WO2024161861A1 - 遮断装置 - Google Patents
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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
- This disclosure relates to a cutoff device.
- Patent Document 1 discloses a circuit breaker in which a reinforcing frame is disposed inside the housing of the circuit breaker.
- the interrupter includes an igniter that generates gas, a conductor having a pusher located below the igniter, a separation portion located below the pusher, and a retaining portion connected to the separation portion, a cover member that is located below the separation portion and is made of metal, an insulating member located inside the cover member and below the separation portion, and a resin member at least a portion of which is located inside the cover member and retains the retaining portion, the pusher is configured to separate the separation portion from the conductor under pressure of the gas generated by the igniter, the resin member and the insulating member cover the inner surface of the cover member, an end of the insulating member overlaps an end of the resin member, and a lower end of the end of the resin member is located below an upper end of the end of the insulating member.
- FIG. 1A is a front view showing a blocking device according to a first embodiment.
- FIG. 1B is a perspective view showing the blocking device according to the first embodiment.
- FIG. 2A is a cross-sectional view showing the configuration of the circuit breaker according to the first embodiment before a circuit breaker operation.
- FIG. 2B is a cross-sectional view showing the configuration of the circuit breaker according to the first embodiment after a circuit breaker operation.
- FIG. 3A is a perspective view of the insulating member according to the first embodiment as viewed from above.
- FIG. 3B is a front view showing the insulating member according to the first embodiment.
- FIG. 3C is a perspective view of the insulating member according to the first embodiment as viewed from below.
- FIG. 3A is a front view showing a blocking device according to a first embodiment.
- FIG. 1B is a perspective view showing the blocking device according to the first embodiment.
- FIG. 2A is a cross-sectional view showing the configuration of the
- FIG. 4A is a perspective view of the lower housing according to the first embodiment as viewed from above.
- FIG. 4B is a front view showing the lower housing according to the first embodiment.
- FIG. 4C is a perspective view of the lower housing according to the first embodiment as viewed from below.
- FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration of the circuit breaker according to the second embodiment before a circuit breaker operation.
- FIG. 6A is a perspective view of an insulating member according to the second embodiment as viewed from above.
- FIG. 6B is a front view showing the insulating member according to the second embodiment.
- FIG. 6C is a perspective view of the insulating member according to the second embodiment as viewed from below.
- FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration of a circuit breaker according to a modification of the second embodiment before a circuit breaker operation.
- FIG. 8 is a front view showing an insulating member according to a modified example of the second embodiment.
- FIG. 9 is a cross-sectional view showing a configuration of a circuit breaker according to the third embodiment before a circuit breaker operation.
- FIG. 10A is a perspective view of an insulating member according to the third embodiment as viewed from above.
- FIG. 10B is an exploded perspective view of the insulating member according to the third embodiment as viewed from above.
- FIG. 11 is a flowchart showing a manufacturing process of the cutoff device according to the embodiment and the like.
- the interrupter includes an igniter that generates gas, a conductor having a pusher located below the igniter, a separation portion located below the pusher, and a retaining portion connected to the separation portion, a cover member that is located below the separation portion and is made of metal, an insulating member located inside the cover member and below the separation portion, and a resin member at least a portion of which is located inside the cover member and retains the retaining portion, the pusher is configured to separate the separation portion from the conductor under pressure of the gas generated by the igniter, the resin member and the insulating member cover the inner surface of the cover member, an end of the insulating member overlaps an end of the resin member, and a lower end of the end of the resin member is located below an upper end of the end of the insulating member.
- the end of the insulating member and the end of the resin member are arranged so as to overlap, so that the arc or the conductive gas (hereinafter also referred to as conductive gas, etc.) generated by the arc is cooled as it flows between the end of the insulating member and the end of the resin member, thereby reducing the conductivity of the conductive gas, etc.
- the conductive gas, etc. comes into contact with the metal cover member, and it is possible to prevent the current that was interrupted when the separation portion was cut by the pusher from being re-conducted through the cover member. Therefore, from the viewpoint of preventing re-conduction, it is possible to improve the insulating performance of the circuit breaker.
- the end of the insulating member may be located between the end of the resin member and the cover member.
- the end of the insulating member is between the end of the resin member and the cover member, the creepage distance of the arc from the cut surface of the separation section to the cover member can be extended, making it easier to extinguish the arc.
- the high-temperature conductive gas generated during the interruption operation causes the resin member to move (or deform) the insulating member in a direction toward the outside (radially outward) of the interrupter, making it possible to further reduce the gap between the insulating member and the resin member and effectively reduce the conductivity of the conductive gas, etc. This makes it possible to more reliably prevent the interrupter from becoming conductive again.
- the end of the resin member may be located between the end of the insulating member and the cover member.
- the end of the resin member is between the end of the insulating member and the cover member, which extends the arc's creepage distance from the cut surface of the separation section to the cover member, making it easier to extinguish the arc and more reliably preventing re-conduction.
- the cover member may have a convex portion located below the insulating member, the convex portion protruding upward, and being pressed by the pusher.
- the convex portion of the cover member is positioned below the insulating member (i.e., the insulating member is positioned between the separation portion and the cover member), which extends the path along which the arc occurs and, as a result, makes it possible to more reliably prevent re-conduction.
- a gap may be provided between the cover member and the insulating member, and the gap may be located below the insulating member.
- a gap may be provided between the cover member and the insulating member, the insulating member may have a first portion covering the top of the convex portion of the cover member and a second portion located below the first portion, the second portion may cover the inner surface of the bottom of the cover member, and the gap may be located between the bottom of the cover member and the lower surface of the second portion.
- the insulating member can move downward by the amount of the gap, which prevents the insulating member from being damaged by pressure from the pusher. Therefore, from the perspective of preventing damage to the insulating member, the insulating performance of the circuit breaker can be improved.
- the insulating member may have a first member that covers the top of the convex portion of the cover member and a second member that is arranged so as to overlap a part of the first member, and the second member may cover the inner surface of the bottom of the cover member, and the first member and the second member may be separate.
- the stress applied to the insulating member when the convex portion is pressed by the pusher can be dispersed, making it possible to prevent the insulating member from being damaged. Therefore, from the perspective of preventing the insulating member from being damaged, it is possible to improve the insulating performance of the circuit breaker.
- the resin member may have an embedded portion in which the holding portion is embedded, a first cylindrical portion in which the pusher is disposed, and a second cylindrical portion located lower than the first cylindrical portion and having a larger diameter than the first cylindrical portion, and the inner diameter of the second cylindrical portion may be smaller than the inner diameter of the insulating member.
- the insulating member covers the inner surface of the cover member, so it is possible to prevent re-conduction while maintaining the size of the space in which the arc extends (preventing the circuit breaker from becoming too large).
- each figure is a schematic diagram and is not necessarily an exact illustration. Therefore, for example, the scales of each figure do not necessarily match.
- the same reference numerals are used for substantially the same configuration, and duplicate explanations are omitted or simplified.
- the X-axis, Y-axis, and Z-axis indicate the three axes of a right-handed three-dimensional Cartesian coordinate system.
- the Z-axis direction is the movement direction of the pusher
- the Y-axis direction is the extension direction of the conductor
- the X-axis direction is the width direction of the conductor.
- front view means viewing from the positive side of the X-axis toward the negative side of the X-axis
- top view means viewing from the positive side of the Z-axis toward the negative side of the Z-axis
- cross-sectional view means viewing a cut surface of the cutter device cut on a plane that passes through the Z-axis and is parallel to the Z-axis
- side means a direction perpendicular to the Z-axis direction.
- the Z-axis direction is also described as the up-down direction.
- the up-down direction of the cutter device merely indicates the relative positional relationship of each element in the cutter device for the convenience of explaining each embodiment.
- the terms “upper” and “lower” do not refer to the upper direction (vertically upward) and lower direction (vertically downward) in absolute spatial recognition, but are used as terms defined by a relative positional relationship based on the direction of movement of the pusher.
- the orientation of the blocking device when installed is not limited to the direction shown in the drawings.
- ordinal numbers such as “first” and “second” do not refer to the number or order of components, unless otherwise specified, but are used for the purpose of avoiding confusion between and distinguishing between components of the same type.
- FIG. 1A is a front view showing the shutoff device 1 according to the present embodiment.
- Figure 1B is a perspective view showing the shutoff device 1 according to the present embodiment.
- Figure 2A is a cross-sectional view showing the configuration of the shutoff device 1 according to the present embodiment before the shutoff operation.
- Figure 2B is a cross-sectional view showing the configuration of the shutoff device 1 according to the present embodiment after the shutoff operation.
- Figure 1B is a view in which the shutoff device 1 shown in Figure 1A has been rotated about the Y-axis direction as the rotation axis to create a perspective view of the shutoff device 1 as seen from below.
- the cutoff device 1 includes an igniter 10, an upper housing 20, a lower housing 30, a resin member 40, a conductor 50, a pusher 60, a protective part 80, elastic members 90, 92, 94, 96, and an insulating member 110.
- the cutoff device 1 is mounted on an object having an electric circuit, and is activated when an abnormality occurs in an electric circuit, system, etc. in the object, thereby cutting off the electric circuit, thereby preventing the damage caused by the abnormality from becoming greater.
- the cutoff device 1 is mounted on a vehicle, which is an example of an object, for example, and is connected between a motor and a battery (e.g., a lithium-ion battery) for driving the motor, and cuts off the electrical connection between the motor and the battery for driving the motor in the event of an emergency such as an abnormality or accident.
- a vehicle which is an example of an object, for example, and is connected between a motor and a battery (e.g., a lithium-ion battery) for driving the motor, and cuts off the electrical connection between the motor and the battery for driving the motor in the event of an emergency such as an abnormality or accident.
- the object may be something other than a vehicle, and examples include, but are not limited to, home appliances and solar power generation systems.
- the igniter 10 holds explosives inside, has a lid portion 11 provided between the explosives and a pusher 60, is placed in the recess 61, and generates gas.
- the igniter 10 is an electric igniter having an explosive portion having an explosive, and a conductive pin for conducting electricity with the explosive portion.
- an operating current for igniting the explosive is supplied to the conductive pin from an external power source, which ignites and burns the explosives, generating gas (combustion gas).
- the formation of the recess 61 allows the circuit breaker 1 to be made more compact.
- the igniter 10 is fixed to the small diameter portion 21 above the upper housing 20.
- the upper housing 20 and the lower housing 30 are members that form the outer shell of the cutoff device 1, and house the igniter 10, the resin member 40, part of the conductor 50, the pusher 60, the protective part 80, the elastic members 92, 94, 96, and the insulating member 110.
- a space 70 extending in the vertical direction is formed inside the upper housing 20 and the lower housing 30.
- the space 70 is formed in a cylindrical shape so that the pusher 60 can move.
- the pusher 60 is housed at the top end side (positive side of the Z axis) of the space 70 in the vertical direction (Z axis direction).
- the upper housing 20 and the lower housing 30 are each made of a metal such as stainless steel (SUS), but may also be made of other metals such as aluminum.
- the upper housing 20 and the lower housing 30 are made of metal. Note that it is sufficient that at least the lower housing 30 is made of metal, and the upper housing 20 may be made of, for example, resin.
- the upper housing 20 and the lower housing 30 have a cylindrical outer shape, but the shape is not limited to this.
- the upper housing 20 and the lower housing 30 are directly connected and fixed, for example, by welding.
- the lower housing 30 is an example of a cover member.
- the upper housing 20 and the lower housing 30 are also an example of a housing.
- the upper housing 20 is, for example, a cylindrical member having a stepped cylindrical shape, and is hollow inside.
- the upper housing 20 has a small diameter section 21 located at the top, a large diameter section 23 located at the bottom, and a connection section 22 that connects them.
- the small diameter section 21, the connection section 22, and the large diameter section 23 are integrally formed.
- the small diameter section 21 and the large diameter section 23 are arranged coaxially, and the large diameter section 23 has a larger diameter than the small diameter section 21.
- the lower housing 30 is located below the separation section 51, is a hollow cylindrical member with a bottom, and has a protrusion 30a that protrudes upward. Specifically, the lower housing 30 has the protrusion 30a, a bottom 33, and a side wall 34. The protrusion 30a, the bottom 33, and the side wall 34 are integrally formed.
- integral formation means that each component is made of the same material, is formed simultaneously, and is the same (single) object.
- the protrusion 30a is located below the separation portion 51 and is configured to protrude upward in the space 70.
- the protrusion 30a is connected to one end of the bottom 33 and protrudes upward (towards the positive Z-axis) from the bottom 33 in the space 70.
- the protrusion 30a is configured to be pressed and deformed downward by the insulating member 110 that comes into contact with the pusher 60 that has moved downward due to the gas generated by the igniter 10. In other words, the protrusion 30a has the function of absorbing the impact (stress) from the pusher 60 by being pressed and deformed by the pusher 60.
- the protrusion 30a is also located below the insulating member 110.
- the protrusion 30a forming the recess of the lower housing 30 is exposed when viewed from the outside of the interrupter 1.
- the protrusion 30a has a shape that tapers upward in the space 70, but the shape is not limited to this.
- the bottom 33 connects the convex portion 30a and the side wall portion 34.
- the convex portion 30a and the side wall portion 34 are connected via the bottom 33.
- the outer surface and the inner surface of the bottom 33 each slope upward from the convex portion 30a toward the side wall portion 34.
- the side wall portion 34 is connected to the other end of the bottom portion 33 and is formed to extend upward from the bottom portion 33.
- the side wall portion 34 has a tubular shape, and in this embodiment, has a cylindrical shape.
- the side wall portion 34 is arranged coaxially with the small diameter portion 21 and the large diameter portion 23.
- the side wall portion 34 has, for example, the same diameter as the large diameter portion 23.
- the thicknesses of the convex portion 30a, the bottom portion 33, and the side wall portion 34 are the same, but may be different from each other, for example.
- the resin member 40 is a member at least partially located inside the lower housing 30, and covers a portion of the conductor 50 (specifically, the holding portion 52). It can also be said that the resin member 40 holds the holding portion 52.
- the resin member 40 is also a part of the components that form the space 70.
- the resin member 40 has an embedded portion 41, a first cylindrical portion 42, and a second cylindrical portion 43.
- the embedded portion 41 is a portion of the resin member 40 in which the conductor 50 (specifically, the holding portion 52) is embedded. For example, a portion of the embedded portion 41 is exposed from the housing. A through hole is formed in the embedded portion 41 in which the conductor 50 (specifically, the holding portion 52) is disposed.
- the embedded portion 41 constitutes a portion of the first tube portion 42.
- the first cylindrical portion 42 is the portion of the resin member 40 that is placed inside the housing, and the pusher 60 is placed inside when the cutoff operation is not in progress (when gas is not being generated by the igniter 10). In other words, the first cylindrical portion 42 is located between the housing and the pusher 60.
- the first cylindrical portion 42 has a smaller inner diameter than the second cylindrical portion 43.
- the second cylindrical portion 43 is a portion of the resin member 40 that is disposed in the housing, and is a portion that is located below the first cylindrical portion 42.
- the second cylindrical portion 43 has a larger diameter than the first cylindrical portion 42.
- the inner diameter d2 (see FIG. 2A) of the second cylindrical portion 43 is larger than the inner diameter d1 (see FIG. 2A) of the first cylindrical portion 42.
- the inner diameter d2 of the second cylindrical portion 43 is smaller than the inner diameter d3 of the insulating member 110. In other words, the inner diameters increase in the order of the first cylindrical portion 42, the second cylindrical portion 43, the insulating member 110, and the lower housing 30.
- the second cylindrical portion 43 has an end portion 43a on the lower side.
- the end portion 43a is disposed inside the lower housing 30, and is, for example, a portion below the elastic member 96.
- the end portion 43a is formed, for example, in a tapered shape in which the inner diameter increases toward the bottom, but the shape of the end portion 43a is not limited to being tapered.
- first cylindrical portion 42 and the second cylindrical portion 43 are not limited to having different inner diameters, and may have the same inner diameter.
- the conductor 50 is a conductive metal body, a portion of which is located inside the upper housing 20 and the lower housing 30.
- the conductor 50 also forms part of a specific electric circuit when the interrupter 1 is attached to the circuit, and is also called a bus bar.
- the conductor 50 is a flat member that is held by the resin member 40 and is disposed so as to cross the inside of the upper housing 20 and the lower housing 30.
- the conductor 50 has a separation portion 51 and a holding portion 52.
- the separation portion 51 is the portion of the conductor 50 that is separated by the pusher 60 under the pressure of the gas generated by the igniter 10, and is located below the pusher 60 in its initial position.
- the holding portion 52 is a portion of the conductor 50 that is connected to the separation portion 51 and is held by the resin member 40.
- the holding portion 52 is a portion that does not overlap with the pusher 60 in a top view, for example, a portion that overlaps with the resin member 40 in a top view and a portion that is located outside the housing. The holding portion 52 remains held by the resin member 40 even after the separation portion 51 is separated.
- the conductor 50 can be formed of a metal such as copper (Cu). However, the conductor 50 may be formed of a metal other than copper, or may be formed of an alloy of copper and another metal. For example, the conductor 50 may be composed of manganese (Mn), nickel (Ni), platinum (Pt), etc.
- the pusher 60 is located below the igniter 10 and is arranged to be movable downward, and by moving downward when an abnormality occurs in the system, the pusher 60 cuts the conductor 50 and emergency cuts off continuity in the electrical circuit. In this way, the pusher 60 is configured to separate the separation part 51 from the conductor 50 under the pressure of the gas generated by the igniter 10. In this way, the pusher 60 is arranged at a first position (see FIG. 2A) between the separation part 51 and the igniter 10, and moves from the first position toward a second position (see FIG. 2B) that is lower than the first position by breaking the separation part 51.
- the second position is, for example, the position of the pusher 60 when the pusher 60 moves downward together with the separation part 51 and the separation part 51 comes into contact with the protrusion 30a.
- the pusher 60 is formed from an insulating material such as synthetic resin. In this embodiment, the pusher 60 is formed from nylon.
- the pusher 60 has a cylindrical shape and an outer diameter that corresponds to the inner diameter of the small diameter portion 21 of the upper housing 20.
- the pusher 60 also has a recess 61, inside which the igniter 10 is disposed. Note that the shape of the pusher 60 is not limited to the above, and can be changed as appropriate depending on the shapes of the upper housing 20 and the lower housing 30.
- the recess 61 is the upper part of the pusher 60, and is also the part where a recess facing downward is provided.
- the recess 61 has, in a top view, a first portion 62 having a larger diameter (e.g., inner diameter) than the first cylindrical portion 81 of the protective portion 80, and a second portion 63 located below the first portion 62 and having a larger diameter (e.g., inner diameter) than the second cylindrical portion 82.
- the diameter of the first portion 62 is larger than the diameter of the second portion 63.
- the inner wall of the first portion 62 has a tapered shape with a diameter that decreases toward the second portion 63, but may also have a stepped shape with a diameter that decreases in stages.
- the protective portion 80 is a component that prevents the pusher 60 from being damaged by the opening 11a (see FIG. 2B) of the cover portion 11 of the igniter 10 when the igniter 10 generates gas. Specifically, the protective portion 80 acts as a barrier to prevent the opening 11a from opening too wide, thereby preventing the opening 11a, which opens when the igniter 10 generates gas, from coming into contact with the pusher 60 and damaging the recess 61 of the pusher 60.
- the protective part 80 is provided on the housing (e.g., the upper housing 20) or the igniter 10, and has a portion located inside the recess 61.
- the protective part 80 is provided on the housing (specifically, the small diameter part 21).
- the protective part 80 is fixed to the small diameter part 21 by welding, for example, but the fixing method is not limited to this.
- the protective section 80 has a first cylindrical section 81 and a second cylindrical section 82.
- the first cylindrical section 81 and the second cylindrical section 82 are integrally formed.
- the first cylindrical portion 81 is a cylindrical portion that surrounds the side of the igniter 10, and has a shape that conforms to the igniter 10.
- the first cylindrical portion 81 is formed in a stepped shape (e.g., a two-step stepped shape) in which the diameter (e.g., the inner diameter) gradually decreases toward the bottom when viewed in cross section.
- the shape of the first cylindrical portion 81 is not limited to this, and for example, the first cylindrical portion 81 may be tapered so that the diameter decreases toward the bottom, or may have another shape.
- the first cylindrical portion 81 may be in at least partial contact with the igniter 10.
- the second cylindrical portion 82 is disposed at the lower end of the first cylindrical portion 81.
- the first cylindrical portion 81 also has a flange portion 83 on the upper side.
- the flange portion 83 is an annular portion (e.g., a plate-shaped member) formed so as to protrude outward in a top view from the upper end of the first cylindrical portion 81, and is fixed to the small diameter portion 21 by welding or the like.
- at least a portion of the flange portion 83 is disposed between the first part 62 and the small diameter portion 21. In this way, the first cylindrical portion 81 has a portion that connects to the housing and is fixed to the housing.
- the second cylindrical portion 82 is located below the first cylindrical portion 81 and is an annular portion with a smaller diameter (e.g., inner diameter) than the first cylindrical portion 81.
- the second cylindrical portion 82 protrudes linearly from the lower end of the first cylindrical portion 81 toward the negative Z-axis side and is the portion that comes into contact with the lid portion 11 when gas is generated.
- the lower end (the end on the negative Z-axis side, e.g., the lowest end) of the second cylindrical portion 82 is located below (on the negative Z-axis side) the lower end (the end on the negative Z-axis side, e.g., the lowest end) of the lid portion 11 when no gas is generated (the end on the negative Z-axis side, e.g., the lowest end).
- the protective portion 80 is formed, for example, from a metal such as stainless steel (SUS), but may also be formed from other metals such as aluminum, or from a resin (for example, a resin different from that of the pusher 60).
- a metal such as stainless steel (SUS)
- SUS stainless steel
- resin for example, a resin different from that of the pusher 60
- the elastic members 90, 92, 94, and 96 are elastic members such as rubber, and are O-rings formed in an annular shape. Each of the elastic members 90, 92, 94, and 96 is disposed in a pressed state (deformed state).
- the elastic member 90 is disposed in the space formed between the fixing member 100 for fixing the igniter 10 disposed in the recess 61, the igniter 10, and the small diameter portion 21.
- the elastic member 90 is in contact with each of the fixing member 100, the igniter 10, and the small diameter portion 21, and is pressed, for example, by each of the fixing member 100, the igniter 10, and the small diameter portion 21.
- the elastic member 92 is positioned between the housing and the pusher 60, and is pressed against the housing to press the outer surface of the pusher 60.
- the elastic member 92 is also arranged to follow the outer surface of the pusher 60.
- the elastic member 92 is arranged in the space formed between the housing (e.g., the connection portion 22), the pusher 60, and the resin member 40 to prevent the internal space of the recess 61 from being spatially connected to the space outside the internal space (e.g., the space between the pusher 60 and the resin member 40).
- the elastic member 92 prevents the gas generated by the igniter 10 from leaking from the internal space of the recess 61 to the external space. This prevents the gas generated by the igniter 10 from escaping from the internal space of the recess 61, and the pressure of the gas in the recess 61 from decreasing.
- the elastic member 92 is in contact (e.g., surface contact) with the housing, the pusher 60, and the resin member 40, and is pressed by, for example, each of the housing, the pusher 60, and the resin member 40.
- the elastic member 92 has a triangular cross-sectional shape when pressed, but is not limited to this. Furthermore, the cross-sectional shape of the elastic member 92 when not pressed is not particularly limited as long as it can spatially separate the internal space of the recess 61 and the conductor 50 after pressing, and may be circular, polygonal (e.g., rectangular), or elliptical.
- pressing refers not only to one member pressing another member, but also to the pressing of the one member or another member by the repulsive force generated by the elastic deformation of the other member.
- the elastic member 94 is disposed in a space formed above the conductor 50 between a circumferential recess formed in the resin member 40 and the housing (e.g., the large diameter portion 23) in order to prevent spatial connection between the space above the conductor 50 and the external space.
- the elastic member 94 is in contact with both the resin member 40 and the large diameter portion 23, and is pressed by, for example, both the resin member 40 and the large diameter portion 23.
- the elastic member 96 is disposed below the conductor 50 in the space formed between the circumferential recess formed in the resin member 40 and the lower housing 30 (e.g., the side wall portion 34) in order to prevent spatial connection between the space below the conductor 50 and the external space.
- the elastic member 96 is in contact with both the resin member 40 and the side wall portion 34, and is pressed by, for example, both the resin member 40 and the side wall portion 34.
- the elastic members 94 and 96 are not limited to being arranged without gaps in the circumferential recess, and may have gaps in at least one of the upper and lower directions.
- the insulating member 110 is an insulating member located inside the lower housing 30 and below the separation section 51. It is preferable that the shape of the insulating member 110 is a shape that follows the shape of the lower housing 30. For example, if the lower housing 30 has an inclined portion (e.g., the bottom 33), it is preferable that the insulating member 110 also has an inclined portion (e.g., a portion of the second section 112 that is inclined). In this embodiment, the insulating member 110 is provided in a layer of a certain thickness along the inner surface of the lower housing 30. Furthermore, the thickness of the insulating member 110 may be thinner than the thickness of the lower housing 30, for example.
- the insulating member 110 has a first portion 111 and a second portion 112.
- the first portion 111 is a portion of the insulating member 110 that has a shape that conforms to the convex portion 30a, and covers the inner surface of the convex portion 30a.
- the first portion 111 is provided, for example, so as to cover the top of the convex portion 30a. In this embodiment, the first portion 111 is provided so as to be in contact with the inner surface of the convex portion 30a.
- the second part 112 is located below the first part 111 and covers the inner surface of the bottom 33.
- the second part 112 is provided without contacting the bottom 33 before the interruption operation.
- a gap 72 (see FIG. 2A) is provided between the insulating member 110 and the lower housing 30 (e.g., the bottom 33) (between the lower surface of the second part 112 and the bottom 33) and is located below the insulating member 110.
- the gap 72 is an example of a gap.
- the insulating member 110 can move (deform) into the gap 72 when the convex portion 30a is deformed, so that the insulating member 110 can be prevented from being damaged by stress.
- the second portion 112 also covers a part of the inner surface of the side wall portion 34. If the portion of the second portion 112 that is provided along the inner surface of the side wall portion 34 is defined as the end portion 113, in the example of FIG. 2A, the inner diameter d3 of the insulating member 110 is the distance in the Y-axis direction between the radially opposing ends 113.
- the size of the gap 72 should be determined according to the expected deformation of the convex portion 30a, for example by making the height (length in the Z-axis direction) of the convex portion 30a greater than the height of the convex shape of the insulating member 110.
- the first part 111 and the second part 112 are integrally formed.
- the insulating member 110 is formed, for example, from a resin having insulating properties (for example, a synthetic resin).
- the insulating member 110 is formed by molding a resin.
- the insulating member 110 may be realized by applying an insulating material to the inner surface of the lower housing 30.
- the insulating member 110 may be formed by coating the inner surface of the lower housing 30 with an insulating material.
- the insulating member 110 and the lower housing 30 are provided integrally.
- the resin member 40 and the insulating member 110 cover the inner surface of the lower housing 30 before and after the interruption operation.
- the resin member 40 and the insulating member 110 may cover the inner surface of the lower housing 30 so that the inner surface of the lower housing 30 is not exposed.
- the resin member 40 and the insulating member 110 partially overlap each other when viewed in the radial direction.
- the end 113 of the insulating member 110 and the end 43a of the resin member 40 overlap each other in the radial direction.
- the lower end 43b of the end 43a of the resin member 40 is located below the upper end 113a of the end 113 of the insulating member 110.
- the lower end 43b is located below the upper end 113a along the circumferential direction.
- the end 113 is provided outside the end 43a, the end 113 is located between the end 43a and the lower housing 30.
- end 113 and end 43a may overlap, for example, by 1 mm or more in the Z-axis direction, more preferably by 3 mm or more, and even more preferably by 5 mm or more.
- 1 mm, 3 mm, and 5 mm are lengths in the Z-axis direction.
- a gap 74 is provided between the end 113 and the end 43a.
- the gap 74 may be provided over the entire circumferential direction, or may be provided over a portion of the circumferential direction.
- the gap 74 is a narrow gap that can cool the high-temperature conductive gas generated by the arc during the interruption operation while the conductive gas passes through.
- the width of the gap 74 (the distance between the end 113 and the end 43a, which is the length in the Y-axis direction in the example of FIG. 2A) is 1 mm or less, for example, 0.5 mm or less.
- the width of the gap 74 is the average value of the distance between the end 113 and the end 43a in the circumferential direction, but may be a maximum value, a minimum value, a mode value, a median value, or the like.
- the conductor 50 is prevented from becoming conductive again.
- the end 113 and the end 43a may be in contact over the entire circumferential direction.
- Figure 3A is a perspective view of the insulating member 110 according to this embodiment, as seen from above.
- Figure 3B is a front view of the insulating member 110 according to this embodiment.
- Figure 3C is a perspective view of the insulating member 110 according to this embodiment, as seen from below.
- Figure 3A is a view of the insulating member 110 rotated about the Y-axis direction as the axis of rotation to obtain the perspective view of the insulating member 110 shown in Figure 3B as seen from above
- Figure 3C is a view of the insulating member 110 rotated about the Y-axis direction as the axis of rotation to obtain the perspective view of the insulating member 110 shown in Figure 3B as seen from below.
- the first portion 111 of the insulating member 110 is a hollow, bottomless, truncated cone-shaped member.
- the second portion 112 has an end portion 113 and a portion that slopes to connect the end portion 113 and the first portion 111.
- the sloped portion is tapered, with an inner diameter that increases toward the end portion 113.
- the end portion 113 is a bottomless cylindrical member that extends in the Z-axis direction.
- FIG. 4A is a perspective view of the lower housing 30 according to this embodiment, as seen from above.
- FIG. 4B is a front view of the lower housing 30 according to this embodiment.
- FIG. 4C is a perspective view of the lower housing 30 according to this embodiment, as seen from below.
- FIG. 4A is a view of the lower housing 30 rotated about the Y-axis direction as the axis of rotation to create a perspective view of the lower housing 30 shown in FIG. 4B as seen from above
- FIG. 4C is a view of the lower housing 30 rotated about the Y-axis direction as the axis of rotation to create a perspective view of the lower housing 30 shown in FIG. 4B as seen from below.
- the convex portion 30a of the lower housing 30 is a hollow, bottomless truncated cone-shaped member.
- the bottom portion 33 is tapered so that the inner diameter increases toward the side wall portion 34.
- the side wall portion 34 is a bottomless tubular member extending in the Z-axis direction.
- the length of the side wall portion 34 in the Z-axis direction is longer than the length of the end portion 113 in the Z-axis direction.
- the inner diameter of the side wall portion 34 is also greater than the inner diameter d3 of the end portion 113.
- the side wall portion 34 is configured to cover the end portion 113 from the outside.
- the fixing portion 35 is a portion for fixing the upper housing 20 and the lower housing 30, and is provided so as to protrude upward from the side wall portion 34.
- the fixing portion 35 is joined by welding or the like to a fixing portion (not shown) provided so as to protrude downward in the upper housing 20.
- the interrupter 1 has a configuration in which the inner surface of the lower housing 30 is not exposed, and the insulating resin members (resin member 40 and insulating member 110) partially overlap when viewed in the radial direction.
- FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of the interrupter 2 according to the present embodiment before the interruption operation.
- FIG. 6A is a perspective view of the insulating member 210 according to the present embodiment as seen from above.
- FIG. 6B is a front view of the insulating member 210 according to the present embodiment.
- FIG. 6C is a perspective view of the insulating member 210 according to the present embodiment as seen from below.
- FIG. 6A is a view in which the insulating member 210 is rotated about the Y-axis direction as a rotation axis to obtain a perspective view of the insulating member 210 shown in FIG.
- FIG. 6C is a view in which the insulating member 210 is rotated about the Y-axis direction as a rotation axis to obtain a perspective view of the insulating member 210 shown in FIG. 6B as seen from below.
- the isolating device 2 of this embodiment differs from the isolating device 1 of embodiment 1 in that the lower housing 230 does not have a protruding portion 30a and has a flat bottom surface.
- the interrupter 2 has a lower housing 230 instead of the lower housing 30 of the interrupter 1, and has an insulating member 210 instead of the insulating member 110.
- the lower housing 230 has a plate-shaped portion 230a, a bottom portion 33, and a side wall portion 34.
- the plate-shaped portion 230a, the bottom portion 33, and the side wall portion 34 are integrally formed.
- the plate-shaped portion 230a is a flat member, and in this embodiment, is disk-shaped.
- the inner surface of the plate-shaped portion 230a is flat.
- the insulating member 210 has a shape that conforms to the shape of the lower housing 230.
- the insulating member 210 has a first portion 211 and a second portion 112.
- the first portion 211 is disposed opposite the plate-shaped portion 230a and covers the inner surface of the plate-shaped portion 230a.
- the first portion 211 is a flat plate-shaped member, and in this embodiment, is disk-shaped. In this embodiment, the first portion 211 is disposed at a predetermined distance from the plate-shaped portion 230a without contacting the plate-shaped portion 230a before the interruption operation.
- the second portion 212 is located above the first portion 211 and covers the inner surface of the bottom portion 33 and a part of the inner surface of the side wall portion 34.
- the second portion 112 is provided without contacting the bottom portion 33 before the interruption operation.
- Fig. 7 is a cross-sectional view showing the configuration of the interrupter 2a according to this modification before the interrupting operation.
- Fig. 8 is a front view showing an insulating member 210a according to this modification.
- the interrupter 2a includes an insulating member 210a in place of the insulating member 210 of the interrupter 2, and a resin member 40 having an end 243a in place of the end 43a.
- the interrupter 2a is configured such that the end 243a of the resin member 40 is located between the end 213a of the insulating member 210a and the lower housing 230.
- end 243a contacts lower housing 230, and the inner surface has an inclined surface.
- the insulating member 210a has a shape that conforms to the shape of the lower housing 230 and the end portion 243a.
- the insulating member 210a has a first portion 211 and a second portion 212a.
- the second portion 212a is located above the first portion 211 and covers the inner surface of the bottom portion 33 and the inner surface (inclined surface) of the end portion 243a.
- the second portion 212a is not in contact with the bottom portion 33 before the interruption operation, and the end portion 213a is provided so that it is in contact with the inner surface of the end portion 243a.
- the end portion 213a has a shape that follows the shape of the inner surface of the end portion 243a, and is in contact with the inner surface of the end portion 243a over the entire circumferential direction.
- the end portion 213a is tapered such that the inner diameter becomes smaller as it extends upward.
- the interrupter 2a has a configuration in which the inner surface of the lower housing 230 is not exposed, and parts of the insulating resin members (resin member 40 and insulating member 210a) overlap in the circumferential outward direction in the order of insulating member 210a and resin member 40.
- FIG. 9 is a cross-sectional view showing the configuration of the interrupter 3 according to the present embodiment before the interrupting operation.
- Figure 10A is a perspective view of an insulating member 310 according to the present embodiment as viewed from above.
- Figure 10B is an exploded perspective view of an insulating member 310 according to the present embodiment as viewed from above.
- the interrupter 3 of this embodiment differs from the interrupter 1 of embodiment 1 in that the insulating member 310 is composed of multiple members.
- the interrupter 3 has an insulating member 310 instead of the insulating member 110 of the interrupter 1.
- the insulating member 310 has a first member 320 and a second member 330.
- the first member 320 and the second member 330 are separate members. Separate here means that the first member 320 and the second member 330 are physically separated in the installed state. Separate may mean that the first member 320 and the second member 330, which are separate members, are not fixed together. Separate may also mean that the first member 320 and the second member 330 are manufactured separately in the manufacturing process.
- the first member 320 covers the protruding portion 30a of the lower housing 30.
- the first member 320 covers, for example, the top of the protruding portion 30a.
- the first member 320 has a shape that fits the protruding portion 30a, and its cross-sectional shape is a U-shape rotated 180 degrees.
- the end of the first member 320 is a free end, and can be deformed by stress from the pusher 60.
- the second member 330 covers the bottom 33 of the lower housing 30.
- the second member 330 covers the bottom 33, the side wall 34, and part of the protrusion 30a.
- the second member 330 has a shape that mainly follows the shape of the bottom 33 and the side wall 34, and has a cross-sectional shape with two U-shaped portions.
- the second member 330 is arranged so as to overlap a portion of the first member 320 when viewed in the radial direction. This makes it possible to prevent the inner surface of the lower housing 230 from being exposed, even when the insulating member 310 is composed of the first member 320 and the second member 330, which are separate bodies.
- the second member 330 is not in contact with the first member 320 at the overlapping portion.
- a gap 76 is provided between the first member 320 and the second member 330.
- the gap 76 is a narrow gap through which the high-temperature conductive gas generated by the arc during the interruption operation can be cooled while passing through.
- the second member 330 is not in contact with the first member 320, it is possible to prevent the stress that the first member 320 receives from the pusher 60 from being transmitted to the second member 330. In other words, it is possible to prevent the second member 330 from being damaged by the stress from the pusher 60.
- the second member 330 has an end 113, which constitutes the end of the insulating member 310.
- the first member 320 and the second member 330 are detachable.
- the first member 320 is, for example, simply placed on the second member 330.
- the first member 320 is simply placed on the second member 330 so as to cover the opening 331 formed at the top of the portion where the second member 330 protrudes toward the internal space.
- Fig. 11 is a flow chart showing the manufacturing process of the interrupter 1 according to embodiment 1.
- Fig. 11 shows the manufacturing process of the interrupter 1 according to embodiment 1, but the same applies to the interrupters 2, 2a, and 3 according to the other embodiments and modified examples.
- an upper housing 20 made of resin or metal is produced by resin molding, metal molding, or the like (S10)
- a lower housing 30 made of metal is produced by metal molding, or the like (S20)
- an insulating member 110 is produced by resin molding, or the like (S30). Note that the order of steps S10 to S30 may be reversed, or at least two of them may be performed simultaneously.
- the upper housing 20 and the lower housing 30 are fixed (S40).
- the upper housing 20 and the lower housing 30 are joined by welding or the like with the igniter 10, the resin member 40, the conductor 50, the pusher 60, the protective part 80, the elastic members 90, 92, 94, 96, and the insulating member 110 housed inside.
- the upper housing 20 and the lower housing 30 are joined without any gaps with the insulating member 110 housed so as to cover the inner surface of the lower housing 30. In this way, the above-mentioned interrupter 1 is produced.
- steps in the method for manufacturing a cutoff device described above may be interchanged. Furthermore, the steps in the method for manufacturing a cutoff device described in the above embodiment may be performed in one process or in separate processes.
- steps in the method for manufacturing a cutoff device described in the above embodiment may be performed in one process or in separate processes.
- “performed in one process” is intended to include the fact that each process is performed using one device, that each process is performed consecutively, or that each process is performed at the same location.
- separatate processes is intended to include the fact that each process is performed using separate devices, that each process is performed at different times (e.g., different days), or that each process is performed at different locations.
- This disclosure is useful for circuit breakers placed in electrical circuits, etc.
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Abstract
遮断装置(1)は、ガスを発生させる点火器(10)と、点火器(10)の下方に位置するプッシャ(60)と、プッシャ(60)の下方に位置する分離部(51)と、分離部(51)と繋がる保持部(52)とを有する導電体(50)と、分離部(51)より下方に位置し、金属製である下部筐体(30)と、下部筐体(30)の内部かつ、分離部(51)の下方に位置する絶縁部材(110)と、少なくとも一部が下部筐体(30)の内部に位置し、保持部(52)を保持する樹脂部材(40)とを備え、プッシャ(60)は、点火器(10)で発生されたガスの圧力を受けて導電体(50)から分離部(51)を切り離すように構成され、樹脂部材(40)と絶縁部材(110)とは、下部筐体(30)の内面を覆っており、絶縁部材(110)の端部(113)は、樹脂部材(40)の端部(43a)と重なり合っており、樹脂部材(40)の端部(43a)の下端(43b)は、絶縁部材(110)の端部(113)の上端(113a)よりも下方に位置する。
Description
本開示は、遮断装置に関する。
従来、電気回路に接続されて用いられる遮断装置が知られている。特許文献1には、遮断装置のハウジング(筐体)内部に補強用フレームが配置された遮断装置が開示されている。
電気自動車などの電気回路では、大きな被害を未然に防止する観点から、電気回路をより確実に遮断できる遮断装置の重要性が高まっている。
本開示の一態様に係る遮断装置は、ガスを発生させる点火器と、前記点火器の下方に位置するプッシャと、前記プッシャの下方に位置する分離部と、前記分離部と繋がる保持部と、を有する導電体と、前記分離部より下方に位置し、金属製である、カバー部材と、前記カバー部材の内部かつ、前記分離部の下方に位置する絶縁部材と、少なくとも一部が前記カバー部材の内部に位置し、前記保持部を保持する樹脂部材と、を備え、前記プッシャは、前記点火器で発生された前記ガスの圧力を受けて前記導電体から前記分離部を切り離すように構成され、前記樹脂部材と前記絶縁部材とは、前記カバー部材の内面を覆っており、前記絶縁部材の端部は、前記樹脂部材の端部と重なり合っており、前記樹脂部材の前記端部の下端は、前記絶縁部材の前記端部の上端よりも下方に位置する。
本開示の一態様によれば、絶縁性能を向上することができる遮断装置を実現することができる。
本開示の一態様に係る遮断装置は、ガスを発生させる点火器と、前記点火器の下方に位置するプッシャと、前記プッシャの下方に位置する分離部と、前記分離部と繋がる保持部と、を有する導電体と、前記分離部より下方に位置し、金属製である、カバー部材と、前記カバー部材の内部かつ、前記分離部の下方に位置する絶縁部材と、少なくとも一部が前記カバー部材の内部に位置し、前記保持部を保持する樹脂部材と、を備え、前記プッシャは、前記点火器で発生された前記ガスの圧力を受けて前記導電体から前記分離部を切り離すように構成され、前記樹脂部材と前記絶縁部材とは、前記カバー部材の内面を覆っており、前記絶縁部材の端部は、前記樹脂部材の端部と重なり合っており、前記樹脂部材の前記端部の下端は、前記絶縁部材の前記端部の上端よりも下方に位置する。
これにより、絶縁部材の端部と、樹脂部材の端部とが重なり合うように配置されるので、アークまたはアークにより発生した導電性ガス(以降において導電性ガス等とも記載する)が絶縁部材の端部と樹脂部材の端部との間に流入する際に冷却され、当該導電性ガス等の導電性を低下させることができる。つまり、導電性ガス等が金属製のカバー部材と接触することで、プッシャにより分離部が切断されたことで遮断された電流がカバー部材を介して再導通してしまうことを抑制することができる。よって、再導通してしまうことを抑制する観点から、遮断装置の絶縁性能を向上することができる。
また、例えば、前記絶縁部材の前記端部は、前記樹脂部材の前記端部と前記カバー部材との間に位置してもよい。
これにより、絶縁部材の端部が、樹脂部材の端部とカバー部材との間にあることで、分離部の切断面からカバー部材までのアークの沿面距離を延ばすことができ、アークを消弧しやすくなる。また、遮断動作時に発生する高温の導電性ガスにより樹脂部材が絶縁性部材を遮断装置の外方(径方向の外側)に向かう向きに移動(または変形)するので、絶縁部材と樹脂部材との隙間をより小さくすることができ、導電性ガス等の導電性を効果的に低下させることができる。よって、遮断装置は、再導通してしまうことをより確実に防ぐことができる。
また、例えば、前記樹脂部材の前記端部は、前記絶縁部材の前記端部と前記カバー部材との間に位置してもよい。
これにより、樹脂部材の端部が、絶縁部材の端部とカバー部材との間にあることで、分離部の切断面からカバー部材までのアークの沿面距離を延ばすことができ、アークを消弧しやすくなるので、再導通してしまうことをより確実に防ぐことができる。
また、例えば、前記カバー部材は、前記絶縁部材の下方に位置する凸部を有し、前記凸部は、上方に向かって突出し、前記プッシャによって押圧されてもよい。
これにより、カバー部材の凸部が絶縁部材の下方に位置する(つまり、分離部とカバー部材との間に絶縁部材が位置する)ので、アークが生じる経路を伸長することができ、その結果、再導通してしまうことをより確実に防ぐことができる。
また、例えば、前記カバー部材と前記絶縁部材との間には、間隙が設けられており、前記間隙は、前記絶縁部材の下方に位置してもよい。
これにより、絶縁部材がプッシャに押圧された際に間隙分だけ下方に移動可能であるので、プッシャからの押圧により絶縁部材が破損してしまうことを抑制することができる。よって、絶縁部材が破損してしまうことを抑制する観点から、遮断装置の絶縁性能を向上することができる。
また、例えば、前記カバー部材と前記絶縁部材との間には、間隙が設けられており、前記絶縁部材は、前記カバー部材の前記凸部の頂部を覆う第1部位と、前記第1部位の下方に位置する第2部位と、を有し、前記第2部位は、前記カバー部材の底部の内面を覆っており、前記間隙は、前記カバー部材の底部と前記第2部位の下面との間に位置してもよい。
これにより、絶縁部材がプッシャによって凸部が押圧された際に間隙分だけ下方に移動可能であるので、プッシャからの押圧により絶縁部材が破損してしまうことを抑制することができる。よって、絶縁部材が破損してしまうことを抑制する観点から、遮断装置の絶縁性能を向上することができる。
また、例えば、前記絶縁部材は、前記カバー部材の前記凸部の頂部を覆う第1部材と、前記第1部材の一部と重なり合うように配置される第2部材と、を有し、前記第2部材は、前記カバー部材の底部の内面を覆っており、前記第1部材と前記第2部材とは、別体であってもよい。
これにより、絶縁部材が2部材により構成されることで、プッシャによって凸部が押圧された際に、絶縁部材に加わる応力を分散させることができるので、絶縁部材が破損してしまうことを抑制することができる。よって、絶縁部材が破損してしまうことを抑制する観点から、遮断装置の絶縁性能を向上することができる。
また、例えば、前記樹脂部材は、前記保持部が埋設される埋設部と、前記プッシャが内部に配置される第1筒部と、前記第1筒部よりも下方に位置し、前記第1筒部よりも径が大きい第2筒部と、を有し、前記第2筒部の内径は、前記絶縁部材の内径よりも小さくてもよい。
これにより、絶縁部材がカバー部材の内面を覆っているので、アークが伸長する空間の大きさを維持しつつ(遮断装置が大型化することを抑制しつつ)、再導通してしまうことを抑制することができる。
なお、以下で説明する各実施の形態等は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の各実施の形態等で示される数値、形状、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ(工程)、ステップ(工程)の順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、例えば、各図において縮尺などは必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化する。
また、本明細書及び図面において、X軸、Y軸及びZ軸は、右手系の三次元直交座標系の三軸を示している。各実施の形態等では、Z軸方向をプッシャの移動方向とし、Y軸方向を導電体が延びる方向とし、X軸方向を導電体の幅方向としている。また、本明細書において、「正面視」とは、X軸プラス側からX軸マイナス側に向かって見ることを意味し、「上面視」とは、Z軸プラス側からZ軸マイナス側に向かって見ることを意味し、「断面視」とは、Z軸を通り、かつ、Z軸と平行な面で切断された遮断装置の切断面を見ることを意味し、側方とはZ軸方向と直交する方向を意味する。また、本明細書では、Z軸方向を上下方向とも記載する。ただし、本明細書において遮断装置の上下方向は、各実施の形態等の説明の便宜上、遮断装置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、本明細書において、「上方」及び「下方」という用語は、絶対的な空間認識における上方向(鉛直上方)及び下方向(鉛直下方)を指すものではなく、プッシャの移動方向を基に相対的な位置関係により規定される用語として用いる。また、遮断装置を設置する際の姿勢は、図面に示した方向に限定されるものではない。
また、本明細書において、等しい、直交などの要素間の関係性を示す用語、及び、円などの要素の形状を示す用語、並びに、数値、及び、数値範囲は、厳格な意味のみを表す表現ではなく、実質的に同等な範囲、例えば数%程度(あるいは、10%程度)の差異をも含むことを意味する表現である。
また、本明細書において、「第1」、「第2」などの序数詞は、特に断りの無い限り、構成要素の数または順序を意味するものではなく、同種の構成要素の混同を避け、区別する目的で用いられている。
(実施の形態1)
以下、本実施の形態に係る遮断装置の構成について、図1A~図4Cを参照しながら説明する。図1Aは、本実施の形態に係る遮断装置1を示す正面図である。図1Bは、本実施の形態に係る遮断装置1を示す斜視図である。図2Aは、本実施の形態に係る遮断装置1の遮断動作前の構成を示す断面図である。図2Bは、本実施の形態に係る遮断装置1の遮断動作後の構成を示す断面図である。図1Bは、図1Aに示す遮断装置1を下方から見た斜視図とするためにY軸方向を回転軸として遮断装置1を回転させた図である。
以下、本実施の形態に係る遮断装置の構成について、図1A~図4Cを参照しながら説明する。図1Aは、本実施の形態に係る遮断装置1を示す正面図である。図1Bは、本実施の形態に係る遮断装置1を示す斜視図である。図2Aは、本実施の形態に係る遮断装置1の遮断動作前の構成を示す断面図である。図2Bは、本実施の形態に係る遮断装置1の遮断動作後の構成を示す断面図である。図1Bは、図1Aに示す遮断装置1を下方から見た斜視図とするためにY軸方向を回転軸として遮断装置1を回転させた図である。
なお、斜視図において、三次元直交座標系の三軸を紙面上で記載した場合に同じ向きとなる軸があるとき、いずれか一方の軸のみを図示している。例えば、図1Bは、紙面上においてX軸の向きとZ軸の向きが同じとなるので、Z軸のみを図示している。
図1A~図2Bに示すように、遮断装置1は、点火器10と、上部筐体20と、下部筐体30と、樹脂部材40と、導電体50と、プッシャ60と、保護部80と、弾性部材90、92、94、96と、絶縁部材110とを備える。遮断装置1は、電気回路を有する対象物に搭載され、対象物内の電気回路、システムなどの異常時に作動し電気回路を遮断することにより、異常の被害が大きくなることを防ぐための装置である。遮断装置1は、例えば、対象物の一例である車両に搭載され、モータとモータ駆動用のバッテリ(例えば、リチウムイオンバッテリ)との間に接続され、異常、事故などの緊急時にモータとモータ駆動用のバッテリとの電気的な接続を遮断する。なお、対象物は、車両以外であってもよく、例えば、家電製品、太陽光発電システム等が例示されるが、特に限定されない。
点火器10は、内部に火薬を保持し、火薬とプッシャ60との間に設けられた蓋部11を有し、凹部61内に配置され、ガスを発生させる。例えば、点火器10は、点火薬を有する火薬部と、火薬部と通電するための導電ピンとを有する電気式点火器である。導電ピンには、動作時に、点火薬を点火するための作動電流が外部電源から供給され、これにより、点火薬を着火・燃焼させ、ガス(燃焼ガス)を発生させる。なお、凹部61が形成されることで、遮断装置1を小型化することができる。
点火器10は、上部筐体20の上方の小径部21に固定されている。
上部筐体20及び下部筐体30は、遮断装置1の外郭を構成する部材であり、点火器10と、樹脂部材40及び導電体50の一部と、プッシャ60と、保護部80と、弾性部材92、94、96と、絶縁部材110とを収容する。また、上部筐体20及び下部筐体30の内部には、上下方向に延在する空間70が形成されている。空間70は、プッシャ60が移動可能なように円筒状に形成された空間である。空間70の上下方向(Z軸方向)における上端側(Z軸プラス側)には、プッシャ60が収容されている。
上部筐体20及び下部筐体30はそれぞれ、ステンレス鋼(SUS)等の金属により形成されるが、アルミニウム等の他の金属により形成されてもよい。例えば、上部筐体20及び下部筐体30は、金属製である。なお、少なくとも下部筐体30が金属製であればよく、上部筐体20は、例えば、樹脂製であってもよい。
また、上部筐体20及び下部筐体30は、円筒状の外形を有するが、形状はこれに限定されない。また、上部筐体20及び下部筐体30は、例えば、溶接などにより直接接続され、固定される。下部筐体30は、カバー部材の一例である。また、上部筐体20及び下部筐体30は、筐体の一例である。
上部筐体20は、例えば、段付きの円筒状を有するシリンダ部材であり、内側が空洞になっている。上部筐体20は、上方に位置する小径部21と、下方に位置する大径部23と、これらを接続する接続部22とを有する。小径部21、接続部22及び大径部23は一体形成されている。小径部21及び大径部23は同軸に配置されており、大径部23は小径部21よりも直径が大きい。
下部筐体30は、分離部51より下方に位置し、内側が空洞の有底筒形状を有する部材であり、上方に突出する凸部30aを有する。具体的には、下部筐体30は、凸部30aと、底部33と、側壁部34とを有する。凸部30a、底部33及び側壁部34は一体形成されている。
なお、本明細書において一体形成とは、各構成部が、同一材料で形成されていること、同時形成されること、及び、同一物(単一物)であることのうち少なくとも一つが成り立つこと、等を意味する。
凸部30aは、分離部51の下方に位置し、空間70において、上方に向かって突出するように構成される。凸部30aは、底部33の一端と接続され、空間70において、底部33から上方(Z軸プラス側)に向かって突出する。凸部30aは、点火器10により発生したガスにより下方に移動したプッシャ60と接触した絶縁部材110に押圧され下方に変形するように構成される。つまり、凸部30aは、プッシャ60によって押圧されて変形することで、プッシャ60からの衝撃(応力)を吸収する機能を有する。また、凸部30aは、絶縁部材110の下方に位置する。
また、遮断装置1をZ軸マイナス側からZ軸プラス側に向かって見た場合、下部筐体30の凹部を形成する凸部30aは、遮断装置1の外部から見て露出している。本実施の形態では、凸部30aは、空間70において、上方に向かうにつれて先細りとなる形状を有するが、形状はこれに限定されない。
底部33は、凸部30aと側壁部34とを接続する。言い換えると、凸部30aと側壁部34とは底部33を介して接続されている。底部33は、外面及び内面のそれぞれが凸部30aから側壁部34に向かって上方に傾斜する。
側壁部34は、底部33の他端と接続され、底部33から上方に延びるように形成される。側壁部34は、筒状を有し、本実施の形態では円筒状を有する。側壁部34は、小径部21及び大径部23と同軸に配置される。側壁部34は、例えば、大径部23と直径が等しい。
凸部30a、底部33及び側壁部34の厚みは、本実施の形態では同じであるが、例えば、互いに異なっていてもよい。
樹脂部材40は、少なくとも一部が下部筐体30の内部に位置し、導電体50の一部(具体的には、保持部52)を覆う部材である。樹脂部材40は、保持部52を保持するとも言える。また、樹脂部材40は、空間70を形成する構成要素の一部である。樹脂部材40は、埋設部41と、第1筒部42と、第2筒部43とを有する。
埋設部41は、樹脂部材40のうち導電体50(具体的には、保持部52)が埋設される部分である。埋設部41は、例えば、一部が筐体から露出している。埋設部41には、導電体50(具体的には、保持部52)が配置される貫通孔が形成されている。埋設部41は、第1筒部42の一部を構成する。
第1筒部42は、樹脂部材40のうち筐体内に配置される部分であり、遮断動作していないとき(点火器10によりガスが発生されていないとき)に、プッシャ60が内部に配置される。つまり、第1筒部42は、筐体とプッシャ60との間に位置する。第1筒部42は、第2筒部43よりも内径が小さい。
第2筒部43は、樹脂部材40のうち筐体内に配置される部分であり、第1筒部42よりも下方に位置する部分である。第2筒部43は、第1筒部42よりも径が大きい。例えば、第2筒部43の内径d2(図2Aを参照)は、第1筒部42の内径d1(図2Aを参照)よりも大きい。これにより、空間70における下方側の容積を広くすることができる。そのため、点火器10の発生させたガス及びそれによるプッシャ60の下方側への移動による筐体内の圧力の上昇を抑制できるため、遮断装置1の変形を抑制できる。なお、第2筒部43の内径d2は、絶縁部材110の内径d3よりも小さい。つまり、内径は、第1筒部42、第2筒部43、絶縁部材110、下部筐体30の順に大きくなる。
第2筒部43は、下方側に端部43aを有する。端部43aは、下部筐体30内に配置され、例えば、弾性部材96より下方の部分である。端部43aは、例えば、下方に向かうほど内径が大きくなるテーパ状に形成されているが、端部43aの形状はテーパ状であることに限定されない。
このように、第1筒部42及び第2筒部43により形成される空間70内を、プッシャ60が移動する。なお、第1筒部42及び第2筒部43は、内径が異なることに限定されず、内径が同じであってもよい。
導電体50は、一部が上部筐体20及び下部筐体30の内部に位置する導電性の金属体である。また、導電体50は、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し、バスバーとも称される。導電体50は、樹脂部材40に保持され、上部筐体20及び下部筐体30の内部を横切るように配置されている平板状の部材である。導電体50は、分離部51と、保持部52とを有する。
分離部51は、導電体50のうち、点火器10で発生されたガスの圧力を受けたプッシャ60により切り離される部分であり、初期位置のプッシャ60の下方に位置する。
保持部52は、導電体50のうち、分離部51と繋がり、かつ、樹脂部材40により保持される部分である。保持部52は、上面視においてプッシャ60と重ならない部分であり、例えば、上面視において樹脂部材40と重なる部分及び筐体外部に位置する部分である。保持部52は、分離部51が切り離された後も樹脂部材40により保持される状態を維持する。
導電体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。ただし、導電体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。例えば、導電体50は、マンガン(Mn)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)等を含んで構成されてもよい。
プッシャ60は、点火器10の下方に位置し、下方に移動可能に配置され、システムの異常発生時等に下方に移動することで導電体50を切断し、電気回路での導通を緊急遮断する。このように、プッシャ60は、点火器10で発生されたガスの圧力を受けて導電体50から分離部51を切り離すように構成される。このように、プッシャ60は、分離部51と点火器10との間の第1位置(図2Aを参照)に配置され、第1位置から分離部51を破断して第1位置よりも下方に位置する第2位置(図2Bを参照)に向かって移動する。第2位置は、例えば、プッシャ60が分離部51とともに下方に移動し、分離部51が凸部30aと接触したときのプッシャ60の位置である。
プッシャ60は、例えば、合成樹脂等の絶縁部材によって形成されている。本実施の形態では、プッシャ60は、ナイロンにより形成されている。プッシャ60は、円柱形状を有し、上部筐体20の小径部21の内径と対応する外径を有している。また、プッシャ60は、凹部61を有し、凹部61の内部には点火器10が配置される。なお、プッシャ60の形状は上記に限定されず、上部筐体20及び下部筐体30の形状等に応じて適宜変更することができる。凹部61は、プッシャ60における上方の部分であり、また下方に向かう凹みが設けられる部分である。
凹部61は、上面視において、保護部80の第1筒部81より径(例えば、内径)が大きい第1部位62と、第1部位62よりも下方に位置し、第2筒部82よりも径(例えば、内径)が大きい第2部位63とを有する。上面視において、第1部位62の径は、第2部位63の径よりも大きい。例えば、断面視において、第1部位62の内壁は、第2部位63に向かうにつれて径が小さくなるテーパ状であるが、例えば、段階的に径が小さくなる階段状であってもよい。
保護部80は、点火器10がガスを発生させたときにプッシャ60が点火器10の蓋部11の開口部11a(図2Bを参照)によって破損してしまうことを抑制するための構成要素である。具体的には、保護部80は、開口部11aが大きく開いてしまうことに対する防壁となることで、点火器10がガスを発生させることで開口した開口部11aがプッシャ60と接触し、プッシャ60の凹部61が破損してしまうことを抑制するための部材である。
保護部80は、筐体(例えば、上部筐体20)または点火器10に設けられ、凹部61の内部に位置する部分を有する。本実施の形態では、保護部80は、筐体(具体的には、小径部21)に設けられる。保護部80は、例えば、小径部21に溶接により固定されるが、固定方法はこれに限定されない。
図2A及び図2Bに示すように、保護部80は、第1筒部81と、第2筒部82とを有する。第1筒部81と、第2筒部82とは、一体形成されている。
第1筒部81は、点火器10の側方を囲む筒状の部分であり、点火器10に沿った形状を有する。本実施の形態では、第1筒部81は、断面視において、下方に向かうと段階的に径(例えば、内径)が小さくなる階段状(例えば、2段の階段状)に形成される。なお、第1筒部81の形状はこれに限定されず、例えば、第1筒部81は、下方に向かうほど径が小さくなるテーパ状であってもよいし、他の形状であってもよい。
第1筒部81は、点火器10と少なくとも一部が接触していてもよい。第1筒部81の下端には第2筒部82が配置される。
また、第1筒部81は、上方にフランジ部83を有する。フランジ部83は、第1筒部81の上端から上面視における外方に向けて突出するように形成された環状の部分(例えば、板状部材)であり、小径部21に溶接などにより固定される。フランジ部83は、例えば、少なくとも一部が第1部位62と小径部21との間に配置される。このように、第1筒部81は、筐体と繋がる部分を有し、筐体に固定される。
第2筒部82は、第1筒部81よりも下方に位置し、第1筒部81よりも径(例えば、内径)が小さい環状の部分である。第2筒部82は、第1筒部81の下端からZ軸マイナス側に直線状に突出しており、ガスが発生したときに蓋部11と接触する部分である。第2筒部82の下端(Z軸マイナス側の端部であり、例えば最下端)は、ガスが発生していない状態の蓋部11の下端(Z軸マイナス側の端部であり、例えば最下端)よりも下方(Z軸マイナス側)に位置する。
保護部80は、例えば、ステンレス鋼(SUS)等の金属により形成されるが、アルミニウム等の他の金属により形成されてもよいし、樹脂(例えば、プッシャ60と異なる樹脂)により形成されてもよい。
図2A及び図2Bに示すように、弾性部材90、92、94及び96は、ゴム等の弾性を有する部材であり、環状に形成されるOリングである。弾性部材90、92、94及び96のそれぞれは、押圧された状態(変形した状態)で配置されている。
弾性部材90は、凹部61内に配置された点火器10を固定するための固定部材100と、点火器10と、小径部21との間に形成された空間に配置される。弾性部材90は、固定部材100、点火器10及び小径部21のそれぞれと接触しており、例えば固定部材100、点火器10及び小径部21のそれぞれにより押圧されている。
弾性部材92は、筐体とプッシャ60との間に位置し、筐体に押圧され、プッシャ60の外側面を押圧するように設けられる。また、弾性部材92は、プッシャ60の外側面に沿うように配置される。本実施の形態では、弾性部材92は、凹部61の内部空間と、当該内部空間の外部の空間(例えば、プッシャ60と樹脂部材40との間の空間)とが空間的に接続されることを抑制するために、筐体(例えば、接続部22)と、プッシャ60と、樹脂部材40との間に形成された空間に配置される。弾性部材92は、点火器10により発生されたガスが凹部61の内部空間から外部の空間に漏れてしまうことを抑制する。これにより、点火器10により発生したガスが凹部61の内部空間から逃げてしまい、凹部61内のガスの圧力が低下することを抑制することができる。
本実施の形態では、弾性部材92は、筐体とプッシャ60と樹脂部材40とに接触(例えば、面接触)しており、例えば筐体、プッシャ60及び樹脂部材40のそれぞれにより押圧されている。
図2Aに示すように、弾性部材92は、押圧されたときの断面形状が三角形状であるがこれに限定されない。また、弾性部材92が押圧されていないときの断面形状は、押圧後に凹部61の内部空間と導電体50とを空間的に分断することができれば特に限定されず、円状であってもよいし、多角形状(例えば、四角形状)であってもよいし、楕円状であってもよい。
なお、本明細書において、「押圧」とは、一方の部材が他方の部材を押すことに加えて、当該他方の部材が弾性変形することで生じる反発力により当該一方の部材または他の部材を押すことも押圧に含まれる。
弾性部材94は、導電体50より上方の空間と外部空間とが空間的に接続されることを抑制するために、導電体50より上方であって、樹脂部材40に形成された周状の凹部と筐体(例えば、大径部23)との間に形成された空間に配置される。本実施の形態では、弾性部材94は、樹脂部材40及び大径部23の間においてそれぞれと接触しており、例えば樹脂部材40及び大径部23のそれぞれにより押圧されている。
弾性部材96は、導電体50より下方の空間と外部空間とが空間的に接続されることを抑制するために、導電体50より下方であって、樹脂部材40に形成された周状の凹部と下部筐体30(例えば、側壁部34)との間に形成された空間に配置される。本実施の形態では、弾性部材96は、樹脂部材40及び側壁部34の間においてそれぞれと接触しており、例えば樹脂部材40及び側壁部34のそれぞれにより押圧されている。
なお、弾性部材94及び96は、周状の凹部に隙間なく配置されることに限定されず、上下方向の少なくとも一方に隙間が形成されていてもよい。
絶縁部材110は、下部筐体30の内部、かつ、分離部51の下方に位置する絶縁性を有する部材である。絶縁部材110の形状は、下部筐体30の形状に沿う形状を有することが好ましい。例えば、下部筐体30に傾斜部分(例えば、底部33)がある場合、絶縁部材110にも傾斜部分(例えば、第2部位112の一部の傾斜している部分)があることが好ましい。本実施の形態では、絶縁部材110は、下部筐体30の内面に沿って、一定の厚みをもつ層状に設けられる。また、絶縁部材110の厚みは、例えば、下部筐体30の厚みより薄くてもよい。
絶縁部材110は、第1部位111と、第2部位112とを有する。
第1部位111は、絶縁部材110のうち凸部30aに沿った形状を有する部分であり、凸部30aの内面を覆っている。第1部位111は、例えば、凸部30aの頂部を覆うように設けられる。本実施の形態では、第1部位111は、凸部30aの内面と接触するように設けられる。
第2部位112は、第1部位111の下方に位置し、底部33の内面を覆っている。本実施の形態では、第2部位112は、遮断動作前において、底部33と接触せずに設けられる。これにより、絶縁部材110と下部筐体30(例えば、底部33)との間(第2部位112の下面と底部33との間)には、絶縁部材110より下方に位置する隙間72(図2Aを参照)が設けられている。隙間72は、間隙の一例である。
隙間72が設けられることで、凸部30aが変形したときに絶縁部材110が隙間72に移動(変形)することができるので、応力により絶縁部材110が破損してしまうことを抑制することができる。また、第2部位112は、さらに、側壁部34の一部の内面を覆っている。第2部位112のうち側壁部34の内面に沿って設けられる部分を端部113とすると、図2Aの例では、絶縁部材110の内径d3は、径方向に向かい合う端部113のY軸方向の距離である。
なお、隙間72の大きさは、凸部30aの高さ(Z軸方向の長さ)を、絶縁部材110の凸形状の高さよりも大きく設ける等して、凸部30aが変形すると想定される大きさに合わせて決定されるとよい。
第1部位111と第2部位112とは、一体形成されている。また、絶縁部材110は、例えば、絶縁性を有する樹脂(例えば、合成樹脂)により形成される。例えば、絶縁部材110は、樹脂を成型することで形成される。
なお、絶縁部材110は、下部筐体30の内面を絶縁材料で塗布することで実現されてもよい。例えば、下部筐体30の内面を覆うように絶縁材料でコーティングすることによって、絶縁部材110を形成してもよい。その場合、絶縁部材110と下部筐体30とは、一体に設けられる。
図2A及び図2Bに示すように、樹脂部材40と絶縁部材110とは、遮断動作の前後において、下部筐体30の内面を覆っている。樹脂部材40と絶縁部材110とは、例えば、下部筐体30の内面が露出しないように下部筐体30の内面を覆っていてもよい。また、樹脂部材40と絶縁部材110とは、一部が径方向に見て重なり合っている。具体的には、絶縁部材110の端部113と、樹脂部材40の端部43aとが径方向に重なり合っている。より具体的には、樹脂部材40の端部43aの下端43bは、絶縁部材110の端部113の上端113aよりも下方に位置する。下端43bは、周方向に沿って上端113aよりも下方に位置する。また、端部113が端部43aより外側に設けられるので、端部113は、端部43aと下部筐体30との間に位置している。
なお、端部113と端部43aとは、例えば、Z軸方向に、1mm以上重なっており、より好ましくは3mm以上重なっていてもよく、さらに好ましくは5mm以上重なっていてもよい。1mm、3mm及び5mmは、Z軸方向の長さである。
また、端部113と端部43aとの間には、隙間74が設けられる。隙間74は周方向の全体に設けられていてもよいし、周方向の一部に設けられていてもよい。隙間74は、遮断動作時のアークにより発生する高温の導電性ガスが通過中に当該導電性ガスを冷却可能な狭い隙間である。隙間74の幅(端部113と端部43aとの間隔であり、図2Aの例では、Y軸方向の長さである)は、1mm以下であり、例えば、0.5mm以下である。隙間74の幅は、周方向における端部113と端部43aとの間隔の平均値であるが、最大値、最小値、最頻値、中央値などであってもよい。
これにより、高温の導電性ガスが隙間74に流入すると導電性ガスが冷却されるので、導電性ガスの導電性を低下させることができる。隙間74を流出した導電性ガスは導電性が低下しているので、導電性ガスが下部筐体30と接触しても、導電体50が再導通してしまうことが抑制される。
なお、隙間74は、設けられなくてもよい。つまり、端部113と端部43aとは、周方向の全体にわたって接触していてもよい。
ここで、絶縁部材110及び下部筐体30の構成について、さらに図3A~図4Cを参照しながら説明する。図3Aは、本実施の形態に係る絶縁部材110を上方から見た斜視図である。図3Bは、本実施の形態に係る絶縁部材110を示す正面図である。図3Cは、本実施の形態に係る絶縁部材110を下方から見た斜視図である。図3Aは、図3Bに示す絶縁部材110を上方から見た斜視図とするためにY軸方向を回転軸として絶縁部材110を回転させた図であり、図3Cは、図3Bに示す絶縁部材110を下方から見た斜視図とするためにY軸方向を回転軸として絶縁部材110を回転させた図である。
図3A~図3Cに示すように、絶縁部材110の第1部位111は、中空、無底の円錐台状の部材である。第2部位112は、端部113と、端部113及び第1部位111を接続するように傾斜する部分とを有する。傾斜する部分は、端部113に向かうにつれて内径が大きくなるテーパ状である。端部113は、Z軸方向に延在する無底筒状の部材である。
図4Aは、本実施の形態に係る下部筐体30を上方から見た斜視図である。図4Bは、本実施の形態に係る下部筐体30を示す正面図である。図4Cは、本実施の形態に係る下部筐体30を下方から見た斜視図である。図4Aは、図4Bに示す下部筐体30を上方から見た斜視図とするためにY軸方向を回転軸として下部筐体30を回転させた図であり、図4Cは、図4Bに示す下部筐体30を下方から見た斜視図とするためにY軸方向を回転軸として下部筐体30を回転させた図である。
図4A~図4Cに示すように、下部筐体30の凸部30aは、中空、無底の円錐台状の部材である。底部33は、側壁部34に向かうにつれて内径が大きくなるテーパ状である。側壁部34は、Z軸方向に延在する無底筒状の部材である。側壁部34のZ軸方向の長さは、端部113のZ軸方向の長さより長い。また、側壁部34の内径は、端部113の内径d3より大きい。側壁部34は、外方から端部113を覆うように構成される。固定部35は、上部筐体20と下部筐体30とを固定するための部分であり、側壁部34から上方に向かって突出するように設けられる。固定部35は、上部筐体20において下方に向かって突出するように設けられる固定部(図示しない)と溶接等により接合される。
上記のように、遮断装置1は、下部筐体30の内面が露出しておらず、かつ、絶縁性を有する樹脂製の部材(樹脂部材40及び絶縁部材110)の一部が径方向に見てオーバラップする構成を有する。
(実施の形態2)
以下、本実施の形態に係る遮断装置の構成について、図5~図6Cを参照しながら説明する。図5は、本実施の形態に係る遮断装置2の遮断動作前の構成を示す断面図である。図6Aは、本実施の形態に係る絶縁部材210を上方から見た斜視図である。図6Bは、本実施の形態に係る絶縁部材210を示す正面図である。図6Cは、本実施の形態に係る絶縁部材210を下方から見た斜視図である。図6Aは、図6Bに示す絶縁部材210を上方から見た斜視図とするためにY軸方向を回転軸として絶縁部材210を回転させた図であり、図6Cは、図6Bに示す絶縁部材210を下方から見た斜視図とするためにY軸方向を回転軸として絶縁部材210を回転させた図である。
以下、本実施の形態に係る遮断装置の構成について、図5~図6Cを参照しながら説明する。図5は、本実施の形態に係る遮断装置2の遮断動作前の構成を示す断面図である。図6Aは、本実施の形態に係る絶縁部材210を上方から見た斜視図である。図6Bは、本実施の形態に係る絶縁部材210を示す正面図である。図6Cは、本実施の形態に係る絶縁部材210を下方から見た斜視図である。図6Aは、図6Bに示す絶縁部材210を上方から見た斜視図とするためにY軸方向を回転軸として絶縁部材210を回転させた図であり、図6Cは、図6Bに示す絶縁部材210を下方から見た斜視図とするためにY軸方向を回転軸として絶縁部材210を回転させた図である。
なお、以下では、実施の形態1との相違点を中心に説明し、実施の形態1と同一または類似の内容については説明を省略または簡略化する。本実施の形態に係る遮断装置2は、下部筐体230が凸部30aを有しておらず底面が平坦である点で、実施の形態1に係る遮断装置1と相違する。
図5に示すように、遮断装置2は、遮断装置1の下部筐体30に替えて下部筐体230を備え、絶縁部材110に替えて絶縁部材210を備える。
下部筐体230は、板状部230aと、底部33と、側壁部34とを有する。板状部230aと、底部33と、側壁部34とは、一体形成されている。
板状部230aは、平板状の部材であり、本実施の形態では、円盤状である。板状部230aの内面は、平坦である。
図5~図6Cに示すように、絶縁部材210は、下部筐体230の形状に沿う形状を有する。絶縁部材210は、第1部位211と、第2部位112とを有する。
第1部位211は、板状部230aと対向して設けられ、板状部230aの内面を覆う。第1部位211は、平板状の部材であり、本実施の形態では、円盤状である。本実施の形態では、第1部位211は、遮断動作前において、板状部230aと接触せずに、所定の間隔をあけて設けられる。
第2部位212は、第1部位211の上方に位置し、底部33の内面と、側壁部34の内面の一部とを覆っている。本実施の形態では、第2部位112は、遮断動作前において、底部33と接触せずに設けられる。
これにより、絶縁部材210と、下部筐体230との間には、隙間74が設けられる。
なお、本実施の形態では、径方向において、絶縁部材210の端部113が樹脂部材40の端部43aと下部筐体230との間に配置される例について説明したが、樹脂部材の端部が絶縁部材の端部と下部筐体との間に配置されていてもよい。このような構成の遮断装置について、以下の変形例において説明する。
(実施の形態2の変形例)
以下、本変形例に係る遮断装置の構成について、図7及び図8を参照しながら説明する。図7は、本変形例に係る遮断装置2aの遮断動作前の構成を示す断面図である。図8は、本変形例に係る絶縁部材210aを示す正面図である。
以下、本変形例に係る遮断装置の構成について、図7及び図8を参照しながら説明する。図7は、本変形例に係る遮断装置2aの遮断動作前の構成を示す断面図である。図8は、本変形例に係る絶縁部材210aを示す正面図である。
図7に示すように、遮断装置2aは、遮断装置2の絶縁部材210に替えて絶縁部材210aと、端部43aに替えて端部243aを有する樹脂部材40とを備える。上記でも説明したように、遮断装置2aは、樹脂部材40の端部243aが絶縁部材210aの端部213aと下部筐体230との間に位置するように構成される。
端部243aは、外面が下部筐体230と接触し、かつ、内面が傾斜する傾斜面を有する。
図7及び図8に示すように、絶縁部材210aは、下部筐体230及び端部243aの形状に沿う形状を有する。絶縁部材210aは、第1部位211と、第2部位212aとを有する。
第2部位212aは、第1部位211の上方に位置し、底部33の内面と、端部243aの内面(傾斜面)とを覆っている。本実施の形態では、第2部位212aは、遮断動作前において、底部33と接触せず、かつ、端部213aが端部243aの内面と接触するように設けられる。端部213aは、端部243aの内面の形状に沿う形状を有し、周方向の全体にわたって端部243aの内面と接触する。端部213aは、上方に向かうにつれて内径が小さくなるテーパ状である。
上記のように、遮断装置2aは、下部筐体230の内面が露出しておらず、かつ、絶縁性を有する樹脂製の部材(樹脂部材40及び絶縁部材210a)の一部が周方向の外側に向かう方向において絶縁部材210a、樹脂部材40の順にオーバラップする構成を有する。
(実施の形態3)
以下、本実施の形態に係る遮断装置の構成について、図9~図10Bを参照しながら説明する。図9は、本実施の形態に係る遮断装置3の遮断動作前の構成を示す断面図である。図10Aは、本実施の形態に係る絶縁部材310を上方から見た斜視図である。図10Bは、本実施の形態に係る絶縁部材310を上方から見た分解斜視図である。
以下、本実施の形態に係る遮断装置の構成について、図9~図10Bを参照しながら説明する。図9は、本実施の形態に係る遮断装置3の遮断動作前の構成を示す断面図である。図10Aは、本実施の形態に係る絶縁部材310を上方から見た斜視図である。図10Bは、本実施の形態に係る絶縁部材310を上方から見た分解斜視図である。
なお、以下では、実施の形態1との相違点を中心に説明し、実施の形態1と同一または類似の内容については説明を省略または簡略化する。本実施の形態に係る遮断装置3は、絶縁部材310が複数の部材から構成される点で、実施の形態1に係る遮断装置1と相違する。
図9に示すように、遮断装置3は、遮断装置1の絶縁部材110に替えて絶縁部材310を備える。
図9~図10Bに示すように、絶縁部材310は、第1部材320と、第2部材330とを有する。第1部材320と第2部材330とは、別体である。ここでの別体とは、設置状態において、第1部材320と第2部材330とが物理的に分離していることを意味する。別体とは、別部材である第1部材320と第2部材330とが、固定されていないことであってもよい。また、別体とは、製造工程において、第1部材320と第2部材330とが別々に製造されることであってもよい。
第1部材320は、下部筐体30の凸部30aを覆う。第1部材320は、例えば、凸部30aの頂部を覆う。第1部材320は、凸部30aに沿った形状を有し、断面形状がU字状を180度回転させた形状である。第1部材320の端部は、自由端であり、プッシャ60からの応力により変形することが可能である。
第2部材330は、下部筐体30の底部33を覆う。第2部材330は、底部33と、側壁部34及び凸部30aの一部とを覆う。第2部材330は、主に底部33及び側壁部34に沿った形状を有し、断面形状が2つのU字状部分を有する形状である。
第2部材330は、径方向に見て、第1部材320の一部と重なり合うように配置される。これにより、絶縁部材310が別体である第1部材320及び第2部材330から構成される場合であっても、下部筐体230の内面が露出することを抑制することができる。
第2部材330は、重なり部分において、第1部材320とは接触していない。言い換えると、第1部材320と第2部材330との間には、隙間76が設けられている。隙間76は、隙間74と同様、遮断動作時のアークにより発生する高温の導電性ガスが通過中に当該導電性ガスを冷却可能な狭い隙間である。また、第2部材330が第1部材320と接触していないことで、第1部材320がプッシャ60から受けた応力が第2部材330に伝わることを抑制することができる。つまり、プッシャ60からの応力により、第2部材330が破損してしまうことを抑制することができる。
第2部材330は、端部113を有し、端部113は、絶縁部材310の端部を構成する。
図10A及び図10Bに示すように、第1部材320と第2部材330とは、着脱自在である。第1部材320は、例えば、第2部材330に載置されているだけである。言い換えると、第1部材320は、第2部材330上に、第2部材330が内部空間に向けて突出した箇所の頂部に形成された開口331を覆うように、置かれているだけである。
(遮断装置の製造方法)
続いて、上記のように構成される各実施の形態等に係る遮断装置の製造方法について、図11を参照しながら説明する。図11は、実施の形態1に係る遮断装置1の製造工程を示すフローチャートである。図11では、実施の形態1に係る遮断装置1の製造工程を示すが、他の実施の形態及び変形例に係る遮断装置2、2a、3においても同様である。
続いて、上記のように構成される各実施の形態等に係る遮断装置の製造方法について、図11を参照しながら説明する。図11は、実施の形態1に係る遮断装置1の製造工程を示すフローチャートである。図11では、実施の形態1に係る遮断装置1の製造工程を示すが、他の実施の形態及び変形例に係る遮断装置2、2a、3においても同様である。
図11に示すように、樹脂成型または金属成型等により樹脂製または金属製の上部筐体20が作製され(S10)、金属成型等により金属製の下部筐体30が作製され(S20)、樹脂成型等により絶縁部材110が作製される(S30)。なお、ステップS10~S30の順序は入れ替えられてもよいし、少なくとも2つが同時に行われてもよい。
次に、上部筐体20及び下部筐体30が固定される(S40)。例えば、点火器10、樹脂部材40、導電体50、プッシャ60、保護部80、弾性部材90、92、94、96、及び、絶縁部材110を内部に収容した状態で、上部筐体20と下部筐体30とが溶接などにより接合される。このとき、絶縁部材110が下部筐体30の内面を覆うように収容された状態で、上部筐体20と下部筐体30とが隙間なく接合される。これにより、上記の遮断装置1が作製される。
(その他の実施の形態)
以上、一つまたは複数の態様に係る遮断装置について、各実施の形態等に基づいて説明したが、本開示は、この各実施の形態等に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示に含まれてもよい。
以上、一つまたは複数の態様に係る遮断装置について、各実施の形態等に基づいて説明したが、本開示は、この各実施の形態等に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示に含まれてもよい。
上記で説明した遮断装置の製造方法における各工程の順序は、入れ替えられてもよい。また、上記実施の形態で説明した遮断装置の製造方法における各工程は、1つの工程で実施されてもよいし、別々の工程で実施されてもよい。なお、1つの工程で実施されるとは、各工程が1つの装置を用いて実施される、各工程が連続して実施される、または、各工程が同じ場所で実施されることを含む意図である。また、別々の工程とは、各工程が別々の装置を用いて実施される、各工程が異なる時間(例えば、異なる日)に実施される、または、各工程が異なる場所で実施されることを含む意図である。
本開示は、電気回路等に配置される遮断装置に有用である。
1、2、2a、3 遮断装置
10 点火器
11 蓋部
11a 開口部
20 上部筐体
21 小径部
22 接続部
23 大径部
30、230 下部筐体(カバー部材)
30a 凸部
33 底部
34 側壁部
35 固定部
40 樹脂部材
41 埋設部
42、81 第1筒部
43、82 第2筒部
43a、113、213a、243a 端部
43b 下端
50 導電体
51 分離部
52 保持部
60 プッシャ
61 凹部
62、111、211 第1部位
63、112、212、212a 第2部位
70 空間
72 隙間(間隙)
74、76 隙間
80 保護部
83 フランジ部
90、92、94、96 弾性部材
100 固定部材
110、210、210a、310 絶縁部材
113a 上端
230a 板状部
320 第1部材
330 第2部材
331 開口
d1、d2、d3 内径
10 点火器
11 蓋部
11a 開口部
20 上部筐体
21 小径部
22 接続部
23 大径部
30、230 下部筐体(カバー部材)
30a 凸部
33 底部
34 側壁部
35 固定部
40 樹脂部材
41 埋設部
42、81 第1筒部
43、82 第2筒部
43a、113、213a、243a 端部
43b 下端
50 導電体
51 分離部
52 保持部
60 プッシャ
61 凹部
62、111、211 第1部位
63、112、212、212a 第2部位
70 空間
72 隙間(間隙)
74、76 隙間
80 保護部
83 フランジ部
90、92、94、96 弾性部材
100 固定部材
110、210、210a、310 絶縁部材
113a 上端
230a 板状部
320 第1部材
330 第2部材
331 開口
d1、d2、d3 内径
Claims (8)
- ガスを発生させる点火器と、
前記点火器の下方に位置するプッシャと、
前記プッシャの下方に位置する分離部と、前記分離部と繋がる保持部と、を有する導電体と、
前記分離部より下方に位置し、金属製である、カバー部材と、
前記カバー部材の内部かつ、前記分離部の下方に位置する絶縁部材と、
少なくとも一部が前記カバー部材の内部に位置し、前記保持部を保持する樹脂部材と、を備え、
前記プッシャは、前記点火器で発生された前記ガスの圧力を受けて前記導電体から前記分離部を切り離すように構成され、
前記樹脂部材と前記絶縁部材とは、前記カバー部材の内面を覆っており、
前記絶縁部材の端部は、前記樹脂部材の端部と重なり合っており、
前記樹脂部材の前記端部の下端は、前記絶縁部材の前記端部の上端よりも下方に位置する
遮断装置。 - 前記絶縁部材の前記端部は、前記樹脂部材の前記端部と前記カバー部材との間に位置する
請求項1に記載の遮断装置。 - 前記樹脂部材の前記端部は、前記絶縁部材の前記端部と前記カバー部材との間に位置する
請求項1に記載の遮断装置。 - 前記カバー部材は、前記絶縁部材の下方に位置する凸部を有し、
前記凸部は、上方に向かって突出し、前記プッシャによって押圧される
請求項1~3のいずれか一項に記載の遮断装置。 - 前記カバー部材と前記絶縁部材との間には、間隙が設けられており、
前記間隙は、前記絶縁部材の下方に位置する
請求項1~4のいずれか一項に記載の遮断装置。 - 前記カバー部材と前記絶縁部材との間には、間隙が設けられており、
前記絶縁部材は、
前記カバー部材の前記凸部の頂部を覆う第1部位と、
前記第1部位の下方に位置する第2部位と、
を有し、
前記第2部位は、前記カバー部材の底部の内面を覆っており、
前記間隙は、前記カバー部材の底部と前記第2部位の下面との間に位置する
請求項4に記載の遮断装置。 - 前記絶縁部材は、
前記カバー部材の前記凸部の頂部を覆う第1部材と、
前記第1部材の一部と重なり合うように配置される第2部材と、
を有し、
前記第2部材は、前記カバー部材の底部の内面を覆っており、
前記第1部材と前記第2部材とは、別体である
請求項4に記載の遮断装置。 - 前記樹脂部材は、
前記保持部が埋設される埋設部と、
前記プッシャが内部に配置される第1筒部と、
前記第1筒部よりも下方に位置し、前記第1筒部よりも径が大きい第2筒部と、
を有し、
前記第2筒部の内径は、前記絶縁部材の内径よりも小さい
請求項1~7のいずれか一項に記載の遮断装置。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 23919996 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |