。
なお、図23に示す従来技術において、アークを消弧するために、切断室721内に粒状の固体の消弧材を封入することも考えられるが、切断室721内に消弧材を封入すると、パンチ730の打ち抜き動作を妨げる虞があり、切断室721内に消弧材を封入することは困難であった。ただ、本願発明では、従来技術と異なり、消弧材MBを、筒部310内ではなく、切断部材511Bと共に移動体500B自体に収納することができるので、移動体500Bが筒部310B内で移動して分離片420Bを切断する動作を邪魔することがないのである。また、分離片420Bは移動体500Bに収容され、当該移動体500Bと共に移動するので、従来技術のようにパンチの打ち抜き動作を妨げる虞がない。そして、消弧材MBと分離片420Bは共に移動体500Bに収容されて、当該移動体500Bと共に移動するので、従来技術と異なり、移動体500B内に消弧材MBを大量に収容することができるのである。さらに、第一消弧空間X1Bは、移動体500B内部の体積に応じて拡張できるので、消弧材MBを大量に収容することができ、アークの消弧性能が極めて高いのである。
また、第一消弧空間X1Bは、切断部材511Bから上方へ向けて長尺状に伸びていることから、内部に大量の消弧材MBを収容できる。さらに、移動体500Bが下方の第二端部330Bへ向けて移動していく過程においても、上下に長尺状に伸びる第一消弧空間X1Bは、分離片420Bと本体部430Bとの間に確実に位置することができる。
<実施形態4>
では次に、実施形態4に係る本願発明の電気回路遮断装置600Cについて、図14から図18を参照して説明する。なお、実施形態4に係る本願発明の電気回路遮断装置600Cでは、図9に示す実施形態2に係る電気回路遮断装置600Aの被切断部400Aのように、曲がり部440Aを併用することもできる。
では次に、実施形態4に係る本願発明の電気回路遮断装置600Cについて、図14から図18を参照して説明する。なお、実施形態4に係る本願発明の電気回路遮断装置600Cでは、図9に示す実施形態2に係る電気回路遮断装置600Aの被切断部400Aのように、曲がり部440Aを併用することもできる。
まず、実施形態1に係る電気回路遮断装置600では、図7に示すように、電気回路と電気的に接続された導電体である被切断部400を物理的に切断して、電気回路を遮断していた。例えば、電気回路中に、比較的低い異常電流が流れた場合に、電気回路を遮断したければ、実施形態1に係る電気回路遮断装置600によって、被切断部400を物理的に切断すればよい。その一方で、電気回路中に、例えば、比較的高い異常電流が流れた場合に、電気回路を遮断したければ、電気回路中に所定の定格のヒューズを接続して、異常電流によってヒューズを溶断させて、電気回路を切断すればよい。このように、電気回路中に、実施形態1に係る電気回路遮断装置600と、ヒューズとを直列接続しておき、比較的低い異常電流が流れた場合は、電気回路遮断装置600が電気回路を切断し、比較的高い異常電流が流れた場合は、ヒューズが溶断して電気回路を切断していた。また万が一、電気回路遮断装置600が正常に作動せず、電気回路を遮断できない場合であっても、電気回路遮断装置600に直列接続されたヒューズがやがて溶断するので、電気回路を確実に保護できる。
ただ、所定の各異常電流に対応するために、実施形態1に係る電気回路遮断装置600によって切断される被切断部400と、所定の異常電流で溶断するヒューズの両方を電気回路に直列接続するとなると、電気回路中に電気回路遮断装置600とヒューズの両方を直列に並べて設置するスペースが必要となり、電気回路や周辺部材の製造コストの増大や設置スペースが嵩張るという問題がある。
そこで詳しくは後述するが、実施形態4に係る本願発明の電気回路遮断装置600Cは、上記問題を解決できるものとなっている。なお、この実施形態4に係る本願発明の電気回路遮断装置600Cは、実施形態1から3の発明が解決する課題「電気回路の遮断直後において発生するアークを効果的に消弧する」ことも同時に解決している。
では、以下の図14から図18では、実施形態4に係る本願発明の電気回路遮断装置600Cについて、具体的に説明する。なお、図14(a)は、実施形態4に係る本願発明の電気回路遮断装置600Cの移動体500Cの斜視図、(b)は当該移動体500Cの正面図、(c)は移動体500Cの側面図である。また、実施形態4に係る電気回路遮断装置600C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、移動体500Cの構成及び被切断部400Cの構成が異なるが、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、図14に示すように、移動体500Cは、上面560Cと下面520Cを備えた、合成樹脂製の略円柱体である。移動体500Cの外径はハウジング300の筒部310の内径以下となっており、さらに、移動体500Cの外面530Cは筒部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500Cは、筒部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500Cの略中央には、一方の外面530Cから反対側の外面530Cまで、つまり、移動体500Cを正面から背面まで貫通する貫通部540Cが設けられており、この貫通部540Cは、下壁541C、側壁542C、側壁543C、及び上壁544Cで囲まれている。そして、この下壁541C、側壁542C、側壁543C、及び上壁544Cで囲まれて、外面530Cより内側に窪んだ空間が、第一消弧空間X1Cとなっている。そして、この第一消弧空間X1Cには、後述する被切断部400Cの分離片420C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X1C内には、後述する消弧材を充填させるので、第一消弧空間X1C内に収容された被切断部400Cの分離片420C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500Cには、被切断部400Cの分離片420Cを切断するための切断部材は設けられていない。また、移動体500C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4に係る電気回路遮断装置600Cが遮断する電気回路の一部を構成する被切断部400Cを、図15に示す。図15(a)は被切断部400Cの斜視図、図4(b)は被切断部400Cの平面図である。この被切断部400Cは、電気回路と電気的に接続するために全体が金属製のヒューズから構成されており、両端に電気回路と接続するための本体部430Cと、略中央に切断されて分離される分離片420Cとを備える。本体部430Cの端部には、電気回路と接続する際に利用する接続孔410C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421C及び貫通孔424Cが設けられ、幅が局所的に狭くなった溶断部425Cが形成されている。この、溶断部425C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。
なお、図15に示すヒューズ機能を備えた被切断部400Cの厚さは、図4に示すヒューズ機能を備えない被切断部400と比較して薄くなっている。被切断部400Cの厚さを薄くすることで、溶断部425Cの厚さも薄くなり、異常電流が流れた際に溶断し易くなっている。
では次に、本願発明の実施形態4に係る電気回路遮断装置600Cの組み立て方について、図16を参照して説明する。この図16は、電気回路遮断装置600Cの分解斜視図を示している。
まず、移動体500Cの第一消弧空間X1Cに被切断部400Cの本体部430Cを挿入し、被切断部400Cの分離片420Cが移動体500の第一消弧空間X1C内に収容されるまで被切断部400Cを挿通させてゆく。
次に、移動体500Cを下面520C側から下側ハウジング100の下側筒部110に挿入する。すると、被切断部400Cの本体部430Cが、下側ハウジング100の載置部113と載置部121に嵌められるように載置され、移動体500Cが下側筒部110内で固定されることになる。次に、上側ハウジング200の上側筒部210内に移動体500Cの上面560C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の載置部213と載置部231が、被切断部400Cの本体部430C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400C及び移動体500C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500Cを筒部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500C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4に係る電気回路遮断装置600Cの内部構造及び使用態様について、図17を参照して説明する。この図17は、図16に示す電気回路遮断装置600Cが組み立てられた状態でのC―C断面図である。
図17に示すように、移動体500Cは、直線状に並んだ下側筒部110及び上側筒部210から構成される筒部310内部に、収容されている。この筒部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500C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、筒部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500Cは、分離片420C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500Cの上面560C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、連通孔222を介して移動体500Cの上面560Cへと伝達される。
また、図17に示すように、第一消弧空間X1C、及び第三消弧空間X3には粒状の消弧材Mが収納されている。そして、被切断部400Cの分離片420Cは移動体500Cの第一消弧空間X1C内部を挿通して収容されているので、被切断部400Cの溶断部425C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400Cの本体部430Cは第三消弧空間X3内部に挿通して収容されている。なお、図17及び図18では、第一消弧空間X1C全体、及び第三消弧空間X3全体に、消弧材Mが充填されているが、図面上は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。
そして、電気回路中に比較的高い異常な過電流が流れた場合は、電気回路に接続された被切断部400Cの溶断部425C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400Cの溶断部425Cの溶断時や溶断後に、残った溶断部425C周辺からアークが発生しても、溶断部425C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。また、被切断部400Cは、消弧材Mが充填された第一消弧空間X1C内に収容されており、被切断部400Cは、第一消弧空間X1C内において、移動体500Cと直接接触していない。そのため、被切断部400Cからアークが発生しても、合成樹脂製の移動体500Cが炭化することを防止することができる。
また、図17に示すように、上側ハウジング200の載置部213と下側ハウジング100の載置部113の間には、僅かな隙間が空いており、当該隙間に消弧材Mを収容することができるようになっている。そして、この隙間内において、被切断部400Cの本体部430Cの周囲には消弧材Mが充填されているので、本体部430Cは、上側ハウジング200の載置部213と下側ハウジング100の載置部113に直接接触していない。そのため、被切断部400Cの本体部430C周辺からアークが発生しても、前記隙間に収容された消弧材Mがアークを消弧すると共に、上側ハウジング200の載置部213と下側ハウジング100の載置部113が炭化することを防止することができる。なお、被切断部400Cにかかる電圧の大きさに応じてアークの発生状況も変わるため、アークの発生状況によっては、隙間を設けずに、被切断部400Cの本体部430Cが、上側ハウジング200の載置部213と下側ハウジング100の載置部113にそれぞれ直接接触してもよい。
このように、電気回路中に比較的高い異常な過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400C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の定格以下の過電流が流れた場合、例えば、電気回路中に比較的低い異常な過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400Cは溶断しないため、図18で説明するように、電気回路遮断装置600Cによって、被切断部400C自体を物理的に切断することになる。
なお、図18は、図17に示す状態から移動体500Cが移動した様子を示す断面図である。また、上記説明では、比較的高い異常な過電流の場合は、ヒューズによって構成されている被切断部400Cが溶断して電気回路を遮断し、比較的低い異常な過電流が流れた場合は、電気回路遮断装置600Cによって、被切断部400C自体を物理的に切断しているが、これに限定されず、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、比較的低い異常な過電流の場合は、ヒューズによって構成されている被切断部400Cが溶断して電気回路を遮断し、比較的高い異常な過電流が流れた場合は、電気回路遮断装置600Cによって、被切断部400Cを物理的に切断してもよい。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400C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600Cによって、被切断部400C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18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連通孔222を介して瞬時に移動体500Cの上面560Cに伝わる。すると、この空気圧によって、移動体500C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、筒部310内を第二端部330に向けて瞬時に移動する。
すると、移動体500Cが、第二端部330に向けて押し出される力によって、分離片420Cを切断して本体部430Cから分離させる。具体的には、第一消弧空間X1C内部には消弧材Mが充填されているため、移動体500Cが移動すると、分離片420C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430Cから切断されるのである。そして、分離片420Cは、移動体500Cと共に第二端部330へ向けて移動し、本体部430Cから離れていくのである。なお、ヒューズで構成された被切断部400Cは過電流が流れた際に溶断するため、比較的に薄く形成されている。そのため、図3に示すような切断部材511を備えていなくても、分離片420Cを十分に切断できるのである。また、第一消弧空間X1C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420Cを切断できるように、移動体500Cが移動した際の力を分離片420Cに伝達できる材料であれば、任意の消弧材を採用することができる。
また、図18に示すように、移動体500Cが筒部310内を第二端部330へ向けて移動しても、第一消弧空間X1Cは、本体部430Cと向かい合う位置となっている。そのため、移動体500Cが分離片420Cを切断した直後に、第一消弧空間X1Cは、分離片420Cと本体部430Cとの間に位置するように構成されているのである。そして、移動体500Cが分離片420Cを切断した直後においては、分離片420Cと本体部430Cとの物理的な距離が近いため、分離片420Cと、当該分離片420Cとの境界である本体部430Cの端部431Cとの間にアークが発生する場合がある。しかし、図18に示すように、本体部430Cの端部431Cから発生するアークは、分離片420Cと本体部430Cの間に位置している第一消弧空間X1Cへ放出されて、第一消弧空間X1C内の消弧材Mによって消弧されるのである。
また、移動体500Cが筒部310内を第二端部330へ向けて更に移動しても、上下に延びる第一消弧空間X1Cは、本体部430Cと向かい合う位置となっている。そのため、両側の本体部430C間に電圧がかかり、本体部430Cの端部431Cからアークが発生しても、当該アークは第一消弧空間X1C内の消弧材Mによって消弧され、両側の本体部430C間でアークがつながり、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。なお、両側の本体部430C間に高電圧がかかり、消弧材Mではアークを効果的に消弧できない場合は、後述する図22で説明するように、絶縁空間550Dによってアークを効果的に閉じ込める態様を採用してもよい。
このように、実施形態4に係る本願発明の電気回路遮断装置600Cによれば、移動体500C自体が被切断部400を切断すると共に、消弧材Mを充填した第一消弧空間X1を備えており、当該第一消弧空間X1は、分離片420を切断して電気回路を遮断した直後に、切断されて分離される分離片420Cと、分離されずにハウジング300内に残る本体部430Cとの間に位置するように構成されている。そのため、被切断部400が切断され、電気回路が遮断された直後において、本体部430Cから発生したアークを、第一消弧空間X1内の消弧材Mによって効果的に消弧できるのである。
さらに、本願発明の電気回路遮断装置600Cによれば、所定の第一過電流が流れた際は、ヒューズで構成された被切断部400Cが、溶断して電気回路を遮断できると共に、所定の第二過電流が流れた際は、電気回路遮断装置600Cによって、被切断部400C自体を物理的に切断して電気回路を遮断することができる。そして、ヒューズ機能を備えた被切断部400Cは、電気回路遮断装置600C内に収容されているので、ヒューズと電気回路遮断装置の両方を直列に並べて接続するスペースが不要となるのである。
また、被切断部400Cは、消弧材Mが充填された第一消弧空間X1C内に収容されているので、ヒューズで構成されている被切断部400Cが、所定の第一過電流により溶断した際に、被切断部400Cからアークが発生しても、第一消弧空間X1C内の消弧材Mがアークを効果的に消弧するのである。
なお、本実施形態4に係る本願発明の電気回路遮断装置600Cでは、ヒューズ機能を備えた被切断部400Cを電気回路遮断装置600C内に収容する態様であるが、これに限定されず、実施形態1に係る本願発明の電気回路遮断装置600と、ヒューズを直列に接続する態様を採用してもよく、適宜、任意の態様を採用することができる。
なお、図23に示す従来技術において、アークを消弧するために、切断室721内に粒状の固体の消弧材を封入することも考えられるが、切断室721内に消弧材を封入すると、パンチ730の打ち抜き動作を妨げる虞があり、切断室721内に消弧材を封入することは困難であった。ただ、本願発明では、従来技術と異なり、消弧材Mを、筒部310内ではなく、移動体500C自体に収納することができるので、移動体500Cが筒部310内で移動して分離片420Cを切断する動作を邪魔することがないのである。また、分離片420Cは移動体500Cに収容され、当該移動体500Cと共に移動するので、従来技術のようにパンチの打ち抜き動作を妨げる虞がない。そして、消弧材Mと分離片420Cは共に移動体500Cに収容されて、当該移動体500Cと共に移動するので、従来技術と異なり、移動体500C内に消弧材Mを大量に収容することができるのである。さらに、第一消弧空間X1Cは、移動体500C内部の体積に応じて拡張できるので、消弧材Mを大量に収容することができ、アークの消弧性能が極めて高いのである。
<実施形態5>
では次に、実施形態5に係る本願発明の電気回路遮断装置600Dについて、図19から図22を参照して説明する。なお、実施形態5に係る本願発明の電気回路遮断装置600Dでは、図9に示す実施形態2に係る電気回路遮断装置600Aの被切断部400Aのように、曲がり部440Aを併用することもできる。また、図19(a)は、実施形態5に係る本願発明の電気回路遮断装置600Dの移動体500Dの斜視図、(b)は当該移動体500Dの正面図、(c)は移動体500Dの側面図である。また、実施形態5に係る電気回路遮断装置600Dの構成は、移動体500Dが絶縁空間を備えている点を除き、実施形態4に係る電気回路遮断装置600C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。また、本実施形態5に係る移動体500Dの絶縁空間550Dは、図3に示す移動体500の絶縁空間550と同じ構成となっており、同じ作用効果を発揮する。
では次に、実施形態5に係る本願発明の電気回路遮断装置600Dについて、図19から図22を参照して説明する。なお、実施形態5に係る本願発明の電気回路遮断装置600Dでは、図9に示す実施形態2に係る電気回路遮断装置600Aの被切断部400Aのように、曲がり部440Aを併用することもできる。また、図19(a)は、実施形態5に係る本願発明の電気回路遮断装置600Dの移動体500Dの斜視図、(b)は当該移動体500Dの正面図、(c)は移動体500Dの側面図である。また、実施形態5に係る電気回路遮断装置600Dの構成は、移動体500Dが絶縁空間を備えている点を除き、実施形態4に係る電気回路遮断装置600C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。また、本実施形態5に係る移動体500Dの絶縁空間550Dは、図3に示す移動体500の絶縁空間550と同じ構成となっており、同じ作用効果を発揮する。
まず、この移動体500Dは、上面560Dと下面520Dを備えた、合成樹脂製の略円柱体である。また、移動体500Dの下面520D側には、一方の外面530Dから反対側の外面530Dまで、つまり、移動体500Dを正面から背面まで貫通する貫通部540Dが設けられており、この貫通部540Dは、下壁541D、側壁542D、側壁543D、及び上壁544Dで囲まれている。そして、この下壁541D、側壁542D、側壁543D、及び上壁544Dで囲まれて、外面530Dより内側に窪んだ空間が、第一消弧空間X1Dとなっている。そして、この第一消弧空間X1Dには、後述する被切断部400Cの分離片420C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X1D内には、後述する消弧材を充填させるので、第一消弧空間X1D内に収容された被切断部400Cの分離片420C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。
また、移動体500Dの上面560D側には、外面530Dから内側に窪んだ絶縁空間550Dが形成されている。この絶縁空間550Dは、外面530Dの相対する位置にそれぞれ形成されている。この絶縁空間550Dは、下壁551D、側壁552D、側壁553D、上壁554D、及び後壁555Dで囲まれている。そして、図19(c)に示すように、相対するように配置された絶縁空間550D同士は互いに後壁555Dで遮断されており、互いに絶縁された空間となっている。そして、絶縁空間550Dには、消弧材を収納しておらず、後述するようにアークを閉じ込めて遮断している。また、絶縁空間550Dと第一消弧空間X1Dは、互いに下壁551D及び上壁544Dによって遮断されており、互いに絶縁された独立した空間となっている。
では次に、本願発明の実施形態5に係る電気回路遮断装置600Dの内部構造及び使用態様について、図20を参照して説明する。なお、本願発明の実施形態5に係る電気回路遮断装置600Dは、本願発明の実施形態4に係る電気回路遮断装置600Cと同様に組み立てられており、図17に示す電気回路遮断装置600Cの移動体500Cを、図19に示す電気回路遮断装置600Dの移動体500Dに置き換えれば、電気回路遮断装置600Dの組み立ては完了する。そして、図20は、本願発明の実施形態5に係る電気回路遮断装置600Dを示すものであって、図17の移動体500Cを移動体500Dに置き換えて示した断面図である。
図20に示すように、移動体500Dは、直線状に並んだ下側筒部110及び上側筒部210から構成される筒部310内部に、収容されている。また、第一消弧空間X1D、及び第三消弧空間X3には粒状の消弧材Mが収納されている。そして、被切断部400Cの分離片420Cは移動体500Dの第一消弧空間X1D内部を挿通して収容されているので、被切断部400Cの溶断部425Cの周囲は、消弧材Mで覆われた状態となっている。なお、図20から図22では、第一消弧空間X1D全体、及び第三消弧空間X3全体に、消弧材Mが充填されているが、図面上は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。
そして、電気回路中に所定の第一過電流(例えば、比較的高い異常な過電流)が流れた場合は、電気回路に接続された被切断部400Cの溶断部425Cが発熱して溶断し、電気回路は遮断されて、過電流から保護される。さらに、被切断部400Cの溶断部425Cの溶断時や溶断後に、溶断部425C周辺からアークが発生しても、溶断部425C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。また、被切断部400Cは、消弧材Mが充填された第一消弧空間X1D内に収容されており、被切断部400Cは移動体500Dと直接接触していない。そのため、被切断部400Cからアークが発生しても、合成樹脂製の移動体500Dが炭化することを防止することができる。
一方、図21に示すように、電気回路に所定の第二過電流(例えば、比較的低い異常な過電流)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連通孔222を介して瞬時に移動体500Dの上面560Dに伝わり、筒部310内を第二端部330に向けて瞬時に移動する。なお、図21は、図20に示す状態から移動体500Dが移動した様子を示す断面図である。
すると、移動体500Dが、第二端部330に向けて押し出される力によって、分離片420Cを切断して本体部430Cから分離させる。具体的には、第一消弧空間X1D内部には消弧材Mが充填されているため、移動体500Dが移動すると、分離片420C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430Cから切断されるのである。そして、分離片420Cは、移動体500Dと共に第二端部330へ向けて移動し、本体部430Cから離れていくのである。
また、図21に示すように、移動体500Dが筒部310内を第二端部330へ向けて移動した直後では、第一消弧空間X1Dは、本体部430Cと向かい合う位置となっている。そのため、移動体500Dが分離片420Cを切断した直後に、第一消弧空間X1Dは、分離片420Cと本体部430Cとの間に位置するように構成されているのである。そして、移動体500Dが分離片420Cを切断した直後においては、分離片420Cと本体部430Cとの物理的な距離が近いため、分離片420Cと、当該分離片420Cとの境界である本体部430Cの端部431Cとの間にアークが発生する場合がある。しかし、図21に示すように、本体部430Cの端部431Cから発生するアークは、分離片420Cと本体部430Cの間に位置している第一消弧空間X1Dへ放出されて、第一消弧空間X1D内の消弧材Mによって消弧されるのである。
次に、移動体500Dが第二端部330に向けて更に移動した様子について、図22を参照して説明する。図22は、図21に示す状態から移動体500Dが更に移動した様子を示す断面図である。図22に示すように、移動体500Dが筒部310内を第二端部330に向けて更に移動すると、第一消弧空間X1Dの上方に形成されている絶縁空間550Dが、本体部430Cと向かいあって、隣接する位置にまで移動してくる。そして、両側の本体部430C間に高電圧がかかり、本体部430Cの端部431Cからアークが発生しても、当該アークは絶縁空間550D内に閉じ込められる。両側の本体部430C間で発生したアークは、絶縁空間550D内に閉じ込められて互いに絶縁されるので、両側の本体部430C間でアークがつながり、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。
なお、絶縁空間550D内には、消弧材Mを収納しないのが望ましい。絶縁空間550D内に消弧材Mを収容すると、本体部430Cから発生したアークによって消弧材Mが、高温に晒され炭化する虞があり、当該炭化した部分は、電流が流れることのできる経路となって、アークが絶縁空間550Dから漏れやすくなるからである。また、絶縁空間550D内には、消弧材Mの代わりに、アークによって炭化しない絶縁材料を収納してもよい。
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 (6)
- 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、当該被切断部を切断する切断部材と、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、前記切断部材と、当該切断部材に隣接する第一消弧空間とを備えた移動体を備え、
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筒部を備え、
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、当該移動体に備えられた前記切断部材が、前記被切断部を切断するように構成されており、
前記移動体の前記第一消弧空間は、前記移動体が移動した際に、切断されて分離される前記被切断部の分離片と、分離されずに前記ハウジング内に残る前記被切断部の本体部との間に、位置するように構成されていることを特徴とする電気回路遮断装置。
- 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と共にヒューズからなる被切断部と、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筒部を備え、
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、
前記移動体の前記第一消弧空間は、前記移動体が移動した際に、切断されて分離される前記被切断部の分離片と、分離されずに前記ハウジング内に残る前記被切断部の本体部との間に、位置するように構成されていることを特徴とする電気回路遮断装置。
- 前記移動体は、前記切断部材を挟んで前記第一消弧空間とは反対側に、第二消弧空間を備え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。
- 前記移動体は、互いに絶縁された絶縁空間を備えており、
前記移動体が更に前記第二端部に向けて移動した際に、前記絶縁空間は、前記被切断部の本体部に向かい合うように構成されていることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の電気回路遮断装置。
- 前記ハウジングは、前記筒部の外側に消弧材を収納する第三消弧空間を備え、
当該第三消弧空間は、前記本体部を内部に挿通させて収容していることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の電気回路遮断装置。
- 前記被切断部の本体部の一部が前記第三消弧空間内で曲がった曲がり部を備えることを特徴とする請求項5に記載の電気回路遮断装置。
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