JP4175844B2

JP4175844B2 - ヒューズ

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Publication number: JP4175844B2
Application number: JP2002226812A
Authority: JP
Inventors: 充彦中野; 健資坂井
Original assignee: 大東通信機株式会社
Priority date: 2002-08-05
Filing date: 2002-08-05
Publication date: 2008-11-05
Anticipated expiration: 2022-08-05
Also published as: JP2004071264A; US20040021546A1; US6778061B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可溶体を備えたヒューズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のヒューズは、貫通孔により筒状に形成されたヒューズ本体を備えており、このヒューズ本体の両端には、端子としての口金が嵌着されている。そして、ヒューズ本体の貫通孔には、過電流で溶断する可溶体としてのヒューズエレメントが挿通されており、このヒューズエレメントの両端は、それぞれ口金の内側に溶着されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のヒューズでは、このヒューズを小型化するとヒューズ本体の貫通孔内の空間が小さくなるため、過電流でヒューズエレメントが溶断した直後に発生するアーク放電によりヒューズ本体の内圧が上昇しヒューズ本体が損傷するおそれがある。
【０００４】
また、ヒューズを小型化することにより口金の間の距離が接近するため、ヒューズエレメントが溶断した際のアーク放電が切れにくくなり、アーク放電のエネルギで口金が溶融して穴が開くなど過電流の被保護回路からの遮断が確実でなくなるおそれがある。
【０００５】
このため、上述のヒューズでは、遮断性能を向上しつつ小型化することが容易でないという問題点を有している。
【０００６】
本発明はこのような点に鑑みなされたもので、遮断性能を向上しつつ小型化が可能なヒューズを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のヒューズは、筒状のヒューズ本体と、貫通孔を備え、前記ヒューズ本体の両端部に取り付けられた融点１０００℃以上の対をなす金属板と、前記金属板を被覆して前記ヒューズ本体の両端部に嵌着された対をなす端子と、前記金属板の貫通孔に両端部が挿通されて前記端子にそれぞれ電気的に接続されて前記ヒューズ本体内に収容され、過電流で溶断する可溶体と、前記ヒューズ本体の両端部に、前記金属板に対向して設けられ、この金属板を前記ヒューズ本体の内部に露出させる溝部とを具備したものである。
【０００８】
そして、貫通孔を備えた融点１０００℃以上の対をなす金属板を、筒状のヒューズ本体の両端部にそれぞれ取り付け、このヒューズ本体の両端部に金属板をそれぞれ被覆して対をなす端子を嵌着し、可溶体の両端部を、金属板の貫通孔に挿通して端子に電気的に接続するとともに、ヒューズ本体の両端部に金属板に対向して溝部を設けてこの溝部を介してヒューズ本体内に金属板をより多く露出させることにより、過電流による可溶体の溶断時に発生するアーク放電のエネルギを金属板でより効果的に吸収して過電流を確実に遮断するので、遮断性能を向上しつつ小型化できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のヒューズの一関連技術の構成を図１ないし図３を参照して説明する。
【００１０】
図１において、１は図示しない被保護回路などに実装されるヒューズであり、このヒューズ１は、例えばセラミックなどの耐熱性および絶縁性を有する材質で形成されたヒューズ本体２を備えている。このヒューズ本体２は、図２に示すように、外形が直方体状に形成されており、略円柱状の貫通孔2aが長さ方向に貫通して設けられている。この結果、ヒューズ本体２は筒状に形成されている。
【００１１】
また、図１に示すように、このヒューズ本体２の貫通孔2aには、可溶体としてのエレメント３が挿通されている。このエレメント３は、図３に示すように、例えばシリカなどで形成された絶縁性の芯線3aの周囲に細線状の銅（Ｃｕ）線3bを螺旋状に巻きつけて構成されている。
【００１２】
さらに、図１に示すように、エレメント３の一端部は、ヒューズ本体２の外側面からヒューズ本体２の一端縁部を経由して内周面へと断面視で略コ字状に折り返されてヒューズ本体２の一端縁部に係合されている。そして、エレメント３は、一端部から他端部へ向かってヒューズ本体２の貫通孔2a内にヒューズ本体２の幅方向に傾斜して配設され、このエレメント３の他端部は、このエレメント３の一端部と同様に断面視コ字状に折り返されてヒューズ本体２の他端縁部に係合されている。
【００１３】
また、ヒューズ本体２の両端部である貫通孔2aの両端部には、平板状の対をなす金属板４がそれぞれ取り付けられている。これら金属板４は、融点１０００℃以上の金属、例えば銅（融点約１０８３℃）などにて形成されており、平面視でヒューズ本体２の外形よりも若干小さくヒューズ本体２の貫通孔2aの開口面積よりも大きい矩形状に形成されている。このため、貫通孔2aの両端部は、金属板４にてそれぞれ閉塞されている。
【００１４】
さらに、金属板４は、ヒューズ本体２の両端部との間でエレメント３の両端部を挟持して固定している。
【００１５】
そして、ヒューズ本体２の両端部は、対をなす端子としての口金５に圧入されて嵌着されている。この口金５は、例えば錫（Ｓｎ）めっきを施した銅などで有底角筒状であるキャップ状に形成されており、内形がヒューズ本体２の外形と略等しく形成されている。このため、ヒューズ本体２の外側面と口金５の内側面との間の摩擦力により、口金５がヒューズ本体２の両端部に固定されている。
【００１６】
またさらに、各口金５は、ヒューズ本体２の両端部、エレメント３の両端部および金属板４を被覆してヒューズ本体２の両端部にそれぞれ嵌着されている。この結果、エレメント３は口金５の内側面と接触して機械的、かつ電気的に接続されている。また、ヒューズ１の組み立て状態で口金５を加熱することなどにより口金５の錫めっきを溶融させて、エレメント３と口金５の接続を補強している。
【００１７】
次に、上記一関連技術の作用効果を説明する。
【００１８】
ヒューズ１を図示しない被保護回路などに実装した状態で過電流がヒューズ１に流入すると、この過電流によりエレメント３が瞬時に溶断してヒューズ本体２の貫通孔2a内で気化し、この貫通孔2a内にアーク放電が発生する。
【００１９】
このとき、ヒューズ本体２の両端部に金属板４を取り付け、これら金属板４でヒューズ本体２の貫通孔2aの両端部を閉塞したことにより、口金５が直接アーク放電に曝されることを金属板４にて防止するとともに、金属板４を融点１０００℃以上の銅で形成したことにより、アーク放電を持続させるエネルギよりも金属板４を溶融させるエネルギの方が大きくなるため、アーク放電を持続させるエネルギを金属板４にて吸収して押さえ込み、過電流を確実に遮断できる。
【００２０】
この結果、ヒューズ本体２を小型化してヒューズ本体２の貫通孔2a内の空間が減少したり口金５の間の距離が小さくなったりしても、金属板４でアーク放電のエネルギを吸収して過電流を確実に遮断できるため、遮断性能を向上しつつ小型化できる。
【００２１】
また、金属板４を比較的安価な銅で形成したことにより、遮断性能を向上しつつ金属板４の製造コストをより抑制できる。
【００２２】
なお、上記一関連技術において、金属板４を口金５と一体に形成するなど、口金５の底面内側の厚みを厚くすることでも、構成を簡略化しつつ一関連技術と同様の作用効果を奏することができる。
【００２３】
次に、本発明の一実施の形態を図４ないし図６を参照して説明する。
【００２４】
この図４ないし図６に示す一実施の形態は、上記図１ないし図３に示す一関連技術と基本的に同様の構成を有しているが、図５に示すように、ヒューズ本体２の両端部には、このヒューズ本体２の互いに対向する側面の間に亘って、それぞれ略矩形状の溝部11が設けられている。この溝部11は、図４に示すように金属板４に対向して設けられており、ヒューズ本体２の貫通孔2aの内形寸法よりも若干小さい幅寸法に形成されている。
【００２５】
また、図６に示すように、金属板４の略中心域には、貫通孔としての開口部12が貫通して設けられている。この開口部12は、ヒューズ本体２の貫通孔2aの内径寸法よりも小さい内径寸法に形成されている。
【００２６】
さらに、エレメント３は、図４に示すようにヒューズ本体２の貫通孔2aの中心軸に沿って取り付けられている。またさらに、このエレメント３の両端部は、それぞれ各金属板４の開口部12に挿通されて、半田13を介してこの開口部12に半田付けされている。この半田13は、側面視で金属板４におけるヒューズ本体２の内側の面と略面一になっており、この半田13により、開口部12は閉塞されている。
【００２７】
また、ヒューズ１の組み立て状態で各口金５を加熱して各口金５に接触した各金属板４の半田13を溶融させることにより、エレメント３の両端部はそれぞれ各口金５の底面内側と電気的に接続されている。
【００２８】
このとき、半田13は、金属板４における口金５側の面と口金５の内側底面との間の隙間にも充填され、金属板４と口金５とが確実に電気的に接続される。
【００２９】
そして、図１ないし図３に示す一関連技術と同様に、図示しない被保護回路などに実装したヒューズ１に過電流が流入してエレメント３が溶断すると、エレメント３がヒューズ本体２の貫通孔2a内で気化し、この貫通孔2a内にアーク放電が発生する。
【００３０】
ここで、ヒューズ本体２の両端部に形成した溝部11から金属板４の一部がヒューズ本体２の貫通孔2a内に露出させたことにより、各金属板４に開口部12を設けたことによる各金属板４のアーク放電のエネルギの吸収性能の低下を防止し、各金属板４にてアーク放電のエネルギを効果的に吸収して過電流を確実に遮断する。
【００３１】
この結果、上記図１ないし図３に示す一関連技術と同様に、ヒューズ本体２を小型化してヒューズ本体２の貫通孔2a内の空間が減少したり口金５の間の距離が小さくなったりしても、金属板４でアーク放電のエネルギを吸収して過電流を確実に遮断できるため、遮断性能を向上しつつ小型化できる。
【００３２】
また、エレメント３を金属板４に半田付けし、口金５をヒューズ本体２の両端部に嵌着した後、口金５を加熱することでエレメント３を口金５に電気的に接続できるため、エレメント３を容易に口金５に電気的に接続でき、ヒューズ１の製造性をより向上できる。
【００３３】
なお、上記実施の形態において、金属板４は、融点１０００℃以上の金属であれば、例えばステンレス鋼板などでもよく、銅に限定されるものではない。
【００３４】
また、ヒューズ本体２の形状は、内部空間を充分に確保できれば、例えば略円筒状などにしてもよい。
【００３５】
さらに、金属板４の形状は、最小外形寸法が平面視でヒューズ本体２の貫通孔2aよりも大きければ、矩形状に限定されるものではない。
【００３６】
そして、溝部11は、遮断する過電流の大きさに応じて幅寸法、あるいは設ける数などを設定する。同様に、金属板４の厚みは、遮断する過電流の大きさに応じて設定する。
【００３７】
【実施例】
以下、上記一関連技術および一実施の形態のヒューズの一実施例を表１および表２を参照して説明する。
【００３８】
上記一関連技術のヒューズ１の一例として、ヒューズ本体２を一辺寸法２．７ｍｍ、長さ寸法９ｍｍ、貫通孔2aの直径寸法１．７ｍｍの角筒状に形成し、金属板４を、板厚０．４ｍｍ、一辺寸法２．４ｍｍのステンレス鋼板（融点約１４００℃）とし、口金５を錫めっきを施した銅にて板厚０．２ｍｍ、一辺寸法３．１ｍｍ、長さ２．５ｍｍの有底角筒状に形成したものを実験例１とした。
【００３９】
また、上記一実施の形態のヒューズ１の一例として、ヒューズ本体２を一辺寸法２．７ｍｍ、長さ寸法９ｍｍ、貫通孔2aの直径寸法１．７ｍｍの角筒状に形成し、このヒューズ本体２の両端部に深さ寸法０．５ｍｍの溝部11を設け、金属板４を、板厚０．４ｍｍ、直径２．４ｍｍ、開口部12の直径寸法１ｍｍ、錫めっき３〜６μｍのステンレス鋼板（融点約１４００℃）とし、口金５を銀（Ａｇ）めっきを施した銅にて板厚０．２ｍｍ、一辺寸法３．１ｍｍ、長さ２．５ｍｍの有底角筒状に形成したものを実験例２とした。
【００４０】
さらに、この実験例２において、金属板４を銅板としたものを実験例３とした。
【００４１】
一方、金属板４の融点を確認する比較例として、上記実験例２において、金属板４を黄銅板（融点８００℃未満）としたものを実験例４とした。
【００４２】
また、ヒューズ本体２の両端部の溝部11の効果を確認する比較例として、上記実験例２において、ヒューズ本体２に溝部11を設けないものを実験例５とした。
【００４３】
さらに、上記実験例１において金属板４を使用しないものを比較例とした。
【００４４】
そして、上記実験例１ないし実験例５および比較例の各１０個ずつのサンプルを用いて、５０Ｈｚの交流２５０Ｖの電源に対して、規約短絡電流１００Ａ、力率０．８の回路について遮断実験した（以下、第１の遮断実験とする）。この第１の遮断実験は、各種の電圧電気角で短絡回路を閉じて実施した。
【００４５】
この第１の遮断実験の結果を表１に示す。この表１において、遮断成功率は、遮断に成功したサンプル数／全サンプル数で表記する。
【００４６】
【表１】

【００４７】
表１に示すように、実験例１ないし実験例３は、全サンプルについて過電流の遮断に成功したのに対し、実験例４は３／１０の成功率であり、実験例５および比較例は、全サンプルにおいて過電流の遮断に失敗した。
【００４８】
この結果、実験例１ないし実験例３と比較例との比較により、上記一関連技術および一実施の形態のヒューズ１が、高い遮断性能を有していることが分かる。
【００４９】
また、実験例２と実験例３との比較により、金属板４の材質は融点１０００℃以上の金属であれば、金属板４の材質によらず上記一関連技術および一実施の形態の作用効果を奏することが分かる。
【００５０】
さらに、実験例２と実験例４との比較により、所定の遮断性能を得るために、金属板４の材質は融点１０００℃以上の金属が好ましいことが分かる。
【００５１】
そして、実験例２と実験例５との比較により、金属板４に開口部12を設けた際には、ヒューズ本体２の両端部に溝部11を設けないと所定の遮断性能を得られないことが分かる。
【００５２】
次に、上記実験例１ないし実験例５および比較例の各２０個ずつのサンプルを用いて、５０Ｈｚの交流６００Ｖの電源に対して、規約短絡電流６０Ａ、力率０．９９５の回路について遮断実験した（以下、第２の遮断実験とする）。この第２の遮断実験は、各種の電圧電気角で短絡回路を閉じて実施した。
【００５３】
この第２の遮断実験の結果を表２に示す。この表２においても、表１と同様に、遮断成功率は（遮断に成功したサンプル数／全サンプル数）で表記する。
【００５４】
【表２】

【００５５】
表２に示すように、実験例１ないし実験例３が全サンプルについて過電流の遮断に成功したのに対し、実験例４は１２／２０、実験例５は６／２０と実験例１ないし実験例３よりも成功率が低下している。また、比較例は、２／２０の成功率であり、最も成功率が低かった。
【００５６】
すなわち、第２の遮断実験においても、上記第１の遮断実験の結果と同様の結果が確認された。
【００５７】
【発明の効果】
請求項１記載のヒューズによれば、貫通孔を備えた融点１０００℃以上の対をなす金属板を、筒状のヒューズ本体の両端部にそれぞれ取り付け、このヒューズ本体の両端部に金属板をそれぞれ被覆して対をなす端子を嵌着し、可溶体の両端部を、金属板の貫通孔に挿通して端子に電気的に接続するとともに、ヒューズ本体の両端部に金属板に対向して溝部を設けてこの溝部を介してヒューズ本体内に金属板をより多く露出させることにより、過電流による可溶体の溶断時に発生するアーク放電のエネルギを金属板でより効果的に吸収して過電流を確実に遮断するので、遮断性能を向上しつつ小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のヒューズの一関連技術を示す側面断面図である。
【図２】同上ヒューズのヒューズ本体を示す平面図である。
【図３】同上ヒューズの可溶体の一部を拡大して示す平面図である。
【図４】本発明のヒューズの一実施の形態を示す側面断面図である。
【図５】同上ヒューズのヒューズ本体を示す平面図である。
【図６】同上ヒューズの金属板を示す平面図である。
【符号の説明】
１ヒューズ
２ヒューズ本体
３可溶体としてのエレメント
４金属板
５端子としての口金
11 溝部
12 貫通孔としての開口部

Claims

筒状のヒューズ本体と、
貫通孔を備え、前記ヒューズ本体の両端部に取り付けられた融点１０００℃以上の対をなす金属板と、
前記金属板を被覆して前記ヒューズ本体の両端部に嵌着された対をなす端子と、
前記金属板の貫通孔に両端部が挿通されて前記端子にそれぞれ電気的に接続されて前記ヒューズ本体内に収容され、過電流で溶断する可溶体と、
前記ヒューズ本体の両端部に、前記金属板に対向して設けられ、この金属板を前記ヒューズ本体の内部に露出させる溝部と
を具備したことを特徴としたヒューズ。