(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源側に接続されると共に第１の接点部を備える第１のバスバーと、
負荷側に接続されると共に第２の接点部を備える第２のバスバーと、
これら第１及び第２の接点部を内部に収容するハウジングと、
このハウジングの内部に挿入されて前記第１及び第２の接点部を短絡させるプラグと、
このプラグに取り付けられる把持部と、
前記プラグが前記第１及び第２の接点部を短絡／開放する際に、前記プラグと前記第１及び第２の接点部との間に起こるアーク放電の軌跡を制御する磁界を発生させる磁界印加手段とを備え、
前記第１及び第２の接点部は、前記プラグの挿入方向側に前記第１及び第２の接点部よりも先に前記プラグに接触するアーク吸収部をそれぞれ備え、
前記磁界印加手段は、前記プラグと前記アーク吸収部との間に起こるアーク放電の軌跡を制御する磁界を発生させるものである
ことを特徴とする電源遮断装置。
【請求項２】
前記プラグ上の前記アーク吸収部が接触する位置と、前記プラグ上の前記第１及び第２の接点部が接触する位置とが異なることを特徴とする請求項１記載の電源遮断装置。
【請求項３】
前記プラグは、両端部が前記把持部に接続された円形断面を有する円柱形状の金属部材からなり、前記第１及び第２の接点部の前記プラグとの接触部分は、前記プラグの外面形状に合わせた曲面形状を備えて形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の電源遮断装置。
【請求項４】
前記磁界印加手段は、前記プラグの外面形状に沿って磁束が形成される磁界を発生させ、前記アーク放電の軌跡を制御するように前記プラグの挿入方向に対して所定の角度をもって備えられるものであることを特徴とする請求項３記載の電源遮断装置。
【請求項５】
電源側に接続されると共に第１の接点部を備える第１のバスバーと、
負荷側に接続されると共に第２の接点部を備える第２のバスバーと、
これら第１及び第２の接点部を内部に収容するハウジングと、
このハウジングの内部に挿入されて前記第１及び第２の接点部を短絡させるプラグと、
このプラグに取り付けられる把持部と、
前記プラグが前記第１及び第２の接点部を短絡／開放する際に、前記プラグと前記第１及び第２の接点部との間に起こるアーク放電の軌跡を制御する磁界を発生させる磁界印加手段とを備え、
前記プラグは、両端部が前記把持部に接続された円形断面を有する円柱形状の金属部材からなり、前記第１及び第２の接点部の前記プラグとの接触部分は、前記プラグの外面形状に合わせた曲面形状を備えて形成され、
前記磁界印加手段は、前記プラグの外面形状に沿って磁束が形成される磁界を発生させ、前記アーク放電の軌跡を制御するように前記プラグの挿入方向に対して所定の角度をもって備えられるものである
ことを特徴とする電源遮断装置。
【請求項６】
前記プラグは、軸を中心に回動自在となるように前記把持部に接続されていることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項記載の電源遮断装置。
【請求項７】
前記プラグは、両端部が前記把持部に接続された矩形断面を有する角柱形状の金属部材からなり、前記第１及び第２の接点部の前記プラグとの接触部分は、前記プラグの外面形状に合わせた矩形面形状を備えて形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の電源遮断装置。
【請求項８】
前記磁界印加手段は、永久磁石であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の電源遮断装置。
【請求項９】
前記磁界印加手段は、電磁石であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の電源遮断装置。
【請求項１０】
前記磁界印加手段は、ヨークを備えて構成されるものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の電源遮断装置。
【請求項１１】
前記プラグは、非磁性体からなるものであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項記載の電源遮断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車のメインヒューズボックス（Main Fuse Box）（以下、「Ｍ／Ｂ」と呼ぶ。）等に搭載され、電源と負荷との間を電気的に遮断するための電源遮断装置に関し、特に電気的接触信頼性を向上させることができる電源遮断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車用機器の多電子化に伴い、車輌電源電圧を１４ボルト（Ｖ）から４２ボルトに昇圧したものが実施され始めている。このような車輌電源の高電圧化に伴い、Ｍ／Ｂ等には、安全性確保のため電源遮断装置が搭載されている。図６は、このような電源遮断装置を説明するための図である。
【０００３】
図６（ａ）に示すように、電源遮断装置１００は、合成樹脂等からなるカバー１０１内に、電源（バッテリ）側の接点部１０２ａと、負荷側の接点部１０２ｂとを収容してなり、それぞれの接点部１０２ａ，１０２ｂは、導電部１０３ａ，１０３ｂを介して電源側のバスバー１０４ａと、負荷側のバスバー１０４ｂとにボルト１０５で留められナット１０６で固定されている。各接点部１０２ａ，１０２ｂ内には、同図（ｂ）に示すように、ルーバー状の接触子１０７を備えた、いわゆるマルチコンタクトと呼ばれる接触部１０８ａ，１０８ｂがそれぞれ設けられており、これら接触部１０８ａ，１０８ｂに、例えば丸棒状のプラグ１０９の表面と接触し、電源遮断装置１００の導電部１０３ａ，１０３ｂを介して電源側のバスバー１０４ａと負荷側のバスバー１０４ｂとを電気的に接続する（短絡する）構造からなる。これとは反対に、電源側のバスバー１０４ａと負荷側のバスバー１０４ｂとを電気的に遮断する（開放する）ときは、接触部１０８ａ，１０８ｂに挿入されているプラグ１０９を抜くことにより遮断することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような大電圧回路における電源遮断装置１００においては、同図（ｂ）に示すように、プラグ１０９を接触部１０８ａ，１０８ｂに挿抜する際に、プラグ１０９が接触子１０７と接触する瞬間又は接触が切り離される瞬間（この例では、接点部１０２ｂの接触部１０８ｂにおける接触子１０７とプラグ１０９との先端部分で接触／非接触する瞬間）に、いわゆるアーク放電が発生し、そのエネルギーでプラグ１０９の表面を溶損したり、接触部１０８ｂを傷つけたりする場合があり、接触信頼性を著しく損ねてしまう可能性がある。
【０００５】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、電気的接触信頼性を向上させることができる電源遮断装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電源遮断装置は、電源側に接続されると共に第１の接点部を備える第１のバスバーと、負荷側に接続されると共に第２の接点部を備える第２のバスバーと、これら第１及び第２の接点部を内部に収容するハウジングと、このハウジングの内部に挿入されて前記第１及び第２の接点部を短絡させるプラグと、このプラグに取り付けられる把持部と、前記プラグが前記第１及び第２の接点部を短絡／開放する際に、前記プラグと前記第１及び第２の接点部との間に起こるアーク放電の軌跡を制御する磁界を発生させる磁界印加手段とを備え、前記第１及び第２の接点部は、前記プラグの挿入方向側に前記第１及び第２の接点部よりも先に前記プラグに接触するアーク吸収部をそれぞれ備え、前記磁界印加手段は、前記プラグと前記アーク吸収部との間に起こるアーク放電の軌跡を制御する磁界を発生させるものであることを特徴とする。また、この発明に係る電源遮断装置は、電源側に接続されると共に第１の接点部を備える第１のバスバーと、負荷側に接続されると共に第２の接点部を備える第２のバスバーと、これら第１及び第２の接点部を内部に収容するハウジングと、このハウジングの内部に挿入されて前記第１及び第２の接点部を短絡させるプラグと、このプラグに取り付けられる把持部と、前記プラグが前記第１及び第２の接点部を短絡／開放する際に、前記プラグと前記第１及び第２の接点部との間に起こるアーク放電の軌跡を制御する磁界を発生させる磁界印加手段とを備え、前記プラグは、両端部が前記把持部に接続された円形断面を有する円柱形状の金属部材からなり、前記第１及び第２の接点部の前記プラグとの接触部分は、前記プラグの外面形状に合わせた曲面形状を備えて形成され、前記磁界印加手段は、前記プラグの外面形状に沿って磁束が形成される磁界を発生させ、前記アーク放電の軌跡を制御するように前記プラグの挿入方向に対して所定の角度をもって備えられるものであることを特徴とする。
【０００７】
この発明の電源遮断装置によれば、プラグと第１及び第２の接点部との間に起こるアーク放電の軌跡を制御する磁界を発生させる磁界印加手段を備えるため、プラグの挿抜時に発生するアーク放電のアークの軌跡（以下、「アークパス」と呼ぶ。）を曲げて、プラグや上記両接点部へのアーク放電の影響を低減させることが可能となる。これにより、プラグと上記両接点部との接触信頼性を向上させることができると共に、プラグに形成されるアーク痕を小さくしプラグの寿命を延ばすことができる。
【０００８】
なお、磁界印加手段は、例えば永久磁石や電磁石であることが好ましい。また、磁界印加手段は、ヨークを備えて構成されるものであることが好ましい。ヨーク等で磁石部分に磁気回路を形成すれば、使用する磁石を小さくすることができる。
【０００９】
第１及び第２の接点部は、プラグの挿入方向側に第１及び第２の接点部よりも先にプラグに接触するアーク吸収部をそれぞれ備え、磁界印加手段は、プラグとアーク吸収部との間に起こるアーク放電の規制を制御する磁界を発生させるものであることが好ましい。これにより、プラグの挿抜時にアーク痕が第１及び第２の接点部に形成されることがなく、プラグと接点部との接触信頼性を向上させることができる。
【００１０】
この場合、プラグ上のアーク吸収部が接触する位置と、プラグ上の第１及び第２の接点部が接触する位置とが異なることが好ましい。このようにすれば、プラグ上のプラグと接点部との実質的な接触部分にはアーク痕が形成されることがなく、より効果的にプラグと接点部との接触信頼性を向上させることができる。
【００１１】
なお、プラグは、両端部が前記把持部に接続された円形断面を有する円柱形状の金属部材からなり、第１及び第２の接点部のプラグとの接触部分は、プラグの外面形状に合わせた曲面形状を備えて形成されていることが好ましく、この場合、プラグは、軸を中心に回動自在となるように把持部に接続されていることが好ましい。このようにすれば、プラグとアーク吸収部との間で発生するアーク痕がプラグの所定箇所に集中して形成されることがなく、結果的にプラグの寿命を延ばすことが可能となる。
【００１２】
なお、プラグが円柱形状の場合、磁界印加手段は、プラグの外面形状に沿って磁束が形成される磁界を発生させ、アーク放電の軌跡を制御するようにプラグの挿入方向に対して所定の角度をもって備えられるものであることが好ましい。こうすることで、プラグとアーク吸収部との間で、プラグの挿入方向に対して斜めに発生するアーク放電のアークパスに対して磁束を直角に交わらせ、アークパスを曲げることができる。
【００１３】
また、プラグは、例えば両端部が把持部に接続された矩形断面を有する角柱形状の金属部材からなり、第１及び第２の接点部のプラグとの接触部分は、プラグの外面形状に合わせた矩形面形状を備えて形成されていること等が考えられる。
【００１４】
なお、プラグとしては、例えば銅や黄銅等の非磁性体からなるものであることが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して、この発明の実施の形態を説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る電源遮断装置の分解斜視図、図２は、図１の一部拡大図である。
図１に示すように、電源遮断装置１は、合成樹脂等から形成された上部カバー２と、この上部カバー２が取り付けられる電源遮断装置本体３とからなるハウジング４と、このハウジング４の電源遮断装置本体３に取り付けられた第１の接点部１０を備える第１のバスバーとしての電源側バスバー２０と、同じく電源遮断装置本体３に取り付けられた第２の接点部１１を備える第２のバスバーとしての負荷側バスバー２１と、これら第１及び第２の接点部１０，１１と接続されて電源側及び負荷側バスバー２０，２１を短絡させるプラグ（第１及び第２の接点部１０，１１間を電気的に導通させる導電部材のことをいう。以下同じ）５と、このプラグ５の挿抜による第１の接点部１０と第２の接点部１１との短絡／開放時に発生するアーク放電のアークパスを制御する磁界を発生させるための磁界印加手段としての磁界形成部１５とを備えて構成されている。なお、この例では、電源遮断装置１は、電源であるバッテリ２５の上部に搭載されていることとする。
【００１６】
電源側バスバー２０は、図示しないボルト及びナット等で電源側ハーネス２２及びバッテリ２５の電源側端子（図示せず）に接続された上で電源遮断装置本体３に取り付けられ、負荷側バスバー２１は、同じく図示しないボルト及びナット等で負荷側ハーネス２３に接続された上で電源遮断装置本体３に取り付けられている。なお、この例では、電源側バスバー２０には、第１の接点部１０と電源側ハーネス２２との間にメインヒューズ２４が介在するように取り付けられており、プラグ５により短絡した電源側バスバー２０と負荷側バスバー２１とで構成される回路に規定容量を超える大電流が流れたときにその回路を保護するように設計されている。また、プラグ５は、この例では丸棒状（円形断面を有する円柱形状）の銅や黄銅等の金属部材からなり、両端部が合成樹脂等からなる把持部５ａに接続された形状で構成されているため、プラグ５の第１及び第２の接点部１０，１１への挿抜時には、この把持部５ａを把持してプラグ５を操作することができるようになっている。
【００１７】
一方、図２に示すように、電源側及び負荷側バスバー２０，２１にそれぞれ備えられた第１及び第２の接点部１０，１１におけるプラグ５との接触部分１０ａ，１１ａは、プラグ５の外面形状に合わせた曲面形状を備えて構成されており、プラグ５と確実に接触することができる構造を備えている。このため従来のマルチコンタクト方式に用いられていたようなルーバー状の接触子等の部品が不要となる。また、第１及び第２の接点部１０，１１がそれぞれ電源側及び負荷側バスバー２０，２１と一体的に形成されているため、接点部とバスバーとをボルトやナット等で接続していた従来の電源遮断装置よりも接続信頼性を向上させることができる。
【００１８】
なお、この例の第１及び第２の接点部１０，１１には、プラグ５の挿入方向側に上記両接点部１０，１１よりも先にプラグ５に接触するアーク吸収部１２，１３がそれぞれ形成され、これらアーク吸収部１２，１３のプラグ５の挿入方向に直交する方向の外側周囲には、ヨーク（磁性体部材）１６と一対の磁石１７ａ，１７ｂとから構成される磁界形成部１５が備えられている。なお、磁石１７ａ，１７ｂは、永久磁石や電磁石等を用いることができる。アーク吸収部１２，１３は、プラグ５を第１及び第２の接点部１０，１１に挿入する際にプラグ５との所定の間隔（距離）まで近づいたとき、又はプラグ５を第１及び第２の接点部１０，１１から抜去する際のその瞬間に、プラグ５との間で発生するアーク放電を上記両接点部１０，１１側に吸収する部分であり、両接点部１０，１１のプラグ５との接触部分１０ａ，１１ａをアーク痕により傷つけてしまうことを回避するために設けられている。これにより、両接点部１０，１１にアーク痕が形成されることはないので、両接点部１０，１１におけるプラグ５との接触信頼性を向上させることができる。
【００１９】
磁界形成部１５は、プラグ５とアーク吸収部１２，１３との間のアーク放電発生部分に影響を与える（アークパスを制御する）磁界を発生させ、発生するアーク放電のアークパスを曲げてアークの影響を低減するために設けられている。なお、この例の磁界発生部１５では、より効果的にアークパスを曲げるための工夫が盛り込まれている。即ち、図３に示すように、ヨーク１６に備えられた磁石１７ａ，１７ｂの図中矢印で示す磁界発生方向が、それぞれ接点部１０（１１）のアーク吸収部１２（１３）とプラグ５との間で発生するアーク１８に対して直角に交わるように、磁石１７ａ，１７ｂはプラグ５の挿入方向に対して所定の角度をもって斜めに取り付けられている。磁石１７ａ，１７ｂがこのようにヨーク１６に取り付けられているため、図４に示すように、プラグ５とアーク吸収部１２，１３（図４では、１３のみ図示）との間で発生するアーク１８のアークパスを最大限に曲げることができる。その結果、図５（ａ）に示すように、出願人が実施したプラグ５の挿入時において発生するアーク放電のプラグ５に対する影響調査では、同図（ｂ）に示すように電源遮断装置１に磁界形成部１５を設けない場合に比べて、同図（ｃ）に示すように磁界形成部１５を設けた場合では、プラグ５の表面に形成されるアーク痕の大きさが小さくなることが確認できた。したがって、磁界形成部１５によりアーク放電によるプラグ５に対する損傷を低減することができると共に、磁界形成部１５を設けない場合に比べて更にアーク放電の影響を低減することが可能となる。
【００２０】
なお、この例のアーク吸収部１２，１３のように、プラグ５の軸方向に対する第１及び第２の接点部１０，１１とプラグ５との接触位置とは異なる位置でプラグ５と接触する位置にそれぞれアーク吸収部１２，１３が形成されていると、プラグ５の表面に形成されるアーク痕が両接点部１０，１１との実質的な接触部分（図１中の５ｂ，５ｃ参照）に形成されることはないので、両接点部１０，１１におけるプラグ５との接触信頼性を更に向上させることが可能となる。
【００２１】
また、図２に示すように、プラグ５が、プラグ５の軸Ａ−Ａ´を中心として図中矢印方向に回動自在な構造で把持部５ａに接続されるように構成すると、プラグ５の両接点部１０，１１への挿抜時にアーク吸収部１２，１３とプラグ５との間で発生するアーク痕がプラグ５の表面の一定の箇所に集中して形成されることを防ぎ、アーク痕の形成をプラグ５の円周表面上に拡散することができるので、結果的にプラグ５の寿命を延ばし、接触信頼性を更に向上させることが可能となる。
【００２２】
なお、上記例では、プラグ５の形態として円柱形状のものを用い、第１及び第２の接点部１０，１１の接触部分１０ａ，１１ａの形状としてプラグ５の外面形状に合わせた曲面形状を備えたものを用いて説明したが、これに限定されるものではなく、例えば矩形断面を有する角柱形状の銅や黄銅等の金属部材からなるものを用い、第１及び第２の接点部１０，１１の接触部分１０ａ，１１ａの形状としてプラグ５の外面形状に合わせた矩形面形状を備えたものを用いるようにしても良いことはいうまでもない。
【００２３】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明の電源遮断装置によれば、プラグと第１及び第２の接点部との間に起こるアーク放電の軌跡を制御する磁界を発生させる磁界印加手段を備えるため、プラグの挿抜時に発生するアーク放電のアークパスを曲げて、プラグや上記両接点部へのアークの影響を低減させることが可能となる。これにより、プラグと上記両接点部との接触信頼性を向上させることができると共に、プラグに形成されるアーク痕を小さくしプラグの寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の一実施形態に係る電源遮断装置の分解斜視図である。
【図２】  図１の一部拡大図である。
【図３】  同電源遮断装置の磁界形成部を説明するための図である。
【図４】  同電源遮断装置におけるアーク放電のアークパスの曲がりを説明するための図である。
【図５】  同電源遮断装置に磁界形成部を設けない場合と設けた場合とでプラグの表面に形成されるアーク痕を説明するための図である。
【図６】  従来の電源遮断装置を説明するための図である。
【符号の説明】
１…電源遮断装置、２…上部カバー、３…電源遮断装置本体、４…ハウジング、５…プラグ、５ａ…把持部、５ｂ，５ｃ，１０ａ，１１ａ…接触部分、１０…第１の接点部、１１…第２の接点部、１２，１３…アーク吸収部、１５…磁界形成部、１６…ヨーク、１７ａ，１７ｂ…磁石、２０…電源側バスバー、２１…負荷側バスバー、２２…電源側ハーネス、２３…負荷側ハーネス、２４…メインヒューズ、２５…バッテリ。
【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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