(57)【要約】  アクチュエータ本体と、出力ピストン部と、点火装置と、封止部材と、を備えるアクチュエータにおいて、前記出力ピストン部は、駆動エネルギーを受ける所定端面を有し、封止部材は、点火装置により生成させる燃焼生成物を、該封止部材により区分された該点火装置側の第１空間内に封止し、さらに、固定端部と、所定端面と接触する接触部とを有している。内壁に対する固定端部の固定力は、貫通孔での出力ピストン部の摺動力より大きくされる。そして、点火装置での火薬燃焼前の状態では、接触部は、固定端部に対して点火装置側の始動位置に位置し、点火装置での火薬燃焼により、所定端面と接触して出力ピストン部の摺動とともに、固定端部に対して出力面側の作用位置に移動する。これにより、出力ピストン部へ駆動エネルギーを好適に伝えることができる。
2019049314.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に形成された貫通孔を有するアクチュエータ本体と、前記貫通孔内を摺動可能に配置された出力ピストン部と、を備え、該出力ピストン部を該アクチュエータ本体の出力面から突出させることで対象物に対して所定力を作用させるアクチュエータであって、
火薬を燃焼させる点火装置であって、該点火装置での火薬燃焼により前記出力ピストン部を摺動させるための駆動エネルギーを前記出力ピストン部に付与する点火装置と、
前記アクチュエータ本体内の空間を、前記点火装置が配置される第１空間と、前記出力ピストン部が配置される第２空間とに区分し、該点火装置により生成される燃焼生成物を該第１空間内に封止する封止部材と、
を更に備え、
前記出力ピストン部は、前記対象物に作用する作用端部と、前記駆動エネルギーを受ける所定端面を有する所定端部と、を有し、
前記封止部材は、
前記アクチュエータ本体内の空間を画定する内壁に固定される固定端部と、
前記点火装置での火薬燃焼時に前記所定端部の前記所定端面と接触する接触部と、
を有し、
前記内壁に対する前記固定端部の固定力は、前記貫通孔での前記出力ピストン部の摺動力より大きく、
前記点火装置での火薬燃焼前の状態では、前記接触部は、前記固定端部に対して前記点火装置側の始動位置に位置し、
前記点火装置での火薬燃焼により、前記接触部は、前記所定端面と接触し前記出力ピストン部の摺動とともに、前記固定端部に対して前記出力面側の作用位置に移動するように構成される、
アクチュエータ。
【請求項２】
前記点火装置での火薬燃焼前において、前記出力ピストン部が前記作用端部側から前記貫通孔内に押し込み可能に構成される、
請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記出力ピストン部が前記貫通孔内に押し込まれて前記所定端面が前記接触部に接触した状態で該出力ピストン部が押し込み状態から解放されても、該出力ピストン部の前記作用端部は、前記出力面と面一の位置か、又は該出力面よりも該貫通孔内の位置に保持される、
請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記封止部材は、弾性部材で形成される、
請求項１から請求項３の何れか１項に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記封止部材は、前記点火装置での火薬燃焼前の状態において前記出力ピストン部の摺動方向に沿った前記所定端部の側面部を覆い、前記固定端部と前記接触部との間に形成される中間部を、更に有し、
前記点火装置での火薬燃焼による前記出力ピストン部の摺動に伴い、前記中間部が該摺動方向に伸長しながら、前記接触部が前記始動位置から前記作用位置に移動する、
請求項４に記載のアクチュエータ。
【請求項６】
前記所定端部における前記出力ピストン部の外径は、前記貫通孔の内径よりも小さく、  前記点火装置での火薬燃焼による前記出力ピストン部の摺動に伴い、前記中間部は、前記貫通孔の内壁面に沿って、前記摺動方向に伸長する、
請求項５に記載のアクチュエータ。
【請求項７】
前記貫通孔内に更に摺動可能に、且つ前記第１空間側に配置された補助ピストン部であって、前記封止部材の前記接触部を前記出力ピストン部の前記所定端面とともに挟んで配置された補助ピストン部を、更に備え、
前記補助ピストン部は、前記点火装置と対向し前記駆動エネルギーが入力される点火装置側端部と、該駆動エネルギーを前記接触部を介して前記出力ピストン部の前記所定端面に伝える出力ピストン部側端部と、を有する、
請求項１から請求項６の何れか１項に記載のアクチュエータ。
【請求項８】
請求項１から請求項７の何れか1項に記載のアクチュエータと、
電気回路の一部を形成する前記対象物に対して、前記出力ピストン部が前記所定力としてのせん断力を作用させる位置に前記アクチュエータを固定する固定ハウジングと、
外部からのトリガー信号を受信したときに、前記点火装置を作動させる制御部と、
を備える、電気回路遮断装置。
【請求項９】
注射目的物質を注射対象領域に注射する注射器であって、
請求項１から請求項７の何れか1項に記載のアクチュエータと、
前記注射目的物質を収容可能な収容室と、前記対象物であり且つ該収容室内の該注射液目的物質を加圧するプランジャと、該プランジャにより加圧された該収容室内の該注射目的物質が流れる流路を含み、該流路の先端に形成された射出口から該注射目的物質を射出するノズル部と、を有するシリンジ部であって、前記出力ピストン部の前記作用端部が前記プランジャに接触して配置されるように前記アクチュエータに対して取り付けられるシリンジ部と、
を備える、注射器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、出力ピストン部を介して対象物に所定力を作用させるアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気回路には、その電気回路を構成する機器の異常時や、同電気回路が搭載されたシステムの異常時に作動することによって機器間の導通を遮断する遮断装置が設けられる場合がある。その一態様として、高圧ガスによって切断部材を高速で移動させて、機器間に介在された導電体を強制的に且つ物理的に切断する導通遮断装置が提案されている。例えば、特許文献１の技術では、ガス発生器によって発生された高圧ガスにより切断部材を駆動して、電気回路の一部をなす導電体の切断を行うとともに、当該切断によって生じた導電体での切断端部間で発生するアークの消弧を行う。これにより、より確実な導通遮断が図られる。【０００３】
また、火薬の燃焼エネルギーを用いた、加圧のためのアクチュエータも開発されている。例えば特許文献２には、火薬の燃焼エネルギーを用いて、膜を介してコントロールメンバを駆動し、流路における媒体の流れを遮断するためのアクチュエータに関する技術が開示されている。当該技術では、コントロールメンバとハウジングによって挟まれた弾性変形可能な膜が、火薬の燃焼圧力を受けて変形するとともに、膜に取り付けられたシリンダ部が変位することで、該コントロールメンバが駆動されるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−４９３００号公報
【特許文献２】米国特許第６３９７５９５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
対象物に所定力を作用させるアクチュエータにおいて火薬の燃焼エネルギーを動力源として効率的に使用するためには、発生した燃焼エネルギーを効率的にアクチュエータの出力ピストン部に伝える必要がある。そのためには、火薬の燃焼によって生じた燃焼生成物を一定の閉空間に封止しその内部の圧力を高めることが重要となる。【０００６】
一方で、従来技術のように弾性変形可能な膜で、火薬の燃焼が行われる空間と、加圧の対象であるアクチュエータの出力部（コントロールメンバ）が配置される空間とを区別するとともに、火薬の燃焼エネルギーを膜の変形を介してコントロールメンバに伝える場合、燃焼時に膜が急激に弾性変形されることになる。一方で、コントロールメンバを必要とする距離だけ変位させるためには、火薬の燃焼によって膜がコントロールメンバに向かって大きく弾性変形する必要があり、場合によって膜の破損や開裂が懸念される。膜が破損等してしまうと、燃焼生成物を燃焼が行われる側の空間に封止できず、コントロールメンバの駆動が困難となる。【０００７】
そこで、本発明は、上記した問題に鑑み、火薬燃焼により駆動されるアクチュエータにおいて、その出力ピストン部の駆動のためのエネルギーを好適に当該出力ピストン部に伝えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、アクチュエータ本体内の空間を点火装置側と出力ピストン部側とに区分する封止部材が、点火装置により生成される燃焼生成物を、該点火装置側の空間内に封止する構成を採用した。このような構成により、点火装置側の空間内の圧力を好適に上昇させることができる。また、前記封止部材の固定力を摺動力よりも大きくするとともに、前記封止部材における、出力ピストン部との接触部が、点火装置での燃焼により、該封止部材の固定端部に対して点火装置側の始動位置から出力面側の作用位置に移動する構成を採用した。このような構成により、出力ピストン部の移動量を好適に確保しながら、封止部材の破れが発生し難くなり、以て、出力ピストン部への駆動エネルギーの伝達が好適なものとなる。【０００９】
具体的には、本発明は、軸方向に形成された貫通孔を有するアクチュエータ本体と、前記貫通孔内を摺動可能に配置された出力ピストン部と、を備え、該出力ピストン部を該アクチュエータ本体の出力面から突出させることで対象物に対して所定力を作用させるアクチュエータであって、火薬を燃焼させる点火装置であって、該点火装置での火薬燃焼により前記出力ピストン部を摺動させるための駆動エネルギーを前記出力ピストン部に付与する点火装置と、前記アクチュエータ本体内の空間を、前記点火装置が配置される第１空間と、前記出力ピストン部が配置される第２空間とに区分し、該点火装置により生成される燃焼生成物を該第１空間内に封止する封止部材と、を更に備える。また、前記出力ピストン部は、前記対象物に作用する作用端部と、前記駆動エネルギーを受ける所定端面を有する所定端部と、を有し、そして、前記封止部材は、前記アクチュエータ本体内の空間を画定する内壁に固定される固定端部と、前記点火装置での火薬燃焼時に前記所定端部の前記所定端面と接触する接触部と、を有し、前記内壁に対する前記固定端部の固定力は、前記貫通孔での前記出力ピストン部の摺動力より大きくなるように構成される。更に、前記点火装置での火薬燃焼前の状態では、前記接触部は、前記固定端部に対して前記点火装置側の始動位置に位置し、前記点火装置での火薬燃焼により、前記接触部は、前記所定端面と接触し前記出力ピストン部の摺動とともに、前記固定端部に対して前記出力面側の作用位置に移動するように構成される。【００１０】
本発明に係るアクチュエータでは、封止部材でアクチュエータ本体内を第１空間と第２空間に区分することで、点火装置での火薬燃焼時に第１空間内の圧力を効果的に上昇させることができる。そして、点火装置での火薬燃焼で生じた駆動エネルギーにより、封止部材が有する接触部が始動位置から作用位置に移動し、その移動の過程において出力ピストン部の所定端面と接触し、該出力ピストン部が貫通孔内を摺動することになる。また、出力ピストン部の摺動によりその作用端部が出力面から突出することで、対象物に所定力が作用することとなる。当該所定力は、対象物に作用させる目的に応じて適宜設定される。例えば、対象物を破壊するためには、その破壊に必要な力が所定力とされる。なお、封止部材における接触部の移動が火薬の燃焼に起因するものであれば、駆動エネルギーを接触部を介して出力ピストン部に直接的に作用させる構成や、駆動エネルギーを一旦別の気体、液体、固体等に伝播させてから、該接触部を介して出力ピストン部に間接的に作用させる構成等、適宜採用できる。【００１１】
ここで、本発明に係るアクチュエータにおいて、火薬を燃焼させる点火装置とは、点火装置に収容される点火薬が点火装置の実行によって着火され、該点火薬の燃焼生成物が生成されるものであってもよいし、該点火薬の着火により公知のガス発生剤（例えば、シングルベース無煙火薬）が更に燃焼し、該点火薬及び該ガス発生剤の燃焼生成物が生成されるものであってもよく、本発明のアクチュエータでは、その具体的な点火装置の構成を限定するものではない。【００１２】
このような点火装置において火薬が燃焼すると、その燃焼生成物がアクチュエータ本体内の第１空間に拡散し、その内部圧力が上昇することで出力ピストン部に駆動エネルギーを伝えることになり、当該エネルギーが上記の通り出力ピストン部の駆動のための動力源となる。ここで、本発明に係るアクチュエータには封止部が備えられるため、上記燃焼生成物は第１空間内に封止され、第２空間には入り込まない。そのため、燃焼生成物による駆動エネルギーがいたずらに拡散せず、出力ピストン部への伝達が期待される。そして、その封止効果をより高めるためには火薬の燃焼に対して封止部材がある程度の耐性を有する必要があり、一方で、封止部材が備えられることで、駆動エネルギーの出力ピストン部への伝達が阻害されるのは好ましくない。したがって、封止部材は、燃焼生成物の好適な封止と、出力ピストン部への駆動エネルギーの好適な伝達を両立する必要がある。【００１３】
そこで、封止部材においては、固定端部の固定力が、貫通孔における出力ピストン部の摺動力より大きく設定される。これにより第1空間での封止効果に影響を及ぼす封止部材をアクチュエータ本体の内壁に好適に固定し続けることができるため、アクチュエータの組立の際に出力ピストン部を貫通孔で摺動させて、封止部材への接触状態、すなわち出力ピストン部の所定端面を封止部材の接触部に接触させた状態を安定して形成することができる。このような出力ピストン部と封止部材の安定した接触状態は、出力ピストン部への駆動エネルギーの好適な伝達のために重要な要素である。【００１４】
更に、封止部材は、接触部が、アクチュエータ本体内の空間の内壁に固定される固定端部に対して、点火装置側の始動位置から出力面側の作用位置に、前記出力ピストン部の所定端面に接触して移動するように構成される。このような構成により、火薬燃焼後には封止部材は固定端部に対して接触部が裏返るよう変形することになり、出力ピストン部の摺動が推進されていくことになる。そのため、従来技術のように火薬燃焼時に封止部材が一方向のみに大きく延伸された状態となることがなくなり、該封止部材が破損し難くなる。さらに、上記裏返る変形構造を採用すると、出力ピストン部の摺動に当たって、接触部の移動範囲が、固定端部に対して点火装置側の始動位置から、出力面側の作用位置までとなり、対象物への所定力の作用のための出力ピストン部の摺動距離に対応した接触部の移動量を確保しながらも、封止部材が大きな変形をする必要がなく、以て封止部材が破損しにくくなる。これは、燃焼生成物の好適な封止と、出力ピストン部への駆動エネルギーの好適な伝達の両立に資するものである。【００１５】
また、上記のアクチュエータにおいては、前記点火装置での火薬燃焼前において、前記出力ピストン部が前記作用端部側から前記貫通孔内に押し込み可能に構成されてもよい。このような構成により、点火装置による火薬燃焼の前に、出力ピストン部と封止部材の接触状態を好適に形成することができる。なお、出力ピストン部の押し込みは、作用端部からだけではなく出力ピストン部を変位可能な他の手段により行っても構わない。【００１６】
更に、前記出力ピストン部が前記貫通孔内に押し込まれて前記所定端面が前記接触部に接触した状態で該出力ピストン部が押し込み状態から解放されても、該出力ピストン部の前記作用端部は、前記出力面と面一の位置か、又は該出力面よりも該貫通孔内の位置に保持されてもよい。これにより、出力ピストン部と封止部材の接触状態を形成させてからアクチュエータ本体の出力面を対象物に接触させ、アクチュエータをスタンバイ（作動待機）させることができ、作動時に対象物へ所定力を的確に作用させることができる。【００１７】
また、本発明に係るアクチュエータにおいて、前記封止部材は、弾性部材で形成されてもよい。これにより、封止部材は、点火器での火薬燃焼時に伸長することで、より好適に、燃焼生成物の封止と、出力ピストン部への駆動エネルギーの伝達の両立が図られる。【００１８】
更に、前記封止部材は、前記点火装置での火薬燃焼前の状態において前記出力ピストン部の摺動方向に沿った前記所定端部の側面部を覆い、前記固定端部と前記接触部との間に形成される中間部を、更に有してもよく、その場合、前記点火装置での火薬燃焼による前記出力ピストン部の摺動に伴い、前記中間部が該摺動方向に伸長しながら、前記接触部が前記始動位置から前記作用位置に移動するように構成される。このように構成されるアクチュエータでは、封止部材の中間部が出力ピストン部の摺動方向に伸長しながら、接触部が移動し、該出力ピストン部が推進されるので、該出力ピストン部には該伸長に対応した摺動量が与えられることになる。このような作用により、火薬燃焼による駆動エネルギーが、出力ピストン部を推進させるために好適に利用されることになり、該出力ピストン部の摺動量を好適に確保することが可能となる。また、出力ピストン部の摺動方向に伸長する中間部が弾性部材により形成されることにより、該中間部は柔軟に伸長することが可能となり、その結果、封止部材が破損し難くなる。【００１９】
なお、上記アクチュエータにおいて、前記所定端部における前記出力ピストン部の外径は、前記貫通孔の内径よりも小さくてもよい。その場合、前記点火装置での火薬燃焼による前記出力ピストン部の摺動に伴い、前記中間部は、前記貫通孔の内壁面に沿って、前記摺動方向に伸長する。このような構成によれば、所定端部近傍では出力ピストン部は、貫通孔に対して径方向に隙間を有することになる。そして、火薬の燃焼により接触部が移動する際には、中間部は当該隙間を利用して伸長できるので、該中間部の伸長が円滑に行いやすくなる。その結果、出力ピストン部の摺動量を好適に確保することが可能となるとともに、封止部材の破損を回避できる。【００２０】
また、上述までのアクチュエータにおいて、前記貫通孔内に更に摺動可能に、且つ前記第１空間側に配置された補助ピストン部であって、前記封止部材の前記接触部を前記出力ピストン部の前記所定端面とともに挟んで配置された補助ピストン部を、更に備えてもよい。その場合、前記補助ピストン部は、前記点火装置と対向し前記駆動エネルギーが入力される点火装置側端部と、該駆動エネルギーを前記接触部を介して前記出力ピストン部の前記所定端面に伝える出力ピストン部側端部と、を有する。【００２１】
このように構成されるアクチュエータでは、補助ピストン部の点火装置側端部によって点火装置からの駆動エネルギーを受けるとともに、もう一方の端部である出力ピストン部側端部によって、出力ピストン部と補助ピストン部に挟まれた封止部材の接触部を介して該出力ピストン部の所定端面に駆動エネルギーを伝える。そのため、封止部材は、点火装置からの駆動エネルギーを直接受けるのではなく、補助ピストン部材を介して受けることになる。この結果、火薬燃焼時において、接触部は高温高圧の燃焼生成物に直接晒されることがなくなり、以て、接触部を含む封止部材が破損するのをより確実に回避することができる。また、接触部が出力ピストン部と補助ピストン部で挟まれているため、封止部材を上記のように裏返すための力を該封止部材に適切に掛けることができ、以て、円滑な出力ピストン部の摺動が期待できる。【００２２】
また、本発明のアクチュエータを利用して構成される所定の装置や機器も、本発明の範疇に属するものである。そのような装置等の一例として、電気回路の通電部分を切断してその通電状態を解消させる電気回路遮断装置が挙げられる。すなわち、本発明の電気回路遮断装置は、上述までのアクチュエータと、電気回路の一部を形成する前記対象物に対して、前記出力ピストン部が前記所定力としてのせん断力を作用させる位置に前記アクチュエータを固定する固定ハウジングと、外部からのトリガー信号を受信したときに、前記点火装置を作動させる制御部と、を備える。また上記装置等の別法として、注射目的物質を注射対象領域に注射する注射器が例示できる。すなわち、本発明の注射器は、上述までのアクチュエータと、前記注射目的物質を収容可能な収容室と、前記対象物であり且つ該収容室内の該注射液目的物質を加圧するプランジャと、該プランジャにより加圧された該収容室内の該注射目的物質が流れる流路を含み、該流路の先端に形成された射出口から該注射目的物質を射出するノズル部と、を有するシリンジ部であって、前記出力ピストン部の前記作用端部が前記プランジャに接触して配置されるように前記アクチュエータに対して取り付けられるシリンジ部と、を備える。また、本発明のアクチュエータを利用して構成される所定の装置等は、上記の電気回路遮断装置や注射器以外の装置等であってもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、火薬燃焼により駆動されるアクチュエータにおいて、その出力ピストン部の駆動のためのエネルギーを好適に当該出力ピストン部に伝えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態に係るアクチュエータの概略構成を示す図である。
【図２】図１に示すアクチュエータのピストンの詳細を示す図である。
【図３】図１に示すアクチュエータに装着されるイニシエータ（点火装置）の概略構成を示す図である。
【図４】図１に示すアクチュエータの組立の流れを示す図である。
【図５】図１に示すアクチュエータにおいて、イニシエータでの火薬燃焼前の状態と燃焼後の状態を比較して示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係るアクチュエータを適用した電気回路遮断装置の概略構成を示す図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係るアクチュエータを適用した注射器の概略構成を示す図である。
【図８】図７に示す注射器の組立の流れの一部を示す図である。
【図９】図７に示す注射器において、イニシエータでの火薬燃焼前の状態と燃焼後の状態を比較して示す図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るアクチュエータの概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に、図面を参照して本発明の実施形態に係るアクチュエータについて説明する。なお、以下の実施形態の構成は例示であり、本発明はこれらの実施の形態の構成に限定されるものではない。
【００２６】
＜第１実施形態＞
図１はアクチュエータ１を、その軸方向に切断した場合の断面図である。ここで、アクチュエータ１は、第１ハウジング３と第２ハウジング４とで構成されるアクチュエータ本体２を有しており、アクチュエータ本体２の先端側（第２ハウジング４の、第１ハウジング３と接続している端部とは反対側の端部側）が、アクチュエータ１による出力側、すなわち、所定力を作用する対象物が配置される側となる。また、第１ハウジング３と第２ハウジング４はネジで固定されて一体となる。ここで、第１ハウジング３の内部には、その軸方向に延在する内部空間である燃焼室３１が形成されており、また、第２ハウジング４の内部には、同じようにその軸方向に延在する内部空間である貫通孔３７が形成されている。燃焼室３１と貫通孔３７は、後述する封止部材８で区分されているものの、アクチュエータ本体２の内部において連続して配置される内部空間である。
【００２７】
また、アクチュエータ本体２の先端側、すなわち第２ハウジング４の先端側の面は、出力面４ｂを形成している。この出力面４ｂは、アクチュエータ１の使用時において、所定力が作用される対象物と対向する面となる。ここで、アクチュエータ本体２の第２ハウジング４内の貫通孔３７には、金属製の出力ピストン６が配置され、該出力ピストン６は、貫通孔３７内を摺動可能に保持されている。
【００２８】
ここで、出力ピストン６の詳細を第２ハウジング４との位置関係が把握できるように図２に示す。出力ピストン６は、貫通孔３７の軸方向に沿って延在する概ね軸状に形成され、燃焼室３１側の端部（以下、「第１端部」という）６ａと、出力面４ｂ側の端部、すなわち対象物に対して所定力を作用させる端部（以下、「第２端部」という）６ｂとを有し、また、出力ピストン６が貫通孔３７内を円滑に摺動できるように出力ピストン６の周囲にＯリング６ｃが配置されている。
【００２９】
ここで、第１ハウジング３（図２中では、点線で表示）と第２ハウジング４とが取り付けられてアクチュエータ本体２を形成し、後述の点火装置であるイニシエータ２０で火薬燃焼が行われる前の状態（以下、「燃焼前状態」という）において、第１端部６ａは、第１ハウジング３の燃焼室３１内に嵌まり込んでいる第２ハウジング４の嵌入部４ａの端面から、燃焼室３１側に実質的に飛び出した状態となっている。また、第１端部６ａの直径ｄ１は、貫通孔３７の直径ｄ０よりも小さい。したがって、出力ピストン６が貫通孔３７内を出力面４ｂ側に摺動したときには、第１端部６ａの側面（出力ピストン６の軸方向に沿った面）と貫通孔３７の内壁面との間に一定の隙間が形成されることになる。また、燃焼前状態では、第２端部６ｂの端面は、出力面４ｂと面一となるか、又は、出力面４ｂより貫通孔３７内に入り込んだ位置に置かれる。そのため、後述の図６に示すように、アクチュエータ１が使用される状態においては、所定力が作用される対象物に出力面４ｂを接触させて該アクチュエータ１を配置、固定する。
【００３０】
ここで、図１に示す燃焼前状態では、アクチュエータ本体２の内壁の一部である、第２ハウジング４の嵌入部４ａの端面上に封止部材８が固定され、該封止部材８は、弾性材料で形成され、アクチュエータ本体２内の空間を、イニシエータ２０側に位置する燃焼室３１を含む空間（本発明に係る第１空間に相当する）と出力ピストン６側に位置する貫通孔３７を含む空間（本発明に係る第２空間に相当する）とに区分し、それによりイニシエータ２０での火薬燃焼により生成される燃焼生成物が、燃焼室３１内に封止されるようになっている。なお、封止部材８の構造の詳細、及びイニシエータ２０での火薬燃焼による動作については後述する。
【００３１】
ここで、イニシエータ２０の例について図３に基づいて説明する。イニシエータ２０は電気式の点火装置であり、表面が絶縁カバーで覆われたカップ２１によって、点火薬２２を配置するための空間が該カップ２１内に画定される。そして、その空間に金属ヘッダ２４が配置され、その上面に筒状のチャージホルダ２３が設けられている。該チャージホルダ２３によって点火薬２２が保持される。この点火薬２２の底部には、片方の導電ピン２８と金属ヘッダ２４を電気的に接続したブリッジワイヤ２６が配線されている。なお、二本の導電ピン２８は非電圧印加時には互いが絶縁状態となるように、絶縁体２５を介して金属ヘッダ２４に固定される。さらに、絶縁体２５で支持された二本の導電ピン２８が延出するカップ２１の開放口は、樹脂カラー２７によって導電ピン２８間の絶縁性を良好に維持した状態で保護されている。
【００３２】
このように構成されるイニシエータ２０においては、外部電源によって二本の導電ピン２８間に電圧印加されるとブリッジワイヤ２６に電流が流れ、それにより点火薬２２が燃焼する。このとき、点火薬２２の燃焼による燃焼生成物はチャージホルダ２３の開口部から噴出されることになる。また、イニシエータ用キャップ１４は、イニシエータ２０の外表面に引っ掛かるように断面が鍔状に形成され、且つ第１ハウジング３に対してネジ固定される。これにより、イニシエータ２０は、イニシエータ用キャップ１４によって第１ハウジング３に対して固定され、以てイニシエータ２０での点火時に生じる圧力で、イニシエータ２０自体がアクチュエータ本体２から脱落することを防止できる。
【００３３】
ここで、アクチュエータ１において用いられる点火薬２２として、好ましくは、ジルコニウムと過塩素酸カリウムを含む火薬（ＺＰＰ）、水素化チタンと過塩素酸カリウムを含む火薬（ＴＨＰＰ）、チタンと過塩素酸カリウムを含む火薬（ＴｉＰＰ）、アルミニウムと過塩素酸カリウムを含む火薬（ＡＰＰ）、アルミニウムと酸化ビスマスを含む火薬（ＡＢＯ）、アルミニウムと酸化モリブデンを含む火薬（ＡＭＯ）、アルミニウムと酸化銅を含む火薬（ＡＣＯ）、アルミニウムと酸化鉄を含む火薬（ＡＦＯ）、もしくはこれらの火薬のうちの複数の組合せからなる火薬が挙げられる。これらの火薬は、点火直後の燃焼時には高温高圧のプラズマを発生させるが、常温となり燃焼性生物が凝縮すると気体成分を含まないために発生圧力が急激に低下する特性を示す。なお、これら以外の火薬を点火薬として用いても構わない。
【００３４】
ここで、図１に示す燃焼室３１内には何も配置されていないが、点火薬２２の燃焼によって生じる燃焼生成物によって燃焼しガスを発生させるガス発生剤を、燃焼室３１内に配置するようにしてもよい。仮に燃焼室３１内にガス発生剤を配置させる場合、その一例としては、ニトロセルロース９８質量％、ジフェニルアミン０．８質量％、硫酸カリウム１．２質量％からなるシングルベース無煙火薬が挙げられる。また、エアバッグ用ガス発生器やシートベルトプリテンショナ用ガス発生器に使用されている各種ガス発生剤を用いることも可能である。このようなガス発生剤の併用は、上記点火薬２２のみの場合と異なり、燃焼時に発生した所定のガスは常温においても気体成分を含むため、発生圧力の低下率は小さい。さらに、当該ガス発生剤の燃焼時の燃焼完了時間は、上記点火薬２２と比べて極めて長いが、燃焼室３１内に配置されるときの該ガス発生剤の寸法や大きさ、形状、特に表面形状を調整することで、該ガス発生剤の燃焼完了時間を変化させることが可能である。このようにガス発生剤の量や形状、配置を調整することで、燃焼室３１内での発生圧力を適宜調整できる。
【００３５】
ここで、燃焼前状態における封止部材８の詳細について説明する。図１に示すように、封止部材８は、燃焼室３１側に飛び出して配置されている出力ピストン６の第１端部６ａを覆うように形成されている。具体的には、封止部材８は、第２ハウジング４の嵌入部４ａ上に固定された固定端部３５と、第１端部６ａの端面に接触し当該端面を覆うように位置する接触部３４と、接触部３４と固定端部３５との間に形成され第１端部６ａの側面部を覆うように位置する中間部３６とを有している。したがって、図１に示すように、アクチュエータ１の軸方向に沿った断面では、封止部材８はコの字状に形成され、その底面に相当する接触部３４は、固定端部３５に対してイニシエータ２０側（図１に向かって左側）の始動位置に位置することになる。
【００３６】
また、上記の通り弾性部材で形成されている封止部材８は、第２ハウジング４の嵌入部４ａの端面上に固定され、その固定された封止部材８の端部が固定端部３５となる。この固定端部３５の嵌入部４ａの端面に対する固定力は、貫通孔３７での出力ピストン６の摺動力より大きくなるように、固定端部３５での固定力が決定されている。当該固定力は、第１空間に相当する燃焼室３１における、燃焼生成物の封止性能が維持される範囲で封止部材８を第２ハウジング４から脱離させる外力に抗するための、固定端部３５と嵌入部４ａとの間の結合力である。当該離脱させる外力の一例としては、出力ピストン６が封止部材８を押す押圧力等が挙げられる。また、当該摺動力は、出力ピストン６を貫通孔３７内で摺動させるために、その摺動方向に沿って出力ピストン６に対して印加する力である。上記の通り、出力ピストン６にはＯリング６ｃが配置されているため、Ｏリング６ｃを介して出力ピストン６と貫通孔３７との間に生じる摩擦力に抗する力が、概ね当該摺動力となる。なお、Ｏリング以外にも摩擦力を生じさせる要素がある場合には、その要素による摩擦力も考慮して摺動力が認定される。
【００３７】
ここで、固定端部３５での固定力の設定については、例えば、封止部材８が出力ピストン６から受ける力に対して十分に安定して嵌入部４ａの端面への固定が維持されるように、想定される出力ピストン６の摺動力に所定の安全率λを乗じた固定力を、固定端部３５で生じさせてもよい。所定の安全率λとしては、例えば１０と設定してもよい。例えば、出力ピストン６の直径が異なる、下記の表１に示す２つのケースにおいて（ケース１ではφ5.8mm、ケース２ではφ8.8mm）、出力ピストン６の摺動力の測定実験を３回行い、その平均値を各ケースにおける基準の摺動力とする（ケース１では0.28kgf、ケース２では0.51kgf）。そして、その基準の摺動力に安全率１０倍を乗じて算出される力が、各ケースに対応する固定端部３５での固定力とされ（ケース１では2.8kgf、ケース２では5.1kgf）、その固定力が実現されるように固定端部３５と嵌入部４ａの端面とが固定される。
【表１】
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【００３８】
次に、図４に基づいて、アクチュエータ１の組立方法について説明する。図４は、アクチュエータ１が組み立てられていく流れを、ステップ１〜ステップ４の順で示している。
（ステップ１）
第２ハウジング４の内部に出力ピストン６を配置する。この状態では、出力ピストン６の第２端部６ｂが出力面４ｂよりも突出している。そして、第２ハウジング４の嵌入部４ａの端面に封止部材８の固定端部３５が接着剤によって固定される。この接着剤による固定力が、上述したように出力ピストン６の摺動力に所定の安全率λを乗じた値以上となるように、接着剤の種類や接着条件などが調整される。なお、固定端部３５が嵌入部４ａの端面に固定された直後の状態では、出力ピストン６の第１端部６ａと封止部材８の接触部３４とは、まだ接触していない。
（ステップ２）
次のステップでは、出力面４ｂから突出している第２端部６ｂを第２ハウジング４内に押し込んで、コの字形状を有している封止部材８の凹部（中間部３６と接触部３４とで形成された凹部）に第１端部６ａを嵌め込んでいく。なお、中間部３６による当該凹部の直径は、第１端部６ａの直径よりやや大きいため、第２端部６ｂを押し込む際に出力ピストン６に掛かる力は、概ね出力ピストン６と貫通孔３７との間の摩擦力、すなわち摺動力となる。
【００３９】
（ステップ３）
そして、出力ピストン６の押し込みが進むと、第１端部６ａが接触部３４に接触する。このとき、上記の通り封止部材８の固定端部３５での固定力は、出力ピストン６の摺動力の１０倍に設定されているため接触と同時に出力ピストン６からの反力が急激に大きくなる。そのため、押し込み動作により第１端部６ａと接触部３４との接触状態が形成されたことを的確に且つ速やかに認識することができる。このことは、出力ピストン６押し込み過ぎることで出力ピストン６から封止部材８に過度な力が掛かり、封止部材８の適切な固定状態（すなわち、燃焼室３１に燃焼生成物を封止し得るのに必要な固定状態）を毀損してしまうことを回避することができる。特に、封止部材８の内部は外部から見えないため、上記接触状態が形成されたときに出力ピストン６を押し込む力を急変させることは、接触部３４と第１端部６ａとの好適な接触状態の確保のために極めて有用である。なお、このように接触部３４と第１端部６ａとの好適な接触状態は、後述するようにアクチュエータ１による対象物への所定力の作用を確実なものとするために、極めて重要な要素である。また、接触部３４と第１端部６ａとが接触した状態となると、出力ピストン６の第２端部６ｂの端面は、出力面４ｂと面一の位置、又は、出力面４ｂより貫通孔３７内の位置に保持される。
【００４０】
（ステップ４）
そして、接触部３４と第１端部６ａとを接触させた後は、第２ハウジング４を第１ハウジング３に対して螺合する。このとき、第２ハウジング４の嵌入部４ａが、第１ハウジング３の内部に入り込んでいく。この結果、アクチュエータ１の組立が完了し、その内部において封止部材８によって燃焼室３１が形成される。
【００４１】
なお、図４に示す組立方法では、第２端部６ｂを第２ハウジング４内に押し込んで封止部材８の凹部に第１端部６ａを嵌め込み、第１端部６ａと接触部３４とを接触させた後に、第１ハウジング３と第２ハウジング４とを螺合させるが、その態様に代えて以下のように組立を行ってもよい。すなわち、ステップ１で第２ハウジング４に出力ピストン６を配置し封止部材８を取り付けた状態で、その第２ハウジング４を第１ハウジング３に対して螺合する（ステップ４を参照）。その後、ステップ２のように第２端部６ｂを第２ハウジング４内に押し込んで封止部材８の凹部に第１端部６ａを嵌め込み、第１端部６ａを封止部材８の接触部３４に接触させる（ステップ３を参照）。このような組立の流れに従っても、上記の通り、第１端部６ａと接触部３４との接触と同時に出力ピストン６からの反力が急激に大きくなるため、その接触状態が形成されたことを的確に且つ速やかに認識することができる。
【００４２】
更に、別の態様では、封止部材８を先に第１ハウジング３に取り付け、すなわち、固定端部３５を介して封止部材８を第１ハウジング３に固定し、その後、出力ピストン６が内部に配置された第２ハウジング４を、第１ハウジング３に対して螺合してもよい。この場合、接触部３４と第１端部６ａの接触状態が形成されるように出力ピストン６や第２ハウジング４の寸法・形状が調整されるとともに、封止部材８の固定が適切に行われるように、固定端部３５を接合するための嵌め込み溝等の適切な構成が第１ハウジング３の内壁に形成されてもよい。
【００４３】
ここで、イニシエータ２０の点火薬２２が燃焼したときの封止部材８の動き、及びアクチュエータ１における注射液の射出状態について図５に基づいて説明する。図５は、上段に燃焼前状態のアクチュエータ１の構成を示し、下段には点火薬２２の燃焼によりアクチュエータ１が作動した状態（以下、「作動状態」という）のアクチュエータ１の構成を示している。図５における燃焼前状態及び作動状態の比較においては、封止部材８の固定端部３５の位置を揃えて、アクチュエータ１の軸方向に両状態を並べて表示している。そして、両状態に共通する固定端部３５の位置をＸ０と表示し、位置Ｘ０を含む基準線をＬ０と表示している。
【００４４】
更に、燃焼前状態においては、接触部３４の位置はＸ１で表示され、上記の通り位置Ｘ０に対してイニシエータ２０側の位置となっている。また、このときの出力ピストン６の第２端部６ｂの端面の位置はＦ１で表示されている。ここで、点火薬２２が燃焼すると、燃焼室３１内に燃焼生成物が拡散し、燃焼室３１内の圧力が上昇する。これにより、封止部材８にもその圧力が掛かることになるが、特に、出力ピストン６を出力面４ｂ側に押圧する圧力は、封止部材８のうち接触部３４を介して出力ピストン６に掛かる圧力である。したがって、接触部３４が接触する出力ピストン６の第１端部６ａの端面は、イニシエータ２０からの駆動エネルギーを受ける端面となる。
【００４５】
このように接触部３４は、封止部材８のうち、点火薬２２の燃焼によって生成される駆動エネルギーを出力ピストン６側に伝達する部位である。その結果、封止部材８は、接触部３４が出力面４ｂ側に移動するとともに出力ピストン６が貫通孔３７内を摺動していくことになる。それに伴い、出力ピストン６の第２端部６ｂが出力面４ｂより飛び出した状態となり、その飛び出し量は出力ピストン６の摺動量と連動する。この結果、出力面４ｂ側に配置された対象物に対して、出力ピストン６が所定力を作用することができる。ここで、出力ピストン６の摺動が完了した作動状態では、貫通孔３７のうち出力面４ｂ近傍で内径が小さくなっている縮径部を形成する、第２ハウジング４のストッパ部４ｃに、出力ピストン６の一部が接触した状態となっており、出力ピストン６が貫通孔３７から飛び出すことが防止されている。この状態における接触部３４の位置は作用位置とされＸ２で表示されており、位置Ｘ０に対して出力面４ｂ側の位置となっている。なお、第２端部６ｂの端面の位置はＦ２で表示されている。
【００４６】
このようにアクチュエータ１では、点火薬２２の燃焼の過程において、封止部材８の接触部３４は、燃焼前状態の始動位置Ｘ１から作動状態の作用位置Ｘ２へと移動することになる。この接触部３４の移動による移動距離（Ｘ２−Ｘ１）は、所定力作用のための出力ピストン６の移動距離（Ｆ２−Ｆ１）に相当する。そして、この移動に伴って、封止部材８は裏返るように変形することになる。すなわち、所定力を作用するために必要な出力ピストン６の移動距離は、封止部材８の当該裏返る変形によって確保されることになる。このように封止部材８が裏返る変形を行う場合、封止部材８自体は大きく弾性変形する必要はなく、固定端部３５を除く中間部３６や接触部３４の変位が主体となる。仮に、点火薬２２の燃焼で生じた駆動エネルギーによって接触部３４が出力面４ｂ側に大きく変位した結果、中間部３６が伸長する場合であっても、中間部３６は、先ず、図５の上段に示す始動位置から出力面４ｂ側に移動し、その後接触部３４の変位にともなって伸長していくことになる。そのため、中間部３６そのものの弾性変形量を小さく抑えることが可能となり、所定力作用のための出力ピストン６の移動距離を十分に確保しながらも封止部材８の破損を抑制することができる。これにより、燃焼による駆動エネルギーを出力ピストン６に好適に伝達でき、以てアクチュエータ１の作動を効率的に行うことができる。
【００４７】
また、上記の通り、出力ピストン６の第１端部６ａの直径ｄ１は、貫通孔３７の内径ｄ０よりも小さく構成されている。そのため、上述の封止部材８の裏返る変形が行われる際に、中間部３６が第１端部６ａと貫通孔３７との間の隙間に入り込み、貫通孔３７の内壁面に沿ってその裏返る変形及び伸長を円滑に行うことが可能となる。なお、接触部３４は、作用位置にあるときに出力ピストン６の第１端部６ａの端面に必ずしも接触している必要はない。
【００４８】
（適用例１）
ここで、図６に、アクチュエータ１を適用した第１の例として、電気回路遮断装置１００を示す。電気回路遮断装置１００は、固定ハウジング６２を介して、アクチュエータ１が導体片５０に対して固定されることで形成されている。
【００４９】
導体片５０は、電気回路遮断装置１００を電気回路に取り付けたとき、電気回路の一部を形成するものであり、両端側の第１接続部５１と、第２接続部５２と、両接続部間の切断部５３からなる板片である。第１接続部５１と第２接続部５２のそれぞれには、電気回路において他の導体（例えば、リードワイヤ）と接続するための接続穴５１ａ、５２ａが設けられている。なお、図６に示す導体片５０は、第１接続部５１及び第２接続部５２と、切断部５３とが段状になるように形成されているが、第１接続部５１、第２接続部５２、切断部５３が概ね同一直線状に配置されるように形成されてもよい。そして、切断部５３は、アクチュエータ１の出力面４ｂに接触するように固定されている。したがって、アクチュエータ１内の出力ピストン６の端面（第２端部６ｂの端面）は、切断部５３と対向する状態となっている。このように形成される導体片５０が、上記実施例における対象物であり、特に、切断部５３がアクチュエータ１からの所定力が作用する、対象物上の部位となる。
【００５０】
更に、固定ハウジング６２において、切断部５３を挟んでアクチュエータ１の反対側には、合成樹脂からなる箱形状の絶縁部６３が形成され、その内部には絶縁空間６１が形成されている。
【００５１】
このように構成される電気回路遮断装置１００では、外部からの衝撃等により電気回路での通電状態を直ちに停止させる必要があると判断される場合に、例えば当該衝撃を検出するセンサからのトリガー信号を制御部７０で受信する。そして、トリガー信号を受信した制御部７０はイニシエータ２０に対して動作指令を発し、この結果イニシエータ２０が作動する。イニシエータ２０が作動すると、上述したように出力ピストン６が摺動し、その運動エネルギーにより切断部５３に対してせん断力を作用させ、以て切断部５３が切断される。これにより、電気回路遮断装置１００が取り付けられた電気回路の一部を形成する導体片５０において、第１接続部５１と第２接続部５２との間の導通が遮断されることになる。なお、出力ピストン６によって切断された切断部５３の切断片は、絶縁部６３内の絶縁空間６１に収容されるため、上記導通遮断をより確かなものとすることができる。
【００５２】
以上より、本発明に係るアクチュエータ１が適用された電気回路遮断装置１００では、アクチュエータ１を効率よく駆動することができ、これは、必要時において確実な導通遮断を実現すべき電気回路遮断装置１００において極めて有用である。また、アクチュエータ１の適用例としては、その他に、対象物に孔を開ける穿孔機等が例示できる。
【００５３】
（適用例２）
ここで、図７に、アクチュエータ１を適用した第２の例として、注射器２００を示す。注射器２００は、注射針を介することなく注射目的物質を射出し、注射対象領域に送り込む無針注射器である。図７は注射器２００の断面図であり、本願の以降の記載においては、注射器２００によって対象物の注射対象領域に注射される注射目的物質を「注射液」と総称する。しかし、これには注射される物質の内容や形態を限定する意図は無い。注射目的物質では、皮膚構造体に届けるべき成分が溶解していても溶解していなくてもよく、また注射目的物質も、加圧することでノズル部２０９から皮膚構造体に対して射出され得るものであれば、その具体的な形態は不問であり、液体、ゲル状、粉末状等様々な形態が採用できる。
【００５４】
ここで、注射器２００は、図８に示すようにアクチュエータ１にシリンジ部２０５が螺合されて構成される。なお、本適用例のアクチュエータ１は、シリンジ部２０５の螺合のための機構を有するため、これまでに記載の構成と一部異なっており、その点について説明する。本適用例では、第２ハウジング４に形成されている貫通孔３７に出力ピストン６が配置されているが、貫通孔３７には上記までのようにストッパ部４ｃは設けられていない。そのため、注射器２００の組立においては、図４のステップ１のように第２ハウジング４の内部に出力ピストン６を配置した状態で封止部材８を第２ハウジング４に固定せずに、封止部材８を第２ハウジング４に固定した後に、封止部材８に出力ピストン６の第１端部６ａが対向するように、貫通孔３７内に出力ピストン６を挿入してもよい。この場合も、上述のように、封止部材８の固定端部３５での固定力が、貫通孔３７での出力ピストン６の摺動力より大きく設定されていることから、封止部材８に過度な力を掛けずに接触部３４と出力ピストン６の第１端部６ａとの好適な接触状態を形成することができる。
【００５５】
そして、第２ハウジング４の注射器先端側（シリンジ部２０５が配置される側）に、シリンジ部２０５が取り付けられる取付空間２０４ｃが形成されている。取付空間２０４ｃの底面が出力面２０４ｂとして形成され、アクチュエータ１でのイニシエータ２０の作動により、出力ピストン６がこの出力面２０４ｂより突出するように構成されている。また取付空間２０４ｃを形成する側壁２０４ｄの内壁面には、シリンジ部２０５と螺合し取り付けるためのねじ山が形成されている。
【００５６】
また、シリンジ部２０５は、注射液ＭＬを収容する収容室２３３を内部に有するシリンジ部本体２１１と、注射液が流れる流路が形成されたノズル部２０９と、ノズル部２０９が設けられたノズルホルダー２１０を有している。ノズルホルダー２１０は、ガスケット２１３を挟んでホルダー用キャップ２１２によってシリンジ部本体２１１に取り付けられている。また、シリンジ部本体２１１には、第２ハウジング４の取付空間２０４ｃに螺合されるようにねじ山が形成されている。なお、シリンジ部２０５が第２ハウジング４に取り付けられた状態において、第２ハウジング４内の貫通孔３７と、シリンジ部本体２１１内の収容室２３３とは連続した空間となる。その取付状態では、注射液ＭＬは、プランジャ２０７によって収容室２３３内に液密に収容されており、このプランジャ２０７が貫通孔３７側に露出した状態となっている。ここで、プランジャ２０７は、収容室２３３内を摺動可能に配置され、さらに、摺動することにより注射液ＭＬを加圧し、ノズル部２０９からの注射液の射出が行われることになる。また、プランジャ２０７は、円滑に収容室２３３内を摺動できるように、表面にシリコンオイルを薄く塗布したゴム部材により形成される。
【００５７】
なお、第２ハウジング４へのシリンジ部２０５の取り付け前の状態（図８に示す状態）では、出力ピストン６の第２端部６ｂが出力面２０４ｂより貫通孔３７の内部寄りの位置に保持されており、一方で、シリンジ部２０５のプランジャ２０７の端部（注射液ＭＬに接していない端部）は、シリンジ部本体２１１の端面より若干外側に飛び出した状態となっている。これにより、第２ハウジング４に対してシリンジ部２０５を螺合し取り付けると、第２ハウジング４内に配置されている出力ピストン６の第２端部６ｂにプランジャ２０７が接触した状態が形成される。なお、封止部材８の固定端部３５での固定力は、収容室２３３に収容されている注射液ＭＬをプランジャ２０７によって押し出し得る力よりも大きく設定されているため、仮に螺合時にプランジャ２０７が出力ピストン６により大きく干渉し得る場合でも、結果的に注射液ＭＬが排出されやすくなっているため封止部材８に過度な力が掛かり破損してしまうのを回避することができる。
【００５８】
なお、ノズル部２０９は、ノズルホルダー２１０に複数形成されてもよく、または、一つ形成されてもよい。複数のノズル部が形成される場合には、各ノズル部に対して解放された注射液ＭＬが可及的に均等に送り込まれるように、各ノズル部に対応する流路が形成される。さらに、複数のノズル部２０９が形成される場合には、注射器２００の中心軸の周囲に等間隔で各ノズル部が配置されるのが好ましい。また、ノズル部２０９の流路径は、貫通孔３７の内径よりも細くなるように構成されている。これにより、射出時の注射液の射出圧力を好適に上昇させることができる。
【００５９】
ここで、イニシエータ２０が作動したときの封止部材８の動き、及び注射器２００における注射液の射出状態について図９に基づいて説明する。図９は、上段に点火前状態の注射器２００の構成を示し、下段には点火薬２２の燃焼により注射液の射出が完了した状態（以下、「射出完了状態」という）の注射器２００の構成を示している。図９における点火前状態及び射出完了状態の比較においては、封止部材８の固定端部３５の位置を揃えて、注射器２００の軸方向に両状態を並べて表示している。そして、両状態に共通する固定端部３５の位置をＸ１０と表示し、位置Ｘ１０を含む基準線をＬ１０と表示している。
【００６０】
更に、燃焼前状態においては、接触部３４の位置はＸ１１で表示され、上記の通り位置Ｘ１０に対してイニシエータ２０側の位置となっている。また、このときのプランジャ２０７の位置はＰ１１で表示されている。ここで、イニシエータ２０の点火薬２２が燃焼すると、アクチュエータ１の燃焼室３１内に燃焼生成物が拡散し、燃焼室３１内の圧力が上昇する。これにより、封止部材８にもその圧力が掛かることになるが、特に、出力ピストン６をシリンジ部２０５側に押圧する圧力は、封止部材８のうち接触部３４を介して出力ピストン６に掛かる圧力である。したがって、接触部３４が接触する出力ピストン６の第１端部６ａの端面は、イニシエータ２０からの射出エネルギーを受ける端面となる。
【００６１】
このように接触部３４は、封止部材８のうち、点火薬２２の燃焼によって生成される射出エネルギーを出力ピストン６側に伝達する部位である。その結果、封止部材８は、接触部３４がシリンジ部２０５側に移動するとともに出力ピストン６が貫通孔３７内を摺動していくことになる。また、接触部３４と出力ピストン６とは上記の通り好適に接触しているため、接触部３４から出力ピストン６への射出エネルギーの伝達が好適に行われる。そして、出力ピストン６が摺動していくと、プランジャ２０７が注射液ＭＬを押圧し、その結果、注射液ＭＬはノズル部２０９より注射対象領域に対して射出されることになる。ここで、注射液ＭＬの射出が完了した射出完了状態では、図９の下段に示すように接触部３４が出力ピストン６の第１端部６ａの端面と接触しているが、プランジャ２０７がノズル部２０９が形成されているノズルホルダー２１０の内壁面に当接しているため、出力ピストン６の摺動は制限されている。この状態における接触部３４の位置は射出位置とされＸ１２で表示されており、位置Ｘ１０に対してシリンジ部２０５側の位置となっている。なお、プランジャ２０７の位置がＰ１２で表示されている。
【００６２】
このように注射器２００では、点火薬２２の燃焼の過程において、封止部材８の接触部３４は、燃焼前状態の始動位置Ｘ１１から射出完了状態の射出位置Ｘ１２へと移動することになる。この接触部３４の移動による移動距離（Ｘ１２−Ｘ１１）は、注射液ＭＬの射出のためのプランジャ２０７の移動距離（Ｐ１２−Ｐ１１）に相当する。そして、この移動に伴って、封止部材８は裏返るように変形することになる。すなわち、注射液ＭＬを射出するために必要な出力ピストン６やプランジャ２０７の移動距離は、封止部材８の当該裏返る変形によって確保されることになる。このように封止部材８が裏返る変形を行う場合、封止部材８自体は大きく弾性変形する必要はなく、固定端部３５を除く中間部３６や接触部３４の変位が主体となる。仮に、点火薬２２の燃焼で生じた射出エネルギーによって接触部３４がシリンジ部２０５側に大きく変位した結果、中間部３６が伸長する場合であっても、中間部３６は、先ず、図９の上段に示す状態からシリンジ部２０５側に移動し、その後接触部３４の変位にともなって伸長していくことになる。そのため、中間部３６そのものの弾性変形量を小さく抑えることが可能となり、注射液ＭＬの射出のためのプランジャ２０７の移動距離を十分に確保しながらも封止部材８の破損を抑制することができる。これにより、燃焼生成物が注射液に混入することを、封止部材８によって十分に抑制し続けることが可能となる。
【００６３】
＜第２実施形態＞
図１０は本発明のアクチュエータ１の第２実施形態を示す。上記第１実施形態は、イニシエータ２０による駆動エネルギーを封止部材８を介して出力ピストン６に作用させる構成であり、該封止部材８は燃焼ガスに直接曝されることになる。一方本実施形態では、駆動エネルギーを一旦補助ピストン６０に伝播させてから、封止部材８を介して出力ピストン６に間接的に作用させる構成であり、該封止部材８が燃焼生成物に直接暴露されるのを抑制することができる。なお、本実施形態では、アクチュエータ本体２は、第１ハウジング３Ａと第２ハウジング４によって形成され、また、上記第１実施形態と実質的に同一の構成については、同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
【００６４】
第１ハウジング３Ａ内には燃焼室３１が形成されており、燃焼室３１にはイニシエータ２０による燃焼生成物が拡散するように構成されている。ここで、燃焼室３１に金属製の補助ピストン６０が更に配置され、燃焼室３１内を摺動可能に保持されている。補助ピストン６０は、一方の端部がイニシエータ２０と対向し、且つ、他方の端部が、封止部材８の接触部３４を出力ピストン６の第１端部６ａと挟むように配置されている。したがって、イニシエータ２０の作動によって点火薬２２が燃焼すると、駆動エネルギーが補助ピストン６０におけるイニシエータ２０と対向する端部に入力され、その後、封止部材８の接触部３４を介して出力ピストン６に伝達されていく。そのため、点火薬２２の燃焼により、補助ピストン６０とともに出力ピストン６が摺動していくことになる。このときも、封止部材８は、上記の第１の実施形態と同じように裏返る変形を行うことになる。特に、本実施形態では、接触部３４が出力ピストン６と補助ピストン６０とに挟まれた状態となるため、封止部材８の変形が特定の方向に制限されることになり、以て上記裏返る変形が円滑に行われやすくなる。また、本実施形態では、駆動エネルギーを一旦補助ピストン６０に入力させているため、封止部材８が燃焼生成物に直接暴露されるのを抑制することができ、その結果、封止部材８に掛かる熱ストレスを軽減でき、その破損をより確実に抑制することが可能となる。
【００６５】
このように本実施形態に係るアクチュエータ１も、図６に示す電気回路遮断装置や図７に示す注射器等にも好適に適用することができる。
【００６６】
＜実施例１＞
上記第１の実施形態に係るアクチュエータ１において、イニシエータ２０での火薬燃焼の際の、封止部材８による封止が達成されるか否かを確認する確認実験を行った。封止部材８の材料は、ゴム材料としてＮＢＲ（ニトリルゴム）を採用するとともに、ゴム材料の硬度及び作動時のアクチュエータ１の温度条件をそれぞれ変化させた場合の、封止部材８における破損等を目視により確認した。
【００６７】
具体的には、ゴム材料の硬度は、５０度、７０度の２種類である。また、アクチュエータ１の温度条件は、高温（５０度）、常温（２０度）、低温（０度）の３種類である。更に、火薬燃焼時の燃焼室３１内の圧力は、ピーク値で３０ＭＰａであり、封止部材８の厚さは１ｍｍである。各硬度及び温度条件において、イニシエータ２０の火薬燃焼を３回ずつ行い、封止部材８に破損等が認められた回数を確認した結果、全ての条件において破損は認められなかった。
【００６８】
＜実施例２＞
上記第２の実施形態に係るアクチュエータ１において、イニシエータ２０での火薬燃焼の際の、封止部材８による封止が達成されるか否かを確認する確認実験を行った。封止部材８の材料は、ゴム材料としてクロロプレンとＮＢＲをそれぞれ採用するとともに、各ゴム材料において、作動時のアクチュエータ１の温度条件をそれぞれ変化させた場合の、封止部材８における破損等を目視により確認した。
【００６９】
具体的には、ゴム材料にクロロプレンを採用した場合のその硬度は６５度であり、ＮＢＲを採用した場合のその硬度は７０度である。また、アクチュエータ１の温度条件は、高温（５０度）、常温（２０度）、低温（０度）の３種類である。更に、火薬燃焼時の燃焼室３１内の圧力は、ピーク値で３０ＭＰａであり、封止部材８の厚さは１ｍｍである。各ゴム材料及び温度条件において、イニシエータ２０の火薬燃焼を３回ずつ行い、封止部材８に破損等が認められた回数を確認した結果、全ての条件において破損は認められなかった。
【００７０】
以上より、何れの実施形態においても、封止部材８を形成するゴム材料としてＮＢＲを好適に採用することが可能であることが理解できる。また、第２の実施形態においては、当該ゴム材料として更にクロロプレンの採用も可能である。なお、上記実施例の結果は、あくまでも一例であり、ゴム材料の硬度を調整したり、アクチュエータ１の温度条件を限定したりすることで、第１の実施形態においても、クロロプレンを当該ゴム材料として採用することも可能と考えられる。
【符号の説明】
【００７１】
１・・・・アクチュエータ
２・・・・アクチュエータ本体
６・・・・出力ピストン
８・・・・封止部材
２０・・・・イニシエータ
２２・・・・点火薬
３１・・・・燃焼室
３４・・・・接触部
３５・・・・固定端部
３６・・・・中間部
３７・・・・貫通孔
６０・・・・補助ピストン
６２・・・・固定ハウジング
７０・・・・制御部
１００・・・・電気回路遮断装置
２００・・・・注射器
２０５・・・・シリンジ部
２０７・・・・プランジャ
２０９・・・・ノズル部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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