JP3426508B2 - 低融点材溶断装置及び回路遮断装置 - Google Patents
低融点材溶断装置及び回路遮断装置Info
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Description
の異常による火災を防止するために、車両の異常時に電
気回路中に設置されたヒューズ等の低融点材を溶断する
低融点材溶断装置及び回路遮断装置に関する。
負荷電流や短絡電流が生じた場合に、回路を瞬時に遮断
する手段として、ヒューズやヒュージブルリンクが使用
されている。
は、過電流の発生によりはじめて溶断して、回路を遮断
するものであるため、任意のタイミングで回路を強制的
に遮断することはできない。従って、車両等の衝突事故
により車両用燃料等が洩出し、電気回路の一部からの火
花発生による火災等を防止するためには、外部から強制
的に電気回路を遮断する必要があった。
ピュータシステムで動作するようになっていて、電気回
路も複雑に配線されており、車両衝突時の電線の切断や
短絡による火花発生の確率も高くなっている。このた
め、火災等を防止するためには、電源に近い場所で回路
を遮断する必要があった。
て、例えば、特開平10−55742号公開公報に記載
されたものがある。この公開公報には、火薬の爆発力を
利用して導体の一部に設置された破断部を破断し、電気
回路を遮断する回路遮断器が開示されている。
た円筒部内に、火薬と外部電源により火薬を発火させる
フィラメントとを設けるとともに、開口部前方に、導体
の間に接続された破断部を設け、且つ火薬の爆発力によ
り破断した破片及び急激な圧力上昇を耐え得るカバー部
を設けてなる。
の電流を流すことにより火薬が爆発し、その爆発力によ
り開口部前方に設けた破断部を強制破断させることがで
きる。従って、制御回路によって、フィラメントへ電流
を流すタイミングを任意に選択でき、目的に応じて電気
回路を遮断することができる。
た公開公報に記載された回路遮断器では、火薬の爆発力
を利用するため、破断時の破片や急激な圧力上昇を保護
するための頑丈な保護カバーが必要であった。このた
め、その構造が複雑化していた。
き、しかも過電流発生時にも溶断できるような特殊な材
料が必要である。その上、破断部、導体、接続端子と異
種材料の各々の接続に特殊な処理を施す必要があるた
め、かなりのコストがかかっていた。
め、電源(バッテリー)に近い場所であって、通常、数
10アンペアが流れるような場所では、破断部も大きな
ものが必要となる。また、火薬量も多くなり、ヒューズ
溶断装置自体が大きく頑丈なものとなるため、その回路
遮断器は、実際には小型にして局部的な回路遮断用にし
か使用できなかった。
公昭59−48505号公報に記載されたヒューズが知
られている。この公告公報に記載されたヒューズの斜視
図を図5に示し、図5に示したヒューズのA−A断面図
を図6に示す。
5を封入したカプセル104をヒューズ容器101内に
置き、ヒューズ導体103の発熱によりカプセル104
を加熱し、この加熱温度がヒューズ導体溶断温度以下の
ある温度に達した時にカプセル104を溶断破壊させる
ものである。
導体103に流れる電流が定格溶断電流より小さくて
も、ヒューズ導体103を確実に溶断させることができ
る。
カプセル104をヒューズ容器101に組み込んで固定
することが困難であった。また、ヒューズ導体溶解剤1
05が反応したとき、その熱エネルギーによってヒュー
ズ容器が破損する虞れがあった。
つ確実に溶断することができ、しかも、簡単な構造で安
価な低融点材溶断装置及び回路遮断装置を提供すること
を課題とする。
に本発明は、以下の構成とした。請求項1の発明は、車
両の電気回路中に設置された低融点材を溶断する低融点
材溶断装置であって、固体燃焼剤及びこの固体燃焼剤に
点火する点火部を収納した加熱部を前記低融点材に接触
または低融点材の近傍に配置し、前記加熱部及び前記低
融点材を覆う外容器を設けるとともに、この外容器と前
記加熱部との間に前記加熱部と前記外容器とを押圧する
押圧部材を配置し、前記車両の異常時に前記点火部に外
部から電源供給を行うことを特徴とする低融点材溶断装
置。
点火部に外部から電源供給を行うと、点火部の点火によ
り固体燃焼剤が燃焼し、その燃焼熱により低融点材が柔
らかくなる。そして、押圧部材により加熱部を介して低
融点材を押圧すると、低融点材が溶断される。従って、
低融点材を迅速且つ確実に溶断することができ、しか
も、簡単な構造で安価な低融点材溶断装置を提供するこ
とができる。
絶縁された耐熱性の容器からなることを特徴とする。
絶縁された耐熱性の容器からなるため、低融点材を溶断
した後に外容器が溶断された低融点材と接触しても、電
気的に絶縁することができる。
B、Si、FeSi、Zr、Ti及びAlの中から選ば
れる少なくとも1種の金属粉末と、CuO、MnO2、
Pb3O4、PbO2、Fe3O4及びFe2O3の中
から選ばれる少なくとも1種の金属酸化物との混合物か
らなることを特徴とする。
B、Si、FeSi、Zr、Ti及びAlの中から選ば
れる少なくとも1種の金属粉末と、CuO、MnO2、
Pb3O4、PbO2、Fe3O4及びFe2O3の中
から選ばれる少なくとも1種の金属酸化物との混合物か
らなるため、着火性が良く、燃焼速度が速く、燃焼時に
は火炎及びガスの発生が少なく、燃焼前の形状を保持で
きる。
ューズからなり、該ヒューズが、Sn、Pb、Zn、A
l及びCuから選ばれる少なくとも1種の金属からな
り、融点が200〜300℃であることを特徴とする。
n、Pb、Zn、Al及びCuから選ばれる少なくとも
1種の金属からなり、融点が200〜300℃であるた
め、大電流に対応することができる。
ューズからなり、該ヒューズがFe、Sn、Pb、Z
n、Al及びCuから選ばれる少なくとも1種の金属と
樹脂との混合物からなり、射出成型品であり、軟化点が
200〜300℃であることを特徴とする。
e、Sn、Pb、Zn、Al及びCuから選ばれる少な
くとも1種の金属と樹脂との混合物からなり、射出成型
品であり、軟化点が200〜300℃であるため、大電
流に対応することができる。
低融点金属、フラックス、及び合成樹脂の混合物からな
る導電性樹脂であることを特徴とする。
維、低融点金属、フラックス、及び合成樹脂の混合物か
らなる導電性樹脂であるため、成形加工性、半田付け
性、導電性が特に良好となる。
する回路遮断装置であって、前記請求項1記載の低融点
材溶断装置と、前記低融点材の両端に配置された導電性
の接続端子と、この接続端子と前記低融点材とを接続固
定する導電性の接続部材とを備えることを特徴とする。
生すると、低融点材が溶断されるため、低融点材を介す
る一方の接続端子及び他方の接続端子の電気的接続が遮
断されるから、車両の電気回路が遮断されることにな
る。
及び回路遮断装置の実施の形態を図面を参照して詳細に
説明する。実施の形態では、低融点材溶断装置をヒュー
ズ溶断装置に適用した例を説明する。すなわち、低融点
材として、ヒューズが用いられる。
む回路遮断装置の正面断面図を示す。図2に実施の形態
のヒューズ溶断装置を含む回路遮断装置の上面図を示
す。図3に実施の形態のヒューズ溶断装置を含む回路遮
断装置の側面断面図を示す。
に構成される。ヒューズ1を挟んで、ヒューズ1の上部
に開口を有する円筒状のキャップ2が設けられ、且つヒ
ューズ1の下部にキャップ2に嵌合する円筒状の外ケー
ス3が設けられている。
固体燃焼剤4が配置されており、この固体燃焼剤4の外
側には固体燃焼剤4を圧填した金属カップ7が配置され
ている。
央付近には点火部6が配置されており、この点火部6に
はリード線5が接続されている。点火部6は、車両の衝
突事故等の車両の異常時にリード線5に流れる電流によ
って発生する発熱により固体燃焼剤4を発火させるよう
になっている。
6は、内ケース8に収納されていて、且つこの内ケース
8に接着固定されている。この内ケース8は加熱部を構
成している。この加熱部は、ヒューズ1に接触して配置
され、あるいはヒューズ1の近傍に配置されている。
ース8の底面との間に伸縮自在な押圧部材としてのスプ
リング9が配置されており、このスプリング9の弾性力
により内ケース8がヒューズ1を押圧するようになって
いる。
って、このヒューズ溶断装置と、接続端子10と、ボル
ト11とにより回路遮断装置が構成されている。ヒュー
ズ1の両端にはそれぞれボルト11が設けられており、
このボルト11によりヒューズ1が接続端子10に固定
されており、ヒューズ1及びボルト11を介して接続端
子10同士が電気的に接続されるようになっている。
装置の動作を図面を参照して説明する。図4にヒューズ
を溶断後のヒューズ溶断装置を示す。
いは車両が崖等から転落したりすると、衝突センサー等
により車両の異常を検知する。車両の異常検知により、
リード線5を通って点火部6へ電流が流れる。
焼剤4が燃焼し、その燃焼熱により金属カップ7の表面
が700〜1000℃に加熱される。固定燃焼剤4の燃
焼熱と金属カップ7の熱により、ヒューズ1が加熱され
て、柔らかくなる。
のバネ力によりヒューズ1の内の内ケース8に相当する
部分が上方に押し上げられる。このため、ヒューズ1が
切断されて、内ケース8で電気的に遮断される。押し切
られたヒューズ1の切断片12は、図4に示すように、
キャップ2の空洞部12に収納されたままの状態であ
り、元のヒューズ1と再接触しなくなる。
ヒューズ1を迅速且つ確実に溶断することができる。ま
た、このヒューズ1の溶断により、ヒューズ1の両端の
接続端子10同士の電気的な接続が遮断されて、車両の
電気回路が遮断されることになる。
れる各構成部品の具体的な材料、材質の詳細について構
成部品毎に説明する。
外ケース3としては、石膏、セメント、金属にセラミッ
クコーディングしたもの及び樹脂等の絶縁材を用いる。
このため、ヒューズ1を切断した後に、キャップ2及び
外ケース3がヒューズ1と接触しても、電気的に絶縁す
ることができる。
で、キャップ2及び外ケース3の材料としては、セラミ
ック等が適している。しかし、製造性、コスト等を考慮
すると、耐熱性のフェノール樹脂で成型したものが最適
である。またキャップ2及び外ケース3の形状として
は、円形でも四角形でも良いが、製造性、取扱い性を考
慮すると、円形の方が良い。
近傍に設けるため、大電流が流れる。このため、ヒュー
ズ1としては、過電流で溶断するような市販の筒ヒュー
ズ等ではなく、ある程度、断面積の大きいものが良い。
n、Al及びCuから選ばれる少なくとも1種の金属か
らなるヒューズであって、融点が200〜300℃とな
るものが良い。
b、Zn、Al及びCuから選ばれる少なくとも1種の
金属と樹脂との混合物からなり、射出成型が可能であっ
て軟化点が200〜300℃のヒューズが良い。樹脂と
しては、ナイロン、AAS樹脂、ABS樹脂等が考えら
れる。
属、フラックス、及び合成樹脂の混合物からなる導電性
樹脂であっても良く、この場合には、金属繊維の成分が
5〜15Vol%、低融点金属の成分が20〜40Vo
l%とすると良い。
ルミニウム繊維、ステンレス繊維等を例示できる。この
ような導電性樹脂によれば、成形加工性、半田付け性、
導電性が特に良好となる。
0〜40A流れることもあるため、金属ヒューズの場合
には、30mm2以上、金属と樹脂混合物によるヒュー
ズの場合50mm2以上の断面積を必要とする。
i及びAlの中から選ばれる少なくとも1種の金属粉末
と、CuO、MnO2、Pb3O4、PbO2、Fe3
O4およびFe2O3の中から選ばれる少なくとも1種
の金属酸化物と、アルミナまたはベントナイトまたはタ
ルクからなる添加剤と、の少なくとも1種の混合物が用
いられる。
の火炎により容易に着火され、燃焼速度が早いため、ヒ
ューズ1を短時間で切断できる。また、固体燃焼剤4に
よれば、固体燃焼剤4の燃焼時には火炎及びガスの発生
が少なく、燃焼前の形状を保持できる。また、固体燃焼
剤4の発熱量は350〜600cal/gあれば充分で
ある。
属カップ7の材質は、熱伝導度が良く、固体燃焼剤4の
発熱で溶けない黄銅、銅、ステンレス等が良い。その形
状は円形でも四角形でも良いが、金属カップ7のフラン
ジ部のサイズは、切断されるヒューズ1の巾より広く取
る必要があり、絶縁材からなる内ケース8の外形サイズ
と同一サイズか、よりも大きい方が良い(サイズが小さ
いときには、ヒューズ1を切断した後に、内ケース8で
引掛かるからである)。
切断した後、図4に示すように切断されたヒューズ1に
接触した状態になるため、絶縁物を用いることが必要で
ある。キャップ1、外ケース3と同じ材料が使用可能で
ある。内ケース8は、1回しか使用されないため、フェ
ノール樹脂でも充分機能を満足することができる。
大きいほど、ヒューズ1の切断時間を短くすることがで
きるが、作動するまで長期間押圧されており、ヒューズ
強度との関連で設定すれば良い。但し、スプリング9
は、ヒューズ切断後、ヒューズ1の切断片13をキャッ
プ2の底部まで押し上げるだけのストローク(伸び)を
持つ。
のヒューズ溶断装置を用いてヒューズを溶断する試験を
行った。その試験のいくつかの実施例を以下に説明す
る。
して、PbとSnとの比率が40:60の合金であって
15mm巾×5mm厚の板剤(融点約230℃)を用
い、固体燃焼剤4として、FeO3:Si:CuO:A
lの混合物を用い、その発熱量が、約420cal/g
である。
石膏であって四角形状とし、スプリング9のバネ定数を
0.5kg/mmとした。
秒後に、ヒューズ1が溶断した。
して、ABS樹脂にSn:Pbの比が40:60の合金
を80%の割合で混合し、20mm巾×5mm厚さに成
型したものを用い、固体燃焼剤4として、Pb3O4:F
eSi:CuO:Al:Al2O3の混合物を用い、その
発熱量が、約400cal/gである。
石膏であって四角形状とし、スプリング9のバネ定数を
1.5kg/mmとした。
に、ヒューズ1を切断することができた。
1の設定は、実施例2の設定と同一である。但し、ヒュ
ーズ1は、20mm巾×4mm厚に成型したものを用い
た。固体燃焼剤4として、Pb3O4:FeSi:Cu
O:Alの混合物を用い、その発熱量が、約530ca
l/gである。
ベークライトであって円形形状とし、スプリング9のバ
ネ定数を1.5kg/mmとした。
後に、ヒューズ1を切断することができた。なお、切断
片13(円板)、外ケース3、キャップ2の表面温度
は、最高で85°Cであった。
置によれば、絶縁材からなる外ケース3とキャップ2と
によりヒューズ1を固定し、固体燃焼剤4を圧填した金
属カップ7と電流によって発火する点火部6を絶縁材か
らなる内ケース8に配置し、この内ケース8をスプリン
グ9の弾性力によってヒューズ1に押しつける。
より、点火部6の発火により、固体燃焼剤4が収縮する
ことなく燃焼し、その熱でヒューズ1を軟化させてスプ
リング9の弾性力により、金属カップ7の大きさに切断
されるようにした。
置されたヒューズ1を4秒以内に溶断することができ
る。すなわち、ヒューズ1を迅速且つ確実に溶断できる
ため、ガソリン等への引火を防止することができる。
発生も少ないため、外ケース3の外部へ炎、煙の発生も
ない。但し、樹脂ヒューズは、熱により一部溶けるた
め、その煙が排出される。
するため、火薬等による爆発時の音、圧力上昇、破片を
保護する保護カバー等を設ける必要がないから、簡単な
構造のヒューズ溶断装置を提供することができる。
型可能なものが使用できるので、大量生産に向いてお
り、安価にヒューズ溶断装置を製作することができる。
状態でもヒューズ1を溶断して、回路を遮断することが
できる。
されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない
範囲で種々変形して実施可能であるのは勿論である。
に点火部に外部から電源供給を行うと、点火部の点火に
より固体燃焼剤が燃焼し、その燃焼熱により低融点材が
柔らかくなる。そして、押圧部材により加熱部を介して
低融点材を押圧すると、低融点材が溶断される。従っ
て、低融点材を迅速且つ確実に溶断することができ、し
かも、簡単な構造で安価な低融点材溶断装置を提供する
ことができる。
絶縁された耐熱性の容器からなるため、低融点材を溶断
した後に外容器が溶断された低融点材と接触しても、電
気的に絶縁することができる。
B、Si、FeSi、Zr、Ti及びAlの中から選ば
れる少なくとも1種の金属粉末と、CuO、MnO2、
Pb3O4、PbO2、Fe3O4及びFe2O3の中
から選ばれる少なくとも1種の金属酸化物との混合物か
らなるため、着火性が良く、燃焼速度が速く、燃焼時に
は火炎及びガスの発生が少なく、燃焼前の形状を保持で
きる。
n、Pb、Zn、Al及びCuから選ばれる少なくとも
1種の金属からなり、融点が200〜300℃であるた
め、大電流に対応することができる。
e、Sn、Pb、Zn、Al及びCuから選ばれる少な
くとも1種の金属と樹脂との混合物からなり、射出成型
品であり、軟化点が200〜300℃であるため、大電
流に対応することができる。
維、低融点金属、フラックス、及び合成樹脂の混合物か
らなる導電性樹脂であるため、成形加工性、半田付け
性、導電性が特に良好となる。
生すると、低融点材が溶断されるため、低融点材を介す
る一方の接続端子及び他方の接続端子の電気的接続が遮
断されるから、車両の電気回路が遮断されることにな
る。
装置の正面断面図である。
装置の上面図である。
装置の側面断面図である。
断装置の正面断面図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 車両の電気回路中に設置された低融点材
を溶断する低融点材溶断装置であって、 固体燃焼剤及びこの固体燃焼剤に点火する点火部を収納
した加熱部を前記低融点材に接触または低融点材の近傍
に配置し、前記加熱部及び前記低融点材を覆う外容器を
設けるとともに、この外容器と前記加熱部との間に前記
加熱部と前記外容器とを押圧する押圧部材を配置し、前
記車両の異常時に前記点火部に外部から電源供給を行う
ことを特徴とする低融点材溶断装置。 - 【請求項2】 前記外容器が、表面の絶縁された耐熱性
の容器からなることを特徴とする請求項1記載の低融点
材溶断装置。 - 【請求項3】 前記固体燃焼剤が、B、Si、FeS
i、Zr、Ti及びAlの中から選ばれる少なくとも1
種の金属粉末と、CuO、MnO2、Pb3O4、Pb
O2、Fe3O4及びFe2O3の中から選ばれる少な
くとも1種の金属酸化物との混合物からなることを特徴
とする請求項1または請求項2記載の低融点材溶断装
置。 - 【請求項4】 前記低融点材は、ヒューズからなり、該
ヒューズが、Sn、Pb、Zn、Al及びCuから選ば
れる少なくとも1種の金属からなり、融点が200〜3
00℃であることを特徴とする請求項1または請求項2
記載の低融点材溶断装置。 - 【請求項5】 前記低融点材は、ヒューズからなり、該
ヒューズがFe、Sn、Pb、Zn、Al及びCuから
選ばれる少なくとも1種の金属と樹脂との混合物からな
り、射出成型品であり、軟化点が200〜300℃であ
ることを特徴とする請求項1または請求項2記載の低融
点材溶断装置。 - 【請求項6】 前記樹脂は、金属繊維、低融点金属、フ
ラックス、及び合成樹脂の混合物からなる導電性樹脂で
あることを特徴とする請求項5記載の低融点材溶断装
置。 - 【請求項7】 車両の電気回路を遮断する回路遮断装置
であって、 前記請求項1記載の低融点材溶断装置と、 前記低融点材の両端に配置された導電性の接続端子と、 この接続端子と前記低融点材とを電気的に接続して固定
する接続部材と、 を備えることを特徴とする回路遮断装置。
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JP18475698A JP3426508B2 (ja) | 1998-06-30 | 1998-06-30 | 低融点材溶断装置及び回路遮断装置 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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