JP4509351B2

JP4509351B2 - ヒューズ素子

Info

Publication number: JP4509351B2
Application number: JP2000323063A
Authority: JP
Inventors: 巖村上; 英樹安藤
Original assignee: Pacific Engineering Corp
Current assignee: Pacific Engineering Corp
Priority date: 2000-10-23
Filing date: 2000-10-23
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2020-10-23
Also published as: JP2002133998A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車用電気回路等に用いられるヒューズ素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車内における各種電気機器の配線はヒューズボックスに集められ、各種電気機器の容量に応じたヒューズ素子を介してバッテリに接続されている。ヒューズボックスは回路形成用のバスバー及び接続端子等を備えており、それらには各回路の容量に合わせて電流遮断容量の異なる複数のヒューズ素子がそれぞれ接続されている。回路の短絡時においては、前記ヒューズ素子のヒューズエレメントが溶断することによって入力端子と出力端子との間の導通が遮断され、各種電気機器に過電流が流れることが防止される。ヒューズエレメントは亜鉛合金等にて形成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近来、車載電装品数の増大に伴って、車両全体の電気使用量も増大の一途を辿っている。このため、バッテリの大型化及びワイヤハーネスの太線化等により、車両電圧の昇圧化（４２Ｖ化等）が図られる傾向にある。前記従来のヒューズ素子においては、ヒューズエレメントの溶断時、ガス化した亜鉛合金がヒューズ素子のハウジング内面に連続的に付着すると共に、車両電圧の昇圧化によりハウジング内部においてアークが発生する。このため、ハウジングの内面は汚損され、連続した汚損面が形成される。この汚損面は清浄な面に比べて著しく低い電圧で沿面リークが発生しやすくなっている。従って、両端子間の絶縁性能が低下し、ヒューズエレメントが溶断したにもかかわらず、昇圧化されたことと相まって、リーク電流がハウジングの内面を流れて両端子間の導通が継続し、ハウジング及び端子の溶損が発生するおそれがあった。
【０００４】
本発明は前記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、ヒューズエレメントの溶断時における入力端子と出力端子との間の導通継続を防止することができるヒューズ素子を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、ハウジングと、その所定平面から突出して並列状態に並ぶ一対の端子とを備え、両端子の基端側間に接続された可溶体を前記ハウジング内に収納したヒューズ素子において、前記ハウジング内における両端子間には、可溶体が溶断したときに発生する可溶体構成金属ガスが当該ハウジングの内面に連続して付着することを防止する連続付着防止手段として、ハウジングの内面に形成した折曲突部を設けたことをその要旨とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記可溶体には単数又は複数の断面縮小部を設けたことをその要旨とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記断面縮小部は複数のくびれ部であることをその要旨とする。
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記断面縮小部は可溶体に複数の孔を形成することにより構成したことをその要旨とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の発明において、前記連続付着防止手段として、ハウジングの内面に形成した複数の凹条又は凸条をさらに設けたことをその要旨とする。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の発明において、前記連続付着防止手段は、両端子間の沿面距離を増大させる沿面距離増大手段であることをその要旨とする。
【００１２】
（作用）
各請求項に記載の発明においては、可溶体が溶断したときに発生する可溶体構成金属ガスが当該ハウジングの内面に連続して付着することが防止される。また、ハウジングの内面と折曲突部との間が影になる。
【００１３】
請求項２に記載の発明においては、可溶体の断面縮小部には熱集中が発生する。
【００１５】
請求項３に記載の発明においては、可溶体の複数のくびれ部には熱集中が発生する。
請求項４に記載の発明においては、断面縮小部は可溶体に複数の孔を形成することにより構成される。
請求項５に記載の発明においては、可溶体構成金属ガスは複数の凹条又は凸条に分散して付着する。
請求項６に記載の発明においては、両端子間の沿面距離が増大する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態；ハウジング１）
以下、本発明をブレード型のヒューズ素子に具体化した一実施形態を図１及び図２（ａ）, （ｂ）に従って説明する。
（ヒューズ素子）
図１及び図２（ａ）に示すように、ヒューズ素子１０は例えば自動車内において各種電気機器の配線が集められるヒューズボックス１１に装着される。このヒューズ素子１０はハウジング１２、入力端子１３、出力端子１４、及び両端子１３，１４間を接続する可溶体としてのヒューズエレメント１５を備えている。
【００１８】
（ハウジング）
図２（ａ）, （ｂ）に示すように、ハウジング１２は耐熱性及び絶縁性を有する合成樹脂にて直方体状に形成されており、同ハウジング１２内には一対の端子収納部１２ａ及び両端子収納部１２ａ, １２ａ間に配置されたヒューズエレメント収納部１２ｂが形成されている。ヒューズエレメント収納部１２ｂの中央には隔壁１６が設けられており、同ヒューズエレメント収納部１２ｂは２つの室１７ａ, １７ｂに区画されている。隔壁１６はヒューズエレメント収納部１２ｂの内頂面から内底面に向かうようにその中程まで延出されており、同隔壁１６とヒューズエレメント収納部１２ｂの内底面との間には所定の間隔が形成されている。尚、隔壁１６は連続付着手段及び沿面距離増大手段を構成する。
【００１９】
（入力・出力端子）
両端子収納部１２ａ, １２ａには入力端子１３及び出力端子１４の基端部側がそれぞれ嵌合されており、両端子１３, １４の先端部はハウジング１２の所定平面（図２（ａ）における下面）から外部に突出して並列状態に並んでいる。両端子１３, １４はそれぞれ板状に形成されており、それらの先端部にはテーパ部１３ａ, １４ａが形成されている。両テーパ部１３ａ, １４ａは先端に向かうほど端子幅が小さくなるように形成されている。
【００２０】
（ヒューズエレメント）
前記ヒューズエレメント収納部１２ｂにはヒューズエレメント１５が収納されている。ヒューズエレメント１５はヒューズ用金属（例えば亜鉛合金）にて板状に且つ前記隔壁１６を迂回するように放物線状（図２（ａ）において、下側に凸）に形成されている。ヒューズエレメント１５の両端部はそれぞれ入力端子１３及び出力端子１４の基端部に接続されている。
（ヒューズボックス）
一方、図１に示すように、前記ヒューズボックス１１のヒューズ装着面には、一対を一組とした複数組みの挿入孔１８ａ, １８ｂが形成されている（図１では一組のみ図示する）。両挿入孔１８ａ, １８ｂ内にはそれぞれ雌型端子（図示略）が配設されており、両雌型端子はバッテリ（図示略）及び各種電気機器（図示略）等に接続されている。また、両挿入孔１８ａ, １８ｂの近傍にはそれぞれ横断面コの字状のガイド部材１９ａ, １９ｂが挿入孔１８ａ, １８ｂを囲むように突設されている。
【００２１】
両ガイド部材１９ａ, １９ｂの互いに対向するコの字内面はそれぞれガイド溝２０ａ, ２０ｂを構成しており、ヒューズ素子１０のヒューズボックス１１への装着時、ハウジング１２の段部をガイド可能となっている。ヒューズ素子１０の両端子１３, １４の外端部は、それぞれ挿入孔１８ａ, １８ｂに挿入され前記雌型端子に接続されることによってバッテリ及び各種電気機器等に接続される。
（実施形態の作用・効果）
次に、前述のように構成したヒューズ素子の作用及び効果について説明する。
【００２２】
回路に短絡事故が発生してヒューズエレメント１５に過電流が流れると、同ヒューズエレメント１５はジュール熱により温度上昇して溶断し、高電圧下であることから瞬時にガス化する。このガス化したヒューズエレメント１５の構成金属材料、即ち亜鉛合金の粒子（以下、「金属ガス」という。）はハウジング１２の内部において溶断点を中心に放射状に飛散する。この飛散した金属ガスはハウジング１２内面の溶断点に面した部分及び隔壁１６の溶断点に面した部分に付着するものの、隔壁１６の影になる部分、即ちハウジング１２内面の溶断点に面しない部分及び隔壁１６の溶断点に面しない部分には付着しない。
【００２３】
例えば、溶断点が室１７ａ側にある場合、金属ガスはハウジング１２の室１７ａ側の内面及び隔壁１６における室１７ａ側の面に付着しやすく、ハウジング１２の室１７ｂ側の内面及び隔壁１６における室１７ｂ側の面には付着しにくい。溶断点が室１７ｂ側にある場合は、前述とは逆に、金属ガスはハウジング１２の室１７ｂ側の内面及び隔壁１６における室１７ｂ側の面に付着しやすく、ハウジング１２の室１７ａ側の内面及び隔壁１６における室１７ａ側の面には付着しにくい。
【００２４】
このため、ハウジング１２内面に金属ガスが連続して付着することがなく、連続した汚損面が形成されることもない。また、両端子１３, １４間に隔壁１６を設けることにより、両端子１３, １４間の沿面距離の増大が図られている。そして、ハウジング１２の内面に金属ガスが付着することによる沿面の絶縁抵抗の低下は、隔壁１６により従来と比べて沿面距離が増大されることにより補われる。この結果、ハウジング１２内における両端子１３, １４間の絶縁性能が向上し、ヒューズエレメント１２の溶断時、過電流がハウジング１２の内面（汚損面）を流れて、両端子１３, １４間の導通が継続することを防止できる。
【００２５】
（第２実施形態；ハウジング２）
次に、本発明の第２実施形態を説明する。本実施形態は前記隔壁が複数設けられている点において前記第１実施形態と異なる。従って、前記第１実施形態と同一の部材構成については同一の符号を付し、その重複した説明を省略する。
【００２６】
図３（ａ）, （ｂ）に示すように、ヒューズエレメント収納部１２ｂの内頂面及び内底面にはそれぞれ隔壁２１, ２２が互い違いになるように設けられている。また、可溶体としてのヒューズエレメント２４は両隔壁２１, ２２を迂回するように蛇行状に形成されており、ヒューズエレメント２４の蛇行部間には隔壁２１, ２２が介在されている。尚、隔壁２１, ２２は連続付着手段及び沿面距離増大手段を構成する。従って、本実施形態によれば、前記第１実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。
【００２７】
（第３実施形態；ハウジング３）
次に、本発明の第３実施形態を説明する。本実施形態は前記隔壁がハウジング内面に形成された折曲突部に置き換えられている点において前記第２実施形態と異なる。
【００２８】
図４（ａ）, （ｂ）に示すように、ヒューズエレメント収納部１２ｂの互いに対向する内面の中央には、それぞれ平断面Ｌ字状の折曲突部３１, ３２が同ヒューズエレメント収納部１２ｂの内頂面から内底面に亘って形成されている。両折曲突部３１, ３２はそれぞれヒューズエレメント収納部１２ｂの互いに対向する内面に対して所定距離をおいて平行をなす遮蔽壁３１ａ, ３２ａを備えている。ヒューズエレメント１５はヒューズエレメント収納部１２ｂ内における両端子１３, １４間、且つ遮蔽壁３１ａ, ３２ａ間に配置されている。尚、折曲突部３１, ３２は連続付着防止手段及び沿面距離増大手段を構成する。
【００２９】
このため、ヒューズエレメント１５の溶断時に生成された金属ガスは遮蔽壁３１ａ, ３２ａにて遮られ、この遮蔽壁３１ａ, ３２ａと対向するヒューズエレメント収納部１２ｂの内面に連続して付着することはない。また、折曲突部３１, ３２を設けたことにより、両端子１３, １４間の沿面距離が増大する。従って、本実施形態によれば、前記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３０】
（第４実施形態；ハウジング４）
次に、本発明の第４実施形態を説明する。本実施形態は前記折曲突部がハウジング内面に形成された複数の凹条に置き換えられている点において前記第３実施形態と異なる。
【００３１】
図５（ａ）, （ｂ）に示すように、ヒューズエレメント収納部１２ｂの互いに対向する内面には、それぞれ複数の凹条４１が同ヒューズエレメント収納部１２ｂの内頂面から内底面に亘って形成されている。また、凹条４１は連続付着防止手段及び沿面距離増大手段を構成する。このため、ヒューズエレメント１５の溶断時において、金属ガスは各凹条４１に分散して付着することにより、金属ガスがハウジング１２の内面に連続して付着することはない。また、複数の凹条４１を設けたことにより、両端子１３, １４間の沿面距離が増大する。従って、本実施形態によれば、前記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３２】
（第５実施形態；ヒューズエレメント１）
次に、本発明の第５実施形態を説明する。本実施形態は、ヒューズエレメントに複数の断面狭小部を設けた点において前記第１実施形態と異なる。
【００３３】
図６に示すように、可溶体としてのヒューズエレメント５１において、放物線の頂点部分及び隔壁１６を間に挟んで互いに対向する部分には、それぞれ断面狭小部としてのくびれ部５２が形成されている。くびれ部５２の断面積はヒューズエレメント５１におけるくびれ部５２以外の部分（以下、「断面広大部」という。）の断面積に比べて小さくなっている。即ち、くびれ部５２の電気抵抗は断面広大部に比べて大きくなっている。また、くびれ部５２の熱容量は断面広大部に比べて小さくなっている。
【００３４】
このため、回路短絡事故時、ヒューズエレメント５１に過電流が流れると、各くびれ部５２で発生したジュール熱は断面広大部にほとんど伝達されることがなく、各くびれ部５２には熱集中が発生する。即ち、くびれ部５２は断面広大部に比べて溶断し易くなり、この結果、ヒューズエレメント５１の溶断時間が短くなる。
【００３５】
また、オームの法則により、ヒューズエレメント５１の全体にかかる電圧は、くびれ部５２の数と同数に均等に分圧される。例えば、両端子１３, １４間に１２Ｖの電圧が加わっているとすれば、各くびれ部５２にはそれぞれ４Ｖの電圧がかかる。尚、本実施形態においては、各くびれ部５２の断面積、即ち抵抗値は全て同じである。このため、ヒューズエレメント５１の溶断時、バッテリ電圧がヒューズエレメント５１の全体に一気に加わる場合と異なり、溶断時のダメージを分散させることができる。
【００３６】
（第６実施形態；ヒューズエレメント２）
次に、本発明の第６実施形態を説明する。本実施形態は、ヒューズエレメントに複数の孔を設けた点において前記第５実施形態と異なる。
【００３７】
図７に示すように、可溶体としてのヒューズエレメント６１には複数の円形の孔６２が形成されており、これにより断面縮小部が構成されている。即ち、孔６２の内径とヒューズエレメント６１の厚みとを乗算した値（面積）の分だけ同ヒューズエレメント６１の断面積が縮小されている。また、各孔６２の内径は全て同じになっている。このため、ヒューズエレメント６１の全体にかかる電圧は、孔６２の数と同数に均等に分圧される。従って、前記第５実施形態におけるヒューズエレメント５１に比べて、ヒューズエレメント５１の溶断時におけるダメージをより分散させることができる。これは、本実施形態における各断面縮小部の数（１７個）は前記第５実施形態における断面縮小部の数（３個）よりも多く、本実施形態の断面縮小部に加わる電圧の方がより小さいからである。
【００３８】
（第７実施形態；ヒューズエレメント３）
次に、本発明の第７実施形態を説明する。本実施形態は、ヒューズエレメントに径の異なる複数の孔を設けた点において前記第６実施形態と異なる。
【００３９】
図８に示すように、可溶体としてのヒューズエレメント７１には複数の大孔７２及び複数の小孔７３が交互に形成されており、これにより断面縮小部が構成されている。大孔７２が形成されることにより構成された断面縮小部の断面積は、小孔７３が形成されることにより構成された断面縮小部の断面積よりも小さくなっている。即ち、大孔７２が形成されることにより構成された断面縮小部の断面積は、ヒューズエレメント７１の断面広大部に比べて極端に小さくなっている。このため、ヒューズエレメント７１の溶断時、特に大孔７２が形成されることにより構成された断面縮小部への熱集中が著しくなり、ヒューズエレメント７１の速断性が向上する。
【００４０】
（第８実施形態；ヒューズエレメント４）
次に、本発明の第８実施形態を説明する。本実施形態は、ヒューズエレメントの頂点部分に形成された断面狭小部が省略されている点において前記第５実施形態と異なる。
【００４１】
図９に示すように、可溶体としてのヒューズエレメント８１の両基端部側に形成された断面縮小部としての２つのくびれ部８２, ８２は、それぞれ室１７ａ, １７ｂ内に位置している。このため、回路の短絡事故時、ヒューズエレメント８１が一方の室１７ａ内のくびれ部８２にて溶断したとすると、金属ガスは隔壁１６における室１７ａ内のくびれ部８２に対向する面に付着する。このため、隣の室１７ｂの内面に金属ガスが付着することはない。従って、本実施形態によれば、前記第５実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。
【００４２】
尚、前記各実施形態は次のように変更して実施してもよい。
・前記第５〜第８実施形態においては、ヒューズエレメント５１, ６１, ７１, ８１を前記第１実施形態におけるハウジング１２と組み合わせたが、第２〜第３実施形態におけるハウジング１２と組み合わせるようにしてもよい。ただし、第２実施形態におけるハウジング１２と組み合わせる場合には、ヒューズエレメント５１, ６１, ７１, ８１を前記ヒューズエレメント２４と同様に蛇行状に形成する。
【００４３】
・前記第４実施形態においては、複数の凹条４１から連続付着防止手段を構成したが、凹条４１を凸条に置き換えてもよい。
・前記第５〜第８実施形態においては、ヒューズエレメント５１, ６１, ７１, ８１に複数の断面縮小部を設けたが、単数のみ設けるようにしてもよい。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、可溶体の溶断時に生成される金属ガスがハウジング内面に連続して付着することがないことにより、ヒューズエレメントの溶断時における入力端子と出力端子との間の導通継続を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ヒューズ素子のヒューズボックスへの取付を示す斜視図。
【図２】（ａ）は、第１実施形態におけるヒューズ素子の縦断面図、（ｂ）は、図２（ａ）における１−１線断面図。
【図３】（ａ）は、第２実施形態におけるヒューズ素子の縦断面図、（ｂ）は、図３（ａ）における２−２線断面図。
【図４】（ａ）は、第３実施形態におけるヒューズ素子の縦断面図、（ｂ）は、図４（ａ）における３−３線断面図。
【図５】（ａ）は、第４実施形態におけるヒューズ素子の縦断面図、（ｂ）は、図５（ａ）における４−４線断面図。
【図６】第５実施形態におけるヒューズ素子の縦断面図。
【図７】第６実施形態におけるヒューズ素子の縦断面図。
【図８】第７実施形態におけるヒューズ素子の縦断面図。
【図９】第８実施形態におけるヒューズ素子の縦断面図。
【符号の説明】
１０…ヒューズ素子、１２…ハウジング、１３…入力端子、１４…出力端子、
１５, ２４, ５１, ６１, ７１, ８１…ヒューズエレメント（可溶体）、
１６, ２１, ２２…連続付着防止手段及び沿面距離増大手段を構成する隔壁、
３１, ３２…連続付着防止手段及び沿面距離増大手段を構成する折曲突部、
４１…連続付着防止手段及び沿面距離増大手段を構成する凹条、
５２, ８２…断面縮小部を構成するくびれ部、６２…断面縮小部を構成する孔、
７２…断面縮小部を構成する大孔、７３…断面縮小部を構成する小孔。

Claims

ハウジングと、その所定平面から突出して並列状態に並ぶ一対の端子とを備え、両端子の基端側間に接続された可溶体を前記ハウジング内に収納したヒューズ素子において、
前記ハウジング内における両端子間には、可溶体が溶断したときに発生する可溶体構成金属ガスが当該ハウジングの内面に連続して付着することを防止する連続付着防止手段として、ハウジングの内面に形成した折曲突部を設けたヒューズ素子。
前記可溶体には単数又は複数の断面縮小部を設けた請求項１に記載のヒューズ素子。
前記断面縮小部は複数のくびれ部である請求項２に記載のヒューズ素子。
前記断面縮小部は可溶体に複数の孔を形成することにより構成した請求項２に記載のヒューズ素子。
前記連続付着防止手段として、ハウジングの内面に形成した複数の凹条又は凸条をさらに設けた請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
前記連続付着防止手段は、両端子間の沿面距離を増大させる沿面距離増大手段である請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のヒューズ素子。