JP2008198558A - 電線ヒューズにおけるヒューズ素子の組立構造 - Google Patents

Abstract

【課題】２本のヒューズ素子を接続端子で保持する電線ヒューズにおいて、２本のヒューズ素子と接続端子との結合作業における作業性を向上させると共に、２本のヒューズ素子における接続端子との接触抵抗値の差を少なくし、電線ヒューズの溶断特性、遮断特性の安定化を図る。
【解決手段】２本のヒューズ素子２，３の両端部に接続端部１４，１５が設けられ、該両接続端部１４，１５には、加締端子４，５が夫々配置され、該各加締端子４，５には、その中心から離れて２個の加締穴１８，１９が形成され、該加締穴１８，１９に前記接続端部１４，１５が挿入され、各加締端子４，５の外周面を、その２個の加締穴１８，１９の中心を結んだ直線と直交する方向から加締めて、接続端部１４，１５と加締端子４，５を連結する。
【選択図】図１

Description

本発明は、低圧配電線の引き込み配電線路に使用される電線ヒューズに関するもので、より詳しくは電線ヒューズに使用される２本の電線ヒューズ素子を一体的に加締めて組立てるための構造に関するものである。

従来、引き込み配電線路の途中には需要家の保護のための電線ヒューズが接続されており、この電線ヒューズに使用されるヒューズ素子として、その定格電流に合わせてヒューズ素子を２本並列に配置して構成されているものがある。

このような電線ヒューズとして、従来、例えば、波形状に形成された板材から成るヒューズ素子を２枚並列に配置し、その２枚のヒューズ素子の両端部を夫々接続端子に電子ビームで溶接したものが開示されている（特許文献１参照）。
特公昭６０−４１４０９号公報

前記のような２本のヒューズ素子を使用する電線ヒューズにおいて、前記従来のように、２本のヒューズ素子の両端部を夫々接続端子に溶接する方法においては、４箇所の溶接が必要であることから、その溶接作業に手間を要していた。

また、２本のヒューズ素子を接続端子に並列に配置して接続する場合には、その接続部の接着面が重要となる。すなわち、ヒューズ素子と接続端子との接着面積は夫々の接合部において均等に保たれる必要があり、この接着面積が接続部ごとに異なると、接続部における接触抵抗値が安定せず、２本のヒューズ素子に流れる夫々の電流値が相違することとなる。このように電流値に差が生じると電線ヒューズの溶断特性や遮断特性が安定せず、定格での遮断が行えなくなる問題がある。

そこで本発明は、２本のヒューズ素子を、前記従来の問題点を解決して組立てるこができる電線ヒューズにおけるヒューズ素子の組立構造を提供するものである。

上記課題を解決するために請求項１記載の発明は、２本のヒューズ素子を略平行して配置する電線ヒューズであって、その２本のヒューズ素子の両端部に接続端部が設けられ、該両接続端部には、加締端子が夫々配置され、該各加締端子には、その中心から離れて２個の加締穴が形成され、該加締穴に前記接続端部が挿入され、各加締端子の外周面を、その２個の加締穴の中心を結んだ直線と直交する方向から加締めて、接続端部と加締端子を連結したことを特徴とするものである。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記加締端子の外周面における、前記ヒューズ素子の接続端部が挿入される側の一部の外面に非加締部を残したことを特徴とするものである。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記加締端子の軸方向における非加締部の長さを、１〜３ｍｍとしたことを特徴とするものである。

請求項１記載の発明においては、２本のヒューズ素子と一方の加締端子との結合が、１回の加締作業で行えるので、従来のような２回の溶接作業に比べて作業性が向上する。

更に、２本のヒューズ素子と加締端子とがそれぞれ均一な荷重により加締められるために２本のヒューズ素子と加締端子の結合箇所における加締率が安定し、２本のヒューズ素子の加締端子との接触抵抗値にほとんど差が生じない。
そのため、２本のヒューズ素子に流れる電流もほぼ１／２の電流が流れることで電線ヒューズの溶断特性、遮断特性が安定する。

請求項２及び３記載の発明においては、更に、非加締部を設けることで、２本のヒューズ素子の相互間隔が、加締作業前後において変化が生じにくい。

そのため、２本のヒューズ素子相互の間隔が、設定間隔に安定して確保できるために、ヒューズ素子における小電流溶断部が互いに接触することで２本のヒューズ素子に流れる電流が不均等になることや、大電流遮断部においてはヒューズ素子間に必要な量の消弧剤が確保できなくなることがないことから、電線ヒューズとしての安定した溶断特性、遮断特性が確保できる。

本発明を実施するための最良の形態を図１乃至図８に示す実施例に基づき説明する。
図１は本発明の低圧配電線路の引込み線の途中に接続して使用する電線ヒューズの組立てられた全体構造を示すもので、該電線ヒューズ１は、２本のヒューズ素子２，３と、この２本のヒューズ素子２，３の両端を保持する加締端子４，５と、該加締端子４，５の外端に圧着接合された電線接続端子６，７と、前記ヒューズ素子２，３を外気と隔絶した状態で密閉収納する内筒ケース８と、前記内筒ケース８の外周を覆う外筒ケース９から概略構成されている。

先ず、前記のヒューズ素子２，３について説明する。
一方のヒューズ素子２は銅の線材からなり、大電流を遮断する大電流遮断部１０と小電流を溶断する小電流溶断部１１とをスエージング加工又はプレス加工等の製造方法より一体に連設して形成されている。

前記一方のヒューズ素子２における大電流遮断部１０は、一部を細径の円形断面にした遮断部１２と、その遮断部１２相互間に遮断部１２より大径の円形断面にして設けられた蓄熱部１３とを一連にして形成されている。一方のヒューズ素子２における小電流溶断部１１は断面円形の銅の線材を約１回転念回して螺旋状にした細径部からなり、この細径部には錫箔が溶着されている。大電流遮断部１０と小電流溶断部１１との間には大径の円形断面の蓄熱部１３が設けられている。前記ようにして構成された大電流遮断部１０と小電流溶断部１１の外側端には、前記蓄熱部１３と略同径の円柱状に形成された接続端部１４，１５が一体に設けられている。なお、他方のヒューズ素子３も前記ヒューズ素子２と同一構造であるため、前記と同一部には同一符号を付してその説明は省略する。

前記２本のヒューズ素子２，３の両端には、両ヒューズ素子２，３を共通して保持する導電性の銅材等からなる加締端子４，５が接続されている。

この加締端子４，５について説明する。
一方の加締端子４は、図５乃至図７に示すように、加締前の形状において、大径の円柱状の加締部４ａと、その軸方向の外側に形成した中径で円柱状の支持部４ｂと、その軸方向の外側に形成した小径の円柱状の接続部４ｃとで段状に一体形成され、かつ、各部は同芯状に形成されている。また、加締前の加締部４ａの直径は約１６ｍｍで、軸方向長は約８ｍｍである。

前記加締部４ａ内には、その前記ヒューズ素子２，３を接続する側の面が開口した２個の加締穴１８，１９が、その加締部４ａの中心（軸芯）から離れた位置において、軸芯方向に沿って平行して形成されている。

更に、該加締穴１８，１９は、前記ヒューズ素子２，３の接続端部１４，１４と略同径の円筒状に形成され、かつ、加締端子４の軸芯を中心とする円上に両加締穴１８，１９の軸芯が位置するように配置されており、両加締穴１８，１９は、図７に示すように、相互に所定の間隔Ｄを有している。

そして、両ヒューズ素子２，３の両接続端部１４，１４を両加締穴１８，１９に挿入し、加締部４ａの外周面を後述する加締ダイスによって加締ることで、２本のヒューズ素子２，３を加締端子４に加締結合されている。

なお、他方の加締端子５も前記一方の加締端子４と同様に形成され、かつ、該加締端子５の加締穴１８，１９に２本のヒューズ素子２，３の他方の接続端部１５，１５が挿入され、加締結合される。

前記の加締結合について説明する。
加締作業は、プレス機のヘッドに設置された図８に示す加締ダイス２１により行う。

該加締ダイス２１は、図８に示すように、中央で分割された一対の型部２１ａ，２１ｂからなり、該一対の型部２１ａ，２１ｂはその外形が長方形に形成され、内側には、これら一対の型部２１ａ，２１ｂを付き合せた際に、六角形の空洞部２１ｃが形成されるように六角形の加締面２１ｄが形成されている。

更に、加締ダイス２１の分割面２１ｅは、加締面２１ｄが形成する六角形の対向する頂点を結ぶ直線上に形成されており、この直線を中心として加締面２１ｄが左右対称に、また、空洞部２１ｃを中心として点対称に形成されている。更に、この型部２１ａ，２１ｂを閉じた際の直線状の分割面２１ｅが、前記加締端子４に形成された２個の加締穴１８，１９の軸芯を結んだ直線Ｘ上に位置されるように、該加締ダイス２１がプレス機に設置される。

更に、前記六角形の対向する加締面２１ｄ，２１ｄの間隔（直径）は、前記加締前における加締端子４の加締部４ａの外径よりも小さく設定されている。

次に加締結合作業について説明する。
先ず、加締工程に先立ち、組立治具により、両ヒューズ素子２，３を、相互に所定の間隔、すなわち、図７に示す加締穴１８，１９の間隔Ｄ分離間して相互に略平行にして保持し、その一方の側の接続端部１４，１４に加締端子４を、接続端部１４，１４を加締端子４の両加締穴１８，１９に挿入して配置する。

次に、前記加締端子４が、プレス機に設けられた前記加締ダイス２１部に移動され、図８に示す加締ダイス２１の両型部２１ａ，２１ｂが左右に開口した状態において、その空洞部２１ｃ内に配置されて、セットされる。

このとき、加締端子４は、その加締穴１８，１９の軸芯を結ぶ直線が、加締ダイス２１の分割面２１ｅに沿う状態にセットされる。

また、この加締端子４と加締ダイス２１の軸方向の配置関係は、図６に示すように、加締ダイス２１におけるヒューズ素子２，３が存在する側の端面２１ｆが、加締端子４の加締部４ａにおけるヒューズ素子２，３が存在する側の端面４ｄよりも加締部４ａ側へ所定の距離Ｌ分離れた（ずれた）位置におかれるように設定されている。この距離Ｌは１〜３ｍｍ程度に設定されている。

そして、開口していた加締ダイス２１の両型部２１ａ，２１ｂを、その分割面２１ｅに対して直交する側から、図８に示す矢印Ｐ１方向へ閉口するように移動して、加締端子４の加締部４ａを、所定の加締率で図７に示す矢印Ｐ１方向へ加締める。ここに加締率とは、加締部４ａの加締作業前後における変形率を意味する。

前記の加締めにより、加締部４ａに図３に示すような六角形の加締面４ｆが形成される。この加締めにより、ヒューズ素子２，３における２本の接続端部１４，１４が加締部４ａに対して、それぞれ均一な荷重で加締接合されるため、２本のヒューズ素子２，３におけるそれぞれの接続端部１４，１４と加締端子４の結合箇所における加締率が安定する。そのため、２本のヒューズ素子２，３における加締端子４との接触抵抗値もほとんど差が生じない。

このように差が生じないことは、２本のヒューズ素子２，３に流れる電流もほぼ１/２の電流となり、電線ヒューズの溶断特性、遮断特性が安定する。

また、仮に、加締方向を、加締端子４における両加締穴１８，１９を結ぶ直線に沿った方向とすると、加締めによって両接続端部１４，１４が相互に近づく問題があるが、本発明は、前記のように、両加締穴１８，１９を結ぶ直線と直交する方向から加締めるため、前記の問題は生じない。

更に、前記加締時においては、加締ダイス２１が加締端子４に対して、図６に示すように所定の距離Ｌ分ずれた位置で加締めるため、加締端子４におけるヒューズ素子側部に、図２，図３に示すような加締部４ａの全周にわたる鍔状の非加締部４ｅが形成される。この非加締部４ｅは、加締端子４の軸方向において１〜３ｍｍの幅に形成される。

このように、非加締部４ｅを形成すると、該非加締部４ｅが加締力によって変形しないため、２本のヒューズ素子２，３における接続端部１４，１４の加締時における相対移動が、非加締部４ｅによって拘束され、平行に配置された２本のヒューズ素子２，３の相互の間隔が、加締作業の前後で変化せず、その間隔を、加締前の設定値に維持できる。

そのため、ヒューズ素子における小電流溶断部が互いに接触することで２本のヒューズ素子に流れる電流が不均等になることや、大電流遮断部においてはヒューズ素子間に必要な量の消弧剤である消弧用砂が確保できなくなることがないため、安定した溶断特性や遮断特性を有する電線ヒューズを提供できる。

なお、ヒューズ素子２，３の他方の接続端部１５，１５と他方の加締端子５も、前記と同様に加締めて連結する。この加締構造及び加締作業も前記と同様であるため、その説明は省略する。

前記の加締作業後において、前記両加締端子４，５に、図２に示すように電線接続端子６，７を連設する。

前記一方の電線接続端子６は、導電材、例えば銅材で円筒形状に形成されており、その一方の側には、前記の加締端子４の接続部４ｃを接続するための接続穴６ａが形成され、他方の側には、電線を接続するための電線接続穴６ｂが形成されている。更に、前記両穴６ａと６ｂ間には、電線線路から雨滴が電線ヒューズの内部に浸透するのを防止するための隔壁６ｃが形成されている。

前記他方の電線接続端子７も前記一方の電線接続端子６と同一構造に形成されている。
次に前記２本のヒューズ素子２，３を密閉収納する内筒ケース８について説明する。

内筒ケース８は図１１に示す円筒状の消弧容器３０と円筒状の内筒蓋３１とから構成されている。

前記消弧容器３０は、機械的強度が高く、耐熱性のある樹脂、例えばポリカーボーネート樹脂からなり、図１０に示すように、円筒状の主体部３０ａの一端が開口し、他端側に底壁部３０ｂが形成されている。該底壁部３０ｂには、前記加締端子５の加締部５ａより小径で、かつ、接続部５ｃより大径で、更に支持部５ｂがいっぱいに嵌る保持穴３０ｃが貫通形成されている。更に、前記底壁部３０ｂの外周部には、主体部３０ａより外周へ突出する係止鍔３０ｄが突設されている。更に、該消弧容器３０の軸方向長は、前記ヒューズ素子２，３における大電流遮断部１０側を被覆する長さに設定されている。

前記内筒蓋３１は、前記消弧容器３０と同一材で形成され、図１０に示すように、一端が開口し、前記消弧容器３０の主体部３０ａの外周に嵌合する径からなる円筒状の主体部３１ａと、他端に位置して底壁部３１ｂを有する。該底壁部３１ｂには、前記加締端子４の加締部４ａより小径で、かつ、接続部４ｃより大径で、更に支持部４ｂがいっぱい嵌る保持穴３１ｃが貫通形成されている。該内筒蓋３１の軸方向長は、前記ヒューズ素子２，３の長さと略同長に設定されている。

次に、組立て工程について説明する。
先ず、２本のヒューズ素子２，３と両加締端子４，５が前記のように加締められて一体化されたものを、その大電流遮断部１０側から消弧容器３０に挿入し、その加締端子５の接続部５ｃを消弧容器３０の保持穴３０ｃに挿通する。

そして、消弧容器３０の室５０内に消弧用砂７０を充填した後、耐熱性のあるシリコンゴムからなる円盤状で、かつ、前記蓄熱部１３が嵌る２個の穴を有する隔壁４０を、ヒューズ素子２，３の蓄熱部１３に位置して消弧容器３０の開口部に嵌着し、蓋をする。該隔壁４０は、一端が半径方向に切断されており、これを開いた状態で蓄熱部１３に嵌着するようになっている。

更に、ガラス繊維などの無機質材料で形成され、かつ、前記蓄熱部１３が嵌る２個の穴を有する円形状のシート６０を、図１に示すように、前記隔壁４０における小電流溶断部１１側の面において蓄熱部１３に嵌着する。このシート６０も半径方向に切断されている。

その後、消弧容器３０とは反対側よりヒューズ素子２，３の外部にガラス管４２と内筒蓋３１を挿入し、円筒蓋３１の先部を消弧容器３０の主体部３０ａの外周面に嵌合し、先端を消弧容器３０の係止鍔３０ｄに係止させる。

また、内筒蓋３１の挿入により、一方の加締端子４の接続部４ｃと支持部４ｂが内筒蓋３１の保持穴３１ｃに挿通する。

これにより、前記隔壁４０とシート６０は、消弧容器３０の端部と前記ガラス管４２とで、図１に示すように挟持される。

なお、前記シート６０は、過電流によるヒューズ素子２，３の溶断時に発生するアークで隔壁４０が燃えないように保護するためのもので、この燃焼により電線ヒューズ内部の内圧が上昇することを抑えるものである。また、隔壁４０が燃えない（炭化しない）ようにして絶縁性の確保をするものである。

そして、消弧容器３０と内筒蓋３１との相互の接合面を超音波により熱溶着させて、両者を一体化し、内筒ケース８を構成する。

その後、内筒ケース８より突出した加締端子４の接続部４ｃの外周に、図１及び図１１に示すように、強度の高い金属製の環状板からなる支持板４４を挿通配置した後、電線接続端子６の接続穴６ａを加締端子４の接続部４ｃに嵌挿し、その外部から加締めて、加締端子４と電線接続端子６とを一体に接続するとともに、加締端子４と電線接続端子６により支持板４４を挟持する。この加締部を図２及び図４において符号６０で示す。この加締部６０は、外周が六角形で、一部に非加締部を残してなる位置決め突起６１が形成されている。

なお、前記支持板４４の外径は、加締端子４の支持部４ｂの外径より大きく設定され、支持板４４の外周部が支持部４ｂの外周面より突出している。

また、他方の加締端子５にも同様にして電線接続端子７を一体に接続する。なお、この加締端子５側には前記の支持板４４は配置されていない。

前記のような内筒ケース８等の組付状態を図１１に示す。
そして、前記のように組立てられた内筒ケース８等の外周に外筒ケース９を次のようにして成形する。

射出成形機の金型内に前記の内筒ケース８部を配置し、両側の電線接続端子６，７を支持し、内筒ケース８の全外周面及び電線接続端子６，７の一部の外周面と成形型面間で形成された成形空間内にポリカーボーネート樹脂等の機械的強度の高い樹脂を射出して、図１に示すように、内筒ケース８の外周面に密着する大径の主体部９ａと、両端部に、両電線接続端子６，７に嵌合する小径の接続部９ｂ，９ｂを有する外筒ケース９を成形する。

このとき、樹脂は、図１における内筒ケース８における大電流遮断部１０側の傾斜端面側から矢印Ｐ２方向に加圧充填される。この樹脂の射出圧力は消弧容器３０の底壁部３０ｂに作用し、この圧力によって消弧容器３０が加締端子４方向へ押圧され、更に内筒蓋３１も同方向へ押圧される。

このとき、前記の支持板４４が設けられていない場合には、前記押圧力に対抗する部分は、消弧容器３０の保持穴３０ｃと加締端子５との接触部及び内筒蓋３１の保持穴３１ｃと加締端子４との接触部のみとなり、該接触部のみでは大きな射出圧力による内筒ケース８の移動を阻止することができない。

そこで、前記のように、加締端子４と電線接続端子６とで支持板４４を挟持して、支持板４４を内筒蓋３１の底壁部３１ｂの外側に配置し、かつ、支持板４４の外周部を加締端子４より外周へ突出させて、該支持板４４に内筒蓋３１を係止させることにより、樹脂の充填圧力を支持板４４で受け、樹脂の充填圧力によって内筒蓋３１が電線接続端子６側へ移動することを阻止し、内筒蓋３１が電線接続端子６に当って変形することを防止するようにしている。

以上の工程により、図１に示す電流ヒューズ１が形成される。
なお、前記実施例では、加締端子４，５の加締めにおいて、加締端子４，５の外周面を六角形に加締めるようにしたが、この加締形状は、六角形に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる形状であればよく、例えば、円形、四角、八角形等でもよい。

本発明の実施例を示す電線ヒューズ全体の側断面図。 図１におけるヒューズ素子に、加締端子と電線接続端子を備えた状態を示す側断面図。 図２におけるＡ−Ａ線断面図。 図２におけるＢ−Ｂ線断面図。 図１における加締端子の側面図。 図５における側断面図。 図５において左側から見た正面図。 加締ダイスを示す正面図。 図２の形態において消弧容器を挿入した図。 消弧容器と内筒蓋の側断面図。 図１の状態において、外筒ケースを成形被覆する前の状態を示す側断面図。

符号の説明

１ 電線ヒューズ
２，３ ヒューズ素子
４，５ 加締端子
４ｅ 非加締部
１４，１５ 接続端部
１８，１９ 加締穴

Claims (3)

1. ２本のヒューズ素子を略平行して配置する電線ヒューズであって、その２本のヒューズ素子の両端部に接続端部が設けられ、該両接続端部には、加締端子が夫々配置され、該各加締端子には、その中心から離れて２個の加締穴が形成され、該加締穴に前記接続端部が挿入され、各加締端子の外周面を、その２個の加締穴の中心を結んだ直線と直交する方向から加締めて、接続端部と加締端子を連結したことを特徴とする電線ヒューズにおけるヒューズ素子の組立構造。
2. 前記加締端子の外周面における、前記ヒューズ素子の接続端部が挿入される側の一部の外面に非加締部を残したことを特徴とする請求項１記載の電線ヒューズにおけるヒューズ素子の組立構造。
3. 前記加締端子の軸方向における非加締部の長さを、１〜３ｍｍとしたことを特徴とする請求項２記載の電線ヒューズにおけるヒューズ素子の組立構造。
   

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