KR20200047575A - 전기 회로 차단 장치 - Google Patents

Abstract

본 출원은 전기 회로 차단 장치에 관한 것으로서, 강도를 유지한 채 소형화하는 것을 목적으로 하여, 수지 하우징(10) 내에, 상기 하우징의 제1 단부(11)로부터 축 방향 반대측의 제2 단부(12)를 향하여 차례로, 점화기(20), 막대형 발사체(40), 도체편(50)이 배치되고, 상기 하우징의 제2 단부와 상기 도체편의 사이에 절연 폐쇄 공간(60)을 갖고, 도체편이 양단의 접속부(51, 52)와 중간 부분의 절단부(53)를 포함하는 상기 하우징의 축 방향에 직교하는 폭 방향으로 연장되는 판편이고, 상기 막대형 발사체가 상기 절단부와 축 방향에서 대향하여 배치되고, 상기 절단부가 상기 도체편의 제2 단부측의 2개소에 형성된 절결부인 취약부(55a, 55b)를 갖고 있다.

Description

전기 회로 차단 장치

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

자동차나 가정 전화 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 있으며, 전기 자동차의 전기 회로에서는 전기 회로 차단 장치의 중요성이 특히 커지고 있다. 전기 회로 차단 장치는, 하우징 내에 점화기, 발사체(피스톤), 도체 등이 수용된 것이 알려져 있다(US2005/0083164A, US2005/0083165A, US2012/0234162A, JPH11-232979A, JP2014-49300A, JP2016-85947A, JP2014-49300A).

US2005/0083164A, US2005/0083165A에서는, 하우징의 재질로서, 금속, 세라믹스, 폴리머가 예시되어 있고, 특정한 폴리머가 바람직하다고 기재되어 있다(US2005/0083164A의 2 내지 3페이지, US2005/0083165A의 2페이지).

JPH11-232979A에서는, 케이싱(13)은 스테인리스로 이루어지는 것이다(단락 번호 0011).

JP2014-49300A에서는, 케이스(30)는, 전기 절연성을 가지며, 또한 강도가 높은 재료(예를 들어 수지 재료)에 의해 형성되어 있다(단락 번호 0034). 폴리머 재료(수지 재료)를 사용하였을 때에는, 예를 들어 US2005/0083164A, US2005/0083165A, JP2014-49300A의 각각의 도 1 등으로부터도 이해할 수 있는 바와 같이, 필요한 강도를 부여한다는 점에서, 하우징(케이싱)을 후육으로 할 필요가 있다. 스테인리스의 케이싱(13)을 사용하였을 때에는, 질량의 증가가 커지는 것 외에, 절연 케이스(14)를 조합하여 배치할 필요가 있기 때문에, 구조 및 조립이 복잡해진다.

JP2016-85947A는, 금속제 실린더를 사용하여 수지제 하우징을 보강함으로써, US2005/0083164A, US2005/0083165A, US2012/0234162A, JPH11-232979A, JP2014-49300A에는 없는 작용 효과가 얻어지고 있다.

JP2014-49300A는, 통전 상태의 도전체가 절단되었을 때 발생하는 아크를 소호(消弧)하기 위한 소호실(32)이 마련되어 있다(특허청구범위).

발명의 개시

본 발명(제1 실시 형태)은, 합성 수지로 이루어지는 하우징 내에 있어서, 상기 하우징의 제1 단부로부터 하우징의 축 방향 반대측의 제2 단부를 향하여 차례로, 점화기, 합성 수지로 이루어지는 막대형 발사체, 전기 회로의 일부를 형성시키기 위한 도체편이 배치되고, 상기 하우징의 제2 단부와 상기 도체편의 사이에 절연 폐쇄 공간을 갖고 있고,

상기 도체편이, 양단측의 제1 접속부, 제2 접속부와 중간 부분의 절단부를 포함하는 판편이고, 상기 절단부의 면이 상기 하우징의 축 방향에 직교하는 하우징의 폭 방향으로 배치되어 있고,

상기 막대형 발사체가, 상기 도체편의 절단부의 면과 하우징의 축 방향에 대향하여 배치되어 있고,

상기 절단부가, 상기 하우징의 폭 방향으로 간격을 두고 제2 단부측의 2개소에 형성된, 3변으로 둘러싸인 평면 형상이 정사각형 또는 직사각형의 절결부인 제1a 취약부와 제1b 취약부를 갖고 있는, 전기 회로 차단 장치를 제공한다.

본 발명(제2 실시 형태)은, 합성 수지로 이루어지는 하우징 내에 있어서, 상기 하우징의 제1 단부로부터 하우징의 축 방향 반대측의 제2 단부를 향하여 차례로, 점화기, 합성 수지로 이루어지는 막대형 발사체, 전기 회로의 일부를 형성시키기 위한 도체편이 배치되고, 상기 하우징의 제2 단부와 상기 도체편의 사이에 절연 폐쇄 공간을 갖고 있고,

상기 도체편이, 양단측의 제1 접속부, 제2 접속부와 중간 부분의 절단부를 포함하는 판편이고, 상기 절단부의 면이 상기 하우징의 축 방향에 직교하는 하우징의 폭 방향으로 배치되어 있고,

상기 막대형 발사체가, 상기 도체편의 절단부의 면과 하우징의 축 방향에 대향하여 배치되어 있고,

상기 절단부가,

제1 단부측의 면에 상기 하우징의 폭 방향으로 간격을 두고 2개소에 형성된, 3변으로 둘러싸인 평면 형상이 정사각형 또는 직사각형의 절결부인 제2a 취약부와 제2b 취약부를 갖고,

제2 단부측의 면에 상기 하우징의 폭 방향으로 간격을 두고 2개소에 형성된, 3변으로 둘러싸인 평면 형상이 정사각형 또는 직사각형의 절결부인 제1a 취약부와 제1b 취약부를 갖고 있고,

제2a 취약부의 하우징의 축 방향의 중심축과 제1a 취약부의 하우징의 축 방향의 중심축이 일치하고, 제2b 취약부의 하우징의 축 방향의 중심축과 제1b 취약부의 하우징의 축 방향의 중심축이 일치하고 있고,

모두 하우징의 폭 방향의 치수인, 상기 제1a 취약부의 폭(W1)과 상기 제1b 취약부의 폭(W1)은 동일하고, 상기 제2a 취약부의 폭(W2)과 상기 제2b 취약부의 폭(W2)은 동일하며, W1과 W2가 W1≥W2의 관계를 갖고 있는, 전기 회로 차단 장치를 제공한다.

본 발명은 이하의 상세한 설명과 첨부된 도면에 의해, 더욱 완전히 이해되는 것이지만, 이들은 단지 설명을 위해 부가된 것이며, 본 발명을 제한하는 것은 아니다.
도 1은, 본 발명의 전기 회로 차단 장치의 축 방향 단면도이다.
도 2는, 도 2의 (a), (b)는, 도 1의 부분 확대도이다.
도 3은, 도 1에 도시하는 전기 회로 차단 장치의 작동 후의 상태를 도시하는 축 방향 단면도이다.
도 4는, 도 1에 도시하는 전기 회로 차단 장치와는 다른 실시 형태의 축 방향 단면도이다.

발명의 상세한 설명

본 발명은 필요한 강도를 유지한 채로 전체를 소형화할 수 있고, 도체편의 절단 시에 아크가 생겼을 때에도 소호할 수 있는 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 전화 제품 등의 다양한 전기 회로에 설치하여 사용하여, 전기 회로에 이상이 생겼을 때에는, 전기 회로를 차단할 수 있는 것이다.

본 발명의 전기 회로 차단 장치는, 단독으로 상기한 각종 자동차에 설치할 수도 있지만, 예를 들어 자동차에 탑재된 에어백 장치와 연동하여 작동할 수 있도록 하여 설치할 수도 있다. 이러한 경우에는, 에어백 장치가 탑재된 각종 자동차가 사고를 일으켰을 때, 에어백 장치의 작동 신호를 받아 본 발명의 전기 회로 차단 장치도 작동하여 전기 회로가 차단되도록 함으로써, 대전류의 누전을 방지할 수 있다.

하우징은 합성 수지로 이루어지는 것이며, 외형은 설치 부위에 따라 적절하게 결정되는 것이다. 하우징은, 점화기, 발사체, 실린더, 도체편, 보강용 프레임 등의 부품을 수용하거나, 설치하거나 할 수 있는 형상, 구조 및 크기의 것이다. 하우징은, 제1 단부에서부터 도체편이 설치된 부분까지의 제1 하우징과, 도체편이 설치된 부분에서부터 제2 단부까지의 제2 하우징(보텀 클립)을 포함하는 것으로 할 수도 있다.

점화기는, 공지의 전기 회로 차단 장치에서 사용되고 있는 점화기 외에, 자동차의 에어백 장치에서 사용하는 가스 발생기용 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.

막대형 발사체는, 점화기의 작동에 의해 발생한 연소 생성물의 압력을 받아, 하우징 내를 축 방향으로 이동하고, 도체편을 절단하여, 전기 회로를 차단하기 위한 것이다. 막대형 발사체는, 전체가 균일 외경(균일 폭)의 것이어도 되고, 선단부가 다른 부분에 비하여 크게 되어 있는 것이어도 되고, 작게 되어 있는 것이어도 된다. 막대형 발사체의 선단부는, 도체편의 절단이 용이하다는 점에서, 사각 기둥 형상(평면 형상이 사각형)이며, 평면 형상이 정사각형인 것이 바람직하다. 막대형 발사체는, 하우징과 동일한 합성 수지로 이루어지는 것을 사용할 수 있다. 막대형 발사체와 하우징의 사이에는, 하우징의 보강을 위해, 필요에 따라 실린더를 배치할 수 있다.

도체편은, 공지의 전기 회로 차단 장치에서 사용되고 있는 것과 동일한 것을 사용할 수 있다. 도체편은, 양단측의 접속부(제1 접속부와 제2 접속부)와 중간 부분의 절단부를 포함하는 판편이며, 전기 회로에 설치하였을 때, 전기 회로의 일부를 형성하기 위한 것이다. 도체편의 형상은, 하우징에 대한 설치 부분의 형상 및 구조에 대응한 판 형상으로 되어 있다. 도체편은, 통형 공간과 절연 폐쇄 공간의 사이에 배치되어 있다.

제1 실시 형태의 전기 회로 차단 장치에 있어서, 절단부는, 제2 단부측의 면에 하우징의 축 방향에 직교하는 방향(하우징의 폭 방향)으로 간격을 두고 2개소에 형성된, 평면 형상이 사각형의 절결부인 제1a 취약부와 제1b 취약부를 갖고 있다.

제1a 취약부와 제1b 취약부는, 판형 절단부의 제2 단부측의 변의 2개소가, 각각 3변에 있어서 절취됨으로써, 3변으로 둘러싸인 평면 형상이 정사각형 또는 직사각형의 절결부이다. 절결부는, 직사각형 또는 정사각형으로 되도록 3변이 절취된 절취부이며, 사다리꼴이나 V자형과 같은 빗변이 있는 형상으로 절취된 것은 사용할 수 없다.

제1 실시 형태의 전기 회로 차단 장치는, 도체편의 절단부의 2개소에 특정 형상의 절결부를 포함하는 취약부를 갖고 있기 때문에, 작동 시에 있어서, 발사체에 의해 절단부를 절단하는 것이 용이하게 된다. 이와 같이 도체편의 절단이 용이해지면, 작동 시에 있어서 발사체에 압력을 가하기 위한 점화기의 출력을 작게 하여 소형화할 수 있게 되고, 점화기를 수용하는 하우징도 소형화할 수 있게 된다.

제1 실시 형태의 전기 회로 차단 장치의 바람직한 실시 형태는, 상기 하우징의 폭 방향의 치수인, 제1a 취약부의 폭(W1)과 제1b 취약부의 폭(W1)이 동일하고, 상기 W1이 5mm 이하의 길이인 것이다.

제1a 취약부의 폭(W1)과 제1b 취약부의 폭(W1)은, 전류 인가 시에 있어서의 발열을 억제하기 위해, W1이 5mm 이하인 것이 바람직하고, 2mm 이하인 것이 보다 바람직하다.

제1 실시 형태의 전기 회로 차단 장치의 다른 바람직한 실시 형태는, 상기 하우징의 축 방향의 치수인, 상기 절단부의 제1a 취약부와 제1b 취약부가 형성되어 있지 않은 부분의 두께(t1)와 제1a 취약부와 제1b 취약부가 형성되어 있는 부분의 두께(t2)가, t2/t1=0.2 내지 0.7의 관계를 충족하고 있는 것이다.

t2/t1=0.2 내지 0.7의 관계를 충족하고 있으면, 전류 인가 시에 있어서의 발열을 억제할 수 있기 때문에 바람직하다.

절연 폐쇄 공간은, 도체편과 하우징의 제2 단부의 사이에 형성되어 있고, 도체를 통하여 통형 공간과 하우징의 축 방향에 대향되어 있다. 절연 폐쇄 공간은, 하우징의 폭 방향의 단면 형상이, 막대형 발사체의 선단부의 형상에 대응한 정사각형 또는 직사각형의 공간이며, 도체편에 면한 개구부, 상기 개구부와 하우징의 축 방향에 대향하는 폐색 단부면, 상기 개구부와 상기 폐색 단부면의 사이의 4개의 측면을 갖고 있다. 절연 폐쇄 공간의 개구부는, 절단부의 제1a 취약부와 제1b 취약부에 면해 있다. 상기 절연 폐쇄 공간의 개구부의 주연부와 상기 4개의 측면의 사이에는, 4개의 모퉁이부가 형성되어 있다. 상기 절연 폐쇄 공간의 모퉁이부는, 절단부의 제1a 취약부와 제1b 취약부의 양쪽에 대하여 하우징의 축 방향에 면해 있는 것이 바람직하다.

제2 실시 형태의 전기 회로 차단 장치는, 절단부의 하우징의 축 방향의 양측에 취약부가 있는 것을 제외하고, 제1 실시 형태의 전기 회로 차단 장치와 동일한 것이다. 절단부의 하우징의 제1 단부측의 면에 있어서, 하우징의 폭 방향으로 간격을 두고 2개소에 형성된, 3변으로 둘러싸인 평면 형상이 정사각형 또는 직사각형의 절결부인 제2a 취약부와 제2b 취약부를 갖고 있다. 제2a 취약부와 제2b 취약부는, 판형 절단부의 제1 단부측의 변의 2개소가, 각각 3변에 있어서 절취됨으로써, 3변으로 둘러싸인 평면 형상이 정사각형 또는 직사각형의 절결부이다. 절결부는, 직사각형 또는 정사각형으로 되도록 3변이 절취된 절취부이며, 사다리꼴이나 V자형과 같은 빗변이 있는 형상으로 절취된 것은 사용할 수 없다.

절단부의 하우징의 제2 단부측의 면에 있어서, 하우징의 폭 방향으로 간격을 두고 2개소에 형성된, 3변으로 둘러싸인 평면 형상이 정사각형 또는 직사각형의 절결부인 제1a 취약부와 제1b 취약부를 갖고 있다. 제1a 취약부와 제1b 취약부는, 판형 절단부의 제2 단부측의 변의 2개소가, 각각 3변에 있어서 절취됨으로써, 3변으로 둘러싸인 평면 형상이 정사각형 또는 직사각형의 절결부이다. 절결부는, 직사각형 또는 정사각형으로 되도록 3변이 절취된 절취부이며, 사다리꼴이나 V자형과 같은 빗변이 있는 형상으로 절취된 것은 사용할 수 없다.

제2a 취약부의 하우징의 축 방향의 중심축과 제1a 취약부의 하우징의 축 방향의 중심축이 일치하고, 제2b 취약부의 하우징의 축 방향의 중심축과 제1b 취약부의 하우징의 축 방향의 중심축이 일치하고 있다. 제1a 취약부의 폭(W1)과 제1b 취약부의 폭(W1)은 동일하고, 제2a 취약부의 폭(W2)과 제2b 취약부의 폭(W2)은 동일하며, W1과 W2가 W1≥W2의 관계를 갖고 있다.

막대형 발사체의 선단면의 모퉁이부는, 제2a 취약부와 제2b 취약부에 면해 있는 것이 바람직하다. 절연 폐쇄 공간의 모퉁이부는, 절단부의 제1a 취약부와 제1b 취약부의 양쪽에 면해 있는 것이 바람직하다. 막대형 발사체의 선단면의 폭은, 절연 폐쇄 공간의 개구부의 폭보다 약간 작게 되어 있다.

제2 실시 형태의 전기 회로 차단 장치는, 도체편의 절단부의 하우징의 축 방향 양측의 2개소에 특정 형상의 절결부를 포함하는 취약부를 갖고 있기 때문에, 작동 시에 있어서, 발사체에 의해 절단부를 절단하는 것이 용이하게 된다. 이와 같이 도체편의 절단이 용이해지면, 작동 시에 있어서 발사체에 압력을 가하기 위한 점화기의 출력을 작게 하여 소형화할 수 있게 되고, 점화기를 수용하는 하우징도 소형화할 수 있게 된다.

제2 실시 형태의 전기 회로 차단 장치의 바람직한 실시 형태는, 상기 하우징의 폭 방향의 치수인, 상기 W1이 5mm 이하의 길이이고, 상기 W2가 5mm 이하의 길이인 것이다.

전류 인가 시에 있어서의 발열을 억제하기 위해, W1은 5mm 이하인 것이 바람직하고, 2mm 이하인 것이 보다 바람직하며, W2는 5mm 이하인 것이 바람직하고, 2mm 이하인 것이 보다 바람직하다.

제2 실시 형태의 전기 회로 차단 장치의 다른 바람직한 실시 형태는, 상기 하우징의 축 방향의 치수인, 상기 절단부의 제1a 취약부, 상기 제1b 취약부, 상기 제2a 취약부, 상기 제2b 취약부가 형성되어 있지 않은 부분의 두께(t11)와 상기 절단부의 제1a 취약부, 상기 제1b 취약부, 상기 제2a 취약부, 상기 제2b 취약부가 형성되어 있는 부분의 두께(t12)가, t12/t11=0.2 내지 0.7의 관계를 충족하고 있는 것이다.

t12/t11=0.2 내지 0.7의 관계를 충족하고 있으면, 전류 인가 시에 있어서의 발열을 억제할 수 있기 때문에 바람직하다.

t12/t11=0.3 내지 0.6의 관계를 충족하고 있으면, 전류 인가 시에 있어서의 발열을 억제할 수 있기 때문에 바람직하다.

본 발명의 전기 회로 차단 장치는, 작동 시에 있어서 도체편의 절단부가 절단되기 쉽게 되어 있기 때문에, 상기 절단에 간접적으로 사용하는 점화기로서 출력이 작은 보다 소형의 것을 사용할 수 있게 된다. 이 때문에, 점화기를 수용하는 하우징을 소형화할 수 있고, 전기 회로 차단 장치도 소형화할 수 있게 된다.

발명의 실시 형태

(1) 도 1, 도 2에 도시하는 전기 회로 차단 장치

도 1, 도 2에 의해 본 발명의 전기 회로 차단 장치(1)의 실시 형태를 설명한다.

합성 수지로 이루어지는 하우징(수지 하우징)(10)은, 제1 단부(11)에서부터 축 방향 반대측의 제2 단부(12)측의 도체편(50)까지 관통된 통형 공간(13)을 갖고 있다. 제1 단부(11)측에는, 사용 시에 있어서 전원과 리드 와이어로 접속된 커넥터 감입부(15)가 설치되어 있다. 하우징(10)의 통형 공간(13) 내에는, 제1 단부(11)측으로부터 축 방향으로 차례로 점화기(20), 합성 수지로 이루어지는 발사체(40), 도체편(50)이 배치되어 있다. 하우징(10), 통형 공간(13), 점화기(20), 막대형 발사체(40)는, 각각의 중심축이 일치하도록 배치되어 있다.

점화기(20)는, 점화부(21)와 도전 핀(23)을 갖는 점화기 본체의 일부가 수지로 포위된 수지부(22)를 갖고 있고, 수지부(22)로부터 점화부(21)가 돌출된 것이다.

도 1에 도시하는 막대형 발사체(40)는, 일본 특허 공개 제2016-85947호 공보의 도 1, 도 2의 (a)에 도시되어 있는 것과 동일한 것을 사용할 수 있다. 막대형 발사체(40)는, 로드부(41)와, 로드부(41)의 끝에 형성된 선단 확경부(42)를 갖고 있다. 선단 확경부(42)의 외경은, 로드부(41)의 외경보다 크게 되어 있다. 로드부(41)의 폭 방향의 단면 형상은 원형이고, 선단 확경부(42)의 하우징의 폭 방향의 단면 형상은 정사각형이다. 로드부(41)에는, 일부의 외경이 작아진 잘록부를 형성하여, 고무(예를 들어 실리콘 고무)나 합성 수지로 이루어지는 O링을 감입해도 된다. 로드부(41)에서부터 선단 확경부(42)까지의 사이에는, 가스 배출 구멍으로 되는 축 방향에 연속해서 형성된 홈이 형성되어 있어도 된다. 상기 홈은, 1개 또는 2개 이상이 형성되어 있어도 된다.

도 1에 도시하는 실린더(30)는, 하우징(10)을 보강하기 위한 것이며, 스테인리스, 알루미늄 등의 금속, 탄소 섬유 강화 수지 등의 섬유 강화 수지로 이루어지는 것이다. 실린더(30)의 두께는, 장치(1)의 크기에 따라 다르지만, 약 0.5 내지 약 3mm의 범위가 바람직하다. 실린더(30)는, 점화기(20)의 점화부(21)와 발사체(40)의 로드부(41)를 포위하여 배치되어 있다. 실린더(30)는, 통형 공간(13) 내에 압입됨으로써 축 방향으로 이동하지 않도록 고정되어 있다.

도체편(50)은, 장치(1)를 전기 회로에 설치하였을 때, 전기 회로의 일부를 형성시키기 위한 것이다. 도체편(50)은, 양단측의 제1 접속부(51), 제2 접속부(52)와 중간 부분의 절단부(53)를 포함하는 판편이다. 제1 접속부(51)(제1 접속부(51)의 구멍(51a))와 제2 접속부(52)(제2 접속부(52)의 구멍(52a))는, 전기 회로에 있어서 다른 도체(예를 들어, 리드 와이어)와 접속하기 위한 것이며, 절단부(53)는, 작동 시에 있어서 절단되어 전기 회로를 차단할 수 있도록 하기 위한 것이다.

도 1에 도시하는 도체편(50)은, 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 동일 면을 형성하고 있는 것이어도 된다. 또한 도체편(50)은, 하우징(10)의 설치부의 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 폭 방향으로 배치되어 있다. 도체편(50)의 절단부(53)의 면은, 막대형 발사체(40)의 선단 확경부(42)의 선단면(42a)과 대향하고 있다. 도 1에서는, 절단부(53)의 면과 선단면(42a)이 맞닿아 있지만, 간격을 두고 대향되어 있어도 된다.

절단부(53)는, 도 1, 도 2에 도시하는 바와 같이, 제2 단부(12)측의 면에 하우징의 폭 방향으로 간격을 두고 2개소에 형성된 제1a 취약부(55a)와 제1b 취약부(55b)를 갖고 있다. 제1a 취약부(55a)와 제1b 취약부(55b)는, 제2 단부(12)측의 절단부(53)의 면이 3변에서 절취된 것이며, 절취된 후의 3변으로 둘러싸인 평면 형상이 직사각형의 절결부이다. 제1a 취약부(55a)의 폭(W1)과 제1b 취약부(55b)의 폭(W1)은 동일하다. W1은, 하우징의 폭 방향의 길이이다.

절단부(53)는, 제1 단부(11)측의 면에 하우징의 폭 방향으로 간격을 두고 2개소에 형성된 제2a 취약부(54a)와 제2b 취약부(54b)를 갖고 있다. 제2a 취약부(54a)와 제2b 취약부(54b)는, 제1 단부(11)측의 절단부(53)의 면이 3변에서 절취된 것이며, 절취된 후에 3변으로 둘러싸인 평면 형상이 직사각형의 절결부이다. 제2a 취약부(54a)의 폭(W2)과 제2b 취약부(54b)의 폭(W2)은 동일하다. W2는, 하우징의 폭 방향의 길이이다. W1과 W2는 W1≥W2의 관계를 갖고 있고, W2/W1은 0.1 내지 1.0이 바람직하다.

W1은, 전류 인가 시에 있어서의 발열을 억제하기 위해, 5mm 이하의 길이이며, 바람직하게는 2mm의 길이이고, W2는, 전류 인가 시에 있어서의 발열을 억제하기 위해, 5mm 이하의 길이이며, 바람직하게는 1mm의 길이이다. 또한, 절단부(53)의 길이는, 도 1에 있어서, 하우징의 폭 방향으로 신장된 절단부(53)와 하우징의 축 방향으로 신장된 제1 접속부(51)의 경계의 모퉁이부(제1 모퉁이부)에서부터, 하우징의 폭 방향으로 신장된 절단부(53)와 하우징의 축 방향으로 신장된 제2 접속부(52)의 경계의 모퉁이부(제2 모퉁이부)까지의 길이(도 1 중의 L)이다.

제1a 취약부(55a)의 하우징의 축 방향의 중심축과 제2a 취약부(54a)의 하우징의 축 방향의 중심축은 일치하고 있고, 제1b 취약부(55b)의 하우징의 축 방향의 중심축과 제2b 취약부(54b)의 하우징의 축 방향의 중심축은 일치하고 있다.

절단부(53)의 제1a 취약부(55a), 제1b 취약부(55b), 제2a 취약부(54a), 제2b 취약부(54b)가 형성되어 있지 않은 부분의 두께(t11)와, 절단부(53)의 제1a 취약부(55a)와 제2a 취약부(54a)가 형성되어 있는 부분의 두께(t12), 또는 제1b 취약부(55b)와 제2b 취약부(54b)가 형성되어 있는 부분의 두께(t12)는, t12/t11=0.2 내지 0.7의 관계를 충족하고 있다. 상기 절단부(53)의 두께는, 하우징(10)의 축 방향의 치수이다. t12/t11=0.2 내지 0.7의 관계를 충족하고 있기 때문에, 전류 인가 시에 있어서의 발열이 억제된다. 또한, 도 2에 있어서는 제2a 취약부(54a), 제2b 취약부(54b)가 없는 실시 형태여도 되며, 그러한 실시 형태로 한 경우에는, t11과 t12에 대하여, 제1a 취약부(55a) 또는 제1b 취약부(55b)가 형성되어 있지 않은 부분의 두께(t1)와, 제1a 취약부(55a) 또는 제2a 취약부(54a)가 형성되어 있는 부분의 두께(t2)가 대응한다.

도체편(50)은, 절단부(53)의 면이 하우징(10)의 축 방향에 직교하여, 통형 공간(13)과 절연 폐쇄 공간(60)의 사이에 배치되어 있다. 절연 폐쇄 공간(60)의 중심축은, 하우징 중심축과 일치하고 있다. 절연 폐쇄 공간(60)의 개구부(61)의 폭은, 통형 공간(13)의 제2 단부(12)측의 폭(막대형 발사체(40)의 선단면(42a)의 폭)보다 약간 크게 되어 있다. 절연 폐쇄 공간(60)은, 하우징의 폭 방향의 단면 형상이 정사각형의 공간이며, 도체편(50)에 면한 개구부(61), 개구부(61)와 하우징의 축 방향에 대향하는 폐색 단부면(62), 개구부(61)와 폐색 단부면(62)의 사이의 4개의 측면(63)을 갖고 있다. 절연 폐쇄 공간(60)의 개구부(61)는, 절단부(53)의 제1a 취약부(55a)와 제1b 취약부(55b)에 면해 있다. 절연 폐쇄 공간(60)의 개구부(61)의 주연부와 4개의 측면(63)의 사이에는, 4개의 모퉁이부(64)가 형성되어 있다.

절연 폐쇄 공간(60)의 모퉁이부(64)는, 절단부(53)의 제1a 취약부(55a)의 하우징의 축 방향의 중심축(제2a 취약부(54a)의 하우징의 축 방향의 중심축), 또는 제1b 취약부(55b)의 하우징의 축 방향의 중심축(제2b 취약부(54b)의 하우징의 축 방향의 중심축)과 일치하는 위치보다 하우징의 폭 방향의 외측에 위치하고 있는 것이 바람직하다. 막대형 발사체(40)의 선단면(42a)의 모퉁이부는, 절단부(53)의 제2a 취약부(54a)의 하우징의 축 방향의 중심축(제1a 취약부(55a)의 하우징의 축 방향의 중심축), 또는 제2b 취약부(54b)의 하우징의 축 방향의 중심축(제1b 취약부(55b)의 하우징의 축 방향의 중심축)과 일치하는 위치보다 하우징의 폭 방향의 외측에 위치하고 있는 것이 바람직하다.

도 1에 도시하는 전기 회로 차단 장치(1)는, 금형 내에 도체편을 배치한 상태에서 사출 성형한 후, 통형 공간(13)의 일단측으로부터 필요한 부품을 삽입하여 제조하는 방법 외에, 금형 내에 도체편을 배치한 상태에서 사출 성형하여, 제1 단부(11)에서부터 도체편(50)이 설치된 부분까지의 제1 하우징을 성형한 후, 통형 공간(13)의 양단측으로부터 필요한 부품을 삽입한 것을 다시 금형 내에 배치한 상태에서 사출 성형하여, 도체편(50)이 설치된 부분에서부터 제2 단부(12)까지의 제2 하우징(보텀 클립)을 성형하여 제조하는 방법을 적용할 수 있다.

이어서, 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 때에는, 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 생겼을 때에는, 점화기(20)가 작동하여, 점화부(21)로부터 연소 생성물이 발생한다. 점화부(21)는 실린더(30)의 제1단 개구부(31)측에서 포위되어 있기 때문에, 발생한 연소 생성물은 실린더(30) 내를 직진하여, 발사체(40)의 로드부(41)에 충돌한다.

연소 생성물에 의한 압력을 받은 발사체(40)는, 축 방향으로 이동하여 선단 확경부(42)에 의해 도체편(50)의 절단부(53)를 절단한다. 이때, 도 1, 도 2에 도시하는 바와 같이, 제1a 취약부(55a)와 제1b 취약부(55b)가 3변으로 둘러싸인 평면 형상이 직사각형의 절결부이고, 제2a 취약부(54a)와 제2b 취약부(54b)가 3변으로 둘러싸인 평면 형상이 직사각형의 절결부라는 점에서, 막대형 발사체(40)에 의해 절단부(53)의 제2a 취약부(54a)와 제2b 취약부(54b)에 압력이 가해졌을 때, 제1a 취약부(55a)와 제2a 취약부(54a)의 사이의 균일 두께로 좁아진 부분과 제1b 취약부(55b)와 제2b 취약부(54b)의 사이의 균일 두께로 좁아진 부분이 잡아 늘여져 단면적이 작아지기 때문에, 간단하게 절단된다. 제1a 취약부(55a), 제1b 취약부(55b), 제2a 취약부(54a) 및 제2b 취약부(54b)가 직사각형이 아니라, V자형 절결부나 사다리꼴 형상의 절결부와 같이 빗변을 갖는 절결부일 때에는, 제1a 취약부(55a)와 제2a 취약부(54a)의 사이, 및 제1b 취약부(55b)와 제2b 취약부(54b)의 사이는 모두 좁게 되어 있지만, 두께가 불균일하기 때문에, 막대형 발사체(40)에 의한 압력이 가해졌을 때의 신장이 나빠, 절단되기 어려워지므로 바람직하지 않다.

그 후, 도 3에 도시하는 바와 같이, 선단 확경부(42)와 절단부(53)의 절단편(50a)이 절연 폐쇄 공간(61) 내로 이동하여 전기 절연적으로 보유 지지된다. 이 동작에 의해 도체편(50)의 양단에 있는 제1 접속부(51)와 제2 접속부(52)는 전기적으로 불통 상태로 되므로, 장치(1)를 배치한 전기 회로는 차단된다.

(2) 도 4에 도시하는 전기 회로 차단 장치

도 4에 도시하는 전기 회로 차단 장치(100)는, 도 1에 도시하는 전기 회로 차단 장치(1)와는 막대형 발사체(140)의 형상, 통형 공간(113)의 형상, 실린더(130)의 형상이 다른 것 이외에는, 실질적으로 도 1에 도시하는 전기 회로 차단 장치(1)와 동일한 것이다.

합성 수지로 이루어지는 하우징(수지 하우징)(110)은, 제1 단부(111)에서부터 제2 단부(112)측의 도체편(150)까지 관통된 통형 공간(113)을 갖고 있다. 통형 공간(113)은, 제1 단부측의 대경 통형 공간(113a)과 제2 단부(112)측의 소경 통형 공간(113b)을 갖고 있다.

막대형 발사체(140)는, 기초부(141)와 로드부(145)를 갖고 있고, 기초부(141)의 외경은 로드부(145)의 외경보다 크게 되어 있다. 기초부(141)의 하우징 폭 방향의 단면 형상은 원형이고, 로드부(145)의 하우징 폭 방향의 단면 형상은 사각형이다. 기초부(141)는, 점화기(120)에 면한 제1 기초부(142), 로드부(145)와 접한 제3 기초부(144), 중간에 있는 제2 기초부(143)를 갖고 있다. 제1 기초부(142)의 점화기(120)측의 면(142a)은, 중심부가 가장 깊은 오목부 곡면형으로 되어 있어, 점화기(120)가 작동하여 생긴 압력을 수취하기 쉽게 되어 있다. 제1 기초부(142)와 제3 기초부(144)의 외경은 동일 정도이며, 실린더(130)의 내주면에 맞닿아 있다. 제2 기초부(143)의 외경은 제1 기초부(142)와 제3 기초부(144)의 외경보다 작게 되어 있기 때문에, 외경차에 기인하여 형성된 제2 기초부(143)의 주위의 환형 공간에는 O링(146)이 배치되어 있다.

실린더(130)는, 하우징(110)을 보강하기 위한 것이며, 스테인리스, 알루미늄 등의 금속, 탄소 섬유 강화 수지 등의 섬유 강화 수지로 이루어지는 것이다. 실린더(130)의 하우징 폭 방향의 단면 형상은 원형이다. 실린더(130)는, 점화기(120)의 점화부(121)와 발사체(140)를 포위하고, 통형 공간(113) 내에 압입됨으로써 축 방향으로 이동하지 않도록 고정되어 있다. 실린더(130)의 제2 단부(130a)측에는, 소정 간격으로 넣어진 2개의 절입 부분이 등간격으로 복수 개소 형성되어 있다. 소정 간격으로 넣어진 2개의 절입 부분은 내측으로 절곡됨으로써, 절곡된 부분이 로드부(145)의 가이드부(131)로서 기능하고 있다.

도체편(150)은, 장치(100)를 전기 회로에 설치하였을 때, 전기 회로의 일부를 형성시키기 위한 것이다. 도체편(150)은, 양단측의 제1 접속부(151), 제2 접속부(152)와 중간 부분의 절단부(153)를 포함하는 판편이며, 절단부(153)는 도 2의 (a), 도 2의 (b)의 절단부(53)와 동일하다. 제1 접속부(151)와 제2 접속부(152)는, 전기 회로에 있어서 다른 도체(예를 들어, 리드 와이어)와 접속하기 위한 것이고, 절단부(153)는, 작동 시에 있어서 절단되어 전기 회로를 차단할 수 있도록 하기 위한 것이다.

도체편(150)은, 절단부(153)의 면이 하우징(110)의 축 방향에 직교하여 배치되어 있다. 도체편(150)의 절단부(153)의 면은, 발사체(140)의 로드부(145)의 선단면과 대향하고 있다. 도 4에서는, 절단부(153)의 면과 로드부(145)의 선단면이 맞닿아 있지만, 간격을 두고 대향되어 있어도 된다.

도체편(150)과 하우징의 제2 단부(112)의 사이에는, 절연 폐쇄 공간(160)이 형성되어 있다. 절연 폐쇄 공간(160)은, 하우징의 폭 방향의 단면 형상이 정사각형인 것이며, 도체편(150)에 면한 개구부(161), 개구부(161)와 하우징의 축 방향에 대향한 폐색 단부면(162), 개구부(161)와 폐색 단부면(162)의 사이의 4개의 측면(163)을 갖고 있다.

도 4에 도시하는 전기 회로 차단 장치(100)는, 금형 내에 도체편을 배치한 상태에서 사출 성형한 후, 통형 공간(113)의 일단측으로부터 필요한 부품을 삽입하여 제조하는 방법 외에, 금형 내에 도체편을 배치한 상태에서 사출 성형하여, 제1 단부(111)에서부터 도체편(150)이 설치된 부분까지의 제1 하우징을 성형한 후, 통형 공간(113)의 양단측으로부터 필요한 부품을 삽입한 것을 다시 금형 내에 배치한 상태에서 사출 성형하여, 도체편(150)이 설치된 부분에서부터 제2 단부(112)까지의 제2 하우징(보텀 클립)을 성형하여 제조하는 방법을 적용할 수 있다.

도 4의 전기 회로 차단 장치(100)가 작동하면, 도 1에 도시하는 전기 회로 차단 장치(1)와 마찬가지로 동작하여 도체편(150)이 절단되고, 도체편(150)의 양단에 있는 제1 접속부(151)와 제2 접속부(152)는 전기적으로 불통 상태로 되므로, 장치(100)를 배치한 전기 회로는 차단된다. 이때, 절단부(153)가 도 2의 (a), 도 2의 (b)에 도시하는 절단부(53)와 동일한 구조의 것이기 때문에, 간단하게 절단된다.

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 전화 제품의 전기 회로용으로서 적합하다.

본 발명을 이상과 같이 기재하였다. 당연히, 본 발명은 여러 가지 형태의 변형을 그 범위에 포함하며, 이들 변형은 본 발명의 범위로부터의 일탈은 아니다. 또한 당해 기술 분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 자가 명백하게 본 발명의 변형으로 간주하는 전부는, 이하에 기재하는 청구항의 범위에 있다.

Claims (6)

1. 합성 수지로 이루어지는 하우징 내에 있어서, 상기 하우징의 제1 단부로부터 하우징의 축 방향 반대측의 제2 단부를 향하여 차례로, 점화기, 합성 수지로 이루어지는 막대형 발사체, 전기 회로의 일부를 형성시키기 위한 도체편이 배치되고, 상기 하우징의 제2 단부와 상기 도체편의 사이에 절연 폐쇄 공간을 갖고 있고,
   상기 도체편이, 양단측의 제1 접속부, 제2 접속부와 중간 부분의 절단부를 포함하는 판편이고, 상기 절단부의 면이 상기 하우징의 축 방향에 직교하는 하우징의 폭 방향으로 배치되어 있고,
   상기 막대형 발사체가, 상기 도체편의 절단부의 면과 하우징의 축 방향에 대향하여 배치되어 있고,
   상기 절단부가, 상기 하우징의 폭 방향으로 간격을 두고 제2 단부측의 2개소에 형성된, 3변으로 둘러싸인 평면 형상이 정사각형 또는 직사각형의 절결부인 제1a 취약부와 제1b 취약부를 갖고 있는, 전기 회로 차단 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 하우징의 폭 방향의 치수인, 제1a 취약부의 폭(W1)과 제1b 취약부의 폭(W1)이 동일하고, 상기 W1이 5mm 이하의 길이인 것인, 전기 회로 차단 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 하우징의 축 방향의 치수인, 상기 절단부의 제1a 취약부와 제1b 취약부가 형성되어 있지 않은 부분의 두께(t1)와 제1a 취약부와 제1b 취약부가 형성되어 있는 부분의 두께(t2)가, t2/t1=0.2 내지 0.7의 관계를 충족하고 있는 것인, 전기 회로 차단 장치.
4. 합성 수지로 이루어지는 하우징 내에 있어서, 상기 하우징의 제1 단부로부터 하우징의 축 방향 반대측의 제2 단부를 향하여 차례로, 점화기, 합성 수지로 이루어지는 막대형 발사체, 전기 회로의 일부를 형성시키기 위한 도체편이 배치되고, 상기 하우징의 제2 단부와 상기 도체편의 사이에 절연 폐쇄 공간을 갖고 있고,
   상기 도체편이, 양단측의 제1 접속부, 제2 접속부와 중간 부분의 절단부를 포함하는 판편이고, 상기 절단부의 면이 상기 하우징의 축 방향에 직교하는 하우징의 폭 방향으로 배치되어 있고,
   상기 막대형 발사체가, 상기 도체편의 절단부의 면과 하우징의 축 방향에 대향하여 배치되어 있고,
   상기 절단부가,
   제1 단부측의 면에 상기 하우징의 폭 방향으로 간격을 두고 2개소에 형성된, 3변으로 둘러싸인 평면 형상이 정사각형 또는 직사각형의 절결부인 제2a 취약부와 제2b 취약부를 갖고,
   제2 단부측의 면에 상기 하우징의 폭 방향으로 간격을 두고 2개소에 형성된, 3변으로 둘러싸인 평면 형상이 정사각형 또는 직사각형의 절결부인 제1a 취약부와 제1b 취약부를 갖고 있고,
   제2a 취약부의 하우징의 축 방향의 중심축과 제1a 취약부의 하우징의 축 방향의 중심축이 일치하고, 제2b 취약부의 하우징의 축 방향의 중심축과 제1b 취약부의 하우징의 축 방향의 중심축이 일치하고 있고,
   모두 하우징의 폭 방향의 치수인, 상기 제1a 취약부의 폭(W1)과 상기 제1b 취약부의 폭(W1)은 동일하고, 상기 제2a 취약부의 폭(W2)과 상기 제2b 취약부의 폭(W2)은 동일하며, W1과 W2가 W1≥W2의 관계를 갖고 있는, 전기 회로 차단 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 W1이 5mm 이하의 길이이고, 상기 W2가 절단부의 길이의 5mm 이하의 길이인 것인, 전기 회로 차단 장치.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 하우징의 축 방향의 치수인, 상기 절단부의 제1a 취약부, 상기 제1b 취약부, 상기 제2a 취약부, 상기 제2b 취약부가 형성되어 있지 않은 부분의 두께(t11)와 상기 절단부의 제1a 취약부, 상기 제1b 취약부, 상기 제2a 취약부, 상기 제2b 취약부가 형성되어 있는 부분의 두께(t12)가, t12/t11=0.2 내지 0.7의 관계를 충족하고 있는 것인, 전기 회로 차단 장치.

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