JP4047431B2

JP4047431B2 - ヒューズ

Info

Publication number: JP4047431B2
Application number: JP35953997A
Authority: JP
Inventors: のりか山内
Original assignee: 大東通信機株式会社
Priority date: 1997-12-26
Filing date: 1997-12-26
Publication date: 2008-02-13
Anticipated expiration: 2017-12-26
Also published as: JPH11191355A

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】
【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外囲器の収容体内に流れ、収容体内でオルガノポリシロキサン系重合物にて被覆されないで露出する金属端子間が金属ガスにて生じたアークにて短絡し、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もある。
【０００５】
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するヒューズを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のヒューズは、一面に開口部を開口した収容体および前記開口部を閉塞して前記収容体に取り付けられる蓋体を備えた外囲器と、前記蓋体に設けられ一端側が前記収容体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る金属線と、前記一対の金属端子の少なくとも前記収容体内に位置する一端側および前記金属線を前記収容体の内周面に間隙を介して被覆し、前記金属線を被覆する部分が前記金属端子を被覆する部分より肉薄である被覆部と、この被覆部の金属線を被覆する部分の表面に設けられ通気性を有する冷却部材とを具備したものである。
【０００７】
そして、金属端子間に過電流が流れて金属線が溶断した際に発生する金属ガスは、被覆部の肉薄となっている金属線を被覆する部分を破って放出し、この金属ガスが被覆部を破って放出する部分の表面に通気性を有する冷却部材が位置するので、この被覆部から放出された金属ガスが冷却部材に吹き付けられ、この冷却部材に吹き付けられた金属ガスが冷却部材にて冷却されながら吹き出るから、例えば金属端子と被覆部との間に沿って金属ガスが流れて被覆部が剥離したり、金属端子と被覆部との間に溜った金属ガスにより発生するアークにて金属端子間が短絡することを防止するとともに、この金属ガスが拡散する前に、この金属ガスを効率よく冷却部材が冷却するので、この金属ガスによるアークの発生を効率よく防止するとともに、仮にアークが発生してもアークの持続時間を効率よく短縮する。
【０００８】
請求項２記載のヒューズは、請求項１記載のヒューズにおいて、被覆部は、オルガノポリシロキサン系重合物を主成分とするものである。
【０００９】
そして、オルガノポリシロキサン系重合物を主成分とする被覆部を被覆形成するため、金属端子間に過電流が流れて金属線が溶断した際に、被覆部のオルガノポリシロキサン系重合物の消弧作用によりアークの発生を防止するとともに、仮にアークが発生してもアークの持続時間を短縮する。
【００１０】
請求項３記載のヒューズは、請求項１または２記載のヒューズにおいて、冷却部材は、セラミックスを主成分とするものである。
【００１１】
そして、セラミックスを主成分とする冷却部材を設けるため、金属端子間に過電流が流れて金属線が溶断した際に発生する金属ガスが被覆部を破って収容体内に放出する際に、セラミックスを主成分とする冷却部材の冷却作用にてアークの発生を防止し、仮りにアークが発生してもアークの発生している持続時間を短縮し、外囲器の損傷を防止する。
【００１２】
【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。
【００１３】
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あるいは若干大きめに形成する。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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が略中間部を弛ませて張設されている。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。
【００１７】
さらに、金属線12およびこの金属線12と金属端子11，11との接続部分である蓋体５から導出する金属端子11，11の一端側には、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が被覆されて被覆部13が形成されている。なお、このオルガノポリシロキサン系重合物による被覆部13は、被覆部分の容積が収容体４の内側の内部空間の容積より小さい、すなわちこの被覆部13を収容体４に収容した際に被覆部13の外面が収容体４の内面に当接しないように離間する。
【００１８】
また、被覆部13には、金属線12を覆う部分に位置して他の部位より幅狭な狭隘部14が設けられている。そして、この狭隘部14は、金属端子11，11に被覆する部分のオルガノポリシロキサン系重合物の被覆厚さ寸法より、金属線12に被覆する部分のオルガノポリシロキサン系重合物の被覆厚さ寸法が小さくなるように形成されている。そして、この狭隘部14は、収容体４の内面との間に空間部15を介して対向して離間する。
【００１９】
さらに、狭隘部14には、セラミックスを主成分とする冷却部材であるセラミックスシート16が取り付けられている。なお、このセラミックスシート16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。
【００２０】
次に、上記ヒューズ１の製造方法について説明する。
【００２１】
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。
【００２２】
そして、一対の金属端子11，11の一端側に、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の両端部を中間部が弛むように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接続して張設する。
【００２３】
さらに、この金属線12および金属線12と金属端子11，11との接続部分をオルガノポリシロキサン系重合物にて被覆し、被覆部13を形成する。なお、このオルガノポリシロキサン系重合物にて被覆する際、被覆部13を収容体４に収容した際に被覆部13の外面が収容体４の内面に当接しないように、収容体４の内側寸法より小さく形成する。また、蓋体５にて閉塞された収容体４の内容積である内部空間体積に対して好ましくは０．８以下の割合で占有、さらに好ましくは０．５以下、よりさらに好ましくは０．３以下となるように形成する。さらに、金属線12を被覆する部分が金属端子11，11を被覆する部分より肉薄に形成して狭隘部14を形成し、図３および図４に示すように、この狭隘部14と収容体４の内周面との間に空間部15の間隙を設ける。
【００２４】
そして、狭隘部14にセラミックスシート16を被覆部13から突出しないで狭隘部14を埋めるように取り付ける。
【００２５】
この後、蓋体５をあらかじめ形成しておいた収容体４内にオルガノポリシロキサン系重合物にて被覆した金属端子11，11の一端側を覆うように金属線12側から挿入し、蓋体５を収容体４の開口部３内に圧入し、収容体４の係合凹部７および蓋体５の係止爪部８を係合させてヒューズ１を形成する。
【００２６】
次に、上記ヒューズ１の作用を説明する。
【００２７】
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は、被覆部13のオルガノポリシロキサン系重合物にて被覆されているため、溶断時の熱でも炭化しないオルガノポリシロキサン系重合物にて金属端子間11，11の絶縁状態は維持される。
【００２８】
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、金属ガスは発生位置から最も近い肉薄の狭隘部14を破って外囲器２内に吹き出す。そして、被覆部13のオルガノポリシロキサン系重合物が、蓋体５にて閉塞された収容体４の内部空間体積に占有する体積に対して０．８以下の割合としたため、狭隘部14を破って放出する際の吹き出す勢いが収容体４内の空間部分で緩和されて金属ガス圧が高くなることを抑制し、外囲器２を損傷することを防止できる。
【００２９】
ここで、セラミックスシート16は、通気性を有する多孔質であるため、外囲器２内に吹き出す際にこのセラミックスシート16を通気して吹き出す。そして、このセラミックスシート16の冷却作用により金属ガスによるアークが生じない、また生じたとしても短時間で消滅する。なお、セラミックスシート16が金属ガスの吹き出しにより吹き飛んでも、冷却作用は損なわれないため、アークの発生が防止あるいは短時間で消滅できる。そして、金属端子11，11は、オルガノポリシロキサン系重合物にて被覆された状態であるため、アークが生じても金属端子11，11間が短絡することはない。
【００３０】
上述したように、上記実施の一形態によれば、金属線12および金属端子11，11の外囲器２内の空間部分に位置する一端側に、金属線12を被覆する部分の狭隘部14と外囲器２の収容体４の内面との間に空間部15を設け、かつ、金属線12を被覆する部分が金属端子11，11を被覆する部分より肉薄となるようにオルガノポリシロキサン系重合物にて被覆して被覆部13を設けるため、金属端子11，11間に過電流が流れて金属線12が溶断した際に、被覆部13のオルガノポリシロキサン系重合物の消弧作用によりアークの発生を防止あるいはアークの生じている持続時間を短縮できる。さらに、金属線12の溶断の際に発生する金属ガスは、被覆部13の肉薄となっている金属線12を被覆する部分の狭隘部14を破って空間部15に放出するので、金属端子11，11と被覆部13との間に沿って流過して被覆部13が剥離したり、金属端子11と被覆部13との間に溜った金属ガスにより生じるアークにて金属端子11，11間が短絡することを防止できるとともに、空間部15にて放出された金属ガスのガス圧を緩衝して例えば収容体４が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。
【００３１】
そして、金属ガスは狭隘部14を破って外囲器２内に放出されるので、ヒューズ１の外部には飛散されず、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。
【００３２】
また、被覆部13を蓋体５にて閉塞された収容体４の内部空間体積に占有する体積の割合が０．８以下となるように被覆形成したため、金属ガスが金属線12を被覆する部分の狭隘部14を破って放出する際の吹き出す勢いが収容体４内の空間部分で効率よく緩和して外囲器２が損傷することをより確実に防止できる。
【００３３】
さらに、収容体４の内周面と被覆部13の外周面との間で、特に被覆部13を破って金属ガスが放出する箇所にセラミックスシート16を設けたため、収容体４の内部空間に放出した金属ガスによるアークの発生を防止、あるいはアークの発生している持続時間を短縮でき、アークによる外囲器２の損傷をより確実に防止できる。
【００３４】
また、このセラミックスシート16を金属ガスが放出する箇所の被覆部13の表面に設けたため、アークの発生の防止、あるいはアークの持続時間の短縮がより効果的に得られる。
【００３５】
また、金属線12および金属線12と金属端子11，11との接続部分を被覆した被覆部13と収容体４とに間隙を介するように被覆部13を被覆形成したため、あらかじめ蓋体５に金属端子11を設けて金属線12を張設しても容易に収容体４に取り付けでき、容易に製造でき製造性を向上できる。
【００３６】
また、あらかじめ張設した金属線12近傍を被覆部13にて被覆するので、収容体４に蓋体５を取り付けるなどの製造中における耐衝撃性を向上でき、製造が容易で製造性を向上できる。
【００３７】
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。
【００３８】
また、セラミックスを主成分とする冷却部材としてセラミックスシート16を取り付けて説明したが、他のいずれのセラミックスの部材でもよく、また設けなくてもよい。なお、可撓性を有するセラミックスシート16が、製造上において取り扱いが容易で好ましい。
【００３９】
さらに、セラミックスシート16を狭隘部14に取り付けて説明したが、例えば狭隘部14に対向する収容体４の内周面に設けるなど、収容体４の内周面と被覆部13の外周面との間のいずれの位置に設けてもよい。
【００４０】
そして、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。
【００４１】
【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。
【００４２】
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、被覆部13としては、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形成した。また、セラミックスシート16としては、厚さ寸法が０．５mm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）を用いた。
【００４３】
一方、試験する試料としては、金属端子11，11間に略中間部分を弛ませて金属線12を張設したのみの比較試料１、収容体４内に液体状のオルガノポリシロキサン系重合物を充填した後、金属線12を張設した金属端子11，11を備えた蓋体５を組み付け、オルガノポリシロキサン系重合物を硬化させて収容体４内に空間部分を有しない比較試料２、収容体４の内面と被覆形成した被覆部13との間に空間部分が設けられて肉薄の狭隘部14を設けず、外囲器２内の金属端子11，11の一部が露出する比較試料３、外囲器２内の金属端子11，11が露出しないで被覆形成した被覆部13と収容体４の内面との間に空間部分が設けられ肉薄の狭隘部14を有しない本実施例１、図３および図４に示すように、セラミックスシート16を取り付けられず狭隘部14を有した被覆部13を設けた本実施例２、および、図１および図２に示すように、上記実施の形態のセラミックスシート16を被覆部13の狭隘部14に取り付けた本実施例３を用いた。
【００４４】
そして、プリント基板（IEC 127-4 番）に半田接続にて実装し、金属端子11，11間に１００Ａで各種電圧値の直流電圧を印加して遮断試験をし、各試料の遮断状態を観察した。なお、直流は、交流のように周期的な電圧値が０となる状態がなく、ヒューズ自体で電流値を０にしないと電圧値が０となる状態とならないので、ヒューズの遮断性能を効率よく認識するために直流を用いて遮断試験した。この結果を表１に示す。
【００４５】
【表１】

【００４６】
この表１に示す結果から、オルガノポリシロキサン系重合物にて被覆しない比較試料１では、４８Ｖでは確実に遮断でき遮断後の外観に異常は認められなかったが、１２５Ｖになるとアークが切れずに遮断不能となるとともに、外囲器２に損傷が認められた。また、外囲器２内をオルガノポリシロキサン系重合物にて充填した比較試料２のものでは、４８Ｖおよび１２５Ｖでは良好に遮断できたが、２５０Ｖまで電圧が高くなると、アークが切れずに遮断不能となるとともに、外囲器２に損傷が認められた。同様に、狭隘部14を設けず単に空間部分を設けて被覆部13を設け金属端子11，11の一部が露出するものは、１２５Ｖでは良好に遮断できたが、２５０Ｖまで電圧が高くなると、アークが切れずに遮断不能となった。
【００４７】
一方、収容体４の内面と金属端子11，11を被覆して設けた被覆部13の外面との間に空間部分を設けた本実施例１では、２５０Ｖの高電圧でも良好に遮断できた。さらに、狭隘部14を設けた本実施例２では、３６０Ｖの高電圧でも良好に遮断でき、セラミックスシート16を設けた本実施例３では４４０Ｖまで高電圧を印加しても良好に遮断できるとともに、外観に損傷が認められず、高電圧の過電流に対しても良好な遮断特性を示すことが認められた。
【００４８】
【発明の効果】
請求項１記載のヒューズによれば、金属線が溶断して発生する金属ガスは、被覆部の肉薄となっている金属線を被覆する部分を破って放出し、この金属ガスが被覆部を破って放出する部分の表面に通気性を有する冷却部材が位置するので、この被覆部から放出された金属ガスが冷却部材に吹き付けられ、この冷却部材に吹き付けられた金属ガスが冷却部材にて冷却されながら吹き出るから、例えば金属端子と被覆部との間に沿って金属ガスが流れて被覆部が剥離したり、金属端子と被覆部との間に溜った金属ガスにより発生するアークにて金属端子間が短絡することを簡単な構造で容易に防止できるとともに、この金属ガスが拡散する前に、この金属ガスを効率よく冷却部材で冷却できるので、この金属ガスによるアークの発生を効率よく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効率よく短縮できる。
【００４９】
請求項２記載のヒューズによれば、請求項１記載のヒューズの効果に加え、オルガノポリシロキサン系重合物を主成分とする被覆部を被覆形成したため、金属端子間に過電流が流れて金属線が溶断した際に、オルガノポリシロキサン系重合物の消弧作用により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。
【００５０】
請求項３記載のヒューズによれば、請求項１または２記載のヒューズの効果に加え、セラミックスを主成分とする冷却部材を設けたため、金属端子間に過電流が流れて金属線が溶断した際に発生する金属ガスが被覆部を破って収容体内に放出した際に、セラミックスを主成分とする冷却部材の冷却作用にてアークの発生を防止でき、仮りにアークが発生してもアークの発生している持続時間を短縮できるから、外囲器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平面断面図である。
【図２】同上正面断面図である。
【図３】同上セラミックスシートを取り付ける前の状態を示す平面断面図である。
【図４】同上正面断面図である。
【符号の説明】
１ヒューズ
２外囲器
３開口部
４収容体
５蓋体
11 金属端子
12 金属線
13 オルガノポリシロキサン系重合物にて構成される被覆部
16 冷却部材としてのセラミックスシート

Claims

一面に開口部を開口した収容体および前記開口部を閉塞して前記収容体に取り付けられる蓋体を備えた外囲器と、
前記蓋体に設けられ一端側が前記収容体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る金属線と、
前記一対の金属端子の少なくとも前記収容体内に位置する一端側および前記金属線を前記収容体の内周面に間隙を介して被覆し、前記金属線を被覆する部分が前記金属端子を被覆する部分より肉薄である被覆部と、
この被覆部の金属線を被覆する部分の表面に設けられ通気性を有する冷却部材と
を具備したことを特徴とするヒューズ。
被覆部は、オルガノポリシロキサン系重合物を主成分とする
ことを特徴とする請求項１記載のヒューズ。
冷却部材は、セラミックスを主成分とする
ことを特徴とする請求項１または２記載のヒューズ。