JP2010170721A

JP2010170721A - ヒューズ

Info

Publication number: JP2010170721A
Application number: JP2009010036A
Authority: JP
Inventors: Motofumi Kato; 素文加藤
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2009-01-20
Filing date: 2009-01-20
Publication date: 2010-08-05
Anticipated expiration: 2029-01-20
Also published as: JP5334598B2

Abstract

【課題】顧客からの条件（使用環境、電線サイズ）が異なっても新規に作製する必要のない共通のヒューズを提供するものであり、それによって製造ラインを単一化し、開発コストおよび使用材料の制御を狙うことが可能となるヒューズを提供する。
【解決手段】１個のヒューズエレメントＦ１とヒューズエレメントＦ１の両端にそれぞれ接続される接続部を１個以上Ｔ１、Ｔ４、Ｔ５：Ｔ２、Ｔ３、Ｔ６備えてなるヒューズにおいて、ヒューズエレメントＦ１に熱量を補充する発熱体Ｒ１〜Ｒ４を接続部とヒューズエレメントとの間に備えた発熱系統を複数系統備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の電気回路に組み込まれ、所定値以上の電流が流れた場合にその電流を遮断するヒューズに関し、特に車種に関係なく共通に使用できるようにしたヒューズに関する。

現在、ヒューズの性能は周囲環境・使用電線・電気回路数などの種々の条件に適応させるため、１車種に１製品とならざるを得ない状態である。そのため、条件の変更があるたびに新規にヒューズを作製し、設計コスト・日数・成形材料が膨大に掛かっている。
従来の技術では、まず、ヒューズを定格に合わせて設計し、インサート成形することで、放熱フィンを備えたバッテリー搭載のヒュージブルリンク製品を得ている。

ところが、このヒュージブルリンクのヒューズの溶断特性は、図５に示すようになっている。図において、縦軸は溶断時間（秒）、横軸は通電電流（Ａ）、パラメータは周囲温度２３度Ｃ、８０度Ｃである。
そこで、この図から判ることは、一般に周囲温度が高くなると溶断時間は短くなる傾向を示す、ということである。
このように、ヒュージブルリンクのヒューズの溶断特性は、周囲温度および製品自体の通電発熱により変化するため、通電時の発熱を逃がす放熱フィンを設けることで、通電時の発熱を逃がして設計値の確保をすると共に、ボディの樹脂部分の溶損防止をしていた。

ところが、ヒューズは、各顧客からの条件（使用環境、電線サイズ）により設計・作製されるため、条件の異なる使用環境に対しては新規に作製する必要があり、製品の共通化が行えていないのが現状であった。

特許文献１記載の発明は、１回路に何らかの抵抗体を付加することにより、エレメントの溶融を加速させ、溶断をさせるものであるが、その溶断時間を変化させることができない。

特開２０００−１８２４９３号公報

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、各顧客からの条件（使用環境、電線サイズ）が異なっても新規に作製する必要のない共通のヒューズを提供するものであり、それによって製造ラインを単一化し、開発コストおよび使用材料の制御を狙うことが可能となる。

上記課題を解決するため、本願第１発明に係るヒューズは、１個のヒューズエレメントと該ヒューズエレメントの両端にそれぞれ接続される接続部を１個以上備えてなるヒューズにおいて、前記ヒューズエレメントに熱量を補充する発熱体を前記接続部と前記ヒューズエレメントとの間に備えた発熱系統を複数系統備えたことを特徴としている。

本願第２発明に係るヒューズは、２個のヒューズエレメントと、該両ヒューズエレメントの共通接続部と、該共通接続部にそれぞれ接続される個別接続部を２個以上備えてなるヒューズにおいて、前記ヒューズエレメントに熱量を補充する発熱体を前記共通接続部と前記個別接続部との間にそれぞれ備えた発熱系統を複数系統備えたことを特徴としている。

本願第３発明に係るヒューズは、２個のヒューズエレメントと、該両ヒューズエレメントの１端を接続する第１共通接続部と、第２共通接続部とを備えてなるヒューズであって、前記ヒューズエレメントに熱量を補充する発熱体を前記第１共通接続部と前記第２共通接続部との間に備えたことを特徴としている。

本願第４発明は、上記第１〜第３発明に係るヒューズにおいて、前記複数の発熱体の抵抗値がそれぞれ異なっていることを特徴としている。
本願第５発明は、上記第１〜第３発明に係るヒューズにおいて、前記ヒューズエレメントと前記接続部と前記発熱体が１枚の金属板を打ち抜いて成るものであることを特徴としている。

上記構成により、ヒューズエレメントに熱を与える発熱体を複数個の中から選択できるようになるので、各顧客からの条件（使用環境、電線サイズ）が異なっても新規に作製する必要のない共通のヒューズを得ることができる。
したがって、車載ヒューズの溶断特性を任意の取付位置のみで制御・調整する仕組みを持ったヒューズが得られ、開発コストおよび使用材料の抑制に寄与することができる。

本発明の実施例１に係るヒューズの斜視図である。図１のヒューズの使い方を説明する回路図である。本発明の実施例２に係るヒューズの斜視図である。本発明の実施例３に係るヒューズの斜視図である。ヒューズの溶断特性を示す線図である。

以下、本発明に係るヒューズの最良の実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。

まず、本発明の実施例１のヒューズについて説明する。
図１は本発明の実施例１に係るヒューズの斜視図である。
〈図１のヒューズの構成〉
図１において、Ｆ１はヒューズエレメントで、このヒューズエレメントＦ１の１端に接続部Ｔ４が接続され、その接続部Ｔ４に発熱体Ｒ１（その抵抗値をｒ１とする）を介して接続部Ｔ１が接続され、また、同じく接続部Ｔ４に発熱体Ｒ２（その抵抗値をｒ２とする。ｒ２≠ｒ１）を介して接続部Ｔ５が接続されている。
一方、ヒューズエレメントＦ１の他端に接続部Ｔ３が接続され、その接続部Ｔ３に発熱体Ｒ３（その抵抗値をｒ３とする。ｒ３≠ｒ１≠ｒ２）を介して接続部Ｔ２が接続され、また、同じく接続部Ｔ３に発熱体Ｒ４（その抵抗値をｒ４とする。ｒ４≠ｒ１≠ｒ２≠ｒ３）を介して接続部Ｔ６が接続されている。
以上のように、ヒューズエレメントＦ１を中心に抵抗値のそれぞれ異なる発熱体Ｒ１〜Ｒ４（その抵抗値ｒ１〜ｒ４）を有している。中心のヒューズエレメントＦ１の定格は固定であるが、４つの発熱体Ｒ１〜Ｒ４の電流値が異なるので、経路の選択により１個入れたり２個入れたりするといった様々な組み合わせが可能である。
この結果、どの経路を取るかといった発熱体の選択によって、ヒューズエレメントＦ１に送る熱量を任意に変化させることができ、本来の溶断時間を任意の時間に変更させることが可能となる。

〈図１のヒューズの使い方〉
図２は図１のヒューズの使い方を説明する回路図である。
図２において図１の符号同じ符号は同じものを指している。
本発明によれば、一方の接続部群Ｔ１、Ｔ４、Ｔ５の１つと他方の接続部群Ｔ２、Ｔ３、Ｔ６の１つとを選択することで、ヒューズの溶融時間を変えることが可能となる。
今、機器が短絡（ショート）事故を起こしたとすると、バッテリーの電圧Ｖ（ｖ）が接続部群間に加わることとなる。発熱体Ｒ１〜Ｒ４の各抵抗値の大きさをｒ１＜ｒ２＜ｒ３＜ｒ４（Ω）として、各接続部を選択した場合、ヒューズエレメントＦ１の溶融時間は次のようになる。

ａ）接続部Ｔ４→接続部Ｔ３を選択した場合：
接続部Ｔ４と接続部Ｔ３を選択して使用すると、発熱体が介在していないので従来の使い方となり、電流はヒューズエレメントＦ１自身の抵抗値ｒｆ１のみで決まる値Ｖ／ｒｆ１となって、ヒューズエレメントＦ１は自身の単位時間の発熱量Ｖ²／ｒｆ１によって温度上昇し、所定の溶融温度に達したら溶融することとなる。従来のヒューズの溶融時間ｔｆ１はこのように１つに決まってしまい、変えることができなかった。
本発明によると、以下のように接続部を選択することで、ヒューズエレメントの溶融時間を変えることができるようになる。

ｂ）接続部Ｔ５→接続部Ｔ２を選択した場合：
そこで、接続部Ｔ５と接続部Ｔ２を選択して使用すると、Ｒ２の発熱体とＲ３の発熱体が選択されるので、
ヒューズエレメントＦ１は自身の単位時間（秒）当たりの発熱量Ｑｆは式（１）となる。
Ｑｆ＝ｒｆ１×［Ｖ／（ｒｆ１＋ｒ２＋ｒ３）］² ・・・式（１）
また、Ｒ２の発熱体の単位時間（秒）当たりの熱量Ｑ１は式（２）となり、
Ｑ２＝ｒ２×［Ｖ／（ｒｆ１＋ｒ２＋ｒ３）］² ・・・式（２）
Ｒ３の発熱体から得られる単位時間（秒）当たりの熱量Ｑ３は式（３）となる。
Ｑ３＝ｒ３×［Ｖ／（ｒｆ１＋ｒ２＋ｒ３）］² ・・・式（３）
したがって、ヒューズエレメントＦ１の溶融時間ｔ１は自身の発熱量Ｑｆの他に近傍にある発熱体Ｒ２からの発熱量Ｑ２と発熱体Ｒ３からの発熱量Ｑ３とによる温度上昇によって決まるため、ヒューズエレメントＦ１の溶融時間ｔ１は前記溶融時間ｔｆと異なるようになる（新たに抵抗値が加わったので電流が小さくなるため、発熱量は小さくなり、溶融時間はｔｆよりも長くなる。）。

ｃ）接続部Ｔ５→接続部Ｔ３を選択した場合：
また、接続部Ｔ５と接続部Ｔ３を選択して使用すると、Ｒ２の発熱体だけが選択されるので、
ヒューズエレメントＦ１は自身の単位時間（秒）当たりの発熱量Ｑｆは式（４）となる。
Ｑｆ＝ｒｆ１×［Ｖ／（ｒｆ１＋ｒ２）］² ・・・式（４）
また、Ｒ２の発熱体の単位時間（秒）当たりの熱量Ｑ２は式（５）となる。
Ｑ２＝ｒ２×［Ｖ／（ｒｆ１＋ｒ２＋）］² ・・・式（５）
したがって、ヒューズエレメントＦ１の溶融時間ｔ２は自身の発熱量Ｑｆの他に近傍にある発熱体Ｒ２からの発熱量Ｑ２による温度上昇によって決まるため、ヒューズエレメントＦ１の溶融時間ｔ２は前記溶融時間ｔｆともｔ１とも異なるようになる（上記ｂ）のケースよりも抵抗値ｒ３が減ったので電流が増えるため、溶融時間はａ）より長くｂ）より短くなる。）。

また、接続部Ｔ１→接続部Ｔ２を選択した場合のヒューズエレメントＦ１の溶融時間も、接続部Ｔ１→接続部Ｔ６を選択した場合のヒューズエレメントＦ１の溶融時間も以上の説明と同様に計算すればよい。
このようにして、本発明によるヒューズを用いると、複数の接続部を選択するだけで溶融時間を種々に変えることができる。
本発明を搭載した製品の機能上の利点としては、
（イ）：「室温雰囲気下」においても溶断特性を任意に可変できる。
（ロ）：（イ）により、電線発煙特性とのマッチング性能向上も期待できる。
といったことが挙げられる。

以上のように、本発明の構成は既存のＢＦＴと構造は同じであり、大きく区分してヒューズ（バスバー）とボディーで作製されるものの、従来のものと異なる点は、（イ）積極的に通電時の「発熱」を利用すること。（ロ）ＢＦＴの共有化を実現させること。である。
（イ）について：
従来、通電時の発熱はヒューズの溶断時間に影響するため、放熱フィン等を利用して極力排除する傾向にあったが、本発明においては、その「発熱」を積極的に利用しヒューズの溶断時間を任意に可変させること。
（ロ）について：
（イ）の原理に加え、その発熱部を１製品に複数個所設定することにより、１製品で多くの条件に対応させることができ、したがって、１製品の共有化が実現できる。そして、
１製品の共有化が可能となれば、ヒューズ（バスバー）生産のプレス型の共有化・商品管理の簡易化・設計時間の短縮などの効果が期待できることになる。

次に、本発明の実施例２のヒューズについて説明する。
図３は本発明の実施例２に係るヒューズの斜視図である。
〈図３のヒューズの構成〉
図３において、Ｆ１、Ｆ２はそれぞれヒューズエレメントで、各ヒューズエレメントＦ１、Ｆ２の１端にそれぞれ接続部Ａ、Ｂが接続され、ヒューズエレメントＦ１、Ｆ２の他端に共通接続部Ｔ０が接続され、その共通接続部Ｔ０にそれぞれ発熱体Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３（ただし、その抵抗値ｒ１≠ｒ２≠ｒ３）を介して個別接続部Ｔ１、Ｔ２，Ｔ３が接続されている。
以上の個別接続部Ｔ１〜Ｔ３のどれと接続部Ａ、Ｂのどれを選ぶかによって、ヒューズエレメントの溶断時間を任意に変化させることが可能となる。

〈図３のヒューズの使い方〉
本発明によれば、一方の接続部群Ｔ１〜Ｔ３の１つと他方の接続部Ａ、Ｂの１つとを選択することで、ヒューズエレメントＦ１、Ｆ２の溶融時間を変えることが可能となる。
今、機器の短絡によりバッテリーの電圧Ｖ（ｖ）が接続部間に加わったとすると、ヒューズエレメントＦ１、Ｆ２の抵抗値をｒｆ１、ｒｆ２（ｒｆ１＜ｒｆ２）とし、発熱体Ｒ１〜Ｒ３の各抵抗値をｒ１＜ｒ２＜ｒ３（Ω）として、各接続部を選択した場合、溶融時間は次のようになる。

１）接続部Ｔ０→接続部Ａを選択した場合：
ヒューズエレメントＦ１自身の抵抗値ｒｆ１のみで単位時間当たりＶ²／ｒｆ１の発熱量となり、これによる温度上昇によって溶融温度に達したときに溶融することとなる。
２）接続部Ｔ０→接続部Ｂを選択した場合：
同じく、ヒューズエレメントＦ２自身の抵抗値ｒｆ２のみで単位時間当たりＶ²／ｒｆ２の発熱量となり、これによる温度上昇によって溶融温度に達したときに溶融することとなる。ｒｆ１＜ｒｆ２であるので、小さい抵抗値のヒューズエレメントＦ１の方が溶融時間が短かくなる。
以上の２つの場合は従来の場合で、各ヒューズの溶融時間はいずれも変えることができなかった。
本発明によると、以下のように接続部を選択することで、溶融時間を変えることができるようになる。

２）接続部Ｔ１→接続部Ａを選択した場合：
そこで、Ｒ１の発熱体が選択されるので、
ヒューズエレメントＦ１は自身の単位時間（秒）当たりの発熱量Ｑｆは式（７）となる。
Ｑｆ＝ｒｆ１×［Ｖ／（ｒｆ１＋ｒ１）］² ・・・式（７）
また、Ｒ１の発熱体の単位時間（秒）当たりの熱量Ｑ１は式（８）となる。
Ｑ１＝ｒ１×［Ｖ／（ｒｆ１＋ｒ１）］² ・・・式（８）
したがって、ヒューズエレメントＦ１の溶融時間ｔ１は自身の発熱量Ｑｆの他に近傍にある発熱体Ｒ１からの発熱量Ｑ１による温度上昇によって決まるため、ヒューズエレメントＦ１の溶融時間ｔ１は前記溶融時間ｔｆ１と異なるようになる（新たに抵抗値ｒ１が加わったので電流が小さくなるため、発熱量は小さくなり、溶融時間はｔｆ１より長くなる。）。

同様に、接続部Ｔ２→接続部Ａを選択した場合のヒューズエレメントＦ１の溶融時間ｔ２も、接続部Ｔ３→接続部Ａを選択した場合のヒューズエレメントＦ１の溶融時間ｔ３も、接続部Ｔ１→接続部Ｂを選択した場合のヒューズエレメントＦ１の溶融時間ｔ４も、接続部Ｔ２→接続部Ｂを選択した場合のヒューズエレメントＦ１の溶融時間ｔ５も、接続部Ｔ３→接続部Ｂを選択した場合のヒューズエレメントＦ１の溶融時間ｔ６、以上の説明と同様に計算すればよい。
このようにして、本発明によるヒューズを用いると従来の溶融時間以外に、複数の接続部を選択するだけで溶融時間を種々に変えることができる。

次に、本発明の実施例３のヒューズについて説明する。
図３は本発明の実施例３に係るヒューズの斜視図である。
〈図３のヒューズの構成〉
図３において、Ｆ１、Ｆ２はそれぞれヒューズエレメントで、各ヒューズエレメントＦ１、Ｆ２の１端にそれぞれ接続部Ａ、Ｂが接続され、ヒューズエレメントＦ１、Ｆ２の他端に共通接続部Ｔ０が接続され、その共通接続部Ｔ０にそれぞれ発熱体Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３（ただし、その抵抗値ｒ１≠ｒ２≠ｒ３）を介して第２共通接続部Ｔ１が接続されている。

〈図３のヒューズの使い方〉
本発明によれば、使用に際しては、選択した発熱体（仮に発熱体Ｒ１を選択したとすると）以外の発熱体（発熱体Ｒ２とＲ３）をニッパー等で切断して使用すればよい。
発熱体Ｒ１を選択して接続部Ａを選択した場合の溶融時間については上記で述べたとおりである。他の発熱体を選択した場合も同様で、非選択の発熱体を切断すればよい。
このようにして、実施例３によれば選択した発熱体以外の発熱体を切断するだけで、実施例２と同様、溶融時間を種々に変えることができる。

以上のように、本発明によれば、「発熱」を積極的に利用しヒューズの溶断時間を任意に可変させることを利用して、発熱部を１製品に複数個所設定することにより、１製品で多くの条件に対応させることができ、したがって、１製品の共有化が実現できる。そして、１製品の共有化が可能となれば、ヒューズ（バスバー）生産のプレス型の共有化・商品管理の簡易化・設計時間の短縮などの効果が期待できる。
なお、発熱体からの発熱によってヒューズカバー等が溶損しないようにするためには、カバーに解放窓や放熱リブを設けることで対処可能である。

Ｔ０〜Ｔ６、Ａ、Ｂ接続部
Ｒ１〜Ｒ４発熱体
ｒ１〜ｒ４発熱体Ｒ１〜Ｒ４の各抵抗値
Ｆ１、Ｆ２ヒューズ
ｒｆ１、ｒｆ２ヒューズＦ１、Ｆ２の各抵抗値

Claims

１個のヒューズエレメントと該ヒューズエレメントの両端にそれぞれ接続される接続部を１個以上備えてなるヒューズにおいて、前記ヒューズエレメントに熱量を補充する発熱体を前記接続部と前記ヒューズエレメントとの間に備えた発熱系統を複数系統備えたことを特徴とするヒューズ。
２個のヒューズエレメントと、該両ヒューズエレメントの共通接続部と、該共通接続部にそれぞれ接続される個別接続部を２個以上備えてなるヒューズにおいて、前記ヒューズエレメントに熱量を補充する発熱体を前記共通接続部と前記個別接続部との間にそれぞれ備えた発熱系統を複数系統備えたことを特徴とするヒューズ。
２個のヒューズエレメントと、該両ヒューズエレメントの１端を接続する第１共通接続部と、第２共通接続部とを備えてなるヒューズであって、
前記ヒューズエレメントに熱量を補充する発熱体を前記第１共通接続部と前記第２共通接続部との間に備えたことを特徴とするヒューズ。
前記複数の発熱体は抵抗値がそれぞれ異なっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のヒューズ。
前記ヒューズエレメントと前記接続部と前記発熱体は１枚の金属板を打ち抜いて成るものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のヒューズ。