(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路を強制遮断するための回路遮断器であって、
回路構成用導体を収容するとともにガス排出口が設けられたケースと、
このケース内に収容され、火薬を爆発させてその爆発力により上記回路構成用導体を破断して回路を強制破断するスクイブと、
上記爆発により上記ケース内に発生して上記ガス排出口から排出されるガスを遮断器外部へ排出するためのガス排出路を形成する通路形成部材と、
上記ガス排出路内に充填され、上記ガスの通過は許容しながら火炎の伝播を抑止する多孔体とを備え、
上記通路形成部材は、上記ケースをそのガス排出口側から塞ぐように上記ケースに装着される略筒状のケース装着部と、このケース装着部の上記ガス排出口側の端部から当該ガス排出口からの上記ガスの排出方向と略直交する方向に延びて上記ガス排出路を形成する略筒状の通路形成部とを有し、この通路形成部の長手方向の少なくとも一部に上記多孔体が充填されていることを特徴とする回路遮断器。
【請求項２】
請求項１記載の回路遮断器において、上記多孔体が金属材料製のメッシュからなることを特徴とする回路遮断器。
【請求項３】
請求項１または２記載の回路遮断器において、上記ガス排出口に対向する位置に上記多孔体が充填されていることを特徴とする回路遮断器。
【請求項４】
請求項３記載の回路遮断器において、上記多孔体が上記ガス排出路の長手方向全域にわたって充填されるとともに、この多孔体に凹部が形成され、当該凹部内に上記ケースの端部であって上記ガス排出口が設けられている側の端部が嵌め込まれていることを特徴とする回路遮断器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車両において、非常時に回路を強制的に遮断させるための回路遮断器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記のような回路遮断器として、特開平１０−５５７４２号公報に示されるようなものが知られている。この公報にかかる遮断器は、回路中に組み込まれる回路構成用導体をケース内に収容する一方、この導体の下方に火薬を爆発させる爆発手段を有するものであり、非常時にはその爆発手段を作動させて上記導体を爆破することにより、回路を速やかに強制破断するようにしたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記回路遮断器において、ケース内が完全に密封されていると、火薬の爆発によるガスの発生でケース内が過剰に昇圧するおそれがあり、また、ケース内温度も下がりにくくなるため、当該ケースにはガス抜き用の孔を設けておくことが好ましい。しかしながら、このようなガス抜き孔を設けると、当該孔からガスだけでなく火炎までケース外部に飛散して周辺部品に悪影響を与えてしまうおそれが生じる。従って従来は、このような火炎の飛散を防ぐために、十分な大きさをもつ頑強なカバーでケースを覆い、あるいはケース自体を大型化しなければならず、これが遮断器全体の小型化、軽量化の大きな妨げとなっていた。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑み、特に大型化することなく、その遮断作動時の高い安全性を確保できる回路遮断器を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための手段として、本発明は、回路を強制遮断するための回路遮断器であって、回路構成用導体を収容するとともにガス排出口が設けられたケースと、このケース内に収容され、火薬を爆発させてその爆発力により上記回路構成用導体を破断して回路を強制破断するスクイブと、上記爆発により上記ケース内に発生して上記ガス排出口から排出されるガスを遮断器外部へ排出するためのガス排出路を形成する通路形成部材と、上記ガス排出路内に充填され、上記ガスの通過は許容しながら火炎の伝播を抑止する多孔体とを備え、上記通路形成部材は、上記ケースをそのガス排出口側から塞ぐように上記ケースに装着される略筒状のケース装着部と、このケース装着部の上記ガス排出口側の端部から当該ガス排出口からの上記ガスの排出方向と略直交する方向に延びる略筒状の通路形成部とを有し、この通路形成部の長手方向の少なくとも一部に上記多孔体が充填されているものである。
【０００６】
この構成によれば、ケース内外を連通するガス排出路が設けられるとともに、そのガス排出路内に多孔体が設けられているため、上記爆発によってケース内に生じたガスは速やかにケース外へ排出される一方、外部への火炎の伝播が多孔体によって抑止される。この火炎伝播抑止のメカニズムは次の通りである。
【０００７】
▲１▼  固体壁による消炎現象
火炎伝播先に図７に示すような固体面が存する場合、その火炎温度と固体表面温度との間には大きな格差があり、著しい温度勾配が生じる。そして、両温度の間に燃焼限界火炎温度が存在するため、この温度よりも低温の領域、すなわち、固体表面から所定距離dまでの領域には火炎が伝播できず消炎し、当該領域は無炎領域（デッドスペース）となる。このデッドスペースの寸法dは燃焼条件によって決まっているので、この寸法dに対応する寸法（消炎距離）よりも小寸の隙間を形成すれば、当該隙間を通じては火炎が伝播できないことになる。従って、ガス排出路内に多数の小径孔をもつ多孔体を設ければ、ケース内に発生したガスは速やかに抜きながら、遮断器外への火炎の伝播を抑止することが可能になる。従って、本発明にかかる多孔体の孔径はなるべく小さいことが望ましく、数ミクロン程度のものが好適である。
【０００８】
▲２▼  発生圧力の低下
燃焼は、圧力が高いほど激しくなる。特に火薬を用いる場合、その爆発により発生する圧力は相当高いものとなる。これに対し、本発明のようにガス排出路を設け、このガス排出路内にガス流通性に優れた多孔体を配するようにすれば、ケース内のガスを抜くことによってケース内圧力を速やかに下げることができ、前記▲１▼の作用と相俟って火炎伝播を効果的に抑制することができる。特に、上記多孔体を金属材料製のメッシュで形成した場合、発生ガス中の約９８％をケース外へ瞬時に放出できることが確認されており、これにより高い燃焼抑制効果が得られる。
【０００９】
▲３▼  多孔体による吸熱
多孔体はその表面積が非常に大きいので、火炎のもつ温度を効果的に下げることができる。特に、熱伝導性の高い金属製のメッシュで多孔体を構成すれば、燃焼温度を効果的に下げて燃焼の抑制に寄与することができる。
【００１０】
ただし、本発明にいう多孔体の構造はメッシュに限られるものではなく、ハニカム構造体や連続発泡体なども適用が可能である。また、その材質も、金属のほか、セラミックス、耐火性繊維、耐熱性樹脂等が適用可能である。
【００１１】
上記ガス排出路は上記爆発によりガスが発生する方向と略直交する方向に延びており、その長手方向の少なくとも一部に上記多孔体が充填されているので、ガス排出路がガス発生方向と同方向を向くものに比べ、外部への火炎の伝播をより確実に阻止することが可能になる。
【００１２】
また、上記ケースのガス排出口からガスが排出される方向と略直交する方向に延びる略筒状の通路形成部材が上記ガス排出口を塞ぐように上記ケースに装着され、かつ、この通路形成部材により形成されたガス排出路の長手方向の少なくとも一部に上記多孔体が充填されているので、多孔体の充填作業が容易になるとともに、既存のケースをそのまま利用するといったことも可能になる。
【００１３】
この場合、ガス排出口に対向する位置に上記多孔体を充填すれば、発生ガスの圧力を上記多孔体によって分散することができ、通路形成部材やケースの強度的負担を軽減することができる。
【００１４】
また、上記ガス排出路の長手方向全域にわたって上記多孔体を充填すれば、外部への火炎の伝播をより確実に抑止できる。
【００１５】
さらに、上記多孔体が上記ガス排出路の長手方向全域にわたって充填されるとともに、この多孔体に凹部が形成され、当該凹部内に上記ケースの端部であって上記ガス排出口が設けられている側の端部が嵌め込まれているものでは、火炎伝播阻止の機能は高く保持しながら、上記嵌め込み方向への寸法を削減して遮断器全体の小型化を図ることが可能になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。なお、以下の実施の形態では、車両のバッテリーから各電装品へ電源を供給するための回路中に設けられ、その車両衝突時等の非常時に当該電源供給回路を強制的に遮断するための電源遮断器を示すが、本発明にかかる電源遮断器の用途はこれに限られず、回路を緊急遮断する場合に広く適用ができるものである。
【００１７】
この実施の形態にかかる遮断器は、回路遮断機能を持つ遮断器本体１０と、これに接続される通路形成部材２０とを備えている。
【００１８】
遮断器本体１０は、スクイブ１２を保持するスクイブ保持部１３と、これを外側から覆うケース１４とを備えている。ケース１４は、合成樹脂等の絶縁材料からなるインナーケース１４ａと、このインナーケース１４ａを外側から覆う補強用の金属製アウターケース１４ｂとからなり、上記インナーケース１４ａとスクイブ保持部１３との間にバスバー１６が挟み込まれている。
【００１９】
スクイブ１２は、火薬を内蔵し、車両衝突時等の非常時に図略のコントロールユニットからリード線Ｄを通じて電気信号を受けることにより、上記火薬を爆発させてその爆発力を前方（図２（ａ）（ｂ）では左方）に出力するものである。
【００２０】
バスバー１６は、前記電源供給回路におけるバッテリーと各電装品側の回路とをつなぐ回路構成用導体であり、その中間部がケース１４内に組み込まれる一方、両端部１６ａ，１６ｂはケース外に導出されて接続端子部を構成している。このバスバー１６の中間部分は前記スクイブ１２の前方に位置し、このスクイブ１２の出力する爆発力で破断される破断部１８とされている。図例では、この破断部１８の肉厚が局所的に削減され、他の部分よりも破断しやすくなるように配慮がなされている。
【００２１】
上記破断部１８よりもさらに前方に位置するケース１４の側壁には、複数のガス排出口１９が設けられている。これらのガス排出口１９は、前記爆発によりケース１４内に発生したガスをケース外へ排出するためのものである。
【００２２】
さらに、この回路遮断器の特徴として、上記ケース１４には通路形成部材２０が装着されている。
【００２３】
この通路形成部材２０は、上記ケース１４を前側（図２及び図３では左側）から覆う略角筒状のケース装着部２１と、このケース装着部２１の前端から下方に延びる通路形成部２２とを有している。
【００２４】
ケース装着部２１の上下壁の後端には、他の部分よりも一段外側に膨出した段部２３が形成される一方、ケース１４の上下面後端にも、他の部分よりも一段外側に突出した段部１５が設けられている。そして、この段部１５に前記段部２３が外嵌された状態で、これら段部２３，１５がリベット２６で結合されることにより、ケース１４への通路形成部材２０の接続が行われている。
【００２５】
通路形成部２２には、その長手方向略全域にわたって多孔体（この実施の形態では前記金属メッシュ）２４が充填されている。この多孔体２４は、その上端部が前記ケース１４のガス排出口１９に対向した状態で、下端部が通路形成部２２の下端部にリベット２６で結合されている。ただし、本発明において多孔体を通路形成部材等に固定する手段や、ケースに通路形成部材を固定する手段は、かかるリベットに限らず、ねじ、溶接などの周知手段が適用できる。
【００２６】
なお、図４において２５は、リベット装着用に適所に設けられた貫通孔である。
【００２７】
次に、この回路遮断器の作用を説明する。
【００２８】
この回路遮断器は、そのバスバー１６の一方の接続端子１６ａがバッテリー側、他方の接続端子１６ｂが車載電装品側に接続された状態で、車両の電源供給回路内に組み込まれる。このセット直後の状態、すなわち、車両衝突等のアクシデントがいまだ生じていない通常状態では、図略のバッテリーからバスバー１６を通じて各車載電装品に正常に電力が供給される。
【００２９】
これに対し、車両衝突等の異常が検出されると、図略のコントロールユニットからリード線Ｄを通じてスクイブ１２に制御信号が入力され、スクイブ１２が作動して内蔵の火薬を爆発させる。この爆発力によりバスバー１６の破断部１８が破断され、このバスバー１６が介在する回路が緊急遮断される一方、爆発で生じた発生ガス及び火炎はガス排出口１９を通じてケース１４の外へ出ようとする。このうち、発生ガスは金属メッシュからなる多孔体２２の隙間を通じて通路形成部２２の下端から下方に速やかに排出され、これによりケース内圧は急速に下がるが、火炎の伝播は上述の多孔体の作用で抑止され、通路形成部２２の下端から火炎が飛散することが抑止される。従って、コンパクトな構造でありながら、遮断作動時の高い安全性を確保することができる。
【００３０】
第２の実施の形態を図６に示す。この実施の形態では、前記第１の実施の形態にかかる多孔体２４の上部後端面を削って凹部２４ａを形成し、この凹部２４ａにケース１４の前端部、すなわち、ガス排出口１９が設けられている側の端部を嵌め込んでいる。
【００３１】
このようにすれば、多孔体２４の全長は長く維持して十分な火炎伝播阻止機能を確保しながら、上記凹部２４ａへのケース１４の嵌め込み分だけ前後方向の遮断器全長Ｌを削減することができ、遮断器全体の小型化を図ることができる。
【００３２】
なお、本発明は上記の実施の形態に限られず、例えば次のような実施の形態をとることも可能である。
【００３３】
(1)本発明において、ガス排出路は最低限多孔体を充填できる長さを有しておればよく、その通路長は火炎の伝播を抑止できる範囲で適宜設定が可能である。ただし、前記実施形態のように、ガス排出口１９からの火炎伝播方向と略直交する方向に延びる形状とすれば、より短い通路長で外部への火炎の飛散を有効に抑止できるとともに、その通路出口の向きを自由に設定することが可能となる利点がある。例えば、図例のような下向きにして排出口の位置を極力下げるようにすることにより、バッテリーから浮上する比重の小さな微量の水素ガスが通路形成部２２内に侵入するのをより確実に防止するといったことが可能になる。
【００３４】
(2) 前記多孔体２４は、ガス排出路の長手方向の一部にのみ配してもよい。
【００３５】
なお、前記図１に示したようにケース１４とは別の通路形成部材２０をケース１４に装着することにより、既存のケース１４を使用することができるとともに、多孔体２４の充填作業が容易になるという利点が得られる。さらに、図示のように多孔体２４をケース１４のガス排出口１９に対向させ、発生ガスの圧力を多孔体２４で分散させることにより、通路形成部材２０やケース１４の強度的負担を軽減でき、例えば通路形成部材２０の変形によって当該部材２０と多孔体２４との間に隙間が生じるといった不都合を回避できる利点も得られる。
【００３６】
【実施例】
前記図１〜図５に示した構造において、多孔体２４として縦2.4cm、横3.7cm、厚さ0.6cmで密度が2.6ｇ/cm3、素線径がφ0.26mmの金属メッシュを用いたところ、約９８％のエアを瞬時に透過させることができるだけの通気性を確保しながら、火炎の伝播を完全に遮断できることが確認できた。また、同多孔体２４の上部に図６に示した凹部２４ａを形成して同図の構造としても、同じく火炎の伝播を完全に遮断できることが確認できた。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように本発明は、ケース内での爆発により発生したガスを遮断器外部へ排出するためのガス排出路を形成するとともに、このガス排出路内に、上記ガスの通過は許容しながら火炎の伝播を抑止する多孔体を充填したものであるので、特に大型化することなく、遮断作動時の高い安全性を確保することができる効果がある。また、上記ガス排出路は上記爆発によりガスが発生する方向と略直交する方向に延びており、その長手方向の少なくとも一部に上記多孔体が充填されているので、ガス排出路がガス発生方向と同方向を向くものに比べ、外部への火炎の伝播をより確実に阻止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる回路遮断器を後方から見た一部断面斜視図である。
【図２】（ａ）は上記回路遮断器が遮断作動する前の状態を示す断面平面図、（b）は同回路遮断器が遮断作動した後の状態を示す断面平面図である。
【図３】上記回路遮断器の断面側面図である。
【図４】上記回路遮断器を前方からみた一部断面斜視図である。
【図５】上記回路遮断器における通路形成部材の斜視図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態にかかる回路遮断器の断面側面図である。
【図７】固体壁に向かって火炎が伝播したときの温度勾配を示す説明図である。
【符号の説明】
１０  遮断器本体
１２  スクイブ
１４  ケース
１６  バスバー（回路構成用導体）
１８  破断部
１９  ガス排出口
２０  通路形成部材
２４  多孔体
２４ａ  凹部
【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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