(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流通路の一部をなし固定された第１電極と、
電流通路の一部をなし上記第１電極と隙間を介して配置される第２電極と、
電流通路の一部をなし上記第２電極と一部を重畳して配置され固定された第３電極と、
上記第１電極と上記第２電極との上記隙間部分に設けられ、上記第１電極と上記第２電極とを電気的に接続しかつ可撓性を有する可撓導体と、
上記第２電極と上記第３電極との重畳部における一箇所に設けられ、上記第２電極及び上記第３電極の融点よりも低い融点を有し常態では上記第２電極と上記第３電極とを電気的及び機械的に接続する低融点導体と、
上記第２電極に一端が取り付けられ、上記第２電極を上記第３電極から引き離す方向への付勢力を有し、上記低融点導体の軟化又は溶融に応じて上記付勢力にて上記可撓導体を変形させて上記第２電極を上記第１電極側へ移動させる付勢部材と、
上記第３電極の厚み方向において上記低融点導体に対応して配置され、上記低融点導体を直接加熱して強制的に軟化又は溶融させるヒータと、
上記低融点導体が上記ヒータと直接接触又は接合する位置に充填される導体形成部と、
を備えたことを特徴とする電流遮断装置。
【請求項２】
上記第２電極は、上記重畳部における一箇所にて当該第２電極を貫通して形成され上記低融点導体が充填される導体形成部を有する、請求項１記載の電流遮断装置。
【請求項３】
上記第１電極、上記第２電極及び上記第３電極は平板形状であり、
上記ヒータは、上記各電極の幅より小さい幅の平板状の絶縁体からなるシース部と、上記シース部の一面に装着され上記各電極または上記低融点導体の幅より小さい幅の発熱体とを有する、請求項１又は２に記載の電流遮断装置。
【請求項４】
上記第３電極は、上記重畳部における一箇所にて当該第３電極を貫通して形成され上記低融点導体が充填される導体形成部を有する、請求項１から３のいずれか１項に記載の電流遮断装置。
【請求項５】
絶縁性部材から形成され、上記第１電極及び上記第３電極を固定し、上記第１電極の近傍で上記第２電極から離れた位置に形成され上記付勢部材の他端を支持する支持部を有し、上記付勢部材にて上記第１電極側へ移動された上記第２電極を上記第３電極との導通遮断状態で収容する絶縁体ケースをさらに備えた、請求項１から４のいずれか１項に記載の電流遮断装置。
【請求項６】
上記可撓導体は、薄板状金属若しくはそれらの積層体、又は細線状金属若しくはそれらの集合体により形成されている、請求項１から５のいずれか１項に記載の電流遮断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流遮断装置、特に機器の回路ショートや回路部品の故障などに起因する過電流によって生じる機器の発熱を感知して回路を遮断する他、通電などにより自己発熱して回路を遮断する電流遮断装置、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、機器の回路ショートや回路部品の故障などに起因する過電流によって生じる機器の発熱を感知して回路を遮断する他、通電などにより自己発熱して回路を遮断する電流遮断装置の一例は、次のような構成を有する。即ち、回路内における少なくとも２つの分離した接点要素間に、これらの接点要素間を接続するヒューズエレメントを半田付け等によって結合する。このとき、ヒューズエレメントは、バネ等によりヒューズエレメントが接点要素から離れる方向に付勢されている。
【０００３】
このような電流遮断装置において、例えば過電流により上記ヒューズエレメントの温度が所定値を超えたときには、上記半田が溶融する。そして上記付勢力により、ヒューズエレメントは、少なくとも１つの接点要素との間で分離する。これにより、上記接点要素間の電気接続が遮断され、電流遮断時に妨害となるアーク放電が回避される。
【特許文献１】特開平１１−３１７１４４号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したような温度ヒューズによる従来の電流遮断装置では、半田のようなヒューズ導体の溶融により、接点要素とヒューズエレメントとの電気接触を分離するものである。よって、ヒューズ導体にて接続される箇所が２つ以上ある場合には、それぞれのヒューズ導体が軟化又は溶融するまでに時間差があるため、どちらのヒューズ導体のどの部分が溶断するかが定まらない。したがって、同時に全てのヒューズ導体を溶断するのは困難であった。又、上記特許文献１に開示されるように、付勢力にてヒューズエレメントを強制的に接点要素から引き離すように構成した場合でも、ヒューズエレメントと接点要素との間の距離を十分に確保することは困難である。従って溶断したヒューズ導体間に生じるアーク放電を素早く消弧することができず、アーク放電が継続し続けるという問題点があった。又、上記特許文献１に開示される電流遮断装置を製造するためには、バネを圧縮した状態で、接点要素とヒューズエレメントとを接合しなければならず、形成が困難であった。
【０００５】
本発明は、上述のような問題点を解決するためになされたものであり、より短時間で確実にアーク放電を消弧することができ、かつ容易に低融点導体部を形成可能な電流遮断装置、及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は以下のように構成する。
即ち、本発明の第１態様における電流遮断装置は、電流通路の一部をなし固定された第１電極と、電流通路の一部をなし上記第１電極と隙間を介して配置される第２電極と、電流通路の一部をなし上記第２電極と一部を重畳して配置され固定された第３電極と、上記第１電極と上記第２電極との上記隙間部分に設けられ、上記第１電極と上記第２電極とを電気的に接続しかつ可撓性を有する可撓導体と、上記第２電極と上記第３電極との重畳部における一箇所に設けられ、上記第２電極及び上記第３電極の融点よりも低い融点を有し常態では上記第２電極と上記第３電極とを電気的及び機械的に接続する低融点導体と、上記第２電極に一端が取り付けられ、上記第２電極を上記第３電極から引き離す方向への付勢力を有し、上記低融点導体の軟化又は溶融に応じて上記付勢力にて上記可撓導体を変形させて上記第２電極を上記第１電極側へ移動させる付勢部材と、上記第３電極の厚み方向において上記低融点導体に対応して配置され、上記低融点導体を直接加熱して強制的に軟化又は溶融させるヒータと、上記低融点導体が上記ヒータと直接接触又は接合する位置に充填される導体形成部と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
又、本発明の第２態様における電流遮断装置の製造方法は、電流通路の一部をなす電極で、加熱により軟化又は溶融する低融点導体を充填する厚み方向に貫通した導体形成部を有する第２電極と、電流通路の一部をなす第３電極とを上記導体形成部を含む重畳部にて重ね合わせた後、上記低融点導体にて上記第２電極と上記第３電極とを接続し、電流通路の一部をなす第１電極、及び上記第３電極を、上記第１電極と上記第２電極との間に隙間を設けて絶縁体ケースに組み付け、可撓性を有する可撓導体を上記隙間部分に設けて上記第１電極と上記第２電極とを電気的に接続し、上記可撓導体を設けた後、上記第２電極を上記第３電極から引き離す方向への付勢力を有し、上記低融点導体が軟化又は溶融したときには上記付勢力にて上記可撓導体を変形させて上記第２電極を上記第１電極側へ移動させる付勢部材を上記第２電極と上記絶縁体ケースとの間に掛け渡すことを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の第１態様における電流遮断装置によれば、第１電極と、第１電極と可撓導体にて接続される第２電極と、第２電極と重畳されこの重畳部分に形成した低融点導体を介して接続される第３電極と、第２電極を付勢する付勢部材とが設けられる。そして、第２電極と第３電極とは一箇所に設けられた低融点導体にて接合されて、低融点導体が軟化又は溶融したときには付勢部材の付勢力にて第２電極は、第３電極から引き離され、かつ上記付勢力にて可撓導体が変形して、第３電極との距離を離す方向、つまり第１電極側へ移動する。又、第２電極は、可撓導体を介して第１電極と接続されていることから、移動する第２電極の移動方向は、限定される。したがって、第２電極と第３電極との絶縁距離を短時間で大きく確保でき、導体溶断時に発生するアーク放電を、素早く確実に消弧することが可能である。
【０００９】
又、変形可能な可撓導体を設けたことにより、当該電流遮断装置の取り付けの際などにおいて、第１電極と第３電極との間に変位が発生した場合でも、可撓導体にて上記変位を吸収することができる。
【００１０】
又、本発明の第２態様における電流遮断装置の製造方法によれば、付勢部材は、最終工程にて第２電極と絶縁体ケースとの間に設けられる。したがって、付勢部材以外の部材について、付勢力が作用した状態で組み立てることは無く、電流遮断装置の組み立てが容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施形態である電流遮断装置、及び該電流遮断装置の製造方法について、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において、同一又は同様の構成部分については同じ符号を付している。各図間の図示では、対応する各構成部分のサイズや縮尺はそれぞれ独立しており、例えば対応関係にある断面図と平明図との間で同一構成部分の図示が異なる場合もある。
【００１２】
実施の形態１．
実施の形態１による電流遮断装置について、図１から図５を参照して説明する。
本実施の形態１における電流遮断装置１０１は、基本的な構成部分として、それぞれが電流通路の一部をなす第１電極１、第２電極２、及び第３電極３と、第１電極１と第２電極２との間に設けられる可撓導体５と、第２電極２と第３電極３との間に設けられる低融点導体４と、付勢部材６とを有する。これらの構成部分は、当該電流遮断装置１０１のケーシングを構成する絶縁体ケース７に取り付けられる。これらの構成部分について、以下に詳しく説明する。
【００１３】
絶縁体ケース７は、図１及び図３に示すように、例えばＰＢＴ（ポリブチレン  テレフタレート：プラスチック樹脂）やＰＰＳ（ポリフェニレン  サルファイド：プラスチック樹脂）などからなり、凹部７ａを形成した箱状形状にてなる。尚、絶縁体ケース７の材料は、これらに限定するものではなく、絶縁物であれば他の材料で構成してもよい。
【００１４】
第１電極１、第２電極２、及び第３電極３は、本実施形態では、図２に示すように、長方形の平板形状であり、それぞれ厚さ１ｍｍ程度の銅板からなり、長手方向５０に直交する電極幅方向５１において、それぞれ同じサイズを有している。尚、各電極１〜３は、電極幅方向５１において、必ずしも同サイズである必要はない。又、各電極１〜３の材料は、銅に限定するものではなく、銅を主成分とした金属材料や、例えばアルミニウムのような電気抵抗率の低い金属材料を使用することができる。
【００１５】
第１電極１は、絶縁体ケース７の凹部７ａの底部７ｂに長手方向５０に沿って配置され、凹部７ａを形成する側壁７ｄ−１を貫通して絶縁体ケース７の外部へ突出する一端部１ａを有する。このようにして第１電極１は、絶縁体ケース７の底部７ｂに固定されている。
【００１６】
第２電極２は、底部７ｂにて、第１電極１と隙間５３を介して長手方向５０に沿って配置され、凹部７ａ内に収まる長さを有する。第２電極２は、底部７ｂに固定されていない。又、第２電極２は、突出部２ｃと、導体形成部２ｄとを有する。突出部２ｃは、第２電極２の一端部２ａに突設された部分であり、付勢部材６の一端６ａを固定する。導体形成部２ｄは、第２電極２の一箇所にて、各電極の厚み方向５２に第２電極２を貫通して形成され、低融点導体４が充填される部分である。
【００１７】
尚、導体形成部２ｄの形成は、電極２に限るものではなく、電極３又は電極２及び電極３の両方に行っても良い。但し、電極３を絶縁体ケース７に固定する前に低融点導体４を形成しなければならないため、導体形成部２ｄは、電極２に形成することが望ましい。
【００１８】
第３電極３は、上記厚み方向５２において、第２電極２の一部、つまり少なくとも第２電極２の導体形成部２ｄと重なり合う領域を有し、絶縁体ケース７の凹部７ａの底部７ｃにて、長手方向５０に沿って配置される。又、第３電極３は、凹部７ａを形成する側壁７ｄ−２を貫通して絶縁体ケース７の外部へ突出する一端部３ａを有する。よって、第３電極３は、絶縁体ケース７の底部７ｃに固定されている。尚、第２電極２と第３電極３とが厚み方向５２にて重なり合った領域を重畳部５４とする。
【００１９】
第２電極２の導体形成部２ｄに設けられ、第２電極２と第３電極３とを電気的及び機械的に接続する低融点導体４は、各電極１〜３の融点よりも低い融点を有し、各電極１〜３の電気抵抗率よりも高い電気抵抗率を有する金属であり、本実施形態では例えばＳｎを主成分としたＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ半田、つまり鉛フリー半田を使用している。鉛フリー半田を用いることで、環境保全を図ることができる。尚、Ａｇ，Ｃｕ，Ｉｎ，Ｂｉ，Ｚｎ，Ｎｉ等を主成分とする半田で、各電極１〜３の融点よりも低い融点を有し、各電極１〜３の電気抵抗率よりも高い電気抵抗率を有するものであれば、他の金属でもかまわない。
低融点導体４として上述の半田材料を用いることで、後述するように、低融点導体４を過電流が流れることで低融点導体４は軟化又は溶融可能である。
【００２０】
図４には、実施の形態１による電流遮断装置１０１において、上記重畳部５４付近を拡大して図示している。尚、絶縁体ケース７等については、図示を省略している。
上述のように、第２電極２は一つの導体形成部２ｄを有し、該導体形成部２ｄに低融点導体４が充填されることで、第２電極２と第３電極３とは、一箇所にて結合されている。導体形成部２ｄの平面形状は、本実施形態では、第２電極２の幅方向５１におけるサイズよりも小さい直径にてなる円形である。しかしながら、導体形成部２ｄの形状は、円形に限定されるものではなく、低融点導体４が目的の形状に形成でき、第２電極２と第３電極３とを電気的及び機械的に接続可能な形状であればよく、例えば切欠きなどでもよい。尚、溶融した低融点導体４を導体形成部２ｄに充填し凝固させる製法が簡便であることから、導体形成部２ｄの形状は、第２電極２を貫通した穴形状であるのが好ましい。
【００２１】
本実施形態では、図４に示すように、第２電極２と第３電極３とは直接には接触させておらず、例えば１ｍｍ程度の間隔５４ａを形成している。このように隙間５４ａを形成した状態において、導体形成部２ｄに低融点導体４を流し込むことで、導体形成部２ｄのみならず隙間５４ａにも低融点導体４を充填することができる。このように構成することで、第２電極２及び第３電極３と接触する低融点導体４の表面積を増加させることができ、規定値以上の電流が各電極１〜３を通して流れたとき、確実に低融点導体４を軟化あるいは溶融させることが可能となる。このような理由から隙間５４ａを形成するのが好ましいが、もちろん、隙間５４ａを形成せずに、第２電極２と第３電極３とを直接に接触させた状態で、導体形成部２ｄに低融点導体４を充填してもよい。
【００２２】
尚、隙間５４ａにおいて、低融点導体４が所定形状に形成されるように、第２電極２又は第３電極３には、上記所定形状に応じてレジスト部８を設けておくことが好ましい。このレジスト部８は、第２電極２と第３電極３との間に一定の間隔を保持するためのスペーサとしての機能を有していると、より好ましい。
【００２３】
又、上述のように配置された第１電極１と第２電極２との隙間５３部分には、第１電極１の他端部１ｂと第２電極２の他端部２ｂとを電気的に接続する、可撓性を有する可撓導体５が設けられる。可撓導体５は、図２に示すように、長手方向５０に沿って延在し、幅方向５１において、一若しくは複数個配置される。可撓導体５は、低融点導体４よりも高い融点を有する金属材料にて形成され、例えば厚さ２００μｍのＡｌリボンや薄いＣｕ板を１枚〜５枚程、積層したり、ＡｌワイヤやＣｕワイヤなどの細線状の金属の集合体にて形成される。よって、可撓導体５は、容易に変形することができ、後述するように第２電極２を第１電極１に支持しながら第３電極３から分離可能とする。よって、可撓導体５を設けたことで、第２電極２は、図３に示すように、可撓導体５を中心として回動するように移動可能となる。又、可撓導体５を設けたことで、第２電極２の移動方向を限定することができる。又、より容易に変形が生じるように、可撓導体５は、隙間５３付近にて厚み方向５２に凸とした形状にて設けられている。又、幅方向５１において複数の可撓導体５を設ける場合、図２に示すように、サイズの異なる可撓導体５を用いたり、種類の異なる可撓導体５を用いてもよい。
【００２４】
可撓導体５の両端部は、本実施形態では、超音波接合や溶接等の直接接合によって第１電極１及び第２電極２に接合されている。特に、超音波接合は、加熱を要さずに接合可能なことから、低融点導体４に影響を与えず、好ましい接合手段といえる。尚、接合方法は、これらに限定するものではなく、例えば、ろう材やはんだ、導電性接着剤等を用いた間接接合でもよく、又、かしめやネジ止め等の機械的接合を用いてもよい。
【００２５】
又、上述のように第２電極２と第３電極３とが常態において低融点導体４で接続され、第１電極１と第２電極２とが可撓導体５にて電気的に接続されることで、第１電極１と第３電極３とは電気的に接続され、常態では、低融点導体４を介して第１電極１と第３電極３との間は導通状態となる。
【００２６】
付勢部材６は、第２電極２の突出部２ｃに一端６ａが取り付けられ、第１電極１の近傍で第２電極２から離れた位置に形成され支持部に他端６ｂが支持される。尚、本実施形態では、上記支持部は、絶縁体ケース７の凹部７ａを形成する側壁７ｄ−１に相当する。本実施形態では、付勢部材６は、引張りバネを用いており、第２電極２を第３電極３から引き離す方向への付勢力を有し、例えばＳＵＳ（ステンレス  ユーズド  スティール：ステンレス鋼）で形成している。又、上記引き離す方向とは、具体的には、第２電極２の一端部２ａを、可撓導体５を中心にして、図３に示すように、反時計方向に回転させるような方向である。又、可撓導体５が有する付勢力は、第２電極２と第３電極３との電気的な接続を遮断し、第２電極２と第３電極３との距離を大きく離すような力であればよく、例えば第２電極２を単純に第１電極１の方向へ引張る力でもよい。尚、この場合、可撓導体５が第２電極２と第３電極３との距離をあけることを妨げないように、例えば引張りバネによって第２電極２が移動したときに、可撓導体５において第１電極１との接合部が外れるようにしておく等の工夫が必要である。
【００２７】
一実施例として、第２電極２の長さは、例えば８ｍｍであり、常態よりも数ｍｍ伸張させた状態の付勢部材６を突出部２ｃと側壁７ｄ−１との間に張架して引張りバネとしている。尚、付勢部材６は、引張りバネに限るものではない。即ち、低融点導体４の分離前には可撓導体５に力を加えることがなく、低融点導体４の分離時には、第２電極２を図において反時計方向に回動させ、かつ低融点導体４の分離後には、第２電極２や分離した低融点導体４の一部、そして付勢部材６自身が絶縁体ケース７の凹部７ａの所定位置に納まり、各電極１〜３を含む電気回路を再び導通させることのない機能を有しているものであれば、バネ以外の手段であってもよい。例えばこのような機能を有するゴム等を用いてもよい。
【００２８】
上述したような構成を有する本実施の形態１による電流遮断装置１０１は、図１１に示すような工程にて製造される。
即ち、まず、ステップＳ６１では、導体形成部２ｄを有する第２電極２と第３電極３とを重ね合わせ、かつ長手方向５０に沿って一直線状に配置した後、導体形成部２ｄに低融点導体４を充填して、第２電極２と第３電極３とを接続する。次に、ステップＳ６２では、第１電極１、及びステップＳ６１で作製した第２電極２付きの第３電極３を絶縁体ケース７に組み付ける。このとき、第１電極１と第２電極２とは、長手方向５０において隙間５３をあけて配置する。次のステップＳ６３では、第１電極１と第２電極２との隙間５３部分に対応して、可撓導体５を設けて、第１電極１と第２電極２とを可撓導体５によって接続する。最後に、ステップＳ６４にて、第２電極２の突出部２ｃと、絶縁体ケース７において第１電極１に近傍の側壁７ｄ−１との間に、付勢部材６を張架する。
【００２９】
尚、上述のようにステップＳ６１からステップＳ６４の順に組み立てを行うのが好ましいが，ステップＳ６４が最後であれば、ステップＳ６１からステップＳ６３の順番は前後してもかまわない。
【００３０】
以上のように構成された実施の形態１による電流遮断装置１０１の動作について説明する。
図１に示す通常の構成において、規定値未満の電流が低融点導体４及び可撓導体５を介して第１、第２、第３の電極１、２、３に流れているときには、低融点導体４における抵抗発熱は低い。従って低融点導体４が軟化あるいは溶融するまでには至らない。
【００３１】
一方、規定値以上の電流が低融点導体４及び可撓導体５を介して第１、第２、第３の電極１、２、３に流れたときには、低融点導体４における抵抗発熱により低融点導体４に局所的な温度上昇が生じる。そして低融点導体４の融点付近にまで、低融点導体４の温度が上昇すると、低融点導体４は、軟化あるいは溶融する。第２電極２には、付勢部材６の付勢力が作用していることから、該付勢力により、軟化あるいは溶融した低融点導体４は、図３にて符号４Ａ、４Ｂにて示すように分離され、かつ、第２電極２は、可撓導体５が変形しながらも可撓導体５により第１電極１に支持されながら可撓導体５を回動中心として、図において反時計方向に回動する。この一連の動作により、第２電極２と第３電極３との間の導通は遮断される。
【００３２】
このとき、付勢部材６の力によって分離された第２電極２、及び第２電極２の導体形成部２ｄにおける低融点導体４Ａは、可撓導体５が変形して付勢部材６に引っ張られた状態にて、絶縁体ケース７の凹部７ａの所定位置に納まり、再び回路を導通させない。このように、付勢部材６及び可撓導体５によって、第３電極３から引き離された第２電極２が移動する方向及び距離を限定することができる。したがって、電流遮断装置１０１の全体サイズ、ひいては電流遮断装置１０１の包装サイズを小さくすることができる。
【００３３】
従来においては、上述したように、溶融可能なヒューズ導体が複数箇所に設けられている場合には、これらの全てを同時に分断することは、極めて困難であった。又、バネを圧縮した状態でヒューズ導体を凝固させる必要があり、電流遮断装置の製造に手間を要した。
これに対し本実施形態の電流遮断装置１０１では、上述のように、回路を遮断する第２電極２と第３電極３とは、一箇所にて形成した導体形成部２ｄに充填した低融点導体４にて接合されている。よって、軟化又は溶融する部分は、一箇所であり、確実に低融点導体４を分離することが可能となる。又、低融点導体４が軟化あるいは溶融した後に、第２電極２が付勢部材６の付勢力によって反時計方向に回動し、絶縁距離を素早く、大きく確保することが可能となる。よって、回路遮断動作が起こったときに発生するアーク放電を、より短時間で確実に消弧することが可能となる。従って、高電圧におけるアーク遮断特性が高められる。
【００３４】
さらに、低融点導体４は、第２電極２と第３電極３との重畳部５４の領域に含まれる第２電極２の導体形成部２ｄに低融点導体４を充填することで形成可能であり、また、付勢部材６は、各電極１〜３の接続が完了した後で取り付けられる。よって、従来に比べて容易に電流遮断装置１０１を製造することができ、作業性も高められる。
【００３５】
尚、低融点導体４の分離後、付勢部材６による第２電極２の回動あるいは変位の距離が十分でない場合や、低融点導体４の量が過剰である場合、あるいはこれらの両方が組み合わさった場合には、たとえ低融点導体４が分離されても、発生したアーク放電を素早く消弧できない事態や、変位した第２電極２が、付勢部材６の反動によって図における時計回り方向に回動して、再び第３電極３に接触する事態が発生し、回路が再び導通してしまい、アーク放電が再発生することも起こり得る。
よって、このような事態を避けるため、付勢部材６の伸び量、低融点導体４の量や形状、第２電極２の厚みと長さ、及び、上記重畳部５４の長手方向５０における長さは、低融点導体４が軟化あるいは溶融した時には、第２電極２と第３電極３との間の導通が確実に遮断されるように設定する必要がある。
【００３６】
又、本実施形態では、付勢部材６の他端６ｂを絶縁体ケース７に固定し、この絶縁体ケース７に第１電極１及び第３電極３を固定している。よって、付勢部材６を電路として使用せず、かつ付勢部材６の付勢力により変位した第２電極２を、絶縁体ケース７内の所定の位置に収めることができる。また、低融点導体４の分離前においては付勢部材６の付勢力を可撓導体５に作用させないようにすることができる。
【００３７】
又、本実施形態では絶縁体ケース７を用いているが、電流遮断装置１０１において、絶縁体ケース７は、必須の構成部分ではない。例えば図５に示す電流遮断装置１０１−１のように、絶縁体ケース７を用いずに構成することもできる。この場合、低融点導体４の分断前に可撓導体５に変形力が作用しないように、付勢部材６を電流遮断装置１０１−１に取り付ける前に、まず、第１電極１及び第３電極３を固定具１２等によって回路導体１３に取り付ける等して、第１電極１及び第３電極３の位置を固定しておく必要がある。
【００３８】
尚、絶縁体ケース７を用いない構成では、付勢部材６の他端６ｂを支持する部分を形成する必要が生じる。図５に示すように、その支持部分を第１電極１の一端部１ａに形成した場合、付勢部材６を絶縁材料にて形成しない限り、付勢部材６も電路の一部を構成してしまう。よって、電流遮断装置をより安全で確実に使用するためには、絶縁体ケース７を使用するのが好ましい。
【００３９】
又、可撓導体５について、様々な方向に変形可能な導体を使用して、第１電極１と第２電極２との隙間５３の距離を、例えば１ｍｍ程度確保しておくことにより、第１電極１及び第３電極３の絶縁体ケース７への取り付けに応じて予期せずに力が第１電極１及び第３電極３に生じたときでも、上記力を可撓導体５にて吸収することが可能となる。
【００４０】
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２における電流遮断装置について、図６から図９を参照して以下に説明する。
本実施の形態２における電流遮断装置１０２と、図１を参照し上述した電流遮断装置１０１との大きな相違点は、第２電極２と第３電極３との重畳部５４に対応してヒータ９を設けた点である。以下では、上記相違点に伴う変更部分についてのみ説明を行い、上述の電流遮断装置１０１と同じ構成部分についてはここでの説明を省略する。
【００４１】
実施形態１にて説明した第３電極３に相当する、本実施の形態２での第３電極３−１では、第２電極２の導体形成部２ｄに対応して、第３電極３−１を厚み方向５２に貫通して導体形成部３ｄが形成されている。尚、導体形成部３ｄに関する説明は、導体形成部２ｄについて上述した説明をそのまま適用可能であり、ここでの説明は省略する。
又、実施形態１にて説明した絶縁体ケース７に相当する、本実施の形態２での絶縁体ケース７−１では、重畳部５４に対応してヒータ９が埋設される。さらに絶縁体ケース７−１は、ヒータ９と第３電極３−１との間に隙間７ｅを形成する凹部を有する。この隙間７ｅには、導体形成部２ｄ及び導体形成部３ｄを通して低融点導体４が充填される。又、低融点導体４の充填範囲を規定するために、隙間７ｅには、レジスト部８を形成するのが好ましい。
その他の構成部分は、上述の電流遮断装置１０１と同じである。
【００４２】
上述の相違箇所について詳しく説明する。
ヒータ９は、低融点導体４を能動的に加熱し軟化あるいは溶融する加熱手段の一例に相当し、本実施形態ではセラミックヒータにて構成される。ヒータ９は、シース部９Ａと、その下面に装着された発熱体１０と、発熱体１０に電気的に接続され電力供給を行うリード線１１とを有する。シース部９Ａの材料は、絶縁体であればよいが、例えばアルミナ等が高融点で絶縁性も高いため適している。実施の形態２では、厚み１ｍｍのアルミナを使用している。ヒータ９は、当該電流遮断装置１０２が接続される回路とは電気的に接続されておらず、電流遮断装置１０２の動作を妨げない。ヒータ９は、このような機能を有するものであればよく、セラミックヒータに限定されない。
【００４３】
シース部９Ａは、本実施形態では、平板形状であり、図８に示すように、幅方向５１において第３電極３−１の幅寸法以下のサイズにてなり、長手方向５０において重畳部５４の長さにほぼ等しい長さを有する。
発熱体１０は、幅方向５１においてシース部９Ａの幅寸法以下の幅寸法、及び長手方向５０においてシース部９Ａの長さ寸法以下の長さを有するが、可能な限り広いのが好ましい。但し、発熱体１０の幅寸法は、第３電極３−１の幅寸法を超えることはないのが好ましく、低融点導体４の幅寸法を超えるのが好ましい。即ち、セラミックヒータ９のシース部９Ａに接触している第３電極３−１、低融点導体４の領域に対応して発熱体１０が配置されていることが好ましい。
【００４４】
このように、セラミックヒータ９のシース部９Ａと発熱体１０とを配置することで、セラミックヒータ９から発生する熱を効率的に低融点導体４に伝達し、セラミックヒータ９の温度上昇を抑制しながら、効率的に低融点導体４を加熱することが可能となる。もちろん、本実施形態のような構成に限定するものではなく、シース部９Ａの幅寸法が第３電極３−１の幅寸法を超えるようにしてもよいし、発熱体１０の幅寸法が第３電極３−１を超えるようにしてもよい。
【００４５】
又、上述の電流遮断装置１０２では図６に示すように、重畳部５４に形成される第２電極２の導体形成部２ｄと第３電極３−１の導体形成部３ｄとは、同形状で同サイズである。しかしながら、これに限定するものではなく、第２電極２の導体形成部２ｄと、第３電極３−１の導体形成部３ｄとにおける形状及びサイズの少なくとも一方を、互いに異ならせても良い。図９は、実施の形態２による電流遮断装置１０２の変形例である電流遮断装置１０２−１における重畳部５４の拡大図であり、この図９では、第３電極３−１の導体形成部３ｄに比べて第２電極２の導体形成部２ｄのサイズを大きくした場合を示している。
【００４６】
低融点導体４は、第２電極２の導体形成部２ｄ、第３電極３−１の導体形成部３ｄ、及び第３電極３−１とシース部９Ａとの隙間７ｅに充填される。これによって、第２電極２と、第３電極３−１と、セラミックヒータ９との結合が行われる。導体形成部２ｄ及び導体形成部３ｄの平面形状は、それぞれを有する第２電極２及び第３電極３−１の幅寸法よりも小さい、例えば円形等であるが、低融点導体４を目的の形状に形成でき、第２電極２と第３電極３−１とを電気的及び機械的に接続でき、セラミックヒータ９に接触もしくは機械的に接続できる形状であればよい。
【００４７】
上記隙間７ｅは、厚み方向５２において本実施形態では例えば０．５ｍｍ程度の大きさである。隙間７ｅにも低融点導体４を充填することで、セラミックヒータ９から発生する熱をより効率的に低融点導体４に伝達することが可能となる。この場合、隙間７ｅにおいて所望の範囲に低融点導体４を形成するため、レジスト部８を第３電極３−１又はセラミックヒータ９に設けるのが好ましい。
【００４８】
セラミックヒータ９から発生する熱を効率的に低融点導体４に伝達させ、また、電流遮断装置１０２が動作したときにセラミックヒータ９を移動させないようにするために、上述した図６から図９に示す構成を採るのが好ましい。しかしながら、隙間７ｅを形成せず、セラミックヒータ９を直接に第３電極３−１に接触あるいは機械的に接続させてもよいし、また、第３電極３−１に導体形成部３ｄを形成せず、つまり第３電極３−１には低融点導体４が充填されず、セラミックヒータ９が間接的に第２電極２の導体形成部２ｄを加熱するようにしてもよい。さらには、第２電極２と第３電極３−１との電気的接続を図りながらセラミックヒータ９が第２電極２の低融点導体４を直接に加熱可能なようにセラミックヒータ９を第２電極２に接触させて配置してもよい。
【００４９】
リード線１１は、電流遮断装置１０２、１０２−１の動作を阻害せず、かつ電流遮断装置１０２，１０２−１と電気的に接触することのないように発熱体１０に電気的に接続する。即ち、リード線１１は発熱体１０との接続部を除いて絶縁性の被膜等で覆われ、電気的に絶縁されていることが好ましい。
【００５０】
以上のように構成された実施の形態２による電流遮断装置１０２，１０２−１の製造方法は、基本的に図１１に示す電流遮断装置１０１の製造方法と同様であり、ステップＳ６１とステップＳ６２との間、又は、ステップＳ６２とステップＳ６３との間にて、セラミックヒータ９を低融点導体４の下方に配設する工程を追加することで実行可能である。
【００５１】
以上のように構成された実施の形態２による電流遮断装置１０２，１０２−１の動作について説明する。
電流遮断装置１０２，１０２−１の基本的動作は、上述した実施の形態１の電流遮断装置１０１の動作に同じであり、規定値以上の過電流が第１電極１、第２電極２、及び第３電極３−１を流れたときには、低融点導体４が軟化又は溶融し、付勢部材６の付勢力により第２電極２が第３電極３−１から引き離され、第１電極１と第３電極３−１との間の導通が遮断される。
よって、上述した電流遮断装置１０１が奏する効果については、本実施の形態２による電流遮断装置１０２，１０２−１も奏することができる。
【００５２】
さらに、本実施形態の電流遮断装置１０２，１０２−１では、電流遮断装置１０２，１０２−１とは独立してリード線１１からの通電によりセラミックヒータ９の発熱体１０を加熱し、低融点導体４を予め加熱可能である。よって、予めセラミックヒータ９を加熱することで、規定値以上の電流が第１電極１、第２電極２、及び第３電極３−１を流れたとき、つまり低融点導体４に流れた場合に、低融点導体４を通常よりも軟化あるいは溶融し易い状態にすることが可能である。したがって、実施の形態１における電流遮断装置１０１に比べて、より迅速に第１電極１と第３電極３−１との間の導通を遮断することが可能となる。よって、回路遮断動作が起こったときに発生するアーク放電を、より短時間で確実に消弧することができる。このように、実施の形態２による電流遮断装置は高電圧におけるアーク遮断特性が高められている。
【００５３】
更には、実施の形態２においては、低融点導体４に流れている電流に関係なく、セラミックヒータ９によって低融点導体４を軟化あるいは溶融させることが可能である。又、セラミックヒータ９の発熱量を調節することで、低融点導体４を分離させるまでの時間を、ある程度任意に設定することが可能になるという効果を得ることができる。
【００５４】
又、実施の形態１における電流遮断装置１０１の場合と同様に、本実施の形態２においても、付勢部材６の取り付け作業は、各電極１〜３を全て接続した後に行うため、電流遮断装置の組み立てを容易に行うことができ、組み立て時の作業性も高められている。
【００５５】
実施の状態３．
次に、本発明の実施の形態３における電流遮断装置について、図１０を参照して説明する。
上述の実施形態２における電流遮断装置１０２では、図８に示すように、可撓導体５としてＡｌリボンやＣｕ板等の薄い金属板を使用している。これに対し、本実施形態３における電流遮断装置１０３では、可撓導体５として、金属ワイヤ１４を用いている点で相違する。尚、電流遮断装置１０３におけるその他の構成部分は、電流遮断装置１０２の構成に同じである。
【００５６】
金属ワイヤ１４として、本実施形態では、例えば直径４００μｍのＡｌワイヤを使用しているが、低融点導体４よりも高い融点を有する導体であれば他の材料でもよい。例えば、Ｃｕは高融点で電気抵抗率も低く、接合も容易であるため適している。又、金属ワイヤ１４の断面形状は、円形の他、楕円形、四角形、三角形等であってもよい。又、金属ワイヤ１４を用いた場合、扱う電流値に応じて使用する金属ワイヤ１４の本数や、形状について、金属板を使用する場合に比較して、自由に変更可能であるという利点がある。又、変形の自由度も高く、その配置も上下に重ねて設けることが可能であるという利点もある。
尚、実施の形態３における電流遮断装置１０３の動作及び製造方法については、実施の形態１又は２における電流遮断装置１０１等と同様であるため説明を省略する。
【００５７】
尚、上述した各実施の形態１〜３を適宜組み合わせた構成を採ることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施の形態１による電流遮断装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す電流遮断装置の構成を示す平面図である。
【図３】図１に示す電流遮断装置において、低融点導体の溶断時の状態を示す断面図である。
【図４】図１に示す電流遮断装置における低融点導体部分を拡大した断面図である。
【図５】図１に示す電流遮断装置の変形例の構成を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態２による電流遮断装置の構成を示す断面図である。
【図７】図６に示す電流遮断装置において、低融点導体の溶断時の状態を示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態２による電流遮断装置の構成を示す平面図である。
【図９】図８に示す電流遮断装置における低融点導体部分の変形例における構成を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態３による電流遮断装置の構成を示す平面図である。
【図１１】図１に示す電流遮断装置の製造方法の概略を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００５９】
１  第１電極、２  第２電極、３  第３電極、４  低融点導体、５  可撓導体、
６  付勢部材、７  絶縁体ケース、９  セラミックヒータ、９Ａ  シース部、
１０  発熱体、１４  金属ワイヤ、５４  重畳部、
１０１〜１０３  電流遮断装置。
【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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【図１１】
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