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WO2025164390A1 - 電気回路遮断装置 - Google Patents

電気回路遮断装置

Info

Publication number
WO2025164390A1
WO2025164390A1 PCT/JP2025/001501 JP2025001501W WO2025164390A1 WO 2025164390 A1 WO2025164390 A1 WO 2025164390A1 JP 2025001501 W JP2025001501 W JP 2025001501W WO 2025164390 A1 WO2025164390 A1 WO 2025164390A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
housing
conductor piece
combustion gas
leakage prevention
igniter
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
PCT/JP2025/001501
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
ジャックリット サッブメーク
敦志 三村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daicel Corp
Original Assignee
Daicel Corp
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daicel Corp filed Critical Daicel Corp
Publication of WO2025164390A1 publication Critical patent/WO2025164390A1/ja
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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 electrical circuit interruption device.
  • an electrical circuit interrupter includes an igniter provided in a housing, a projectile disposed in a cylindrical space formed within the housing and configured to be movable within the cylindrical space by energy received from the igniter, a conductor piece provided in the housing and forming part of an electrical circuit, the conductor piece having a portion to be cut off by the projectile, the conductor piece being positioned so that the portion to be cut off crosses the cylindrical space, an arc-extinguishing region located in the cylindrical space on the opposite side of the projectile across the portion to be cut off before activation of the igniter, for receiving the portion to be cut off by the projectile, and a fibrous coolant material disposed in the arc-extinguishing region (for example, Patent Document 1).
  • the igniter releases high-pressure combustion gas, generating energy to cut the conductor. At this time, there is a possibility that the combustion gas may leak from between the housing and the conductor.
  • the technology disclosed herein aims to provide an electrical circuit interruption device that can more reliably prevent the leakage of combustion gas released by an igniter.
  • the electrical circuit interrupter comprises a housing containing a discharge space extending in one direction; an igniter mounted in the housing and activating to discharge combustion gas into the discharge space; and a conductor piece mounted in the housing and forming part of an electrical circuit, the conductor piece having a cuttable portion on part of the conductor piece that is cut by the energy of the combustion gas discharged into the discharge space, the cuttable portion being positioned across the discharge space; and at least part of the contact area of the conductor piece with the housing is formed with a leakage prevention portion having a plurality of small protrusions or small recesses arranged to prevent the combustion gas discharged into the discharge space from leaking out of the housing from between the housing and the contact area.
  • the leakage prevention portion may be configured so that when a gap is formed between the housing and the leakage prevention portion when the igniter is activated, the flow path of the combustion gas formed by the gap is labyrinth-shaped.
  • the leakage prevention portion may be formed on at least the surface of the conductor piece opposite the igniter in the direction in which the combustion gas is released.
  • the leakage prevention portion may be formed on both sides of the conductor piece.
  • the entire leak prevention portion may be covered by the housing.
  • the leakage prevention portion may have a plurality of diamond-shaped small protrusions formed in a checkerboard pattern.
  • the leakage prevention portion may have a plurality of annular small recesses.
  • the leakage prevention portion may also be embedded in the housing.
  • the housing and the conductor piece may be molded integrally.
  • This disclosure provides an electrical circuit interruption device that can more reliably prevent leakage of combustion gas released by an igniter.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating the internal structure of an electric circuit breaker (breaker) according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a conductor piece according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the operation of the cutoff device.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a conductor piece according to a first modification of the embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a conductor piece according to a second modification of the embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a conductor piece according to a third modification of the embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating the internal structure of an electrical circuit interruption device (hereinafter simply referred to as "interruption device") 1 according to an embodiment.
  • the interruption device 1 is a device for preventing major damage by interrupting an electrical circuit in the event of an abnormality in, for example, an electrical circuit included in an automobile, a household appliance, a solar power generation system, or a system including a battery (e.g., a lithium-ion battery) of the electrical circuit.
  • a cross section along the height direction (a direction in which a discharge space 13 described later extends) shown in FIG.
  • FIG. 1 illustrates the interruption device 1 in a state prior to activation.
  • the circuit breaker 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, as an outer shell member, contains a discharge space 13 extending from a first end 11 at the upper end to a second end 12 at the lower end.
  • the discharge space 13 is a linear space that allows the projectile 40 to move, and extends in the vertical direction of the circuit breaker 1. As shown in FIG. 1 , the projectile 40 is housed at the upper end of the discharge space 13 formed inside the housing 10 in the vertical direction (extension direction).
  • the housing body 100 has, for example, a generally rectangular prism-shaped outer shape.
  • the shape of the housing body 100 is not particularly limited.
  • a hollow portion 145 is formed in the housing body 100 so as to extend vertically therethrough, and this hollow portion 145 forms a part of the discharge space 13.
  • the housing body 100 also has an upper surface 101 to which a flange portion 111 of the top holder 110 is fixed, and a lower surface 102 to which a flange portion 121 of the bottom container 120 is fixed.
  • a cylindrical upper cylindrical wall 103 extends upward from the outer periphery of the upper surface 101 of the housing body 100.
  • the upper cylindrical wall 103 has, for example, a rectangular prism shape, but may have other shapes.
  • the top holder 110 is, for example, a cylinder member having a stepped cylindrical shape and a hollow interior.
  • the top holder 110 is configured to include a small-diameter cylinder portion 112 located on the upper side (first end 11 side), a large-diameter cylinder portion 113 located on the lower side, a connection portion 114 connecting these, and a flange portion 111 extending outward from the lower end of the large-diameter cylinder portion 113.
  • the small-diameter cylinder portion 112 and the large-diameter cylinder portion 113 are arranged coaxially, and the large-diameter cylinder portion 113 has a diameter slightly larger than that of the small-diameter cylinder portion 112.
  • the outline of the flange portion 111 of the top holder 110 is roughly rectangular so as to fit inside the upper cylindrical wall 103 of the housing main body 100.
  • the flange portion 111 may be positioned inside the upper cylindrical wall 103 and fastened to the upper surface 101 of the housing main body 100 using screws or the like, or may be fixed with rivets or the like.
  • the top holder 110 may also be joined to the housing main body 100 with a sealant applied between the upper surface 101 of the housing main body 100 and the underside of the flange portion 111 of the top holder 110. This increases the airtightness of the discharge space 13 formed within the housing 10.
  • an O-ring may be interposed between the upper surface 101 of the housing main body 100 and the flange portion 111 of the top holder 110 to increase the airtightness of the discharge space 13.
  • the space formed inside the small diameter cylinder portion 112 of the top holder 110 functions as a space that accommodates part of the igniter 20, as shown in Figure 1. Furthermore, the space formed inside the large diameter cylinder portion 113 of the top holder 110 is connected to the space in the housing body 100 located below, and forms part of the discharge space 13.
  • the top holder 110 configured as described above can be formed from an appropriate metal member, such as stainless steel or aluminum, which has excellent strength and durability. However, there are no particular limitations on the material from which the top holder 110 is formed. Furthermore, the above-described form of the shape of the top holder 110 is also an example, and other shapes may be adopted.
  • the bottom container 120 has a hollow, generally bottomed cylindrical shape and includes a sidewall 122, a bottom wall 123 connected to the lower end of the sidewall 122, and a flange 121 connected to the upper end of the sidewall 122.
  • the sidewall 122 has, for example, a cylindrical shape, and the flange 121 extends outward from the upper end of the sidewall 122.
  • the flange 121 of the bottom container 120 has a generally rectangular outline that fits inside the lower cylindrical wall 104 of the housing main body 100.
  • the flange 121 may be disposed inside the lower cylindrical wall 104 and fastened to the lower surface 102 of the housing main body 100 using screws or rivets, for example.
  • the bottom container 120 may be joined to the housing main body 100 with a sealant applied between the lower surface 102 of the housing main body 100 and the upper surface of the flange 121 of the bottom container 120. This can improve the airtightness of the discharge space 13 formed inside the housing 10. Furthermore, instead of or in addition to the sealant, an O-ring may be interposed between the lower surface 102 of the housing main body 100 and the flange portion 121 of the bottom container 120 to improve the airtightness of the discharge space 13.
  • the bottom container 120 is merely an example, and other shapes may be adopted.
  • the space formed inside the bottom container 120 is connected to the housing main body 100 located above, and forms part of the release space 13.
  • the bottom container 120 configured as described above may be formed from an appropriate metal member such as stainless steel or aluminum that has excellent strength and durability.
  • the material from which the bottom container 120 is formed is not particularly limited.
  • the bottom container 120 may also have a multi-layer structure.
  • the exterior portion of the bottom container 120 facing the outside may be formed from an appropriate metal member such as stainless steel or aluminum that has excellent strength and durability
  • the interior portion facing the release space 13 may be formed from an insulating material such as synthetic resin.
  • the entire bottom container 120 may be formed from an insulating material.
  • the housing 10 in this embodiment is comprised of a housing main body 100, a top holder 110, and a bottom container 120 that are assembled together, and inside thereof is formed a discharge space 13 that extends from the first end 11 to the second end 12.
  • This discharge space 13 accommodates the igniter 20, projectile 40, the cut portion 53 of the conductor piece 50, the coolant material 60, etc., which will be described in detail below.
  • the igniter 20 is an electric igniter including an ignition unit 21 containing an ignition charge and an igniter body 22 having a pair of conductive pins (not shown) connected to the ignition unit 21.
  • the igniter body 22 is surrounded by, for example, insulating resin. Furthermore, the tip sides of the pair of conductive pins in the igniter body 22 are exposed to the outside and are connected to a power source when the circuit breaker 1 is in use.
  • the igniter main body 22 comprises a roughly cylindrical main body 221 housed inside the small-diameter cylinder 112 of the top holder 110, and a connector 222 located on top of the main body 221.
  • the igniter main body 22 is fixed to the small-diameter cylinder 112, for example, by press-fitting the main body 221 into the inner surface of the small-diameter cylinder 112.
  • a constricted portion where the outer surface is recessed compared to other portions, is formed in an annular shape along the circumferential direction of the main body 221 at the axial middle of the main body 221, and an O-ring 223 is fitted into this constricted portion.
  • the O-ring 223 is made of, for example, rubber (e.g., silicone rubber) or synthetic resin, and functions to increase the airtightness between the inner surface of the small-diameter cylinder 112 and the main body 221.
  • the connector portion 222 of the igniter 20 is positioned to protrude externally through an opening 112A formed at the upper end of the small-diameter cylinder portion 112.
  • the connector portion 222 has, for example, a cylindrical shape that covers the side of the conductive pin, and is configured so that it can be connected to a connector on the power supply side.
  • the ignition section 21 of the igniter 20 is positioned so as to face the discharge space 13 of the housing 10.
  • the ignition section 21 is configured, for example, in a form in which an ignition charge is housed in an igniter cup.
  • the ignition charge is housed in the igniter cup of the ignition section 21 while in contact with a bridge wire (resistor) that is strung so as to connect the base ends of a pair of conductive pins.
  • bridge wire resistor
  • Examples of ignition charges that may be used include ZPP (zirconium potassium perchlorate), ZWPP (zirconium tungsten potassium perchlorate), THPP (titanium hydride potassium perchlorate), and lead tricinate.
  • an operating current for igniting the ignition charge is supplied from the power source to the conductive pin. This causes the bridge wire in the ignition section 21 to heat up, igniting and burning the ignition charge in the igniter cup and generating combustion gas.
  • the pressure inside the igniter cup rises, causing the igniter cup's cleavage surface 21A to cleave, releasing the combustion gas from the igniter cup into the discharge space 13. More specifically, the combustion gas from the igniter cup is released into the recess 411 in the piston section 41 (described below) of the projectile 40 placed in the discharge space 13. This launches the projectile 40 downward along the discharge space 13 from the initial position shown in FIG. 1.
  • the region (space) of the discharge space 13 of the housing 10 on the side of the cut portion 53 of the conductor piece 50 where the projectile 40 is disposed will be referred to as the "projectile initial placement region R1," and the region (space) located on the opposite side of the projectile 40 will be referred to as the "arc-extinguishing region R2.”
  • the projectile initial placement region R1 and the arc-extinguishing region R2 are not completely isolated by the cut portion 53, but are instead connected to each other.
  • the projectile initial placement region R1 and the arc-extinguishing region R2 may be completely isolated by the cut portion 53.
  • the arc-extinguishing region R2 of the discharge space 13 is a region (space) for receiving the cut portion 53 cut by the rod portion 42 of the projectile 40, which is fired when the circuit breaker 1 (igniter 20) is activated.
  • a coolant material 60 is disposed in this arc-extinguishing region R2 as an arc-extinguishing material.
  • the coolant material 60 has a roughly bottomed cylindrical shape and is disposed inside the side wall portion 122 and bottom wall portion 123 of the bottom container 120.
  • the coolant material 60 absorbs the thermal energy of the arc and the cut portion 53 that are generated when the projectile 40 cuts the cut portion 53 of the conductor piece 50, cooling it to suppress arc generation when current is interrupted or to extinguish (extinguish) any arc that occurs.
  • the arc-extinguishing region R2 in the circuit breaker 1 is a space for receiving the cut portion 53 that has been cut from the first connection end 51 and second connection end 52 of the conductor piece 50 by the projectile 40, and also serves as a space for effectively extinguishing the arc that occurs when the projectile 40 cuts the cut portion 53. Furthermore, in order to effectively extinguish the arc that occurs when the cut portion 53 is cut from the conductor piece 50, a coolant material 60 is disposed in the arc-extinguishing region R2 as an arc-extinguishing material.
  • the coolant material 60 is solid.
  • the coolant material 60 is formed from a shape-retaining body.
  • a shape-retaining body here refers to a material that maintains a certain shape when no external force is applied, and that can maintain its integrity (does not fall apart) even if it is deformed when an external force is applied.
  • a fibrous body formed into a desired shape is an example of a shape-retaining body.
  • the coolant material 60 is formed from metal fibers, which are shape-retaining bodies.
  • the metal fibers that form the coolant material 60 include at least one of steel wool and copper wool.
  • the above-mentioned aspects of the coolant material 60 are merely examples, and the coolant material 60 is not limited to these.
  • the projectile 40 is formed of 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 generally cylindrical shape and an outer diameter that roughly corresponds to the inner diameter of the large-diameter cylinder portion 113 in 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 piston portion 41 also has an outer diameter larger than the diameter of the cavity portion 145 in the housing main body 100, and is configured to not enter the cavity portion 145 but to abut against the surrounding members that form the cavity portion 145.
  • the piston portion 41 has a cross-sectional area perpendicular to the movement direction (axial direction) at the tip end connected to the rod portion 42 that is larger than the cross-sectional area at the rear end of the rod portion 42 and the cross-sectional area of the cavity portion 145.
  • the shape of the projectile 40 can be modified as appropriate depending on the shape of the housing 10, etc.
  • a cylindrical recess 411 is formed on the top surface of the piston portion 41, and this recess 411 receives the ignition portion 21.
  • the bottom surface of the recess 411 is formed as a pressure-receiving surface 411A that receives energy from the igniter 20 when the igniter 20 is activated.
  • a constricted portion where the outer surface is recessed compared to other areas, is formed in an annular shape along the circumferential direction of the piston portion 41 in the axial middle portion of the piston portion 41, and an O-ring 43 is fitted into this constricted portion.
  • the O-ring 43 is made of, for example, rubber (e.g., silicone rubber) or synthetic resin, and functions to increase the airtightness between the inner 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 having an outer circumferential surface with a smaller diameter than the piston portion 41, extending along the extension direction of the discharge space 13, and is integrally connected to the lower end side of the piston portion 41.
  • the rod portion 42 moves along the extension direction of the discharge space 13 and is inserted into the hollow portion 145 of the housing main body 100.
  • the lower end surface of the rod portion 42 is formed as a tip surface 420 for cutting the cut portion 53 from the conductor piece 50 when the circuit breaker 1 is activated.
  • the rod portion 42 in this embodiment has a roughly cylindrical shape, its shape is not particularly limited and can be changed depending on the shape and size of the cut portion 53 to be cut from the conductor piece 50 when the circuit breaker 1 is activated.
  • the rod portion 42 may have a columnar shape, such as a circular cylinder, an elliptical cylinder, or a rectangular cylinder.
  • the tip end area of the rod portion 42 of the projectile 40 is located above the cavity 145 (retention area) of the housing main body 100.
  • the projectile 40 configured as described above receives energy from the igniter 20 at the upper surface of the piston portion 41, including the pressure-receiving surface 411A, causing the projectile 40 to be launched from the initial position shown in FIG. 1 and move at high speed along the discharge space 13 toward the second end 12 (downward).
  • the piston portion 41 of the projectile 40 is housed inside the large-diameter cylinder portion 113 of the top holder 110 and can slide axially along the inner wall surface of the large-diameter cylinder portion 113.
  • the projectile 40 stops when the lower end surface of the piston portion 41 abuts (collides) with the upper surface 101 of the housing main body 100.
  • the rod portion 42 is fitted into the cavity portion 145 up to the rear end 421.
  • the piston portion 41 of the projectile 40 is roughly cylindrical, but this shape is not particularly limited.
  • the outer shape and size of the piston portion 41 can be adapted to suit the shape and size of the inner wall surface of the large-diameter cylinder portion 113.
  • the conductor piece 50 is held by a pair of contact portions 105A and 105B in the housing main body 100.
  • the housing main body 100 holds the conductor piece 50 so that the contact portions 105A and 105B face and contact the leakage prevention portion 54 of the conductor piece 50.
  • the conductor piece 50 is a conductive metal body that constitutes a part of the circuit breaker 1 and also forms part of a predetermined electric circuit when the circuit breaker 1 is attached to the electric circuit, and is sometimes called a bus bar.
  • the conductor piece 50 and the housing main body 100 are integrally molded.
  • the conductor piece 50 is held by the housing main body 100 and is disposed so as to cross a cavity 145 within the housing main body.
  • the region (cavity 145) defined by the inner wall of the housing main body 100 that holds the conductor piece 50 in this manner is the holding region.
  • the conductor piece 50 can be formed from a metal such as copper (Cu). However, the conductor piece 50 may be formed from a metal other than copper, or from an alloy of copper and another metal. Examples of metals other than copper that may be contained in the conductor piece 50 include manganese (Mn), nickel (Ni), and platinum (Pt).
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a conductor piece 50 according to an embodiment.
  • FIG. 2(A) is a plan view of the conductor piece 50
  • FIG. 2(B) is a side view of the conductor piece 50.
  • the conductor piece 50 is formed as a long, thin flat piece overall, and includes a first connecting end 51 and a second connecting end 52 at both ends, a cuttable portion 53 located in the middle thereof, and leakage prevention portions 54 formed between the first connecting end 51 and the cuttable portion 53 and between the second connecting end 52 and the cuttable portion 53.
  • the cuttable portion 53 is substantially circular, and the widths (lengths in the Z-axis direction) of the first connecting end 51 and the second connecting end 52 on the cuttable portion 53 side are gradually reduced.
  • the first connecting end 51 and the second connecting end 52 of the conductor piece 50 are provided with connection holes 51A and 52A, respectively. These connection holes 51A and 52A are used to connect to other conductors (e.g., lead wires) in an electrical circuit
  • the cut-off portion 53 of the conductor piece 50 is a portion that 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 electrical circuit to which the interrupting device 1 is applied.
  • the cut-off portion 53 is physically cut off from the first connection end 51 and the second connection end 52, but the cut-off portion 53 does not have to be cut off from both the first connection end 51 and the second connection end 52. More specifically, the cut-off portion 53 only needs to be cut off from at least one of the first connection end 51 and the second connection end 52 to cut off the electrical circuit to which the interrupting device 1 is applied; it is not necessary for the cut-off portion 53 to be completely removed from both the first connection end 51 and the second connection end 52.
  • the conductor piece 50 is cut off at a position overlapping the inner surface (inner wall surface) of the inner wall 143 ( Figure 1) that defines the cavity 145 of the housing main body 100, i.e., at a position overlapping the outer peripheral surface of the rod portion 42, and the cut-off portion 53 is cut off.
  • the leakage prevention portion 54 is a portion formed in at least a portion of the contact area of the conductor piece 50 with the housing main body 100 (contact portion 105).
  • the leakage prevention portion 54 is provided in the left-right direction (X-axis direction) on the first connection end 51 side relative to the cut portion 53 and on the second connection end 52 side relative to the cut portion 53.
  • the leakage prevention portion 54 is also knurled to form multiple small diamond-shaped protrusions.
  • the leakage prevention portion 54 is formed along the cut portion 53 on both the front side (the igniter 20 side of the conductor piece 50) and the back side (the opposite side of the igniter 20 of the conductor piece 50).
  • the conductor piece 50 is molded integrally with the housing body 100, with the leak prevention portion 54 embedded in the contact portion 105 of the housing body 100.
  • the leak prevention portion 54 prevents combustion gas generated by the igniter 20 from leaking from the discharge space 13 to the outside when the projectile 40 cuts the cut portion 53.
  • the labyrinth structure creates a complex flow path for the combustion gas, preventing the combustion gas from leaking from the housing 10 to the outside.
  • the leak prevention portion 54 which has multiple small protrusions, is embedded in the contact portion 105, increasing the contact area between the housing body 100 and the conductor piece 50 and strengthening the adhesion between the housing body 100 and the conductor piece 50.
  • the conductor piece 50 is not limited to the example shown in Figure 2.
  • the conductor piece 50 may have the cut portion 53 connected perpendicular to the first connection end 51 and the second connection end 52, or may be connected at an angle.
  • the planar shape of the cut portion 53 in the conductor piece 50 there are no particular limitations on the planar shape of the cut portion 53 in the conductor piece 50.
  • the shapes of the first connection end 51 and the second connection end 52 in the conductor piece 50 are no particular limitations on the shapes of the first connection end 51 and the second connection end 52 in the conductor piece 50.
  • the leakage prevention portion 54 is not limited to the example of this embodiment.
  • it may be multiple small recesses in the shape of a diamond, square, or parallelogram; multiple small protrusions or small recesses in the shape of a rectangle; multiple small protrusions or small recesses in the shape of a circle; multiple small protrusions or small recesses in the shape of a ring; or a combination of these shapes.
  • the leakage prevention portion 54 does not have to be formed on both the front and back sides of the plate-shaped conductor piece 50; it may be formed on either side. Preferably, it is formed on at least the back side of the conductor piece 50 in the direction of release of the combustion gas in the release space 13.
  • the leakage prevention portion 54 may be formed so that at least a portion thereof contacts the contact portion 105.
  • the leakage prevention portion 54 may include the cut portion 53 and be formed across from the first connection end 51 to the second connection end 52, using the cut portion 53 as a reference.
  • FIG. 1 shows the state before activation of the circuit breaker 1 (hereinafter also referred to as the "initial state before activation").
  • the projectile 40 in the circuit breaker 1 is set to an initial position in which the piston portion 41 is positioned on the first end 11 side (upper end side) of the discharge space 13 and the tip surface 420 formed at the lower end of the rod portion 42 is positioned on the upper surface of the cut portion 53 of the conductor piece 50.
  • the circuit breaker 1 further includes an abnormality detection sensor (not shown) that detects an abnormal state in a device (such as a vehicle, power generation equipment, or power storage equipment) to which the electrical circuit to be interrupted is connected, and a control unit (not shown) that controls the operation of the igniter 20.
  • the abnormality detection sensor may be capable of detecting an abnormal state based on the voltage or temperature of the conductor piece 50 in addition to the current flowing through the conductor piece 50.
  • the abnormality detection sensor may also be, for example, an impact sensor, temperature sensor, acceleration sensor, or vibration sensor, and may detect an abnormal state such as an accident or fire based on impact, temperature, acceleration, or vibration in a device such as a vehicle.
  • the control unit of the circuit breaker 1 is, for example, a computer that can perform a predetermined function by executing a predetermined control program.
  • the predetermined function of the control unit can also be realized by corresponding hardware.
  • the abnormal current may be a current value that exceeds a predetermined threshold set to protect a predetermined electrical circuit.
  • the abnormality detection sensor and control unit described above do not need to be included as components of the circuit breaker 1, and may be included in a device separate from the circuit breaker 1, for example. Furthermore, the abnormality detection sensor and control unit are not essential components of the circuit breaker 1.
  • the control unit of the circuit breaker 1 activates the igniter 20. That is, when an operating current is supplied from an external power source (not shown) to the conductive pin of the igniter 20, the ignition charge in the ignition portion 21 ignites and burns, generating combustion gas. Then, due to an increase in pressure within the ignition portion 21, the cleavage surface 21A cleaves, and the ignition charge combustion gas is released from within the ignition portion 21 into the discharge space 13.
  • the ignition portion 21 of the igniter 20 is received in the recess 411 in the piston portion 41, and the cleavage surface 21A of the ignition portion 21 is positioned opposite the pressure-receiving surface 411A of the recess 411 in the projectile 40.
  • combustion gas from the ignition portion 21 is released into the recess 411, and the pressure of the combustion gas (combustion energy) is transmitted to the upper surface of the piston portion 41, including the pressure-receiving surface 411A.
  • the projectile 40 moves downward through the discharge space 13 in the extension direction (axial direction) of the discharge space 13.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the operating status of the circuit breaker 1 according to the embodiment.
  • (A) in the upper part of Figure 3 shows the state of the circuit breaker 1 during operation
  • (B) in the lower part of Figure 3 shows the state of the circuit breaker 1 after operation is completed.
  • the igniter 20 when the igniter 20 is activated, the projectile 40 is subjected to the pressure (combustion energy) of the combustion gases of the ignition charge and is forced downward with force.
  • the tip surface 420 formed on the lower end of the rod portion 42 shears and cuts the boundaries between the first connecting end 51 and the second connecting end 52 and the cut portion 53 of the conductor piece 50.
  • the projectile 40 and the lower portion of the housing main body 100 generate a bending moment in the conductor piece 50.
  • the shape and dimensions of the projectile 40 can be freely determined as long as it can move smoothly along the extension direction (axial direction) of the discharge space 13 when the igniter 20 is activated.
  • the outer diameter of the piston portion 41 of the projectile 40 may be set to a dimension equal to the inner diameter of the large-diameter cylinder portion 113 of the top holder 110.
  • the projectile 40 moves downward a predetermined stroke in the extension direction (axial direction) of the discharge space 13 until the lower end surface of the piston portion 41 abuts (collides) with the upper surface 101 of the housing main body 100.
  • the cut portion 53 which has been physically severed from at least one of the first connection end 51 or the second connection end 52 by the rod portion 42 of the projectile 40, is received within the arc-extinguishing region R2 in which the coolant material 60 is located.
  • the first connection end 51 or the second connection end 52 located at both ends of the conductor piece 50 becomes electrically disconnected, and the specified electrical circuit to which the circuit breaking device 1 is applied is forcibly interrupted.
  • the portion to be cut 53 is cut from the conductor piece 50 when it receives the energy of the combustion gas via the projectile 40, but the manner in which the portion to be cut 53 is cut is not limited to this.
  • the portion to be cut 53 may be cut from the conductor piece 50 when it directly receives the pressure of the combustion gas released from the igniter 20 into the release space 13.
  • the blocking device 1 in this embodiment comprises an igniter 20 which contains a discharge space 13 extending in one direction, is mounted on the housing main body 100, and discharges combustion gas into the discharge space 13 when activated; and a conductor piece 50 which is mounted on the housing main body 100 and forms part of an electrical circuit, and which has a cuttable portion 53 on part of it which is cut by the energy of the combustion gas discharged into the discharge space 13, and the cuttable portion 53 is arranged so as to cross the discharge space 13.
  • At least a part of the contact area of the conductor piece 50 with the housing main body 100 is formed with a leakage prevention portion 54 in which a plurality of small protrusions or a plurality of small recesses are arranged so as to prevent the combustion gas discharged into the discharge space 13 from leaking out of the housing 10 from between the housing main body 100 and the contact area.
  • a leakage prevention portion 54 in which a plurality of small protrusions or a plurality of small recesses are arranged so as to prevent the combustion gas discharged into the discharge space 13 from leaking out of the housing 10 from between the housing main body 100 and the contact area.
  • the combustion gas flow path formed by the gap is configured to be labyrinth-shaped.
  • the combustion gas flow path becomes complex, preventing the combustion gas from leaking from the housing 10.
  • a leakage prevention portion 54 may be formed on at least the surface opposite the igniter 20 (back side) of both sides of the conductor piece 50 in the direction of combustion gas emission.
  • the pressure of the combustion gas rises in a direction along the emission direction of the combustion gas emitted from the igniter 20. More specifically, the combustion gas emitted from the igniter 20 advances toward the lower surface 102 of the housing body 100, and the pressure of the combustion gas is applied below the emission space 13. At this time, the combustion gas tends to flow around to the back side of the conductor piece 50, so by forming the leakage prevention portion 54 on the back side of the conductor piece 50, leakage of the combustion gas is effectively prevented.
  • the leakage prevention portions 54 are formed on both sides of the conductor piece 50. This more reliably prevents combustion gas leakage not only when the combustion gas gets around to the back side of the conductor piece 50 as described above, but also immediately after the circuit breaker 1 is activated, when there is a possibility that combustion gas may leak from the housing 10 on the front side of the conductor piece 50 (the igniter 20 side of the conductor piece 50).
  • the entire leakage prevention portion 54 is covered by the housing main body 100 (contact portion 105).
  • the entire leakage prevention portion 54 becomes a labyrinth-shaped flow path for the combustion gas, thereby more effectively demonstrating the benefits of having a complex shape for the combustion gas flow path.
  • the leakage prevention portion 54 has multiple small diamond-shaped protrusions and is formed in a crisscross pattern. In other words, the leakage prevention portion 54 is knurled in a crisscross pattern. This more effectively improves the adhesion between the housing main body 100 and the conductor piece 50, as well as the effect of creating a complex shape for the combustion gas flow path.
  • the housing main body 100 and the conductor piece 50 may be molded integrally. This can further improve the adhesion between the housing main body 100 and the conductor piece 50.

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Abstract

点火器が放出した燃焼ガスの漏洩をより確実に防止可能な電気回路遮断装置を提供する。電気回路遮断装置は、一方向に延在する放出空間を内包するハウジングと、ハウジングに設けられ、作動することで放出空間に燃焼ガスを放出する点火器と、ハウジングに設けられると共に電気回路の一部を形成する導体片であって、その一部に放出空間に放出された燃焼ガスのエネルギーにより切断される被切断部を有し、当該被切断部が放出空間を横切るように配置された導体片と、を備え、導体片におけるハウジングとの接触領域の少なくとも一部には、放出空間に放出された燃焼ガスがハウジングと接触領域との間からハウジングの外部へ漏洩することを防止するように複数の小凸部又は複数の小凹部が配置された、漏洩防止部が形成されている。

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。
　従来、ハウジングに設けられた点火器と、ハウジング内に形成された筒状空間に配置された発射体であって、点火器から受けるエネルギーにより筒状空間を移動可能に形成された発射体と、ハウジングに設けられると共に電気回路の一部を形成する導体片であって、その一部に発射体によって切除される被切除部を有し、当該被切除部が筒状空間を横切るように配置された導体片と、筒状空間のうち、点火器の作動前において被切除部を挟んで発射体とは反対側に位置し、発射体によって切除された被切除部を受けるための消弧領域と、消弧領域に配置された、繊維状のクーラント材と、を備える電気回路遮断装置が提案されていた（例えば、特許文献１）。
特開２０２１－１２８８９４号公報
　電気回路遮断装置では、点火器が高圧の燃焼ガスを放出することで、導体片を切断するためのエネルギーが発生する。この際、ハウジングと導体片との間から当該燃焼ガスが漏れる可能性がある。
　本開示の技術は、点火器が放出した燃焼ガスの漏洩をより確実に防止可能な電気回路遮断装置を提供することを目的とする。
　電気回路遮断装置は、一方向に延在する放出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、作動することで前記放出空間に燃焼ガスを放出する点火器と、前記ハウジングに設けられると共に電気回路の一部を形成する導体片であって、その一部に前記放出空間に放出された前記燃焼ガスのエネルギーにより切断される被切断部を有し、当該被切断部が前記放出空間を横切るように配置された導体片と、を備え、前記導体片における前記ハウジングとの接触領域の少なくとも一部には、前記放出空間に放出された前記燃焼ガスが前記ハウジングと前記接触領域との間から前記ハウジングの外部へ漏洩することを防止するように複数の小凸部又は複数の小凹部が配置された、漏洩防止部が形成されている。
　また、漏洩防止部は、前記点火器の作動時に、前記ハウジングと前記漏洩防止部との間に隙間が形成されたときに、当該隙間によって形成される前記燃焼ガスの流路がラビリンス状になるように形成されていてもよい。
　また、漏洩防止部は、前記燃焼ガスの放出方向における前記導体片のうち、少なくとも前記点火器と反対側の面に形成されていてもよい。
　また、漏洩防止部は、前記導体片の両面に形成されていてもよい。
　また、漏洩防止部の全体が前記ハウジングによって覆われていてもよい。
　また、漏洩防止部は、ひし形の前記小凸部を複数有し、あや目状に形成されていてもよい。
　また、漏洩防止部は、環状の前記小凹部を複数有していてもよい。
　また、漏洩防止部は、前記ハウジングに埋め込まれていていてもよい。
　また、前記ハウジングと前記導体片とが一体に成形されていてもよい。
　本開示によれば、点火器が放出した燃焼ガスの漏洩をより確実に防止可能な電気回路遮断装置を提供することができる。
図１は、実施形態に係る電気回路遮断装置（遮断装置）の内部構造を説明する図である。 図２は、実施形態に係る導体片を説明する図である。 図３は、遮断装置の作動を説明する図である。 図４は、実施形態の変形例１に係る導体片を説明する図である。 図５は、実施形態の変形例２に係る導体片を説明する図である。 図６は、実施形態の変形例３に係る導体片を説明する図である。
　＜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、各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（後述する放出空間１３が延在する一方向）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。また、後述する点火器２０が燃焼ガスを放出する方向と高さ方向は一致している。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、上端側の第一端部１１から下端側の第二端部１２の方向に延在する放出空間１３を内包している。この放出空間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放出空間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軸方向とも称す。但し、本明細書において遮断装置１の上下方向および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]
　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は放出空間１３の一部を形成している。更に、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。また、ハウジング本体１００には、導体片５０を保持するために、上下方向における上面１０１と下面１０２との間に、導体片５０の一部である漏洩防止部５４と対向接触する接触部１０５が形成されている。以上のように構成されるハウジング本体１００は、例えば、合成樹脂等といった絶縁部材によって形成することができる。例えば、ハウジング本体１００は、ポリアミド合成樹脂の一種であるナイロンによって形成されていてもよい。
　また、ハウジング本体１００は、導体片５０の漏洩防止部５４と一致する位置において、漏洩防止部５４の全体が接触部１０５に覆われるようにして導体片５０を保持する。但し、ハウジング本体１００が導体片５０を保持する態様はこれに限らず、例えば接触部１０５と漏洩防止部５４とのそれぞれの一部が接触するように導体片５０が保持される態様でもよい。
　また、ハウジング本体１００は、導体片５０と一体に成形されていてもよい。例えば、インサート成形等を用いることによって、導体片５０とハウジング本体１００とが、導体片５０の漏洩防止部５４と一致する位置において密着し、一体となるように成形してもよい。
　[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（第一端部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は、例えば、上筒壁１０３の内側に配置された状態で、ハウジング本体１００における上面１０１にネジ等を用いて一体に締結されていてもよいし、リベット等によって固定されていてもよい。また、ハウジング本体１００の上面１０１とトップホルダ１１０におけるフランジ部１１１の下面との間にシーラントを塗布した状態でトップホルダ１１０をハウジング本体１００に結合してもよい。これにより、ハウジング１０内に形成される放出空間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ハウジング本体１００の上面１０１とトップホルダ１１０のフランジ部１１１との間にＯリングを介在させることによって放出空間１３の気密性を高めるようにしてもよい。
　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間は、図１に示すように点火器２０の一部が収容される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間は、下方に位置するハウジング本体１００の空間と連通しており、放出空間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は、例えば、下筒壁１０４の内側に配置された状態で、ハウジング本体１００における下面１０２にネジ等を用いて一体に締結されていてもよいし、リベット等によって固定されていてもよい。ここで、ハウジング本体１００の下面１０２とボトム容器１２０におけるフランジ部１２１の上面との間にはシーラントが塗布された状態でボトム容器１２０がハウジング本体１００に結合されてもよい。これにより、ハウジング１０内に形成される放出空間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ハウジング本体１００の下面１０２とボトム容器１２０のフランジ部１２１との間にＯリングを介在させることによって放出空間１３の気密性を高めるようにしてもよい。
　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間は、上方に位置するハウジング本体１００と連通しており、放出空間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、放出空間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、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を含んで構成され、その内側に第一端部１１から第二端部１２の方向に延在する放出空間１３が形成される。この放出空間１３には、以下に詳述する点火器２０、発射体４０、導体片５０における被切断部５３、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の放出空間１３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放出空間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、放出空間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の初期位置から放出空間１３に沿って下側へ発射される。
　[クーラント材]
　次に、ハウジング１０における放出空間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、導体片５０の被切断部５３は、ハウジング１０の放出空間１３を横切るように横架されている。以下、ハウジング１０における放出空間１３のうち、導体片５０の被切断部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、放出空間１３を横切るように配置された被切断部５３の奥行方向（Ｚ軸方向）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は被切断部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、被切断部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が被切断部５３によって完全に隔離されていてもよい。
　放出空間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によって切断された被切断部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、概略有底筒形状であり、ボトム容器１２０の側壁部１２２および底壁部１２３に沿って、その内側に配置されている。クーラント材６０は、発射体４０が導体片５０の被切断部５３を切断した際に生じたアークおよび被切断部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から切断された被切断部５３を受け入れるための空間であると同時に、発射体４０が被切断部５３を切断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から被切断部５３を切断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。
　[発射体]
　次に、発射体４０について説明する。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。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および空洞部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、放出空間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の作動時に放出空間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から被切断部５３を切断するための先端面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から切断すべき被切断部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における先端面４２０を含む先端側の領域は、ハウジング本体１００の空洞部１４５（保持領域）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、放出空間１３に沿って第二端部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。
　[導体片]
　次に、導体片５０について説明する。図１に示すように、導体片５０は、ハウジング本体１００における一対の接触部１０５Ａ，１０５Ｂに保持される。ハウジング本体１００は、接触部１０５Ａ，１０５Ｂで、導体片５０の漏洩防止部５４と対向接触するように導体片５０を保持している。また、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。また、導体片５０とハウジング本体１００とは、一体成形される。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２は、実施形態に係る導体片５０を説明する図である。図２（Ａ）は導体片５０の平面図であり、図２（Ｂ）は導体片５０の側面図である。図２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断部５３と、第一接続端部５１と被切断部５３との間および第二接続端部５２と被切断部５３との間に形成される漏洩防止部５４と、を含んでいる。また、被切断部５３は略円形であり、第一接続端部５１および第二接続端部５２の被切断部５３側は、それぞれその幅（Ｚ軸方向の長さ）が次第に小さくなっている。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。
　導体片５０の被切断部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る部位である。被切断部５３は、第一接続端部５１および第二接続端部５２から物理的に切断されるが、被切断部５３は第一接続端部５１と第二接続端部５２との両方から切断されなくてもよい。より詳しくは、被切断部５３が、第一接続端部５１と第二接続端部５２との少なくともどちらか一方から切断されることで、遮断装置１が適用される電気回路が遮断されればよく、被切断部５３が第一接続端部５１と第二接続端部５２との両方から完全に切除される必要はない。導体片５０は、ハウジング本体１００の空洞部１４５を画する内壁１４３（図１）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、被切断部５３が切り落とされる。
　漏洩防止部５４は、導体片５０におけるハウジング本体１００（接触部１０５）との接触領域の少なくとも一部に形成される部分である。漏洩防止部５４は、左右方向（Ｘ軸方向）において、被切断部５３を基準として第一接続端部５１側、および被切断部５３を基準として第二接続端部５２側にそれぞれ設けられる部位である。また漏洩防止部５４には、ひし形の小凸部が複数形成されるような、あや目状のローレット加工が施されている。これにより、点火器２０の作動時に、ハウジング本体１００（接触部１０５）と漏洩防止部５４との間に隙間が形成されたときに、当該隙間によって形成される燃焼ガスの流路がいわゆるラビリンス状に形成される。本実施形態の漏洩防止部５４は、被切断部５３に沿って、板状の導体片５０の表側（導体片５０の、点火器２０側）および裏側（導体片５０の、点火器２０とは反対側）の両側に形成されている。導体片５０はハウジング本体１００と一体成形されるが、この際、漏洩防止部５４は、ハウジング本体１００の接触部１０５において埋め込まれている。そして、漏洩防止部５４は、発射体４０により被切断部５３が切断される際に、点火器２０によって発生する燃焼ガスを放出空間１３内から外部に漏洩すること防止可能である。より詳しくは、点火器カップから放出空間１３内へと放出される燃焼ガスが、接触部１０５と漏洩防止部５４との間に侵入した際、上記のラビリンス構造によって燃焼ガスの流路が入り組んだ形状となるため、当該燃焼ガスがハウジング１０から外部に漏洩することが防止される。また本実施形態では、複数の小凸部を有する漏洩防止部５４が接触部１０５において埋め込まれているため、ハウジング本体１００と導体片５０との接触面積が大きくなり、ハウジング本体１００と導体片５０との密着をより強固にできる。
　ここで、導体片５０は図２の例には限定されない。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に対して被切断部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における被切断部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、漏洩防止部５４は本実施形態の例に限定されない。例えば、ひし形や正方形、平行四辺形の複数の小凹部、角形の複数の小凸部又は複数の小凹部、丸形の複数の小凸部又は複数の小凹部、環状の複数の小凸部又は複数の小凹部、およびこれらの形状を組み合わせた形状等でもよい。また、漏洩防止部５４は、板状の導体片５０の表側および裏側の両側に形成されていなくてもよく、何れか片方の面に形成されていればよい。好ましくは、放出空間１３における燃焼ガスの放出方向において、少なくとも導体片５０の裏側に形成されているとよい。また、漏洩防止部５４は、接触部１０５と少なくとも一部が接触するように形成されていればよく、例えば、被切断部５３を含み、被切断部５３を基準として第一接続端部５１側から第二接続端部５２側まで跨って漏洩防止部５４が形成される態様でもよい。
　＜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が放出空間１３における第一端部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先端面４２０が、導体片５０における被切断部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放出空間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、放出空間１３の延在方向（軸方向）に沿って放出空間１３を下方に移動する。
　図３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３の上段に示す（Ａ）には遮断装置１の作動途中の状況を示し、図３の下段に示す（Ｂ）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先端面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と被切断部５３との間の各境界部を剪断によって押し切る。このとき、破線の矢印で示すように、発射体４０とハウジング本体１００の下側部分とは、導体片５０に曲げモーメントを生じさせる。なお、発射体４０とハウジング本体１００とのクリアランスが大きくなると、導体片５０の歪みが大きくなる。発射体４０は、点火器２０の作動時に放出空間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３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放出空間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、第一接続端部５１又は第二接続端部５２の少なくともどちらか一方から物理的に切断された被切断部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又は第二接続端部５２の少なくとも一部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、本実施形態では、燃焼ガスのエネルギーを被切断部５３が発射体４０を介して受けることで導体片５０から被切断部５３が切断されるが、被切断部５３が切断される態様はこれに限らず、例えば、点火器２０から放出空間１３に放出される燃焼ガスの圧力を被切断部５３が直接的に受けることで導体片５０から被切断部５３が切断される態様等でもよい。
　＜作用・効果＞
　本実施形態における遮断装置１は、一方向に延在する放出空間１３を内包し、ハウジング本体１００に設けられ、作動することで放出空間１３に燃焼ガスを放出する点火器２０と、ハウジング本体１００に設けられると共に電気回路の一部を形成する導体片５０であって、その一部に放出空間１３に放出された燃焼ガスのエネルギーにより切断される被切断部５３を有し、被切断部５３が放出空間１３を横切るように配置された導体片５０と、を備え、導体片５０におけるハウジング本体１００（接触部１０５）との接触領域の少なくとも一部には、放出空間１３に放出された燃焼ガスがハウジング本体１００と接触領域との間からハウジング１０の外部へ漏洩することを防止可能となるように複数の小凸部又は複数の小凹部が配置された、漏洩防止部５４が形成されている。これによると、漏洩防止部５４に複数の小凸部（又は小凹部）が形成されていることにより、ハウジング本体１００と導体片５０との密着性の向上を期待できるため、ハウジング１０からガスが漏洩することが防止される。
　また、本実施形態の遮断装置１では、点火器２０の作動時に、ハウジング本体１００（接触部１０５）と漏洩防止部５４との間に隙間が形成されたときに、当該隙間によって形成される燃焼ガスの流路がラビリンス状になるように形成される。これによると、燃焼ガスが漏洩防止部５４と接触部１０５との間に侵入した際に、燃焼ガスの流路が入り組んだ形状となるため、ハウジング１０から燃焼ガスが漏洩することが防止される。
　また、本実施形態の遮断装置１では、燃焼ガスの放出方向における導体片５０の両側の面のうち、少なくとも点火器２０とは反対側（裏側）の面に漏洩防止部５４が形成されてもよい。遮断装置１の動作時において、燃焼ガスの圧力は、点火器２０から放出される燃焼ガスの放出方向に沿った方向に向かって上昇する。より具体的には、点火器２０から放出された燃焼ガスは、ハウジング本体１００の下面１０２に向かって進行し、燃焼ガスの圧力は放出空間１３の下方に加わる。この際、燃焼ガスは導体片５０の裏側に回り込む傾向があるため、導体片５０の裏側に漏洩防止部５４が形成されることで、効果的に燃焼ガスの漏洩が防止される。
　また、本実施形態の遮断装置１では、漏洩防止部５４が導体片５０の両面に形成されている。これによると、上述のように燃焼ガスが導体片５０の裏側に回り込む場合のみならず、導体片５０の表側（導体片５０の、点火器２０側）で燃焼ガスがハウジング１０から漏洩する可能性がある遮断装置１の動作直後においても、より確実に燃焼ガスの漏洩が防止される。
　また、本実施形態の遮断装置１では、漏洩防止部５４の全体がハウジング本体１００（接触部１０５）で覆われる。これによると、点火器２０の作動時に、ハウジング本体１００（接触部１０５）と漏洩防止部５４との間に隙間が形成されたときに、漏洩防止部５４の全体がラビリンス状の燃焼ガスの流路となるため、燃焼ガスの流路が入り組んだ形状とすることによる効果をより効果的に発揮することができる。
　また、本実施形態の遮断装置１では、漏洩防止部５４がひし形の小凸部を複数有し、あや目状に形成されている。つまり、漏洩防止部５４にはあや目状のローレット加工が施されている。これによると、上記のハウジング本体１００と導体片５０との密着性の向上の効果や、燃焼ガスの流路が入り組んだ形状とすることによる効果をより効果的に発揮することができる。
　また、本実施形態の遮断装置１では、漏洩防止部５４は、ハウジング本体１００（接触部１０５）に埋め込まれている。これによると、ハウジング本体１００と導体片５０との密着性を向上できる。
　また、本実施形態の遮断装置１では、ハウジング本体１００と導体片５０とが一体に成形されていてもよい。これによると、ハウジング本体１００と導体片５０との密着性を更に向上できる。
　＜実施形態の変形例＞
　図４～図６は、実施形態の変形例１～３を示す図である。図４は、実施形態の変形例１に係る導体片５０ａを説明する図であり、図５は、実施形態の変形例２に係る導体片５０ｂを説明する図であり、図６は、実施形態の変形例３に係る導体片５０ｃを説明する図である。以下、図４～図６を用いて、実施形態の変形例に係る導体片５０ａ～５０ｃについて説明する。なお、変形例の説明では、図１～３を用いて説明した導体片５０との相違点を中心に説明する。また、導体片５０ａ～５０ｃを構成する要素のうち、導体片５０と共通する要素については同一の符号を付すことで、詳細な説明は割愛する。
　図４の変形例１に係る導体片５０ａのように、導体片５０ａの表側および裏側に設けられる漏洩防止部５４ａに丸い小凸部が複数形成されていてもよい。また、図５の変形例２に係る導体片５０ｂのように、導体片５０ｂの表側および裏側に設けられる漏洩防止部５４ｂに丸い小凹部が複数形成されている態様であってもよい。また、図６の変形例３に係る導体片５０ｃのように、導体片５０ｃの表側および裏側に設けられる漏洩防止部５４ｃに環状の小凹部が複数形成されていてもよい。変形例１～３によると、上記のハウジング本体１００と導体片５０ａ，５０ｂ，５０ｃとの密着性の向上の効果や、燃焼ガスの流路が入り組んだ形状とすることによる効果をより効果的に発揮することができる。
　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　　　：放出空間
２０　　　：点火器
４０　　　：発射体
５０　　　：導体片
５１　　　：第一接続端部
５２　　　：第二接続端部
５３　　　：被切断部
５４　　　：漏洩防止部
６０　　　：クーラント材

Claims (9)

  1. 　一方向に延在する放出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、作動することで前記放出空間に燃焼ガスを放出する点火器と、
    　前記ハウジングに設けられると共に電気回路の一部を形成する導体片であって、その一部に前記放出空間に放出された前記燃焼ガスのエネルギーにより切断される被切断部を有し、当該被切断部が前記放出空間を横切るように配置された導体片と、
    　を備え、
    　前記導体片における前記ハウジングとの接触領域の少なくとも一部には、前記放出空間に放出された前記燃焼ガスが前記ハウジングと前記接触領域との間から前記ハウジングの外部へ漏洩することを防止可能にするように複数の小凸部又は複数の小凹部が配置された、漏洩防止部が形成されている、
    　電気回路遮断装置。
  2. 　前記漏洩防止部は、
    　前記点火器の作動時に、前記ハウジングと前記漏洩防止部との間に隙間が形成されたときに、当該隙間によって形成される前記燃焼ガスの流路がラビリンス状になるように形成されている、
    　請求項１に記載の電気回路遮断装置。
  3. 　前記漏洩防止部は、前記燃焼ガスの放出方向における前記導体片の両側の面のうち、少なくとも前記点火器とは反対側の面に形成されている、
    　請求項１又は２に記載の電気回路遮断装置。
  4. 　前記漏洩防止部は、前記導体片の両面に形成されている、
    　請求項１又は２に記載の電気回路遮断装置。
  5. 　前記漏洩防止部の全体が前記ハウジングによって覆われている、
    　請求項１又は２に記載の電気回路遮断装置。
  6. 　前記漏洩防止部は、
    　ひし形の前記小凸部を複数有し、あや目状に形成されている、
    　請求項１又は２に記載の電気回路遮断装置。
  7. 　前記漏洩防止部は、
    　環状の前記小凹部を複数有する、
    　請求項１又は２に記載の電気回路遮断装置。
  8. 　前記漏洩防止部は、前記ハウジングに埋め込まれている、
    　請求項１又は２に記載の電気回路遮断装置。
  9. 　前記ハウジングと前記導体片とが一体に成形されている、
    　請求項１又は２に記載の電気回路遮断装置。
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