JP3236024U

JP3236024U - 高遮断容量の板状ヒューズ及び製造方法

Info

Publication number: JP3236024U
Application number: JP2021004370U
Authority: JP
Inventors: 梁冠鋭
Original assignee: Chi Lick Schurter Ltd
Current assignee: Chi Lick Schurter Ltd
Priority date: 2021-11-12
Filing date: 2021-11-12
Publication date: 2022-01-25
Anticipated expiration: 2031-11-12

Abstract

【課題】高負荷下で熔断することで生じる空気イオン化又はアーク現象を回避することができる、高遮断容量の板状ヒューズを提供する。
【解決手段】絶縁ハウジングと抵抗線本体２とを備える高遮断容量の板状ヒューズに関し、縁ハウジング、抵抗線本体、前記抵抗線は、熔断部２３と、前記熔断部の両端部に配置され且つ前記熔断部と一体に接続される第１接続端２１、第２接続端２２とを備える。前記熔断部は、前記ハウジングの密閉チャンバー内に配置され、前記密閉チャンバーに絶縁体３を充填する。本考案は、前記ヒューズの密閉チャンバーに、例えばシリカゲル、石英砂、樹脂、セラミック粉末／セラミック砂、タルク粉末／タルク砂、又はソープストーン粉末／ソープストーン砂などの絶縁体が充填されるので、負荷が大きすぎると、空気をイオン化してアーク現象を引き起こすという技術問題を解決することができる。
【選択図】図１

Description

本考案は、ヒューズに関し、より詳しくは、高遮断容量の板状ヒューズに関する。

ヒューズは、電気回路を保護するために、電気回路に接続される電気部品の１種である。電気回路に大電流が流れると、ヒューズに備える金属シートまたは金属線が局所的に高温になり溶断し、電気回路を遮断させ、電気製品を保護する目的を実現する。従来のヒューズが高温で溶断する際、大負荷下でのヒューズの溶断により空気が電離されてアーク現象が発生する場合がある。そのアークによる高温で、絶縁ハウジングの破壊が起こりやすい。そのため、従来のヒューズを使用する場合、電気回路などを焼損し、火災・感電・爆発等を完全に回避できず、使用者の安全を脅かす恐れがある。

また、従来のメーカーは通常、特定の電流値のヒューズを製造するのに、異なる金型を使用してさまざまなサイズ／形状のヒューズを製造しているため、コストが高くなり、製造中の金型交換の時間が長いという生産面の課題が残っている。

本考案の主な目的は、従来のヒューズが高負荷下で熔断することで生じる空気イオン化又はアーク現象を回避することができる、高遮断容量の板状ヒューズを提供することである。

上記の目的を達成するために、本考案は、高遮断容量の板状ヒューズを提供しており、当該高遮断容量の板状ヒューズは、絶縁ハウジングと、抵抗線本体とを備え、前記抵抗線は、熔断部と、前記熔断部の両端部に設けられ且つ前記熔断部と一体に接続される第１接続端、第２接続端を備え、前記熔断部が前記ハウジングの密閉チャンバー内に固定され、前記密閉チャンバー内に絶縁体が充填され、前記熔断部の表面にスズ層をハンダ付けする。

好ましくは、前記熔断部は、スズ層に対応する位置に溝が設けられ、前記スズ層が溝を充填して前記溝の全体をカバーする。

好ましくは、前記スズ層が前記熔断部の１／５～１／２の面積を覆っている。

好ましくは、前記熔断部に貫通孔が設けられる。前記貫通孔は、異なる貫通孔のヒューズが異なる定格電流の回路に適用されるように、熔断部の抵抗を調整することができる。

好ましくは、前記貫通孔は、長方形、円形、又は特殊な形状を有する孔である。好ましくは、前記貫通孔が前記熔断部に均一に排列されている。

好ましくは、前記抵抗線本体は、電気めっき又は脱脂処理を行った表面を備える。電気めっきの目的は、腐食を防ぎ、負荷時の温度を下げることである。

好ましくは、前記ハウジングは、底部カバーと、前記底部カバーに対応する面カバーとを備え、前記底部カバーに固定ポストが設けられ、前記第１接続端及び前記第２接続端に第１固定孔が設けられ、前記第１固定孔に前記固定ポストを貫通することで、前記抵抗線本体を前記ハウジングに固定する。

好ましくは、前記第１固定孔は、中心孔と、中心孔の縁部に設けられるねじれ制限孔とを備え、前記第１固定孔に対応する固定ポストは、主ポストと、主ポストの側面に位置される側ポストとで構成され、主ポストは中心孔に配合し、側ポストがねじれ制限孔に配合する。

好ましくは、前記ハウジングに、絶縁体を注入するための充填孔が設けられ、前記絶縁体が充填孔からハウジングに注入されてハウジングの内部全体に充填され、充填孔に充填孔を塞ぐための栓が設けられる。

好ましくは、前記ハウジングは、底部カバーと、前記底部カバーに対応する面カバーとを備え、前記底部カバー、前記面カバー、及び前記ヒューズ本体は、リベット又は組付部材により、組み付けられる。

好ましくは，前記絶縁体は、シリカゲル、石英砂、樹脂、セラミック粉末／セラミック砂、タルク粉末／タルク砂、又はソープストーン粉末／ソープストーン砂である。

好ましくは、前記絶縁体は、硬化剤を混合した、石英砂、セラミック粉末／セラミック砂、タルク粉末／タルク砂、またはソープストーン粉末／ソープストーン砂であり、絶縁体がハウジングに充填された後、硬化剤によって絶縁体が所定の形状に硬化される。

本考案のもう一つの目的は、迅速に金型交換、高生産効率、金型構成簡単、省保管スペース、低コストの高遮断容量の板状ヒューズを製造する方法を提供することである。

上記の目的を達成するために、本考案は、高遮断容量の板状ヒューズを製造する方法を提供しており、当該方法は、抵抗線本体の形状に応じて、パンチと金型で打ち抜くステップと、ヒューズの定格電流値に応じて、熔断部をフライス加工して所定の厚さに形成するステップと、熔断部の製品設計要件に応じて、対応する金型を使用して、異なるサイズ、個数、配置、又はその組合せを有する円形孔又は特殊な形状を有する孔を備える熔断部を形成するステップと、抵抗線本体の表面に対して、抵抗線本体の表面を電気めっき又は脱脂処理、及び／又は熔断部の表面にスズ層のハンダ付け処理を行うステップと、を含む。

本考案の有益な効果は以下である。本考案では、前記ヒューズの密閉ハウジング内に、例えば、シリカゲル、石英砂、樹脂、セラミック粉末／セラミック砂、タルク粉末／タルク砂、又はソープストーン粉末／ソープストーン砂などの絶縁体が充填されることによって、従来のヒューズが高負荷下で熔断することで生じる空気イオン化、又はアーク現象を回避することができる。

本考案によって提供される構造の分解図である。本考案によって提供される構造を示す概念図である。本考案によって提供される実施例３を示す概念図である。本考案の図３のＡ部分の拡大図である。本考案によって提供される実施例２を示す概念図である。本考案によって提供される実施例４を示す概念図である。本考案によって提供されるハウジングの充填構造である。本考案によって提供される実施例２を示す概念図である。本考案によって提供される実施例２を示す概念図である。本考案によって提供される実施例２を示す概念図である。本考案によって提供される実施例２を示す概念図である。本考案によって提供される実施例２を示す概念図である。本考案によって提供される実施例２を示す概念図である。本考案によって提供される実施例２を示す概念図である。本考案によって提供される実施例２を示す概念図である。本考案によって提供される実施例２を示す概念図である。本考案によって提供される実施例２を示す概念図である。本考案によって提供される実施例２を示す概念図である。本考案によって提供される実施例２を示す概念図である。本考案によって提供される実施例２を示す概念図である。本考案によって提供される実施例２を示す概念図である。本考案によって提供される実施例２を示す概念図である。本考案によって提供される実施例２を示す概念図である。本考案によって提供される実施例２を示す概念図である。本考案によって提供される実施例２を示す概念図である。

本考案目的の実現、機能及び優れる点は、実施例及び添付の図面を参照して説明する。

以下、図面及び具体的な実施形態を参照して本考案の詳細を説明する。なお、以下に説明する具体的な実施例は、本考案を説明するためのものであり、限定するものではない

（実施例１）
図１に示すように、本考案は、異なる定格電流に適用される回路で使用できる、高遮断容量の板状ヒューズ部品のヒューズを提供し、これにより、製造時間及びコストを大幅に節約することができる。本考案は、絶縁のハウジング１と、前記ハウジング１に固定接続される抵抗線本体２とを備え、前記抵抗線本体２は、熔断部２３と、第１接続端２１と、第２接続端２２とを備え、前記第１接続端２１及び前記第２接続端２２は、前記熔断部２３と一体化に固定接続され、且つ、前記熔断部２３の両端部にそれぞれ接続され、前記熔断部２３が前記ハウジング１の密閉チャンバー内に固定され、前記密閉チャンバー内に、絶縁体３を充填している。絶縁体３は、ヒューズの負荷が大きすぎる場合に空気を絶縁し、ヒューズが溶断する時に生じるアーク放電現象を防止し、使用者の安全を保護することができる。

具体的には、前記絶縁体３は、シリカゲル、石英砂、樹脂、セラミック粉末／セラミック砂、タルク粉末／タルク砂、またはソープストーン粉末／ソープストーン砂などであり、前記絶縁ハウジングの材料は、プラスチック、セラミック、ガラスまたはベークライトである。負荷が大きすぎると、ヒューズが飛んだときに空気イオン化とアーク放電現象が発生し、アーク放電によって生成された高温により、絶縁ハウジング１が破壊されやすくなり、ヒューズ（熔断部材）の保護性能が無効となり、電気回路付近の物体を燃やし、火災、電気損傷及び爆発などを引き起こし、使用者の安全に危害を加える恐れがある。ヒューズの表面に充填材料を塗布することで、アーク放電の広がりを抑制し、消弧効果を向上させることができる。充填材料は、例えばシリカゲル、石英砂、樹脂、セラミック粉末／セラミック砂、タルク粉末／タルク砂、またはソープストーン粉末／ソープストーン砂などであり、ヒューズが熔断する時に放出される熱エネルギーを効果的に吸収することができ、ヒューズ（熔断部材）の耐熱性、遮断容量及び定格電圧値が向上することができる。

石英砂、セラミック粉末／セラミック砂、タルク粉末／タルク砂、またはソープストーン粉末／ソープストーン砂などの粒子状の絶縁体３は、筐体に直接充填されているので、使用中に生じる振動により、粒子状の絶縁体３が振動とともに移動し、熔断部２３の表面が摩耗され、ヒューズの電気的な特性に影響を与える。上記の問題を解決するために、粒子状の絶縁体３に液体または粒子状の硬化剤を混合することができる。硬化剤の硬化は特定の温度などの特定の条件を必要とするので、硬化剤の絶縁体３が充填されるときに液体または粒子状であるので、筐体に簡単に充填することができる。加熱または常温での自然硬化などの異なる硬化剤の硬化特性に従って、絶縁体３が固定形状に硬化されるので、絶縁体３が熔断部２３を摩耗するのを防ぐことができる。

（実施例２）
図８～図２５に示すように、前記熔断部２３に貫通孔２３１が設けられ、前記貫通孔２３１は、長方形、円形、Ｚ字形状またはＷ字形状などの特殊形状の孔であり、均一または不均一に配置される。前記抵抗線本体２の形状は、金型を介してパンチで打ち抜くことで形成され、次に、金属シートの熔断部分が原材料（例えば、銅、アルミニウム、鉄、亜鉛、スズ、銀、金及びその合金など）で所定の厚みに削り出され、異なる定格電流値のヒューズ（熔断部材）に適用される。ヒューズの幅は、異なる定格電流値に応じて変更できる。また、金型の構成を共通しているので、製品の設計要件に応じて、例えば、ピン部材、パンチ部材、インサート部材などを金型に使用して、単一の金型で様々なサイズ、個数、配置、及びそれの組合せを有する円形孔又は特殊な形状の孔の熔断部を形成することができる。スタンピングが終了した後、抵抗線本体２の全体に対して、例えば、電気めっき、脱脂などの表面処理を行うことができる。ここでは、脱脂又は電気めっきとは、脱脂のみを行う製品、又は、脱脂と電気めっきの両方を行う製品であることを意味している。電気めっきの目的は、腐食を防ぎ、負荷時の温度を下げることである。この方法により、金型を迅速に交換し、生産効率を向上させ、金型の数、保管スペース及びコストを削減することができる。ヒューズのパンチングは、複数の回路配列（例えば、図５に示す３つの回路配列）を形成し、この設計では、熔断時の熱エネルギー分散を改善し、温度を下げ、短絡時の防爆機能を向上させることができる。市販されている各種類のヒューズ（熔断部材、抵抗線）は、主に単回路電流であり、動作中、温度は比較的に高い。

（実施例３）
図１及び図３に示すように、前記熔断部２３の表面にスズ層２３２がはんだ付けされている。前記スズ層２３２が前記熔断部の面積の１／５～１／２をカバーすることが好ましい。スズ層２３２のはんだ付けは、自動／半自動装置で行われ、ヒューズを加熱板に置き、伝導により加熱した後、所定の長さに切断されたスズ線を加熱し、加熱されたスズ線が液体／半溶融状態でのスズビーズを形成し、そのスズビーズをヒューズの中心位置の表面に自由に落下させ、冷却後、前記熔断部２３の表面面積の１／５～１／２をカバーして覆うことができる。スズビーズ（スズ層２３２）をはんだ付けする時に、ヒューズの片方が加熱板に当接し、ヒューズの熱伝導特性を利用し、スズビーズがヒューズに接触する時に温度差によるスズビーズの瞬間的な冷却と硬化を防ぎ、「イモはんだ」と呼ばれるはんだ付け不良を回避することができる。上記の方法では、ヒューズ表面にスズビーズを効果的にはんだ付けすることができる。スズビーズをはんだ付けする目的は、抵抗線本体２の熔断位置及び熔断速度を制御できることである。スズビーズを熔断部の所定の位置（主に中心部）にはんだ付けすると、熔断部２３が当該位置において熔断でき、当該位置がヒューズ（熔断部材）構造における最も強く且つ安定する部位であるので、ヒューズ（熔断部材）の遮断容量を向上させることができる。図４に示すように、溶融状態でのスズ層の流動性が高いため、その被覆位置を正確に制御することは困難である。そのため、熔断部のスズ層２３２に対応する位置に溝２５が設けられる。溝２５は、スズ層を配置する位置を提供できるので、スズの流動性を低下させ、スズ層を特定の位置でより容易に覆うことができ、溶融状態での流動性により分散することを回避できる

（実施例４）
図６に示すように、前記熔断部の厚みは、前記第１接続端２１及び前記第２接続端２２の厚みよりも薄い。従来、様々な金型を使用して、特定の電流値を持つヒューズ（熔断部材）の製造に使用する異なるサイズ／形状の抵抗線本体２を製造していた。この方式では、高いコストがかかり、製造中に金型を交換するのに必要な時間が長くなる。本考案のヒューズの革新的な設計は、最初に打ち抜き機および金型スタンピング成形を使用して抵抗線本体を打ち抜き、次にフライス盤を使用して熔断部をフライス加工して適切な厚さを達成し、最後に、熔断部の製品設計の要件に応じて、対応する金型を使用して、様々なサイズ、数量、配置、および組み合わせの丸い孔または特殊な形状の孔を打ち抜くことを特徴とする。従来の製造方法と比較して、本考案のヒューズの革新的な設計は、フライス加工を行った後に熔断部に対して打ち抜くので、より低い打ち抜く成形圧力で成形でき、また、フライス加工は熔断部２３の厚みの加工精度を向上させ、ヒューズ（熔断部材）の溶断特性などの電気的特性が優れる。好ましくは、熔断部２３の厚みが第１接続端２１及び第２接続端２２よりも薄くするのは、孔あけを容易にするだけでなく、異なる定格電流に適応するように抵抗線の厚みを適切に変更することでもある

（実施例５）
図１～図２に示すように、前記ハウジングは、底部カバー１２と、前記底部カバー１２と嵌合する面カバー１１とを備え、前記底部カバー１２には、固定ポストが設けられ、前記第１接続端２１及び前記第２接続端２２のそれぞれには、第１固定孔が設けられ、前記第１固定孔に前記固定ポストを挿入することにより、前記抵抗線本体２が前記ハウジング１に固定される。

ヒューズ（熔断部材）を取り付ける際、ねじで固定されることは多い。使用者の操作により、ヒューズ（熔断部材）にねじれ力またはせん断力を作用しうるので、熔断部２３が変形してしまい、電気的な性質、構造機能及び外観などへの影響を与える。上述した影響を抑えるように、生じられたねじれ力またはせん断力をハウジングに作用させるため、本考案では、第１固定孔は、中心孔２３４と、中心孔２３４の縁部に設けられたねじれ制限孔２３５とを備え、対応の固定ポストは、主ポスト２３６と、主ポスト２３６の側面に位置される側ポスト２３７とを備え、主ポスト２３６が中心孔２３４に対応し、側ポスト２３７がねじれ制限孔２３５に対応するように、第１固定孔及び固定ポストの構造を構成する。ヒューズ（熔断部材）にねじを取り付ける時に生じられたねじれ力またはせん断力は、熔断部２３に伝達されなく、ねじれ制限孔２３５及び側ポスト２３７を介して筐体に伝達されることができる。これによって、ねじれ力またはせん断力による熔断部２３の変形を抑えることができる。

具体的に、絶縁体ハウジング１の組合せる方法は、以下のように、機械的に取り付けられている

（１）リベット接合：
リベット５１で、底部カバー１２、抵抗線本体２、及び面カバー１１を組み付ける。この方法はしっかり（頑丈）且つ高強度の接合構造を得ることができる。なお、前記ハウジングの組合せる方法は、リベット５１接合に限定されず、例えば、底部カバー１２の孔位置に絶縁体面カバー１１の固定スリーブを対応して固定する方法か、底部カバー１２の円筒状スリーブを溶融方式により面カバー１１に固定する方法か、又は、底部カバー１２と面カバー１１が嵌め込む方法などで固定しても良い。これらの方法では、ずるけることがなく、密閉効果を得ることができる。
２）面カバー１１の円筒状スリーブは、底部カバー１２の孔位置に合わせて固定する。

底部カバー１２、ヒューズ、及び面カバー１１の組付は、面カバー１１が突出した円筒状スリーブが緩むことなく底部カバー１２の孔位置に対応してされることで実現し、この方法では、安定した構造を得ることができる。
３）底部カバーの円筒状スリーブは、溶融方式で面カバーに固定する。

底部カバー１２、ヒューズ、及び面カバー１１の組付は、底部カバー１２の円筒状スリーブが面カバー１１の孔位置に対応して位置され、面カバー１１から突出したスリーブの頂部が高温で溶融され、面カバー１１に接着することで実現できる。この方法では、安定した構造を得ることができる。
４）底部カバー１２と面カバー１１が嵌め込むことで組み付ける。

底部カバー１２、ヒューズ、及び面カバー１１の組付は、底部カバー１２内の係止部材により、面カバー１１に固定されることで実現できる。この方法では、安定した構造を得ることができる。

本考案は、ヒューズ熔断部の表面付近に絶縁体３を充填することによって、ヒューズ熔断時にヒューズから放出される熱エネルギーをより効果的に吸収し、ヒューズ（熔断部材）の耐熱温度を高め、遮断容量を向上させることができる。

通常、ハウジングは、底部カバーと面カバー１１とで構成されているので、組み付けられたハウジングに絶縁体３を充填するために、図７に示すように、前記ハウジングには、絶縁体３を充填するための充填孔２３８が設けられる。絶縁体３は、充填孔２３８により、ハウジングに完全に充填される。充填が完了すると、栓２３３により充填孔２３８が塞がれ、絶縁体３の漏れが防止される。上述した構造により、絶縁体をハウジングに充填しやすくなり、絶縁体３がハウジング内部全体を十分に埋めることができ、全体として遮断容量が向上する。

ヒューズの種類によって熔断部の形状や貫通孔の配置が異なっていても、上記の「金型の構成を共通」の原理を採用できるため、生産効率の向上とコストダウンが可能である。充填材料を充填することによって、エネルギーを吸収し、遮断容量の向上及び定格電圧値を高めることができ、大電流から電気回路を保護でき、より多くの製品が保護され、安全性を高めることができる。

上記の内容は、好ましい実施形態を参照して本考案の詳細を説明したが、上記の実施形態は本考案を限定するものではない。本考案が属する技術分野における当業者にとって、本考案の技術的な思想から逸脱することなく、いくつかの置換または改良を行うことができ、それのいずれも本考案の保護の範囲に含まれている。

Claims

高遮断容量の板状ヒューズであって、絶縁ハウジングと抵抗線本体とを備え、前記抵抗線は、熔断部と、前記熔断部の両端部に位置され且つ前記熔断部と一体に接続される第１接続端、第２接続端を備え、
前記熔断部が前記ハウジングの密閉チャンバー内に固定され、前記密閉チャンバー内に、絶縁体が充填され、
前記熔断部の表面にスズ層がハンダ付けされる、高遮断容量の板状ヒューズ。
前記熔断部は、スズ層に対応する位置にスズ層を位置決めするための溝が設けられ、前記スズ層が溝を充填し且つ溝を覆う、ことを特徴とする請求項１に記載の高遮断容量の板状ヒューズ。
前記スズ層が前記熔断部の１／５～１／２の面積を覆っている、ことを特徴とする請求項１に記載の高遮断容量の板状ヒューズ。
前記熔断部に貫通孔が設けられる、ことを特徴とする請求項１に記載の高遮断容量の板状ヒューズ。
前記ハウジングは、底部カバーと、前記底部カバーに対応する面カバーとを備え、前記底部カバーに固定ポストが設けられ、前記第１接続端及び前記第２接続端に第１固定孔が設けられ、前記第１固定孔に前記固定ポストを貫通することで、前記抵抗線本体を前記ハウジングに固定する、ことを特徴とする請求項１に記載の高遮断容量の板状ヒューズ。
前記第１固定孔は、中心孔と、中心孔の縁部に設けられるねじれ制限孔とを備え、前記第１固定孔に対応する固定ポストは、主ポストと、主ポストの側面に位置される側ポストとで構成され、主ポストは中心孔に配合し、側ポストがねじれ制限孔に配合する、ことを特徴とする請求項５に記載の高遮断容量の板状ヒューズ。
前記ハウジングに、絶縁体を注入するための充填孔が設けられ、前記絶縁体が充填孔からハウジングに注入されてハウジングの内部全体に充填され、充填孔に充填孔を塞ぐための栓が設けられる、ことを特徴とする請求項１に記載の高遮断容量の板状ヒューズ。
前記絶縁体は、シリカゲル、石英砂、樹脂、セラミック粉末／セラミック砂、タルク粉末／タルク砂、またはソープストーン粉末／ソープストーン砂である、ことを特徴とする請求項１または請求項７に記載の高遮断容量の板状ヒューズ。
前記絶縁体は、硬化剤を混合した、石英砂、セラミック粉末／セラミック砂、タルク粉末／タルク砂、またはソープストーン粉末／ソープストーン砂であり、絶縁体がハウジングに充填された後、硬化剤によって絶縁体が所定の形状に硬化される、ことを特徴とする請求項１または請求項７に記載の高遮断容量の板状ヒューズ。