JP4440740B2

JP4440740B2 - 電線ヒューズ

Info

Publication number: JP4440740B2
Application number: JP2004260447A
Authority: JP
Inventors: 昌彦山田; 憲治武田
Original assignee: Nippon Kouatsu Electric Co
Current assignee: Nippon Kouatsu Electric Co
Priority date: 2004-09-08
Filing date: 2004-09-08
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2024-09-08
Also published as: JP2006079872A

Description

本発明は、低圧配電線路の引込み線の途中に接続して使用する電線ヒューズに関するもので、詳しくは、大電流遮断部と小電流溶断部を有するヒューズエレメントを備えた電線ヒューズに関するものである。

従来、前記のような引込み線の途中に接続して使用する電線ヒューズとして、大電流遮断部と小電流溶断部とからなるヒューズエレメントを透明の外筒ケース（絶縁ケース）内に外気と隔絶した状態で密閉収納されている電線ヒューズが知られている。

前記電線ヒューズにおいて、ヒューズエレメントの大電流遮断部の外側に挿通取付けしてなる一端が閉塞し他端が開口する筒状の消弧容器を設け、該消弧容器内に無機粒状物からなる消弧剤と無機接着剤を充填固化してなる消弧体を設けた電線ヒューズが提案されている（特許文献１参照）。

該電線ヒューズにおいては、該消弧体を消弧容器内にて固形化したことにより、消弧体が、組立作業時に何かに当たって欠損したりすることがない。

また、該消弧容器の形状は、大電流遮断時に発生するアークやガスの放出方向を考慮したものであり、放出したアークやガスによる絶縁ケース内周面の汚損を原因とする絶縁抵抗の低下による漏洩電流が防げ、感電事故の防止につながる。
特開２００１−６８０１０号公報

しかしながら、前記従来の電線ヒューズにおいては、消弧剤を固形化するために、消弧剤を前記消弧容器に充填し、無機接着剤である水ガラスを所定量注入後、３０分程度の加熱乾燥工程が必要となる。そのため、作業時間が長く、また組立作業の手間も多くなるという問題点がある。

さらに、消弧剤と水ガラスを固形化することで消弧体を成型しているため、消弧剤及び水ガラスの充填量の大小により消弧体の表面位置が変化する。このように表面位置が変化すると、消弧体の表面位置が、電線ヒューズの特性に影響を与えるため、各々の充填量を正確に管理する必要がある。また、水ガラスの注入量により固形化状態が変化するため、正確な水ガラスの量に加えて水ガラス濃度についても正確な管理が必要となるという問題点がある。

また、外筒ケースの射出成型後において、外筒ケースの収縮によりヒューズエレメントが変形することで、ヒューズエレメントの周囲に成型された消弧体の一部が崩れ、そこから消弧体の一部が漏れることにより、大電流遮断が出来なくなるおそれがあった。

そこで、本発明は消弧体の成型に対する作業時間を減らし、かつ安定した消弧体を形成するとともに、大電流遮断時に発生するアークやガスによる絶縁ケース内周面の汚損を原因とする絶縁抵抗の低下による漏洩電流を防止する電線ヒューズを提供することを目的とするものである。

前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、大電流遮断部と小電流溶断部とからなるヒューズエレメントを外筒ケース内に外気と隔絶した状態で密閉収納した電線ヒューズにおいて、
前記ヒューズエレメントの大電流遮断部の外周に設けられ、一端が閉塞され他端が開口した消弧容器と、該消弧容器内に充填した消弧剤と、前記ヒューズエレメントが密着的に挿通する挿通孔を有して前記消弧容器の開口端を密着的に閉塞した絶縁性を有する弾性材からなる蓋体と、前記消弧容器の外周部及び前記小電流溶断部を覆うように設けられた絶縁体と、該絶縁体における前記小電流溶断部側の内面に突設して設けられた挟持面と、前記絶縁体の外部に密着して設けた外筒ケースとからなり、
前記絶縁体における前記小電流溶断部側の内面に、絶縁体の軸方向に沿ってリブを形成し、該リブにおける前記消弧容器と対向する端面を挟持面とし、該挟持面と消弧容器の開口端面とで前記蓋体を挟持するようにしたことを特徴とするものである。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記蓋体に、前記絶縁体の内径よりも大きい径の大径部を形成し、該大径部の外周面を絶縁体の内周面に圧着させたことを特徴とするものである。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記蓋体をシリコンゴムで形成したことを特徴とするものである。

請求項１の発明は、消弧剤を消弧容器に充填後、消弧剤を固形化する作業を行うことなく、弾性材からなる蓋体を該消弧容器の開口端に設けることで消弧部を構成するため、消弧剤を固形化する工程を省き、作業時間の短縮ができ、組立作業の手間も簡略化できる。

また、消弧部の表面位置は、蓋体の位置により決まるため、無機接着剤（水ガラス）の充填量や濃度管理を省き、任意の位置に消弧部の表面位置を容易に設定することができる。

また、消弧剤を固化成型しないため、組立て時においてヒューズエレメントに外力が働いた場合でも、消弧剤が変形崩壊せず、また、蓋体の存在により消弧剤がこぼれでることはなく、確実な大電流遮断ができる。更に、蓋体による消弧容器の閉塞により、大電流遮断部からのアークやガスが消弧容器と絶縁体との空間へ漏出することを防止できる。

また、蓋体が絶縁体に形成した挟持面と消弧容器の開口端部とでしっかりと挟持されていることにより、大電流遮断時におけるアークやガスの発生に対しても該蓋体が外れることがなく大電流遮断を安定して行える。

また、リブを形成することで、このリブにより前記のような蓋体の挟持機能を有し、かつ、絶縁容器内の容積を大きく確保し、大電流遮断時における内部圧力上昇を低下させ、絶縁容器への作用力を低く抑え、絶縁容器を保護することができる。

請求項２の発明は、蓋体大径部によって小電流遮断部側の部屋と消弧容器の外面と絶縁体の内面とで形成されている空隙とがしっかりと密閉されているため、前記の蓋体による消弧容器の閉塞と相まって、大電流遮断時に消弧容器及び絶縁体内で発生したアークやガスが前記空隙に漏出せず、該空隙は汚損されることがないため、絶縁抵抗の低下が生じず感電事故の防止につながる効果を有する。

請求項３の発明は、蓋体をシリコンゴムで形成したことで、蓋体が絶縁性を有し、かつ、耐熱性が高くなる。また、シール性の向上も図ることができるため、大電流遮断時に消弧容器及び絶縁体内で発生したアークやガスの前記空隙への漏出をより防止でき、より感電事故を防止できる。

本発明を実施するための最良の形態を図１乃至図５に示す実施例に基づいて説明する。
図１は本発明の電線ヒューズ１を示し、電線ヒューズ１内には、図２に示すような大電流域を保護する大電流遮断部２と小電流領域を保護する小電流溶断部３を直列接続した２要素を有するヒューズエレメント４を有する。

ヒューズエレメント４は、図２に示すように、大電流遮断部２と小電流溶断部３を直列に、例えば銅などの導電材からなる同一の素材よりセージングや切削等の加工により一体的に成形されている。該大電流遮断部２は、図２に示すように中央の一部を細くした遮断部２ａと、その両端をそれより太くした連結部４ａ、４ｂと、遮断部２ａに設けられた蓄熱部２ｂとかならなる。小電流溶断部３は、図２に示すように中央の一部を細くした溶断部３ａと、その両端を溶断部３ａよりも太くした連結部４ｂ、４ｃと、溶断部３ａに設けられた蓄熱部３ｂとからなる。

大電流遮断部２の周りを覆うようにして配置された消弧部５は、消弧容器６と消弧剤７と蓋体８からなる。

消弧容器６は、図３に示すように、一端に閉塞する底部６ａを有し、該底部６ａにヒューズエレメント４の連結部４ａの外径と合致した内径を有する挿通孔６ｂを形成し、他端に開口部６ｃを有する円筒部６ｄと、前記底部６ａ側を基部として前記円筒部６ｄの外周部において前記開口部６ｃ側へ突出した第２絶縁容器部６ｆとから形成されている。円筒部６ｄの開口端部６ｇは、第２絶縁容器部６ｆの開口端部６ｈよりも後述する絶縁容器９側に位置している。第２絶縁容器部６ｆと円筒部６ｄとの間にはリブ６ｉが形成されている。

また、消弧容器６は、例えばポリカーボネイト樹脂材料等の透明な耐熱性の高い樹脂で形成されている。なお、消弧容器６は、透明な樹脂以外にも半透明や不透明な樹脂で形成されていても良い。

消弧容器６内には消弧剤７が充填されており、該消弧剤７は、ケイ砂、石英砂、水酸化アルミナ等の粒状物の混合、あるいはこれらの単独物からなる無機粒状物である。

前記消弧容器６の円筒部６ｄの開口部６ｃは蓋体８で閉塞されており、該蓋体８は、図３に示すように直径の異なる２つの円柱を組合せた形状で形成されている。その小径部８ｃの直径Ｌ１は前記消弧容器６の円筒部６ｄの内径Ｌ２とほぼ同じで、大径部８ｂの直径Ｌ３は後述する絶縁容器９の筒部９ａの内径Ｌ４よりわずかに大きく形成されている。また、蓋体８の中央部にはヒューズエレメント４を挿通する挿通孔８ａが形成されており、該挿通孔８ａの内径は、ヒューズエレメント４の連結部４ｂの外径と合致した径で形成されている。

更に、該蓋体８は、絶縁性を有する弾性材、例えば、フッ素ゴム、テフロン（登録商標）ゴムやシリコンゴム等のゴム材料や、スポンジ状態の石綿や、該石綿をゴム材等でコーティングした材料等で形成されている。好ましくは、耐熱性の高いシリコンゴムである。

蓋体８は、ヒューズエレメント４の連結部４ｂに密着し、かつ図１に示すように消弧容器６の開口端部６ｇと後述する絶縁容器９の内周面に形成されたリブ９ｇの開口側端部９ｃとで挟持されて消弧容器６を密閉し、消弧容器６内の消弧剤７が消弧容器６の外部に漏れ出さないようになっている。

該消弧容器６に対向する位置でヒューズエレメント４の同軸上に設けられた絶縁容器９は、例えばポリカーボネイト樹脂材料等の透明な耐熱性の高い樹脂で形成されている。

絶縁容器９は、筒部９ａの一端に閉塞する底部９ｄを有し、該底部９ｄにヒューズエレメント４の連結部４ｃの外径と合致した内径を有するヒューズエレメントの挿通穴９ｆが形成され、他端に開口部９ｅを有する。

絶縁容器９の筒部９ａの内周面には、底部９ｄと筒部９ａの略中央部にわたってリブ９ｇが形成されている。すなわち、該リブ９ｇは、筒部９ｂの軸芯と略並行して形成され、かつ、周方向に複数形成され、更に、該リブ９ｇの内端面９ｃが、図１に示すように装着されたヒューズエレメント４の軸方向の略中央に位置している。なお、絶縁容器９は、透明な樹脂以外にも半透明や不透明な樹脂で形成されていても良い。

絶縁容器９の筒部９ａにリブ９ｇを形成することで、前記のようにリブ９ｇによる蓋体９の挟持機能を有し、かつ、リブ９ｇ間の溝部によって絶縁容器９の筒部９ａの容積を増加することができる。このように容積を増加することで、大電流遮断時における内部圧力上昇を低く抑えることができ、絶縁容器９への作用力を低くして、絶縁容器９を保護することができる。

なお、絶縁容器９の筒部９ａに前記のようなリブ９ｇと溝を形成せず、前記のリブ９ｇが形成される部分の筒部９ａを肉厚にして、その内端面を前記の内端面９ｃとし、該内端面９ｃと消弧容器６の開口端部６ｇとで蓋体８を挟持するようにしてもよい。前記内端面９ｃが蓋体８の挟持面になっている。

また、絶縁容器９の筒部９ａの開口端部９ｈの外縁部には段差が設けられており、その開口端部９ｈと、前記消弧容器６の第２絶縁容器部６ｆの開口端部６ｈとが密着的に嵌合しており、絶縁容器９の筒部９ａと消弧容器６の第２絶縁容器部６ｆにより絶縁体１０を形成している。

ヒューズエレメント４の両連結部４ａ、４ｃの端部は前記消弧容器６及び絶縁容器９外へ突出しており、該連結部４ａ、４ｃに、ヒューズエレメント４と同じ素材（例えば、銅線素材）からなるパイプ状の接続端子１１、１２が連結されている。

外筒ケース１３は、耐熱性の高い例えばポリカーボネイト樹脂等の透明な樹脂の射出成形により、絶縁容器９の筒部９ａと消弧容器６の第２絶縁容器部６ｆよりなる絶縁体１０及び、絶縁体１０と接続端子１１、１２の接続部付近の外面に沿って密着して一体的に成形されている。

電線ヒューズ１は、前記のように絶縁体１０を形成する絶縁容器９の筒部９ａ及び消弧容器６の第２絶縁容器部６ｆと、その外面を密着して覆う外筒ケース１３との２重の外郭が設けられていることにより、大電流遮断時における内部圧力上昇に対する機械強度が確保されている。

外筒ケース１３の両端部と前記接続端子１１、１２の隙間１４にはシリコーン等のシール剤を充填することで電線ヒューズ１の内部は外気から確実に密閉閉鎖された状態となっている。なお、外筒ケース１３は、透明な樹脂以外にも半透明や不透明な樹脂で形成されていても良い。

次に、前記電線ヒューズ１の組立て方法について述べる。
前記ヒューズエレメント４を、該ヒューズエレメント４の大電流遮断部２側から前記消弧容器６内へ、その開口部側６ｃより挿入し、ヒューズエレメント４の連結部４ａを消弧容器６に設けられた挿通孔６ｂに所定量挿通させる。

ヒューズエレメント４の連結部４ａと消弧容器６の挿通孔６ｂは合致した直径からなるため、挿通状態においてヒューズエレメント４と消弧容器６は相対的にガタ付いたりせず、その後に充填される消弧剤７も挿通孔６ｂからもれ出ることはない。

次に、ヒューズエレメント４を挿通取付けした消弧容器６を、その開口部６ｃが上向きになるようにして、図示しない組立て治具の支持穴に差込み、ヒューズエレメント４を直立状態に保持する。この直立状態で、フルイ等により一定の粒度に選別された前記無機粒状物からなる消弧剤７を、消弧容器６の開口部側６ｃより消弧容器６内へ所定量充填する。

次に、充填した消弧剤７を数十秒間加振して、消弧剤７を均一な充填状態にする。次に、ヒューズエレメント４に前記蓋体８を、その挿通孔８ａを通じて消弧容器６の開口端部６ｇまでスライドさせて取付ける。

その後、絶縁容器９の筒部９ａをヒューズエレメント４の小電流溶断部３側から挿入し、ヒューズエレメント４の連結部４ｃを絶縁容器９の挿通孔９ｆに挿通し、筒部９ａの開口端部９ｈと消弧容器６の第２絶縁容器部６ｆの開口端部６ｈとが密着的に嵌合するように取付ける。

次に、ヒューズエレメント４の両連結部４ａ、４ｃに、接続端子１１、１２を圧着接続する。

次に、前記のように組み立てられた部品を射出成形の型枠内にセットし、絶縁体１０及び接続端子１１、１２の一部の外周面に射出樹脂を射出成形し、絶縁部１０及び接続端子１１、１２の一部の外周面に密着した外筒ケース１３を形成する。

ヒューズエレメント４の大電流遮断部２と小電流溶断部３は、絶縁体１０を形成する絶縁容器９の筒部９ａ及び消弧容器６の第２絶縁容器部６ｆとにより、外筒ケース１３の射出成形時の圧力から保護される。

次に、外筒ケース１３の両端部と前記接続端子１１、１２の隙間１４にシール剤を充填し、電線ヒューズ１の内部を外気から確実に密閉閉鎖して電線ヒューズ１は完成する。

次に、前記電線ヒューズ１の溶断並びに遮断動作について説明する。
過負荷電流のような比較的小さな電流に対しては、小電流溶断部３（小電流領域）が動作する。つまり、過負荷電流が流れると小電流溶断部３の溶断部３ａ（銅線）が溶融し電路が開放する。

また、短絡電流のような過大電流がヒューズエレメント４に流れると大電流遮断部２の遮断部２ａと小電流溶断部３の溶断部３ａが溶融気化し高温のガスやアークが発生する。

大電流遮断部２の遮断部２ａより発生した高温のガスやアークは、大電流遮断部２を覆うように充填された消弧剤７の表面や内部に浸透するとともに吸着や冷却されて、そのエネルギーは消弧剤７と消弧容器６を含む消弧部５に奪われて消弧され、これにより電路が開放する。

なお、消弧剤７に吸着された高温のガスやアークの一部は消弧剤７から再放出されるが、消弧容器６を密閉する蓋体８によりそれらが遮断され、消弧部５の外部に、すなわち円筒部６ｄと筒部９ａとの間の空隙内に漏出することはない。

また、蓋体８の大径部８ｃの直径Ｌ３が、絶縁容器９の筒部９ａの内径Ｌ４よりわずかに大きく形成されていることで、絶縁容器９における小電流溶断部３側の部屋と、消弧容器６における円筒部６ｄの外部との間が密閉されているため、小電流溶断部３から発生した高温のガスやアークは、蓋体８により遮断され前記空隙へ漏出しない。したがって、絶縁容器９の筒部９ａの内周面や消弧容器６の内筒部６ｄの外周面が汚損されず、かかる部分において絶縁抵抗の低下が生じることなく高い絶縁が確保されるため、遮断後に漏洩電流が流れることもなく安全性を高めることができる。

さらに、絶縁容器９及び外筒ケース１３を透明の材料で成形することで、小電流溶断時や大電流溶断時における電路の開放状態を目視することができる。

本発明の実施例を示す電線ヒューズの軸方向断面図。本発明の電線ヒューズに使用するヒューズエレメントを示す側面図。本発明の消弧容器と蓋体と絶縁容器を分離して示す軸方向断面図。図１におけるＡ−Ａ線断面図図３におけるＢ−Ｂより見た図

符号の説明

１電線ヒューズ
２大電流遮断部
３小電流溶断部
４ヒューズエレメント
６消弧容器
６ｄ円筒部
６ｆ第２絶縁容器部
７消弧剤
８蓋体
８ａ挿通孔
９絶縁容器
９ａ筒部
９ｃ挟持面
９ｇリブ
１３外筒ケース

Claims

大電流遮断部と小電流溶断部とからなるヒューズエレメントを外筒ケース内に外気と隔絶した状態で密閉収納した電線ヒューズにおいて、
前記ヒューズエレメントの大電流遮断部の外周に設けられ、一端が閉塞され他端が開口した消弧容器と、該消弧容器内に充填した消弧剤と、前記ヒューズエレメントが密着的に挿通する挿通孔を有して前記消弧容器の開口端を密着的に閉塞した絶縁性を有する弾性材からなる蓋体と、前記消弧容器の外周部及び前記小電流溶断部を覆うように設けられた絶縁体と、該絶縁体における前記小電流溶断部側の内面に突設して設けられた挟持面と、前記絶縁体の外部に密着して設けた外筒ケースとからなり、
前記絶縁体における前記小電流溶断部側の内面に、絶縁体の軸方向に沿ってリブを形成し、該リブにおける前記消弧容器と対向する端面を挟持面とし、該挟持面と消弧容器の開口端面とで前記蓋体を挟持するようにしたことを特徴とする電線ヒューズ。
前記蓋体に、前記絶縁体の内径よりも大きい径の大径部を形成し、該大径部の外周面を絶縁体の内周面に圧着させたことを特徴とする請求項１記載の電線ヒューズ。
前記蓋体をシリコンゴムで形成したことを特徴とする請求項１又は２記載の電線ヒューズ。