JP5027345B1 - 小型ヒューズ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

ヒューズ素子が内部に収容されるようにベースに結合されるカバーが熱硬化性樹脂で設けられ、カバーサイズを小さくすることによりヒューズ素子がカバーの内壁に接触してもヒューズ素子によるカバーの損傷が防止できるように設けられた小型ヒューズ及びその製造方法を開示する。
【選択図】図１

Description

本発明は、小型ヒューズ及びその製造方法に関し、より詳しくは、電気製品の印刷回路基板（ＰＣＢ）に実装され、基板に過電流が印加されても基板内の部品が損傷されないように内部のヒューズ素子が溶断されて電流の流れを遮断することで、基板内の回路の損傷を防止することができる小型ヒューズ及びその製造方法（Ａ Ｓｍａｌｌ Ｆｕｓｅ Ａｎｄ Ｔｈｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ Ｏｆ Ｉｔ）に関する。

電話回線などに接続される通信用機器のような電気製品には、誘導雷によるサージ電流が流れたり電話線が電力線に接触したりした場合など、通常よりも非常に高い電圧が印加される。そのために、通信用機器に用いられるヒューズには、通信用機器を故障させる電流を安全に遮断する高い遮断能力特性とともに、誘導雷によるサージ電流から溶断されないように、強い時間遅延（Ｔｉｍｅ Ｌａｇ）特性が要求される。

最近は、機器が小型化されるにつれて表面実装形態の小型ヒューズの場合でも、このような高い遮断能力特性と強い時間遅延特性が要求されている。

従来の小型ヒューズは、ベースと、相互離隔された状態でベースを貫通するように設けられた一対のリードワイヤと、前記リードワイヤの一端同士を相互接続するように設けられたヒューズ素子と、前記ヒューズ素子と前記リードワイヤを内部に収容するように前記ベースに結合されるカバーと、を含むように構成される。

ここで、ヒューズ素子及びリードワイヤは銅と錫との合金などから形成されていて、容易に曲げられるように軟性を有している。前記ベースとカバーは熱可塑性樹脂によりそれぞれ個別的に成形された状態で相互結合され、その中にヒューズ素子とヒューズ素子側のリードワイヤの端部を収容することができる空間が形成される。

そして、このような小型ヒューズは、ベース外部に延長されたリードワイヤを介して電気製品の印刷回路基板上に実装され、印刷回路基板に過電圧が発生した時に、小型ヒューズの前記ヒューズ素子の溶断作用により印刷回路基板の回路を保護することができる。

しかしながら、このような従来の小型ヒューズは次のような問題点を有している。
すなわち、前記カバーとベースの大きさにより前記小型ヒューズの大きさが決定されるので、小型ヒューズが採用される電気製品を小型化させるためには、前記カバーとベースの大きさをできるだけ小さくし、小型ヒューズの大きさを小さくしなければならない。しかし、カバーとベースの大きさを小さくすると、ヒューズ素子を収容する、カバーとベースとの間に形成されている空間の大きさも小さくなる。したがって、ヒューズ素子側のリードワイヤが、ベースとカバーとの結合過程において外部からの衝撃により曲げられた場合には、ヒューズ素子がカバー内壁に接触する。この場合、ヒューズ素子から発生する熱により熱可塑性樹脂のカバーを損傷したりして小型ヒューズが正常に機能しないおそれがある。この点において、小型ヒューズの小型化は非常に困難である。

したがって、本発明は、製品信頼性が低下することなく、小型化が容易な小型ヒューズ及びその製造方法を提供することを目的とする。さらなる態様及び／または効果は、以下の記載において一部が説明されるとともに、一部は記載から明らかとされ、または、開示内容の実践から学ぶことができる。

前記目的を達成するための本発明による小型ヒューズは、ベースと、相互離隔された状態で前記ベースを貫通するように設けられた一対のリードワイヤと、前記リードワイヤの前記ベース側の一端同士を相互接続できるように設けられたヒューズ素子と、熱硬化性樹脂を含んで形成されて前記ヒューズ素子と前記ベース側のリードワイヤを内部に収容するように、前記ベースに結合されるカバーと、を含み、前記カバーは、射出成形時に前記ベースと一体に結合されるように設けられており、前記ヒューズ素子の位置に対応する部位の前記ベースには、前記カバー内部と外部とを連通させる貫通ホールが形成されていることを特徴とする。

前記ベースは、熱硬化性樹脂を含むことを特徴とする。

本発明による小型ヒューズは、ベースと、相互離隔された状態で前記ベースを貫通するように設けられた一対のリードワイヤと、前記リードワイヤの前記ベース側の一端同士を相互接続するように設けられたヒューズ素子と、熱硬化性樹脂を含んで設けられて前記ヒューズ素子と前記ベース側のリードワイヤとを内部に収容するように前記ベースに結合されるカバーと、を含み、前記カバーは、一端が開口されている中空の箱状に設けられて、開口された一端が前記ベースの外周面を覆うように、前記ベースに圧入するように結合され、前記ベースは前記カバーとの結合時に前記カバーの変形を吸収して抑制できるように設けられたことを特徴とする。

前記ベースの外周面には、前記ベースの収縮を誘導するための収縮誘導ホールが設けられたことを特徴とする。

また、本発明による小型ヒューズの製造方法は、ベースと、相互離隔された状態で前記ベースを貫通するように設けられた一対のリードワイヤと、前記リードワイヤの前記ベース側の一端同士を相互接続するように設けられたヒューズ素子と、熱硬化性樹脂を含んで設けられて前記ヒューズ素子と前記ベース側のリードワイヤを内部に収容するように、前記ベースに結合されるカバーを備える小型ヒューズを製造するための方法であって、ヒューズ素子を介して相互接続された一対のリードワイヤを前記ベースに設置する準備ステップと、前記ヒューズ素子と前記ヒューズ素子側のベースを射出金型のキャビティ内部に露出させた状態において、前記キャビティ内部に熱硬化性樹脂溶融液を注入して前記カバーを前記ベースと一体に結合されるように射出成形する射出成形ステップと、を含み、前記ヒューズ素子の位置に対応する部位の前記ベースには、前記キャビティと前記ベース外部を連通させる貫通ホールが形成され、前記射出成形ステップでは、前記貫通ホールを介して前記キャビティ内部に空気を注入して前記ヒューズ素子に前記熱硬化性樹脂溶融液が接近することを防止することを特徴とする。

前記射出金型には、前記熱硬化性樹脂溶融液の注入のための注入口が形成され、前記注入口は、前記熱硬化性樹脂溶融液が前記ヒューズ素子側に直接注入されることを防止するように形成されていることを特徴とする。

以上の説明のように、本発明による小型ヒューズ及びその製造方法によれば、ヒューズ素子が内部に収容されるように、熱硬化性樹脂で形成されたカバーがベースに結合され、カバーサイズを小さくすることによりヒューズ素子がカバーの内壁に接触してもヒューズ素子によるカバーの損傷を防止することができるため、製品信頼性を低下することなく小型ヒューズを小型化することができる。

本発明におけるこれら及び／または他の態様及び効果は、添付図面と併用される以下の実施形態の記載から明らかになるとともに容易に理解されるであろう。
本発明の第１実施形態による小型ヒューズの構造を示す正面断面図である。 本発明の第１実施形態による小型ヒューズの構造を示す側断面図である。 本発明の第１実施形態による小型ヒューズの製造工程中の準備ステップを示す断面図である。 本発明の第１実施形態による小型ヒューズの製造工程中の射出成形ステップを示す部分断面図である。 本発明の第２実施形態による小型ヒューズの構造を示す正面断面図である。 本発明の第２実施形態による小型ヒューズの構造を示す側断面図である。 本発明の第３実施形態による小型ヒューズの構造を示す平断面図である。

開示された実施形態、及び、同種の素子に同種の参照符号を付した添付図面に記載されている実施例について詳細に説明する。以下には、添付図面を参照しながら、開示内容を説明するための実施形態を記載する。

本実施形態による小型ヒューズＡは、図１及び図２に示すように、ベース１０と、相互離隔された状態でベース１０を貫通するように設けられた一対のリードワイヤ２０と、リードワイヤ２０の一端同士を相互接続するように設けられたヒューズ素子３０と、ヒューズ素子３０と前記リードワイヤ２０を内部に収容するように前記ベース１０に結合されるカバー４０と、を含んで構成される。

リードワイヤ２０とヒューズ素子３０は銅と錫との合金などで形成されて、曲がりやすいように軟性を有している。前記カバー４０はベース１０とともに前記ヒューズ素子３０を内部に閉じこめて、ヒューズ素子３０の溶断時に発生する破片切れが、印刷回路基板上に小型ヒューズＡに隣接する他の部品素子側に飛散されることを防止して、ヒューズ素子３０の溶断による周辺部品素子の損傷を防止する。ヒューズ素子３０はリードワイヤ２０端部に溶接結合される。

このような小型ヒューズＡは、ベース１０外部に延長されたリードワイヤ２０を介して電気製品の印刷回路基板上に実装されて、印刷回路基板に過電圧が発生した時に、小型ヒューズＡの前記ヒューズ素子３０の溶断作用によって印刷回路基板の回路を保護することができる。印刷回路基板上への小型ヒューズＡの実装時に、リードワイヤ２０は印刷回路基板に半田付けされる。

一方、本実施形態による小型ヒューズＡは、前記カバー４０の材質的特性により、製品信頼性を低下させることなく小型化に適合するように設けることができるが、これについて、次に詳しく説明する。

本実施形態による小型ヒューズＡによれば、前記カバー４０は図面から下部となる一端側が開口された中空の箱状に設けられている。このようなカバー４０は、小型ヒューズＡの全体大きさを小さく形成するために、内部のリードワイヤ２０が前記カバー４０の内壁側に傾く場合、前記ヒューズ素子３０が前記カバー４０の内壁に接触されるように内部空間のサイズを小さく形成する。

カバー４０は実質的にヒューズ素子３０を内部に閉じ込めるので、カバー４０の内部空間を小さく形成すれば、カバー４０の全体的な大きさも小さくなる。カバー４０の大きさが小さくなれば、カバー４０に結合されるように設けられたベース１０の大きさも相対的に小さくなって、小型ヒューズＡの全体的なサイズも小さく形成することができる。参照として、図２にはリードワイヤ２０の変形によってヒューズ素子３０がカバー４０の内壁に接触された状態が仮想線で示されている。

リードワイヤ２０がカバー４０の内壁側に傾いたときにヒューズ素子３０がカバー４０の内壁に接触されるように、カバー４０の内部空間が小さく形成される場合には、ベース１０とカバー４０を結合する前やベース１０とカバー４０を結合する過程においてヒューズ素子３０側のリードワイヤ２０に衝撃が外部から加えられても、ヒューズ素子３０がカバー４０の内壁に接触される。ヒューズ素子３０から発生する熱によりカバー４０が損傷されて小型ヒューズＡの製品信頼性が低下される恐れがあるが、本実施形態のカバー４０はヒューズ素子３０の熱によって変形されないように、耐熱性の強い熱硬化性樹脂で設けられるので、ヒューズ素子３０とカバー４０との間の接触による小型ヒューズＡの製品信頼性低下を防止することができる。

熱硬化性樹脂は、熱可塑性樹脂に比べて耐熱性は優秀であるものの、堅く可撓性が小さいためよく割れる特性を有しており、よって、熱硬化性樹脂を含むカバー４０はベース１０との結合過程において圧力が加わると破損しやすくなる。この問題を解決するために、本実施形態による小型ヒューズにおける前記カバー４０は射出成形時にベース１０と一体に結合されるように設けられる。

図３及び図４には、本実施形態による小型ヒューズＡの製造過程が順に示されている。

本実施形態による小型ヒューズＡを製造する場合は、図３に示すように、ヒューズ素子３０を介して相互接続された一対のリードワイヤ２０をベース１０に設置する準備ステップと、図４に示すように、ヒューズ素子３０と前記ヒューズ素子３０側のベース１０を射出金型１００のキャビティ１００ａ内部に露出させた状態で、射出金型１００のキャビティ１００ａ内部に熱硬化性樹脂溶融液４０ａを注入することにより、射出成形を介してカバー４０がベース１０と一体に形成される射出成形ステップを有する。

ヒューズ素子３０及びヒューズ素子３０側のベース１０がキャビティ１００ａ内部に進入できるように、前記キャビティ１００ａはベース１０の進入方向側に開口されるように形成され、ベース１０進入方向の反対側の射出金型１００にはキャビティ１００ａ内部に熱硬化性樹脂溶融液４０ａを注入するための注入口１１０が形成される。

したがって、本実施形態によれば、カバー４０の射出成形時にカバー４０を形成するための熱硬化性樹脂溶融液４０ａがベース１０表面と直接触れ、この状態で熱硬化性樹脂溶融液４０ａが乾燥する過程においてカバー４０とベース１０とが一体化されるので、カバー４０が割れやすい熱硬化性樹脂でありながらカバー４０が割れることを防止することができる。ベース１０がカバー４０を射出成形するために高熱の熱硬化性樹脂溶融液４０ａと接する場合には、ベース１０が熱硬化性樹脂溶融液４０ａによって損傷される恐れがあるので、前記ベース１０も耐熱性の優秀な熱硬化性樹脂を用いるのが好ましい。

そして、ヒューズ素子３０が射出金型１００のキャビティ１００ａ内部に進入した状態で、熱硬化性樹脂溶融液４０ａが射出金型１００のキャビティ１００ａ内部に注入された場合には、熱硬化性樹脂溶融液４０ａがヒューズ素子３０に付着してヒューズ素子３０の溶断性能を低下させる恐れがあるので、射出成形中はヒューズ素子３０に熱硬化性樹脂溶融液４０ａが接近するのを防止した方がよい。

そのために、前記ベース１０には、キャビティ１００ａとベース１０外部とを連通させる貫通ホール１１が形成されている。そして、熱硬化性樹脂溶融液４０ａが射出金型１００のキャビティ１００ａ内部に注入される過程では、この貫通ホール１１を介して外部からヒューズ素子３０側に高圧空気を噴射して、ヒューズ素子３０に熱硬化性樹脂溶融液４０ａが接近するのを防止する。

ヒューズ素子３０はベース１０の中央部位に位置するように設けられているので、ヒューズ素子３０側に熱硬化性樹脂溶融液４０ａが接近することを防止するために、前記貫通ホール１１の位置はヒューズ素子３０の位置と対応するようにベース１０の中央に形成することが好ましい。図４において、実線矢印は熱硬化性樹脂溶融液４０ａの注入方向を示し、点線矢印は空気の供給方向を示す。

射出成形を介してカバー４０がベース１０と一体に形成された場合には、ベース１０とカバー４０との間に隙間はないが、前記貫通ホール１１は、従来の小型ヒューズのベースとカバーとの間に形成されていた隙間の代わりのもので、小型ヒューズ３０の使用過程においてヒューズ素子３０が溶断した場合に発生する爆発圧力の排出路として機能し、小型ヒューズ３０の使用上の安全性も確保することができる。

貫通ホール１１を介してキャビティ１００ａ内部に注入する空気の圧力が過度に大きい場合は、熱硬化性樹脂溶融液４０ａがキャビティ１００ａ内部にまともに注入されないので、キャビティ１００ａ内部に注入する熱硬化性樹脂溶融液４０ａの注入圧力は前記貫通ホール１１を介してキャビティ１００ａ内部に噴射される空気の圧力よりも１０〜２０ＨＰａ程度高く設定した方がよい。

また、ヒューズ素子３０に熱硬化性樹脂溶融液４０ａが接近されることをより効果的に防止するために、前記注入口１１０は熱硬化性樹脂溶融液４０ａが前記ヒューズ素子３０側に直接注入されないように、ヒューズ素子３０外側に対応する部位に形成されている。このように、注入口１１０がキャビティ１００ａの中心側に形成されていない状態でも射出圧力を均一に維持するために、前記注入口１１０はヒューズ素子３０側に熱硬化性樹脂溶融液４０ａを直接噴射しない範囲内で、前記キャビティ１００ａの複数部位に同時に熱硬化性樹脂溶融液４０ａが噴射されるように、射出金型１００に複数個形成することが好ましい。

また、図５及び図６には、本発明の第２実施形態による小型ヒューズＢの構造が示されている。

本実施形態による小型ヒューズＢも前記カバー４０が熱硬化性樹脂により形成されているが、第１実施形態との相異点は本実施形態の場合、カバー４０とベース１０がそれぞれ個別的に射出成形された状態で相互結合されて設けられる。また、カバー４０とベース１０との結合過程においてカバー４０が破損されることを防止するために、前記ベース１０が熱硬化性樹脂に比べて可撓性の優れる熱可塑性樹脂で形成されている。

さらに詳しく説明すると、本実施形態において、カバー４０は、一端が開口された中空の円筒状に設けられ、ベース１０は所定厚さの円板状に設けられる。カバー４０は、カバー４０の開口された一端がベース１０の外周面を覆うようにベース１０に結合される。カバー４０とベース１０が互いに力強く結合されるようにしながらもカバー４０とベース１０との結合過程においてカバー４０が破損されることを防止するために、前記カバー４０の開口された一端はベース１０の外周面とねじ方式で結合される。そのために、カバー４０の開口された一端の内周面には雌ねじ４１が加工され、ベース１０の外周面には雄ねじ１２が加工される。そして、ヒューズ素子３０の溶断時に発生する爆発圧力は、前記雌ねじ４１と雄ねじ１２との間の微細隙間を介して排出されることができる。

本発明の第３実施形態による小型ヒューズＣは、図７のように、熱硬化性樹脂で形成されるカバー４０と熱可塑性樹脂で形成されるベース１０とを含む。本実施形態では、第２実施形態と違う圧入方式を介してカバー４０とベース１０が相互結合される。

すなわち、本実施形態の場合でもカバー４０は一端が開口された中空の箱状に設けられて、開口された一端が前記ベース１０の外周面を覆うように、ベース１０に結合される。このとき、カバー４０は開口された一端がベース１０の外周面に嵌合されて圧入されるように結合される。カバー４０の開口された一端が開いて破損されることを防止できるように、前記ベース１０の外周面には、カバー４０とベース１０の結合時にベース１０の収縮を誘導するための収縮誘導ホール１３が設けられる。

収縮誘導ホール１３は、所定間隔に相互離隔されるようにベース１０の外周面に沿って複数個形成される。各収縮誘導ホール１３はベース１０外側に向って開かれるように形成されて、カバー４０がベース１０に嵌合される過程においてベース１０の外周面の収縮作用を誘導する。本実施形態による小型ヒューズＣは、収縮誘導ホール１３を介してカバー４０の変形を吸収して抑制することで、熱硬化性樹脂で形成されたカバー４０がベース１０との結合過程で破損されることを防止することができる。前記カバー４０の変形を吸収して抑制するように設けられる範囲内で、収縮誘導ホール１３は様々な形態を採用することができる。そして、本実施形態による小型ヒューズＣの場合、ヒューズ素子３０の溶断時に発生する爆発圧力は前記収縮誘導ホール１３を介して排出されることができる。

第２及び第３実施形態による小型ヒューズＢ、Ｃの場合でも、カバー４０の材質的特性により小型ヒューズＢ、Ｃの製品信頼性を低下することなく、小型ヒューズＢ、Ｃの小型化を可能とする効果は、第１実施形態による小型ヒューズＡと同様である。

開示されたいくつかの実施形態に限らず、当業者であれば、開示の原理及び精神、並びに請求の範囲に規定された範囲などから逸脱することなく、これらの実施形態に変更を加え得ることが理解できるであろう。

Ａ、Ｂ、Ｃ 小型ヒューズ
１０ ベース
１１ 貫通ホール
１２ 雄ねじ
１３ 収縮誘導ホール
２０ リードワイヤ
３０ ヒューズ素子
４０ カバー
４０ａ 熱硬化性樹脂溶融液
４１ 雌ねじ
１００ 射出金型

Claims (6)

1. ベースと、相互離隔された状態で前記ベースを貫通するように設けられた一対のリードワイヤと、前記リードワイヤの前記ベース側の一端同士を相互接続するように設けられたヒューズ素子と、熱硬化性樹脂を含んで設けられて前記ヒューズ素子と前記ベース側のリードワイヤとを内部に収容するように前記ベースに結合されるカバーと、を含み、
   前記カバーは、射出成形時に前記ベースと一体に結合されるように設けられており、
   前記ヒューズ素子の位置に対応する部位の前記ベースには、前記カバー内部と外部とを連通させる貫通ホールが形成されていることを特徴とする小型ヒューズ。
2. 前記ベースは、熱硬化性樹脂を含むことを特徴とする請求項１に記載の小型ヒューズ。
3. ベースと、相互離隔された状態で前記ベースを貫通するように設けられた一対のリードワイヤと、前記リードワイヤの前記ベース側の一端同士を相互接続するように設けられたヒューズ素子と、熱硬化性樹脂を含んで設けられて前記ヒューズ素子と前記ベース側のリードワイヤとを内部に収容するように前記ベースに結合されるカバーと、を含み、
   前記カバーは、一端が開口された中空の箱状に設けられて、開口された一端が前記ベースの外周面を覆うように前記ベースに圧入されるように結合され、
   前記ベースは、前記カバーとの結合時に前記カバーの変形を吸収して抑制するように設けられていることを特徴とする小型ヒューズ。
4. 前記ベースの外周面には、前記ベースの収縮を誘導するための収縮誘導ホールが設けられていることを特徴とする請求項３に記載の小型ヒューズ。
5. ベースと、相互離隔された状態で前記ベースを貫通するように設けられた一対のリードワイヤと、前記リードワイヤの前記ベース側の一端同士を相互接続するように設けられたヒューズ素子と、熱硬化性樹脂を含んで設けられて前記ヒューズ素子と前記ベース側のリードワイヤを内部に収容できるように前記ベースに結合されるカバーを備える小型ヒューズを製造するための方法であって、
   ヒューズ素子を介して相互接続された一対のリードワイヤを前記ベースに設置する準備ステップと、
   前記ヒューズ素子と前記ヒューズ素子側のベースを射出金型のキャビティ内部に露出させた状態で、前記キャビティ内部に熱硬化性樹脂溶融液を注入して前記カバーを前記ベースと一体に結合されるように射出成形する射出成形ステップと、
   を含み、
   前記ヒューズ素子の位置に対応する部位の前記ベースには、前記キャビティと前記ベース外部を連通させる貫通ホールが形成され、
   前記射出成形ステップでは、前記貫通ホールを介して前記キャビティ内部に空気を注入して前記ヒューズ素子に前記熱硬化性樹脂溶融液が接近することを防止することを特徴とする小型ヒューズの製造方法。
6. 前記射出金型には前記熱硬化性樹脂溶融液の注入のための注入口が形成され、前記注入口は前記熱硬化性樹脂溶融液が前記ヒューズ素子側に直接注入されることを防止するように形成されていることを特徴とする請求項５に記載の小型ヒューズの製造方法。

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