KR20230130037A - 전기 회로 차단 장치 - Google Patents

Abstract

전기 회로 차단 장치는 하우징에 마련된 점화기, 하우징 내에 형성되는 동시에 일 방향으로 연재하는 수용 공간에 배치된 발사체이며, 점화기로부터 받는 에너지에 의해 수용 공간을 따라 발사되는 발사체, 하우징에 마련되는 동시에 전기 회로의 일부를 형성하는 도체편이며, 그 일부에 점화기로부터 받는 에너지에 의해 이동하는 발사체에 의해 절제되는 피절제부를 가지고, 당해 피절제부가 수용 공간을 횡단하도록 배치된 도체편, 수용 공간 중, 점화기의 작동 전에 피절제부를 사이에 두고 발사체와는 반대측에 위치하며, 발사체에 의해 절제된 피절제부를 받기 위한 소호 영역에 배치된 쿨런트재, 수용 공간 내에 배치되며, 점화기의 작동에 수반하는 열에 의해 변성하는 변성 수지재를 구비한다.

Description

전기 회로 차단 장치

본 발명은 전기 회로 차단 장치에 관한 것이다.

전기 회로에는, 그 전기 회로를 구성하는 기기의 이상 시나, 당해 전기 회로가 탑재된 시스템의 이상 시에 작동함으로써 당해 전기 회로에서의 도통(導通)을 긴급히 차단하는 차단 장치가 마련되는 경우가 있다. 그 일 태양으로서, 점화기 등으로부터 부여되는 에너지에 의해 발사체를 고속으로 이동시켜, 전기 회로의 일부를 형성하는 도체편을 강제적이면서 물리적으로 절단하는 전기 회로 차단 장치가 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1, 2 등을 참조). 또한, 근래에는 고전압의 전원을 탑재하는 전기 자동차에 적용되는 전기 회로 차단 장치의 중요성이 점점 높아지고 있다.

국제 공개 제2020/093079호 미국 특허 제8957335호 명세서

전기 회로 차단 장치에 있어서, 작동 시의 아크 방전을 적절히 소호(消弧)하지 못하면, 전기 회로 차단 장치를 접속한 장치의 손상을 초래할 가능성이 있기 때문에, 효과적으로 아크를 소호하는 기술이 요망되고 있다. 또한, 절단 후에 충분한 절연 저항값이 확보되는 것이 바람직하다.

본 개시의 기술은 상기한 실정에 비추어 이루어진 것으로, 그 목적은 작동 시에 아크를 신속히 소호하는 것을 가능하게 하고, 또한 절연 저항값의 저하를 방지하는 전기 회로 차단 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 개시의 전기 회로 차단 장치는

하우징에 마련된 점화기,

상기 하우징 내에 형성되는 동시에 일 방향으로 연재(延在)하는 수용 공간에 배치된 발사체이며, 상기 점화기로부터 받는 에너지에 의해 상기 수용 공간을 따라 발사되는 발사체,

상기 하우징에 마련되는 동시에 전기 회로의 일부를 형성하는 도체편이며, 그 일부에 상기 점화기로부터 받는 에너지에 의해 이동하는 상기 발사체에 의해 절제되는 피절제부를 가지고, 당해 피절제부가 상기 수용 공간을 횡단하도록 배치된 도체편,

상기 수용 공간 중, 상기 점화기의 작동 전에 상기 피절제부를 사이에 두고 상기 발사체와는 반대측에 위치하며, 상기 발사체에 의해 절제된 상기 피절제부를 받기 위한 소호 영역에 배치된 쿨런트재,

상기 수용 공간 내에 배치되며, 상기 점화기의 작동에 수반하는 열에 의해 변성하는 변성 수지재

를 구비한다.

상기 전기 회로 차단 장치는 상기 변성 수지재가 상기 피절제부와 상기 쿨런트재의 사이에 배치될 수도 있다.

상기 전기 회로 차단 장치는 상기 발사체가 상기 점화기의 작동에 의한 에너지를 받아 상기 수용 공간을 따라 이동하는 피스톤부를 구비하며,

상기 변성 수지재가 상기 점화기의 작동 전에, 상기 피스톤부보다 상기 소호 영역측에 배치될 수도 있다.

상기 전기 회로 차단 장치는 상기 발사체가 상기 피스톤부의 상기 소호 영역측의 면으로부터 상기 도체편의 상기 피절제부측으로 연장되어 마련된 로드부를 구비하며,

상기 변성 수지재가 상기 점화기의 작동 전에, 상기 피스톤부와 상기 피절제부의 사이이며, 상기 수용 공간을 이루는 상기 하우징의 내벽과 상기 로드의 사이에 배치될 수도 있다.

상기 전기 회로 차단 장치는 상기 변성 수지재가 상기 하우징의 내벽면을 따라 링상 또는 원호상으로 형성될 수도 있다.

상기 전기 회로 차단 장치는 상기 쿨런트재가 금속 섬유로 형성되고,

상기 변성 수지재가 상기 쿨런트재를 형성하는 상기 금속 섬유의 사이에 함침될 수도 있다.

상기 전기 회로 차단 장치는 상기 변성 수지재가 실리콘을 포함한 합성 수지일 수도 있다.

본 개시에 의하면, 작동 시에 발생한 아크를 효과적으로 소호하는 것을 가능하게 하고, 또한 절연 저항값의 저하를 방지하는 전기 회로 차단 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 실시형태에 관한 전기 회로 차단 장치(이하, 단순히 「차단 장치」라고 한다)의 내부 구조를 설명하는 도면이다.
도 2는 실시형태에 관한 도체편의 상면도이다.
도 3은 실시형태에 관한 차단 장치의 작동 상황을 설명하는 도면이다.
도 4는 변형예 1에 관한 차단 장치의 내부 구조를 설명하는 도면이다.
도 5는 변형예 2에 관한 차단 장치의 내부 구조를 설명하는 도면이다.
도 6은 변형예 3에 관한 차단 장치의 내부 구조를 설명하는 도면이다.
도 7은 변형예 3에 관한 쿨런트재 및 변성 수지재의 설명도이다.
도 8은 전기 회로 차단 시험에 이용한 시험 장치의 개략을 나타내는 도면이다.
도 9는 제2 실시형태에 관한 차단 장치의 내부 구조를 설명하는 도면이다.
도 10은 제2 실시형태에 관한 차단 장치의 작동 후의 상태를 나타내는 도면이다.

<제1 실시형태>

이하에, 도면을 참조하여 본 개시의 실시형태에 관한 전기 회로 차단 장치에 대해 설명한다. 아울러, 실시형태에서의 각 구성 및 이들의 조합 등은 일 예이며, 본 개시의 주지에서 벗어나지 않는 범위 내에서 적절히 구성의 부가, 생략, 치환 및 그 외 변경이 가능하다. 본 개시는 실시형태에 의해 한정되지 않으며, 특허 청구의 범위에 의해서만 한정된다.

<구성>

도 1은 실시형태에 관한 전기 회로 차단 장치(이하, 단순히 「차단 장치」라고 한다)(1)의 내부 구조를 설명하는 도면이다. 차단 장치(1)는 예를 들어, 자동차나 가정 전화(電化) 제품, 태양광 발전 시스템 등에 포함되는 전기 회로나, 당해 전기 회로의 배터리(예를 들어, 리튬 이온 배터리)를 포함하는 시스템의 이상 시에, 전기 회로를 차단함으로써 큰 피해를 미연에 방지하기 위한 장치이다. 본 명세서에서는, 도 1에 나타내는 높이 방향(후술하는 수용 공간(13)이 연재하는 방향)을 따른 단면을 차단 장치(1)의 종단면이라고 하고, 높이 방향과 직교하는 방향의 단면을 차단 장치(1)의 횡단면이라고 한다. 도 1은 차단 장치(1)의 작동 전의 상태를 나타내고 있다.

차단 장치(1)는 외각 부재로서의 하우징(10), 점화기(20), 발사체(40), 도체편(50), 쿨런트재(60), 변성 수지재(70) 등을 포함하고 있다. 하우징(10)은 상단측의 제1 단부(11)로부터 하단측의 제2 단부(12)의 방향으로 연재하는 수용 공간(13)을 가지고 있다. 이 수용 공간(13)은 발사체(40)가 이동 가능하도록 직선상으로 형성된 공간이며, 차단 장치(1)의 상하 방향을 따라 연재하고 있다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 하우징(10)의 내부에 형성된 수용 공간(13)에는 발사체(40)가 수용되어 있다. 단, 본 명세서에서 차단 장치(1)의 상하 방향이란, 실시형태의 설명의 편의상, 차단 장치(1)에서의 각 요소에서의 상대적인 위치 관계를 나타내는 것에 지나지 않는다.

[하우징]

하우징(10)은 하우징 본체(100), 탑 홀더(110), 보텀 용기(120)를 포함한다. 하우징 본체(100)에는, 탑 홀더(110) 및 보텀 용기(120)가 결합되어 있으며, 이로써 일체의 하우징(10)이 형성되어 있다.

하우징 본체(100)는 예를 들어, 대략 각기둥 형상의 외형을 가지고 있다. 단, 하우징 본체(100)의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 또한, 하우징 본체(100)에는, 상하 방향을 따라 공동부(空洞部)가 관통하도록 형성되어 있으며, 이 공동부는 수용 공간(13)의 일부를 형성하고 있다. 또한, 하우징 본체(100)는 탑 홀더(110)의 플랜지부(111)가 고정되는 상면(101)과, 보텀 용기(120)의 플랜지부(121)가 고정되는 하면(102)을 갖는다. 본 실시형태에서는, 하우징 본체(100)에서의 상면(101)의 외주측에는, 당해 상면(101)으로부터 상방을 향해 통상(筒狀)의 상통벽(103)이 세워져 마련되어 있다. 본 실시형태에 있어서, 상통벽(103)은 예를 들어 각통(角筒) 형상을 가지고 있지만, 다른 형상을 가지고 있을 수도 있다. 또한, 하우징 본체(100)에서의 하면(102)의 외주측에는, 당해 하면(102)으로부터 하방을 향해 통상의 하통벽(104)이 수직으로 마련되어 있다. 본 실시형태에 있어서, 하통벽(104)은 예를 들어 각통 형상을 가지고 있지만, 다른 형상을 가지고 있을 수도 있다. 이상과 같이 구성되는 하우징 본체(100)는 예를 들어, 합성 수지 등과 같은 절연 부재로 형성할 수 있다. 예를 들어, 하우징 본체(100)는 폴리아미드 합성 수지의 일종인 나일론으로 형성되어 있을 수도 있다.

[탑 홀더]

다음으로, 탑 홀더(110)에 대해 설명한다. 탑 홀더(110)는 예를 들어, 계단식 원통 형상을 갖는 실린더 부재이며, 내측이 공동상으로 되어 있다. 탑 홀더(110)는 상측(제1 단부(11)측)에 위치하는 소경 실린더부(112), 하측에 위치하는 대경 실린더부(113), 이들을 접속하는 접속부(114), 대경 실린더부(113)의 하단으로부터 외측을 향해 연재하는 플랜지부(111) 등을 포함하여 구성되어 있다. 예를 들어, 소경 실린더부(112) 및 대경 실린더부(113)는 동일 축에 배치되어 있으며, 대경 실린더부(113)는 소경 실린더부(112)보다 직경이 한바퀴 크다.

또한, 탑 홀더(110)에서의 플랜지부(111)의 윤곽은 하우징 본체(100)에서의 상통벽(103)의 내측에 들어가는 대략 사각형을 가지고 있다. 플랜지부(111)는 예를 들어, 상통벽(103)의 내측에 배치된 상태에서, 하우징 본체(100)에서의 상면(101)에 나사 등을 이용하여 일체로 체결되어 있을 수도 있고, 리벳 등에 의해 고정되어 있을 수도 있다. 또한, 하우징 본체(100)의 상면(101)과 탑 홀더(110)에서의 플랜지부(111)의 하면의 사이에 실런트를 도포한 상태에서 탑 홀더(110)를 하우징 본체(100)에 결합할 수도 있다. 이로써, 하우징(10) 내에 형성되는 수용 공간(13)의 기밀성을 높일 수 있다. 또한, 실런트 대신, 혹은 실런트와 병용하여 하우징 본체(100)의 상면(101)과 탑 홀더(110)의 플랜지부(111)의 사이에 O링을 개재시킴으로써 수용 공간(13)의 기밀성을 높이도록 할 수도 있다.

탑 홀더(110)에서의 소경 실린더부(112)의 내측에 형성되는 공동부는 도 1에 나타내는 바와 같이 점화기(20)의 일부를 수용하는 수용 공간으로서 기능한다. 또한, 탑 홀더(110)에서의 대경 실린더부(113)의 내측에 형성되는 공동부는 하방에 위치하는 하우징 본체(100)의 공동부와 연통되어 있으며, 수용 공간(13)의 일부를 형성하고 있다. 상기와 같이 구성되는 탑 홀더(110)는 예를 들어, 강도, 내구성이 우수한 스테인리스, 알루미늄 등과 같은 적절한 금속 소재 부재로 형성할 수 있다. 단, 탑 홀더(110)를 형성하는 재료는 특별히 한정되지 않는다. 또한, 탑 홀더(110)의 형상에 대해서도 상기 태양은 일 예이며, 다른 형상을 채용할 수도 있다.

[보텀 용기]

다음으로, 보텀 용기(120)에 대해 설명한다. 보텀 용기(120)는 내부가 공동상의 대략 바닥이 있는 통 형상을 가지며, 측벽부(122), 측벽부(122)의 하단에 접속되는 저벽부(123), 측벽부(122)의 상단에 접속되는 플랜지부(121) 등을 포함하여 구성되어 있다. 측벽부(122)는 예를 들어 원통 형상을 가지고 있으며, 플랜지부(121)는 측벽부(122)에서의 상단으로부터 외측을 향해 연재하고 있다. 보텀 용기(120)에서의 플랜지부(121)의 윤곽은 하우징 본체(100)에서의 하통벽(104)의 내측에 들어가는 대략 사각형을 가지고 있다. 플랜지부(121)는 예를 들어, 하통벽(104)의 내측에 배치된 상태에서, 하우징 본체(100)에서의 하면(102)에 나사 등을 이용하여 일체로 체결되어 있을 수도 있고, 리벳 등에 의해 고정되어 있을 수도 있다. 여기서, 하우징 본체(100)의 하면(102)과 보텀 용기(120)에서의 플랜지부(121)의 상면의 사이에는 실런트가 도포된 상태에서 보텀 용기(120)가 하우징 본체(100)에 결합될 수도 있다. 이로써, 하우징(10) 내에 형성되는 수용 공간(13)의 기밀성을 높일 수 있다. 또한, 실런트 대신, 혹은 실런트와 병용하여 하우징 본체(100)의 하면(102)과 보텀 용기(120)의 플랜지부(121)의 사이에 O링을 개재시킴으로써 수용 공간(13)의 기밀성을 높이도록 할 수도 있다.

아울러, 보텀 용기(120)의 형상에 관한 상기 태양은 일 예이며, 다른 형상을 채용할 수도 있다. 또한, 보텀 용기(120)의 내측에 형성되는 공동부는 상방에 위치하는 하우징 본체(100)와 연통되어 있으며, 수용 공간(13)의 일부를 형성하고 있다. 상기와 같이 구성되는 보텀 용기(120)는 예를 들어, 강도, 내구성이 우수한 스테인리스, 알루미늄 등과 같은 적절한 금속 소재 부재로 형성할 수 있다. 단, 보텀 용기(120)를 형성하는 재료는 특별히 한정되지 않는다. 또한, 보텀 용기(120)는 복층 구조로 되어 있을 수도 있다. 예를 들어, 보텀 용기(120)는 외부에 면하는 외장부를 강도, 내구성이 우수한 스테인리스, 알루미늄 등과 같은 적절한 금속 소재 부재로 형성하고, 수용 공간(13)측에 면하는 내장부를 합성 수지 등과 같은 절연 부재로 형성할 수도 있다. 물론, 보텀 용기(120) 전체를 절연 부재로 형성할 수도 있다.

상기와 같이, 실시형태에서의 하우징(10)은 일체로 조립되는 하우징 본체(100), 탑 홀더(110) 및 보텀 용기(120)를 포함하여 구성되며, 그 내측에 제1 단부(11)로부터 제2 단부(12)의 방향으로 연재하는 수용 공간(13)이 형성된다. 이 수용 공간(13)에는, 이하에 상세히 설명하는 점화기(20), 발사체(40), 도체편(50)에서의 피절제부(53), 쿨런트재(60) 및 변성 수지재(70) 등이 수용된다.

[점화기]

다음으로, 점화기(20)에 대해 설명한다. 점화기(20)는 점화약을 포함하는 점화부(21)와, 점화부(21)에 접속된 한 쌍의 도전핀(도시하지 않음)을 갖는 점화기 본체(22)를 구비한 전기식 점화기이다. 점화기 본체(22)는 예를 들어, 절연 수지로 포위되어 있다. 또한, 점화기 본체(22)에서의 한 쌍의 도전핀의 선단측은 외부로 노출되어 있으며, 차단 장치(1)의 사용 시에 전원과 접속된다.

점화기 본체(22)는 탑 홀더(110)에서의 소경 실린더부(112)의 내부에 수용된 대략 원기둥상의 본체부(221)와, 본체부(221)의 상부에 위치하는 커넥터부(222)를 구비하고 있다. 점화기 본체(22)는 예를 들어, 본체부(221)를 소경 실린더부(112)의 내주면에 압입함으로써 소경 실린더부(112)에 고정되어 있다. 또한, 본체부(221)의 축방향 중간부에는, 외주면이 다른 곳에 비해 패인 잘록부가 본체부(221)의 원주 방향을 따라 환상으로 형성되어 있으며, 이 잘록부에 O링(223)이 끼워 넣어져 있다. O링(223)은 예를 들어, 고무(예를 들어 실리콘 고무)나 합성 수지로 형성되어 있으며, 소경 실린더부(112)에서의 내주면과 본체부(221) 사이의 기밀성을 높이도록 기능한다.

점화기(20)에서의 커넥터부(222)는 소경 실린더부(112)의 상단에 형성된 개구부(112A)를 통해 외부로 돌출되어 배치되어 있다. 커넥터부(222)는 예를 들어, 도전핀의 측방을 덮는 원통 형상을 가지고 있으며, 전원측의 커넥터와 접속할 수 있도록 구성되어 있다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 점화기(20)의 점화부(21)는 하우징(10)의 수용 공간(13)(보다 상세하게는, 대경 실린더부(113)의 내측에 형성되는 공동부)을 향하도록 하여 배치되어 있다. 점화부(21)는 예를 들어, 점화기 컵 내에 점화약을 수용하는 형태로 구성되어 있다. 예를 들어, 점화약은 한 쌍의 도전핀의 기단끼리를 연결하도록 이어져 걸쳐진 브릿지 와이어(저항체)에 접촉한 상태에서 점화부(21)에서의 점화기 컵 내에 수용되어 있다. 점화약으로서는, 예를 들어 ZPP(지르코늄·과염소산칼륨), ZWPP(지르코늄·텅스텐·과염소산칼륨), THPP(수소화티탄·과염소산칼륨), 납 트리시네이트 등을 채용할 수도 있다.

점화기(20)를 작동시킬 때, 점화약을 점화하기 위한 작동 전류가 전원으로부터 도전핀에 공급되면, 점화부(21)에서의 브릿지 와이어가 발열하는 결과, 점화기 컵 내의 점화약이 발화, 연소하여, 연소 가스가 생성된다. 그리고, 점화부(21)의 점화기 컵 내에서의 점화약의 연소에 수반하여 당해 점화기 컵 내의 압력이 상승하고, 점화기 컵의 개열면(21A)이 개열하여, 점화기 컵으로부터 연소 가스가 수용 공간(13)으로 방출된다. 보다 구체적으로는, 점화기 컵으로부터의 연소 가스는 수용 공간(13) 내에 배치된 발사체(40)의 후술하는 피스톤부(41)에서의 함몰부(411)에 방출된다.

[발사체]

다음으로, 발사체(40)에 대해 설명한다. 발사체(40)는 예를 들어, 합성 수지 등의 절연 부재로 형성되어 있으며, 피스톤부(41)와, 당해 피스톤부(41)에 접속된 로드부(42)를 포함하고 있다. 피스톤부(41)는 대략 원기둥 형상을 가지며, 탑 홀더(110)에서의 대경 실린더부(113)의 내경과 거의 대응하는 외경을 가지고 있다. 예를 들어, 피스톤부(41)의 직경은 대경 실린더부(113)의 내경에 비해 약간 작을 수도 있다. 발사체(40)의 형상은 하우징(10)의 형상 등에 따라 적절히 변경할 수 있다.

또한, 피스톤부(41)의 상면에는, 예를 들어 원기둥 형상을 갖는 함몰부(411)가 형성되어 있으며, 이 함몰부(411)에 점화부(21)를 받아들이고 있다. 함몰부(411)의 바닥면은 점화기(20)의 작동 시에 당해 점화기(20)로부터 받는 에너지를 수압(受壓)하는 수압면(411A)으로서 형성되어 있다. 또한, 피스톤부(41)의 축방향 중간부에는, 외주면이 다른 곳에 비해 패인 잘록부가 피스톤부(41)의 원주 방향을 따라 환상으로 형성되어 있으며, 이 잘록부에 O링(43)이 끼워 넣어져 있다. O링(43)은 예를 들어, 고무(예를 들어 실리콘 고무)나 합성 수지로 형성되어 있으며, 대경 실린더부(113)에서의 내주면과 피스톤부(41) 사이의 기밀성을 높이도록 기능한다.

발사체(40)의 로드부(42)는 예를 들어, 피스톤부(41)에 비해 소경의 외주면을 갖는 로드상 부재이며, 피스톤부(41)의 하단측(소호 영역측)에 일체로 접속되어, 도체편의 상기 피절제부측으로 연장되어 마련되어 있다. 로드부(42)의 하단면은 차단 장치(1)의 작동 시에 도체편(50)으로부터 피절제부(53)를 절제하기 위한 절제면(421)으로서 형성되어 있다. 아울러, 본 실시형태에서의 로드부(42)는 대략 원통 형상을 가지고 있지만, 그 형상은 특별히 한정되지 않으며, 차단 장치(1)의 작동 시에 도체편(50)으로부터 절제할 피절제부(53)의 형상이나 크기에 따라 변경할 수 있다. 로드부(42)는 예를 들어, 원기둥, 각기둥 등의 기둥 형상을 가지고 있을 수도 있다. 아울러, 도 1에 나타내는 발사체(40)의 초기 위치에서는, 발사체(40)의 로드부(42)에서의 절제면(421)을 포함하는 선단측의 영역은 하우징 본체(100)의 공동부(수용 공간(13)의 일부를 형성한다)에 위치되어 있다. 로드부(42)의 직경은 예를 들어, 하우징 본체(100)의 내주면의 내경보다 약간 작으며, 발사체(40)의 발사 시에 당해 내주면을 따라 로드부(42)의 외주면이 가이드되도록 구성되어 있다.

상기와 같이 구성되는 발사체(40)는 상세하게는 후술하지만, 점화기(20)의 작동 시에 당해 점화기(20)로부터의 에너지를, 수압면(411A)을 포함하는 피스톤부(41)의 상면이 수압함으로써, 발사체(40)가 도 1에 나타내는 초기 위치로부터 발사되고, 수용 공간(13)을 따라 제2 단부(12)측(하방)을 향해 고속으로 이동한다. 구체적으로는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 발사체(40)의 피스톤부(41)는 탑 홀더(110)에서의 대경 실린더부(113)의 내측에 수용되어 있으며 대경 실린더부(113)의 내벽면을 따라 축방향으로 슬라이딩 가능하다. 본 실시형태에 있어서, 발사체(40)의 피스톤부(41)를 대략 원기둥 형상으로 하고 있지만, 그 형상은 특별히 한정되지 않는다. 피스톤부(41)의 외형은 대경 실린더부(113)의 내벽면의 형상 및 크기에 따라 적절한 형상 및 크기를 채용할 수 있다.

[도체편]

다음으로, 도체편(50)에 대해 설명한다. 도 2는 실시형태에 관한 도체편(50)의 상면도이다. 도체편(50)은 차단 장치(1)의 구성 요소의 일부를 구성하는 동시에, 차단 장치(1)를 소정 전기 회로에 장착했을 때 당해 전기 회로의 일부를 형성하는 도전성의 금속체이며, 버스 바(bus bar)로 불리는 경우가 있다. 도체편(50)은 예를 들어, 구리(Cu) 등의 금속으로 형성할 수 있다. 단, 도체편(50)은 구리 이외의 금속으로 형성되어 있을 수도 있으며, 구리와 다른 금속의 합금으로 형성될 수도 있다. 아울러, 도체편(50)에 포함되는 구리 이외의 금속으로서는, 망간(Mn), 니켈(Ni), 백금(Pt) 등을 예시할 수 있다.

도 2에 나타내는 일 태양에서, 도체편(50)은 전체적으로 가늘고 긴 평판편으로서 형성되어 있으며, 양단측의 제1 접속 단부(51) 및 제2 접속 단부(52)와, 이들의 중간 부분에 위치하는 피절제부(53) 등을 포함하고 있다. 도체편(50)에서의 제1 접속 단부(51) 및 제2 접속 단부(52)에는, 각각 접속공(51A, 52A)이 마련되어 있다. 이들 접속공(51A, 52A)은 전기 회로에서 다른 도체(예를 들어, 리드 와이어)와 접속하기 위해 사용된다. 아울러, 도 1에서는, 도체편(50)에서의 접속공(51A, 52A)의 도시를 생략하고 있다. 또한, 도체편(50)의 피절제부(53)는 차단 장치(1)가 적용되는 전기 회로에 과대 전류 등의 이상이 발생한 경우에, 발사체(40)의 로드부(42)에 의해 강제적이면서 물리적으로 절단되어, 제1 접속 단부(51) 및 제2 접속 단부(52)로부터 절제되는 부위이다. 도체편(50)에서의 피절제부(53)의 양단에는, 피절제부(53)가 절단되어 절제되기 쉽도록, 칼집(슬릿)(54)이 형성되어 있다.

여기서, 도체편(50)은 다양한 형태를 채용할 수 있으며, 그 형상은 특별히 한정되지 않는다. 도 2에 나타내는 예에서는, 제1 접속 단부(51), 제2 접속 단부(52) 및 피절제부(53)의 표면이 동일면을 형성하고 있지만, 이것으로는 한정되지 않는다. 예를 들어, 도체편(50)은 제1 접속 단부(51) 및 제2 접속 단부(52)에 대해 피절제부(53)가 직교, 혹은 경사진 자세로 접속되어 있을 수도 있다. 또한, 도체편(50)에서의 피절제부(53)의 평면 형상에 대해서도 특별히 한정되지 않는다. 물론, 도체편(50)에서의 제1 접속 단부(51), 제2 접속 단부(52)의 형상도 특별히 한정되지 않는다. 또한, 도체편(50)에서의 칼집(54)은 적절히 생략할 수 있다.

여기서, 실시형태에 관한 하우징 본체(100)에는, 한 쌍의 도체편 유지공(105A, 105B)이 형성되어 있다. 한 쌍의 도체편 유지공(105A, 105B)은 하우징 본체(100)의 상하 방향(축방향)에 직교하는 횡단면 방향으로 연재하고 있다. 보다 상세하게는, 한 쌍의 도체편 유지공(105A, 105B)이, 하우징 본체(100)의 공동부(수용 공간(13))를 사이에 두고 일직선상에 연재하고 있다. 상기와 같이 구성되는 도체편(50)은 하우징 본체(100)에 형성된 한 쌍의 도체편 유지공(105A, 105B)에 삽통(揷通)된 상태로 하우징 본체(100)에 유지되고 있다. 도 1에 나타내는 예에서는, 도체편(50)의 제1 접속 단부(51)가 도체편 유지공(105A)에 삽통된 상태로 유지되고, 제2 접속 단부(52)가 도체편 유지공(105B)에 삽통된 상태로 유지되고 있다. 또한, 이 상태에서, 도체편(50)의 피절제부(53)는 하우징 본체(100)의 공동부(수용 공간(13))에 위치되어 있다. 상기와 같이, 하우징 본체(100)에 장착된 도체편(50)은 피절제부(53)가 수용 공간(13)을 횡단하도록 하여, 당해 수용 공간(13)의 연재 방향(축방향)에 직교하는 자세로 유지된다. 아울러, 도 2에 나타내는 부호 L1은 차단 장치(1)의 하우징 본체(100)에 장착된 상태에서의 도체편(50)의 상부에 위치하는 로드부(42)의 외주 위치를 나타낸다. 본 실시형태에서는, 도체편(50)은 로드부(42)의 외주 위치(L1)가 피절제부(53)의 양단에 위치하는 칼집(54)의 위치와 거의 중첩되도록 마련된다. 본 실시형태에서는, 예를 들어 수용 공간(13)의 횡단면적은 피절제부(53)의 횡단면적에 비해 크기 때문에, 피절제부(53)의 측방에는 간극이 형성되어 있다.

[쿨런트재]

다음으로, 하우징(10)에서의 수용 공간(13)에 배치되는 쿨런트재(60)에 대해 설명한다. 여기서, 도 1에 나타내는 바와 같이, 차단 장치(1)(점화기(20))의 작동 전에, 하우징 본체(100)에서의 한 쌍의 도체편 유지공(105A, 105B)에 유지된 상태의 도체편(50)의 피절제부(53)는 하우징(10)의 수용 공간(13)을 횡단하도록 횡으로 걸쳐져 있다. 이하, 하우징(10)에서의 수용 공간(13) 중, 도체편(50)의 피절제부(53)를 사이에 두고 발사체(40)가 배치되어 있는 쪽의 영역(공간)을 「발사체 초기 배치 영역(R1)」이라고 부르고, 발사체(40)와는 반대측에 위치하는 영역(공간)을 「소호 영역(R2)」이라고 부른다. 아울러, 상기와 같이, 수용 공간(13)을 횡단하도록 배치된 피절제부(53)의 측방에 간극이 형성되어 있기 때문에, 발사체 초기 배치 영역(R1) 및 소호 영역(R2)은 피절제부(53)에 의해 완전히 격리되어 있는 것이 아니라, 쌍방은 연통되어 있다. 물론, 피절제부(53)의 형상 및 크기에 따라서는, 발사체 초기 배치 영역(R1) 및 소호 영역(R2)이 피절제부(53)에 의해 완전히 격리되어 있을 수도 있다.

수용 공간(13)의 소호 영역(R2)은 차단 장치(1)(점화기(20))의 작동 시에 발사되는 발사체(40)의 로드부(42)에 의해 절제된 피절제부(53)를 받기 위한 영역(공간)이다. 이 소호 영역(R2)에는, 소호재로서의 쿨런트재(60)가 배치되어 있다. 쿨런트재(60)는 발사체(40)가 도체편(50)의 피절제부(53)를 절제했을 때 발생한 아크 및 피절제부(53)의 열에너지를 빼앗아, 냉각함으로써 전류 차단 시의 아크 발생의 억제, 혹은 발생한 아크를 소호(소멸)시키기 위한 냉각재이다.

차단 장치(1)에서의 소호 영역(R2)은 발사체(40)에 의해 도체편(50)에서의 제1 접속 단부(51) 및 제2 접속 단부(52)로부터 절제된 피절제부(53)를 받아들이기 위한 공간인 동시에, 발사체(40)가 피절제부(53)를 절제했을 때 발생한 아크를 효과적으로 소호하기 위한 공간으로서의 의의를 갖는다. 그리고, 도체편(50)으로부터 피절제부(53)를 절제할 때 발생한 아크를 효과적으로 소호하기 위해, 소호 영역(R2)에 소호재로서 쿨런트재(60)가 배치되어 있다.

실시형태의 일 태양으로서, 쿨런트재(60)는 고형상이다. 또한, 실시형태의 일 태양으로서, 쿨런트재(60)가 보형체로 형성되어 있다. 여기서 말하는 보형체란, 예를 들어 외력이 가해지고 있지 않을 때에는 일정한 형상을 유지하고, 외력이 가해졌을 때에는 변형이 일어날 수 있다고 해도 일체성을 유지 가능(흩어지지 않음)한 재료이다. 예를 들어, 섬유체를 소망 형상으로 성형한 것을 보형체로서 예시할 수 있다. 본 실시형태에서는, 쿨런트재(60)를 보형체인 금속 섬유로 형성하고 있다. 여기서, 쿨런트재(60)를 형성하는 금속 섬유로서는, 스틸 울 및 구리 울의 적어도 어느 하나를 포함하는 태양을 들 수 있다. 단, 쿨런트재(60)에서의 상기 태양은 일 예이며, 이들로 한정되는 것은 아니다.

쿨런트재(60)는 예를 들어, 대략 원반 형상으로 성형되어 있으며, 보텀 용기(120)의 바닥부에 배치되어 있다.

[변성 수지재]

다음으로, 변성 수지재(70)에 대해 설명한다. 변성 수지재(70)는 하우징(10)에서의 수용 공간(13) 내에 배치된다. 본 실시형태의 변성 수지재(70)는 소호 영역(R2)에 배치되며, 점화기(20)가 작동했을 때, 발사체(40)가 도체편(50)의 피절제부(53)를 절제함으로써 발생한 아크 및 피절제부(53)의 열에 의해 변성하고, 이 변성에 의해 열에너지를 소비시킴으로써 아크의 소호(소멸)에 기여한다. 이와 같이 변성 수지재(70)는 쿨런트재(60)와 마찬가지로 소호재로서 기능한다. 아울러, 변성 수지재(70)의 변성은 주로 아크의 열에 의해 이루어지는데, 이 외, 피절제부(53)가 절제될 때 발생하는 열이나 점화약의 연소열 등의 열의 영향도 받으며, 이들 점화약의 점화부터 소호 완료까지 받는 열을 점화기(20)의 작동에 수반하는 열이라고 칭한다.

본 실시형태의 변성 수지재(70)는 실리콘을 포함하는 합성 수지이다. 아울러, 변성 수지재는 실리콘으로 한정되지 않으며, 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드, 니트릴 고무 등, 다른 수지를 이용한 것일 수도 있다. 또한, 변성 수지재(70)는 적어도 일부가 열에 의해 변성하는 것이면 무방하며, 유리나 세라믹의 필러 등을 포함하는 복합 소재로 구성되는 것일 수도 있다.

변성 수지재(70)는 링상 또는 원호상으로 형성되며, 쿨런트재(60)의 상면으로부터 보텀 용기(120)의 상단에 걸쳐 측벽부(122)의 내벽을 따르도록 마련되어 있다. 변성 수지재(70)는 소정 형상으로 형성된 고형의 부재로 한정되지 않으며, 겔상 재료나 점성이 높은 액상 재료를 도 1과 같이 수용 공간(13) 내의 벽면에 도포하여 이용되는 것일 수도 있다. 또한, 변성 수지재(70)는 톨루엔 등의 유기 용매로 용융된 합성 수지를 수용 공간(13) 내의 벽면에 도포한 후, 유기 용매를 휘발시킴으로써 당해 벽면에 고설(固設)되는 것일 수도 있다.

<동작>

다음으로, 차단 장치(1)를 작동시켜 전기 회로를 차단할 때의 동작 내용에 대해 설명한다. 상기와 같이, 도 1은 차단 장치(1)의 작동 전의 상태(이하, 「작동 전 초기 상태」라고도 한다)를 나타내고 있다. 이 작동 전 초기 상태에서, 차단 장치(1)에서의 발사체(40)는 피스톤부(41)가 수용 공간(13)에서의 제1 단부(11)측(상단측)에 위치되는 동시에 로드부(42)의 하단에 형성된 절제면(421)이 도체편(50)에서의 피절제부(53)의 상면에 위치된 초기 위치에 세팅되어 있다.

또한, 실시형태에 관한 차단 장치(1)는 차단하는 전기 회로가 접속된 장치(차량, 발전 설비, 축전 설비 등)의 이상 상태를 검지하는 이상 검지 센서(도시하지 않음), 및 점화기(20)의 작동을 제어하는 제어부(도시하지 않음)를 더 구비하고 있다. 이상 검지 센서는 도체편(50)을 흐르는 전류 외에, 전압이나 도체편(50)의 온도를 기초로 이상 상태를 검지할 수 있을 수도 있다. 또한, 이상 검지 센서는 예를 들어 충격 센서, 온도 센서, 가속도 센서, 진동 센서 등이며, 차량 등의 장치에서의 충격, 온도, 가속도, 진동을 기초로 사고나 화재 등의 이상 상태를 검지할 수도 있다. 차단 장치(1)의 제어부는 예를 들어 소정의 제어 프로그램을 실행함으로써 소정의 기능을 발휘할 수 있는 컴퓨터이다. 제어부에 의한 소정의 기능은 대응하는 하드웨어로 실현할 수도 있다. 그리고, 차단 장치(1)가 적용되는 전기 회로의 일부를 형성하는 도체편(50)에 과대한 전류가 흐르면, 그 이상 전류가 이상 검지 센서에 의해 검출된다. 검출된 이상 전류에 관한 이상 정보는 이상 검지 센서로부터 제어부로 넘겨진다. 예를 들어, 제어부는 이상 검지 센서에 의해 검출된 전류값을 기초로, 점화기(20)의 도전핀에 접속된 외부 전원(도시하지 않음)으로부터 통전을 받아 점화기(20)를 작동시킨다. 여기서, 이상 전류란, 소정 전기 회로의 보호를 위해 설정된 소정의 임계값을 초과하는 전류값일 수도 있다. 아울러, 위에서 설명한 이상 검지 센서 및 제어부는 차단 장치(1)의 구성 요소에 포함되지 않을 수도 있으며, 예를 들어 차단 장치(1)와는 별도의 장치에 포함되어 있을 수도 있다. 또한, 상기 이상 검지 센서나 제어부는 차단 장치(1)에 필수 구성은 아니다.

예를 들어, 전기 회로의 이상 전류를 검지하는 이상 검지 센서에 의해 전기 회로의 이상 전류가 검지되면, 차단 장치(1)의 제어부는 점화기(20)를 작동시킨다. 즉, 외부 전원(도시하지 않음)으로부터 점화기(20)의 도전핀에 작동 전류가 공급되는 결과, 점화부(21) 내의 점화약이 착화, 연소하여, 연소 가스가 생성된다. 그리고, 점화부(21) 내의 압력 상승에서 기인하여 개열면(21A)이 개열하여, 점화부(21) 내로부터 점화약의 연소 가스가 수용 공간(13)으로 방출된다.

여기서, 점화기(20)의 점화부(21)는 피스톤부(41)에서의 함몰부(411)에 받아들여져 있으며, 점화부(21)의 개열면(21A)은 발사체(40)에서의 함몰부(411)의 수압면(411A)에 대향하여 배치되어 있다. 때문에, 점화부(21)로부터의 연소 가스는 함몰부(411)로 방출되는 동시에, 연소 가스의 압력(연소 에너지)이 수압면(411A)을 포함하는 피스톤부(41)의 상면으로 전달된다. 그 결과, 발사체(40)는 수용 공간(13)의 연재 방향(축방향)을 따라 수용 공간(13)을 하방으로 이동한다.

도 3은 실시형태에 관한 차단 장치(1)의 작동 상황을 설명하는 도면이다. 도 3의 상단에는 차단 장치(1)의 작동 도중 상황을 나타내고, 도 3의 하단에는 차단 장치(1)의 작동이 완료된 상황을 나타낸다. 상기와 같이, 점화기(20)의 작동에 의해, 점화약의 연소 가스의 압력(연소 에너지)을 받은 발사체(40)는 힘차게 하방으로 눌러 내려지고, 그 결과, 로드부(42)의 하단측에 형성된 절제면(421)에 의해 도체편(50)에서의 제1 접속 단부(51) 및 제2 접속 단부(52)와 피절제부(53) 사이의 각 경계부를 전단(剪斷)에 의해 눌러 자른다. 그 결과, 도체편(50)으로부터 피절제부(53)가 절제된다. 아울러, 발사체(40)는 점화기(20)의 작동 시에 수용 공간(13)의 연재 방향(축방향)을 따라 원활하게 이동할 수 있는 한, 발사체(40)의 형상, 치수를 자유롭게 결정할 수 있으며, 예를 들어 발사체(40)에서의 피스톤부(41)의 외경은 탑 홀더(110)에서의 대경 실린더부(113)의 내경과 동일한 치수로 설정되어 있을 수도 있다.

그리고, 발사체(40)는 도 3의 하단에 나타내는 바와 같이, 하우징 본체(100)의 상면(101)에 피스톤부(41)의 하단면이 맞닿을(충돌) 때까지, 소정의 스트로크만큼 수용 공간(13)의 연재 방향(축방향)을 따라 하방으로 이동한다. 그리고, 이 상태에서, 발사체(40)에서의 로드부(42)에 의해 도체편(50)으로부터 절제된 피절제부(53)는 쿨런트재(60) 및 변성 수지재(70)가 배치되어 있는 소호 영역(R2) 내에 받아들여진다. 그 결과, 도체편(50)의 양단에 위치하는 제1 접속 단부(51) 및 제2 접속 단부(52)는 전기적으로 불통 상태가 되어, 차단 장치(1)가 적용되는 소정 전기 회로가 강제적으로 차단된다.

실시형태에서의 차단 장치(1)는 소호 영역(R2)에 쿨런트재(60)가 배치되어 있다. 때문에, 소호 영역(R2)에 받아들인 절제 후의 피절제부(53)를 쿨런트재(60)에 의해 급속하게 식힐 수 있다. 이로써, 발사체(40)에 의해 소정 전기 회로의 일부를 구성하는 도체편(50)으로부터 피절제부(53)를 절제했을 때, 도체편(50)의 피절제부(53)에서의 절단면에 설령 아크가 발생했다고 하더라도, 발생한 아크를 신속하면서도 효과적으로 소호할 수 있다.

또한, 차단 장치(1)는 소호 영역(R2)의 쿨런트재(60)와 피절제부(53)의 사이에 소호재로서의 변성 수지재(70)를 배치했다. 이로써, 로드부(42)가 도체편(50)으로부터 피절제부(53)를 절제한 직후, 즉 절제에 의해 아크가 발생했을 때, 이 아크의 열에 의해 변성 수지재(70)가 변성하고, 이 변성에 의해 아크의 열을 소비시킴으로써, 아크를 신속하면서도 효과적으로 소호할 수 있다. 변성 수지재(70)는 하우징(10)이나 발사체(40) 등 다른 수지재에 비해, 열에 의해 분해나 휘발과 같은 변성을 하기 쉬운 재료로 구성되어 있으며, 이 변성에 의해 아크의 열을 효과적으로 소비시킬 수 있다. 또한, 본 실시형태의 변성 수지재(70)는 열분해에 의해 발생하는 실리카 등의 성분이 높은 저항값을 나타내며, 이 성분이 비산함으로써 절단 후의 절연성을 높이는 것에 기여한다.

이상과 같이, 본 실시형태에서의 차단 장치(1)에 의하면, 쿨런트재(60) 및 변성 수지재(70)에 의해 피절제부(53)를 냉각하여, 아크의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다. 그 결과, 차단 장치(1)가 적용되는 전기 회로에 이상이 검지된 경우 등에 당해 전기 회로를 신속히 차단할 수 있다. 즉, 전기 회로를 차단할 때 발생한 아크의 소호가 지연되는 것을 효과적으로 억제함으로써, 전기 회로의 차단이 지연되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 쿨런트재(60) 및 변성 수지재(70)에 의해 아크의 열을 효과적으로 냉각함으로써, 절제된 도체편(50)의 증산을 억제하고, 절단 후의 절연 저항을 충분히 높은 값으로 할 수 있다. 또한, 차단 장치(1)에 의하면, 전기 회로의 차단 시에 큰 불꽃이나 화염이 발생하거나 큰 충격음이 발생하는 것을 아주 알맞게 억제할 수 있다. 또한, 이들에서 기인하여 차단 장치(1)의 하우징(10) 등이 파손되는 것도 억제할 수 있다.

<변형예 1>

실시형태에 관한 차단 장치(1)는 다양한 변형예를 채용할 수 있다. 예를 들어, 수용 공간(13)의 소호 영역(R2)에 배치되는 쿨런트재(60)의 형상, 위치, 범위 등은 적절히 변경할 수 있다. 예를 들어, 도 4는 변형예 1에 관한 차단 장치(1A)의 내부 구조를 설명하는 도면이다. 본 변형예 1의 차단 장치(1A)는 도 1에 나타낸 차단 장치(1)의 구성에 더하여, 변성 수지재(71)를 발사체 초기 배치 영역(R1)에 배치한 구성으로 하고 있다. 아울러, 그 외 구성은 동일하기 때문에, 재차 설명은 생략한다.

변성 수지재(71)는 점화기(20)의 작동 전에, 피스톤부(41)와 피절제부(53)의 사이이며, 탑 홀더(110) 내벽과 로드부(42)의 사이에 배치되어 있다. 이로써 점화기(20)의 작동에 의해 발사체(40)가 발사되었을 때, 변성 수지재(71)는 로드부(42)와의 마찰에 의해 로드부(42)측의 일부가 로드부(42)와 함께 피절제부(53)측으로 이동하고, 다시 피스톤부(41)에 눌러 찌부러져 도체편(50)과 탑 홀더(110) 내벽의 간극 등으로부터 피절제부(53)측으로 이동한다. 그리고 로드부(42)가 피절제부(53)를 절제하여, 아크가 발생한 경우에, 변성 수지재(71)가 아크의 열에 의해 변성함으로써 아크의 열을 빼앗아 냉각한다. 이로써 도 3의 상단에 나타내는 바와 같이, 로드부(42)의 절제면(421)에 의해 도체편(50)으로부터 피절제부(53)를 절제한 순간 및 그 직후, 즉 도체편(50)으로부터 피절제부(53)가 절제된 순간부터, 당해 피절제부(53)가 소호 영역(R2)에 배치된 쿨런트재(60)에 접촉할 때까지의 과도 상태에도, 피절제부(53)를 변성 수지재(71)에 의해 냉각할 수 있다. 이로써, 도체편(50)으로부터 피절제부(53)를 절제한 순간 및 그 직후의 과도 상태에서, 피절제부(53)의 절단면에 아크가 발생하는 것을 아주 알맞게 억제할 수 있다.

<변형예 2>

도 5는 변형예 2에 관한 차단 장치(1B)의 내부 구조를 설명하는 도면이다. 본 변형예 2의 차단 장치(1B)는 도 4에 나타낸 차단 장치(1A)의 구성에서 변성 수지재(70)를 제외한 구성으로 하고 있다. 아울러, 그 외의 구성은 동일하기 때문에, 재차 설명은 생략한다. 이와 같이 변성 수지재(70)를 제외한 구성으로 해도, 변성 수지재(71)에 의해 피절제부(53)를 냉각하기 때문에, 아크의 발생을 억제할 수 있다.

<변형예 3>

도 6은 변형예 3에 관한 차단 장치(1C)의 내부 구조를 설명하는 도면, 도 7은 변형예 3에 관한 쿨런트재(61) 및 변성 수지재(74)의 설명도이다. 본 변형예 3의 차단 장치(1C)는 도 4에 나타낸 차단 장치(1A)의 구성과 비교해, 소호 영역(R2) 내의 변성 수지재를 쿨런트재(61)에 함침시킨 구성으로 하고 있다. 아울러, 그 외 구성은 동일하기 때문에, 재차 설명은 생략한다.

본 변형예 3에서는 소호 영역(R2) 내에 마련하는 쿨런트재(61)를 스틸 울 등의 금속 섬유로 보텀 용기(120)의 내벽을 따르도록 그릇상으로 형성하고 있다. 도 7 상단은 금속 섬유로 형성된 쿨런트재(61)의 단면을 모식적으로 나타내고 있다. 그리고, 초기 상태에서는 액상이고, 공기, 열, 자외선 등의 반응에 의해 고화하는 변성 수지재를 이용하여, 액체 상태로 변성 수지재를 쿨런트재(61)의 주벽(61W)에 함침시킨 후, 고화시킴으로써, 도 7 하단과 같이, 쿨런트재(61)의 주벽(61W) 부분에 변성 수지재(74)를 형성한다. 이와 같이 변성 수지재(74)를 쿨런트재(61)에 함침시켜 마련한 구성으로 해도, 변성 수지재(74)에 의해 절제 후의 피절제부(53)를 냉각하기 때문에, 아크를 신속하면서도 효과적으로 소호할 수 있다. 아울러, 변성 수지재가 예를 들어 액체 상태에서도 점성을 가져, 쿨런트재(61)에 함침한 상태에서 소정 위치에 유지된다면, 변성 수지재(74)의 고화는 필수는 아니다.

<전기 회로 차단 시험>

다음으로, 차단 장치(1, 1A)에 대해 수행한 전기 회로 차단 시험에 대해 설명한다. 도 8은 전기 회로 차단 시험에 이용한 시험 장치의 개략을 나타내는 도면이다. 부호 1000은 전원, 부호 2000은 절연 저항계, 부호 3000은 작동용 전원이다. 또한, 부호 4000은 차단 장치(1)에서의 도체편(50)과 협동하여 전기 회로(EC)를 형성하기 위한 배선이다. 또한, 부호 5000은 차단 장치(1)의 점화기(20)에서의 도전핀에 작동용 전원(3000)으로부터 공급되는 작동용 전류를 흘리기 위한 배선이다.

표 1은 전기 회로 차단 시험의 조건 및 결과 일람을 나타낸다. 표 중의 시험 샘플 No. 1~No. 2는 도 1에 나타내는 바와 같이 발사체 초기 배치 영역(R1)에 변성 수지재(71)를 구비하지 않은 차단 장치(1)에 대해 시험을 수행했다. 한편, 시험 샘플 No. 3~No. 4는 도 4에 나타내는 바와 같이 발사체 초기 배치 영역(R1)에 변성 수지재(71)를 마련한 차단 장치(1A)에 대해 시험을 수행했다.

다음으로, 전기 회로 차단 시험의 순서에 대해 설명한다.

(순서 1) 도 8에 나타내는 바와 같이, 차단 장치(1)에서의 도체편(50)의 제1 접속 단부(51) 및 제2 접속 단부(52)를 각각 배선(4000)에 의해 전원(1000)에 접속하고, 차단 장치(1)에서의 점화기(20)를 배선(5000)에 의해 작동용 전원(3000)에 접속한다.

(순서 2) 전원(1000)으로부터의 전류를 전기 회로(EC)에 흘린다.

(순서 3) 작동용 전원(3000)을 온으로 하여, 차단 장치(1)에서의 점화기(20)에 작동용 전류를 통전함으로써 점화기(20)를 작동시킨다.

(순서 4) 전원(1000), 작동용 전원(3000)을 오프로 한다.

본 차단 시험에서는, 각 시험 샘플에 대해 상기 순서에 따라 시험을 수행하고, 발사체(40)에 의해 도체편(50)으로부터 피절제부(53)를 절제했을 때의 제1 접속 단부(51) 및 제2 접속 단부(52) 사이에서의 절연 저항값을 시판 절연 저항계 2000(요코가와덴키 가부시키가이샤(Yokogawa Electric Corporation) 제품 MY40)에 의해 측정했다. 아울러, 각 시험에서의 공통 조건으로서, 전원(1000)에 의해 전기 회로(EC)를 흐르는 전류값은 12[kA]로 하고, 각 차단 시험에서 피절제부(53)의 절제 후에 도체편(50)의 제1 접속 단부(51) 및 제2 접속 단부(52) 사이에 발생하는 전위차를 900[V]으로 했다.

표 1로부터 명백한 바와 같이, 변성 수지재(70)를 구비하는 차단 장치(1, 1A)는 모두 제1 접속 단부(51) 및 피절제부(53) 사이에서의 절연 저항값이 충분히 높아지는 결과가 얻어졌다. 또한, 변성 수지재(71)를 발사체 초기 배치 영역(R1)에 배치하지 않고 시험을 수행한 시험 샘플 No. 1~No. 2에 비해, 변성 수지재(71)를 발사체 초기 배치 영역(R1)에 배치한 시험 샘플 No. 3~No. 4가 제1 접속 단부(51) 및 피절제부(53) 사이에서의 절연 저항값이 더욱 높아지는 결과가 얻어졌다.

<제2 실시형태>

도 9는 제2 실시형태에 관한 차단 장치(1D)의 내부 구조를 설명하는 도면이다. 차단 장치(1D)는 예를 들어, 자동차나 가정 전화 제품, 태양광 발전 시스템 등에 포함되는 전기 회로나, 당해 전기 회로의 배터리(예를 들어, 리튬 이온 배터리)를 포함하는 시스템의 이상 시에, 전기 회로를 차단함으로써 큰 피해를 미연에 방지하기 위한 장치이다. 본 명세서에서는, 도 9에 나타내는 높이 방향(후술하는 수용 공간(13)이 연재하는 방향)을 따른 단면을 차단 장치(1)의 종단면이라고 하고, 종단면에 직교하는 방향의 단면을 차단 장치(1D)의 횡단면이라고 한다. 도 9는 차단 장치(1D)의 작동 전의 상태를 나타내고 있다. 도 10은 본 실시형태에 관한 차단 장치(1D)의 작동 후의 상태를 나타내는 도면이다.

차단 장치(1D)는 외각 부재로서의 하우징(600), 액추에이터(630), 고정 접점(651, 652), 가동 접점(653), 변성 수지재(670) 등을 포함하고 있다. 하우징(600)은 대체로 직방체이며, 상측 하우징(610)과 하측 하우징으로 2분할되고, 상측 하우징(610)과 하측 하우징의 사이에 칸막이판부(611)를 구비하고 있다.

하측 하우징(620) 내에는 액추에이터(630)가 마련되어 있다. 액추에이터(630)는 가동축(631)과, 가동축(631)을 상하로 구동하는 구동 코일(632)을 가지고 있다. 가동축(631)은 칸막이판부(611)를 관통하여 마련되며, 선단이 상측 하우징(610) 내의 내부 공간(613)에 위치하고 있다. 가동축(631)의 상단에는 가동 접점(653)이 마련되고, 가동 접점(653)이 가동축(631)과 함께 액추에이터(630)에 의해 상하로 구동된다.

고정 접점(651, 652)은 각각 일단이 상측 하우징(610) 내에 마련되고, 타단이 상측 하우징(610) 외에 배치되어 다른 전기 회로와 접속된다. 차단 장치(1D)는 통상 시 도 9에 나타내는 바와 같이 가동 접점(653)이 고정 접점(651·652) 사이를 접속한 상태로 되어 있다. 그리고, 외부 시스템의 이상 시에 액추에이터(630)가 절단 신호를 받으면, 가동축(631)을 내려, 가동 접점(653)을 고정 접점(651, 652)으로부터 떼어냄으로써 고정 접점(651, 652)에 접속된 전기 회로를 차단한다.

변성 수지재(670)는 상측 하우징(610) 내에서 주벽(612)을 따라 마련되어 있다. 변성 수지재(670)는 고정 접점(651, 652) 및 가동 접점(653)을 둘러싸도록 링상으로 형성되어 있다.

액추에이터(630)의 구동에 의해 가동 접점(653)이 고정 접점(651, 652)으로부터 떼어내지면, 고정 접점(651, 652)과 가동 접점(653)의 사이에 아크가 발생한다. 본 실시형태에서는, 고정 접점(651, 652)과 가동 접점(653)을 둘러싸도록 변성 수지재(670)가 배치되어 있기 때문에, 아크의 열에 의해 변성 수지재(670)가 변성하고, 이 변성에 의해 열에너지를 빼앗음으로써 아크를 신속하게 소호(소멸)시킨다. 이와 같이 변성 수지재(670)는 소호재로서 기능한다. 아울러, 변성 수지재(670)의 조성 등은 앞에서 설명한 변성 수지재(70)와 동일하다.

이와 같이 본 실시형태에 의하면, 전기 회로를 차단할 때, 고정 접점(651, 652)과 가동 접점(653)의 사이에 발생하는 아크를 변성 수지재(670)가 변성함으로써 냉각하여, 아크를 신속하면서도 효과적으로 소호할 수 있다.

이상, 본 개시에 관한 전기 회로 차단 장치의 실시형태에 대해 설명했지만, 본 명세서에 개시된 각각의 태양은 본 명세서에 개시된 다른 어떠한 특징과도 조합할 수 있다.

1: 차단 장치
10: 하우징
13: 수용 공간
20: 점화기
40: 발사체
50: 도체편
53: 피절제부
60: 쿨런트재
70: 변성 수지재

Claims (7)

1. 하우징에 마련된 점화기,
   상기 하우징 내에 형성되는 동시에 일 방향으로 연재하는 수용 공간에 배치된 발사체이며, 상기 점화기로부터 받는 에너지에 의해 상기 수용 공간을 따라 발사되는 발사체,
   상기 하우징에 마련되는 동시에 전기 회로의 일부를 형성하는 도체편이며, 그 일부에 상기 점화기로부터 받는 에너지에 의해 이동하는 상기 발사체에 의해 절제되는 피절제부를 가지고, 당해 피절제부가 상기 수용 공간을 횡단하도록 배치된 도체편,
   상기 수용 공간 중, 상기 점화기의 작동 전에 상기 피절제부를 사이에 두고 상기 발사체와는 반대측에 위치하며, 상기 발사체에 의해 절제된 상기 피절제부를 받기 위한 소호 영역에 배치된 쿨런트재,
   상기 수용 공간 내에 배치되며, 상기 점화기의 작동에 수반하는 열에 의해 변성하는 변성 수지재
   를 구비하는, 전기 회로 차단 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 변성 수지재가 상기 피절제부와 상기 쿨런트재의 사이에 배치되어 있는, 전기 회로 차단 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 발사체가 상기 점화기의 작동에 의한 에너지를 받아 상기 수용 공간을 따라 이동하는 피스톤부를 구비하며,
   상기 변성 수지재가 상기 점화기의 작동 전에, 상기 피스톤부보다 상기 소호 영역측에 배치되어 있는, 전기 회로 차단 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 발사체가 상기 피스톤부의 상기 소호 영역측의 면으로부터 상기 도체편의 상기 피절제부측으로 연장되어 마련된 로드부를 구비하며,
   상기 변성 수지재가 상기 점화기의 작동 전에, 상기 피스톤부와 상기 피절제부의 사이이며, 상기 수용 공간을 이루는 상기 하우징의 내벽과 상기 로드부의 사이에 배치된, 전기 회로 차단 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 변성 수지재가 상기 하우징의 내벽면을 따라 링상 또는 원호상으로 형성되어 있는, 전기 회로 차단 장치.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 쿨런트재가 금속 섬유로 형성되고,
   상기 변성 수지재가 상기 쿨런트재를 형성하는 상기 금속 섬유의 사이에 함침되어 있는, 전기 회로 차단 장치.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 변성 수지재가 실리콘을 포함하는 합성 수지인, 전기 회로 차단 장치.