WO2023063395A1 - 電気回路遮断装置 - Google Patents

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WO2023063395A1
WO2023063395A1 PCT/JP2022/038237 JP2022038237W WO2023063395A1 WO 2023063395 A1 WO2023063395 A1 WO 2023063395A1 JP 2022038237 W JP2022038237 W JP 2022038237W WO 2023063395 A1 WO2023063395 A1 WO 2023063395A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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housing
projectile
conductor piece
igniter
cut
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/038237
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
勝弘 中橋
勇哉 貝賀
Original Assignee
株式会社ダイセル
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 株式会社ダイセル filed Critical 株式会社ダイセル
Publication of WO2023063395A1 publication Critical patent/WO2023063395A1/ja

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H39/00—Switching devices actuated by an explosion produced within the device and initiated by an electric current

Definitions

  • the present invention relates to an electric circuit breaker.
  • An electric circuit may be equipped with a disconnecting device that is activated in the event of an abnormality in the equipment that composes the electric circuit or in the system in which the electric circuit is installed, thereby suddenly interrupting the continuity of the electric circuit.
  • a disconnecting device that is activated in the event of an abnormality in the equipment that composes the electric circuit or in the system in which the electric circuit is installed, thereby suddenly interrupting the continuity of the electric circuit.
  • an electrical circuit breaker has been proposed that moves a projectile at high speed with energy applied from an igniter or the like to forcibly and physically cut a conductor piece that forms part of an electrical circuit. ing.
  • the importance of electric circuit breakers applied to electric vehicles equipped with high-voltage power sources is increasing.
  • JP 2019-212455 A Japanese Patent No. 4985871
  • Electrical circuit breakers are sometimes combined with a resin housing and a metal holder in order to reduce the weight and size.
  • the projectile fired during operation stops by striking a part of the resin housing after cutting the conductor piece. Gas evaporated by arc discharge may leak. Therefore, it is desirable to suppress the occurrence of gas leakage.
  • the technology of the present disclosure has been made in view of the above-described circumstances, and its purpose is to provide an electric circuit breaker that suppresses the occurrence of gas leakage after disconnection.
  • the electric circuit breaker of the present disclosure includes: a housing as an outer shell member, which includes a housing space extending in one direction; an igniter provided in the housing; a projectile arranged in the housing, fired from one end side of the housing space by energy received from the igniter, and moving along the extending direction of the housing space; A conductor strip held in the housing and forming part of an electrical circuit, between a first connecting end on one side and a second connecting end on the other side, to be cut off by movement of the projectile.
  • the housing comprises a housing body enclosing the holding area;
  • the housing body has an upper surface on the igniter side, a lower surface on the destination side of the projectile, and a slit portion that is a recess provided in at least one of the upper surface and the lower surface. It shall be an electric circuit breaker.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating the internal structure of an electric circuit breaker 1 according to an embodiment.
  • FIG. 2 is an example of a top view of the housing body 100.
  • FIG. 3 is a top view of the conductor piece 50.
  • FIG. 4 is a front view of projectile 40.
  • FIG. 5 is a bottom view of projectile 40.
  • FIG. 6 is a perspective view of projectile 40.
  • FIG. 7A and 7B are diagrams for explaining the operating state of the blocking device 1 according to the embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating the internal structure of an electric circuit breaker (hereinafter simply referred to as "breaker") 1 according to the embodiment.
  • the breaker 1 is, for example, an electric circuit included in an automobile, a home appliance, a solar power generation system, etc., and a system including a battery (for example, a lithium ion battery) of the electric circuit. It is a device to prevent serious damage in advance.
  • the cross section along the height direction (the direction in which the housing space 13 described later extends) shown in FIG. A cross section of the device 1 is called.
  • FIG. 1 shows the state of the blocking device 1 before actuation.
  • the interrupting device 1 includes a housing 10, an igniter 20, a projectile 40, a conductor piece 50, a coolant material 60, and the like.
  • the housing 10 includes a housing space 13 extending from a first end portion 11 on the upper end side to a second end portion 12 on the lower end side.
  • This accommodation space 13 is a space formed linearly so that the projectile 40 can move, and extends along the vertical direction of the blocking device 1 .
  • a projectile 40 is accommodated at the upper end side in the vertical direction (extending direction) of the accommodation space 13 formed inside the housing 10 .
  • the up-down direction is also referred to as the Y-axis direction, the left-right direction as the X-axis direction, and the depth direction as the Z-direction.
  • the vertical direction and the XYZ direction of the blocking device 1 in this specification merely indicate the relative positional relationship of each element in the blocking device 1 for convenience of explanation of the embodiment.
  • the posture when installing the blocking device 1 is not limited to the direction shown in the drawing.
  • the housing 10 includes a housing body 100, a top holder 110, and a bottom container 120. As shown in FIG. A top holder 110 and a bottom container 120 are coupled to the housing body 100 to form an integral housing 10 .
  • the housing body 100 has, for example, a substantially prismatic outer shape.
  • the shape of the housing body 100 is not particularly limited.
  • the housing body 100 is formed with a hollow portion 145 passing therethrough in the vertical direction, and the hollow portion 145 forms part of the housing space 13. It has an upper surface 101 to which the flange portion 111 of the bottom container 120 is fixed and a lower surface 102 to which the flange portion 121 of the bottom container 120 is fixed.
  • a cylindrical upper cylindrical wall 103 is erected upward from the upper surface 101 on the outer peripheral side of the upper surface 101 of the housing body 100 .
  • the upper tubular wall 103 has, for example, a square tubular shape, but may have another shape.
  • a cylindrical lower cylindrical wall 104 extends downward from the lower surface 102 on the outer peripheral side of the lower surface 102 of the housing body 100 .
  • the lower tubular wall 104 has, for example, a square tubular shape, but may have another shape.
  • the housing body 100 is made of, for example, nylon, which is a type of polyamide synthetic resin, polycarbonate, polyamide, ABS resin, or the like.
  • FIG. 2 is an example of a top view of the housing body 100.
  • the housing body 100 has a substantially rectangular outer shape in plan view, and has a hollow portion 145 in the center thereof. This hollow portion 145 forms part of the accommodation space 13 when the housing body 100 is combined with other members forming the housing 10 .
  • Conductor piece holding holes 105A and 105B which are holes through which the conductor pieces 50 pass through the housing body 100, are provided on the left and right sides of the hollow portion 145. As shown in FIG. By passing the conductor piece 50 through the conductor piece holding holes 105A and 105B, the conductor piece 50 is arranged so as to cross the hollow portion 145 (accommodating space 13).
  • the housing body 100 is provided at its four corners with bolt holes 133 penetrating vertically.
  • An upper tubular wall 103 in the shape of a rectangular tube is erected upward from the upper surface of the housing main body 100 at the outer edge portion thereof.
  • the bolt through hole 133 is an example of a fastening through hole.
  • the housing body 100 is provided with a slit portion 131 penetrating vertically. That is, the slit portion 131 is provided as a hole penetrating between the upper surface 101 and the lower surface 102 . Formability is improved by forming a hole penetrating the slit portion 131 .
  • the slit portion 131 is provided at a position that does not cross the conductor piece holding holes 105A and 105B.
  • the slit portion 131 and the conductor piece holding holes 105A and 105B are provided at different positions within the housing body 100 .
  • Two slit portions 131 are provided around the hollow portion 145 at positions not in contact with the hollow portion 145 .
  • the slit portion 131 is provided, for example, along the circumference of a circle centered at the center position of the hollow portion 145 in top view. That is, the shape of the slit portion 131 is, for example, an arc shape. The length of the slit portion 131 in the circumferential direction of the circle is longer than the length of the circle centered on the center position of the hollow portion 145 in the radial direction. This makes it easier for the crack to reach the slit portion 131 when a crack occurs in the hollow portion 145 due to an impact or the like. Also, the two slit portions 131 are arranged symmetrically with respect to the conductor piece 50 extending in the extending direction (Z direction in FIG. 2), for example, in a direction (Z direction in FIG. 2) perpendicular to the extending direction (X direction in FIG. 2) of the conductor piece 50 when viewed from above. is provided at a position symmetrical with respect to the axis of
  • the slit portion 131 is not provided between the bolt through hole 133 and the hollow portion 145 . Also, the distance from the hollow portion 145 to the slit portion 131 is shorter than the distance from the hollow portion 145 to the bolt through hole 133 . Here, the distance represents the shortest distance. Accordingly, when comparing the portion between the hollow portion 145 and the bolt through hole 133 and the portion between the hollow portion 145 and the slit portion 131, the strength of the former is higher than the strength of the latter. If the strength is high, cracks are less likely to occur.
  • cracks are more likely to occur in the portion between the hollow portion 145 and the slit portion 131 than in the portion between the hollow portion 145 and the bolt hole 133 when receiving an impact due to the piston operation. That is, cracks from the cavity 145 toward the bolt hole 133 are less likely to occur. In other words, a crack is induced between the cavity portion 145 and the slit portion 131 . As a result, it is possible to suppress gas leakage when receiving an impact due to piston operation. A crack extending from the hollow portion 145 to the slit portion 131 does not affect the breaking performance, gas leakage, and insulation resistance of the electric circuit breaker 1 . Further, by not providing the slit portion 131 in the portion between the hollow portion 145 and the bolt through hole 133, the strength reduction of the portion between the hollow portion 145 and the bolt through hole 133 can be suppressed.
  • the slit portion 131 may not be a hole penetrating between the upper surface 101 and the lower surface 102, and is molded such that a part of the hole penetrating between the upper surface 101 and the lower surface 102 is filled with resin or the like. It may have been Moreover, the slit portion 131 may be a recess provided in at least one of the upper surface 101 and the lower surface 102 .
  • the shape of the slit portion 131 is not limited to that described here.
  • the slit portion 131 does not have to be provided along the circumference of the circle whose center is the center position of the hollow portion 145 when viewed from above.
  • the shape of the slit portion 131 may be rectangular, elliptical, or the like when viewed from above.
  • the length of the slit portion 131 in the direction orthogonal to the radial direction is longer than the length of the circle centered at the center of the hollow portion 145 in the radial direction.
  • the number of slit portions 131 is two, but the number of slit portions 131 is not limited to two, and may be one or more than two. good.
  • the top holder 110 is, for example, a cylindrical member having a stepped cylindrical shape and is hollow inside.
  • the top holder 110 includes a small-diameter cylinder portion 112 located on the upper side (first end portion 11 side), a large-diameter cylinder portion 113 located on the lower side, a connection portion 114 that connects them, and a large-diameter cylinder portion 113. It is configured including a flange portion 111 and the like extending outward from the lower end.
  • the small-diameter cylinder portion 112 and the large-diameter cylinder portion 113 are arranged coaxially, and the large-diameter cylinder portion 113 is one size larger in diameter than the small-diameter cylinder portion 112 .
  • the contour of the flange portion 111 of the top holder 110 has a substantially rectangular shape that fits inside the upper cylindrical wall 103 of the housing body 100 .
  • the flange portion 111 is provided with a bolt through hole (not shown) through which a fastening bolt is passed through in the vertical direction.
  • a hollow portion formed inside the small-diameter cylinder portion 112 in the top holder 110 functions as a housing space for housing a part of the igniter 20 as shown in FIG.
  • a hollow portion formed inside the large-diameter cylinder portion 113 of the top holder 110 communicates with a hollow portion of the housing body 100 located below, and forms a part of the housing space 13 .
  • the top holder 110 configured as described above can be formed of an appropriate metal member such as stainless steel or aluminum having excellent strength and durability.
  • the material forming the top holder 110 is not particularly limited.
  • the shape of the top holder 110 is also an example, and other shapes may be adopted.
  • the bottom container 120 has a generally hollow cylindrical shape with a bottom, and includes a side wall portion 122, a bottom wall portion 123 connected to the lower end of the side wall portion 122, a flange portion 121 connected to the upper end of the side wall portion 122, and the like. is composed of
  • the side wall portion 122 has, for example, a cylindrical shape, and the flange portion 121 extends outward from the upper end of the side wall portion 122 .
  • the contour of the flange portion 121 of the bottom container 120 has a substantially rectangular shape that fits inside the lower tubular wall 104 of the housing body 100 .
  • the flange portion 121 is provided with a bolt through hole (not shown) through which a fastening bolt is passed through in the vertical direction.
  • the bottom container 120 configured as described above can be formed of an appropriate metal member such as stainless steel, aluminum, or the like, which is excellent in strength and durability.
  • the material forming the bottom container 120 is not particularly limited.
  • the bottom container 120 may have a multilayer structure.
  • the bottom container 120 has an exterior portion facing the outside made of an appropriate metal member such as stainless steel or aluminum having excellent strength and durability, and an interior portion facing the housing space 13 made of insulating material such as synthetic resin. You may form with a member.
  • the entire bottom container 120 may be formed of an insulating member.
  • the housing 10 in this embodiment is configured by vertically assembling together the housing body 100, the top holder 110, and the bottom container 120 that are assembled integrally.
  • the conductor piece 50 is disposed through the inside of the housing body 100 during this assembly process.
  • the conductor piece 50 is passed through the conductor piece holding holes 105A and 105B of the housing body 100 and arranged so as to traverse the hollow portion 145 .
  • the top holder 110 is placed on the housing body 100 by fitting the flange portion 111 of the top holder 110 inside the upper cylindrical wall 103 of the housing body 100, and the lower cylindrical wall 104 of the housing body 100 is mounted.
  • the bottom container 120 is arranged under the housing body 100 by fitting the flange portion 121 of the bottom container 120 inside. Then, bolts are passed through the bolt holes of the top holder 110, the housing body 100, and the bottom container 120 to fasten each part. Note that this fastening is not limited to bolts, and other fastening means such as rivets may be used. Fastening means such as bolts, rivets, etc. are examples of fastening parts.
  • each part may be joined with a sealant applied between the top holder 110 and the housing main body 100, between the housing main body 100 and the conductor piece 50, and between the housing main body 100 and the bottom container 120. . Thereby, it is formed in the housing 10 .
  • the airtightness of this cylindrical housing space 13 can be enhanced. Further, the airtightness of the accommodation space 13 may be improved by interposing packing or gaskets between the respective parts instead of using the sealant or in combination with the sealant.
  • the accommodation space 13 accommodates an igniter 20, a projectile 40, a portion to be cut 53 of the conductor piece 50, a coolant material 60, and the like, which will be described in detail below.
  • the igniter 20 is an electric igniter that includes an ignition portion 21 containing an ignition charge and an igniter body 22 having a pair of conductive pins (not shown) connected to the ignition portion 21 .
  • the igniter main body 22 is surrounded by, for example, insulating resin. Further, the tip side of the pair of conductive pins in the igniter main body 22 is exposed to the outside, and is connected to the power source when the breaking device 1 is used.
  • the igniter body 22 includes a substantially columnar body portion 221 housed inside the small-diameter cylinder portion 112 of the top holder 110 and a connector portion 222 positioned above the body portion 221 .
  • the igniter main body 22 is fixed to the small-diameter cylinder portion 112 by, for example, press-fitting the main body portion 221 into the inner peripheral surface of the small-diameter cylinder portion 112 .
  • a constricted portion whose outer peripheral surface is recessed compared to other portions is formed annularly along the circumferential direction of the main body portion 221, and the O-ring 223 is fitted into this constricted portion.
  • the O-ring 223 is made of, for example, rubber (such as silicone rubber) or synthetic resin, and functions to increase airtightness between the inner peripheral surface of the small-diameter cylinder portion 112 and the body portion 221 .
  • the connector portion 222 of the igniter 20 is arranged to protrude to the outside through an opening portion 112A formed at the upper end of the small-diameter cylinder portion 112 .
  • the connector part 222 has, for example, a cylindrical shape that covers the sides of the conductive pins, and is configured to be connectable with a connector on the power supply side.
  • the ignition part 21 of the igniter 20 is arranged so as to face the accommodation space 13 of the housing 10 (more specifically, the cavity formed inside the large-diameter cylinder part 113).
  • the ignition part 21 is configured, for example, as a form in which an ignition charge is accommodated in an igniter cup.
  • the ignition charge is accommodated in the igniter cup of the ignition part 21 in contact with a bridge wire (resistor) that connects the base ends of a pair of conductive pins.
  • ZPP zirconium/potassium perchlorate
  • ZWPP zirconium/tungsten/potassium perchlorate
  • THPP titanium hydride/potassium perchlorate
  • lead tricinate or the like
  • the igniter 20 When the igniter 20 is actuated, when an operating current for igniting the igniter is supplied from the power supply to the conductive pin, the bridge wire in the igniter 21 generates heat, and as a result, the igniter in the igniter cup is ignited and burned. and combustion gases are generated. Then, the pressure in the igniter cup rises with the combustion of the ignition powder in the igniter cup of the ignition portion 21, the split surface 21A of the igniter cup splits, and the combustion gas flows from the igniter cup into the accommodation space 13. is released to More specifically, the combustion gas from the igniter cup is discharged to a recessed portion 411 in a later-described piston portion 41 of the projectile 40 arranged in the housing space 13 . As a result, the projectile 40 is launched downward along the housing space 13 from the initial position shown in FIG.
  • FIG. 3 is a top view of the conductor piece 50.
  • the conductor piece 50 is a conductive metal body that constitutes a part of the components of the circuit breaker 1 and also forms a part of a predetermined electric circuit when the circuit breaker 1 is attached to the circuit. (bus bar).
  • the conductor piece 50 is held in the housing body 100 and arranged across a cavity 145 within the housing body. In the present embodiment, the holding area is defined by the inner wall of the housing body 100 holding the conductor piece 50 (cavity 145).
  • the conductor piece 50 can be made of metal such as copper (Cu), for example. However, the conductor piece 50 may be made of a metal other than copper, or may be made of an alloy of copper and another metal. Manganese (Mn), nickel (Ni), platinum (Pt), and the like can be exemplified as metals other than copper contained in the conductor piece 50 .
  • the conductor piece 50 is formed as an elongated plate piece as a whole, and includes a first connection end portion 51 and a second connection end portion 52 on both end sides, and an excised portion located in the middle portion thereof. 53 and the like are included.
  • Connection holes 51A and 52A are provided in the first connection end portion 51 and the second connection end portion 52 of the conductor piece 50, respectively. These connection holes 51A and 52A are used to connect with other conductors (for example, lead wires) in an electric circuit.
  • illustration of the connection holes 51A and 52A in the conductor piece 50 is omitted.
  • the cut portion 53 of the conductor piece 50 is forcibly and physically cut off by the rod portion 42 of the projectile 40 when an abnormality such as an excessive current occurs in the electric circuit to which the breaking device 1 is applied. , are cut from the first connection end portion 51 and the second connection end portion 52 . Incisions (slits) 54 are formed at both ends of the portion to be cut 53 of the conductor piece 50 so that the portion to be cut 53 is easily cut and excised.
  • the conductor piece 50 is cut at a position overlapping with the inner wall surface (inner wall surface) of the inner wall defining the hollow portion 145 of the housing body 100, that is, at a position overlapping with the outer peripheral surface of the rod portion 42, and the cut portion 53 is cut off.
  • the conductor piece 50 can adopt various forms, and its shape is not particularly limited.
  • the surfaces of the first connecting end portion 51, the second connecting end portion 52, and the cut portion 53 form the same surface, but the present invention is not limited to this.
  • the conductor piece 50 may be connected to the first connecting end portion 51 and the second connecting end portion 52 in such a manner that the cut portion 53 is orthogonal or inclined.
  • the planar shape of the cut portion 53 of the conductor piece 50 is not particularly limited.
  • the shapes of the first connection end portion 51 and the second connection end portion 52 of the conductor piece 50 are not particularly limited, either.
  • the cut 54 in the conductor piece 50 can be omitted as appropriate.
  • the coolant material 60 arranged in the accommodation space 13 in the housing 10 will be described.
  • the portion to be cut 53 of the conductor piece 50 held in the pair of conductor piece holding holes 105A and 105B in the housing body 100 are laid across the accommodation space 13 of the housing 10 .
  • the area (space) where the projectile 40 is arranged across the cut portion 53 of the conductor piece 50 will be referred to as a "projectile initial arrangement area R1".
  • a region (space) located on the opposite side of 40 is called an "arc extinguishing region R2".
  • the projectile initial placement region R1 and the arc extinguishing region R2 are formed by the section to be cut 53. Both are in communication, not completely isolated.
  • the projectile initial placement region R1 and the arc extinguishing region R2 may be completely separated by the excised portion 53.
  • the arc-extinguishing region R2 of the housing space 13 is a region (space) for receiving the excised portion 53 excised by the rod portion 42 of the projectile 40 fired when the blocking device 1 (igniter 20) is activated.
  • a coolant material 60 as an arc-extinguishing material is arranged in the arc-extinguishing region R2. The coolant material 60 removes the arc generated when the projectile 40 cuts the cut portion 53 of the conductor piece 50 and the heat energy of the cut portion 53, and cools it to suppress arc generation at the time of current interruption, or , is a coolant for extinguishing (extinguishing) the generated arc.
  • the arc extinguishing region R2 in the interrupting device 1 is a space for receiving the excised portion 53 excised from the first connection end 51 and the second connection end 52 of the conductor piece 50 by the projectile 40, and at the same time, It is significant as a space for effectively extinguishing the arc generated when the body 40 cuts the portion 53 to be cut.
  • a coolant material 60 is arranged as an arc extinguishing material in the arc extinguishing region R2.
  • the coolant material 60 is solid. Further, as one aspect of the embodiment, the coolant material 60 is formed of a shape retainer.
  • the shape retainer here is, for example, a material that maintains a constant shape when no external force is applied, and can maintain integrity (does not fall apart) even if deformation may occur when an external force is applied.
  • a shape-retaining body obtained by molding a fibrous body into a desired shape can be exemplified.
  • the coolant material 60 is made of metal fiber as a shape retainer.
  • the metal fibers forming the coolant material 60 include at least one of steel wool and copper wool.
  • the above aspects of the coolant material 60 are merely examples, and the present invention is not limited to these.
  • the coolant material 60 is, for example, generally shaped like a disk and arranged at the bottom of the bottom container 120 .
  • FIG. 4 is a front view of projectile 40
  • FIG. 5 is a bottom view of projectile 40
  • FIG. 6 in order to show the lower surface of the projectile 40, the lower surface of the projectile 40 is shown facing upward in the figure.
  • the projectile 40 is made of, for example, an insulating material such as synthetic resin, and includes a piston portion 41 and a rod portion 42 connected to the piston portion 41 .
  • the piston portion 41 has a substantially cylindrical shape, and has an outer diameter approximately corresponding to the inner diameter of the large-diameter cylinder portion 113 of the top holder 110 .
  • the diameter of the piston portion 41 may be slightly smaller than the inner diameter of the large-diameter cylinder portion 113 .
  • the shape of the projectile 40 can be appropriately changed according to the shape of the housing 10 and the like.
  • the piston portion 41 has an outer diameter larger than the diameter of the hollow portion 145 in the housing body 100, and is configured so as not to enter the hollow portion 145 but to abut against surrounding members forming the hollow portion 145. be. That is, the cross-sectional area perpendicular to the movement direction (axial direction) on the tip end side connected to the rod portion 42 of the piston portion 41 is larger than the cross-sectional area of the rod portion 42 on the rear end side and the cross-sectional area of the hollow portion 145 . is also greatly formed.
  • the shape of the projectile 40 can be appropriately changed according to the shape of the housing 10 and the like.
  • a hollow portion 411 having, for example, a cylindrical shape is formed on the upper surface of the piston portion 41 , and the ignition portion 21 is received in the hollow portion 411 .
  • a bottom surface of the recessed portion 411 is formed as a pressure receiving surface 411A that receives energy received from the igniter 20 when the igniter 20 is activated.
  • a constricted portion whose outer peripheral surface is recessed compared to other locations is formed annularly along the circumferential direction of the piston portion 41, and the O-ring 43 is fitted into this constricted portion.
  • the O-ring 43 is made of, for example, rubber (such as silicone rubber) or synthetic resin, and functions to improve airtightness between the inner peripheral surface of the large-diameter cylinder portion 113 and the piston portion 41 .
  • the rod portion 42 of the projectile 40 is, for example, a rod-shaped member that has an outer peripheral surface with a smaller diameter than the piston portion 41 and extends along the extending direction of the housing space 13 . connected together.
  • the rod portion 42 moves along the extending direction of the housing space 13 when the igniter 20 is actuated, and is inserted into the hollow portion 145 of the housing body 100 .
  • a lower end surface of the rod portion 42 is formed as a cut surface 420 for cutting the portion to be cut 53 from the conductor piece 50 when the blocking device 1 is actuated.
  • the rod portion 42 in this embodiment has a substantially cylindrical shape, the shape is not particularly limited. No change depending on get.
  • the rod portion 42 may have a columnar shape such as a cylinder, an elliptical column, or a prism, for example.
  • the distal end side region including the cut surface 420 of the rod portion 42 of the projectile 40 is arranged above the hollow portion (holding region) 145 of the housing body 100. ing.
  • the energy from the igniter 20 is received by the upper surface of the piston part 41 including the pressure receiving surface 411A when the igniter 20 is actuated. It is launched from the initial position shown and moves at high speed along the housing space 13 toward the second end 12 (downward). Specifically, as shown in FIG. 1 , the piston portion 41 of the projectile 40 is accommodated inside the large-diameter cylinder portion 113 of the top holder 110 and is axially moved along the inner wall surface of the large-diameter cylinder portion 113 . It is slidable in any direction. After being shot, the projectile 40 stops when the lower end surface of the piston portion 41 abuts (collides) with the upper surface 101 of the housing body 100 .
  • the rod portion 42 is fitted into the hollow portion 145 up to the rear end 421 .
  • the piston portion 41 of the projectile 40 has a substantially cylindrical shape, but the shape is not particularly limited. Appropriate shape and size can be adopted for the outer shape of piston portion 41 according to the shape and size of the inner wall surface of large-diameter cylinder portion 113 .
  • FIG. 1 shows the state before the operation of the breaking device 1 (hereinafter also referred to as "initial state before operation").
  • the projectile 40 in the blocking device 1 is such that the piston portion 41 is positioned on the side of the first end portion 11 (upper end side) in the housing space 13 and the cut surface 420 formed at the lower end of the rod portion 42 is set to the initial position positioned on the upper surface of the cut portion 53 of the conductor piece 50 .
  • the interrupter 1 includes an abnormality detection sensor (not shown) that detects an abnormal state of a device (vehicle, power generation equipment, power storage equipment, etc.) to which the electric circuit to be interrupted is connected, and an igniter 20 A control unit (not shown) for controlling the operation of is further provided.
  • the abnormality detection sensor may be capable of detecting an abnormal state based on the voltage or the temperature of the conductor piece 50 in addition to the current flowing through the conductor piece 50 .
  • the abnormality detection sensor is, for example, a shock sensor, a temperature sensor, an acceleration sensor, a vibration sensor, etc., and detects abnormal conditions such as accidents and fires based on shock, temperature, acceleration, and vibration in devices such as vehicles. good too.
  • the control unit of the blocking device 1 is, for example, a computer capable of exhibiting a predetermined function by executing a predetermined control program.
  • a predetermined function by the control unit can also be realized by corresponding hardware.
  • the abnormal current is detected by the abnormality detection sensor.
  • Abnormality information about the detected abnormal current is transferred from the abnormality detection sensor to the control unit.
  • the control unit receives power from an external power supply (not shown) connected to the conductive pin of the igniter 20 based on the current value detected by the abnormality detection sensor, and operates the igniter 20.
  • the abnormal current may be a current value exceeding a predetermined threshold set for protection of a predetermined electric circuit.
  • the above-described abnormality detection sensor and control unit may not be included in the components of the blocking device 1, and may be included in a device separate from the blocking device 1, for example. Moreover, the abnormality detection sensor and the control unit are not essential components of the breaking device 1 .
  • the controller of the breaker 1 activates the igniter 20 . That is, as a result of supplying an operating current from an external power source (not shown) to the conductive pin of the igniter 20, the igniter in the igniter 21 is ignited and burned to generate combustion gas. Then, the split surface 21 ⁇ /b>A is cleaved due to the increase in pressure inside the ignition portion 21 , and combustion gas of the ignition powder is released from inside the ignition portion 21 into the housing space 13 .
  • the ignition portion 21 of the igniter 20 is received in the recessed portion 411 of the piston portion 41, and the split surface 21A of the ignition portion 21 is arranged to face the pressure receiving surface 411A of the recessed portion 411 of the projectile 40. ing. Therefore, the combustion gas from the ignition portion 21 is discharged to the recessed portion 411, and the pressure (combustion energy) of the combustion gas is transmitted to the upper surface of the piston portion 41 including the pressure receiving surface 411A. As a result, the projectile 40 moves downward in the accommodation space 13 along the extending direction (axial direction) of the accommodation space 13 .
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the operating state of the blocking device 1 according to the embodiment.
  • the upper part of FIG. 7 shows the situation during the operation of the breaking device 1, and the lower part of FIG. 7 shows the situation after the breaking device 1 has been operated.
  • the projectile 40 which receives the pressure (combustion energy) of the combustion gas of the ignition charge, is vigorously pushed downward.
  • the cut surface 420 pushes through each boundary between the first connecting end 51 and the second connecting end 52 of the conductor piece 50 and the cut portion 53 by shearing. As a result, the portion to be cut 53 is cut from the conductor piece 50 .
  • the shape and size of the projectile 40 may be freely determined as long as the projectile 40 can move smoothly along the extending direction (axial direction) of the housing space 13 when the igniter 20 is activated.
  • the outer diameter of the piston portion 41 of the projectile 40 may be set equal to the inner diameter of the large-diameter cylinder portion 113 of the top holder 110 .
  • the projectile 40 moves in the extending direction of the accommodation space 13 by a predetermined stroke ( axial direction).
  • the cut portion 53 cut from the conductor piece 50 by the rod portion 42 of the projectile 40 is received in the arc extinguishing region R2 where the coolant material 60 is arranged.
  • the first connection end portion 51 and the second connection end portion 52 located at both ends of the conductor piece 50 are electrically disconnected, and the predetermined electric circuit to which the breaking device 1 is applied is forcibly broken.
  • an arc is generated between the cut portion 53 being cut and the first connection end portion 51 and the second connection end portion 52.
  • the coolant material 60 absorbs heat energy from the arc and the cut portion 53, cools the arc, and quickly extinguishes the arc, thereby suppressing the influence of the arc. Furthermore, when the projectile 40 is moved by the operation of the igniter 20 to excise the excised portion 53, the piston portion 41 moves in the large-diameter cylinder portion 113 and moves toward the projectile initial placement region R1 side. The arc is guided to the arc-extinguishing region R2 side by pushing the gas together with the particles of the conductor piece 50 evaporated by the arc heat to the arc-extinguishing region R2 side, and extinguished by the coolant material 60 and the like.
  • the blocking device 1 has a housing body 100 having a slit portion 131 . Since the housing body 100 has the slit portion 131 , even if a crack occurs outward from the hollow portion 145 when receiving an impact due to the operation of the piston, the crack stops at the slit portion 131 and the crack stops at the housing body 100 . can be suppressed from reaching the outside of the Since the crack does not reach the outside of the housing body 100, it is possible to suppress the internal gas from leaking to the outside.
  • Reference Signs List 1 Breaker 10 : Housing 13 : Housing space 20 : Ignitor 40 : Projectile 42 : Rod 50 : Conductor piece 53 : Cut portion 60 : Coolant material 100 : Housing body 110 : Top holder 120 : Bottom container 131 : Slit part 145: hollow part (holding area)

Abstract

外殻部材として一方向に延在する収容空間を内包するハウジングと、ハウジングに設けられた点火器と、ハウジング内に配置され、点火器から受けるエネルギーによって収容空間の一端側から発射され、収容空間の延在方向に沿って移動する発射体と、ハウジングに保持され、電気回路の一部を形成する導体片であって、第一接続端部と第二接続端部との間に発射体の移動によって切除される被切除部を有し、当該被切除部が収容空間を横切るように配置された導体片とを備え、収容空間のうち、導体片を保持したハウジングの内壁によって画定される領域を保持領域とし、ハウジングが、保持領域を内包するハウジング本体を備え、ハウジング本体は、点火器側の上面と、発射体の移動先側の下面と、上面及び下面のうちの少なくとも一方に設けられる凹みであるスリット部とを有する、電気回路遮断装置とする。

Description

電気回路遮断装置
　本発明は、電気回路遮断装置に関する。
　電気回路には、その電気回路を構成する機器の異常時や、該電気回路が搭載されたシステムの異常時に作動することによって該電気回路での導通を緊急に遮断する遮断装置が設けられる場合がある。その一態様として、点火器等から付与されるエネルギーによって発射体を高速で移動させて、電気回路の一部を形成する導体片を強制的に且つ物理的に切断する電気回路遮断装置が提案されている。また、近年では、高電圧の電源を搭載する電気自動車に適用される電気回路遮断装置の重要性が益々高まっている。
特開２０１９－２１２４５５号公報 特許第４９８５８７１号公報
　電気回路遮断装置は、軽量小型化のために樹脂ハウジングと金属ホルダとを組み合わせることがある。この場合、電気回路遮断装置において、作動時に発射された発射体は、導体片を切断後、樹脂ハウジングの一部に突き当ることで停止するが、作動時に樹脂ハウジングが割れることで、切断時のアーク放電によって蒸発したガスが漏れる可能性がある。このため、ガス漏れの発生を抑制することが望ましい。
　本開示の技術は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、切断後のガス漏れの発生を抑制した電気回路遮断装置を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本開示の電気回路遮断装置は、
　外殻部材として、一方向に延在する収容空間を内包するハウジングと、
　前記ハウジングに設けられた点火器と、
　前記ハウジング内に配置され、前記点火器から受けるエネルギーによって前記収容空間の一端側から発射され、前記収容空間の延在方向に沿って移動する発射体と、
　前記ハウジングに保持され、電気回路の一部を形成する導体片であって、一方の第一接続端部と他方の第二接続端部との間に、前記発射体の移動によって切除される被切除部を有し、当該被切除部が前記収容空間を横切るように配置された導体片と、
を備え、
　前記収容空間のうち、前記導体片を保持した前記ハウジングの内壁によって画定される領域を保持領域とし、
　前記ハウジングが、前記保持領域を内包するハウジング本体を備え、
　前記ハウジング本体は、前記点火器側の上面と、前記発射体の移動先側の下面と、前記上面及び前記下面のうちの少なくとも一方に設けられる凹みであるスリット部とを有する、
電気回路遮断装置とする。
　本開示によれば、作動後のガス漏れの発生を抑制した電気回路遮断装置を提供できる。
図１は、実施形態に係る電気回路遮断装置１の内部構造を説明する図である。 図２は、ハウジング本体１００の上面図の例である。 図３は、導体片５０の上面図である。 図４は、発射体４０の正面図である。 図５は、発射体４０の下面図である。 図６は、発射体４０の斜視図である。 図７は、実施形態に係る遮断装置１の作動状況を説明する図である。
　＜第一実施形態＞
　以下に、図面を参照して本開示の実施形態に係る電気回路遮断装置について説明する。なお、実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は、一例であって、本開示の主旨から逸脱しない範囲内で、適宜、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。本開示は、実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。
　＜構成＞
　図１は、実施形態に係る電気回路遮断装置（以下、単に「遮断装置」という）１の内部構造を説明する図である。遮断装置１は、例えば、自動車や家庭電化製品、太陽光発電システム等に含まれる電気回路や、当該電気回路のバッテリー（例えば、リチウムイオンバッテリー）を含むシステムの異常時に、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ための装置である。本明細書においては、図１に示す高さ方向（後述する収容空間１３が延在する方向）に沿った断面を遮断装置１の縦断面といい、高さ方向と直交する方向の断面を遮断装置１の横断面という。図１は、遮断装置１の作動前の状態を示している。
　遮断装置１は、ハウジング１０、点火器２０、発射体４０、導体片５０、クーラント材６０等を含んでいる。ハウジング１０は、外殻部材として、上端側の第１端部１１から下端側の第２端部１２の方向に延在する収容空間１３を内包している。この収容空間１３は、発射体４０が移動可能なように直線状に形成された空間であり、遮断装置１の上下方向に沿って延在している。図１に示すように、ハウジング１０の内部に形成された収容空間１３の上下方向（延在方向）における上端側には、発射体４０が収容されている。本明細書では、上下方向をＹ軸方向、左右方向をＸ軸方向、奥行き方向をＺ方向とも称す。但し、本明細書において遮断装置１の上下方向及びＸＹＺ方向は、実施形態の説明の便宜上、遮断装置１における各要素の相対的な位置関係を示すものに過ぎない。例えば、遮断装置１を設置する際の姿勢が図に示した方向に限定されるものではない。
　[ハウジング]
　ハウジング１０は、ハウジング本体１００、トップホルダ１１０、ボトム容器１２０を含む。ハウジング本体１００には、トップホルダ１１０およびボトム容器１２０が結合されており、これによって一体のハウジング１０が形成されている。
　ハウジング本体１００は、例えば、概略角柱形状の外形を有している。但し、ハウジング本体１００の形状は特に限定されない。また、ハウジング本体１００には、上下方向に沿って空洞部１４５が貫通するように形成されており、この空洞部１４５は収容空間１３の一部を形成しているハウジング本体１００は、トップホルダ１１０のフランジ部１１１が固定される上面１０１と、ボトム容器１２０のフランジ部１２１が固定される下面１０２を有する。本実施形態においては、ハウジング本体１００における上面１０１の外周側には、当該上面１０１から上方に向けて筒状の上筒壁１０３が立設されている。本実施形態において、上筒壁１０３は、例えば角筒形状を有しているが、他の形状を有していてもよい。また、ハウジング本体１００における下面１０２の外周側には、当該下面１０２から下方に向けて筒状の下筒壁１０４が垂設されている。本実施形態において、下筒壁１０４は、例えば角筒形状を有しているが、他の形状を有していてもよい。ハウジング本体１００は、例えば、ポリアミド合成樹脂の一種であるナイロン、ポリカーボネート、ポリアミド、ＡＢＳ樹脂などによって成形される。
　図２は、ハウジング本体１００の上面図の例である。ハウジング本体１００は、平面視において外形が略四角形であり、その中央に空洞部１４５が設けられている。この空洞部１４５は、ハウジング本体１００がハウジング１０を成す他の部材と組み合わされた場合に、収容空間１３の一部を形成する。空洞部１４５の左右には、ハウジング本体１００を貫通し、導体片５０を通す孔である導体片保持孔１０５Ａ、１０５Ｂが設けられる。導体片保持孔１０５Ａ、１０５Ｂに導体片５０を通すことで、導体片５０が空洞部１４５（収容空間１３）を横切るように配置される。ハウジング本体１００には、上下方向に貫通したボルト通し孔１３３が四隅に設けられている。ハウジング本体１００における上面の外縁部分には、当該上面から上方に向けて角筒状の上筒壁１０３が立設されている。ボルト通し孔１３３は、締結用貫通孔の例である。
　また、ハウジング本体１００には、上下方向に貫通したスリット部１３１が設けられている。すなわち、スリット部１３１は、上面１０１と下面１０２との間を貫通する孔として設けられる。スリット部１３１を貫通する孔とすることで成形性がよくなる。スリット部１３１は、導体片保持孔１０５Ａ、１０５Ｂと交差しない位置に設けられる。スリット部１３１と、導体片保持孔１０５Ａ及び１０５Ｂとは、ハウジング本体１００内において、異なる位置に設けられる。また、スリット部１３１は、空洞部１４５の周囲であって、空洞部１４５と接しない位置に、２か所、設けられる。スリット部１３１は、例えば、上面視で、空洞部１４５の中心の位置を中心とする円の円周に沿って設けられる。すなわち、スリット部１３１の形状は、例えば、円弧状である。スリット部１３１は、空洞部１４５の中心の位置を中心とする円の径方向の長さより、当該円の円周方向の長さの方が長い。これにより、衝撃等により空洞部１４５から亀裂が発生した場合に、亀裂がスリット部１３１に達しやすくなる。また、２つのスリット部１３１は、例えば、上面視で、導体片５０の延伸方向（図２のＸ方向）と直交する方向（図２のＺ方向）に、延伸方向に伸びる導体片５０を対称の軸として線対称となる位置に設けられる。
　また、スリット部１３１は、ボルト通し孔１３３と空洞部１４５との間には設けられない。また、空洞部１４５からスリット部１３１までの距離は、空洞部１４５からボルト通し孔１３３までの距離よりも短い。ここで、距離は最短距離を表す。これにより、空洞部１４５とボルト通し孔１３３との間の部分と、空洞部１４５とスリット部１３１との間の部分とを比べた場合、前者の強度は後者の強度よりも高い。強度が高いと亀裂が発生しにくい。よって、ピストン作動による衝撃を受けた際、空洞部１４５とボルト通し孔１３３との間の部分よりも、空洞部１４５とスリット部１３１との間の部分の方が、亀裂が発生しやすくなる。すなわち、空洞部１４５からボルト通し孔１３３に向かう亀裂が発生しにくくなる。つまり、亀裂が空洞部１４５とスリット部１３１との間に誘導される。これにより、ピストン作動による衝撃を受けた際のガス漏れを抑制することができる。空洞部１４５からスリット部１３１までの亀裂は、電気回路遮断装置１の遮断性能、ガス漏れ、絶縁抵抗に影響しない。また、空洞部１４５とボルト通し孔１３３との間の部分に、スリット部１３１を設けないことで、空洞部１４５とボルト通し孔１３３との間の部分の強度低下を抑制することができる。
　また、スリット部１３１は、上面１０１と下面１０２との間を貫通する孔でなくてもよく、上面１０１と下面１０２との間を貫通する孔の一部が樹脂等により充填されるように成形されたものでもよい。また、スリット部１３１は、上面１０１および下面１０２のうち少なくとも一方に設けられた凹みであってもよい。スリット部１３１の形状は、ここに記載したものに限定されない。スリット部１３１は、上面視で、空洞部１４５の中心の位置を中心とする円の円周に沿って設けられなくてもよい。スリット部１３１の形状は、上面視で、長方形、楕円形などであってもよい。この場合、スリット部１３１は、空洞部１４５の中心の位置を中心とする円の径方向の長さより、当該径方向に直交する方向の長さの方が長い。ここでは、スリット部１３１の数は、２か所としたが、スリット部１３１の数は２か所に限定されるものではなく、１か所であっても、２か所超であってもよい。
　[トップホルダ]
　次に、トップホルダ１１０について説明する。トップホルダ１１０は、例えば、段付き円筒形状を有するシリンダ部材であり、内側が空洞状になっている。トップホルダ１１０は、上側（第１端部１１側）に位置する小径シリンダ部１１２と、下側に位置する大径シリンダ部１１３と、これらを接続する接続部１１４と、大径シリンダ部１１３の下端から外側に向かって延在するフランジ部１１１等を含んで構成されている。例えば、小径シリンダ部１１２および大径シリンダ部１１３は同軸に配置されており、大径シリンダ部１１３は小径シリンダ部１１２よりも直径が一回り大きい。
　また、トップホルダ１１０におけるフランジ部１１１の輪郭は、ハウジング本体１００における上筒壁１０３の内側に収まるような概略四角形を有している。フランジ部１１１には、締結用のボルトを通すボルト通し孔（不図示）が上下方向に貫通して設けられている。
　トップホルダ１１０における小径シリンダ部１１２の内側に形成される空洞部は、図１に示すように点火器２０の一部を収容する収容空間として機能する。また、トップホルダ１１０における大径シリンダ部１１３の内側に形成される空洞部は、下方に位置するハウジング本体１００の空洞部と連通しており、収容空間１３の一部を形成している。上記のように構成されるトップホルダ１１０は、例えば、強度、耐久性に優れたステンレス、アルミニウム等といった適宜の金属製部材によって形成することができる。但し、トップホルダ１１０を形成する材料は特に限定されない。また、トップホルダ１１０の形状についても上記態様は一例であり、他の形状を採用してもよい。
　[ボトム容器]
　次に、ボトム容器１２０について説明する。ボトム容器１２０は、内部が空洞状の概略有底筒形状を有し、側壁部１２２、側壁部１２２の下端に接続される底壁部１２３、側壁部１２２の上端に接続されるフランジ部１２１等を含んで構成されている。側壁部１２２は、例えば円筒形状を有しており、フランジ部１２１は側壁部１２２における上端から外側に向かって延在している。ボトム容器１２０におけるフランジ部１２１の輪郭は、ハウジング本体１００における下筒壁１０４の内側に収まるような概略四角形を有している。フランジ部１２１には、締結用のボルトを通すボルト通し孔（不図示）が上下方向に貫通して設けられている。
　なお、ボトム容器１２０の形状に関する上記態様は一例であり、他の形状を採用してもよい。また、ボトム容器１２０の内側に形成される空洞部は、上方に位置するハウジング本体１００と連通しており、収容空間１３の一部を形成している。上記のように構成されるボトム容器１２０は、例えば、強度、耐久性に優れたステンレス、アルミニウム等といった適宜の金属製部材によって形成することができる。但し、ボトム容器１２０を形成する材料は特に限定されない。また、ボトム容器１２０は複層構造となっていてもよい。例えば、ボトム容器１２０は、外部に面する外装部を強度、耐久性に優れたステンレス、アルミニウム等といった適宜の金属製部材によって形成し、収容空間１３側に面する内装部を合成樹脂等といった絶縁部材によって形成してもよい。勿論、ボトム容器１２０の全体を絶縁部材によって形成してもよい。
　上記のように、本実施形態におけるハウジング１０は、一体に組み付けられるハウジング本体１００、トップホルダ１１０、およびボトム容器１２０を上下方向に一体に組み付けて構成される。また、この組み付けの過程で、ハウジング本体１００内を通して導体片５０が配設される。例えば、ハウジング本体１００の導体片保持孔１０５Ａ、１０５Ｂに導体片５０を通し、導体片が空洞部１４５を横切るように配置される。この状態で、ハウジング本体１００における上筒壁１０３の内側に、トップホルダ１１０のフランジ部１１１を嵌挿して、トップホルダ１１０をハウジング本体１００上に配置すると共に、ハウジング本体１００における下筒壁１０４の内側に、ボトム容器１２０のフランジ部１２１を嵌挿して、ボトム容器１２０をハウジング本体１００下に配置する。そして、トップホルダ１１０、ハウジング本体１００、および、ボトム容器１２０の各ボルト通し孔にボルトを通して各部を締結する。なお、この締結は、ボルトに限らず、リベット等、他の締結手段によって締結されてもよい。ボルト、リベット等の締結手段は、締結部品の例である。
　また、トップホルダ１１０とハウジング本体１００との間、ハウジング本体１００及び導体片５０との間、並びに、ハウジング本体１００とボトム容器１２０との間にシーラントを塗布した状態で各部を結合してもよい。これにより、ハウジング１０内に形成される。この筒状の収容空間１３の気密性を高めることができる。また、シーラントの代わりに、或いはシーラントと併用して各部の間にパッキンやガスケットを介在させることによって収容空間１３の気密性を高めるようにしてもよい。この収容空間１３には、以下に詳述する点火器２０、発射体４０、導体片５０における被切除部５３、及びクーラント材６０等が収容される。
　[点火器]
　次に、点火器２０について説明する。点火器２０は、点火薬を含む点火部２１と、点火部２１に接続された一対の導電ピン（図示せず）を有する点火器本体２２を備えた電気式点火器である。点火器本体２２は、例えば、絶縁樹脂によって包囲されている。また、点火器本体２２における一対の導電ピンの先端側は外部に露出しており、遮断装置１の使用時に電源と接続される。
　点火器本体２２は、トップホルダ１１０における小径シリンダ部１１２の内部に収容された概略円柱状の本体部２２１と、本体部２２１の上部に位置するコネクタ部２２２を備えている。点火器本体２２は、例えば、本体部２２１を小径シリンダ部１１２の内周面に圧入することによって小径シリンダ部１１２に固定されている。また、本体部２２１の軸方向中間部には、外周面が他所に比べて窪んだ括れ部が本体部２２１の周方向に沿って環状に形成されており、この括れ部にＯリング２２３が嵌め込まれている。Ｏリング２２３は、例えば、ゴム（例えばシリコーンゴム）や合成樹脂によって形成されており、小径シリンダ部１１２における内周面と本体部２２１との間の気密性を高めるように機能する。
　点火器２０におけるコネクタ部２２２は、小径シリンダ部１１２の上端に形成された開口部１１２Ａを通じて外部に突出して配置されている。コネクタ部２２２は、例えば、導電ピンの側方を覆う円筒形状を有しており、電源側のコネクタと接続できるように構成されている。
　図１に示すように、点火器２０の点火部２１は、ハウジング１０の収容空間１３（より詳しくは、大径シリンダ部１１３の内側に形成される空洞部）を臨むようにして配置されている。点火部２１は、例えば、点火器カップ内に点火薬を収容する形態として構成されている。例えば、点火薬は、一対の導電ピンの基端同士を連結するように連架されたブリッジワイヤ（抵抗体）に接触した状態で点火部２１における点火器カップ内に収容されている。点火薬としては、例えば、ＺＰＰ（ジルコニウム・過塩素酸カリウム）、ＺＷＰＰ（ジルコニウム・タングステン・過塩素酸カリウム）、ＴＨＰＰ（水素化チタン・過塩素酸カリウム）、鉛トリシネート等を採用してもよい。
　点火器２０を作動させる際、点火薬を点火するための作動電流が電源から導電ピンに供給されると、点火部２１におけるブリッジワイヤが発熱する結果、点火器カップ内の点火薬が着火、燃焼し、燃焼ガスが生成される。そして、点火部２１の点火器カップ内における点火薬の燃焼に伴って当該点火器カップ内の圧力が上昇し、点火器カップの開裂面２１Ａが開裂し、点火器カップから燃焼ガスが収容空間１３へと放出される。より具体的には、点火器カップからの燃焼ガスは、収容空間１３内に配置された発射体４０の後述するピストン部４１における窪み部４１１に放出される。これにより発射体４０は、図１の初期位置から収容空間１３に沿って下側へ発射される。
　[導体片]
　次に、導体片５０について説明する。図３は、導体片５０の上面図である。導体片５０は、遮断装置１の構成要素の一部を構成すると共に、遮断装置１を所定の電気回路に取り付けたときに当該電気回路の一部を形成する導電性の金属体であり、バスバー（bus bar）と呼ばれる場合がある。導体片５０は、ハウジング本体１００に保持され、ハウジング本体内の空洞部１４５を横切るように配置されている。本実施形態では、このように導体片５０を保持したハウジング本体１００の内壁によって画定される領域（空洞部１４５）を保持領域としている。
　導体片５０は、例えば、銅（Ｃｕ）等の金属によって形成することができる。但し、導体片５０は、銅以外の金属で形成されていてもよいし、銅と他の金属との合金で形成されてもよい。なお、導体片５０に含まれる銅以外の金属としては、マンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）等が例示できる。
　図３に示す一態様において、導体片５０は全体として細長い平板片として形成されており、両端側の第一接続端部５１および第二接続端部５２と、これらの中間部分に位置する被切除部５３等を含んでいる。導体片５０における第一接続端部５１および第二接続端部５２には、それぞれ接続孔５１Ａ，５２Ａが設けられている。これら接続孔５１Ａ，５２Ａは、電気回路において他の導体（例えば、リードワイヤ）と接続するために使用される。なお、図１においては、導体片５０における接続孔５１Ａ，５２Ａの図示を省略している。また、導体片５０の被切除部５３は、遮断装置１が適用される電気回路に過大電流等の異常が生じた場合に、発射体４０のロッド部４２によって強制的に且つ物理的に切断され、第一接続端部５１および第二接続端部５２から切除される部位である。導体片５０における被切除部５３の両端には、被切除部５３が切断されて切除され易いように、切り込み（スリット）５４が形成されている。
　導体片５０は、ハウジング本体１００の空洞部１４５を画する内壁の内側面（内壁面）と重なる位置、即ちロッド部４２の外周面と重なる位置で切断され、被切除部５３が切り落とされる。
　ここで、導体片５０は種々の形態を採用することができ、その形状は特に限定されない。図２に示す例では、第一接続端部５１、第二接続端部５２および被切除部５３の表面が同一面を形成しているが、これには限られない。例えば、導体片５０は、第一接続端部５１および第二接続端部５２に対して被切除部５３が直交、或いは、傾斜した姿勢で接続されていてもよい。また、導体片５０における被切除部５３の平面形状についても特に限定されない。勿論、導体片５０における第一接続端部５１、第二接続端部５２の形状も特に限定されない。また、導体片５０における切り込み５４は適宜、省略することができる。
　[クーラント材]
　次に、ハウジング１０における収容空間１３に配置されるクーラント材６０について説明する。ここで、図１に示すように、遮断装置１（点火器２０）の作動前において、ハウジング本体１００における一対の導体片保持孔１０５Ａ、１０５Ｂに保持された状態の導体片５０の被切除部５３は、ハウジング１０の収容空間１３を横切るように横架されている。以下、ハウジング１０における収容空間１３のうち、導体片５０の被切除部５３を挟んで発射体４０が配置されている方の領域（空間）を「発射体初期配置領域Ｒ１」と呼び、発射体４０とは反対側に位置する領域（空間）を「消弧領域Ｒ２」と呼ぶ。なお、上記のように、収容空間１３を横切るように配置された被切除部５３の側方に隙間が形成されているため、発射体初期配置領域Ｒ１および消弧領域Ｒ２は被切除部５３によって完全に隔離されているのではなく、双方は連通している。勿論、被切除部５３の形状および大きさ次第では、発射体初期配置領域Ｒ１および消弧領域Ｒ２が被切除部５３によって完全に隔離されていてもよい。
　収容空間１３の消弧領域Ｒ２は、遮断装置１（点火器２０）の作動時に発射される発射体４０のロッド部４２によって切除された被切除部５３を受けるための領域（空間）である。この消弧領域Ｒ２には、消弧材としてのクーラント材６０が配置されている。クーラント材６０は、発射体４０が導体片５０の被切除部５３を切除した際に生じたアークおよび被切除部５３の熱エネルギーを奪い、冷却することによって電流遮断時におけるアーク発生の抑制、或いは、発生したアークを消弧（消滅）させるための冷却材である。
　遮断装置１における消弧領域Ｒ２は、発射体４０によって導体片５０における第一接続端部５１および第二接続端部５２から切除された被切除部５３を受け入れるための空間であると同時に、発射体４０が被切除部５３を切除した際に生じたアークを効果的に消弧するための空間としての意義を有する。そして、導体片５０から被切除部５３を切除する際に生じたアークを効果的に消弧するために、消弧領域Ｒ２に消弧材としてクーラント材６０が配置されている。
　実施形態の一態様として、クーラント材６０は、固形状である。また、実施形態の一態様として、クーラント材６０が保形体によって形成されている。ここでいう保形体とは、例えば、外力が加わっていないときは一定の形状を保ち、外力が加わったときには変形が起こり得るとしても一体性を保持可能（バラバラにならない）な材料である。例えば、繊維体を所望の形状に成形したものが保形体として例示できる。本実施形態においては、クーラント材６０を保形体である金属繊維によって形成している。ここで、クーラント材６０を形成する金属繊維としては、スチールウールおよび銅ウールの少なくとも何れか一方を含む態様が挙げられる。但し、クーラント材６０における上記態様は一例であり、これらに限定されるものではない。
　クーラント材６０は、例えば、概略円盤形状に成形されており、ボトム容器１２０の底部に配置されている。
　[発射体]
　次に、発射体４０について説明する。図４は、発射体４０の正面図、図５は、発射体４０の下面図、図６は、発射体４０の斜視図である。なお、図６では、発射体４０の下面を示すため、発射体４０の下面を図の上側に向けて示している。発射体４０は、例えば、合成樹脂等の絶縁部材によって形成されており、ピストン部４１と、当該ピストン部４１に接続されたロッド部４２を含んでいる。ピストン部４１は概略円柱形状を有し、トップホルダ１１０における大径シリンダ部１１３の内径と概ね対応する外径を有している。例えば、ピストン部４１の直径は、大径シリンダ部１１３の内径に比べて僅かに小さくてもよい。発射体４０の形状はハウジング１０の形状等に応じて適宜変更することができる。また、ピストン部４１は、ハウジング本体１００における空洞部１４５の直径よりも大きい外径を有しており、空洞部１４５内には進入せず、空洞部１４５を形成する周囲の部材に突き当たる構成である。即ち、ピストン部４１は、ロッド部４２と接続している先端側において移動方向（軸方向）と直交する横断面積が、ロッド部４２における前記後端側の横断面積及び空洞部１４５の横断面積よりも大きく形成されている。発射体４０の形状はハウジング１０の形状等に応じて適宜変更することができる。
　また、ピストン部４１の上面には、例えば、円柱形状を有する窪み部４１１が形成されており、この窪み部４１１に点火部２１を受け入れている。窪み部４１１の底面は、点火器２０の作動時に当該点火器２０から受けるエネルギーを受圧する受圧面４１１Ａとして形成されている。また、ピストン部４１の軸方向中間部には、外周面が他所に比べて窪んだ括れ部がピストン部４１の周方向に沿って環状に形成されており、この括れ部にＯリング４３が嵌め込まれている。Ｏリング４３は、例えば、ゴム（例えばシリコーンゴム）や合成樹脂によって形成されており、大径シリンダ部１１３における内周面とピストン部４１との間の気密性を高めるように機能する。
　発射体４０のロッド部４２は、例えば、ピストン部４１に比べて小径の外周面を有し、収容空間１３の延在方向に沿って延伸するロッド状部材であり、ピストン部４１の下端側に一体に接続されている。ロッド部４２は、点火器２０の作動時に収容空間１３の延在方向に沿って移動し、ハウジング本体１００の空洞部１４５内に挿嵌される。ロッド部４２の下端面は、遮断装置１の作動時に導体片５０から被切除部５３を切除するための切除面４２０として形成されている。なお、本実施形態におけるロッド部４２は概略円筒形状を有しているが、その形状は特に限定されず、遮断装置１の作動時に導体片５０から切除すべき被切除部５３の形状や大きさに応じて変更なし得る。ロッド部４２は、例えば、円柱、楕円柱、角柱などの柱形状を有していてもよい。なお、図１に示す発射体４０の初期位置においては、発射体４０のロッド部４２における切除面４２０を含む先端側の領域は、ハウジング本体１００の空洞部（保持領域）１４５の上部に配置されている。
　上記のように構成される発射体４０は、点火器２０の作動時に当該点火器２０からのエネルギーを、受圧面４１１Ａを含むピストン部４１の上面が受圧することで、発射体４０が図１に示す初期位置から発射され、収容空間１３に沿って第２端部１２側（下方）に向かって高速で移動する。具体的には、図１に示すように、発射体４０のピストン部４１は、トップホルダ１１０における大径シリンダ部１１３の内側に収容されており、大径シリンダ部１１３の内壁面に沿って軸方向に摺動可能である。発射後の発射体４０は、ピストン部４１の下端面がハウジング本体１００の上面１０１に当接（衝突）することで停止する。即ちロッド部４２が、後端４２１まで空洞部１４５に嵌め込まれた状態となる。本実施形態において、発射体４０のピストン部４１を概略円柱形状としているが、その形状は特に限定されない。ピストン部４１の外形は、大径シリンダ部１１３の内壁面の形状および大きさに応じて適切な形状および大きさを採用し得る。
　＜動作＞
　次に、遮断装置１を作動させて電気回路を遮断する際の動作内容について説明する。上記のように、図１は、遮断装置１の作動前の状態（以下、「作動前初期状態」ともいう）を示している。この作動前初期状態において、遮断装置１における発射体４０は、ピストン部４１が収容空間１３における第１端部１１側（上端側）に位置付けられると共にロッド部４２の下端に形成された切除面４２０が、導体片５０における被切除部５３の上面に位置付けられた初期位置にセットされている。
　更に、実施形態に係る遮断装置１は、遮断する電気回路が接続された装置（車両、発電設備、蓄電設備など）の異常状態を検知する異常検知センサー（図示せず）、および、点火器２０の作動を制御する制御部（図示せず）を更に備えている。異常検知センサーは、導体片５０を流れる電流の他に、電圧や導体片５０の温度に基づいて異常状態を検知することができてもよい。また、異常検知センサーは、例えば衝撃センサー、温度センサー、加速度センサー、振動センサーなどであって、車両等の装置における衝撃、温度、加速度、振動に基づいて事故や火災などの異常状態を検知してもよい。遮断装置１の制御部は、例えば所定の制御プログラムを実行することで所定の機能を発揮できるコンピュータである。制御部による所定の機能は、対応するハードウェアで実現することもできる。そして、遮断装置１が適用される電気回路の一部を形成する導体片５０に過大な電流が流れると、その異常電流が異常検知センサーによって検出される。検出された異常電流に関する異常情報は、異常検知センサーから制御部に引き渡される。例えば、制御部は、異常検知センサーによって検出された電流値に基づいて、点火器２０の導電ピンに接続された外部電源（図示せず）から通電を受け、点火器２０を作動させる。ここで、異常電流とは、所定の電気回路の保護のために設定された所定の閾値を超える電流値であってもよい。なお、上述した異常検知センサーおよび制御部は、遮断装置１の構成要素に含まれていなくても良く、例えば遮断装置１とは別の装置に含まれていてもよい。また、上記異常検知センサーや制御部は、遮断装置１に必須の構成ではない。
　例えば、電気回路の異常電流を検知する異常検知センサーによって電気回路の異常電流が検知されると、遮断装置１の制御部は点火器２０を作動させる。すなわち、外部電源（図示せず）から点火器２０の導電ピンに作動電流が供給される結果、点火部２１内の点火薬が着火、燃焼し、燃焼ガスが生成される。そして、点火部２１内の圧力上昇に起因して開裂面２１Ａが開裂し、点火部２１内から点火薬の燃焼ガスが収容空間１３へと放出される。
　ここで、点火器２０の点火部２１はピストン部４１における窪み部４１１に受け入れられており、点火部２１の開裂面２１Ａは、発射体４０における窪み部４１１の受圧面４１１Ａに対向して配置されている。そのため、点火部２１からの燃焼ガスは窪み部４１１に放出されると共に、燃焼ガスの圧力（燃焼エネルギー）が受圧面４１１Ａを含むピストン部４１の上面に伝えられる。その結果、発射体４０は、収容空間１３の延在方向（軸方向）に沿って収容空間１３を下方に移動する。
　図７は、実施形態に係る遮断装置１の作動状況を説明する図である。図７の上段には遮断装置１の作動途中の状況を示し、図７の下段には遮断装置１の作動が完了した状況を示す。上記のように、点火器２０の作動によって、点火薬の燃焼ガスの圧力（燃焼エネルギー）を受けた発射体４０は勢いよく下方に押し下げられ、その結果、ロッド部４２の下端側に形成された切除面４２０によって導体片５０における第一接続端部５１および第二接続端部５２と被切除部５３との間の各境界部を剪断によって押し切る。その結果、導体片５０から被切除部５３が切除される。なお、発射体４０は、点火器２０の作動時に収容空間１３の延在方向（軸方向）に沿って円滑に移動することができる限りにおいて、発射体４０の形状、寸法を自由に決定することができ、例えば発射体４０におけるピストン部４１の外径はトップホルダ１１０における大径シリンダ部１１３の内径と等しい寸法に設定されていてもよい。
　そして、発射体４０は、図７の下段に示すように、ハウジング本体１００の上面１０１にピストン部４１の下端面が当接（衝突）するまで、所定のストロークだけ収容空間１３の延在方向（軸方向）に沿って下方に移動する。この状態において、発射体４０におけるロッド部４２によって導体片５０から切除された被切除部５３は、クーラント材６０が配置されている消弧領域Ｒ２内に受け入れられる。その結果、導体片５０の両端に位置する第一接続端部５１および第二接続端部５２は電気的に不通状態となり、遮断装置１が適用される所定の電気回路が強制的に遮断される。なお、ロッド部４２によって導体片５０から被切除部５３が切除された際、切り離されつつある被切除部５３と第一接続端部５１及び第二接続端部５２との間でアークが発生し易いが、アークが発生した場合でも、クーラント材６０が、アークおよび被切除部５３の熱エネルギーを奪い、冷却することによって速やかにアークを消滅させ、アークの影響を抑制する。更に、発射体４０が点火器２０の作動によって移動して被切除部５３を切除する際、ピストン部４１は、大径シリンダ部１１３内を移動するのに伴って発射体初期配置領域Ｒ１側の気体をアーク熱によって蒸散した導体片５０の粒子等と共に消弧領域Ｒ２側へ押し込むことで、アークを消弧領域Ｒ２側へ誘導し、クーラント材６０等によって消弧されるようにしている。
　＜実施形態の作用、効果＞
　実施形態における遮断装置１は、スリット部１３１を有するハウジング本体１００を有する。ハウジング本体１００が、スリット部１３１を有するため、ピストン作動による衝撃を受けた際、空洞部１４５から外側に向かって亀裂が発生したとしても、当該亀裂がスリット部１３１で止まり、亀裂がハウジング本体１００の外側に達することを抑制することができる。亀裂がハウジング本体１００の外側に達しないことで、内部のガスが外に漏れることを抑制することができる。
　以上、本開示に係る電気回路遮断装置の実施形態について説明したが、本明細書に開示された各々の態様は、本明細書に開示された他のいかなる特徴とも組み合わせることができる。
１　　　：遮断装置
１０　　：ハウジング
１３　　：収容空間
２０　　：点火器
４０　　：発射体
４２　　：ロッド部
５０　　：導体片
５３　　：被切除部
６０　　：クーラント材
１００　：ハウジング本体
１１０　：トップホルダ
１２０　：ボトム容器
１３１　：スリット部
１４５　：空洞部（保持領域）

Claims (6)

  1. 　外殻部材として、一方向に延在する収容空間を内包するハウジングと、
    　前記ハウジングに設けられた点火器と、
    　前記ハウジング内に配置され、前記点火器から受けるエネルギーによって前記収容空間の一端側から発射され、前記収容空間の延在方向に沿って移動する発射体と、
    　前記ハウジングに保持され、電気回路の一部を形成する導体片であって、一方の第一接続端部と他方の第二接続端部との間に、前記発射体の移動によって切除される被切除部を有し、当該被切除部が前記収容空間を横切るように配置された導体片と、
    を備え、
    　前記収容空間のうち、前記導体片を保持した前記ハウジングの内壁によって画定される領域を保持領域とし、
    　前記ハウジングが、前記保持領域を内包するハウジング本体を備え、
    　前記ハウジング本体は、前記点火器側の上面と、前記発射体の移動先側の下面と、前記上面及び前記下面のうちの少なくとも一方に設けられる凹みであるスリット部とを有する、
    電気回路遮断装置。
  2. 　前記スリット部は、前記上面と前記下面との間を貫通する貫通孔である、
    請求項１に記載の電気回路遮断装置。
  3. 　前記スリット部は、前記保持領域の中心の位置を中心とする円の径方向の長さより、当該円の円周方向の長さの方が長い、
    請求項１または２に記載の電気回路遮断装置。
  4. 　前記ハウジング本体は、前記導体片を通す孔である導体片保持孔を有し、
    　前記スリット部は、前記導体片保持孔と交差しない、
    請求項１から３のいずれか１項に記載の電気回路遮断装置。
  5. 　前記ハウジング本体は、前記上面と前記下面との間を貫通する孔であって、締結部品が通される締結用貫通孔を有し、
    　前記スリット部と前記保持領域との距離は、前記締結用貫通孔と前記保持領域との距離よりも短い、
    請求項１から４のいずれか１項に記載の電気回路遮断装置。
  6. 　前記スリット部は、前記締結用貫通孔と前記保持領域との間の部分以外の部分に配置される、
    請求項５に記載の電気回路遮断装置。
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