JP2634467B2

JP2634467B2 - ２端子形の小形タイムラグヒューズ

Info

Publication number: JP2634467B2
Application number: JP1243679A
Authority: JP
Inventors: 正袴田; 浩鈴木; 和雄浜里; 恒尊江間
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; Daito Tsushinki KK
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; Daito Tsushinki KK
Priority date: 1989-09-20
Filing date: 1989-09-20
Publication date: 1997-07-23
Anticipated expiration: 2012-07-23
Also published as: JPH03105825A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は２端子形の小形タイムラグヒューズに関す
る。

（従来の技術）従来のこの種のタイムラズヒューズは、第５図に示す
ように、絶縁材にて形成されたヒューズ本体１の両端に
口金2,3を設け、この両口金2,3間にコイル状に巻回した
ばね４、コア５、低融点金属６、およびヒートコイル７
を配設して直列に接続した構造が採られていた。

そして、この従来の構造のヒューズは、両口金2,3間
に過電流が流れると、ヒートコイル７がジュール熱によ
って発熱し、その熱によって低融点金属６が溶融し、コ
ア５はばね４にてヒートコイル７から離反する方向に引
張られているため、コア５とヒートコイル７の端部８と
の間が開離され、電気回路を遮断するようになってい
る。

この従来のヒューズのタイムラグ特性は、低融点金属
６、すなわち、コア５および低融点金属６の量によって
決まる熱キャパシテイ、熱抵抗、例えば、サイズを大き
くすることによって、この低融点金属６の溶融するまで
の時間が長くなることを利用している。

（発明が解決しようとする課題）上記従来のタイムラグヒューズは、コア５からヒート
コイル７の端部８を開離させるめに、ばね４が必要で、
かつばね４に必要な変位を予め与えておかなければなら
ず、ばね４の配置容積が大きくなり、製造工程が複雑と
なり、プリント基板用の高密度実装化に適合する小形化
が困難である。

また、上記従来のヒューズでは、低融点金属６とヒー
トコイル７の端部８との接合部には常時ばね４による応
力が作用しているため、低融点金属６はばね４による応
力下においては、クリープが促進され、ヒューズの寿命
が短くなる問題があった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、製造工程
が簡略化でき、形状の小形化が図れるとともに、応力が
低融点金属のエレメントに作用しないようにしてクリー
プによる短寿命化を防止し、長期間安定した特性を保持
できる２端子形の小形タイムラグヒューズを提供するも
のである。

（課題を解決するための手段）本発明の２端子形の小形タイムラグヒューズは、エレ
メント取付け面に空間部を有し絶縁物で形成したベース
と、このベースに固定された対をなし低熱伝導率の材質
にて形成した端子と、前記ベースの空間部を形成したエ
レメント取付け面に少なくとも一部を前記空間部に臨ま
せて配設された低融点エレメントと、このエレメントに
近接して前記ベースに配設された電気発熱体と、前記電
気発熱体および低融点エレメントとともに前記ベースの
エレメント取付け面を被覆する外装体とを具備し、この電気発熱体の一端と前記エレメントの一端とを直
列に接続してこの電気発熱体の他端と前記エレメントの
他端とを前記対をなす端子に接続したものである。

（作用）本発明の２端子形の小形タイムラグヒューズは、電源
と負荷との間に接続した対をなす両端子間の電気発熱体
とエレメントとに過電流が流れた際、電気発熱体がジュ
ール熱で発熱し、このジュール熱は小形タイムラグヒュ
ーズの温度を上昇してこの電気発熱体に近接して配設し
た低融点エレメントを溶融させ、この低融点エレメント
は溶融時の表面張力またはエレメントの自重により空間
部に落下して両端子間を大きく開離して回路を遮断し、
前記ジュール熱と小形タイムラグヒューズの熱容量によ
って決まる時間だけ両端子間の遮断に過電流が流れた時
点よりタイムラグが得られる。そして、このタイムラグ
は両端子が低熱伝導率の材質にて形成されているため、
タイムラグ特性を精度よく実現できるとともに大きな時
定数が得られ、長いタイムラグが得られるとともに低融
点エレメントおよび電気発熱体の熱容量および熱抵抗を
変えることにより所定の動作遅延となる。

また、取付け面に配設される低融点エレメントは少な
くとも一部が空間部に臨ませられるため、溶融時の表面
張力またはエレメントの自重により空間部に落下するの
で、エレメントの溶断箇所は大きく開き、しかも、エレ
メントの溶融により発生する金属ガスが空間部で拡散さ
れ、消弧作用が確実となる。

（実施例）本発明の一実施例の構成を第１図について説明する。

10はベースで、ガラス・エポキシ樹脂などからなるプ
リント配線基盤などの絶縁物で成形され、このベース10
のエレメント取付け面となる前面中央部には切り欠き凹
部によって縦方向に長い空間部11が開口形成されてい
る。このベース10の前面下部の両側にはそれぞれ銅箔ま
たはニッケル箔などの電極12,13が設けられ、さらにこ
のベース10の前面上部の一側に銅箔またはニッケル箔な
どの電極14が設けられている。

そして、この下部一側の電極12と上部の電極14との間
に前記空間部11に中間部を臨ませた低融点金属、例え
ば、錫−鉛−ビスマスからなる合金にて形成した棒状の
エレメント15が配設され、このエレメント15の一端が前
記電極14に、他端が前記電極12にそれぞれはんだ接続さ
れている。このエレメント15は他の構成要素の耐熱温度
より低い融点を有している。

また、前記ベース10の両側縁部には上下部を残して切
り欠き凹部16,16が形成され、この切り欠き凹部16,16部
の位置に電気発熱体（ヒートコイル）17、例えば、シリ
コン含浸ガラス被覆などで絶縁被覆されたヒートコイル
線が前記エレメント15を覆って巻回され、このエレメン
ト15にヒートコイル17が近接して配設されている。この
ヒートコイル17はニッケル−クロム合金線などで形成さ
れている。

そして、このヒートコイル17の一端は前記上部の電極
14にスポットウエルドなどで接続され、このヒートコイ
ル17の一端と前記低融点エレメント15の一端を電極14に
接続することによりこのヒートコイル17と低融点エレメ
ント15とが直列に接続される。そして、このヒートコイ
ル17の他端は前記電極13にスポットウエルドなどで接続
されている。

さらに、第１図において、18,19は対をなす端子で、
熱伝導率が銅の1/40の鉄−ニッケル合金板などの低熱伝
導率の材質で形成され、前記下部の対をなす電極12,13
にそれぞれスポットウエルドなどにより接続されてい
る。

このような構成により、端子18,19間には、電極12、
エレメント15、電極14、ヒートコイル17および電極13の
直列接続の電路が形成されている。

また、第１図において、20は外装で前記ベース10の表
面を前記電極12,13,14、ヒートコイル17とともに被覆す
る。前記エレメント15の空間部11はヒートコイル17で覆
われて空間を保持している。

次にこの実施例の動作を説明する。

ヒューズ21の端子18,19を電源と負荷との間の電路に
直列に挿入接続する。そして、両端子18,19間に過電流
が流れた際、ヒートコイル17がジュール熱で発熱し、こ
のジュール熱でエレメント15の周辺がこのエレメント15
の融点以上になると、このヒートコイル17に近接して配
設されている低融点エレメント15を溶融させ、その溶融
時の表面張力またはエレメント15の自重によりエレメン
ト15が空間部11内に落下して両端子18,19間を開離して
電路を遮断し、ヒューズ作用を行う。

そして、この電路に流れる電流を１アンペア、ヒート
コイル17の抵抗をＲオームとすると、ヒートコイル17部
でRI²・ｔ（ワット・秒）のジュール熱Ｊが発生し、エ
レメント15の周囲の温度は時間とともに上昇し、この温
度上昇Ｔ（度）はヒューズ21全体の熱容量Ｑ（度／ワッ
ト・秒／度）によってＴ＝J/Q（度）で与えられる。すなわち、Ｔ（度）で熱平衡状態とな
り、この温度に至るに要する時間はヒューズ21全体の熱
容量で決定され、熱容量が大きい程エレメント15の溶融
までの遅延時間が長くなる。端子の熱伝導率が有限の場
合は、端子の熱抵抗をｒ（度／ワット）で表すと、最大
温度上昇（熱平衡状態）Tmaxはｒ・RI²となり、濃度上
昇の時定数はｒ・Ｑ（秒）となる。従って、端子の熱抵
抗を大きく、すなわち端子の熱伝導率を小さくすること
により大きく時定できる、すなわち大きなタイムラグ特
性を実現できる。このようにして、ジュース熱、エレメ
ント15の融点、ヒューズ全体の熱容量および熱抵抗を適
宜選択して組合せることにより、所望の動作遅延を有す
るタイムラグヒューズが得られる。

そして、両端子18,19が低熱伝導率の材質にて形成さ
れているため、大きな時定数が得られ、長いタイムラグ
が得られる。

また、ベース10の取付け面となる前面に配設される低
融点エレメント15は少なくとも一部が空間部11に臨ませ
られるため、溶融時の表面張力に抗して、またはエレメ
ント15の自重により空間部11に落下するので、エレメン
ト15の溶断箇所は大きく開き、エレメント15の溶断が確
実となる。しかも、エレメント15の溶融により発生する
金属ガスが空間部11で拡散され、消弧特性が向上する。

さらに、このベース10の空間部11は必要に応じて消弧
剤の充填、塗布も可能となる。

このように、従来用いられた構造のヒューズのよう
に、ばね機構が不要となり、製造工程が簡略化でき、小
形化が可能となる。

次に他の実施例の構成を第２図について説明する。

前記第１図に示す実施例の構成と同一構成部分を同一
符号で示して説明を省略する。

この実施例では、電気発熱体として、絶縁被膜を有し
ない非絶縁形抵抗線からなるヒートコイルを用いた構成
で、ベース10の両側縁部に形成した切り欠き凹部16,16
の内縁に一定間隔毎に凹溝23を形成し、エレメント15と
ヒートコイル17が短絡しないようエレメント15の前面に
絶縁性スペーサ24を配設し、このスペーサ24の外側から
ヒートコイル17の抵抗線を前記ベース10の各凹溝23に順
次係合させて巻回する。

この実施例の構造では、電気発熱体としてのヒートコ
イル17となる非絶縁性の抵抗線を用いても抵抗線が相互
に短絡することと、抵抗線とエレメント15が接触するこ
とを防止できる。

さらに、他の実施例の構成を第３図について説明す
る。

この実施例の説明においても、前記第１図に示す実施
例の構成と同一構成部分を同一符号で示して説明を省略
する。

この実施例では、ベース10の前面のエレメント15を装
着する空間部11の上下位置にエレメント取付け面を形成
する凹溝25,25を形成し、この凹溝25,25にエレメント15
の両端部を係合して電気発熱体の抵抗線とエレメント15
との接触を防止する構成である。

また、前記各実施例において、前記ベース10の表面を
前記エレメント15、ヒートコイル17とともに外装体20に
て被覆する際、外装体を形成する外装材の粘度が低い
と、この外装材がエレメント15まで達し、動作特性に影
響を及ぼすことがあるが、第２図に示すような、スペー
サ24を用いて空間部11を覆うことによりエレメント15ま
で外装材が侵入することを防止できる。

さらに、他の実施例の構成を第４図について説明す
る。

この実施例に説明においても、前記第１図に示す実施
例の構成と同一構成部分を同一符号で示して説明を省略
する。

この実施例では、電気発熱体として、ヒータ26を用い
た構成で、このヒータ26は所定の長さの抵抗線を同一面
上において、蛇行状に屈曲させて平面状に形成してこの
ヒータ26をベース10のエレメント取付け面となる前面に
エレメント15に近接して配置する。

また、このヒータ26は必要に応じて樹脂などにて被覆
固定することもできる。

この実施例の構成では、ヒータ26として高いサージ電
流耐量を得ることができ、また、抵抗線の機械的強度が
大きいものであれば、抵抗線の一端部分はそのまま端子
として利用できる。

さらに、サージ電流耐量がさほど要求されない用途の
場合には、電気発熱体として周知の薄膜抵抗基盤、また
は、厚膜抵抗基盤を用いることもできる。

上記各実施例において、ベース10はセラミックにて成
形した板のエレメント15を取付けるエレメント取付け面
に電極12,13,14を形成したもの、あるいは、耐熱性プラ
スチックで、端子18,19および電極12,13,14をインサー
ト成形で製造することもでき、また、外装体20は耐熱性
のあるプラスチックでケースを形成し、このケースをベ
ース10に被せる構造とすることもでき、さらに、端子18
と電極12、端子19と電極13は一体構造とすることもでき
る。また、エレメント15は低融点金属に限らず、低融点
プラスチックに金属被膜を蒸着した構造とすることもで
きる。さらに、ベース10は複数の素材を重ね合わした構
成とすることもできる。

次に、前記第１図に示すヒューズの動作特性を具体的
例によって説明する。

前記発熱体のヒートコイル17は、体積抵抗が112μΩc
mのニッケル−クロム合金線0.29mmφで、シリコン含浸
ガラス被覆したものを密に巻回し、また、エレメント15
は厚さ0.1mm、幅0.9mmの錫−鉛−ビスマスの融点140℃
のものを用いる。

さらに、外装体20はエポキシ変成フェノール樹脂を用
い、そして外形寸法は７（Ｗ）、14（Ｈ）、4.5（Ｄ）
の大きさに形成したものである。

この基本特性は次のとおりとなった。

溶断特性各電流に対しサンプル３個を使用し、溶断時
間はその平均値を示す。

短絡遮断サンプルは３個（発明の効果）本発明によれば、従来のこの種のヒューズのようにば
ね機構を必要とせず、小形化が可能となり、製造工程も
簡略化でき、さらに、低融点エレメントに応力が作用さ
れず、周囲温度が高くてもクリープの促進がなく、長寿
命化ができ、空間部によりエレメントの溶断特性が安定
化されるとともに消弧特性が向上し、大きなタイムラグ
が得られるとともに電気発熱体、低融点エレメントの熱
容量および熱抵抗を変えることにより所定の動作遅延と
なり、さらに実装密度を高めることができる２端子形の
小形のタイムラグヒューズが得られる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す小形タイムラグヒュー
ズの一部を切り欠いた正面図、第２図は本発明の他の実
施例を示す小形タイムラグヒューズの一部を切り欠いた
正面図、第３図は本発明のさらに他の実施例を示す小形
タイムラグヒューズのベースの斜視図、第４図は本発明
のさらに他の実施例を示す小形タイムラグヒューズの斜
視図、第５図は従来のタイムラグヒューズの正面図であ
る。 10……ベース、11……空間部、15……エレメント、17…
…電気発熱体としてのヒートコイル、18,19……端子、2
0……外装体、26……電気発熱体としてのヒータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者浜里和雄東京都千代田区内幸町１丁目１番６号日本電信電話株式会社内 (72)発明者江間恒尊東京都千代田区内幸町１丁目１番６号日本電信電話株式会社内 (56)参考文献特開昭58−5933（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−5936（ＪＰ，Ａ) 実開昭50−139933（ＪＰ，Ｕ) 実開昭59−159847（ＪＰ，Ｕ) 実開昭61−82340（ＪＰ，Ｕ) 実開昭63−14337（ＪＰ，Ｕ) 実開昭57−12648（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】エレメント取付け面に空間部を有し絶縁物
で形成したベースと、このベースに固定された対をなし
低熱伝導率の材質にて形成した端子と、前記ベースの空
間部を形成したエレメント取付け面に少なくとも一部を
前記空間部に臨ませて配設された低融点エレメントと、
このエレメントに近接して前記ベースに配設された電気
発熱体と、前記電気発熱体および低融点エレメントとと
もに前記ベースのエレメント取付け面を被覆する外装体
とを具備し、この電気発熱体の一端と前記エレメントの一端とを直列
に接続してこの電気発熱体の他端と前記エレメントの他
端とを前記対をなす端子に接続したことを特徴とする２端子形の小形タイムラグヒューズ。