JP4047429B2

JP4047429B2 - ヒューズ

Info

Publication number: JP4047429B2
Application number: JP35059097A
Authority: JP
Inventors: 充彦中野
Original assignee: 大東通信機株式会社
Priority date: 1997-12-19
Filing date: 1997-12-19
Publication date: 2008-02-13
Anticipated expiration: 2017-12-19
Also published as: JPH11185596A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属を溶融させて開放することにより過電流から保護するヒューズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のヒューズとしては、例えば特開平９−２２３４５１号公報に記載の構成が知られている。
【０００３】
この特開平９−２２３４５１号公報に記載のヒューズは、収容体の一面の開口部を閉塞して取り付けられる蓋体に一対の金属端子を設け、この金属端子間に金属線を架橋している。そして、金属線と金属線および金属端子の接続部分とを収容体の内周面と間隙を介するように消弧機能を有するオルガノポリシロキサン系重合物にて被覆した構成が採られている。
【０００４】
一方、優れた消弧機能を有する物質として、珪砂が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平９−２２３４５１号公報に記載の従来のヒューズにおいて、金属線に過電流が流れて金属線が溶融して金属ガスが発生した際に、過電流が高電圧で金属ガスの圧力が高くなると、金属端子とオルガノポリシロキサン系重合物との間に沿って流れ、金属端子からオルガノポリシロキサン系重合物が吹き飛ぶように離脱するおそれがある。このため、一対の金属端子間を遮蔽する物質がなくなり、金属線の溶断により生じるアークにて金属端子間が短絡し、如いては金属端子が溶融するなどの損傷を生じるおそれがある。
【０００６】
一方、オルガノポリシロキサン系重合物が吹き飛ばないように、収容体の内周面と間隙を介さないで収容体内にオルガノポリシロキサン系重合物を充填した状態とすると、金属線を架橋した金属端子を設けた蓋体と収容体との組み付けが煩雑となるとともに、金属ガスによりオルガノポリシロキサン系重合物とともに収容体が吹き飛ぶように損傷するおそれもある。
【０００７】
また、オルガノポリシロキサン系重合物の変わりに珪砂を用いると、珪砂は非常に熱伝導率が高いために、通電及び溶断時の金属線の発熱によって、収容体の温度が非常に高くなり、収容体が溶断するおそれがある。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、高電圧下でも確実に遮断でき製造が容易なヒューズを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のヒューズは、中空箱状の外囲器と、一端側が前記外囲器内に位置する一対の金属端子と、これら金属端子の一端側間に張設され所定以上の電流値で溶断する金属線と、珪砂およびこの珪砂を収容しかつ前記金属線を貫通して前記珪砂内に収容する絶縁性の中空部を備え前記外囲器内に位置する消弧部と、前記金属端子の前記外囲器内に位置する一端側をオルガノポリシロキサン系重合物にて被覆する被覆部と、前記外囲器内に位置し前記被覆部の表面に取り付けられた冷却部材とを具備したものである。
【００１０】
そして、珪砂を収容する絶縁性の中空部に所定以上の電流値で溶断する金属線を貫通して珪砂内に収容して消弧部を構成し、この消弧部を設けた金属線を一対の金属端子の一端側間に張設するため、金属線に過電流が流れて溶断しても珪砂により消弧されて短絡を防止する。また、金属線の溶断の際に発生する金属ガスが中空部から放出されても、この金属ガスが吹き付けられる部分に位置する金属端子の一端側がオルガノポリシロキサン系重合物にて被覆した被覆部にて保護されるから、仮に金属ガスによってアークが発生しても金属端子間の短絡が防止されるとともに、被覆部の表面に取り付けられた冷却部材にて金属ガスが冷却されるから、この金属ガスによるアークの発生を防止できるとともに、仮にアークが生じてもアークの持続時間が短縮されるので、周囲への影響を防止する。さらに、中空箱状の外囲器内に金属線および消弧部を位置させたため、金属線の溶断の際に生じる金属ガスが消弧部から外囲器内に放出されるので、金属ガスが外部に飛散せず、周囲に位置する部材の損傷を防止する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のヒューズの実施の一形態の構成を図面を参照して説明する。
【００１２】
図１および図２において、１はヒューズで、このヒューズ１は、外囲器２を有している。この外囲器２は、例えば絶縁性を有するポリエーテルサルフォンやポリブチレンテレフタレートなどにて下面に開口部３を開口して箱状に成形された収容体４と、この収容体４の開口部３を閉塞する例えば絶縁性のポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレートなどにて板状に成形された蓋体５とから構成されている。なお、蓋体５は、収容体４の開口部３の開口面積と同面積に形成されている。
【００１３】
また、収容体４の開口部３の近傍の内面には、対向する位置に係合手段としての係合凹部７が設けられている。さらに、蓋体５の外周面には、収容体４の係合凹部７に対応しこの係合凹部７に係止する係止手段としての外方に突出する係止爪部８が設けられ、これら係合凹部７および係止爪部８が互いに係合することにより鎖錠手段９が構成され、収容体４と蓋体５とが一体的に組み合わされて外囲器２を構成する。なお、例えば係合手段として爪状に突出し係止手段として凹状に形成するなど、互いに係合することにより鎖錠するいずれの構造でもできる。
【００１４】
そして、この蓋体５には、厚さ方向に貫通する例えば銅（Ｃｕ）にて細線状に形成された一対の金属端子11，11が設けられている。なお、これら金属端子11，11は、表面に半田などの図示しない低融点金属がめっきなどの方法で被覆形成されている。そして、金属端子11，11は、一端側が他端側に比して長く突出するように蓋体５の成形の際に埋設形成されている。
【００１５】
また、これら金属端子11，11の一端側には、所定以上の電流値で溶断する金属線12が張力が掛からないよう張設されている。なお、この金属線12は、金属端子11より低融点かつ軟質で、金属端子11，11の表面に被覆形成された低融点金属より融点が高い例えば銀（Ａｇ）を主成分とする低融点合金にて細線状に形成されている。
【００１６】
そして、この金属線12には、消弧部13が設けられている。この消弧部13は、金属線12が貫通する絶縁性で中空の中空部としての略円筒状の筒体14と、この筒体14内に金属線12を覆うように充填された消弧材としての珪砂15とにて構成されている。また、筒体14は、一端が閉塞された略有底円筒状の胴体部16と、この胴体部16の他端を閉塞して取り付けられる閉塞板17とにて略円筒状である両端が閉塞された略中空円柱状に形成されている。また、胴体部16の底部16a および閉塞板17の略中央には、金属線12が挿通可能でかつ金属線12が挿通された状態では充填された珪砂15が流出不可能な大きさの通孔18，18が対向位置にそれぞれ穿設されている。
【００１７】
また、金属端子11，11の金属線12が張設された側の外周面には、いわゆるシリコン樹脂である珪素樹脂や珪素ゴムなどのオルガノポリシロキサン系重合物にて被覆部19が被覆形成されている。そして、この被覆部19は、筒体14の端面および筒体14から導出する金属線12の外周面にも筒体14の通孔18を閉塞するように被覆形成されている。
【００１８】
さらに、被覆部19の外周面には、筒体14および金属線12に干渉しないように、セラミックスを主成分とする可撓性を有した冷却部材であるセラミックスシート20が取り付けられている。
【００１９】
次に、上記ヒューズ１の製造方法について説明する。
【００２０】
まず、あらかじめ収容体４および蓋体５をポリブチレンテレフタレートなどの絶縁性の合成樹脂などにて形成しておく。なお、蓋体５の形成の際には、一対の金属端子11，11を略平行に配置させてインサート成形する。また、金属端子11，11は、あらかじめ表面に図示しない半田などの低融点金属を被覆形成して表面処理する。
【００２１】
一方、あらかじめ絶縁性部材にて形成した胴体部16内に消弧材である珪砂15を充填し、閉塞板17を取り付けて筒体14を形成して消弧部13を構成する。次に、この消弧部13を中心軸を回転軸として回転しつつ、例えば銀（Ａｇ）を主成分とする低融点合金にて細線状に形成した金属線12を通孔18に挿通して消弧部13を貫通させる。
【００２２】
この後、筒体14を取り付けた金属線12の筒体14から導出する両端部を、図示しない温度コントロール付パルスヒート装置などにて、蓋体５に設けた一対の金属端子11，11の一端側に接続して張設する。なお、この金属線12の接続は、スポット溶接や、金属端子11の先端部を金属線を挟持するように折り返して加圧・加熱して接続するなど、いずれの方法でもできる。
【００２３】
次に、金属端子11，11の金属線12が張設する側である一端側、筒体14から導出する金属線12、および、筒体14の両端面をオルガノポリシロキサン系重合物を塗布し、セラミックスシート20をオルガノポリシロキサン系重合物に取り付けた後、オルガノポリシロキサン系重合物を例えば加熱乾燥させて硬化して被覆部19を形成し、セラミックスシート20を固定する。なお、このセラミックスシート20は、可撓性を持たせるために多孔質となっているが、被覆部19を形成するオルガノポリシロキサン系重合物の一部がセラミックスシート20の表面の凹凸および気孔内に入り込み、セラミックスシート20の表面に若干浸透した状態となる。
【００２４】
この後、収容体４の係合凹部７と蓋体５の係止爪部８とを係止させ、筒体14を設けた金属線12を張設した金属端子11，11を覆うように蓋体５と収容体４とを嵌合させてヒューズ１を形成する。
【００２５】
次に、上記ヒューズ１の作用を説明する。
【００２６】
過電流から保護する図示しない回路基板に取り付けたヒューズ１の金属端子11，11に過電流が流れると、金属線12が溶断する。そして、金属線12の溶断部分に珪砂15が位置するとともに、筒体14内の珪砂15の消弧作用によりアークの発生が防止される。また、金属線12の溶断の際に、金属ガスが発生する。そして、この金属ガスのガス圧が高くなると、金属ガスは筒体14の通孔18から筒体14の外周面および被覆するオルガノポリシロキサン系重合物にて形成された被覆部19間を通って収容体４内に流出する。
【００２７】
ここで、金属端子11，11は被覆部19にて被覆されているとともに、金属端子11，11に取り付けたセラミックスシート20の冷却作用により金属ガスによるアークが生じない、あるいは発生するアークの持続時間を短縮でき、被覆部19にて被覆された金属端子11，11間がアークで短絡せず、アークによる外囲器２の損傷も防止できる。
【００２８】
なお、セラミックスシート20は、いわゆるセラミックスペーパなどの可撓性を付与されたもので、通気性を有する多孔質であるが、被覆部19を形成するオルガノポリシロキサン系重合物にて金属端子11に取り付けられているため、気孔が閉塞されて取り付けられた状態となっている。
【００２９】
上述したように、上記実施の一形態によれば、珪砂15を流出不可能に収容する絶縁性で略筒状の消弧部13の筒体14に金属線12を貫通し、この金属線12を外囲器２内に一端が位置するように設けられた一対の金属端子11，11間に張設するため、金属線12に高電圧下で過電流が流れて溶断しても珪砂により消弧されてアークが生じないで短絡を防止できる。
【００３０】
また、金属線12の溶断の際に生じる金属ガスが筒体14から外囲器２内に放出されても、オルガノポリシロキサン系重合物にて形成された被覆部19により被覆された金属端子11，11間が流出した金属ガスにより生じるアークで短絡せず、セラミックスシート20の冷却作用によりアークの発生を防止あるいはアークの持続時間を短縮でき、外囲器２の損傷を防止できる。さらに、外囲器２内に金属ガスが放出されてヒューズ１の外部には飛散されないため、周囲の部材を損傷したり回路基板の回路パターンを短絡させるなどの影響を防止できる。
【００３１】
そして、セラミックスシート20は、可撓性が付与されていることから容易に金属端子11，11に取り付けでき製造性を向上できるとともに、可撓性の付与により金属ガスを流通可能な通気性を有する多孔質の状態であっても、被覆部19にて取り付けられているため、通気性のセラミックスシート20を介して金属端子11，11間の絶縁が破壊されることはなく、被覆部19にて被覆された金属端子11，11間が金属ガスにてアークが生じても短絡せず、確実に遮断できる。
【００３２】
また、発生する金属ガスは、消弧部13から収容体４内の空間部分に放出されるので、この空間部分で金属ガス圧が緩和されて、収容体４が金属ガス圧により吹き飛ぶなどの外囲器２の損傷を防止できる。
【００３３】
そして、筒体14に珪砂15を収容して形成した消弧部13を中心軸を回転軸として回転しつつ軸方向に沿って金属線12を貫通させて珪砂15内に収容し、金属線12に消弧部13を設けるため、容易に金属線12を覆うように珪砂15を設けることができ、製造性を向上できる。
【００３４】
なお、上記実施の一形態において、金属端子11，11の表面に低融点金属を被覆形成し表面処理したが、金属端子11，11さらには金属線12はいずれのものでもできる。
【００３５】
また、外囲器２としては、鎖錠手段９にて組み立てる構成の他にいずれの形状でもでき、周囲への影響がない場合には外囲器２を用いなくてもよい。
【００３６】
さらに、消弧部13を構成する中空部として略円筒状の筒体14を用いて説明したが、珪砂15を収容し金属線12を貫通して珪砂15内に収容可能な中空状であれば、いずれの形状でもできる。
【００３７】
【実施例】
次に、上記実施の一形態の形態に基いて作製したヒューズの遮断特性についての実験について説明する。
【００３８】
なお、外囲器２としては、ガラス強化ポリブチレンテレフタレート樹脂（三菱レーヨン株式会社製商品名：Ｇ２８３０Ｒ）にて形成した。そして、金属端子11としては、表面に半田を厚さ寸法が約１２μｍとなるようにめっき処理した直径が０．６mmの銅線を用いた。また、金属線12としては、直径が０．１５mmの銀合金線（JIS-Z-3261の銀合金）を用いた。さらに、消弧部13において、筒体14としては、フェノール樹脂にて形成し、消弧材として珪砂（粒度：４２〜４８メッシュ）を用いた。また、セラミックスシート20としては、厚さ寸法が約１mmのセラミックスペーパ（イソライト工業株式会社製商品名：カオウールペーパーＴ）を用い、信越化学工業株式会社製の商品名がＫＥ１６０４のオルガノポリシロキサン系重合物にて貼り付けた。
【００３９】
また、比較試料として、金属端子11，11間に略中間部分を弛ませて金属線12を張設した比較試料１、消弧部13を有した金属線12を金属端子11，11間に張設したのみでオルガノポリシロキサン系重合物にて形成した被覆部19およびセラミックスシート20を設けない比較試料２、被覆部19を設けず、セラミックスシートを収容体４の内周面に位置させて嵌め込むように挿入固定して金属端子11を覆って形成した比較試料３を用いた。
【００４０】
そして、プリント基板（IEC 127-4 で指定）に半田接続にて実装し、金属端子11，11間に２５０Ｖ、５００Ａの交流を力率（ＰＦ：Power Factor）０．８で流して遮断試験をし、各試料の遮断状態を観察した。
【００４１】
その結果、単に金属線12を張設した比較試料１および消弧部13のみを設けた比較試料２では、アークが切れずに金属端子11，11が溶融するとともに、プリント基板が損傷した。また、被覆部19を設けないでセラミックスシート20を設けた比較試料３は、プリント基板に損傷は認められなかったが、アークは切れずに金属端子11，11が溶融した。そして、本実施例のものは、外観異常は認められず、良好に遮断が完了した。
【００４２】
【発明の効果】
請求項１記載のヒューズによれば、珪砂を収容する絶縁性の消弧部の中空部に金属線を貫通して珪砂内に収容して一対の金属端子の一端側間に張設するため、金属線に過電流が流れて溶断しても珪砂の消弧作用によってアークの発生を防止できる。また、金属線の溶断の際に生じる金属ガスが中空部から放出されても、この金属ガスが吹き付けられる部分に位置する金属端子の一端側がオルガノポリシロキサン系重合物にて被覆した被覆部にて保護されているため、仮に金属ガスによってアークが発生しても金属端子間の短絡を防止できるとともに、被覆部の表面に取り付けられた冷却部材にて金属ガスが冷却されるから、この金属ガスによるアークの発生を防止できるとともに、仮にアークが発生してもアークの持続時間を短縮できるので、周囲への影響を防止できる。さらに、中空箱状の外囲器内に金属線および消弧部を位置させたため、金属線の溶断の際に生じる金属ガスが消弧部から外囲器内に放出されるので、金属ガスが外部に飛散せず、周囲に位置する部材の損傷を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示すヒューズの側面断面図である。
【図２】同上平面断面図である。
【符号の説明】
１ヒューズ
２外囲器
11 金属端子
12 金属線
13 消弧部
14 中空部としての筒体
15 珪砂
19 被覆部
20 冷却部材であるセラミックスシート

Claims

中空箱状の外囲器と、
一端側が前記外囲器内に位置する一対の金属端子と、
これら金属端子の一端側間に張設され所定以上の電流値で溶断する金属線と、
珪砂およびこの珪砂を収容しかつ前記金属線を貫通して前記珪砂内に収容する絶縁性の中空部を備え前記外囲器内に位置する消弧部と、
前記金属端子の前記外囲器内に位置する一端側をオルガノポリシロキサン系重合物にて被覆する被覆部と、
前記外囲器内に位置し前記被覆部の表面に取り付けられた冷却部材と
を具備したことを特徴とするヒューズ。