JP7352658B2 - 溶断及び機械力切断で可溶体を破断させるヒューズ - Google Patents

Description

（関係出願の相互参照）
本開示は、２０２０年１２月１１日に中国専利局に提出された、出願番号が２０２０１１４６１０８２．１であり、名称が「溶断及び機械力切断で可溶体を破断させるヒューズ」である中国出願、及び２０２１年６月２４日に中国専利局に提出された、出願番号が２０２１１０７０３１１５．７であり、名称が「溶断及び機械力切断で可溶体を破断させるヒューズ」である中国出願に基づいて優先権を主張し、その全ての内容が、参照により本開示に組み込まれる。

本開示は、電流により溶断することができるとともに、機械力切断により回路を遮断することができる新たなヒューズに関し、該ヒューズが、回路保護及び故障制御デバイスとして、発電、送電、配電、電力消費などの設備に適用でき、電気車両、船舶、航空などの分野にも適用できる。

従来のヒューズは、流れる電流で生じた熱で溶断するものであり、その主な問題として、電流による発熱がヒューズの動作のエネルギー源であり、比較的に小さい過電流が生成される場合、熱の蓄積に大量の時間がかかり、溶断時間が比較的に長くて、バックエンドデバイスを確実に保護することができない。例えば、導体コイルの一部のターン間が短絡し、電源内部抵抗が比較的に大きくなり、又は出力電流が不足であり、或いは、電力消費設備の浸水で短絡などが発生した場合、過電流が、ある値より小さく、大きくないものの、回路を遮断することが必要である。このとき、従来のヒューズが適時に動作できず、電気機器を確実に保護することができない。スイッチを用いてこのような小さい電流を遮断することが可能であるが、スイッチデバイスを設置しなければならない。スイッチの最大の電流遮断能力がヒューズより弱いため、過電流の値に基づいてスイッチが遮断動作に適するか否かを判断しなければならず、確実に遮断できない恐れがある。また、スイッチは、体積が大きく、コストが高い欠陥を有する。特に、直流過電流故障の場合、直流がゼロクロス点を有しないため、空気スイッチが、ゼロクロス点消弧の原理を利用することができず、遮断能力が大幅に低下し、これに対して、ヒューズは、直流過電流を遮断する能力が強く、体積が小さく、コストが低く、安全で信頼性が高い。

ヒューズの遮断能力が高いとの主な原因として、充填された消弧媒質は、スイッチのガス又は真空の媒体よりもアークを消弧する能力がはるかに強い。

現在、ヒューズの内部に設置されるバネや重力により可溶体の破断口を拡大する構造が存在し、つまり、可溶体が溶断されたあと、可溶体が力を受けて移動し、破断口を拡大することで、遮断能力を向上させる。しかしながら、下記の問題がある。１．外部制御ができず、電流により溶断されたあと、機械力が作用し始める。２．複数の直列破断口の形成及び拡大を確実に保証できない。複数の直列破断口は、比較的に高い電圧及び比較的に大きい過電流の遮断に対して重要な手段であるので、従来の構造は、定格電流が比較的に小さく、定格電圧が比較的に低く、又は遮断能力が比較的に低く、体積と移動空間が非常に大きいヒューズのみに適用できる。

本開示は、電流溶断及び機械力切断で可溶体を破断させるヒューズを提供することを解决しようとする技術的問題とし、これによって、溶断及び／又は機械力切断で可溶体を破断させ、ヒューズの遮断能力を向上させ、消弧能力及び信頼性を向上させる。

上記の技術問題を解決するため、本開示の技術案による溶断及び機械力切断で可溶体を破断させるヒューズは、中空構造であるハウジングを備え、前記ハウジングに消弧媒質が充填され、前記ハウジングに少なくとも１本の可溶体が設置され、前記可溶体の両端のそれぞれが前記ハウジング壁を穿通する導電端子と接続され、前記導電端子が外部回路と接続され、前記ハウジングに、機械的手段により可溶体を切断する切断装置が少なくとも１つ設置され、前記ハウジングの外部に設置される駆動装置が外部誘起信号を受信したあと、前記切断装置を駆動し、直線変位の方式、回動変位の方式、又はそれらの組み合わせにより前記可溶体を切断し、前記消弧媒質内に、前記可溶体において少なくとも１つの破断口を形成するように構成され、前記切断装置と前記ハウジングのハウジング壁との間に、前記消弧媒質の漏れを防止するバリア構造が設置され、前記消弧媒質に位置する前記可溶体において、可溶体の機械的切断強度を低下させる脆弱箇所及び溶断されやすい脆弱箇所が設けられる。

任意選択で、直線移動の方式により前記可溶体を切断する切断装置は、前記可溶体の両側のそれぞれに設置される少なくとも１つの力付与部材及び１つのガイド部材を備え、前記力付与部材の一端が前記ハウジング壁を穿通し、前記ガイド部材の一端が前記ハウジング壁を穿通し、前記ガイド部材の一端が前記ハウジング壁内に位置する場合、前記ガイド部材の一端と前記ハウジング壁との間に、前記ガイド部材が変位するための空間が設けられ、前記力付与部材及び前記ガイド部材と前記ハウジング壁との間に、前記消弧媒質の漏れを防止するバリア構造が設置され、前記駆動装置は、前記力付与部材及び前記ガイド部材を、変位するように駆動して前記可溶体を破断させて破断口を形成するように構成される。

任意選択で、前記消弧媒質は、消弧固体粒子、消弧液体、或いは、粒子を含む又は含まない消弧ゲルを用い、前記可溶体が前記力付与部材と前記ガイド部材とにより挟持され、前記力付与部材と前記可溶体との間、前記ガイド部材と前記可溶体との間に、隙間がなく、又は前記消弧媒質を通さないほどの大きさの微小な隙間を有し、前記力付与部材により前記可溶体を移動駆動するとき、前記力付与部材と前記ガイド部材の、前記ハウジングの内部に位置する部分の体積の合計が顕著に変化しない。

任意選択で、前記駆動装置が作動するとき、前記力付与部材により前記消弧媒質内に前記可溶体を移動駆動し、前記可溶体が漸次に伸ばされて前記脆弱箇所で前記破断口を形成し、破断した両側の可溶体の間にアーク通路が形成され、少なくとも一の側の可溶体及び前記アーク通路の少なくとも一部の経路が前記消弧媒質内に位置する。

任意選択で、破断した前記可溶体の両側は、それぞれカソード及びアノードになり、前記カソード又は前記アノードが前記力付与部材の移動に従って、前記力付与部材と前記ハウジングとの間の絶縁スリットまで移動することができる。

任意選択で、直線変位の方式により前記可溶体を切断する切断装置は、少なくとも１組の力付与部材を備え、前記力付与部材の一端が前記ハウジングから延出し、他端が前記消弧媒質における前記可溶体の一の側又は両側に位置し、前記力付与部材と前記ハウジングのハウジング壁との間に、前記消弧媒質の漏れを防止するバリア構造が設置され、前記駆動装置は、前記力付与部材を駆動し、前記可溶体を引張破断させたり押圧破断させたりして破断口を形成するように構成され、前記駆動装置が作動するとき、前記力付与部材により前記消弧媒質内に前記可溶体を移動駆動し、前記可溶体が伸ばされて前記可溶体の機械的強度の弱い位置又は前記可溶体の引張応力の集中位置で前記破断口を形成し、破断した前記可溶体の両側は、それぞれカソード及びアノードになり、前記カソードと前記アノードとの間にアーク経路が形成され、前記カソード及び／又は前記アノードが前記消弧媒質内に位置し、アーク経路の一部又は全部が前記消弧媒質内に位置する。

任意選択で、前記可溶体の前記力付与部材に近い位置を基準点とし、前記脆弱箇所と前記ハウジングとの間及び／又は前記脆弱箇所と前記基準点との間に既設間隔が設けられ、前記既設間隔の設定により、前記破断口と前記ハウジングとの間及び／又は前記破断口と前記力付与部材との間に間隔が設けられるので、前記可溶体が破断してなる両端のうちの少なくとも一端が前記消弧媒質に包まれ、且つ前記破断口の周囲に既設範囲よりも大きい空気空間が形成されない。

任意選択で、前記脆弱箇所と前記基準点との間に前記既設間隔が設けられ、前記可溶体が破断してなる２つの部分は、それぞれ第１部分及び第２部分であり、前記第２部分の一部が、最終に前記力付与部材と前記ハウジングにおける支持構造との間のスリットに押し込まれることができる。

任意選択で、前記脆弱箇所と前記基準点との間に前記既設間隔が設けられ、前記可溶体が破断してなる２つの部分は、それぞれ第１部分及び第２部分であり、前記第２部分が、前記第１部分とそれぞれ前記力付与部材の両側に位置するように移動することができる。

任意選択で、前記力付与部材の幅は、破断してなる前記第１部分の断面の幅又は前記第２部分の断面の幅以上であり、前記第１部分と前記第２部分がそれぞれ前記力付与部材の両側に位置する場合、前記力付与部材が、前記第１部分と前記第２部分との間の絶縁壁として形成される。

任意選択で、前記力付与部材の前記ハウジングと接触した部分又は前記力付与部材そのものは、アークの焼きにより消弧ガスを生成できるガス生成材料により作製される。

任意選択で、直線変位の方式により前記可溶体を切断する切断装置は、少なくとも１組の力付与部材を備え、前記力付与部材が前記ハウジングの外部に位置し、前記ハウジングに位置する可溶体の一部が前記ハウジングから延出して前記ハウジングの外部でＵ形又は円弧状を呈する構造として形成され、前記力付与部材が前記円弧状構造部を穿通し、前記可溶体と前記ハウジングのハウジング壁との間に、前記消弧媒質の漏れを防止するバリア構造が設置され、前記駆動装置は、前記力付与部材を駆動し、前記可溶体を引張破断して破断口を形成し、前記破断口が消弧媒質に位置する。

任意選択で、回動変位の方式により前記可溶体を切断する切断装置は、回動可能に前記ハウジングを穿通する回動力付与部材を備え、又は、前記ハウジングの一部の構造が回動可能であり、前記切断装置の回動力付与部材として使用され、前記回動力付与部材の一部が前記ハウジングの外部に位置し、他の一部が前記消弧媒質に位置し、前記可溶体が、前記消弧媒質に位置する回動力付与部材に挿通固定され、前記回動力付与部材と前記ハウジングのハウジング壁との間に、前記消弧媒質の漏れを防止するバリア構造が設置され、駆動装置は、前記回動力付与部材を駆動し、回動変位の方式により前記可溶体を破断させて破断口を形成するように構成される。

任意選択で、前記可溶体の両側に少なくとも１組の前記力付与部材及び前記ガイド部材が設置され、前記可溶体の両側に位置する前記力付与部材及び／又は前記ガイド部材の一端が前記可溶体と固定接続されて前記可溶体を挟持する。

任意選択で、前記ガイド部材が前記ハウジング壁における貫通孔に挿通された場合、前記ガイド部材の変位前進方向において変位距離制限構造が設置される。

任意選択で、前記消弧媒質に位置する前記回動力付与部材の一端は、クリップ状に形成され、前記可溶体を挟持する。

任意選択で、前記駆動装置は、圧力ガスを生成するガス生成装置、圧力流体を生成する流体生成装置、モーター、エアシリンダ、油圧シリンダ、エアモータ、油圧モーター、又は伝動装置である。

任意選択で、前記消弧媒質に位置する前記可溶体に、可溶体の機械的切断強度を低下させる脆弱箇所及び溶断されやすい脆弱箇所が設けられる。

任意選択で、直線変位の方式により可溶体を切断する前記切断装置の一の側のハウジングに、さらに回動変位の方式により可溶体を切断する少なくとも１つの切断装置が設置され、回動変位の方式により可溶体を切断する少なくとも１つの切断装置は、回動可能に前記ハウジングを穿通する回動力付与部材を備え、前記回動力付与部材の一部が前記ハウジングの外部に位置し、他の一部が消弧媒質に位置し、前記可溶体が、前記消弧媒質に位置する回動力付与部材に挿通固定され、前記回動力付与部材と前記ハウジングのハウジング壁との間に、前記消弧媒質の漏れを防止するバリア構造が設置され、前記駆動装置は、前記回動力付与部材を駆動し、回動変位の方式により前記可溶体を破断させて破断口を形成する。

任意選択で、前記ハウジングに、可溶体を支持固定する支持固定装置が設置される。

本開示のヒューズは、配電ユニット、各種の設備器械、車両などのような、ヒューズを必要とする各種の回路に使用されることができ、例えば、新エネルギー自動車に使用されることができる。

本開示における実施例の技術案をより明瞭に説明するため、以下、実施例の説明に必要な図面を簡単に説明する。説明する図面は、本開示の一部の内容を示すものにすぎず、範囲を限定するものではない。当業者は、発明能力を用いなくても、これらの図面をもとに、他の関連図面を得ることが可能である。

直線変位の方式により可溶体を破断させる構造の模式図である。 支持固定装置が設置された、直線変位の方式により可溶体を破断させる構造の模式図である。 直線変位の方式により可溶体を破断させる複数組の切断装置を有する構造の模式図である。 一部の可溶体がハウジングの外部に位置する場合の直線変位の方式により可溶体を破断させる構造の模式図である。 回動変位の方式により可溶体を破断させる構造の模式図である。 回動変位の方式と直線変位の方式との組み合わせにより可溶体を破断させる構造の模式図である。 図６に示したＡ－Ａ線に沿った断面構造の模式図である。

本開示の実施例の目的、技術案及び利点をより明瞭にするため、以下、本開示の実施例に用いられる図面を参照しながら、本開示の実施例における技術案を明瞭且つ完全に説明し、説明される実施例が本開示の一部の内容を示すものにすぎず、すべての内容ではないことは無論である。ここで図面を用いて示した本開示の実施例における部品は、様々な配置方法で配置、設計することが可能である。

このため、以下の、図面に示された本開示の実施例に対する詳細な説明は、本開示の一部の内容を示すものにすぎず、保護しようとする本開示の範囲を限定するものではない。本開示の実施例をもとに、当業者が発明能力を用いることなく得たすべての他の実施例も、本開示の保護範囲に属する。

なお、同様な符号は、図面において同様なものを示すので、１つの図面で定義された場合、その他の図面でさらに定義、解釈することが不要になる。

本開示の説明において、「内」、「外」などの用語で表される方向又は位置関係は、図面に基づくものであり、該製品の通常の配置方向又は位置関係であり、本開示を簡単に且つ簡略に説明するためのものにすぎず、該当装置又は要素が、必ずしも特定の方向を有したり、特定の方向に構成、操作されたり、構成、操作することを明示又は暗示するものではないため、本開示を限定するものではないと理解すべきである。「第１」、「第２」などの用語は、区別して説明するためのものにすぎず、相対重要性を明示又は暗示するものではないと理解すべきである。

本開示の説明において、明確な定義や限定がない限り、用語の「設置」、「接続」を、広義に理解すべきである。例えば、固定接続でもよいし、取外し可能な接続でもよいし、一体的な接続でもよい。そして、機械的な接続でもよいし、電気的な接続でもよい。また、直接接続してもよいし、中間物を介して間接的に接続してもよいし、２つの素子の内部が連通してもよい。当業者は、本開示における上記用語の具体的な意味を、具体的な状況に応じて理解することができる。

実施例
実施例を挙げて、図面を参照しながら上記の技術案を具体的に説明する。本開示に係るヒューズは、主にハウジングと、可溶体と、駆動装置と、切断装置とを備える。

ハウジング１００は、図１に示すように、中空密封構造により構成され、ハウジング１００に消弧媒質１０１が充填される。消弧媒質１０１は、粒状固体、ゲル状、液体などの状態の消弧媒質であり、通常、密実に充填されたケイ砂である。可溶体１０２は、ハウジング１００における消弧媒質１０１に設置され、可溶体１０２の両端のそれぞれは、ハウジング壁１０７を穿通する導電端子１０３と接続される。消弧媒質１０１の外部への漏れを防止するように、導電端子１０３とハウジング１００との互いの接触面が密封接触する。

駆動装置１０５は、ハウジング１００の外部に位置し、切断装置に駆動力を提供する。駆動装置１０５は、圧力ガスを生成するガス生成装置、圧力流体を生成する流体生成装置、電磁駆動装置１０５、モーター、エアシリンダ、油圧シリンダ、エアモータ、油圧モーター、又は伝動装置であってもよい。駆動装置１０５により、切断装置に、直線変位用駆動力、回動変位用駆動力、又は直線変位と回動変位とを共に行うための駆動力を提供する。駆動装置１０５がガス生成装置である場合、生成された高圧ガスの漏れが発生しないために、駆動装置１０５及び切断装置のハウジング１００の外部に位置する部分は、ハウジング１００の外部に密封されて設置される必要がある。図１において、駆動装置１０５がガス生成装置であるため、ハウジング１００の外部に位置する駆動装置１０５及び切断装置の外周に、密封用の蓋１０６が設置される。

切断装置は、消弧媒質１０１に位置する可溶体１０２を機械的手段により切断するように構成される。切断装置は、直線変位の方式により可溶体１０２を切断するように構成されてもよく、回動変位の方式により可溶体１０２を切断するように構成されてもよい。

図１に示した構造は、直線変位の方式により可溶体１０２を破断させる構造である。切断装置は、ハウジング１００内の可溶体１０２の上下両面にそれぞれ設置される力付与部材２００とガイド部材２０１を備え、力付与部材２００及びガイド部材２０１がいずれもロッド状構造である。図１において、力付与部材２００及びガイド部材２０１のそれぞれの可溶体１０２の両側に位置する端が固定接続され、力付与部材２０と、ガイド部材２０１と、両方の間に挟装される可溶体１０２の部分とが、組み合わせとして形成される。力付与部材２００は、可溶体１０２の上面に位置し、上に向かってハウジング壁１０７を穿通してハウジング壁１０７から突出するように構成され、ハウジング壁１０７との接触面で消弧媒質１０１の漏れを防止するバリア構造が設置される。実施例において、力付与部材２００とガイド部材２０１とハウジング壁１０７との間のバリア構造が密封材であり、密封材がパッキン２０２、２０３である。バリア構造は、締まりばめにより実現されてもよく、他の機械的構造により実現されてもよい。

ガイド部材２０１の下端に対応するハウジング壁に、力付与部材２００が貫通する貫通孔１０８が開設され、ガイド部材２０１の下端が貫通孔１０８に挿通され、ガイド部材２０１の下端とハウジング壁１０７との接触面で消弧媒質１０１の漏れを防止するバリア構造が設置される。駆動装置１０５が外部誘起信号を受信して動作すると、力付与部材２００と、ガイド部材２０１と、その間に挟持される可溶体１０２の部分とが駆動されて変位し、これによって、可溶体１０２を破断させる。なお、貫通孔１０８が設置されるため、ガイド部材２０１の貫通孔１０８に位置する端が変位する最終位置は、貫通孔１０８内であってもよく、ハウジング１００の外部であってもよい。

ハウジング壁１０７に開設された貫通孔１０８が、ハウジング１００の外部に連通するものではない場合、ガイド部材２０１の端部とガイド部材２０１が位置するハウジング壁１０７の孔の底部との間に、ガイド部材２０１が変位するための十分な空間を設けなければならない。この場合、ガイド部材２０１が力付与部材２００の駆動で変位するとき、ガイド部材２０１がハウジング１００の外側へ延出することがない。

図１において、ガス生成装置は、駆動装置１０５として使用され、外部からの電気信号である誘起信号を受信して点火し、大量の高圧ガスが生成され、これによって、力付与部材２００とガイド部材２０１とを押して変位させる。

力付与部材２００とガイド部材２０１の両側に位置する可溶体１０２の長手方向に、脆弱箇所２０４が開設される。脆弱箇所２０４の設置により、可溶体１０２の破断箇所の破断強度を低下させるので、可溶体１０２の破断箇所が衝撃を受けたときにより容易に破断する。図１に示すように、脆弱箇所２０４は、可溶体１０２に間隔をあけて開設される複数の透孔である。脆弱箇所２０４は、可溶体１０２の幅方向に可溶体１０２を貫通する破断凹溝であってもよく、可溶体１０２の一面又は両面の対応する位置に設けられてもよい。破断凹溝の形状が、Ｖ形、Ｕ形、波形などの構造であってもよく、複数の形状を組み合わせてなる構造であってもよい。また、脆弱箇所２０４は、可溶体１０２の幅方向に間隔をあけて開設される一列又は複数列の、脆弱箇所２０４の強度を低下させる透孔であってもよい。また、脆弱箇所２０４は、断面変化構造のような応力を集中させる構造であってもい。破断箇所の可溶体１０２の断面を漸次に狭くすることで、外力による衝撃を受けたときに単位面積当たりの衝撃を上げることができる。また、可溶体１０２の元の材料の代わりに、脆弱箇所２０４を強度の比較的に低い導電材料で製造してもよい。

可溶体１０２の固定方式は、両端圧着固定であってもよい。この場合、中間位置に力を付与し、可溶体１０２を引張破断させる。また、可溶体１０２の固定方式は、一端固定であってもよい。この場合、可溶体１０２が消弧媒質１０１においてＵ形又はＺ形に形成され、自由端を引っ張って、Ｕ形又はＺ形に形成された部分と力付与箇所との間の脆弱箇所２０４を引張破断させる。また、ハウジング１００が内へ突出した柱状構造により構成されもよい。この場合、可溶体１０２を穿通し且つ柱体に近接する部分で脆弱箇所２０４を設ける。したがって、柱体の片側又は両側に力を付与すると、脆弱箇所２０４が引張破断しやすくなる。

可溶体１０２に溶断脆弱箇所２０５が設けられ、また、可溶体１０２に間隔をあけて複数の溶断脆弱箇所２０５が設けられてもよい。図１において、溶断脆弱箇所２０５が狭径部である。なお、溶断脆弱箇所２０５が、断面変化構造により構成されてもよい。また、溶断脆弱箇所２０５に低温溶断導電材料が設けられてもよく、可溶体１０２の表面に低温溶断材料が設けられてもよい。低温溶断導電材料が、比較的に低い温度下で溶融されるものであり、可溶体１０２の溶断を加速することができる。また、可溶体１０２において冶金学的効果箇所が設けられてもよく、導電率の低い導電材料を用いてもよい。可溶体１０２に設けられる溶断脆弱箇所２０５の位置が、切断装置による可溶体１０２の切断に影響しなければよい。

可溶体１０２は、ハウジング１００の室において、一字形の平面状に形成されてもよく、台形に折り曲げた形状に形成されてもよい。ハウジング１００内の可溶体１０２が台形構造により構成される場合、脆弱箇所２０４は、可溶体１０２の、力付与部材２００とガイド部材２０１との間に位置する部分と接続する１つの台形辺に設けられる。可溶体１０２がハウジング１００の室において台形構造により構成される場合、消弧媒質１０１の圧力により、力付与部材２００及び／又はガイド部材２０１は、それらが挟持する又はそれらに固定される可溶体１０２の部分とともに下へ変位するとき、可溶体１０２をより容易に引張破断させる。

図２に示すように、可溶体２０７とハウジング１００との間に支持固定装置２０６が設置され、支持固定装置２０６は、切断装置の片側又は両側に位置し、また、可溶体２０７の片側又は両側に設置されてもよい。支持固定装置２０６の構造は、支持ボス構造、支持片持ち梁状構造、支持ロッド状構造などの、可溶体２０７を支持、固定する構造であってもよい。支持固定装置の一端がハウジング１００に固定設置され、他端が可溶体２０７と接触して可溶体２０７に固定される。支持固定装置２０６により、切断装置と支持固定装置２０６との間の可溶体２０７の長さを短縮し、可溶体２０７の素早い切断に寄与できる。図２において、可溶体２０７の破断箇所に凹溝構造が設けられ、力付与部材２０８の消弧媒質に位置する端が可溶体２０７の凹溝に嵌入されて係合する。ガイド部材２０９が位置する側のハウジング１００の内壁にボスが設けられ、該ボス及びハウジング１００の壁に貫通孔１０８が開設され、ガイド部材２０９の外周に位置制限フランジ２１０が設けられる。ガイド部材２０９の一端が貫通孔１０８に挿通されるとき、位置制限フランジ２１０がボスに係止され、ガイド部材２０９の位置を制限するとともに、消弧媒質の漏れを防止する。ガイド部材２０９の他端が可溶体２０７を支持する。駆動装置（図示しない）が力付与部材２０８とガイド部材２０９を駆動して直線状に変位させるとき、ガイド部材２０９における位置制限フランジ２１０が駆動力で破断し、ガイド部材２０９に対する位置制限が解除される。

図３は、直線変位の方式により可溶体３００を破断させるもう１つの構造を示す。ハウジング１００に、２本の可溶体３００が並列設置され、各可溶体３００の両端のそれぞれが導電端子１０３と接続される。２つの可溶体３００の一の側で間隔をあけて３本の力付与部材３０１、３０２、３０６が設置され、力付与部材３０１、３０６の一端が可溶体３００と接触し、力付与部材３０２の一端と可溶体３００との間に隙間が設けられる。該隙間の大きさは、該隙間に充填された消弧媒質が、力付与部材３０２の可溶体３００及びガイド部材３０４に対する力付与を妨害しないほどのものである。２つの可溶体３００の他側に、力付与部材３０１及び力付与部材３０２のそれぞれに対応するガイド部材３０３及びガイド部材３０４が設置される。

消弧媒質は、消弧固体粒子、消弧液体、或いは、粒子を含む又は含まない消弧ゲルを用いる。力付与部材とガイド部材が可溶体３００を挟持するとき（例えば、力付与部材３０２とガイド部材３０４が可溶体３００を挟持する）、力付与部材と可溶体３００との間、ガイド部材と可溶体３００との間に隙間がなく又は消弧媒質を通さないほどの大きさの微小な隙間を有する。力付与部材で可溶体３００を駆動するとき、力付与部材とガイド部材の、ハウジング１００の内部に位置する部分の体積の合計が変化しない。

なお、力付与部材とガイド部材の、ハウジング１００の内部に位置する部分の体積の合計が顕著に変化しないこととは、ハウジング１００の内部に位置する部分の体積の合計が両方の移動に従って変化せず、完全に変化しない状態であってもよいが、わずかに増加又は減少してもよい。ここで、わずかな増加は、角度の小さい錐面部材で構成される力付与部材及びガイド部材により実現される。この場合、移動中に消弧媒質との間の抵抗を顕著に増加させず、切断動作の確実な実行に影響しておらず、アークの焼きによる消弧媒質の損失を補うことができ、消弧媒質を圧密して消弧能力を向上させることができる。体積の減少は、抵抗の減少に寄与できるが、体積減少の比例を、消弧媒質の消弧能力に影響を与えないようにする。要するに、切断装置の動作を妨げなければ、体積をわずかに増加させてもよく、消弧媒質の充填度合いに影響しなければ、体積をわずかに減少させてもよい。

具体的に、ガイド部材３０３及びガイド部材３０４は、可溶体３００の同じ端に位置し、それぞれにおいて可溶体３００を挿通するための孔溝が開設される。１本の可溶体３００がガイド部材の端部と接触し、もう１本の可溶体３００がガイド部材における孔溝に挿通される。ハウジング１００のハウジング壁に、ガイド部材３０３、３０４のそれぞれの端部に対応して貫通孔１０８が開設される。ガイド部材３０３の他端が貫通孔１０８に挿通される。ガイド部材３０４に対応する貫通孔１０８の外側に位置制限ピン３０５が設置され、位置制限ピン３０５が凸状構造を呈し、位置制限ピン３０５の底部がハウジング１００の外側壁に設置され、位置制限ピン３０５のピンロッド部が貫通孔１０８に位置する。ガイド部材３０４の位置制限ピン３０５に対応する端部で、一定の深さの凹溝が開設され、位置制限ピン３０５の貫通孔１０８に位置するピンロッド部がガイド部材３０４の端部の凹溝に挿設される。ピンロッド部と凹溝の底部との間に変位空間が設けられ、ガイド部材３０４の端部と位置制限ピン３０５の底部との間にも変位空間が設けられる。位置制限ピン３０５の設置により、力付与部材とガイド部材の変位距離を制限する。

図３において、３つの力付与部材３０１、３０２、３０６が１つの駆動装置１０５を共用し、該駆動装置１０５がガス生成装置である。ガス生成装置が外部からの誘起信号を受信して動作し、大量の高圧ガスを放出する。３つの力付与部材３０１、３０２、３０６が、高圧ガスに駆動されて変位する。力付与部材３０１と力付与部材３０２は、可溶体３００とガイド部材３０３、３０４とを押して変位させて可溶体３００を破断させ、力付与部材３０６がその変位方向に位置する可溶体３００を破断させる。これによって、可溶体３００において、複数の機械的切断による破断口が形成される。

上記の消弧過程において、力付与部材３０１、３０２、３０６及びガイド部材３０３、３０４の動作により、消弧媒質の緩みを引き起こせずに消弧媒質の密実に充填された状態を保証することができる。上記の設計により、溶断又は機械力切断による破断のどちらの場合でも、破断箇所が消弧媒質と十分に接触し、消弧及び電流を遮断する効果を確保できる。

破断した両側の可溶体３００の間にアーク通路が形成され、少なくとも一の側の可溶体３００及びアーク通路の少なくとも一部の経路が前記消弧媒質に位置する。即ち、破断した両側の可溶体３００及び両方の間のアーク通路がすべて消弧媒質に位置してもよく、そのうちの一の側の可溶体３００が消弧媒質に位置し、且つ他側の可溶体３００が消弧媒質の外部に位置してもよい。このようにして、元のアーク通路の一部の経路が消弧媒質の内部に位置し、消弧効果を保証できる。

任意選択で、破断した可溶体の両側は、それぞれカソード及びアノードになり、カソード又はアノードが、力付与部材３０１、３０２、３０６の移動により、力付与部材とハウジング１００との間の絶縁スリット３０７まで移動することができる。このようにして、絶縁スリット３０７によりも消弧効果を向上させることができる。

任意選択で、力付与部材と可溶体３００との間、ガイド部材と可溶体３００との間に、隙間がなく又は消弧媒質を通さないほどの大きさの微小な隙間が設けられる。このようにして、力付与部材とガイド部材と可溶体３００とが遮断効果のよい壁となり、アークの圧力で気流導通の発生を防止し、隙間が過大になることに起因した、消弧媒質がアークの圧力で流れて遮断効果又は消弧媒質の密実度に影響することを避けることができる。また、消弧媒質との抵抗を増大させることがないし、過大な隙間による消弧媒質の載置もないので、消弧媒質を移動させることがない。このような設計により、高速且つより長い距離の移動を容易に実現し、可溶体３００が高速に切断されることが可能である。切断の距離を長くすることにより、消弧能力、遮断能力を著しく向上させることができる。

任意選択で、可溶体３００に脆弱箇所３０８が設けられる。可溶体３００の材質の靱性指標をテストし、力付与部材３０１、３０２、３０６の速度及び力をテストする。この場合、駆動装置１０５が作動するとき、力付与部材３０１、３０２、３０６が可溶体３００を駆動して消弧媒質内を移動させ、可溶体３００が漸次に伸ばされて脆弱箇所３０８で破断口が形成され、破断口が消弧媒質に包まれることができる。このようにして、良好な消弧効果を保証することができる。

図４は、直線変位の方式により可溶体を破断させるもう１種の構造を示す。ハウジング４００に間隔をあけて２本の可溶体４０１、４０２が並列設置され、可溶体の両端のそれぞれが、ハウジング４００の両側を穿通する導電端子４０３と接続される。切断装置は、ハウジング４００を穿通する力付与部材４０４、４０５と、ハウジング４００の外部に位置する力付与部材４０６とを含む。力付与部材４０４の一端がハウジング４００のハウジング壁を穿通して消弧媒質に位置する。力付与部材４０４の消弧媒質に位置する端で、可溶体４０１及び可溶体４０２を挿通するための凹溝が開設される。可溶体４０１及び可溶体４０２は、力付与部材４０４の消弧媒質に位置する端部を穿通する。力付与部材４０５より力付与部材４０４側、及び力付与部材４０４と力付与部材４０５との間に、可溶体４０１、４０２を固定する支持固定装置４０７が設置される。可溶体４０１、４０２は、それぞれ支持固定装置４０７を穿通して支持固定装置４０７に固定される。

図４に示すように、駆動装置（図示せず）が作動するとき、力付与部材４０４は、可溶体４０１、４０２を駆動して消弧媒質内を移動させる。そうすると、可溶体４０１、４０２は、漸次に伸ばされて、可溶体の機械的強度が弱い脆弱箇所４０８又は可溶体の引張応力の集中位置で破断口が形成される。破断した可溶体の両側は、それぞれカソード及びアノードになり、カソードとアノードとの間にアーク経路が形成される。カソード及び／又はアノードが消弧媒質内に位置し、アーク経路の一部又は全部が消弧媒質内に位置する。

このような構造は、可溶体４０１、４０２が破断したあと、両側の可溶体が常に消弧媒質に包まれてもよく、その一部が包まれてもよい。片側の可溶体について、破断口が正常に消弧できれば、移動過程にわたって消弧媒質に包まれてもよく、破断したあとの所定時間内に包まれてもよい。

可溶体が漸次に伸ばされて脆弱箇所４０８で破断口を形成させることを保証するため、力付与部材４０４の速度及び力をテストし、可溶体４０１、４０２の材料の靱性をテストする。これによって、可溶体４０１、４０２が漸次に伸ばされて脆弱箇所４０８で破断口を形成させる効果を得、破断口が初期の所定時間／距離で消弧媒質に包まれることを保証し、消弧、遮断の効果を向上させる。

具体的に、可溶体４０１の力付与部材４０４に近い位置Ｍを基準点とし、脆弱箇所４０８とハウジング４００との間及び／又は脆弱箇所４０８と基準点との間に既設間隔が設けられる。

より詳しくは、既設間隔の設定により、破断口とハウジング４００との間及び／又は破断口と力付与部材４０４との間に間隔が設けられるので、可溶体４０１が破断してなる両端のうちの少なくとも一端が前記消弧媒質に包まれ、且つ破断口の周囲に既設範囲よりも大きい空気空間が形成されない。

脆弱箇所４０８とハウジング４００との間の既設間隔が第１既設間隔であり、この場合、脆弱箇所４０８と基準点との間に間隔がない。破断口と両端のハウジング４００のいずれとが所定距離離れるので、破断した可溶体が破断してからの所定時間内に依然として消弧媒質内に位置する。また、固定端に対して消弧媒質を充填する空間を設けることにより、消弧媒質で破断位置を被覆することができ、消弧に寄与できる。また、可溶体４０１が熔融／昇華しても、拡散するための空間があるので、破断口のアークの圧力が消弧媒質により緩衝されることができ、他の構造への損傷を防止することができる。破断口と力付与部材４０４とが所定距離離れ（即ち、脆弱箇所４０８と基準点との間に、第２既設間隔である既設間隔が設けられる）、破断口とハウジング４００との間に間隔がないように設計してもよい。この場合、引張破断した可溶体４０１の一部が、力付与部材４０４の駆動により移動し、力付与部材４０４とハウジング４００とのスリット４０９まで移動し、又は力付与部材４０４の他の側まで移動する。移動過程において、常に消弧媒質に包まれているので、良好な消弧－減圧－高温遮断の効果を達することができる。

又は、破断口とハウジング４００との間に間隔が設けられ、破断口と力付与部材との間にも間隔が設けられ、即ち、上記の第１既設間隔及び第２既設間隔が存在する。破断してなる両端の少なくとも一端が消弧媒質に包まれることができる。好ましくは、破断してなる両端が、ハウジング４００及び力付与部材４０４のそれぞれとの間に間隔が設けられるとともに、いずれも消弧媒質に包まれる。これによって、より優れる性能が得られる。なお、第１既設間隔、第２既設間隔は、区別して説明するためのものにすぎず、両方の長さが必ずしも同じであり又は異なることを意味するものではない。

要するには、破断した２つの部分の断面とハウジング４００とが所定距離離れ、又は破断した２つの部分の断面と力付与部材４０４とが所定距離離れるように、脆弱箇所４０８を設ければ、力付与部材が該脆弱箇所４０８で可溶体を剪断することではなく、引張破断させることになる。

なお、可溶体４０２と力付与部材４０４とが上記のように設置されてもよい。

既設範囲の空気空間は、数十ミクロン級の空気空間である。空気空間を数十ミクロン以下に収めることにより、寸法の過大な空気空間の自由空気においてアークが生じることを防止することができる。消弧媒質が固体粒子であってもよい。粒子の間に形成された空気空間は、１０ミクロン以下のような限られた微小な空間であり、アークの発生を防止することができる。

力付与部材４０４を上に向かって引いたり、下に向かって押したりする過程において、可溶体４０１が消弧媒質内を漸次に移動して伸ばされる。脆弱箇所４０８が設けられるので、脆弱箇所の伸ばし量が最大となり、最終的に引張破断する。破断してなる破断口の部分が直接消弧媒質に包まれ、つまり断面及び断面の周辺が消弧媒質により包まれるので、自由空気においてアークが生じることなく、可溶体４０１が破断したあとに消弧することを保証することができる。

例えば、ハウジング４００の内部に支持ボス４０７が凸設され、可溶体４０１が破断してなる２つの部分は、それぞれ第１部分４０１ａ及び第２部分４０１ｂである（図４に示すように、脆弱箇所４０８の左側が第１部分４０１ａであり、右側から支持ボス４０７までの部分が第２部分４０１ｂである）。第２既設間隔の設定により、第２部分４０１ｂが力付与部材４０４の駆動によりさらに移動することができ、第２部分４０１ｂの一部が、最終的に力付与部材４０４と支持ボス４０７との間のスリット４０９に押し込まれることができる。このようにして、絶縁抵抗値を上げることができ、消弧効果をさらに向上させることができる。なお、支持ボス４０７が支持構造の一例であり、支持構造が、必ずしもボス状を呈さなく、力付与部材４０４との間にスリット４０９を形成することができ、破断した可溶体の一部の消弧スリット４０９への進入を許容すればよい。また、該ボスがハウジング４００の一部であってもよく、即ち、力付与部材とハウジング４００との間に、第２部分４０１ｂの一部が進入するためのスリット４０９が存在するように構成されてもよい。

例えば、可溶体４０１が破断した２つの部分は、それぞれ第１部分４０１ａ及び第２部分４０１ｂである。第２既設間隔の設定により、第２部分４０１ｂが力付与部材４０４の駆動によりさらに移動することができ、且つ第２部分４０１ｂが、第１部分４０１ａとそれぞれ力付与部材４０４の両側に位置するように移動することができる。第１部分４０１ａ、第２部分４０１ｂの設定は、上記の内容を参照することができる。第２部分４０１ｂの全体が力付与部材４０４の右側に移動したため、絶縁効果をさらに向上させることができ、アークを遮断する効果がよりよくなる。

任意選択で、力付与部材４０４は、板状又は柱状を呈し、その幅が可溶体４０１、４０２の幅の以上である（第１部分４０１ａと第２部分４０１ｂの幅が同じではない場合、少なくともそのうちの１部分の幅以上である）。力付与部材４０４は、上下方向においてハウジング４００を貫通する。力付与部材４０４の長さは、上下に移動する過程において、ハウジング４００の内部に位置する部分が常にハウジング４００の対向する２つの側壁を跨いで側壁と締まりばめで嵌合するように形成される。また、第１部分４０１ａと第２部分４０１ｂがそれぞれ力付与部材４０４の両側に位置する場合、力付与部材４０４が第１部分４０１ａと第２部分４０１ｂとの間の絶縁壁として形成される。力付与部材４０４がさらに絶縁壁として隔離作用を果たし、電流を遮断できるとともに、両側のアークによる高温や圧力の発生を防止することができる。

任意選択で、上記の２つの間隔を利用できる力付与部材４０４のハウジング４００と接触した部分又は力付与部材４０４そのものは、アークの焼きにより消弧ガスを生成できるガス生成材料により作製される。力付与部材４０４は、消弧ガスを生成でき、且つ固体であり、圧縮されにくいため、生成された消弧ガスは、力付与部材４０４以外の空間に向かって流れ、アークを押圧して消弧媒質の方向へ移動させる。これによって、消弧能力が向上する。

力付与部材４０５の消弧媒質に位置する端が、可溶体４０１のＵ形又は円弧状を呈する部分と接触することができる。力付与部材４０５の端部が可溶体４０１の円弧状構造部を穿通する。力付与部材４０５のハウジング４００の外部に位置する端が駆動装置により駆動されて力付与部材４０５を引っ張るとき、可溶体の円弧状構造部が駆動されて変位し、結局、可溶体が引張破断する。可溶体の円弧状構造部の一の側又は両側にそれぞれ脆弱箇所４０８が設けられ、又は可溶体の折り曲がり箇所で脆弱箇所４０８が設けられる。円弧状構造により、力付与部材４０５が可溶体に力を付与して可溶体を引張破断させることに寄与できる。折り曲がり箇所で脆弱箇所４０８を設けることにより、可溶体４０１を素早く引張破断させることに寄与できる。

なお、可溶体４０１と力付与部材４０５とが協働する場合の脆弱箇所４０８の設定は、上記記載の可溶体４０１と力付与部材４０４とが協働する場合の設定を参照することができる。即ち、可溶体４０１が漸次に伸ばされて最終に脆弱箇所４０８で破断口を形成させることで、破断口位置が消弧媒質に包まれることを保証し、良好な消弧効果を実現できる。

可溶体４０２の一部は、円弧状を呈しハウジング４００の外部から延出して円弧状構造と形成される。力付与部材４０６は、ピン軸構造により構成され、可溶体４０２の円弧状構造部を穿通する。脆弱箇所４０８は、消弧媒質に位置する可溶体４０２に設けられる。力付与部材４０６が駆動装置の駆動で可溶体を引張破断させるとき、可溶体４０２に形成された破断口が消弧媒質に位置する。可溶体とハウジング４００のハウジング壁との間が密封材により密封され、消弧媒質の漏れを防止する。ハウジング４００の外部に位置する力付与部材４０６の形状を力付与部材４０５のようにしてもよいが、このような構造にすれば、ハウジング４００の外部の力付与部材４０６が占める空間が比較的に大きくなる恐れがある。

図４に示す構造の駆動装置は、モーター、エアシリンダ、油圧シリンダ、エアモータ、油圧モーター、又は伝動装置であってもよい。駆動装置と接続することにより駆動を実現する。伝動装置は、例えばカム伝動装置である。力付与部材のハウジング４００の外部に位置する端部が「丁」字状に形成され、カムが力付与部材の端部の平板に対して外に向かって駆動力を付与すると、力付与部材を、可溶体を引っ張るように駆動して可溶体を破断させることができる。

上記の図１～図４は、いずれも切断装置が直線変位の方式により可溶体を切断して破断口を形成させるいくつかの構造の模式図である。上記の内容から分かるように、切断装置は、１つの力付与部材を含んでもよく、複数の力付与部材を含んでもよい。また、必要に応じて、ガイド部材を設置してもよく、設置しなくてもよい。ガイド部材が設置される場合、ガイド部材が１つであってもよく、複数であってもよく、力付与部材と１対１で対応しなくてもよく、１対多、多対１の対応関係であってもよい。可溶体は、全部が消弧媒質に位置しても、一部が消弧媒質に位置しても、その機械的切断口が消弧媒質において形成されなればならない。力付与部材及びガイド部材とハウジングのハウジング壁との間にいずれも消弧媒質の漏れを防止するバリア構造が設置され、バリア構造が密封材構造であってもよく、締まりばめ構造であってもよい。また、バリア構造は、消弧媒質の漏れを防止するように、ハウジングの外部又はハウジングの内壁に設置されてもよい。例えば、ハウジングのガイド部材が位置する側の外部に蓋のような構造が設置され、蓋がハウジングと緊密に接触するようにハウジングの外部に設置される。蓋とガイド部材の端部との間にガイド部材が変位するための十分な空間が設けられ、ガイド部材がハウジングのハウジング壁と蓋との間の空間を変位することを保証できればよい。可溶体の切断が要する時間が非常に短く、最短の切断時間が数ミリ秒である。こんな短い切断時間内で、ガイド部材の変位速度が消弧媒質の漏れ速度よりはるかに大きいため、ハウジングからの消弧媒質の漏れがガイド部材の変位を妨げることない。また、蓋の設置により、消弧媒質が蓋の外部へ漏れることがないため、回路における他の部材を損傷することがない。

次に、切断装置が回動変位の方式により可溶体６０１を切断する構造を具体的に説明する。図５に示すように、ハウジング６００内の消弧媒質において可溶体６０１が設置され、可溶体６０１の両端のそれぞれがハウジング６００を穿通する導電端子６０２と接続し、導電端子６０２が外部回路と接続可能である。可溶体６０１の破断箇所の両側のハウジング６００のハウジング壁の対応する位置に貫通孔が設けられる。切断装置は、ロッド状構造である回動力付与部材６０３を含み、回動力付与部材６０３が消弧媒質を穿通し、その両端のそれぞれが貫通孔に挿通される。回動力付与部材６０３の一端がハウジング６００から延出する。回動力付与部材６０３とハウジング６００のハウジング壁との接触面で消弧媒質の漏れを防止するバリア構造６０４が設置される。なお、ハウジング６００の一部が回動可能な構造により実現されてもよく、その部分が直接切断装置の回動力付与部材６０３として使用され、取付軸が設置されることにより、ハウジング６００の他の部分に対する回動が実現される。該部分の回動は、取付軸を軸とする回動であってもよく、取付軸に対して一定の角度を有する軸線回りに回動して可溶体６０１を切断するように設計されてもよい。また、他の回動切断の方式を利用する実施形態も、ハウジング６００の一部を回動力付与部材６０３とする案を使用してもよい。

バリア構造６０４は、密封構造により構成され、パッキンのような密封材により密封を実現する。可溶体６０１は、回動力付与部材６０３の外周部に穿通され、回動力付与部材６０３により固定される。可溶体６０１は、回動力付与部材６０３に挟持、固定される。駆動装置（図示しない）は、ハウジング６００の外部に位置し、回動力付与部材６０３と接続され、回動力付与部材６０３に回動駆動力を提供する。駆動装置は、モーター、歯車伝動装置などの回動力付与部材６０３に回動駆動力を提供できるものであってもよく、外部誘起電気信号を受信して起動する駆動装置でなければならない。機械脆弱箇所６０５が回動力付与部材６０３の外側に設けられる。機械脆弱箇所６０５の一の側に溶断脆弱箇所６０６が設けられる。機械脆弱箇所６０５について、図面に示した回動切断方式にもかかわらず、切断された両側の可溶体６０１の消弧媒質内の移動及び消弧媒質により包まれる時間などが、上記の直線切断に関する方案に対する紹介を参照することができ、相応の絶縁スリットを設計することができる。要するには、良好な消弧効果を保証できればよい。

可溶体６０１が長尺片状構造である場合、図５における回動力付与部材６０３が可溶体６０１の正面から可溶体６０１を穿通して挟持して回動変位により可溶体６０１を破断させてもよく、可溶体６０１の側面から可溶体６０１を挟持して回動変位により可溶体６０１を破断させてもよい。

図６及び図７は、複数組の切断装置がそれぞれ直線変位又は回動変位により可溶体を破断させる構造の模式図である。ハウジング７００に消弧媒質が充填され、消弧媒質において、平行に間隔をあけて２本の可溶体７０１、７０２が並列設置され、２つの可溶体７０１、７０２の両端のそれぞれがハウジング７００を穿通する導電端子７０３と接続し、導電端子７０３が外部回路と接続可能である。本実施例において、可溶体７０１、７０２が長尺片状構造により構成される。可溶体７０１、７０２の正面の上方のハウジング７００に間隔をあけて２つの貫通孔１０８が開設され、ハウジング７００の２つの貫通孔１０８のそれぞれに対向する側のハウジング壁にボス７０４及びガイド柱７０５が設置され、ボス７０４にハウジング壁を貫通しない孔が設けられる。２つの可溶体７０１、７０２の、２つの貫通孔１０８に対応する位置でそれぞれ１組の力付与部材７０６及びガイド部材７０７が設置される。力付与部材７０６の一端がハウジング壁における貫通孔１０８を穿通して、ハウジング７００から延出し、他端が可溶体７０１に位置する。ガイド部材７０７は、ガイド部材サブパート７０８とガイド部材サブパート７０９とを含み、２つのサブパートを互いに挿着することにより構成される。ガイド部材サブパート７０８は、２つの可溶体７０１、７０２の間に位置し、その一端に間隔をあけて３つの接続柱７１０が設置され、接続柱７１０が可溶体７０１を穿通して可溶体７０１と固定接続され、他端が可溶体７０２に位置する。ガイド部材サブパート７０９のガイド部材サブパート７０８と接続した端にも間隔をあけて３つの接続柱７１０が設置され、ガイド部材サブパート７０９における３つの接続柱が可溶体７０２を穿通してガイド部材サブパート７０８の可溶体７０２に位置する端と固定接続される。これによって、ガイド部材７０７が形成され、可溶体７０１、７０２がガイド部材７０７に固定される。ガイド部材７０７の他端がボス７０４における孔に挿入され、ガイド部材７０７と孔の底部との間にガイド部材７０７が変位するための十分な空間が設けられる。力付与部材７０６及びガイド部材７０７とハウジング７００との接触面で、消弧媒質の漏れを防止するバリア装置７１８が設置され、密封材を利用して密封を実現する。ガイド部材７０７における密封材が位置制限ボスに設置され、該位置制限ボスがハウジング壁のボス７０４に係止される。力付与部材７０６とガイド部材７０７とにより１つの切断装置が構成される。

他の１組の切断装置も力付与部材７１１とガイド部材７１２とを含む。力付与部材７１１の一端が貫通孔１０８を貫通してハウジング７００の外部へ延出し、他端が可溶体７０１に位置する。ガイド部材７１２は、ガイド部材サブパート７１３とガイド部材サブパート７１４とを含む。ガイド部材サブパート７１３は、可溶体７０１と可溶体７０２との間に位置し、その一端が可溶体７０１と固定接続され、他端が可溶体７０２に位置する。ガイド部材サブパート７１４の上端に間隔をあけて複数の接続柱が設置され、接続柱が可溶体７０２を穿通してガイド部材サブパート７１３と固定接続される。これによって、ガイド部材７１２が形成され、可溶体７０１及び可溶体７０２がガイド部材７１２に固定される。ガイド部材７１２の他端の、ガイド柱７０５と対応する位置で係止溝７１５が開設され、ガイド部材７１２における係止溝７１５がガイド柱７０５の外周に係止される。ガイド柱７０５の端面と係止溝７１５の底部との間にガイド部材７１２が変位するための空間が設けられ、ガイド部材７１２の係止溝７１５が設けられる端面と、ガイド柱７０５が設置されるハウジング７００のハウジング壁との間にガイド部材７１２がガイド柱７０５に沿って変位するための十分な距離が設けられる。力付与部材７１１とハウジング壁との接触面で消弧媒質の漏れを防止するバリア装置７１８が設置され、バリア装置が密封材である。締まりばめにより密封を実現してもよく、ハウジング７００内又はハウジング７００外に機械的バリア構造を設置することにより密封を実現してもよい。

２組の切断装置の間に、２つの可溶体７０１、７０２を支持固定する支持アーム７１６及び支持ボス７１７が設置される。可溶体７０１が支持アーム７１６を穿通して固定支持され、可溶体７０２が支持ボス７１７の上に位置し固定支持される。

上記の２つの切断装置が駆動装置（図示しない）により駆動され、さらに、力付与部材は、可溶体が変位するようにガイド部材を駆動し、これによって、可溶体を破断させて、機械的切断による破断口が形成される。

直線変位の方式により可溶体を切断する２つの切断装置の一の側に、さらに回動変位の方式により可溶体を切断する切断装置が設置される。該切断装置は回動軸８００を含み、回動軸８００の一端がハウジング７００の一の側のハウジング壁から延出し、ハウジング７００の外側に位置する回動軸８００の端部に回動レバー８０１が設けられる。ハウジング７００に位置する回動軸８００の一端が、２つの可溶体７０１、７０２の間を穿通し、回動可能にハウジング７００の内壁に設置される。回動軸８００の２つの可溶体７０１、７０２の間に位置する部分が、可溶体７０１、７０２の１つの面と接触する塊状構造により構成され、２つの可溶体７０１、７０２のもう１つの面においてそれぞれ押圧ブロックが設置され、該押圧ブロックと、２つの可溶体７０１、７０２の間に位置する塊状構造部と固定接続される。これによって、回動軸８００における挟持アッセンブリ８０２が形成され、挟持アッセンブリ８０２により２つの可溶体を挟持して回動軸８００に固定する。

駆動装置は、回動レバー８０１又は直接回動軸８００に力を付与し、回動軸８００の回動を駆動して２つの可溶体７０１、７０２を破断させる。回動軸８００が、２つの可溶体７０１、７０２の側面のハウジング壁を穿通し、可溶体の両面に挟持されるため、その破断効果が図５に示す破断効果よりもよく、形成された破断口がより大きい。駆動装置により回動レバー８０１を駆動して回動軸８００を回動させる場合、駆動装置が直線駆動装置であってもよい。この場合、回動レバー８０１が傾斜して設置され、駆動装置が高いところから低いところへ変位して回動レバー８０１を押して回動軸８００を回動させる。駆動装置により回動軸８００に力を付与する場合、駆動装置が直接回動軸８００に回動力を付与する必要がある。この場合、駆動装置は、歯車、ベルト、チェーンのような伝動装置などであってもよい。

本開示において、直線変位の方式により可溶体を切断する場合、切断装置が可溶体を切断して破断口が形成されたあと、切断装置の更なる変位に従って、切断された一部の可溶体も連れて消弧媒質から脱離し、ハウジング壁に設けられる貫通孔に進入し、又はハウジング壁に設けられる変位空間に進入する場合がある。このため、破断口で生じたアークの一部が切断装置の移動に従って貫通孔又は変位空間に進入する可能性があり、この場合、破断口で生じたアークのほとんどが消弧媒質により消弧され、少しだけがピストン及びハウジングにより形成されたスリットで消弧される。

上記の実施例は、ハウジングに消弧媒質が充填される状況で機械的手段により可溶体を破断させる構造の例を具体的に説明し、可溶体の溶断に対する説明が比較的に少ないが、いずれの可溶体を破断させる機械的構造に対して、可溶体が溶断されるものであり、故障電流が可溶体を溶断させることができるほどになると、必ず溶断破断口を形成する。このため、これに対して詳しく説明しなかった。例えば、故障電流が比較に小さく、又は故障電流がゼロである場合、故障電流が十分ではなくて可溶体を溶断させることができない場合、消弧媒質における可溶体において機械的切断による破断口だけを有する。故障電流が比較的に大きい場合、溶断破断口は、機械的切断口が形成される前又は後に形成されること可能でる。故障電流が非常に大きい場合、先に可溶体が溶断されて溶断破断口が形成される。可溶体の溶断破断口が形成されたあと、遮断電圧の大きさ、ヒューズの体積の大きさなどに基づいて、機械的切断によって破断口を形成させる必要があるか否かを決めなければならない。この場合、外部の制御装置に対して誘起信号を送信する条件を設定すれば実現できる。上記のすべての構造において、可溶体と接触した力付与部材及びガイド部材の端がいずれも絶縁材料である。

本開示のすべての構造において、切断装置が作動する前後に、消弧媒質がハウジングに収容される必要があり、漏れてはならない。そうではないと、漏れる消弧媒質は、ヒューズを利用する設備、ユニット、車両などの性能に影響する。

上記の直線変位の方式により可溶体を破断させる構造及び回動変位の方式により可溶体を破断させる構造は、いずれも駆動装置が外部誘起信号を受信して動作することが可能である。駆動装置は、モーター、エアシリンダ、油圧シリンダ、エアモータ、油圧モーター、伝動装置又は他の外部誘起信号に基づいて動作できる駆動装置であってもよい。

本開示のヒューズの作動原理
直線変位の方式により可溶体を破断させる場合と回動変位の方式により可溶体を破断させる場合との作動原理が同じであるため、図１に示した直線変位の方式を利用した切断装置により可溶体を切断する構造を例にして説明する。

故障電流が比較的に小さく又は故障電流がゼロであるが、設定条件に基づいて可溶体１０２を破断させる必要がある場合、故障電流が十分ではなくて可溶体１０２を溶断させることができない。この場合、駆動装置１０５は、外部からの誘起信号を受信し、力付与部材２００、ガイド部材２０１、及び両方の間に挟装される可溶体１０２の部分からなる構造を駆動して下方に向かって変位させ、可溶体１０２を脆弱箇所２０４で引張破断させる。したがって、消弧媒質１０１に破断口が形成され、消弧媒質１０１で消弧され、可溶体１０２が機械的切断方式により切断され、回路の保護を実現する。

故障電流が比較的に大きい場合、電流が大きくて可溶体１０２を溶断させることができ、このとき、可溶体１０２の溶断脆弱箇所２０５で高温が発生し、可溶体１０２が溶断される。可溶体１０２が溶断される同時に、駆動装置１０５は、外部からの誘起信号を受信して、力付与部材２００、ガイド部材２０１、及び両方の間に挟装される可溶体１０２の部分からなる構造を駆動して下方に向かって変位させ、可溶体１０２を脆弱箇所２０４で引張破断させ、可溶体１０２の破断が確保される。比較的に大きい故障電流が所定の電流範囲内のものであり、この電流範囲内で可溶体１０２の溶断が要する時間が異なるので、機械的切断による破断口は、溶断破断口が形成される前に形成される場合があり、そのあとに形成される場合がある。

故障電流が非常に大きい場合、可溶体１０２が先に溶断されて溶断破断口を形成し、可溶体１０２の溶断のみにより回路を遮断することができるので、外部から駆動装置１０５に誘起信号を送信しなくてもよい。この場合、切断装置が動作しない。

故障電流が生じない場合、設定した条件に基づいて駆動装置１０５に誘起信号を送信することにより、駆動装置１０５により切断装置を駆動して可溶体１０２を切断させて、回路を遮断させることができる。

上記のように、本開示のヒューズは、必要に応じて、機械的切断だけにより遮断してもよく、可溶体の溶断だけにより遮断してもよく、機械的切断と可溶体の溶断との組み合わせにより遮断してもよい。これによって、ヒューズの電流遮断範囲及び遮断能力が向上する。また、生じたアークが消弧媒質で消弧され、さらに、機械的手段により可溶体を引張破断して破断口が形成され、切断装置の変位に従ってアーク距離が長くなるため、より容易に消弧されることができ、消弧能力が向上する。また、力付与部材及びガイド部材とハウジング壁との間にバリア構造が設置されるので、力付与部材及びガイド部材が変位するとき、消弧媒質の漏れを避け、ヒューズの作動の安全性を向上させる。

上記の記載は、本開示の好ましい実施例にすぎず、本開示を限定するものではない。当業者であれば、本開示に対して変更、変化することが可能である。本開示の精神及び原則から逸脱しない限り行った如何なる変更、均等置換、改良なども、本開示の保護範囲に属する。

本開示のヒューズは、溶断、機械的切断、又は両方の組み合わせで可溶体を破断させることにより回路保護を実現できる。これによって、遮断電流範囲が拡大され、ヒューズが全ての電流範囲内で遮断することができ、ヒューズの遮断能力及び遮断の確実性を向上させることができる。また、可溶体の一部の破断口を、消弧媒質が充填される密閉チャンバー内に設けることにより、消弧効果が向上するとともに、アークの漏れを防止し、ヒューズの作動の安全性も向上する。そして、機械的手段で可溶体を破断させることにより、遮断時間が短縮される。さらに、本開示のヒューズは、構成が簡単であり、体積が小さい。

Claims (20)

1. 中空構造であるハウジングを備え、前記ハウジングに消弧媒質が充填され、前記ハウジングに少なくとも１本の可溶体が設置され、前記可溶体の両端のそれぞれがハウジング壁を穿通する導電端子と接続され、前記導電端子が外部回路と接続される溶断及び機械力切断で可溶体を破断させるヒューズであって、
   前記ハウジングに、機械的手段により可溶体を切断する切断装置が少なくとも１つ設置され、
   前記ハウジングの外部に設置される駆動装置が外部誘起信号を受信したあと、前記切断装置を駆動し、直線変位の方式、回動変位の方式、又はそれらの組み合わせにより前記可溶体を切断し、前記消弧媒質内に、前記可溶体において少なくとも１つの破断口を形成するように構成され、
   前記切断装置と前記ハウジングのハウジング壁との間に、前記消弧媒質の漏れを防止するバリア構造が設置され、
   前記消弧媒質に位置する前記可溶体において、可溶体の機械的切断強度を低下させる脆弱箇所及び溶断されやすい脆弱箇所が設けられ、
   直線変位の方式により前記可溶体を切断する切断装置は、前記可溶体の両側のそれぞれに設置される少なくとも１つの力付与部材及び１つのガイド部材を備え、
   前記可溶体が前記力付与部材と前記ガイド部材とにより挟持され、
   前記力付与部材と、前記ガイド部材と、その間に挟持される前記可溶体の部分とが駆動されて変位する、ことを特徴とする溶断及び機械力切断で可溶体を破断させるヒューズ。
2. 直線変位の方式により前記可溶体を切断する切断装置において、
   前記力付与部材の一端が前記ハウジング壁を穿通し、前記ガイド部材の一端が前記ハウジング壁を穿通し、
   前記ガイド部材の一端が前記ハウジング壁内に位置する場合、前記ガイド部材の一端と前記ハウジング壁との間に、前記ガイド部材が変位するための空間が設けられ、
   前記力付与部材及び前記ガイド部材と前記ハウジング壁との間に、前記消弧媒質の漏れを防止するバリア構造が設置され、
   前記駆動装置は、前記力付与部材及び前記ガイド部材を、変位するように駆動して前記可溶体を破断させて破断口を形成するように構成される
   ことを特徴とする請求項１に記載の溶断及び機械力切断で可溶体を破断させるヒューズ。
3. 前記消弧媒質は、消弧固体粒子、消弧液体、或いは、粒子を含む又は含まない消弧ゲルを用い、
   前記力付与部材と前記可溶体との間、前記ガイド部材と前記可溶体との間に、隙間がなく、又は前記消弧媒質を通さないほどの大きさの微小な隙間を有し、
   前記力付与部材により前記可溶体を移動駆動するとき、前記力付与部材と前記ガイド部材との、前記ハウジングの内部に位置する部分の体積の合計が顕著に変化しない
   ことを特徴とする請求項２に記載の溶断及び機械力切断で可溶体を破断させるヒューズ。
4. 前記駆動装置が作動するとき、前記力付与部材により前記消弧媒質内に前記可溶体を移動駆動し、前記可溶体が漸次に伸ばされて前記脆弱箇所で前記破断口を形成し、
   破断した両側の可溶体の間にアーク通路が形成され、少なくとも一の側の可溶体及び前記アーク通路の少なくとも一部の経路が前記消弧媒質内に位置する
   ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の溶断及び機械力切断で可溶体を破断させるヒューズ。
5. 破断した前記可溶体の両側は、それぞれカソード及びアノードになり、前記カソード又は前記アノードが前記力付与部材の移動に従って、前記力付与部材と前記ハウジングとの間の絶縁スリットまで移動することができる
   ことを特徴とする請求項４に記載の溶断及び機械力切断で可溶体を破断させるヒューズ。
6. 直線変位の方式により前記可溶体を切断する切断装置は、少なくとも１組の力付与部材を備え、
   前記力付与部材の一端が前記ハウジングから延出し、他端が前記消弧媒質における前記可溶体の一の側又は両側に位置し、
   前記力付与部材と前記ハウジングのハウジング壁との間に、前記消弧媒質の漏れを防止するバリア構造が設置され、
   前記駆動装置は、前記力付与部材を駆動し、前記可溶体を引張破断させたり押圧破断させたりして破断口を形成するように構成され、
   前記駆動装置が作動するとき、前記力付与部材により前記消弧媒質内に前記可溶体を移動駆動し、前記可溶体が伸ばされて前記可溶体の機械的強度の弱い位置又は前記可溶体の引張応力の集中位置で前記破断口を形成し、
   破断した前記可溶体の両側は、それぞれカソード及びアノードになり、前記カソードと前記アノードとの間にアーク経路が形成され、前記カソード及び／又は前記アノードが前記消弧媒質内に位置し、アーク経路の一部又は全部が前記消弧媒質内に位置する
   ことを特徴とする請求項１に記載の溶断及び機械力切断で可溶体を破断させるヒューズ。
7. 前記可溶体の前記力付与部材に近い位置を基準点とし、前記脆弱箇所と前記ハウジングとの間及び／又は前記脆弱箇所と前記基準点との間に既設間隔が設けられ、
   前記既設間隔の設定により、前記破断口と前記ハウジングとの間及び／又は前記破断口と前記力付与部材との間に間隔が設けられるので、前記可溶体が破断してなる両端のうちの少なくとも一端が前記消弧媒質に包まれ、且つ前記破断口の周囲に既設範囲よりも大きい空気空間が形成されない
   ことを特徴とする請求項６に記載の溶断及び機械力切断で可溶体を破断させるヒューズ。
8. 前記脆弱箇所と前記基準点との間に前記既設間隔が設けられ、
   前記可溶体が破断してなる２つの部分は、それぞれ第１部分及び第２部分であり、前記第２部分の一部が、前記力付与部材と前記ハウジングにおける支持構造との間のスリットに押し込まれることができる
   ことを特徴とする請求項７に記載の溶断及び機械力切断で可溶体を破断させるヒューズ。
9. 前記脆弱箇所と前記基準点との間に前記既設間隔が設けられ、
   前記可溶体が破断してなる２つの部分は、それぞれ第１部分及び第２部分であり、前記第２部分が、前記第１部分とそれぞれ前記力付与部材の両側に位置するように移動することができる
   ことを特徴とする請求項７に記載の溶断及び機械力切断で可溶体を破断させるヒューズ。
10. 前記力付与部材の幅は、破断してなる前記第１部分の断面の幅又は前記第２部分の断面の幅以上であり、
    前記第１部分と前記第２部分がそれぞれ前記力付与部材の両側に位置する場合、前記力付与部材が、前記第１部分と前記第２部分との間の絶縁壁として形成される
    ことを特徴とする請求項９に記載の溶断及び機械力切断で可溶体を破断させるヒューズ。
11. 前記力付与部材の前記ハウジングと接触する部分又は前記力付与部材そのものは、アークの焼きにより消弧ガスを生成できるガス生成材料により作製される
    ことを特徴とする請求項８又は９に記載の溶断及び機械力切断で可溶体を破断させるヒューズ。
12. 直線変位の方式により前記可溶体を切断する切断装置は、少なくとも１組の力付与部材を備え、
    前記力付与部材が前記ハウジングの外部に位置し、前記ハウジングに位置する可溶体の一部が前記ハウジングから延出して前記ハウジングの外部でＵ形又は円弧状を呈する構造として形成され、
    前記力付与部材が前記円弧状を呈する構造を穿通し、
    前記可溶体と前記ハウジングのハウジング壁との間に、前記消弧媒質の漏れを防止するバリア構造が設置され、
    前記駆動装置は、前記力付与部材を駆動し、前記可溶体を引張破断して破断口を形成し、前記破断口が消弧媒質に位置する
    ことを特徴とする請求項１に記載の溶断及び機械力切断で可溶体を破断させるヒューズ。
13. 回動変位の方式により前記可溶体を切断する切断装置は、回動可能に前記ハウジングを穿通する回動力付与部材を備え、又は、前記ハウジングの一部の構造が回動可能であり、前記切断装置の回動力付与部材として使用され、
    前記回動力付与部材の一部が前記ハウジングの外部に位置し、他の一部が前記消弧媒質に位置し、
    前記可溶体の一部又は全部が、前記消弧媒質に位置する回動力付与部材に挿通固定され、
    前記回動力付与部材と前記ハウジングのハウジング壁との間に、前記消弧媒質の漏れを防止するバリア構造が設置され、
    駆動装置は、前記回動力付与部材を駆動し、回動変位の方式により前記可溶体を破断させて破断口を形成するように構成される
    ことを特徴とする請求項１に記載の溶断及び機械力切断で可溶体を破断させるヒューズ。
14. 前記可溶体の両側に少なくとも１組の前記力付与部材及び前記ガイド部材が設置され、前記可溶体の両側に位置する前記力付与部材及び／又は前記ガイド部材の一端が前記可溶体と固定接続されて前記可溶体を挟持する
    ことを特徴とする請求項２～１２のいずれか１項に記載の溶断及び機械力切断で可溶体を破断させるヒューズ。
15. 前記ガイド部材が前記ハウジング壁における貫通孔に挿通された場合、前記ガイド部材の変位前進方向において変位距離制限構造が設置される
    ことを特徴とする請求項２～１２のいずれか１項に記載の溶断及び機械力切断で可溶体を破断させるヒューズ。
16. 前記消弧媒質に位置する前記回動力付与部材の一端は、クリップ状に形成され、前記可溶体を挟持する
    ことを特徴とする請求項１３に記載の溶断及び機械力切断で可溶体を破断させるヒューズ。
17. 前記駆動装置は、圧力ガスを生成するガス生成装置、圧力流体を生成する流体生成装置、モーター、エアシリンダ、油圧シリンダ、エアモータ、油圧モーター、又は伝動装置である
    ことを特徴とする請求項１～１６のいずれか１項に記載の溶断及び機械力切断で可溶体を破断させるヒューズ。
18. 直線変位の方式により可溶体を切断する前記切断装置の一の側のハウジングに、さらに回動変位の方式により可溶体を切断する少なくとも１つの切断装置が設置され、
    回動変位の方式により可溶体を切断する少なくとも１つの切断装置は、回動可能に前記ハウジングを穿通する回動力付与部材を備え、
    前記回動力付与部材の一部が前記ハウジングの外部に位置し、他の一部が消弧媒質に位置し、
    前記可溶体が、前記消弧媒質に位置する回動力付与部材に挿通固定され、
    前記回動力付与部材と前記ハウジングのハウジング壁との間に、前記消弧媒質の漏れを防止するバリア構造が設置され、
    前記駆動装置は、前記回動力付与部材を駆動し、回動変位の方式により前記可溶体を破断させて破断口を形成する
    ことを特徴とする請求項２、６、１２のいずれか１項に記載の溶断及び機械力切断で可溶体を破断させるヒューズ。
19. 前記ハウジングに、可溶体を支持固定する支持固定装置が設置されることを特徴とする請求項１、２、６、１２～１６のいずれか１項に記載の溶断及び機械力切断で可溶体を破断させるヒューズ。
20. 少なくとも１つの、前記請求項１～１９のいずれか１項に記載の溶断及び機械力切断で可溶体を破断させるヒューズを使用することを特徴とする配電ユニット。

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