KR100323634B1

KR100323634B1 - 회로 차단기

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Publication number: KR100323634B1
Application number: KR1019990000208A
Authority: KR
Inventors: 구메마사히로; 기도모토노리; 미야자키요시유키; 도야마히데아키; 마츠마루아키오; 야수쿠니준; 니시다켄지로; 아마노준야; 기무라아유무; 호리히로시; 다니가와미츠루
Original assignee: 가부시키가이샤 오토네트웍스 테크놀로지스; 스미토모 덴소 가부시키가이샤; 스미토모 덴키 고교 가부시키가이샤; 니뽄 가야쿠 가부시키가이샤
Priority date: 1998-01-08
Filing date: 1999-01-07
Publication date: 2002-02-07
Anticipated expiration: 2019-01-07
Also published as: DE69911270D1; EP0929090A2; EP0929090A3; KR19990067779A; DE69911270T2; EP0929090B1; US6295930B1

Abstract

회로 차단기는, 화약을 가지며 적어도 한쪽 끝에 개구가 설치되는 원통부 및 화약에 전원의 인가하여 그 화약을 폭발시키는 폭발 유닛과, 적어도 하나의 표면이 절연재로 이루어지고 원통부를 고정시키는 기재와, 화약의 폭발력에 의해 파단(破斷)되며 원통부의 상기 개구의 반대쪽 위치에 위치된 파단부를 가지며 상기 기재에 고정되는 도체와, 원통부와 파단부를 피복하는 제1 금속 커버부와, 원통부의 반대쪽으로부터 기재를 피복하는 제2 금속 커버부를 포함하고, 상기 제1 및 제2 커버부는 서로 직접 접속됨으로써 기재에 고정된다.

Description

회로 차단기{CIRCUIT BREAKER}

본 발명은 자동차 등에 설치되는 회로 차단기에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차에 설치되는 전기 회로에 있어서는, 과다 전류나 단락 회로 전류가 전기 회로 내에서 흐르는 경우에 그 전기 회로를 신속하게 차단하기 위한 수단으로서 퓨즈(fuse)나 퓨저블 링크(fusible link)를 이용하고 있다. 기본적으로, 이러한 퓨즈나 퓨저블 링크는 용단 가능한 도체가 용기 내에 배열되고 이 용기의 외부에 접속용 단자가 배열되어 있는 방식으로 구성되어 있다. 대부분의 경우, 이러한 퓨즈 및 퓨저블 링크는 전기 접속 상자에 접속되어 사용되고 있다.

그러나, 상기 퓨즈 및 퓨저블 링크는 전기 회로 내에서 과다 전류가 흐를 때 제1 시간 동안 용단되어 전기 회로가 차단된다. 그러므로, 전기 회로를 임의의 시간에서 강제로 차단하는 것이 불가능하다. 차량에 사고가 발생하는 등의 긴급시에 있어서, 과다 전류가 전기 회로에 흐르지 않을 때에도 안전을 위하여 전기 회로를 강제적으로 차단할 필요가 있다. 따라서, 상기 퓨즈 및 퓨저블 링크 대신에, 또는 상기 퓨즈 및 퓨저블 링크에 더하여, 외부로부터의 조작으로 전기 회로를 강제적으로 차단하기 위한 회로 차단기를 설치할 필요가 있다.

상기 회로 차단기를 제공하기 위하여, 심사된 일본 특허 공고 번호 제58- 47809호에 개시된 바와 같이, 회로에 설치된 도체가 화약의 폭발력으로 인하여 차단되는 회로 차단기를 이용할 수 있다. 이러한 회로 차단기는 다음과 같이 구성된다. 즉, 출력 퓨즈, 화약 및 화약을 가열하기 위한 필라멘트가 단일의 밀폐된 유리 용기 내에 밀폐되고, 필라멘트에 접속된 입력 단자는 그 입력 단자가 밀폐된 유리 용기를 관통하도록 밀폐된 유리 용기의 외측에 도출되어 있다. 이러한 밀폐된유리 용기의 표면은 방폭 피막(explosion-proof coat)으로 피복된다.

상기 회로 차단기에 따르면, 입력 단자에 전기 전류나 전압이 가해질 때에, 전기 전류나 전압의 세기가 미리 설정된 값 이상의 상태가 될 때 필라멘트는 가열되며, 화약은 필라멘트에 의해 발생된 열에 의해 폭발된다. 그러므로, 그 폭발력에 의해 도체를 강제적으로 차단할 수 있다. 따라서, 차량 사고가 발생하는 등의 긴급시, 입력 단자에 가해지는 입력 전류나 입력 전압을 제어함으로써 회로를 임의의 시간에 차단할 수가 있다.

그러나, 상기 특허에 개시된 회로 차단기에 따르면, 화약의 폭발력은 모든 방향으로 밀폐된 유리 용기에 비산(飛散)되어, 단지 폭발력의 일부분만이 출력 퓨즈에 작용한다. 따라서, 퓨즈를 차단하는데 있어 상당히 높은 폭발력이 요구된다. 그러나, 화약의 품질 개선으로 폭발력의 세기가 향상될 때, 밀폐된 유리 용기의 내측에는 높은 세기의 폭발력이 가해진다. 따라서, 밀폐된 유리 용기는 강한 폭발력의 세기에 견딜수 있는 강한 구조물로 이루어져야 한다. 더욱이, 밀폐된 유리 용기는 고가의 물질로 제조되어야 하거나 기계적인 강도를 향상시키기 위해 특별한 처리가 적용되어야만 한다. 따라서, 그 제조 비용이 불가피하게 증가된다. 한편, 도체를 포함한 내부 표면 조각의 비산을 방지해야만 하는 과제가 있다.

더욱이, 미심사된 일본 특허 공고 번호 제10-55742호는 이와 관련한 회로 차단기를 개시하고 있다. 이 회로 차단기에 대해서는 다음과 같이 설명되어 있다. 즉, 회로를 구성하기 위한 도체는 용기 내에 배열되고, 화약을 폭발하기 위한 폭발 유닛은 그 도체 아래에 배열되어 있다. 긴급시, 폭발 유닛이 동작되어, 도체가 폭파된다. 따라서, 회로는 신속하게 강제로 차단될 수 있다.

그러나, 이러한 회로 차단기에 있어서, 용기가 타이트하게 밀폐되어 있으면, 화약의 폭발로 인해 발생된 가스의 작용에 의해 용기 내의 압력이 상당히 증가되며, 더욱이, 용기 내의 온도를 저하시키는 것이 곤란하게 된다. 이러한 이유 때문에, 용기에 기공을 설치하는 것이 좋다. 하지만, 이와 같은 기공이 설치되면, 가스 뿐만 아니라 화염이 그 기공을 통하여 외부로 비산되어, 주변 부분에 배열된 부품에 나쁜 영향을 끼친다. 화염이 기공으로부터 외부로 비산하는 것을 방지하기 위하여, 용기는 충분히 큰 커버로 피복되어야 하며, 용기의 기계적인 강도가 높아야 한다. 이와 다른 방법으로서는, 그 용기 자체의 크기가 증가되어야만 한다. 따라서, 회로 차단기의 전체 크기 및 무게를 감소시키는 것이 곤란하게 된다.

전술한 점을 감안하여 본 발명이 달성되었다. 본 발명의 목적은 화약 폭발력이 파단부(破斷部)를 효과적으로 작용시킬 수 있으며, 저비용의 간소화 및 소형화된 구조물에 의해 안전하고 확실하게 긴급 차단이 수행될 수 있고, 폭발에 의해 야기된 내부 구조물 조각의 비산이 확실하게 방지될 수 있는 회로 차단기를 제공함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 다음의 특성으로 특징지어진다.

(1) 회로 차단기는,

화약 및 이 화약에 전원을 인가하여 상기 화약을 폭발시키는 폭발 유닛을 가지며, 적어도 하나의 일단에 개구가 설치되어 있는 원통부와,

상기 원통부를 고정하며, 적어도 표면이 절연재로 이루어지는 기재(基材)와,

상기 기재에 고정되며, 상기 화약의 폭발력에 의해 파단(破斷)되는 상기 원통부의 개구에 반대쪽 위치에 배치된 파단부를 갖는 도체와,

상기 원통부와 상기 파단부를 피복하는 제1 금속 커버부와,

반대쪽으로부터 상기 원통부까지 상기 기재를 피복하는 제2 금속 커버부를 포함하며,

상기 제1 및 제2 커버부는 서로 직접 접속되어 상기 기재에 고정되는 데 그특징이 있다.

이러한 구조에 있어서, 원통형부 내의 폭발 유닛이 작동되고, 화약이 폭발되며, 폭발력은 상기 원통부의 개구에 인접한 위치에 배열된 도체의 파단부에 집중한다. 이러한 구조로 인해, 파단부는 소량의 화약이 이용될 경우에도 확실하게 파단될 수 있다.

파단부와 원통형부는 금속으로 이루어진 제1 커버부로 피복되기 때문에, 그기계적 강도는 비교적 높고, 내부 구조의 조각이 회로 차단기의 외부로 비산되는 일이 없다.

제2 커버부가 제공되지 않고, 제1 커버부만이 기재에 고정되었다고 가정한 경우, 다음의 문제가 발생될 수 있다. 제1 커버부가 고정된 기재는 상기 폭발력에 의해 파단되고, 제1 커버부는 기재로부터 분리된다. 즉, 제1 커버부가 기재로부터 절단된다. 따라서, 제1 커버 자체의 기계적 강도가 높다할지라도, 내부 구조물 조각의 비산을 방지하는 것이 곤란하지만, 본 발명의 구조물에 따르면, 제1 커버부에 더하여, 동일한 금속재의 제2 커버부가 상기 기재를 상기 원통부 및 파단부의 대항측에서 기재를 피복하도록 배열되어 있다. 더욱이, 양 커버부는 서로 직접 접속되어 있다. 다시 말하면, 양 커버부는 기재의 전방 및 후방이 양 커버부 사이에 중첩되는 방식으로 배열된다. 심지어, 높은 강도의 폭발력이 양 커버부에 전달된다 할지라도, 양 커버부가 기재로부터 절단되는 일은 없다. 따라서, 내부 구조물의 조각이 비산하는 것을 확실히 방지할 수 있다.

(2) (1)에 따른 회로 차단기에 있어서, 제1 및 제2 커버부는 일체로 형성된다.

상기 구조물에 따르면, 부품의 수가 감소될 수 있으며, 그 가격 또한 싸게할 수 있다.

(3) (2)에 따른 회로 차단기에 있어서, 제1 커버부는 한쌍의 측벽을 가지며, 제2 커버부는 측벽으로부터 연장되는 한쌍의 롤링부로 이루어지는 한편, 제1 및 제2 커버부는 상기 롤링부가 상기 기재를 사이에 두고 서로 겹쳐(lap)지게 되도록 상기 롤링부를 상기 기재의 반대쪽 상에서 롤링시킴으로써 기재에 고정된다.

이러한 구조물에 따르면, 제1 및 제2 커버부는 단순한 조립 작업에 의해 고정될 수 있다.

(4) (1)에 따른 회로 차단기에 따르면, 제2 커버부를 수용하는 리세스(recess)부는 기재 상에 형성된다.

이러한 구조물에 따르면, 양 커버부가 서로 다른 부재로 제조될 경우, 제2 커버부는 제1 및 제2 커버부가 서로 직접 접속되도록 리세스부에 체결된다. 따라서, 간단한 구조의 회로 차단기를 구성할 수 있다.

(5) (1)에 따른 회로 차단기에 따르면, 절연재는 제1 커버부의 내측에 설치된다.

원통부와 파단부는 단지 제1 커버부만으로 피복된다. 그러나, 이러한 경우, 파단부가 폭발후에 금속으로 이루어진 제1 커버부와 직접 접촉할 때, 단락 회로가 발생할 수 있지만, 상기 구조물에 따르면, 파단부는 제1 커버부와 직접 접촉하지 않으므로, 단락 회로의 발생이 확실히 방지될 수 있다.

(6) (1)에 따른 회로 차단기에 따르면, 제1 커버부의 내측면은 절연재로 피복된다.

이러한 구조물에 따르면, 부품의 수를 감소할 수가 있다.

(7) (1)에 따른 회로 차단기에 따르면, 수지로 이루어진 커버는 몰드되어 기재부를 각 커버부로 피복한다.

이러한 구조물에 따르면, 양호한 상태의 접속을 유지할 수 있으며, 각 커버가 기재로부터 절단되는 것을 확실히 방지할 수 있다. 즉, 내부 구조물의 조각이비산하는 것을 더 확실히 방지할 수 있다. 더욱이, 외견이 향상될 수 있다.

(8) (1)에 따른 회로 차단기에 따르면, 기재는 알루미늄 및 알루미늄 합금 중의 어느 하나로 이루어지며, 그 표면은 산화층을 형성하기 위해 산화된다.

(9) 회로차단기는,

적어도 하나의 일단에 개구가 설치되며 화약을 갖는 원통부 및 상기 화약에 전원을 인가하여 상기 화약을 폭발시키는 폭발 유닛과,

적어도 표면이 절연재로 이루어지며, 상기 원통부를 고정하는 기재와,

상기 기재에 고정되어, 상기 원통부의 개구의 반대쪽 위치에 배치되어 있으며 상기 화약의 폭발력에 의해 파단되는 파단부를 갖는 도체와,

상기 원통부 및 상기 파단부를 피복하도록 상기 기재에 고정되는 금속 커부부를 포함하며,

상기 기재는 알루미늄 및 알루미늄 합금 중의 어느 하나로 이루어지며, 그의 표면은 산화층을 형성하기 위해 산화된다.

상기 기재의 적어도 표면이 절연성을 가질 때, 단락 회로의 발생을 방지하는것이 가능하다. 이러한 구조물에 따르면, 기재 자체의 기계적 강도는 전체가 합성수지 등의 절연재로 이루어진 기재와 달리 상당히 높다. 따라서, 이러한 경우에 제2 커버부를 생략할 수 있으며, 원통부를 피복하는 커버부와 파단부가 기재에 고정될 때에만, 장치는 폭발력을 견딜수 있다.

(10) (9)에 따른 회로 차단기에 있어서, 절연재는 커버부의 내측에 설치된다.

(11) (9)에 따른 회로 차단기에 있어서, 상기 커버부의 내측 표면은 절연재로 피복된다.

(12) (9)에 따른 회로 차단기에 있어서, 수지로 이루어진 커버는 몰드되어기재부의 접속부를 피복한다.

(13) 회로차단기는,

화약을 둘러싸는 점화 부품 및,

공급되는 전기 전류를 차단하기 위하여, 화약의 폭발력에 의해 파단되는 파단부를 갖는 전기 경로를 포함하며,

상기 점화 부품의 점화점과 상기 전기 경로의 파단부 사이에 형성된 공간은타이트하게 밀폐된다.

이러한 배열에 있어서, 화약이 폭발될 때, 모든 폭발력은 상기 타이트하게 밀폐된 공간으로부터 상기 전기 경로의 파단부까지 효과적으로 전달된다. 그러므로, 폭발력은 상기 파단부에 집중된다. 따라서, 전기 전류의 높은 강도가 전기 경로에 형성되어 전류가 흐르기 때문에, 횡단 영역이 큰 전기 경로는 작은 양의 화약에 의해서도 확실히 파단될 수 있다. 결국, 전기 경로에 흐르는 전기 전류의 높은 강도를 형성시킬 수 있으며, 그의 횡단 영역은 넓게 된다. 이러한 경우, 화약은 폭발성을 갖는다. 타이트하게 밀폐된 공간의 부피를 작게 하는 것이 좋다.

(14) (13)에 따른 회로 차단기에 있어서,

전기 경로와 점화 부품을 갖는 용기를 구비하며,

상기 전기 경로는 파단부를 중앙에 의치시키기 위해 실질적으로 U 자 형상으로 굴곡되며, 상기 전기 경로는 상기 파단부측으로부터 용기의 내측 표면을 따라 용기에 고정되고, 상기 점화 부품은 전기 경로의 U 자 형상부 내에 고정됨과 동시에 상기 U 형상부의 내부 표면을 따라서 상기 용기에 및 상기 점화 부품의 점화점 측으로부터 상기 용기에 고정되어, 상기 점화점이 상기 파단부에 대향하도록 상기 점화 부품과 타이트하게 밀폐된 공간이 형성될 수 있다.

(15) (14)에 따른 회로 차단기에 있어서, 전기 경로의 U 자 형상부는 용기 내측과 동일한 모양으로 형성된다.

(16) (14)에 따른 회로 차단기에 있어서, 타이트하게 밀폐된 공간을 타이트하게 밀폐시키는 패킹 부재(packing member)가 전기 경로와 점화 부품이 상호 고정되어 있는 용기 내의 적어도 일부분에 설치된다.

(17) (13)에 따른 회로 차단기에 있어서, 점화 부품의 화약은 금속을 구비한다.

(18) (17)에 따른 회로 차단기에 있어서, 금속은 제1 그룹과 제2 그룹 중에서 어느 한 그룹으로 선택된 적어도 하나의 재료로 이루어지는데, 제1 그룹은 B, Ti, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Si, Ga, Ge, Sn, Mo, Zr 및 W의 금속 원소로 구성되며, 제2 그룹은 B, Ti, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Si, Ga, Ge, Sn, Mo, Zr 및 W의 합금으로 구성된다.

(19) 화약의 폭발력에 의해 전기 경로를 파단함에 의해 전기 전류를 차단하는 회로 차단기로서, 화약은 금속을 함유한다.

이러한 구조물에 있어서, 금속은 점화의 경우에 금속 분출물(metal jet)의 역할을 한다. 그러므로, 파단부는 확실히 파단될 수 있다.

(20) 회로차단기는,

회로를 구성하며 회로를 강제로 차단하기 위하여 화약의 폭발력에 의해 파단되는 도체를 수용하는 용기와,

폭발력에 의해 발생된 가스를 상기 용기로부터 상기 회로 차단기의 외부로 방출하는 가스 방출 경로와,

상기 가스 방출 경로에 충진되어 화염의 전파를 억제하는 한편 가스를 통과시키는 다공체를 포함한다.

상기 구조물에 따르면, 화약의 폭발 공정에서 발생된 가스는 용기의 외부로 빨리 방출될 수 있으며, 더욱이 외부로 화염이 전파되는 것을 다공체로 억제할 수 있다.

(21) (20)에 따른 회로 차단기에 있어서, 다공체는 금속제 메시(mesh)로 구성된다.

(22) (20)에 따른 회로 차단기에 있어서, 가스 방출 경로는 폭발시의 가스 발생 방향에 대략 수직으로 연장하는 세로부를 가지며, 이 세로부의 적어도 일부분은 다공체로 충진된다.

이러한 구조물에 있어서, 외측으로의 화염의 전파는 가스 방출 경로가 가스 발생 경로와 동일한 방향으로 지향되는 배열에 비하여 확실하게 방지될 수 있다.

(23) (22)에 따른 회로 차단기에 있어서, 다공체는 가스 방출구의 세로부의 실질적으로 전체의 영역에 충진된다.

이러한 구조물에 있어서, 외부로의 화염의 전파는 더 확실히 억제될 수 있다.

(24) (20)에 따른 회로 차단기에 있어서, 가스 방출구는 용기에 형성되며, 가스 방출 경로는 상기 가스 방출구로부터 가스가 방출되는 방향에 대략 수직 방향으로 연장되는 세로부를 갖는 원통형 경로 형성 부재로 이루어지는 동시에 상기 가스 방출구를 밀폐시키도록 상기 용기에 부착되고, 상기 세로부의 적어도 일부분은 상기 다공체로 충진된다.

이러한 구조물에 있어서, 다공체로 충진하기가 용이하며, 기존의 용기를 이용할 수 있다.

(25) (24)에 따른 회로 차단기에 있어서, 다공체는 가스 방출구에 대향 위치에 충진된다.

이러한 구조물에 있어서, 발생된 가스의 압력은 다공체에 의해 분산될 수 있다. 따라서, 경로 형성 부재와 용기에 가해진 기계적 하중은 유리하게 감소될 수있다.

(26) (24)에 따른 회로 차단기에 있어서, 다공체는 가스 방출구의 세로부의 실질적으로 전체 영역에 충진된다.

(27) (25)에 따른 회로 차단기에 있어서, 다공체는 가스 방출구의 세로 방향의 실질적으로 전체의 영역에 충진되며, 다공체는 일측에 용기의 단부를 고정하는 리세스가 형성되며, 그 상에 가스 방출구가 배열된다.

이러한 구조물에 있어서, 체결 방향의 크기를 감소시킬 수 있으며, 전체의 회로 차단기는 소형화 될 수 있는 동시에, 화염의 전파를 방지하는 기능은 상당히높게 유지된다.

도 1은 본 발명의 회로 차단기를 사용하고 있는 자동차 전원 회로를 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 회로 차단기의 본체와 커버캡을 도시한 횡단면도.

도 3a는 제1 실시예의 회로 차단기의 정상부를 도시한 도면.

도 3b는 도 3a의 회로 차단기의 정면도.

도 3c는 도 3a의 회로 차단기의 기부면(基部面)도.

도 4는 제1 실시예의 회로 차단기의 측면도.

도 5는 도 3b의 선 A-A를 따라 절취한 횡단면도.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 회로 차단기의 본체, 절연 커버 및 커버캡의 정면을 도시한 횡단면도.

도 7a는 도 6에 보인 회로 차단기의 정상부를 도시한 도면.

도 7b는 도 7a의 회로 차단기의 정면도.

도 7c는 도 7a의 회로 차단기의 기부면도.

도 8은 도 6에 보인 회로 차단기의 측면도.

도 9는 도 7b의 선 B-B를 따라 절취한 횡단면도.

도 10은 본 발명의 제3 실시예의 회로 차단기를 도시한 정면도.

도 11은 제4 실시예의 회로 차단기를 도시한 세로 횡단면의 구조 설명도.

도 12는 도 11의 선 C-C를 따라 절취한 회로 차단기의 횡단면도.

도 13은 제4 실시예의 회로 차단기를 도시한 도면으로서, 도 11의 선 D-D를 따라 절취한 도면.

도 14는 도 11의 회로 차단기의 차단된 경우의 상태를 도시한 구조 설명도.

도 15는 본 발명의 제5 실시예의 회로 차단기 부품의 횡단면의 투시도로서,배면으로부터 절취한 도면.

도 16a는 제5 실시예의 회로 차단기가 차단되기 이전의 상태를 도시한 횡단면도.

도 16b는 상기 회로 차단기가 차단된 후의 상태를 도시한 횡단면도.

도 17은 제5 실시예의 회로 차단기를 보인 횡단 측면도.

도 18은 제5 실시예의 회로 차단기의 부품의 횡단 측면도로서, 전망측으로부터 절취한 도면.

도 19는 제5 실시예의 회로 차단기의 부재를 형성하는 경로의 횡단면 투시도.

도 20은 본 발명의 제6 실시예의 회로 차단기를 도시한 횡단 측면도.

도 21은 화염이 고체벽 쪽으로 전파될 때의 온도 경사도를 도시한 구조 설명도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 밧데리

12 : 회로 차단기

14 : 퓨저블 링크

16 : 퓨즈

17 : 하네스 ECU

20 : 기재(基材)

22 : 원통부

20a : 리세스부

26 : 바닥판

[제1 실시예]

본 발명의 제1 실시예를 도 1 내지 도 5를 참조하여 이하에 설명한다.

도 1은 본 발명의 회로 차단기가 이용되고 있는 자동차용 전원 회로의 예를 도시하고 있다. 도면에 있어서, 밧데리(10)의 마이너스(負) 단자(10a)는 접지되고, 플러스(正) 단자(10b)는 본 발명의 회로 차단기(12), 퓨저블 링크(14) 및 서로 평행하게 배열된 작은 용량의 퓨즈(16)를 통해 자동차에 장착된 각 전기 장비에 접속된다. 더욱이, 이러한 자동차는 하네스(harness) ECU(하네스 콘트롤 유닛; 17)이 설치된다. 이러한 하네스 ECU는 에어 백 신호가 입력되는 때(자동차 충돌이 감지될 때)에 제어 신호를 상기 회로 차단기(12)에 출력하여 회로 차단기(12)를 강제적으로 차단한다. 실내 등과 비상시의 비상 등을 구동하기 위한 구동 회로와 같은 안전용 전기 장치, 도어 록을 해제하기 위한 장치 및 기타의 ECU는 회로 차단기(12)를 경유하지 않고 퓨즈(18)만을 경유하여 밧데리(10)에 접속된다. 이러한 배열로 인하여, 회로가 상기 회로 차단기(12)에 의해 차단된 후에도 전원은 안전용 전기 장치에 공급될 수 있다.

다음에, 회로 차단기(12)의 특정한 구조를 도 2 내지 도 5를 참조하여 이하에 설명한다.

도면에 보인 회로 차단기(12)는 절연재로 이루어진 사실상 장방형의 평행한파이프로된 기재(20)를 구비한다. 기재(20)의 상단 표면의 중앙에는, 기재가(20)가 절연재로 이루어진 브래킷(24)에 수직으로 접착되는 원통부(22)가 설치되어 있다. 원통부(22)는 상방향으로 개방되고, 미리 설정된 양의 화약과 이 화약을 가열하는 필라멘트를 보유하고 있다. 이 필라멘트는 도선(28)을 통하여 하네스 ECU(17)에 접속되어 전기 전류가 필라멘트에 흐를 때에 가열된다.

기재(20)의 하단부의 중앙에는, 세로 방향(도 2의 표면에 수직한 방향)으로개방되는 리세스부(20a)가 형성되어 있다. 이 리세스(20a)에는 금속으로 이루어진커버 바닥판(제2 커버부)(26)이 설치된다. 이 커버 바닥판(26)에는 커버 바닥판 (26)을 세로 방향으로 관통하는 한쌍의 볼트 삽입홀(26a)이 형성되어 있다. 도선 삽입홀(26b)에 인접한 기재(20)의 일부분에는 도선 삽입홀(20b)이 형성되어 있다. 도선(28)은 양 도선 삽입홀(20b,26b)을 통하여 원통부(22)로부터 회로 차단기의 외측으로 도출된다.

도 1에 보인 회로의 일부를 구성하는 도체(30)는 기재(20)에 고정된다. 이러한 도체(30)는, 수평한 파단부(31), 이 파단부(31)의 양단으로부터 아래 방향으로 연장되는 한쌍의 수직 측벽부(32) 및 이 수직 측벽부(32)의 양단으로부터 외부로 연장되는 접속 단자부(33)를 구비한다.

본 발명의 실시예에 따라 파단부(31)는 소폭으로 설계된다. 따라서, 작은 강도의 폭발력이 도체(30)에 가해진다 할지라도 파단부(31)는 파단될 수 있으며, 이러한 파단부(31)는 회로에 과전류가 흐를 때 전기 저항에 기인하여 발생된 열에 의해 용단될 수 있는 본 발명에 따른 퓨저블 링크로서 작용한다. 즉, 이러한 도체(30)는 통상 퓨즈로 이용된 재료와 동일한 재료로 이루어진다. 그러나, 파단부(31)는 반드시 퓨즈의 작용으로 제공될 필요는 없다는 점에 유의하여야 한다.

양 접속 단자(33)는 볼트 삽입홀(33a)에 설치된다. 이와 동일한 방식으로, 기재(20)의 양 단부는 수직으로 기재(20)를 관통하는 볼트 삽입홀(20c)에 설치된다. 볼트(36)가 볼트 삽입홀(33a, 20c)에 삽입되는 동시에 너트(38)로 조여지면, 양 접속 단자(33)는 기재(20)에 고정된다. 이러한 고정 상태에 있어서, 도체(30)의 전체 형태는 회로 파단부(31)가 도 2와 도 3a에 보인 원통부(22) 상에 인접한 위치를 둘러싸도록 설치된다. 하나의 접속 단자(33)는 도 1에 도시한 밧데리(10)의 플러스 단자(10b)에 전기적으로 접속되고, 다른 접속 단자(33)는 도 1에 도시한 퓨저블 링크(14)에 전기적으로 접속된다.

도체(30)가 원통형 절연성 커버(40)로 피복될 수 있도록 도체(30)의 외측에원통형 절연성 커버(40)가 설치된다. 더욱이, 원통형 절연성 커버(40)의 외측에는금속으로 이루어진 커버캡(제1 커버부)(42)이 설치된다. 이러한 커버캡(42)은, 원통부(22)를 피복하는 상단벽(44)과 그 상의 파단부(31) 및 원통부(22)를 피복하는측벽(46)과 그 측면의 파단부(31)를 구비한다. 이러한 상단벽(44)와 측벽(46)에는폭발하는 용기 내에서 내부 압력의 증가를 방지하는 기공홀(47)이 형성된다.

연장되는 한쌍의 벽(48)은 전후방으로 위치된 측벽(46)으로부터 연장된다. 한쌍의 볼트 삽입홀(48a)은 각 연장한 벽(48)의 하단에 형성되어 있다. 볼트(50)는 각각의 볼트 삽입홀(48a) 및 커버 바닥판(36)의 볼트 삽입홀(26a)에 삽입되고 너트(52)에 의해 조여진다. 따라서, 커버캡(42)과 커버 바닥판(36)은 직접 서로에 대하여 조여진다.

상기 기재(20)와 절연성 커버(40)의 재료가 절연 성질을 갖는 다면, 어떠한재료도 이용될 수 있다. 예를들면, 세라믹도 이용될 수 있다. 하지만, 쉽게 몰드될 수 있는 광합성 수지를 이용하는 것이 좋은데, 예컨대, 폴리아세탈, 유리 및 PPS 수지를 함유하는 나일론 수지 등의 열 저항성 및 고 강도의 수지를 이용하는 것이 좋다.

커버부인 커버캡(42)과 커버 바닥판(26)은 기계적 강도가 비교적 높은 금속으로 이루어질 수 있지만, SUS304 등의 스테인레스 강철로 이루어지는 것이 좋다.

다음에, 제1 실시예의 이러한 회로 차단기의 작동을 이하에 설명한다.

에어 백 신호가 자동차간의 충돌에 의해 형성되는 동시에 하네스 ECU(17)에 입력될 때, 전기 전류는 하네스 ECU(17)에 의해 도선(28)을 통하여 원통부(22)에 배열된 필라멘트 내에 흐르게 된다. 따라서, 필라멘트는 가열되고, 원통부(22)에 수용된 화약을 폭발시킨다. 이러한 폭발력은 원통부(22) 상에 인접한 파단부(31)에 집중된다. 따라서, 소량의 화약으로도 파단부(31)를 파단시킬 수 있다. 결국, 상기 파단부(31)를 갖는 도체(30)가 설치된 도 1에 도시한 전원 회로는 강제적으로 차단된다. 즉, 일부 전기 장치를 제외한 사실상 모든 전기 장치에 대한 전원은 동시에 차단되어 충돌 후의 안전성이 보장된다.

이제, 금속으로 이루어진 커버 바닥판(26)은 설치되지 않고 금속으로 이루어진 커버캡(42)만이 볼트에 의해 기재(20)에 고정된다고 가정한다. 이러한 경우, 커버캡(42)의 기계적 강도가 높을지라도, 커버캡(42)에 접속된 합성 수지로 이루어진 기재(20)의 기계적 강도는 낮다. 따라서, 내부 구조물의 조각[파단된 파단 부(31)의 조각 및 원통부(22) 일부의 조각]이 폭발력에 의해 기재(20)가 파단되며, 커버캡(42)이 기재(20)로부터 절단되게 비산된다. 하지만, 기재(20)가 금속제의 커버캡(42)과 금속제의 커버 바닥 판(26) 사이에 중첩되는 동시에, 커버캡(42)과 커버 바닥 판(26)이 도면에서 도시한 바와 같이 볼트에 의해 서로 직접 조여질 때에는, 기재(20)의 기계적 강도가 낮다하더라도, 커버캡(42)과 커버 바닥 판(26)이 서로 직접 조여지는 조임부에는 파단되지 않는다. 따라서, 이러한 부재는 기재(20)로부터 절단되지 않으며, 내부 구조물의 비산이 확실히 방지된다.

이러한 회로 차단기에 있어서, 기재(20)에는 커버 바닥 판(26)이 체결되는 리세스부(20a)가 설치된다. 따라서, 커버캡(42)과 커버 바닥 판(26)의 2개의 커버 부재가 이용된다면 회로 차단기를 소형화 할 수 있다.

[제2 실시예]

다음에 제2 실시예를 도 6 내지 도 9를 참조하여 설명한다.

이 실시예에 있어서, 제1 실시예에 도시한 커버 바닥 판(26)이 생략되어 있으며, 제1 실시예의 연장되는 측벽부(49)보다 긴 커버캡(42)의 전후방 측벽(46)으로부터 하방으로 연장되어 있다. 가로 방향에서 각 롤링부(59)의 중앙에는 도선이 삽입되는 U 자 형상의 컷아웃(59b)이 설치되는데, U 자 형상의 컷아웃(59b)은 롤링부(59)의 선단측에 대하여 개방되어 있다. 즉, U 자 형상의 컷아웃(59b)은 도 6의 하단측에 대하여 개방되어 있다. 컷아웃(59b)의 양측에는 볼트 삽입홀(59a)이 설치된다. 제1 실시예에서 보인 바와 같이, 커버 바닥 판이 삽입되는 리세스부(20a) 대신에, 기재(20)에는 아래 방향으로 개방된 한쌍의 나사홀(20d)이 형성된다. 다음에, 양 롤링부(59)는 기재(20)의 하단측에서 회전된다. 즉, 양 롤링부(59)는 기재(20)의 하단측으로 굴곡되며, 양 볼트 삽입홀(59a)과 양 도선 컷아웃부(59b)는 서로 겹쳐진다. 이와 동시에, 볼트(54)는 양 볼트 삽입홀(59a)에 삽입되는 동시에 기재(20)의 나사홀에서 나사에 의해 조여진다. 따라서, 롤링부(59)는 서로 접속될 수 있으며, 양 롤링부(59)는 기재(20)에 고정될 수 있다.

또한, 이러한 구조에 있어서, 기재(20)는 제1 커버부인 커버캡(42)의 본체와, 제2 커버부인 양 롤링부(59) 사이에 중첩된다. 즉, 기재(20)는 양 전후방측으로부터 중첩된다. 전술한 배열로 인해, 기재(20)의 기계적 강도가 다소 낮다 할지라도, 커버캡(42)이 기재(20)로부터 절단되는 일은 없다. 따라서, 내부 구조물의 조각이 비산하는 것이 확실히 방지된다. 더욱이, 제1 커버부와 제2 커버부가 단일 부재[커버캡(42)]로 구성되기 때문에, 부품의 수는 적어지고, 그 제조 비용은 절감될 수 있다.

[제3 실시예]

도 10은 제3 실시예를 보인 도면이다. 본 실시예는 다음과 같이 구성된다.즉, 제1 실시예에 보인 회로 차단기(12)에 있어서, 수지 커버(60)는 기재(20), 커버 바닥 판(26) 및 커버캡(42)의 하단부를 피복하기 위하여 몰드된다. 양 접속 단자(33)의 길이는 수지 커버(60)의 외측으로 돌출될 수 있을 정도로 층분히 길다.

이러한 배열로 인하여, 기재(20)는 양호한 상태로 커버캡(42)과 커버 바닥판(26)에 조여질 수 있다. 따라서, 내부 구조물의 조각의 비산은 더 확실히 방지될 수 있으며, 더욱이, 그 외견이 향상될 수 있다.

전술한 제1 내지 제3 실시예에 있어서, 전체의 기재(20)는 절연재로 이루어진다. 하지만, 적어도 기재의 표면이 절연 성질을 가질 때, 단락 회로의 발생이 방지될 수 있다. 예를들면, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 조각의 표면은 그 표면에 산화층을 형성하기 위하여 양극 산화 처리될 수도 있다. 이러한 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 조각은 기재(20)로서 이용될 수 있다. 이러한 경우, 기재 자체의 기계적 강도는 상당히 높다. 따라서, 각 실시예에서 설명한 제2 커버부(커버 바닥 판(26)과 롤링부(59))와, 제1 커버부[커버캡(42)]만이 기재(20)에 고정될 수 있다. 이러한 구조물에 있어서도 내부 구조물의 조각의 비산을 방지하는 것이 가능하다.

전술한 제1 내지 제3 실시예에 있어서, 커버캡(42)의 반대쪽에는 커버캡(42)과는 다른 절연성 커버(40)가 설치된다. 하지만, 커버캡(42)의 반대쪽은 절연성 재료로 피복될 수 있다. 이러한 구조물에서도 금속제의 커버캡(42)이 폭발후에 파단부(31)에 대하여 회로가 단락되는 것을 방지할 수 있다.

[제4 실시예]

이하, 제4 실시예를 도면 1 및 도 11 내지 도 14를 참조하여 설명한다.

도 11 및 도 12에 도시한 회로 차단기(12)는 용기(120), 이 용기(120)에 수용된 전기 경로(121) 및 점화 부품(122)으로 구성된다.

용기(120)는 일단이 개방된 상자 모양의 용기 본체(123) 및 이러한 용기 본체(123)에 삽입되는 내부 용기(124)로 구성된다. 용기 본체(123)는 전체적으로 전기 경로(121)를 파단하는 폭발력에 저항할 수 있는 재료로 이루어지는데, 예컨대, 용기 본체(123)는 SUS304 및 기타 금속 등의 스테인레스 강철로 이루어진다. 용기 본체(123)의 바닥(123a)에는 용기의 내측과 외측을 교통하는 복수개의 개방홀(125)로 형성되어 있다.

내부 용기(124)는 세라믹 또는 합성 수지(폴리아세탈, 유리와 PPS 수지를 함유하는 나일론 수지) 등의 높은 기계적 강도를 갖는 열 저항성 절연 재료로 이루어지며, 용기 본체(123)의 내측을 피복하는 컵 모양으로 형성된다. 내부 용기(124)의 바닥(124a)에는 용기 본체(123)의 개구홀(125)을 통해 내측을 외측에 교통시키는 복수개의 교통 홀(126)이 형성된다. 내부 용기(124)의 개방 일단에는 용기 본체(123)의 개방 에지와 접촉되도록 굴곡되어 있는 플랜지(127)가 설치된다.

전기 경로(121)는 구리제의 판 부재로 구성되며, U 자 형상으로 형성되어 있다. 전기 경로(121)는 파단부(128)와 이 파단부(128)의 양단에서 굴곡되는 2개의 도체 (129)를 포함한다. 파단부(128)는 용기(120)(내부 용기(124))의 내측 형상(횡단 형상)과 동일한 장방형으로 형성되며, 도 12에 보인 내측 형상에 따라서 삽입된다. 파단부(128)는 벽 두께가 얇은 파단 홈(130) 및 2개의 굴곡 홈(131)을 포함한다. 파단 홈(130)은 파단부(128)의 중앙에 형성되며, 2개의 굴곡 홈(131)은 파단 홈(130)의 양측에서 적절한 거리만큼 파단 홈(130)으로부터 일정한 거리에 형성된다. 접속 단자부(132)는 파단부(128)에 평행하고 상호 이격되도록 굴곡지는 형태로 도체(129)로부터 각각 연장된다. 하나의 접속 단자부(132)는 도 1에 도시한 밧데리(10)의 플러스 단자(10b)에 접속되고, 다른 단자부(132)는 퓨저블 링크(14)에 접속된다. 이러한 접속 구조에 있어서, 파단부(128)가 삽입될 때, 간극은 내부 밀폐부(124)와 파단부(128) 사이에 형성될 수 있다.

이러한 전기 경로(121)는 파단부(128)측이 내부 용기(124) 안으로 삽입된다. 내부 용기(124)의 플랜지(127)는 접속 단자부(132)와 용기 본체(123)의 개방 연부 사이에 끼워진다. 전기 경로(121)는 접속 단자부(132)가 내부 용기(124)의 플랜지(127)와 접촉할 때 까지 용기(120)에 삽입된다. 용기(120)의 내측은 내부 용기(124)(도 11에 도시함)의 내측 모양을 따라 배열되는 파단부(128)에 의해 개방측과 바닥측으로 구분된다.

점화 부품(122)은 미리 설정된 양의 화약(133)과 이 화약(133)을 가열하기 위한 필라멘트가 수지 부재(134)의 부착 홀(135)에 배치될 수 있도록 구성된다. 필라멘트는 도선(136)을 통하여 도 1에 보인 하네스 ECU(17)에 접속된다. 전기 전류는 턴온되어 필라멘트는 이 하네스 ECU(17)의 제어 신호에 따라서 가열된다.

점화 부품(122)에 하우징된 화약(133)의 예로서는, 점화 성질을 갖는 폭약,화약 및 기폭용으로 이용된 폭약이 있다. 전기 경로(121)의 파단부(128)를 효과적으로 파단하기 위하여, 화약(133)은 금속을 함유하는 것이 좋다. 화약(133)의 특정 실시예로서는 점화성이 높은 금속을 함유한 포타슘 퍼클로레이트(KC1O₄)가 있으며, 여기에, 플루오로카본 러버(fluorocarbon rubber) 또는 셀룰로스 질산염이 결합제로서 이용된다. 금속의 예로서는, (1) B, Ti, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Si, Ga, Ge, Sn, Mo, Zr 및 W로 이루어진 금속 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 금속(이 때, 상기 금속의 산화물은 안정하다) (2) B, Ti, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Si, Ga, Ge, Sn, Mo, Zr 및 W로 이루어진 합금을 포함한 합금 그룹으로부터 선택된적어도 하나의 합금, 그리고, (3) B, Ti, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Si, Ga, Ge,Sn, Mo, Zr 및 W의 금속 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 금속과, B, Ti, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Si, Ga, Ge, Sn, Mo, Zr 및 W으로 이루어진 합금을 구비한 합금 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 합금이 있다. 상기 항목 (1) 내지 (3)에 설명한 금속 중 하나는 파단부가 확실히 파단될 수 있도록 점화 용기 내에서 금속분출물(metal jet)로서의 역할을 한다. 이용될 금속은 그 입자의 크기가 적절한입자나 분말로 이루어진다. 이러한 접속에 있어서, 금속의 단일 본체와 금속의 단일 본체의 합금은 반드시 순수(pure)할 필요가 없으며, 정제 공정에 있어서의 불가피한 불순물을 함유할 수 있다. 즉, 통상적으로 시장에서 구입할 수 있는 금속의단일 본체와 금속의 단일 본체들의 합금을 이용하는 것이 가능하다.

화약(133)이 필라멘트의 가열에 의해 점화될 때, 화약은 용융되거나 타버린다. 따라서, 용융되거나 타버린 금속은 폭발력에 의해 날아가버린다. 그러므로,용융되거나 타버린 금속은 전기 경로(121)의 파단부(128)를 파단하기 위한 금속 분출물로서 이용될 수 있는 것이다.

수지 부재(134)는 용기 본체(123)의 개방 단부측으로부터 내부 용기(124)의 내측을 따라 U 자 형상의 전기 경로(121) 안으로 삽입되어, 전기 경로(121)의 파단부 (128)와 접촉하게 된다. 이러한 배열로 인하여, 화약(133)이 배치되어 있는 수지 부재(134)의 부착 홀(135)은 화약(133)의 점화점 'a' 측 상의 파단부(128)에 의해 밀폐된다. 따라서, 타이트하게 밀폐된 공간(S)은 점화점 'a'와 파단부(128)의 의 파단홈(130) 사이에 형성된다. 이러한 접속 구조에 있어서, 만일, 화약(133)의 폭발력이 파단부(128)에 집중될 수 있다면, 타이트하게 밀폐된 공간(S)이 파단부(128)측 상으로 개방되게 하는 간극(gap)이 형성될 수 있다. 그러나, 간극은 타이트하게 밀폐된 공간(S)의 전 표면 영역의 1 퍼센트 이하인 것이 좋다.

도 13에 도시한 바와 같이, 점화 부품(122)은 용기 본체(123)의 외측을 둘러싸는 지지 브래킷(137)에 의해 용기 본체(123)에 고정되며, 도선(136)측으로부터 U 자 형상의 전기 경로(121)에 삽입되는 동시에 지지 브래킷(137)을 관통하는 복수 개의 리벳(138), 용기(120) 및 수지 부재(134)에 의해 그 순서로 고정된다. 지지 브래킷(137)에는 도선(136)을 수지 부재(134)의 외측으로 안내하는 안내홀(139)이 형성된다. 이러한 배열로 인하여, 점화 부품(122)은 화약(133)의 폭발력이 점화 부품(122)에 가해질 때에 지지 브래킷(137)과 리벳(138)에 의해 용기(120)로부터 이탈하는 것이 방지 될 수 있다. 이와 같은 방법으로, 회로 차단기의 기계적 강도가 점화 용기 내에서 보장될 수 있다.

용기(120) 내에 하우징된 점화 부품(122)과 전기 경로(121)에 대하여, 패킹(packing)(140)이 내부 용기(124)와 전기 경로(121) 사이, 전기 경로(121)와 수지 부재(134) 사이 및 내부 용기(124)와 수지 부재(134) 사이의 체결 위치에 배열되어 타이트하게 밀폐된 공간(S)의 기밀도(tightness)가 향상될 수 있다. 더욱이, 용기 본체(123)의 개방 단부측 상의 전체 표면에 수지 몰딩(141)이 가해질 때 타이트하게 밀폐된 공간(S)의 기밀도가 향상될 수 있다.

다음, 제4 실시예의 회로 차단기(12)의 동작을 도 1과 도 14를 참조하여 설명한다.

에어 백 신호가 도 1의 차량 충돌로써 생성되는 한편 그 신호가 하네스 ECU(17)에 입력될 때, 전원이 도선(136)을 통하여 하네스 ECU(17)에 의해 회로 차단기(12)에 공급된다. 즉, 회로 차단기(12)는 하네스 ECU(17)에 의해 전원이 공급된다. 회로 차단기(12)에 전원이 공급될 때, 점화 부품(122)의 필라멘트는 도 14에 도시한 바와 같이 가열되는 동시에 화약(133)이 점화 및 폭발된다. 이러한 폭발력은 타이트하게 밀폐된 공간(S)로부터 파단부(128)에 집중되고, 화약(133)의 점화에 의해 태워지는 금속 또한 파단부(128) 쪽으로 폭발된다. 따라서, 파단부(128)는 파단홈(130)에서 파단되는 동시에 파단부(128)는 용기 본체(123)의 바닥(123a)측에 돌출하도록 개방되어 각 굴곡 홈(131)은 도 14에 보인 바와 같은 지주(支柱)로서 이용된다. 이러한 구조로 인하여, 파단부(128)를 갖는 전기 경로(121)가 내부에 통합되어 있는 전원 공급 회로(도 1에 도시함)는 강제적으로 차단되고, 일부 전기 장비를 제외한 대부분의 전기 장비의 전원 공급이 동시에 차단되어 차량 충돌 후의 안정성이 보장될 수 있다.

타이트하게 밀폐된 공간(S)의 기밀도가 용기(120), 전기 경로(121) 및 점화 부품(122)의 체결 구조 및 패킹(140)과 수지 몰드(141)에 의해 향상되기 때문에, 타이트하게 밀폐된 공간(S)에서 발생된 폭발력에 의해 공기와 금속이 용기(120)의 개방측으로부터 분출되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 모든 폭발력을 전기 경로(121)의 파단부(128)에 집중시킬 수 있어, 파단부(128)가 확실히 파단될 수 있다.

점화 부품(122)의 수지 부재(134)는 폭발력에 대한 저항성을 갖는 지지 브래킷(137)과 리벳(138)에 의해 용기(120)에 고정된다. 따라서, 회로 차단기(12)는폭발에 의해 손상되지 않는다.

[제5 실시예]

이하, 본 발명의 제5 실시예를 도 15와 도 19를 참조하여 설명한다. 본 발명의 회로 차단기(12)는, 회로 차단 기능을 갖는 회로 차단 본체(210)와, 이 회로 차단 본체(210)와 접속된 경로 형성 부재(220)를 포함한다.

회로 차단 본체(210)는, 폭관(爆管; 212; 점화 부품)을 고정하는 폭관 고정부(213)와, 이 폭관 고정부(213)의 외측을 피복하는 용기(214)를 포함한다. 용기(214)는 합성 수지와 같은 절연재로 이루어진 내부 용기(214a)와, 외측으로부터 내부 용기(214a)를 피복하는 금속으로 이루어진 외부 용기(214b)로 구성된다. 버스 바(216)는 내부 용기(214a)와 폭관 고정부(213) 사이에 중첩된다.

폭관(212)은 화약을 하우징한다. 차량충돌과 같은 긴급한 졍우에, 폭관(212)은 도선(230)을 통하여 제어 유닛(도시하지 않음)으로부터 전기적 신호를 수신한다. 이러한 작용으로 인하여, 화약이 폭발되고, 이 폭발력은 전방으로 발생된다.즉, 폭발력은 도 16a와 도 16b의 좌측으로 발생된다.

버스 바(216)는 전원 공급 회로를 구성으로 하는 도체이며, 밧데리를 전기 장비 측에 배열된 회로에 접속시킨다. 버스 바(216)의 중간 부분은 용기(214) 내부로 접속되고, 양 단부(216a, 216b)는 접속 단자부를 형성하기 위하여 용기 외측으로 안내된다. 버스 바(216)의 중간 부분은 폭관(212)의 전방 부분에 위치되고, 폭관(212)에 의해 발생된 폭발력에 의해 파단될 파단부(218)에 제공된다. 도면에 도시한 예에 있어서, 이 파단부(218)의 벽 두께는 국부적으로 감소되어 파단부(218)는 기타의 부분보다 더 쉽게 파단될 수 있다.

상기 파단부(218)의 더 전방에 위치된 용기(214)의 측벽상에는 복수 개의 가스 방출구(219)가 설치된다. 폭발에 의해 용기(214)에 발생된 가스는 가스 방출구(219)로부터 용기(214) 외측으로 방출된다.

제5 실시예의 회로 차단기(12)에는 용기(214)에 부착된 경로 형성 부재(220)가 설치된다.

이러한 경로 형성 부재(220)는, 용기(214)의 전방측(도 16A 내지 17의 좌측)으로부터 피복하는, 실질적으로 장방형의 원통 용기를 부착하는 부분(221)과, 이러한 용기 부착 부분(221)의 전방 단부로부터 아래 방향으로 연장되는 경로 형성 부분(222)을 포함한다.

용기 부착 부분(221)의 각각의 상하단 벽의 후방 단부에는 기타 부분보다 외측으로 더 돌출되는 스텝 부분(223)이 설치된다. 또한, 용기(214)의 각각의 상하단 표면의 후방 단부에는 기타의 부분보다 외측으로 더 돌출되는 스텝 부분(215)이 설치된다. 이러한 스텝 부분(223, 215)이 스텝 부분(215)과 외부로 체결되는 조건하에서 상호간 리벳(226)에 의해 조여질 때, 경로 형성 부재(220)는 용기(214)에 접속될 수 있다.

경로 형성 부분(222)은 세로 방향의 다공체[본 실시예에서는 금속제의 메시(meshes)임; 224]로 전체가 충진된다. 이러한 다공체(224)는 상단 단자 부분이 용기(214)의 가스 방출구(219)에 대향되며, 그 하단 단자 부분이 리벳(226)에 의해 경로 형성 부분(222)의 하단 단자 부분에 조여지도록 배열된다. 본 발명에 있어서, 다공체를 경로 형성 부재에 고정하기 위한 유닛과 경로 형성 부재를 용기에 고정하기 위한 유닛으로서 반드시 리벳에만 국한되는 것이 아니라 나사 또는 용접과 같은 잘 알려진 유닛이 제공될 수 있다.

도 18에 있어서, 참조 번호 225는 리벳(226)이 부착되는 적절한 위치에 형성된 관통홀이다.

여기에, 다공채를 갖는 제5 실시예에 따른 화염의 전파를 억제하는 매카니즘을 이하에 설명한다.

(1) 고체벽에 의한 화염 억제 방법

고체벽이 도 21에 보인 바와 같은 화염이 전파되는 위치에 존재할 때, 화염온도와 고체 표면의 온도 사이에 상당한 차이가 존재하게 된다. 따라서, 상당히 높은 온도 기울기가 화염과 고체벽 사이에 야기된다. 연소 한계(limit) 화염 온도가 양 온도 사이에 존재한다. 따라서, 이 영역의 온도는 상기 연소 한계 화염 온도보다 낮다. 즉, 미리 설정된 값 'd' 이하의 고체 표면으로부터의 거리의 영역에서는 화염이 전파될 수 없다. 그러므로, 화염은 이 영역에서 억제된다. 이러한 영역은 데드(dead) 공간이다. 이러한 데드 공간의 크기 'd'는 연소 조건에 의해 결정된다. 따라서, 크기 'd'에 대응하는 크기(억제 거리)보다 작은 간극이 형성될때, 이러한 간극을 통하여 화염이 전파하는 것은 불가능하다. 결국, 많은 수의 작은 홀을 갖는 다공체가 가스 배출 경로에 설치될 때, 회로 차단기의 외측으로의 화염의 전파를 억제하는 것이 가능한 한편 용기 내에 발생된 가스는 빨리 배출된다.이와 같은 이유 때문에, 본 발명에 관련한 다공체에 형성된 홀의 지름은 상당히 작다. 즉, 다공체에 형성된 홀의 지름은 수 미크론인 것이 좋다.

(2) 발생 압력의 저하

압력이 높을수록 연소는 더 강렬해진다. 특히, 화약이 이용될 때, 상당히 높은 압력이 폭발에 의해 발생된다. 하지만, 가스 방출 경로가 본 발명의 배열과 같이 설치되며, 이러한 가스 방출 경로에 가스가 쉽게 통과할 수 있는 다공체가 배열되면, 가스를 용기로부터 방출시킴으로써 가스 압력을 빨리 저하시킬 수 있는 것이 가능하다. 그러므로, 항목(1)에 설명한 상기한 효과와 더불어, 화염의 전파를 효과적으로 억제하는 것이 가능하다. 본 발명가는 다공체가 금속제의 메시로 구성되면, 발생된 가스의 약 98%는 용기로부터 외부로 즉각 방출될 수 있을 것으로 확신한다. 이러한 구성으로 인하여, 높은 연속 억제 효과를 제공하는 것이 가능하다.

(3) 다공체에 의한 열 흡수

다공체의 표면 영역이 매우 넓기 때문에, 효과적으로 화염의 온도를 저하시키는 것이 가능하다. 특히, 다공체가 열 도전성이 높은 금속제의 메시로 구성된다면, 효과적으로 연소 온도를 저하시키는 한편 연소를 방지하는 것이 가능해진다. 본 발명에서 설명한 다공체의 구조는 반드시 메시에 국한되지 않으며, 벌집 모양의구조나 연속적인 거품 구조를 이용하는 것도 가능하다. 물질은 반드시 금속에 국한되지 않으며, 세라믹, 열 저항성 섬유 또는 열 저항성 수지를 사용하는 것이 가능하다.

다음에 본 발명의 회로 차단기의 동작을 이하에 설명한다.

본 발명의 회로 차단기는 버스 바(216)의 접속 단자 중의 하나의 단자(216a)가 밧데리 측에 접속되고, 버스 바(216)의 다른 접속 단자(216b)가 전기 장비측에 접속되는 조건하에서 차량의 전원 공급 회로에 통합되는데, 여기서 전기 장비는 차량에 장착된다. 회로 차단기가 차량에 직접 설치된 후, 즉 차량 충돌과 같은 교통 사고가 발생하지 않는 정상 상태의 차량일 경우, 전원은 도면에 도시하지 않은 밧데리로부터 버스 바(216)를 통하여 전기 장비에 공급된다.

차량 충돌과 같은 비정상적인 상태가 검출될 때, 제어 신호는 도면에 도시하지 않은 제어 유닛으로부터 도선(230)을 통하여 폭관(212)에 입력된다. 따라서, 폭관(212)이 동작되고, 폭관(212)에 하우징된 화약이 폭발된다. 버스 바(216)의 파단부(218)는 폭발력에 의해 파단되고, 버스 바(216)가 통합되는 회로는 긴급시 차단된다. 이러한 경우, 폭발시에 발생된 가스와 화염은 가스 방출구(219)로부터 용기(214) 외부로 배출하게 된다. 발생 가스는 금속성 메시로 이루어진 다공체(224)의 간극을 통하여 경로 형성 부분(222)의 하단 단부로부터 아래 방향으로 빨리 방출된다. 상기한 동작으로 인하여, 용기(214) 내의 압력은 빨리 감소되는 반면 화염의 전파는 다공체(224)의 작용에 의해 억제된다. 따라서, 화염은 경로 형성 부분(222)의 하단 단부로부터 비산이 방지될 수 있다. 비록, 이러한 회로 차단기의 구조물은 간단하지만, 차단 동작의 높은 안정성을 보장할 수 있다.

[제6 실시예]

도 20은 제6 실시예를 보이고 있다. 본 실시예에 있어서, 제5 실시예에 설명한 다공체(224)의 상단 후방 단부 표면은 절단되어 리세스(224a)가 형성된다. 용기(214)의 전방 단부, 즉 가스 방출구(219)가 형성되는 용기(214)의 단부는 이러한 리세스(224a)에 체결된다.

이러한 배열로 인하여, 화염의 전파를 방지하는 충분한 고기능이 보장될 수 있도록 다공체(224)의 전체 길이는 길게 유지되는 한편 용기(214)가 리세스(224a)에 체결되는 길이에 의해 세로 방향의 회로 차단기의 전체 길이(L)를 감소시키는 것이 가능하다. 따라서, 전체의 회로 차단기의 크기가 감소될 수 있다.

제5 및 제6 실시예의 접속 구조는 다음과 같은 변형이 적용될 수 있다.

(1) 본 발명의 제5 및 제6 실시예에 있어서, 가스 방출 경로의 길이는 다공체를 충진할 정도로 길면 충분하다. 따라서, 가스 방출 경로의 길이는 화염의 전파가 방지될 수 있는 영역에서 적절히 결정될 수 있다. 가스 방출 경로가 가스 방출구(219)로부터 화염 전파 방향에 수직한 방향으로 연장되도록 형성된다면, 화염이 가스 방출 경로의 외부로 비산하는 것을 가능한한 단시간에 효과적으로 방지하는 것이 가능하다. 더욱이, 상기한 배열은 경로의 배출 방향이 자유롭게 결정될 수 있다는 잇점이 있다. 예를들면, 방출구의 위치가 가능한한 낮게 낮춰질 수 있도록 가스 방출 경로가 도면에 도시한 바와 같이 아래 방향으로 설정된다면, 밧데리로부터 발생하는 낮은 비중의 매우 작은 양의 수소 가스가 경로 형성 부분(222)으로 유입되는 것을 더 확실히 방지할 수 있다.

(2) 다공체(224)는 세로 방향으로 가스 방출경로의 일부분에만 배치될 수 있다.

(3) 본 발명의 제5 및 제6 실시예에 있어서, 가스 방출 경로를 형성하는 부재는 용기로서 하나의 본체로 통합될 수 있다. 이와 다른 방법으로는, 도 15에 보인 바와 같이, 용기(214)와 상이한 경로 형성 부재(220)는 용기(214)에 부착될 수 있다. 전자(前者)의 배열은 부품의 수를 감소시킬 있다는 점에 그 이점이 있다. 또한, 이러한 배열에 있어서, 가스 발생 경로는 가스 발생 방향에 대하여 수직한 방향으로 연장되는 것이 좋다. 후자(後者)의 배열은 기존의 용기(214)가 이용될 수 있으며, 더욱이 다공체(224)가 쉽게 가스 방출 경로에 충진될 수 있다는 점에 그 이점이 있다. 아울러, 다공체(224)가 그 자체에 의해 발생된 가스의 압력을 분산시키기 위하여 도면에 도시한 바와 같이 용기(214)의 가스 방출구(219)에 대향될 때, 경로 형성 부재(220)와 용기(214)에 가해진 기계적 부하를 감소시키는 것이 가능하다. 예를들면, 경로 형성 부재(220)와 다공체(224) 사이에서 부재(220)의 변형에 의해 형성된 간극에 발생하는 과다 전류의 문제를 방지하는 것이 가능하다.

[제5 및 제6 일실시예의 예]

도 15 내지 도 19에 보인 구조물에 있어서, 다음과 같은 다공체(224)가 이용되었다. 즉, 그 길이는 2.4㎝였고, 그 폭은 3.7㎝였으며, 그 두께는 0.6㎝였고, 그 밀도는 2.6g/㎤였다. 다공체(224)는 금속성 메시로 구성되며, 금속의 선의 지름은 φ0.26㎜였다. 상기 이용된 구조물에서 실험이 수행되었을 때 화염의 전파는 완전히 차단된 반면에 공기의 약 98%가 순간적으로 다공체를 통해 통과될 수 있는 가스 투과율이 유지되는 것이 확인되었다. 도 20에 도시한 리세스(224a)가 다공체(224)의 상단 부분에 형성되었고 도면에 도시한 구조물이 이용되었을 때, 화염의 전파는 완전히 차단되는 것을 확인하였다.

상기한 실시예에 있어서, 회로 차단기는 자동차의 회로를 차단하는데 이용되고 있지만, 본 발명은 상기한 특정 실시예에 국한되는 것이 아님을 유의하여야 한다. 즉, 본 발명은 회로가 긴급시에 차단될 때에 이용되는 통상의 회로 차단기에 적용될 수 있다. 더욱이, 제4 실시예에 있어서, 화약(133)은 금속을 함유하고 있지만, 전기 경로[121; 버스 바(216)]의 파단부(128)가 충분히 파단될 수 있다면, 화약(133)은 반드시 금속을 함유하지 않아도 된다.

본 출원에서 주장하고 있는 외국 우선권인 각각의 모든 외국 특허 출원의 전체의 개시 내용은 마치 완전히 공개된 것 처럼 참조로서 본 명세서에 기재되어 있다.

본 명세서에서 본 발명의 특정한 실시예가 기재되어 있지만, 이러한 실시예는 본 발명의 사상 및 그 범위를 이탈하는 일 없이 다양한 변형이 가능하다는 것은 자명하다 할것이다.

Claims

회로 차단기에 있어서,

화약 및 이 화약에 전원을 인가하여 상기 화약을 폭발시키는 폭발 수단을 가지며 적어도 한쪽 끝에 개구가 설치된 원통부와,

적어도 표면이 절연재로 이루어지며 상기 원통부를 고정시키는 기재(基材)와,

상기 원통부의 상기 개구의 반대쪽 위치에 배치되어 상기 화약의 폭발력에 의해 파단(破斷)되는 파단부를 가지며 상기 기재에 고정되어 있는 도체와,

상기 원통부 및 상기 파단부를 피복하는 제1 금속 커버부와,

상기 원통부의 반대쪽으로부터 상기 기재를 피복하는 제2 금속 커버부를 포함하며,

상기 제1 및 제2 커버부는 서로 직접 접속됨으로써 상기 기재에 고정되는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 커버부는 일체로 형성되는 것을 특징으로하는 회로 차단기.
제2항에 있어서, 상기 제1 커버부는 한쌍의 측벽을 가지며,

상기 제2 커버부는 상기 측벽으로부터 연장하는 한쌍의 롤링부로 구성되고,

상기 제1 및 제2 커버부는 상기 롤링부가 상기 기재를 사이에 두고 서로 겹쳐지게 되도록 상기 롤링부를 상기 기재의 반대측 상에서 롤링시킴으로써 상기 기재에 고정되는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제1항에 있어서, 상기 제2 커버부를 수용하는 리세스부가 상기 기재 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제1항에 있어서, 상기 제1 커버부의 내측에 절연재가 설치되는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제1항에 있어서, 상기 제1 커버부의 내부 표면은 절연재로 피복되는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제1항에 있어서, 상기 기재의 접속부를 각 커버부로 피복하도록 수지제의 커버가 몰드되는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제1항에 있어서, 상기 기재는 알루미늄 및 알루미늄 합금 중의 하나로 이루어지며, 상기 기재의 표면은 산화층을 형성하도록 산화되는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
회로 차단기에 있어서,

화약 및 이 화약에 전원을 인가하여 상기 화약을 폭발시키는 폭발 수단을 가지며 적어도 한쪽 끝에 개구가 설치된 원통부와,

적어도 표면이 절연재로 이루어지며 상기 원통부를 고정시키는 기재와,

상기 원통부의 상기 개구의 반대쪽 위치에 배치되어 상기 화약의 폭발력에 의해 파단되는 파단부를 가지며 상기 기재에 고정되어 있는 도체와,

상기 기재에 고정되고 상기 원통부와 상기 파단부를 피복하는 금속 커버부를 포함하며,

상기 기재는 알루미늄 및 알루미늄 합금 중의 하나로 이루어지며, 상기 기재의 표면은 산화층을 형성하도록 산화되는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제9항에 있어서, 상기 커버부의 내측에 절연재가 설치되는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제9항에 있어서, 상기 커버부의 내부 표면은 절연재로 피복되는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제9항에 있어서, 상기 기재의 접속부를 상기 커버부로 피복하도록 수지제의 커버가 몰드되는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
회로 차단기에 있어서,

화약이 봉입되어 있는 점화 부품과,

공급되는 전기 전류를 차단하기 위하여 상기 화약의 폭발력에 의해 파단되는 파단부를 갖는 전기 경로와,

상기 점화부품의 점화점과 상기 전기 경로의 파단부 사이에 형성된 공간을 포함하며,

상기 공간은 타이트하게 밀폐되는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제13항에 있어서, 상기 전기 경로 및 상기 점화 부품을 갖는 용기를 더 포함하고,

상기 전기 경로는 상기 파단부가 중심에 위치하도록 U 자 모양으로 굴곡되어 있고 상기 파단부측으로부터 상기 용기의 내부 표면을 따라서 상기 용기에 고정되며, 상기 점화 부품은 상기 전기 경로의 U자 형상부 내에 고정됨과 동시에 상기 U 자 형상부의 내부 표면을 따라서 상기 용기에 및 상기 점화 부품의 점화점 측으로부터 상기 용기에 고정되어, 상기 점화점이 상기 파단부에 대향하도록 상기 점화 부품과 상기 파단부 사이에 타이트하게 밀폐된 공간이 형성될 수 있게 한 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제14항에 있어서, 상기 전기 경로의 U 자 형상부는 상기 용기의 내부의 모양과 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제14항에 있어서, 상기 타이트하게 밀폐된 공간을 타이트하게 밀폐시키는 패킹 부재가 상기 용기, 전기 경로 및 점화 부품이 서로 고정되어 있는 적어도 하나의 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제13항에 있어서, 상기 점화 부품의 화약은 금속을 포함하는 것을 특징으로하는 회로 차단기.
제17항에 있어서, 상기 금속은 제1 그룹과 제2 그룹 중에서 적어도 한 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료로 이루어지는데, 상기 제1 그룹은 B, Ti, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Si, Ga, Ge, Sn, Mo, Zr 및 W의 금속 원소로 구성되며, 상기 제2 그룹은 B, Ti, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Si, Ga, Ge, Sn, Mo, Zr 및 W의 합금으로 구성되는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제1항에 있어서, 상기 화약은 금속을 함유하고, 상기 화약의 폭발력에 의해 파단부를 파단함으로써 전기 전류를 차단하는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
회로 차단기에 있어서,

회로를 강제적으로 차단하기 위해 화약의 폭발력에 의해 파단되는 도체를 회로를 구성하도록 수용하는 용기와,

상기 폭발력에 의해 발생된 가스를 상기 용기로부터 회로 차단기의 외부로 방출시키는 가스 방출 경로와,

상기 가스 방출 경로 내에 충진되어 화염의 전파를 억제하는 한편 가스를 통과시키는 다공체를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제20항에 있어서, 상기 다공체는 금속성 메시로 구성되는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제20항에 있어서, 상기 가스 방출 경로는 폭발시의 가스 발생 방향에 대략 수직 방향으로 연장되는 세로부를 가지며,

상기 세로부의 적어도 일 부분은 상기 다공체로 충진되는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제22항에 있어서, 상기 다공체는 가스 방출구의 상기 세로부의 실질적으로 전체 영역에 충진되는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제20항에 있어서, 상기 가스 방출구는 상기 용기에 형성되며,

상기 가스 방출 경로는 상기 가스 방출구로부터 가스가 방출되는 방향에 대략 수직 방향으로 연장되는 세로부를 갖는 원통형 경로 형성 부재로 이루어지는 동시에 상기 가스 방출구를 밀폐시키도록 상기 용기에 부착되고,

상기 세로부의 적어도 일부분은 상기 다공체로 충진되는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제24항에 있어서, 상기 다공체는 상기 가스 방출구에 대향하는 위치에 충진되는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제24항에 있어서, 상기 다공체는 상기 가스 방출구의 세로부의 실질적으로 전체 영역 내에 충진되는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
제25항에 있어서, 상기 다공체는 상기 가스 방출구의 세로 방향의 실질적으로 전체 영역 내에 충진되며, 상기 가스 방출구가 배열되는 일측에 상기 용기의 한쪽 끝부를 고정하는 리세스로서 한정되는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.