WO2020179663A1 - 発射体の組立体と電気回路遮断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】組み立てが簡単な点火器、発射体およびシリンダーからなる組立体の製造方法の提供。 【解決手段】電気回路遮断装置に含まれている点火器、発射体およびシリンダーからなる組立体の製造方法であり、第１開口部、第１開口部側の周壁部において周方向に間隔をおいて形成された複数の貫通孔、および第２開口部を有するシリンダーを用意し、内部に発射体を配置する第１工程、前記シリンダー内部に点火器本体部を配置した後、前記シリンダーを金型内に配置する第２工程、前記シリンダーの第１開口部側から樹脂部を形成する樹脂を射出成形する第３工程、前記金型から、前記発射体および前記点火器を含む前記シリンダーを取り出す第４工程、前記シリンダーの第１開口部側の周壁部をかしめて前記点火器の樹脂部を固定する第５工程を有している、電気回路遮断装置のシリンダー内に発射体と点火器を配置する方法。

Description

発射体の組立体と電気回路遮断装置

　本開示は、その幾つかの側面において、点火器の作動により瞬時に発射体を移動させることができる発射体の組立体とその製造方法、自動車や家庭電化製品などの電気回路に使用することができる電気回路遮断装置とその製造方法に関する。
背景技術

　例えば自動車や家庭電化製品などの電気回路や前記電気回路を含むシステムなどにおいては、電気回路自体やシステム全体の異常時などにおいて、電気回路を遮断することで大きな被害を未然に防止する電気回路遮断装置が使用されている。例えば電気自動車の電気回路では電気回路遮断装置の重要性が特に大きくなっている。電気回路遮断装置としては、以下に示す特許文献に記載のように、ハウジング内に点火器、発射体（ピストン）、導体などが収容されたものが知られている。

　米国特許出願公開第２００５／００８３１６４号明細書および米国特許出願公開第２００５／００８３１６５号明細書に記載の遮断装置では、ハウジングの材質として、金属、セラミックス、ポリマーが例示されており、特定のポリマーが好ましいと記載されている（米国特許出願公開第２００５／００８３１６４号明細書の２～３頁、米国特許出願公開第２００５／００８３１６５号明細書の２頁）。

　米国特許出願公開第２０１２／０２３４１６２号明細書にも金属やプラスチック製のハウジングを有する遮断装置が記載されている。特開平１１－２３２９７９号公報の遮断装置では、ケーシング１３はステンレスからなるものである（段落番号００１１）。特開２０１４－４９３００号公報に記載の遮断装置では、ケース３０は、電気絶縁性を有し、かつ強度の高い材料（例えば樹脂材料）によって形成されている（段落番号００３４）。

　ハウジングの材料としてポリマー材料（樹脂材料）を使用したときは、例えば、米国特許出願公開第２００５／００８３１６４号明細書、米国特許出願公開第２００５／００８３１６５号明細書、および特開２０１４－４９３００号公報のそれぞれの図１などからも理解できるとおり、必要な強度を付与する点から、ハウジング（ケーシング）を厚肉にする必要がある。特開平１１－２３２９７９号公報のようにステンレスのケーシング１３を使用したときは、質量の増加が大きくなるほか、絶縁ケース１４を組み合わせて配置する必要があるため、構造および組み立てが複雑になる。特開２０１６－８５９４７号公報に記載の電気回路遮断装置では、金属製のシリンダーを使用して樹脂製のハウジングを補強することで、以上に述べた特許文献に記載の装置にはない作用効果が得られている。

　本開示は、その幾つかの側面において、点火器の作動により瞬時に発射体を移動させることができる発射体の組立体とその製造方法、組み立てが容易な電気回路遮断装置とその製造方法を提供することを課題とする。

　本開示は、その一つの例示的な実施形態において、シリンダー内に発射体および点火器が収容配置された発射体の組立体であって、
　前記シリンダーが、第１開口部、前記第１開口部と軸方向反対側の第２開口部、および前記第１開口部側の周壁部において周方向に間隔をおいて形成された複数の貫通孔を有しており、
　前記点火器が、点火部と導電ピンを備えた点火器本体部と前記点火器本体部を包囲する樹脂部を有しており、
　前記樹脂部が、前記シリンダーの第１開口部と複数の貫通孔を閉塞し、かつ前記シリンダーの貫通孔周辺の内壁面に当接されており、
　前記発射体が合成樹脂からなり、
　前記シリンダー内の第１開口部側に点火器が配置され、前記シリンダー内の点火器と第２開口部の間に発射体が配置されており、
　前記シリンダーの第１開口部側の周壁部と前記第２開口部側の周壁部の両方が内側にかしめられて第１かしめ部と第２かしめ部が形成されており、前記第１かしめ部が前記点火器の樹脂部に当接されている、発射体の組立体を提供する。

　本開示のこの例による発射体の組立体では、シリンダー内に発射体および点火器が収容配置されている。シリンダーは外殻容器となり、第１開口部、前記第１開口部と軸方向反対側の第２開口部、および前記第１開口部側の周壁部において周方向に間隔をおいて形成された複数の貫通孔を有している。貫通孔の数に特に制限はなく、例えば第１開口部に軸方向に隣接する周壁部に、例えば２～６個を周方向に均等に、または異なる間隔で設けることができる。樹脂部を固定する目的を達成できるのであれば、貫通孔の形状や大きさにも特に制限はない。シリンダーの材料としては、ステンレス、アルミニウムなどの金属、炭素繊維強化樹脂などの繊維強化樹脂から選ばれるものを使用することができる。

　発射体は、シリンダー内部に収容できる形状と大きさを有している。発射体は合成樹脂からなり、樹脂材料は用途に応じて選択することができる。選択に際しては、要求される電気絶縁性や軽量化の程度、強度などを考慮してよい。

　一つの例によれば、発射体は、全長にわたって同一外径の円柱形状のもののほか、部分的に異なる外径を有しているものでもよい。発射体が異なる外径を有している部分を含む場合には、シリンダー内に配置したとき、第１開口部側から第２開口部側に向かって、大径部と小径部の組み合わせ、小径部と大径部の組み合わせ、小径部、大径部および小径部の組み合わせ、さらに所望の位置に形成された中間径部を含む組み合わせを使用することができる。なお、小径部の外径＜中間径部の外径＜大小径円柱部の外径の関係を有している。

　発射体が異なる外径を有している部分を含む場合には、異なる外径により形成された段差部が環状平面（大径部または小径部と環状平面の間の角度が約９０度）であるものまたは環状斜面であるものを使用することができる。前記段差部の環状平面または環状斜面の角度は、第２かしめ部の内側面の角度に対応させることが好ましい。

　一つの例によれば、シリンダーの内周面と発射体の外周面は、互いに接触していてもよいが、作動時に移動し易くするため、両者の間に僅かな隙間が形成されて配置されていることが好ましい。シリンダーの幅方向（半径方向）の断面形状と発射体の断面形状は、同じであることが好ましいが、部分的に異なっていてもよい。

　点火器は、例えば、公知の電気回路遮断装置や自動車のエアバッグ装置のガス発生器で使用する点火器などであることができる。一つの例によれば、点火器は、点火薬を備えた点火部と通電するための導電ピンを備えた点火器本体部と、点火器本体部を包囲した樹脂部を有していることができ、作動時には、外部電源から通電することで点火薬を燃焼させ、燃焼ガスや火炎などの燃焼生成物を発生させることができる。

　本開示の一つの例によれば、発射体の組立体では、点火器はシリンダーの第１開口部側に、すなわち第１開口部に近接してシリンダー内に収容配置されており、発射体は点火器とシリンダーの第２開口部の間に収容配置されている。点火器は、例えばシリンダー内に樹脂部となる樹脂を射出成形することで、点火器本体部が樹脂を介してシリンダーと一体化されたものとすることができる。一つの例によれば、発射体もシリンダー内に樹脂を射出成形することで成形されたものであることができる。

　一つの例によれば、点火器は、樹脂部がシリンダーの第１開口部と複数の貫通孔を閉塞し、かつシリンダーの貫通孔周辺の内壁面に当接されて配置されている。点火器は、シリンダーの第１開口部側の周壁部が内側にかしめられて樹脂部に当接されていることにより、シリンダーに対して固定されていることが好ましい。

　一つの例によれば、本開示の発射体の組立体は、シリンダー内において点火器が作動して発生した燃焼生成物による圧力を受けて、発射体がシリンダーの第２開口部から飛び出すよう動作するものであり、前記飛び出した発射体を別部材に衝突させることで、前記別部材を切断したり、押し出したり、変形させたりすることで特有の効果を得ることができる。このとき発射体は、全部がシリンダーから完全に飛び出すようにしてもよいし、一部がシリンダー内に留まるようにしてもよい。

　一つの例によれば、本開示の発射体の組立体の好ましい実施形態では、前記発射体が、前記シリンダーの第１開口部側の、すなわち第１開口部を向いた大径部と前記シリンダーの第２開口部側の、すなわち第２開口部を向いた小径部を有し、大径部の外径（ｄ１）＞小径部の外径（ｄ２）の関係を有し、前記シリンダーの第２開口部の第２かしめ部がある部分の内径（ｉｄ）が、ｄ１＞ｉｄ≧ｄ２の関係を有している。

　本実施形態では、ｄ１＞ｉｄ≧ｄ２の関係を有していることで、作動時において発射体の小径部がシリンダーから飛び出し、大径部がシリンダー内に留まるようにされている。

　本開示は、別の例示的な実施形態によれば、合成樹脂からなるハウジング内において、前記ハウジングの第１端部側からハウジング軸方向反対側の第２端部側に向かって順に、点火器、合成樹脂からなる発射体、および電気回路の一部を形成させるための導体片が配置され、前記第２端部と前記導体片の間に閉鎖された絶縁空間を有しており、
　前記ハウジング内にはシリンダーが配置され、前記シリンダー内に前記点火器および前記発射体が配置されており、
　前記シリンダーが、前記ハウジングの第１端部側の第１開口部、前記ハウジングの第２端部側の第２開口部、および前記第１開口部側の周壁部において周方向に間隔をおいて形成された複数の貫通孔を有しており、
　前記点火器が、点火部と導電ピンを備えた点火器本体部と前記点火器本体部を包囲する樹脂部を有しており、
　前記樹脂部が、前記シリンダーの第１開口部と複数の貫通孔を閉塞し、かつ前記シリンダーの貫通孔周辺の内壁面に当接されており、
　前記シリンダーの第１開口部側の周壁部と前記第２開口部側の周壁部の両方が内側にかしめられて第１かしめ部と第２かしめ部が形成されており、前記第１かしめ部が前記点火器の樹脂部に当接されており、
　前記導体片が、両端の第１接続部と第２接続部、およびこれらの接続部の中間部分の切断部からなる板片であり、前記切断部の面が前記ハウジング軸方向に直交して配置されており、
　前記発射体が、前記導体片の切断部とハウジング軸方向に対向されている、電気回路遮断装置を提供する。

　この例において、ハウジングは合成樹脂からなり、外形は取り付け部位に応じて適宜決定されることができる。ハウジングは、点火器、発射体、シリンダー、導体片などの部品を収容したり、取り付けたりすることができる形状、構造および大きさを有している。

　点火器は、例えば、公知の電気回路遮断装置で使用されている点火器のほか、自動車のエアバッグ装置のガス発生器で使用する点火器などであることができる。一つの例によれば、点火器は、点火薬を備えた点火部と通電するための導電ピンを備えた点火器本体部と、点火器本体部を包囲した樹脂部を有していることができ、作動時には、外部電源から通電することで点火薬を燃焼させ、燃焼ガスや火炎などの燃焼生成物を発生させることができる。

　一つの例によれば、導体片は、公知の電気回路遮断装置で使用されているものと同じものを使用することができる。一つの例によれば、導体片は、両端の接続部（第１接続部と第２接続部）とこれらの接続部の中間部分の切断部を含む板片であることができ、電気回路に取り付けたとき、電気回路の一部を形成することができる。導体片の形状は、ハウジングに対して導体片を取り付ける部分の形状および構造に対応した形状になっていることができる。

　一つの例によれば、発射体は、点火器の作動により発生した燃焼生成物の圧力を受けて、ハウジング内を軸方向に第２端部側に向けて移動し、導体片を切断して、電気回路を遮断することができる。発射体の先端面は、切断部と当接されていてもよいし、間隔をおいて対向されていてもよい。発射体は樹脂からなり、一つの例では、ハウジングと同じ合成樹脂からなるものを使用することができる。樹脂は特に限定されるものではなく、必要とされる強度、成形性、電気絶縁性などに応じて適宜選択可能である。

　一つの例によれば、シリンダーはハウジングを補強するためのものであり、ハウジングの第１端部側の、すなわち第１端部により近い第１開口部、ハウジングの第２端部側の、すなわち第２端部により近い、前記第１開口部と軸方向反対側の第２開口部、および第１開口部側の、すなわち第１開口部近傍のシリンダー周壁部において周方向に間隔をおいて形成された複数の貫通孔を有している。貫通孔の数に特に制限はなく、例えば第１開口部に軸方向に隣接する周壁部に、例えば２～６個を周方向に均等に、または異なる間隔で設けることができる。樹脂部を固定する目的を達成できるのであれば、貫通孔の形状や大きさにも特に制限はない。

　シリンダーの材料としては、ステンレス、アルミニウムなどの金属、炭素繊維強化樹脂などの繊維強化樹脂から選ばれるものを使用することができる。ハウジング内壁面とシリンダーの外周面は、互いに接触していることが好ましい。

　一つの例によれば、シリンダーの内周面と発射体の外周面は、互いに接触していてもよいが、作動時に移動し易くするため、両者の間に僅かな隙間が形成されて配置されていることが好ましい。シリンダーの幅方向（半径方向）の断面形状と発射体の断面形状は、同じであることが好ましいが、部分的に異なっていてもよい。

　点火器と発射体はシリンダー内に収容配置されており、一つの例では点火器はシリンダーの第１開口部側に、すなわち第１開口部に近接してシリンダー内に収容配置されており、発射体は点火器とシリンダーの第２開口部の間に収容配置されている。点火器は、例えばシリンダー内に樹脂部となる樹脂を射出成形することで、点火器本体部が樹脂を介してシリンダーと一体化されたものとすることができる。

　一つの例によれば、点火器は、樹脂部がシリンダーの第１開口部と複数の貫通孔を閉塞し、かつシリンダーの貫通孔周辺の内壁面に当接されて配置されている。一つの例によれば、点火器は、樹脂部がシリンダーの貫通孔を閉塞し、かつシリンダーの第１開口部側の周壁部が内側にかしめられていることでシリンダーに対して固定されている。

　一つの例によれば、本開示の電気回路遮断装置では、特開２０１８－６０８１号に記載のように、点火器が作動すると発射体が軸方向に移動して、先端面が導体片の切断部を切断したあと、突起部が閉鎖されたガス充填空間のガス出口を破壊して、絶縁空間内にガスを流出させるように構成可能である。このように切断部が切断されることで、電気的に不通となり、電気回路が遮断されると共に、絶縁空間内にガスが流出されるため、アークが発生しても速やかに消弧される。

　一つの例によれば、本開示の電気回路遮断装置の好ましい実施形態では、前記点火器の樹脂部が、点火部側から導電ピン側に向かって順に形成された、第１円板部、第２円板部、第３円板部および第４円板部を有しており、
　前記第１円板部の周面が前記シリンダーの内壁面に当接されており、
　前記第２円板部が、周面に凹凸を有している不均一な外径を有し、前記凹凸部の凸部が前記シリンダーの第１開口部側の複数の貫通孔に入り込んでおり、
　前記第１円板部の外径（Ｄ１）と前記第３円板部の外径（Ｄ３）が同一であり、前記第３円板部の周面が前記シリンダーの内壁面に当接されており、
　前記第３円板部と前記第４円板部の間には、前記第３円板部の外径（Ｄ３）と前記第４円板部の外径（Ｄ４）がＤ３＞Ｄ４の関係を有していることによる環状面が形成されており、
　前記シリンダーの第１開口部側の周壁部が内側にかしめられて第１かしめ部が形成され、前記第１かしめ部が前記環状面に当接されている。

　点火器は、例えば射出成形された樹脂部を介してシリンダーと一体化されたものであるため、樹脂部はシリンダーの形状に対応した外形を有することができる。第３円板部と第４円板部の間には、それらの外径差に起因する環状面が形成されていることで、第１かしめ部が当接されて固定され易くなっている。

　本開示の電気回路遮断装置の別の好ましい実施形態では、前記発射体が、ハウジングの第１端部側の、すなわちハウジングの第１端部により近い大径部と、ハウジングの第２端部側の、すなわちハウジングの第２端部により近い小径部を有し、大径部の外径（ｄ１）＞小径部の外径（ｄ２）の関係を有し、
　前記シリンダーの第２開口部の内径（ｉｄ）が、ｄ１＞ｉｄ≧ｄ２の関係を有している。

　シリンダーの第２開口部は、例えば内側に突き出された環状部などが形成されることで、前記ｄ１＞ｉｄ≧ｄ２の関係を満たすことができるようになっている。前記ｄ１＞ｉｄ＞ｄ２の関係を満たしていると、シリンダーの第２開口部が作動時における発射体（発射体の大径部）のストッパとして機能することになる。なお別の例では、シリンダーに発射体のストッパを形成することに代えて、ハウジングに発射体のストッパを形成することもできる。

　一つの例によれば、本開示の電気回路遮断装置の別の好ましい実施形態では、前記発射体が、ハウジングの第１端部側の、すなわちハウジングの第１端部により近い大径部と、ハウジングの第２端部側の、すなわちハウジングの第２端部により近い小径部を有し、大径部の外径（ｄ１）＞小径部の外径（ｄ２）の関係を有し、
　前記点火器の点火部が前記大径部に形成された凹部内に入り込んだ状態で配置されている。

　点火器の点火部が大径部に形成された凹部内に入り込んだ状態で配置されていると、作動時において点火器から生じた燃焼生成物の圧力の全部が発射体の大径部に衝突されるため好ましい。

　また本開示は、一つの実施形態において、上記の点火器、発射体およびシリンダーからなる組立体の製造方法を提供し、この製造方法は、
　第１開口部、第１開口部側の周壁部において周方向に間隔をおいて形成された複数の貫通孔、および第２開口部を有するシリンダーを用意し、内部に点火器本体部を配置した後、前記シリンダーと点火器を金型内に配置する第１工程、
　前記シリンダーの第１開口部側から樹脂を射出して、前記点火器の樹脂部を成形する第２工程、
　前記シリンダーの第２開口部側から樹脂を射出して、発射体を成形する第３工程、
　前記シリンダーの第１開口部側の周壁部と第２開口部側の周壁部の両方をかしめて第１かしめ部と第２かしめ部を形成して、第１かしめ部により前記点火器の樹脂部を固定して前記組立体を得る第４工程を有している。

　また本開示は、一つの実施形態において、点火器、発射体およびシリンダーからなる組立体をハウジング内に含む、電気回路遮断装置の製造方法を提供する。この製造方法は一つの例によれば、上記のようにして製造された点火器、発射体およびシリンダーからなる組立体をハウジング内に配置する工程を含むことができる。

　本開示の電気回路遮断装置は、部品としてシリンダー内に発射体と点火器が収容された組立体を含んでいるが、上記で例示したように、前記組立体は、シリンダー内に点火器本体部が配置された状態で樹脂を射出成形して樹脂部を成形し、さらに発射体もシリンダー内に樹脂を射出成形することで成形されたものであることができる。

　このため、シリンダー内に点火器や発射体を圧入する作業が不要になり、点火器や発射体に対する取り付け時の負荷がなくなる。また、シリンダーと発射体の接触部分のクリアランスが無くなり、シリンダーと発射体の間に配置するＯリングが不要になる。

　さらに樹脂が射出成形されて成形された発射体は、成形後においてシリンダーの内壁面に引っ付いた状態になっているため、外部からの振動を受けた場合でも、作動前の状態では軸方向に移動することはなく、導体片に衝突して切断するような問題が生じることがない。
　さらに発射体と導体片の間の距離が確保されるため、作動時における運動エネルギーも利用できるようになる。

本開示の例による電気回路遮断装置の軸方向断面図。 図１の電気回路遮断装置に含まれる例示的な発射体の組立体の拡大図。 図１の電気回路遮断装置に含まれる例示的なシリンダーの拡大図。 （ａ）～（ｃ）は、図２の発射体の組立体の例示的な組み立て工程の説明図。

＜電気回路遮断装置＞
　図１により本開示の例示的な電気回路遮断装置１の実施形態を説明する。合成樹脂からなるハウジング（樹脂ハウジング）１０は、第１端部１１側が開口され、第２端部１２側が閉塞された筒状空間１３を有している。

　ハウジング１０の筒状空間１３内には、第１端部１１側から第２端部１２側に向かって順に、点火器２０、合成樹脂からなる発射体４０、導体片５０、および絶縁空間６０が配置されている。

　図１に示すとおり、電気回路遮断装置１は、点火器２０と発射体４０がシリンダー３０内に収容配置された組立体２（図２）を含んでいる。図３に示すように、シリンダー３０は、ハウジングの第１端部１１側の、すなわちハウジングの第１端部１１により近い第１開口部３１、ハウジングの第２端部１２側の、すなわちハウジングの第２端部により近い第２開口部３２、第１開口部３１側の、すなわち第１開口部３１に近い周壁部３３の部分において周方向に間隔をおいて形成された複数の貫通孔３４を有している。一つの例では、貫通孔３４は２～６個が好ましい。また貫通孔３４の周方向の間隔は相互に同じであっても、異なっていてもよい。貫通孔３４は例えば円形、楕円形、矩形、長方形などであることができる。

　図３に見られるように、シリンダー３０の第１開口部３１側の周壁部３３の部分は、内側にかしめられた第１かしめ部３５を有しており、第２開口部３２側の周壁部３３の部分は、内側にかしめられた第２かしめ部３６を有している。点火器２０はシリンダー３０内の第１開口部３１側に、すなわち第１開口部３１に近接して収容配置され、発射体４０はシリンダー３０内の第２開口部３２側に、すなわち第１開口部３１よりも第２開口部３２に近接して収容配置されている。

　第１開口部３１は、点火器２０が取り付けられることで閉塞されており、点火器２０と第１端部１１の開口部の間には、使用時において電源とリードワイヤで接続されたコネクタが嵌め込まれる嵌め込み部１５が形成されている。点火器２０は、点火部２１と導電ピン２２を有する点火器本体部の一部が樹脂で包囲された樹脂部２３を有しており、樹脂部２３から点火部２１が突き出されている。

　発射体４０は、第１開口部３１側の、すなわち第１開口部３１により近い大径部４１と第２開口部３２側の、すなわち第２開口部３２により近い小径部４２を有し、大径部４１の外径（ｄ１）＞小径部４２の外径（ｄ２）の関係を有しており、大径部４１と小径部４２の境界部には、それらの外径差に起因して環状傾斜面部４５が形成されている。環状傾斜面部４５の角度は、第２かしめ部３６の内側面の角度に対応していることが好ましい。なお、環状傾斜面部４５は、半径方向に画定された環状平面部４５（大径部４１または小径部４２と環状平面部４５の間の角度が約９０度）であってもよく、このとき、第２かしめ部３６の内側面の角度も約９０度にすることが好ましい。発射体４０の大径部４１は、第１開口部３１に向いた底面部に凹部４４を有しており、凹部４４に点火器２０の点火部２１が嵌め込まれている。

　発射体４０の大径部４１の外径（ｄ１）、小径部４２の外径（ｄ２）、シリンダー３０の第２開口部３２の内径（ｉｄ）は、ｄ１＞ｉｄ≧ｄ２の関係を有している。そのため、作動時に小径部４２は第２開口部３２を通過できるが、大径部４１は第２開口部３２を通過できない。

　点火器２０の樹脂部２３は、点火部２１側から導電ピン２２側に向かって順に形成された、第１円板部２４、第２円板部２５、第３円板部２６および第４円板部２７を有している。第１円板部２４の周面はシリンダー３０の内壁面に当接されている。

　第２円板部２５は、周面に凹凸を有している不均一な外径を有する。一つの例では、第１円板部２４と同一径の周面から、周方向に断続する凸部２５ａが突出しており、凸部相互の間が凹部を形成する。凹凸部の凸部２５ａのそれぞれは、シリンダー３０の第１開口部３１側の複数の貫通孔３４に入り込んで閉塞している。

　第３円板部２６の周面は、シリンダー３０の内壁面に当接されている。第１円板部２４の外径（Ｄ１）と第３円板部２６の外径（Ｄ３）は同一である。第４円板部２７は第３円板部２６よりも縮径されており、シリンダー３０の第１開口部３１に軸方向に入り込んで閉塞しており、一部が第１開口部３１から軸方向外側に突き出されている。

　第３円板部２６と第４円板部２７の間には、第３円板部２６の外径（Ｄ３）と第４円板部２７の外径（Ｄ４）がＤ３＞Ｄ４の関係を有していることによる環状面２８が形成されている。第１かしめ部３５は、環状面２８に当接されている。点火器２０は、樹脂部の第２円板部２５の凸部２５ａがシリンダー３０の第１開口部３１側の複数の貫通孔３４に入り込み、また第１かしめ部３５が樹脂部２３の環状面２８に当接されていることでシリンダー３０に対して固定されている。

　導体片５０は、電気回路遮断装置１を電気回路に取り付けたとき、電気回路の一部を形成させるためのものである。導体片５０は、その両端の第１接続部５１、第２接続部５２とこれらの接続部の中間部分の切断部５３からなる板片である。

　第１接続部５１と第２接続部５２は、電気回路において他の導体（例えば、リードワイヤ）と接続するためのものであり、切断部５３は、作動時において切断されて電気回路を遮断できるようにするためのものである。図１に示す例では、切断部５３には第１端部１１に向いた側の面に２箇所の脆弱部が形成されているが、反対側の面には形成されていない。しかし脆弱部が反対側に、または両側に形成された構成も可能である。導体片５０と発射体４０は、発射体４０の先端面４３が切断部５３と軸方向に対向されている。

　絶縁空間６０は、作動時に導体の切断部５３の切断片を保持するための空間であり、図１では切断部５３は、樹脂製のストッパ部材６２により絶縁空間６０に面した部分を除いて囲まれている。なお、ストッパ部材６２には他の材料を用いてもよい。またストッパ部材６２の絶縁空間６０を形成する開口部は発射体４０の小径部４２に対応する大きさおよび形状とすることができる。

　次に、図１に示す電気回路遮断装置１を電気自動車の電気回路の一部に配置したときの動作を説明する。図１に示す電気回路遮断装置１は、異常電流を検知するセンサーなどと組み合わせて、例えば電気回路に異常電流が流れたときに自動的に作動を開始するようにすることができるほか、人為的に作動するようにすることもできる。

　電気回路遮断装置１を電気回路に配置するときは、導体片５０の第１接続部５１と第２接続部５２を電気回路を構成するリードワイヤと接続する。電気回路に異常が生じたときには、点火器２０が作動して、点火部２１から燃焼ガスを含む燃焼生成物が発生する。点火部２１から発生した燃焼生成物は、発射体４０の大径部４１の凹部４４に衝突する。

　燃焼生成物による圧力を受けた発射体４０は、軸方向に移動して導体片５０の切断部５３を切断する。このとき、発射体４０の小径部４２はシリンダー３０の第２開口部３２から突き出されて切断部５３を切断するが、発射体４０の大径部の外径（ｄ１）、小径部の外径（ｄ２）、シリンダー３０の第２開口部３２の内径（ｉｄ）は、ｄ１＞ｉｄ≧ｄ２の関係を有しているため、大径部４１と小径部４２の間の環状傾斜面部４５が第２開口部３２の第２かしめ部３６に衝突して、発射体４０の移動は停止される。このとき、環状傾斜面部４５が第２開口部３２の第２かしめ部３６に衝突してシリンダーの第２開口部３２が閉塞されるため、シリンダー３０と発射体４０の大径部４１の間から僅かな燃焼生成物が漏れた場合でも、第２開口部３２から絶縁空間６０に燃焼生成物が漏れることはない。

　その後、切断部５３の切断片が絶縁空間６０のストッパ部材６２内に移動すると、ストッパ部材６２の絶縁空間６０に面した開口部は発射体４０の小径部４２により蓋がされたような状態になっているため、切断部５３の切断片が導体片５０側に戻ることはない。この動作により導体片５０の両端にある第１接続部５１と第２接続部５２は電気的に不通状態となるため、電気回路遮断装置１を配置した電気回路は遮断される。

＜電気回路遮断装置で使用されている発射体の組立体の製造方法＞
　図４（ａ）～（ｃ）により図２に示す発射体の組立体２の製造方法を説明するが、図２に示す発射体の組立体の製造方法は以下の製造方法に限定されるものではない。なお、以下の各工程は、２以上の工程を一つの工程にまとめたり、一つの工程を２以上の工程に分けたりすることができる。

　第１工程では、図４（ａ）に示す第１開口部３１、第１開口部３１側の、すなわち第１開口部３１に近接する部分の周壁部３３の部分において周方向に間隔をおいて形成された複数の貫通孔３４、および第２開口部３２を有するシリンダー３０を用意する。

　次に、図４（ａ）に示すように、シリンダー３０に点火器本体部（点火部２１と導電ピン２２を有し、樹脂部２３がないもの）を配置する。このとき、点火部２１が貫通孔３４と半径方向に対向せず、貫通孔３４よりも軸方向に第２開口部３２により近く位置し、導電ピン２２が点火部２１近傍の部分で貫通孔３４と半径方向に対向し、導電ピン２２の長さの半分程度がシリンダー３０の第１開口部３１の外側に位置するように配置する。次に、点火器本体部が配置されたシリンダー３０を金型内に置く。金型としては、図４（ｂ）に示す樹脂部２３が成形できる構成の任意の金型を使用することができる。

　第２工程では、図４（ｂ）に示すように、シリンダー３０の第１開口部３１側から樹脂を射出して、点火器２０の樹脂部２３を成形する。このとき、シリンダー３０の貫通孔３４にも樹脂が入り込むため、樹脂部２３はシリンダー３０に対して固定され、点火器２０も樹脂部２３を介してシリンダー３０に対して固定される。点火部２１は樹脂で覆われず、露出した状態が維持される。

　第３工程では、図４（ｃ）に示すように、シリンダー３０の第２開口部３２側から樹脂を射出して、発射体４０を成形する。このとき金型としては、図４（ｃ）に示す発射体４０が成形できる構成の任意の金型を使用することができる。樹脂を射出成形して発射体４０を成形するとき、樹脂は射出時の溶融状態から冷却固化されるため、発射体４０の大径部４１の外側面４１ａは、シリンダー３０の内壁面３０ａと点火部２１に対して付着されて、作動前には移動できない状態になっている。

　第４工程では、シリンダー３０の第１開口部３１側の周壁部３３の部分と第２開口部３２側の周壁部３３の部分の両方をかしめて、第１かしめ部３５と第２かしめ部３６を形成して、第１かしめ部３５により点火器の樹脂部２３を固定して組立体２（図２）を得る。発射体４０の大径部の外径（ｄ１）、小径部の外径（ｄ２）、シリンダー３０の第２開口部３２の内径（ｉｄ）は、ｄ１＞ｉｄ≧ｄ２の関係を有しているため、作動時に小径部４２は第２開口部３２を通過できるが、大径部４１は第２開口部３２を通過できない。点火器２０の点火器２１は、発射体４０の大径部４１に形成された凹部４４に嵌め込まれた状態になる。

　以上の例に示すように、点火器２０は射出成形により成形された樹脂部２３によりシリンダー３０内に固定され、発射体４０は射出成形体によりシリンダー３０内に成形される。このため、シリンダー３０内に点火器２０や発射体４０を圧入する作業が不要になり、点火器２０や発射体４０を圧入した場合のような取り付け時の負荷がなくなる。

　また、シリンダー３０と、点火器２０および発射体４０の接触部分のクリアランスが無くなるため、シリンダー３０と、点火器２０（樹脂部２３）および発射体４０の間に配置するＯリングが不要になる。さらにシリンダー３０と点火器２０の間のクリアランス、およびシリンダー３０と発射体４０の間のクリアランスが無くなるため、点火器２０が作動したときに生じる火炎を含む燃焼生成物がシリンダー３０と点火器２０の間、およびシリンダー３０と発射体４０の間から漏れることがなくなり、全ての燃焼生成物が発射体４０に衝突して、発射体４０の移動に使用される。

　図２の発射体の組立体２において、予め成形体として形成された発射体４０を配置した場合では、外部からの振動により発射体４０がシリンダー３０から飛び出したり引っ込んだりして、導体片５０への衝突が繰り返されるおそれがある。しかし、図２の発射体の組立体２では、発射体４０がシリンダーの内壁面３０ａと点火部２１に軽く付着した状態になっているため、外部からの振動により発射体４０がシリンダー３０から飛び出したり引っ込んだりすることがなくなり、作動時における点火器２０からの圧力を受けると、発射体４０は瞬時に移動して導体片５０を切断する。さらに発射体４０と導体片５０の間の距離が確保されるため、導体片５０を破壊するとき、作動時における運動エネルギーを十分に利用できるようになる。

　本開示の発射体の組立体を含む電気回路遮断装置は、各種電気回路に配置することができ、特に自動車のバッテリー（例えば、リチウムイオンバッテリー）を含む電気回路用、電気自動車の電気回路用および家庭電化製品の電気回路用、発電所、太陽光発電装置、各種工場における分電盤、産業用リチウムイオン電池、産業用鉛蓄電池などの産業用電池を使用した定置型電池として適している。

　１　電気回路遮断装置
　１０　ハウジング
　２０　点火器
　２３　樹脂部
　３０　シリンダー
　３１　第１開口部
　３２　第２開口部
　３４　貫通孔
　４０　発射体
　５０　導体片
　６０　絶縁空間

 

Claims (8)

1. 　シリンダー内に発射体および点火器が収容配置された発射体の組立体であって、
   　前記シリンダーが、第１開口部、前記第１開口部と軸方向反対側の第２開口部、および前記第１開口部側の周壁部において周方向に間隔をおいて形成された複数の貫通孔を有しており、
   　前記点火器が、点火部と導電ピンを備えた点火器本体部と前記点火器本体部を包囲する樹脂部を有しており、
   　前記樹脂部が、前記シリンダーの第１開口部と複数の貫通孔を閉塞し、かつ前記シリンダーの貫通孔周辺の内壁面に当接されており、
   　前記発射体が合成樹脂からなり、
   　前記シリンダー内の第１開口部側に点火器が配置され、前記シリンダー内の点火器と第２開口部の間に発射体が配置されており、
   　前記シリンダーの第１開口部側の周壁部と前記第２開口部側の周壁部の両方が内側にかしめられて第１かしめ部と第２かしめ部が形成されており、前記第１かしめ部が前記点火器の樹脂部に当接されている、発射体の組立体。
2. 　前記発射体が、前記シリンダーの第１開口部側の大径部と前記シリンダーの第２開口部側の小径部を有し、大径部の外径（ｄ１）＞小径部の外径（ｄ２）の関係を有しており、
   　前記シリンダーの第２開口部の第２かしめ部がある部分の内径（ｉｄ）が、ｄ１＞ｉｄ≧ｄ２の関係を有している、請求項１記載の発射体の組立体。
3. 　合成樹脂からなるハウジング内において、前記ハウジングの第１端部側からハウジング軸方向反対側の第２端部側に向かって順に、点火器、合成樹脂からなる発射体、および電気回路の一部を形成させるための導体片が配置され、前記第２端部と前記導体片の間に閉鎖された絶縁空間を有しており、
   　前記ハウジング内にシリンダーが配置され、前記シリンダー内に前記点火器および前記発射体が配置されており、
   　前記シリンダーが、前記ハウジングの第１端部側の第１開口部、前記ハウジングの第２端部側の第２開口部、および前記第１開口部側の周壁部において周方向に間隔をおいて形成された複数の貫通孔を有しており、
   　前記点火器が、点火部と導電ピンを備えた点火器本体部と前記点火器本体部を包囲する樹脂部を有しており、
   　前記樹脂部が、前記シリンダーの第１開口部と複数の貫通孔を閉塞し、かつ前記シリンダーの貫通孔周辺の内壁面に当接されており、
   　前記シリンダーの第１開口部側の周壁部と前記第２開口部側の周壁部の両方が内側にかしめられて第１かしめ部と第２かしめ部が形成されており、前記第１かしめ部が前記点火器の樹脂部に当接されており、
   　前記導体片が、両端側の第１接続部、第２接続部および中間部分の切断部からなる板片であり、前記切断部の面が前記ハウジング軸方向に直交して配置されており、
   　前記発射体が、前記導体片の切断部とハウジング軸方向に対向されている、電気回路遮断装置。
4. 　前記点火器の樹脂部が、点火部側から導電ピン側に向かって順に形成された、第１円板部、第２円板部、第３円板部および第４円板部を有しており、
   　前記第１円板部の周面が前記シリンダーの内壁面に当接されており、
   　前記第２円板部が、周面に凹凸を有している不均一な外径を有し、前記凹凸部の凸部が前記シリンダーの第１開口部側の複数の貫通孔に入り込んでおり、
   　前記第１円板部の外径（Ｄ１）と前記第３円板部の外径（Ｄ３）が同一であり、前記第３円板部の周面が前記シリンダーの内壁面に当接されており、
   　前記第３円板部と前記第４円板部の間には、前記第３円板部の外径（Ｄ３）と前記第４円板部の外径（Ｄ４）がＤ３＞Ｄ４の関係を有していることによる環状面が形成されており、
   　前記シリンダーの第１開口部側の周壁部が内側にかしめられて第１かしめ部が形成され、前記第１かしめ部が前記環状面に当接されている、請求項３記載の電気回路遮断装置。
5. 　前記発射体が、ハウジングの第１端部側の大径部とハウジングの第２端部側の小径部を有し、大径部の外径（ｄ１）＞小径部の外径（ｄ２）の関係を有しており、
   　前記シリンダーの第２開口部の内径（ｉｄ）が、ｄ１＞ｉｄ≧ｄ２の関係を有している、請求項３または４記載の電気回路遮断装置。
6. 　前記発射体が、ハウジングの第１端部側の大径部とハウジングの第２端部側の小径部を有し、大径部の外径（ｄ１）＞小径部の外径（ｄ２）の関係を有しており、
   　前記点火器の点火部が前記大径部に形成された凹部内に入り込んだ状態で配置されている、請求項３～５のいずれか１項に記載の電気回路遮断装置。
7. 　請求項１または２記載のシリンダー内に発射体および点火器が収容配置された発射体の組立体の製造方法であり、
   　第１開口部、第１開口部側の周壁部において周方向に間隔をおいて形成された複数の貫通孔、および第２開口部を有するシリンダーを用意し、内部に点火器本体部を配置した後、前記シリンダーと点火器を金型内に配置する第１工程、
   　前記シリンダーの第１開口部側から樹脂を射出して、前記点火器の樹脂部を成形する第２工程、
   　前記シリンダーの第２開口部側から樹脂を射出して、発射体を成形する第３工程、
   　前記シリンダーの第１開口部側の周壁部と第２開口部側の周壁部の両方をかしめて第１かしめ部と第２かしめ部を形成して、第１かしめ部により前記点火器の樹脂部を固定して前記組立体を得る第４工程を有している、発射体の組立体の製造方法。
8. 　請求項３記載の電気回路遮断装置の製造方法であって、
   　ハウジング内に請求項１または２記載の樹脂からなる発射体を含む発射体の組立体を配置する工程を含む、電気回路遮断装置の製造方法。
   
    

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