KR20190020691A - 전기 회로 차단 장치 - Google Patents

Abstract

강도를 유지한 채 소형화할 수 있는 전기 회로 차단 장치의 제공. 수지 하우징(10) 내에 점화기(20), 봉 형상 발사체(40), 도체편(50), 절연 공간(61)을 갖고 있다. 봉 형상 발사체(40)와 하우징(10)의 내벽면 사이에 실린더(30)가 배치되고, 추가로 외측의 하우징(10) 내부에 보강용 프레임(70)이 배치되어 있다.

Description

전기 회로 차단 장치

본 발명은, 자동차나 가정 전기 제품 등의 전기 회로에 사용할 수 있는 전기 회로 차단 장치에 관한 것이다.

자동차나 가정 전기 제품 등의 전기 회로 자체나, 상기 전기 회로를 포함하는 시스템 전체의 이상 시 등에 있어서, 전기 회로를 차단함으로써 큰 피해를 미연에 방지하는 전기 회로 차단 장치가 사용되고 있다. 전기 자동차의 전기 회로에서는, 전기 회로 차단 장치의 중요성이 특히 커지고 있다.

전기 회로 차단 장치로서는, 하우징 내에 점화기, 발사체(피스톤), 도체 등이 수용된 것이 알려져 있다. 미국 특허 출원 공개 제2005/0083164호 명세서(특허문헌 1), 미국 특허 출원 공개 제2005/0083165호 명세서(특허문헌 2), 미국 특허 출원 공개 제2012/0234162호 명세서(특허문헌 3), 일본 특허 공개 평11-232979호 공보(특허문헌 4), 일본 특허 공개 제2014-49300호 공보(특허문헌 5) 및 일본 특허 공개 제2016-85947호 공보(특허문헌 6) 등이 참조된다.

특허문헌 1, 2에서는, 하우징의 재질로서 금속, 세라믹스, 중합체가 예시되어 있으며, 특정한 중합체가 바람직하다고 기재되어 있다(특허문헌 1의 2 내지 3페이지, 특허문헌 2의 2페이지).

특허문헌 4에서는, 케이싱(13)은 스테인리스로 이루어진 것이다(단락 번호 0011).

특허문헌 5에서는, 케이스(30)는, 전기 절연성을 갖고 또한 강도가 높은 재료(예를 들어 수지 재료)에 의하여 형성되어 있다(단락 번호 0034).

중합체 재료(수지 재료)를 사용하였을 때는, 예를 들어 특허문헌 1, 2, 5 각각의 도 1 등으로부터도 이해할 수 있는 바와 같이, 필요한 강도를 부여하는 점에서 하우징(케이싱)을 후육으로 할 필요가 있다. 특허문헌 4와 같이 스테인리스의 케이싱(13)을 사용하였을 때는, 질량의 증가가 커지는 것 외에 절연 케이스(14)를 조합하여 배치할 필요가 있기 때문에 구조 및 조립이 복잡해진다.

특허문헌 6에서는, 금속제의 실린더를 사용하여 수지제의 하우징을 보강함으로써, 특허문헌 1 내지 5에는 없는 작용 효과가 얻어지고 있다.

본 발명은, 필요한 강도를 유지한 채로 전체를 소형화할 수 있는 전기 회로 차단 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명은, 합성 수지로 이루어진 하우징 내에 있어서, 상기 하우징의 제1 단부측으로부터 하우징 축 방향 반대측의 제2 단부측을 향하여 순서대로 점화기, 합성 수지로 이루어진 봉 형상 발사체, 전기 회로의 일부를 형성시키기 위한 도체편이 배치되고, 상기 하우징의 제2 단부와 상기 도체편 사이에 폐쇄된 절연 공간을 갖고 있고,

상기 도체편이, 양단측의 제1 접속부, 제2 접속부와 중간 부분의 절단부로 이루어진 판편이고, 상기 절단부의 면이 상기 하우징의 축 방향에 직교하여 배치되어 있고,

상기 봉 형상 발사체가, 상기 도체편의 절단부의 면과 하우징 축 방향으로 대향하여 배치되어 있고,

상기 봉 형상 발사체와 상기 하우징 내벽면 사이에 실린더가 배치되어 있고,

추가로 상기 실린더 및 상기 절연 공간의 외측의 상기 하우징 내부에는 보강용 프레임이 배치되어 있는 것인, 전기 회로 차단 장치를 제공한다.

본 발명의 전기 회로 차단 장치는, 전기 자동차의 전기 회로, 가솔린 또는 디젤 자동차의 배터리(리튬 이온 배터리 등), 가정 전기 제품 등의 다양한 전기 회로에 장착하여 사용하여, 전기 회로에 이상이 생겼을 때는 전기 회로를 차단할 수 있는 것이다.

하우징은 합성 수지로 이루어진 것이고, 외형은 장착 부위에 따라 적절히 결정되는 것이다. 하우징은, 점화기, 발사체, 실린더, 도체편, 보강용 프레임 등의 부품을 수용하거나 장착하거나 할 수 있는 형상, 구조 및 크기의 것이다.

점화기는, 공지된 전기 회로 차단 장치에서 사용되고 있는 점화기 외에, 자동차의 에어백 장치에서 사용하는 가스 발생기용의 점화기 등이다. 점화기는, 점화약을 구비한 점화부와 통전하기 위한 도전 핀을 구비한 것이며, 작동 시에는 외부 전원으로부터 통전함으로써 점화약을 연소시켜, 연소 가스나 화염 등의 연소 생성물을 발생시키는 것이다.

봉 형상 발사체(간단히 발사체라고도 함)는, 점화기의 작동에 의하여 발생한 연소 생성물의 압력을 받아 하우징 내를 축 방향으로 이동하여, 도체편을 절단하여 전기 회로를 차단하기 위한 것이다. 봉 형상 발사체의 선단부는, 특허문헌 1, 2의 도 1의 (34)로 나타나는 화살촉 형상의 것이어도 되고, 특허문헌 3의 도 1의 피스톤(6)과 같은 평탄면의 것이어도 된다. 봉 형상 발사체는, 하우징과 동일한 합성 수지로 이루어진 것을 사용할 수 있다.

도체편은, 공지된 전기 회로 차단 장치에서 사용되고 있는 것과 동일한 것을 사용할 수 있다. 도체편은, 양단의 각각의 측의 접속부(제1 접속부와 제2 접속부)와 중간 부분의 절단부로 이루어진 판편이고, 전기 회로에 장착하였을 때, 전기 회로의 일부를 형성하기 위한 것이다. 도체편의 형상은, 하우징에 대한 장착 부분의 형상 및 구조에 대응한 형상으로 되어 있다.

실린더는 하우징을 보강하기 위한 것이며, 스테인리스, 알루미늄 등의 금속, 탄소 섬유 강화 수지 등의 섬유 강화 수지로 이루어진 것으로부터 선택되는 것을 사용할 수 있다.

하우징 내벽면과 실린더의 외주면은 서로 접촉해 있는 것이 바람직하다. 실린더의 내주면과 봉 형상 발사체의 외주면은 서로 접촉해 있어도 되지만, 작동 시에 이동하기 쉽게 하기 위하여 약간의 틈이 형성되어 배치되어 있는 것이 바람직하다. 실린더의 폭 방향의 단면 형상과 봉 형상 발사체의 단면 형상은 동일한 것이 바람직하지만, 부분적으로 상이해도 된다.

본 발명의 전기 회로 차단 장치에서는, 실린더 및 절연 공간의 외측의 하우징 내부에 보강용 프레임이 배치되어 있다. 보강용 프레임은 수지 하우징 내에 매설되어 있어도 되고, 일부 또는 전부가 수지 하우징의 표면에 노출되어 있어도 된다.

본 발명의 전기 회로 차단 장치를, 전기 자동차의 전기 회로를 차단하기 위한 장치로서 사용하는 경우, 상기 전기 회로에 흐르는 전류는, 예를 들어 가솔린 차의 배터리에 흐르는 전류와 비교하면 과대하다. 이 때문에, 전기 회로 차단 장치에서 사용하는 도체편도 보다 큰 것이 되며, 상기 장치에 필요한 강도 및 내구성을 부여하고자 하면, 수지 하우징 부분을 보다 크게 할 필요가 있어 장치 자체가 대형화되어 버린다. 그러나 본 발명의 전기 회로 차단 장치에서는, 실린더의 외측의 하우징 내부에 보강용 프레임이 배치되어 충분한 강도가 부여되어 있기 때문에, 수지 하우징을 크게 할 필요가 없어져 전체를 소형화할 수 있다.

보강용 프레임은, 스테인리스, 알루미늄 등의 금속, 탄소 섬유 강화 수지 등의 섬유 강화 수지로부터 선택되는 것으로 이루어진 것을 사용할 수 있다.

본 발명의 장치에서는, 점화기가 작동하면 발사체가 축 방향으로 이동하여, 발사체의 선단부가 도체편의 절단부에 충돌하여 상기 절단부를 절단한 후, 상기 선단부와 절단편은 절연 공간에 들어간다. 이와 같이 절단부가 절단됨으로써 전기적으로 불통이 되어 전기 회로가 차단된다.

본 발명의 전기 회로 차단 장치는, 상기 보강용 프레임이, 기판부와, 상기 기판부의 길이 방향의 양단측으로부터 동일한 방향으로 신장된 제1 측판부와 제2 측판부를 갖는, 평면 형상이 사각형, U자 형상 또는 그에 유사한 형상인 것이고,

상기 보강용 프레임이, 상기 기판부가 상기 하우징의 제2 단부측이 되고, 상기 제1 측판부의 선단부와 상기 제2 측판부의 선단부가 상기 하우징의 제1 단부측이 되고, 상기 절연 공간과 상기 실린더에 대하여 간격을 두고 외측으로부터 포위하도록 배치되어 있는 것이 바람직하다.

보강용 프레임은 판상의 기판부, 판상의 제1 측판부 및 판상의 제2 측판부를 갖고 있다. 제1 측판부와 제2 측판부는 기판부를 사이에 두고 대향되어 있는 것이며, 그들의 간격은 등간격인 것이 바람직하다. 예를 들어 제1 측판부와 제2 측판부는 기판부의 각각의 단부로부터 상호 간에 평행하게 연장된다.

보강용 프레임은, 평면 형상이 사각형, U자 형상 또는 그에 유사한 형상인 것이다. 평면 형상은, 예를 들어 기판부와 제1 측판부 및 제2 측판부 모두를 통과하는 평면에 있어서 규정해도 된다. 보강용 프레임은 이와 같은 평면에 있어서, 사각형, U자 형상 또는 그에 유사한 형상을 띤다.

사각형은 정사각형, 직사각형이 바람직하며, 코너부가 라운딩되어 있는 것도 포함된다. 또한 평면 형상이 사각형인 것, 예를 들어 연속한 직사각형으로 할 때는, 다른 부재와 교차하는 부분에 관통 구멍이나 폭 방향으로의 오목부를 형성한다. 이것에 의하여 다른 부재와의 접촉에 의한 간섭이 방지된다.

U자 형상에 유사한 형상에는, 기판부와 측판부 사이의 코너 부분이 곡면이 아니라 각진 면인 형상(예를 들어 평면 형상이 사각형의 3변으로 이루어진 형상), 제1 측판부와 제2 측판부의 간격이 선단부를 향하여 서서히 넓어지고 있는 것, 또는 제1 측판부와 제2 측판부의 간격이 선단부를 향하여 서서히 좁아지고 있는 것 등이 있다.

본 발명의 전기 회로 차단 장치는, 상기 보강용 프레임이, 기판부와, 상기 기판부의 길이 방향의 양단측으로부터 동일한 방향으로 신장된 제1 측판부와 제2 측판부를 갖는, 평면 형상이 사각형, U자 형상 또는 그에 유사한 형상인 것이고,

상기 제1 측판부가, 상기 기판부측으로부터 선단부까지의 사이에 폭이 좁아져 있는 제1 오목부를 갖고, 상기 제2 측판부가, 상기 기판부측으로부터 선단부까지의 사이에 폭이 좁아져 있는 제2 오목부를 갖고 있고, 상기 제1 오목부와 상기 제2 오목부가 서로 대향하는 위치에 형성되어 있는 것이고,

상기 보강용 프레임이, 상기 기판부가 상기 하우징의 제2 단부측이 되고, 상기 제1 측판부의 선단부와 상기 제2 측판부의 선단부가 상기 하우징의 제1 단부측이 되고, 상기 절연 공간과 상기 실린더에 대하여 간격을 두고 외측으로부터 포위하도록 배치되고, 추가로 상기 도체편의 제1 접속부와 제2 접속부가 상기 제1 오목부와 상기 제2 오목부를 횡단하도록 배치되어 있는 것이 바람직하다.

보강용 프레임은 판상의 기판부, 판상의 제1 측판부 및 판상의 제2 측판부를 갖고 있다. 제1 측판부와 제2 측판부는 기판부를 사이에 두고 대향되어 있는 것이며, 그들의 간격은 등간격인 것이 바람직하다. 예를 들어 제1 측판부와 제2 측판부는 기판부의 각각의 단부로부터 상호 간에 평행하게 연장된다.

보강용 프레임은, 평면 형상이 사각형, U자 형상 또는 그에 유사한 형상인 것이다. 평면 형상은, 예를 들어 기판부와 제1 측판부 및 제2 측판부 모두를 통과하는 평면에 있어서 규정해도 된다. 보강용 프레임은 이와 같은 평면에 있어서, 사각형, U자 형상 또는 그에 유사한 형상을 띤다.

사각형은 정사각형, 직사각형이 바람직하며, 코너부가 라운딩되어 있는 것도 포함된다. 또한 평면 형상이 사각형인 것, 예를 들어 연속한 직사각형으로 할 때는, 다른 부재와 교차하는 부분에 관통 구멍이나 폭 방향으로의 오목부를 형성한다. 이것에 의하여 다른 부재와의 접촉에 의한 간섭이 방지된다.

U자 형상에 유사한 형상에는, 기판부와 측판부 사이의 코너 부분이 곡면이 아니라 각진 면인 형상(예를 들어 평면 형상이 사각형의 3변으로 이루어진 형상), 제1 측판부와 제2 측판부의 간격이 선단부를 향하여 서서히 넓어지고 있는 것, 또는 제1 측판부와 제2 측판부의 간격이 선단부를 향하여 서서히 좁아지고 있는 것 등이 있다.

제1 측판부의 제1 오목부는, 제1 측판부의 일부가 직사각형 또는 반타원형(타원형이 장축 방향으로 절반으로 분할된 형상) 등의 형상으로 절취된 부분이다. 제1 오목부는, 제1 측판부의 길이 방향의 중간 위치를 포함하는 부분에 형성되어 있는 것이 바람직하다.

제2 측판부의 제2 오목부는, 제2 측판부의 일부가 직사각형 또는 반타원형(타원형이 장축 방향으로 절반으로 분할된 형상) 등의 형상으로 절취된 부분이다. 제2 오목부는, 제2 측판부의 길이 방향의 중간 위치를 포함하는 부분에 형성되어 있는 것이 바람직하다.

도체편은, 제1 접속부와 제2 접속부의 각각이 제1 측판부와 제2 측판부를 횡단하도록 배치되는데, 이때 도체편과 제1 측판부, 제2 측판부가 접촉하지 않도록 하기 위해서는, 제1 측판부의 폭과 제2 측판부의 폭을 좁게 할 필요가 있다. 이와 같이 제1 측판부의 폭과 제2 측판부의 폭을 좁게 하면, 보강용 프레임 자체의 보강 효과가 저하되어 버린다.

제1 오목부를 갖는 제1 측판부와 제2 오목부를 갖는 제2 측판부를 사용하여, 도체편의 제1 접속부와 제2 접속부가 각각 제1 오목부와 제2 오목부를 횡단하도록 배치하면, 도체편과 제1 측판부와 제2 측판부가 접촉하는 일이 없어지는 데다, 제1 측판부의 제1 오목부를 제외한 부분의 폭을 넓게 할 수 있고, 또한 제2 측판부의 제2 오목부를 제외한 부분의 폭을 넓게 할 수 있기 때문에, 보강용 프레임 자체의 보강 효과의 저하도 작게 할 수 있다.

본 발명의 전기 회로 차단 장치는, 상기 보강용 프레임이, 상기 제1 측판부의 제1 오목부를 제외한 부분과 상기 제2 측판부의 제2 오목부를 제외한 부분에 두께 방향으로 관통된 구멍을 갖고 있는 것이 바람직하다. 제1 측판부의 제1 오목부를 제외한 부분과 제2 측판부의 제2 오목부를 제외한 부분은 모두, 폭이 넓어져 있기 때문에, 그곳에 관통 구멍을 형성함으로써, 보강용 프레임 자체의 강도를 저하시키는 일 없이 경량화할 수 있다. 구멍의 형상은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 코너부로부터 크랙이 생기는 것을 방지하기 위하여, 내주가 곡선으로 이루어지는 원형, 타원형이 바람직하다.

본 발명의 전기 회로 차단 장치는, 상기 도체편의 절단부가 상기 하우징의 제1 단부측의 제1 면과 상기 하우징의 제2 단부측의 제2 면 중 적어도 한쪽에 취약부를 갖고 있는 것이 바람직하다. 도체편의 절단부가 취약부를 갖고 있으면, 작동 시에 발사체에 의하여 파괴되기 쉬워지므로 바람직하다. 취약부는 홈, 흠집, 박육 부분 등이다.

본 발명의 전기 회로 차단 장치는, 상기 도체편의 절단부가 상기 하우징의 제1 단부측의 제1 면에 제1 취약부를 갖고, 상기 하우징의 제2 단부측의 제2 면에 제2 취약부를 갖고 있는 것이고,

상기 제1 취약부를 갖는 제1 면과 상기 제2 취약부를 갖는 제2 면이, 상기 제2 면의 강도 쪽이 작아져 있는 것이 바람직하다.

도체편의 절단부의 양면측에 취약부를 갖고 있으면, 작동 시에 발사체에 의하여 파괴되기 쉬워지므로 바람직하다. 단, 도체편의 절단부의 양면측에 취약부를 갖고 있으면 도체편 자체의 강도가 저하되기 때문에, 제1 면의 제1 취약부와 제2 면의 제2 취약부의 강도에 차를 둠으로써 도체편 자체의 강도를 확보한 후에, 파괴되기 쉽게 하는 것이 바람직하다. 예를 들어 취약부가 홈인 경우에는, 제1 취약부의 홈 깊이를 제2 취약부의 홈 깊이보다도 얕게 하거나 제1 취약부의 홈 폭을 제2 취약부의 홈 폭보다도 좁게 하거나 함으로써 강도를 조정할 수 있다.

본 발명의 전기 회로 차단 장치는, 합성 수지로 이루어진 하우징 내에 보강용 프레임이 배치되어 보강되어 있기 때문에, 필요한 강도를 유지한 채로 상기 하우징의 육후(肉厚)를 작게 하여 장치 전체를 소형화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 전기 회로 차단 장치의 축 방향 단면도.
도 2의 (a), (b)는 도 1의 부분 확대도.
도 3은 보강용 프레임의 사시도.
도 4는 도 1의 전기 회로 차단 장치의 작동 후의 상태를 도시하는 축 방향 단면도.

도 1, 도 2에 의하여 본 발명의 전기 회로 차단 장치(1)의 실시 형태를 설명한다. 합성 수지로 이루어진 하우징(수지 하우징)(10)은, 제1 단부(11)로부터 제2 단부(12) 근처까지 형성된, 제2 단부(12)측이 폐색된 통 형상 공간(13)을 갖고 있다. 통 형상 공간(13)은, 제2 단부(12)측이 폐색되지 않고 관통되어 있는 형태여도 된다. 그러나 이 경우에도 후술하는 바와 같이 제2 단부(12)측에 폐쇄된 절연 공간이 형성된다. 제1 단부(11)측에는, 사용 시에 있어서 전원과 리드 와이어로 접속된 커넥터 끼워넣음부(15)가 장착되어 있다.

하우징(10)의 통 형상 공간(13) 내에는, 제1 단부(11)측으로부터 축 방향으로 순서대로 점화기(20), 합성 수지로 이루어진 발사체(40), 도체편(50)이 배치되어 있다. 점화기(20)는, 점화부(21)와 도전 핀(23)을 갖는 점화기 본체의 일부가 수지로 포위된 수지부(22)를 갖고 있으며, 수지부(22)로부터 점화부(21)가 돌출된 것이다.

도 1에 도시하는 발사체(40)는, 일본 특허 공개 제2016-85947호 공보의 도 1, 도 2의 (a)에 도시되어 있는 것과 동일한 것을 사용할 수 있다. 발사체(40)는, 로드부(41)와, 로드부(41)의 끝에 형성된 선단 직경 확대부(42)를 갖고 있다. 선단 직경 확대부(42)의 외경은 로드부(41)의 외경보다도 크게 되어 있다.

로드부(41)의 폭 방향(축 방향을 횡단하는 방향)의 단면 형상은 원형이고, 선단 직경 확대부(42)의 폭 방향의 단면 형상은 사각형(바람직하게는 정사각형) 또는 원형이지만 정사각형이 보다 바람직하다.

로드부(41)는, 일부의 외경이 작아진 잘록부(43)를 갖고 있으며, 잘록부(43)에는, 고무(예를 들어 실리콘 고무)나 합성 수지로 이루어진 O링(44)이 끼워넣어져 있다. 로드부(41)의 외경과 O링(44)이 끼워넣어진 부분의 외경은, O링(44)이 끼워넣어진 부분의 외경 쪽이 약간 크게 되어 있다.

도 1에 도시하는 실린더(30)는 하우징(10)을 보강하기 위한 것이며, 예를 들어 스테인리스, 알루미늄 등의 금속, 탄소 섬유 강화 수지 등의 섬유 강화 수지로부터 선택되는 것으로 이루어진 것이다.

실린더(30)의 두께는 장치(1)의 크기에 따라 상이하지만, 약 0.5 내지 약 3㎜의 범위가 바람직하다. 실린더(30)는, 외표면(30a)이 통 형상 공간(13)의 내벽면(13a)과 접촉하여 배치되어 있다. 실린더(30)는, 제1 단(端) 개구부(31)측이 점화기(20)의 수지부(22)에 맞닿고, 반대측의 제2 단 개구부(32)측이 발사체(40)의 환상 단차면(45)에 맞닿아 있다.

실린더(30)는, 점화기(20)의 점화부(21)와 발사체(40)의 로드부(41)를 포위하여 배치되어 있다. 이때, 발사체(40)의 잘록부(43)에 끼워넣어진 O링(44)은 실린더(30)의 내주면(30b)에 접촉해 있지만, 로드부(41)의 외표면과 실린더(30)의 내표면(30b)은 접촉해 있어도 되고 접촉해 있지 않아도 된다.

실린더(30)는, 통 형상 공간(13) 내에 압입됨으로써 축 방향으로 이동하지 않도록 고정되어 있다. 또한 실린더(30)의 외표면(30a)에 갈고리부를 형성하고, 반경 방향으로 대향하는 하우징(10)의 내벽면(통 형상 공간(13)의 내벽면(13a))에 상기 갈고리부에 대응하는 오목부를 형성해 두고, 장착 시에는 상기 갈고리부를 상기 오목부에 끼워넣도록 하여 실린더(30)가 축 방향으로 이동하지 않도록 고정할 수도 있다.

도체편(50)은, 장치(1)를 전기 회로에 장착하였을 때, 전기 회로의 일부를 형성시키기 위한 것이다. 도체편(50)은, 양단의 각각의 측의 제1 접속부(51), 제2 접속부(52)와, 중간 부분의 절단부(53)로 이루어진 판편이다.

제1 접속부(51)와 제2 접속부(52)는, 전기 회로에 있어서 다른 도체(예를 들어 리드 와이어)와 접속하기 위한 것이고, 절단부(53)는, 작동 시에 있어서 절단되어 전기 회로를 차단할 수 있도록 하기 위한 것이다.

도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 절단부(53)는, 제1 단부(11)측의 제1 면(54)에 형성된 2개의 제1 취약부(54a, 54b)를 갖고, 제2 단부(12)측의 제2 면(55)에 형성된 2개의 제2 취약부(55a, 55b)를 갖고 있다.

제1 취약부(54a, 54b)는, 절단부(53)의 폭 방향(도 2의 지면(紙面)에 수직인 방향)으로 형성된, 동일한 깊이, 동일한 폭, 동일한 길이의 홈이다. 제2 취약부(55a, 55b)는, 절단부(53)의 폭 방향으로 형성된, 동일한 깊이, 동일한 폭, 동일한 길이의 홈이다. 제1 취약부(54a, 54b)의 홈 폭은 제2 취약부(55a, 55b)의 홈 폭보다도 좁아져 있기 때문에, 제1 면(54)의 강도보다도 제2 면(55)이 강도 쪽이 작아져 있다.

제1 취약부(54a, 54b)와 제2 취약부(55a, 55b)는, 각각이 절단부(53)의 두께 방향으로 대향하는 위치에 형성되어 있으며, 제1 취약부(54a)의 중심축(홈 폭의 중간 위치)과 제2 취약부(55a)의 중심축(홈 폭의 중간 위치)이 일치하고 있고, 제1 취약부(54b)의 중심축(홈 폭의 중간 위치)과 제2 취약부(55b)의 중심축(홈 폭의 중간 위치)이 일치하고 있다.

도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 제1 취약부(54a)의 중심축과 제1 취약부(54b)의 중심축 사이의 길이(L1)와, 발사체(40)의 선단 직경 확대부(42)의 길이(선단 직경 확대부(42)가 정사각형일 때는 1변의 길이)(L2)는 동일(L1=L2)하다.

제1 접속부(51)의 구멍(51a)과 제2 접속부(52)의 구멍(52a)은, 전기 회로에 있어서 다른 도체(예를 들어 리드 와이어)와 접속하기 위한 것이다.

도 1에 도시하는 도체편(50)에서는, 절단부(53)의 면과, 제1 접속부(51), 제2 접속부(52)의 면은 서로 직교하도록 형성되어 있지만, 절단부(53)의 면과 제1 접속부(51), 제2 접속부(52)의 면이 동일한 면을 형성하고 있는 것이어도 된다. 즉, 도 1의 도체편(50)은, 절단면(53)의 부분이 지면의 맞은편측으로 절곡된 형상을 가질 수 있지만, 절단면(53)이 제1 접속부(51) 및 제2 접속부(52)와 연속하여 하나의 판상의 도체편을 형성하고 있어도 된다.

또한 도체편(50)은, 하우징(10)의 장착부(56)의 형상 및 구조에 따라, 제1 접속부(51)의 절단부(53) 근방의 부분과 제2 접속부(52)의 절단부(53) 근방의 부분이, 각각 두께 방향으로 변형된 것이어도 된다.

도체편(50)은, 절단부(53)의 면이 하우징(10)의 축 방향에 직교하여 배치되어 있다. 도체편(50)의 절단부(53)의 제1 단부(11)측의 제1 면(54)은, 발사체(40)의 선단 직경 확대부(42)의 선단면(42a)과 대향하고 있다. 도 1에서는, 절단부(53)의 제1 면(54)과 선단면(42a)가 맞닿아 있지만, 간격을 두고 대향되어 있어도 된다.

또한 발사체(40)의 선단 직경 확대부(42)의 폭 방향의 단면 형상이 정사각형일 때, 1변의 길이 L2와 도체편(50)의 절단부(53)의 폭(W1(도 2의 지면에 수직인 방향, 도시하지 않음))은 L2≥W1의 관계를 만족시키고 있는 것이 바람직하며, L2/W1=1.0 내지 1.2의 범위가 보다 바람직하다.

도체편(50)과 하우징의 제2 단부(12) 사이에는, 일면이 개구된 상자 형상의 스토퍼(60)가, 개구부측이 도체편(50)측이 되도록 배치되어 있다. 상자 형상의 스토퍼(60)는 전기 절연성이 있는 재료로 이루어진 것이며, 예를 들어 합성 수지, 고무, 세라믹스로 이루어진 것이며, 내부는 절연 공간(61)으로 되어 있다.

상자 형상의 스토퍼(60)의 개구부의 코너부(62)는 제2 취약부(55a, 55b)의 중심축(홈 폭의 중간 위치)보다도 외측에 위치하고 있다. 따라서 개구부는 제2 취약부(55a, 55b)의 중심축 사이의 거리보다도 크다.

작동 시에 있어서, 발사체(40)의 선단 직경 확대부(42)가 축 방향으로 이동하여 도체편(50)의 절단부(53)를 절단한 후, 선단 직경 확대부(42)와 절단부(53)의 절단편(50a)이 절연 공간(61) 내에 들어감으로써, 절단부(53)의 절단에 의한 전기 회로의 차단이 실시된다.

도 1의 전기 회로 차단 장치(1)는, 실린더(30)의 외측의 수지 하우징(10) 내부에 스테인리스제의 보강용 프레임(70)이 배치되어 있다. 도 1, 도 3에 도시한 바와 같이, 보강용 프레임(70)은, 기판부(71)와, 기판부(71)의 길이 방향의 양단측으로부터 동일한 방향으로 신장된 제1 측판부(72)와 제2 측판부(73)를 갖고 있는, 평면 형상이 U자 형상인 것이다.

제1 측판부(72)는, 기판부(71)측으로부터 선단부(72a)까지의 사이에 폭이 좁아져 있는 제1 오목부(72b)를 갖고 있다. 제2 측판부(73)는, 기판부(71)측으로부터 선단부(73a)까지의 사이에 폭이 좁아져 있는 제2 오목부(73b)를 갖고 있다. 제1 오목부(72b)와 제2 오목부(73b)는, 동일한 폭과 동일한 길이의 오목부(제1 측판부(72)와 제2 측판부(73)가 절취된 부분)이며, 각각이 대향하는 위치에 형성되어 있다.

제1 측판부(72)의 제1 오목부(72b)를 제외한 부분(제1 오목부(72b)의 길이 방향의 양측 부분)에는, 보강용 프레임(70)의 강도를 저하시키지 않고 경량화하기 위하여 원형의 2개의 관통 구멍(74a, 74b)이 형성되어 있다. 제2 측판부(73)의 제2 오목부(73b)를 제외한 부분(제2 오목부(73b)의 길이 방향의 양측 부분)에는, 보강용 프레임(70)의 강도를 저하시키지 않고 경량화하기 위하여, 그리고 사출 성형 시에 있어서의 용융 수지의 유로를 확보하기 위하여 원형의 2개의 관통 구멍(75a, 75b)이 형성되어 있다.

보강용 프레임(70)은, 전체가 수지 하우징(10) 내에 매립된 상태여도 되고, 제1 측판부(72)의 양 측면(76a, 76b)과 제2 측판부(73)의 양 측면(77a, 77b), 기판부(71)의 양 측면(78a, 78b)의 일부 또는 전부가 노출된 상태여도 된다.

보강용 프레임(70)은, 기판부(71)가 제2 단부(12)측이 되고, 제1 측판부(72)의 선단부(72a)와 제2 측판부(73)의 선단부(73a)가 제1 단부(11)측이 되고, 상자 형상의 스토퍼(60)(절연 공간(61))와 실린더(30)에 대하여 간격을 두고 외측으로부터 포위하도록 배치되어 있다.

또한 보강용 프레임(70)은, 도체편(50)의 제1 접속부(51)와 제2 접속부(52)가 각각 제1 오목부(72b)와 제2 오목부(73b)를 횡단하도록 배치되어 있다. 이 때문에, 도체편(50)의 제1 접속부(51), 제2 접속부(52)와 보강용 프레임(70)의 제1 측판부(72), 제2 측판부(73)는 접촉하지 않는다.

또한 도체편(50)과 보강용 프레임(70)을 포함한 부품의 형상을 조정함으로써, 보강용 프레임(70)으로서 제1 오목부(72b)와 제2 오목부(73b)가 없는 것을 사용할 수 있다. 또한 보강용 프레임으로서, 제1 측판부(72)의 선단부(72a)와 제2 측판부(73)의 선단부(73a)가 접속된, 사각형의 평면 형상을 갖는 것을 사용할 수도 있지만, 이 경우에는 실린더(30)와 교차하는 부분에 관통 구멍이나 폭 방향으로의 오목부를 형성하여 접촉하는 일이 없도록 한다.

도 1에 도시하는 전기 회로 차단 장치(1)의 조립 방법은 다음과 같다.

하우징(10)은, 금형 내에 실린더(30)와 보강용 프레임(70)을 둔 상태에서 사출 성형(인서트 성형)함으로써 제조한다. 이 단계에서는, 상자 형상의 스토퍼(60)와 도체편(50)은 외측으로부터 끼워넣을 수 있도록 되어 있다.

발사체(40)는, 상자 형상의 스토퍼(60)를 감입하기 전에 실린더(30) 내에 압입하여 장착한다. 그 후, 상자 형상의 스토퍼(60)와 도체편(50)을 끼워넣어 전기 회로 차단 장치(1)를 조립한다.

도 1에 도시하는 전기 회로 차단 장치(1)는, 하우징(10)의 내부에 금속제 등의 실린더(30)와 보강용 프레임(70)이 배치되어 수지 하우징(10)이 보강되어 있기 때문에, 수지 하우징(10)의 육후를 작게 할 수 있어 장치 자체를 소형화할 수 있다. 도 1에 도시하는 전기 회로 차단 장치(1)는, 실린더(30)나 보강용 프레임(70)을 사용하지 않는 경우와 비교하면, 하우징(10)의 육후를 약 30 내지 80% 작게 할 수 있다.

다음으로, 도 1에 도시하는 전기 회로 차단 장치(1)를 전기 자동차의 전기 회로의 일부에 배치하였을 때의 동작을 설명한다. 도 1에 도시하는 전기 회로 차단 장치(1)는 이상 전류를 검지하는 센서 등과 조합하여, 예를 들어 전기 회로에 이상 전류가 흘렀을 때 자동적으로 작동을 개시하도록 할 수 있는 것 외에, 인위적으로 작동하도록 할 수도 있다.

전기 회로 차단 장치(1)를 전기 회로에 배치할 때는, 도체편(50)의 제1 접속부(51)의 구멍(51a)과 제2 접속부(52)의 구멍(52a)에 있어서 전기 회로를 구성하는 리드 와이어와 접속한다. 전기 회로에 이상이 발생하였을 때는, 점화기(20)가 작동하여 점화부(21)로부터 연소 가스를 포함하는 연소 생성물이 발생한다.

점화부(21)는 실린더(30)의 제1 단 개구부(31)측에서 포위되어 있기 때문에, 발생한 연소 생성물은 실린더(30) 내를 직진하여 발사체(40)의 로드부(41)에 충돌한다. 이와 같이 고온의 연소 생성물은 금속제 등의 실린더(30) 내를 이동하여 발사체(40)와 충돌하며, 통 형상 공간(13)의 내벽면(13a)이 연소 생성물의 열이나 압력에 직접 노출되는 일이 없어진다.

또한 수지 하우징(10)에는 보강용 프레임(70)이 배치되어 있기 때문에, 작동 시의 내측으로부터의 압력에 대한 내성이 향상되어 있는 것 외에, 장기간(전기 자동차의 내용연수)의 내구성도 향상되어 있다. 이와 같이 실린더(30)와 보강용 프레임(70)을 갖고 있기 때문에, 수지 하우징(10)의 후육을 작게 할 수 있어 장치(1) 자체를 소형화 할 수 있게 된다.

연소 생성물에 의한 압력을 받은 발사체(40)는, 축 방향으로 이동하여 선단 직경 확대부(42)에 의하여 도체편(50)의 절단부(53)를 절단한다. 그 후, 도 4에 도시한 바와 같이, 선단 직경 확대부(42)와 절단부(53)의 절단편(50a)이 절연 공간(61) 내로 이동하여 전기 절연적으로 유지된다. 이 동작에 의하여, 도체편(50)의 양단에 있는 제1 접속부(51)와 제2 접속부(52)는 전기적으로 불통 상태가 되기 때문에, 장치(1)를 배치한 전기 회로는 차단된다.

본 발명의 전기 회로 차단 장치는 각종 전기 회로에 배치할 수 있으며, 특히 자동차의 배터리(예를 들어 리튬 이온 배터리)를 포함하는 전기 회로용, 전기 자동차의 전기 회로용 및 가정 전기 제품의 전기 회로용, 발전소, 태양광 발전 장치, 각종 공장에 있어서의 분전반, 산업용 리튬 이온 전지, 산업용 납 축전지 등의, 산업용 전지를 사용한 정치형 전지에 사용하는 데 적합하다.

1: 전기 회로 차단 장치
10: 하우징
20: 점화기
30: 실린더
40: 발사체
41: 로드부
42: 선단 직경 확대부
50: 도체편
51: 제1 접속부
52: 제2 접속부
53: 절단부
54a, 54b: 제1 취약부
55a, 55b: 제2 취약부
70: 보강용 프레임
71: 기판부
72: 제1 측판부
72b: 제1 오목부
73: 제2 측판부
73b: 제2 오목부

Claims (7)

1. 합성 수지로 이루어진 하우징 내에 있어서, 상기 하우징의 제1 단부측으로부터 하우징 축 방향 반대측의 제2 단부측을 향하여 순서대로 점화기, 합성 수지로 이루어진 봉 형상 발사체, 전기 회로의 일부를 형성시키기 위한 도체편이 배치되고, 상기 하우징의 제2 단부와 상기 도체편 사이에 폐쇄된 절연 공간을 갖고 있고,
   상기 도체편이, 양단측의 제1 접속부, 제2 접속부와 중간 부분의 절단부로 이루어진 판편이고, 상기 절단부의 면이 상기 하우징의 축 방향에 직교하여 배치되어 있고,
   상기 봉 형상 발사체가, 상기 도체편의 절단부의 면과 하우징 축 방향으로 대향하여 배치되어 있고,
   상기 봉 형상 발사체와 상기 하우징 내벽면 사이에, 금속으로 이루어진 실린더가 배치되어 있고,
   추가로 상기 실린더 및 상기 절연 공간의 외측의 상기 하우징 내부에 보강용 프레임이 배치되어 있는 것인, 전기 회로 차단 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 보강용 프레임이, 기판부와, 상기 기판부의 길이 방향의 양단측으로부터 동일한 방향으로 신장된 제1 측판부와 제2 측판부를 갖는, 평면 형상이 사각형, U자 형상 또는 그에 유사한 형상인 것이고,
   상기 보강용 프레임이, 상기 기판부가 상기 하우징의 제2 단부측이 되고, 상기 제1 측판부의 선단부와 상기 제2 측판부의 선단부가 상기 하우징의 제1 단부측이 되고, 상기 절연 공간과 상기 실린더에 대하여 간격을 두고 외측으로부터 포위하도록 배치되어 있는 것인, 전기 회로 차단 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 보강용 프레임이,
   기판부와, 상기 기판부의 길이 방향의 양단측으로부터 동일한 방향으로 신장된 제1 측판부와 제2 측판부를 갖는, 평면 형상이 사각형, U자 형상 또는 그에 유사한 형상인 것이고,
   상기 제1 측판부가, 상기 기판부측으로부터 선단부까지의 사이에 폭이 좁아져 있는 제1 오목부를 갖고, 상기 제2 측판부가 상기 기판부측으로부터 선단부까지의 사이에 폭이 좁아져 있는 제2 오목부를 갖고 있고, 상기 제1 오목부와 상기 제2 오목부가 서로 대향하는 위치에 형성되어 있는 것이고,
   상기 보강용 프레임이, 상기 기판부가 상기 하우징의 제2 단부측이 되고, 상기 제1 측판부의 선단부와 상기 제2 측판부의 선단부가 상기 하우징의 제1 단부측이 되고, 상기 절연 공간과 상기 실린더에 대하여 간격을 두고 외측으로부터 포위하도록 배치되고, 추가로 상기 도체편의 제1 접속부와 제2 접속부가 상기 제1 오목부와 상기 제2 오목부를 횡단하도록 배치되어 있는 것인, 전기 회로 차단 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보강용 프레임이, 상기 제1 측판부의 제1 오목부를 제외한 부분과 상기 제2 측판부의 제2 오목부를 제외한 부분에 두께 방향으로 관통된 구멍을 갖고 있는 것인, 전기 회로 차단 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보강용 프레임 및 상기 실린더가, 스테인리스, 알루미늄, 탄소 섬유 강화 수지로부터 선택되는 것으로 이루어진 것인, 전기 회로 차단 장치.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도체편의 절단부가, 상기 하우징의 제1 단부측의 제1 면과 상기 하우징의 제2 단부측의 제2 면 중 적어도 한쪽에 취약부를 갖고 있는 것인, 전류 회로 차단 장치.
7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도체편의 절단부가, 상기 하우징의 제1 단부측의 제1 면에 제1 취약부를 갖고, 상기 하우징의 제2 단부측의 제2 면에 제2 취약부를 갖고 있는 것이고,
   상기 제1 취약부를 갖는 제1 면과 상기 제2 취약부를 갖는 제2 면이, 상기 제2 면의 강도 쪽이 작아져 있는 것인, 전류 회로 차단 장치.

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