JP5282897B2

JP5282897B2 - ヒューズ

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Publication number: JP5282897B2
Application number: JP2009060286A
Authority: JP
Inventors: 雄次阪
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Priority date: 2009-03-12
Filing date: 2009-03-12
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2029-03-12
Also published as: JP2010218687A

Description

本発明は、過電流から電線や電気機器を保護するためのヒューズに関するものである。

従来から、自動車等の電気回路において過電流から電線や電気機器を保護する目的でヒューズが用いられている。このようなヒューズでは、銅等の高融点金属からなる導電板のエレメント部に対して錫等の低融点金属が付着されており、低融点金属の拡散による合金の生成によって、エレメント部における溶断特性の改善が図られている。即ち、ヒューズ定格をはるかに超えるデッドショート時だけでなく、即時に溶断しない程度の電流や断続的なショート電流の異常通電時でも、低融点金属の拡散でエレメント部の溶断時間の短縮が図られている。

また、一般に、エレメント部には、幅を狭くして断面積を小さくした溶断部の両側に、幅を広くして放熱性向上等を図った幅広部が形成されている。そして、この幅広部の表面に低融点金属が付着されている（特許文献１参照）。

ところで、幅広部に溶融した低融点金属を付着させるに際して、比較的電流容量が小さいエレメント部の場合には、付着させる低融点金属量に比して幅広部の幅寸法が小さく、一般に幅広部の全幅が低融点金属で覆われる。一方、比較的電流容量が大きいエレメント部では、付着される低融点金属量に比して幅広部の幅寸法が大きい。そのために、幅広部の表面に付着された低融点金属の周りには、溶断部側とその反対側だけでなく幅広部の幅方向両側にも、幅広部の表面が、低融点金属で覆われることなく、広がって露出することが多い。

ところが、このように低融点金属の周りに幅広部の表面が広く露出していると、低融点金属の付着位置を精度良く規定し難い。また、低融点金属の付着位置を確認検査するに際しても、目印等が無いので目視判断し難い。更に、低融点金属が幅広部の表面上で大きく広がり過ぎると、高融点金属への拡散特性ひいては溶断特性が不安定になるおそれもある。加えて、幅広部における低融点金属の付着位置や付着面積が製品間でばらつくことは、使用者等に決して良い印象を与えず、信頼性にも不安感を抱かせ易く、商品価値の低下につながるおそれもある。

特開平９−２６５８９１号公報

本発明は、上述の如き事情を背景として為されたものであって、その解決課題とするところは、付着された低融点金属よりも幅広部の幅寸法が大きくされて低融点金属の周りに幅広部の表面が広がって露出したエレメント部において、低融点金属の付着位置を高精度に規定することが出来ると共に、幅広部の表面上における低融点金属の広がりを抑えることが可能とされ、それによって、幅広部の表面上に付着された低融点金属の目視による確認や検査を容易に実施することが出来ると共に、低融点金属による目的とする溶断特性の安定化を図ることも可能とされ、商品の信頼性や価値の向上が図られた、新規な構造のヒューズを提供することにある。

すなわち、本発明は、幅狭の溶断部の通電方向の少なくとも一方に幅広部が設けられたエレメント部を有すると共に、エレメント部よりも融点の低い低融点金属をエレメント部の幅広部の表面に付着したヒューズにおいて、溶断部の幅寸法よりも大きな幅寸法をもって低融点金属を幅広部の平坦な表面に付着させると共に、幅広部の表面における低融点金属の付着領域の周囲には、少なくとも幅広部の幅方向両側および溶断部の反対側において、低融点金属の広がりを抑える拡張抵抗部を形成すると共に、幅広部の表面における低融点金属の付着領域の周囲が粗面加工されており、粗面によって幅広部の表面から突出する小突起が隙間を隔てて多数形成された拡張抵抗部が構成されていることを、特徴とする。

本発明に従う構造とされたヒューズにおいては、幅広部の表面で低融点金属が広がるに際して、拡張抵抗部を乗り越えなければならない。その際、低融点金属の広がりに対して拡張抵抗部が堤防や堰のように作用したり、接触面積の増大に因る摩擦抵抗の増大が図られることにより、低融点金属の広がりに際して必要なエネルギーが、拡張抵抗部を超えることに対して大きく必要とされる。これにより、低融点金属は、幅広部の表面において拡張抵抗部を超えて広がることが防止されるのであり、予め設定された特定位置として拡張抵抗部で囲まれた領域を設定して、その領域に低融点金属を安定して付着させることが可能となるのである。

その結果、幅広部の表面における低融点金属の付着領域を精度良く規定することが出来る。また、多数のヒューズを製造するに際して、何れのヒューズにおいても同じ拡張抵抗部が形成されて低融点金属の付着領域が同じ位置に規定されることにより、低融点金属の付着良否の確認を目視でも容易に且つ精度良く速やかに行なうことが可能となる。更に、幅広部の表面に低融点金属を所定位置に精度良く付着し得ることにより、目的とする溶断特性の安定化が図られると共に、製品間における低融点金属の付着位置等のばらつきが抑えられて信頼性や商品価値の向上も達成されるのである。
また、本発明に従う構造とされたヒューズにおいては、粗面加工によって幅広部の表面に形成された多数の凸状部分からなる拡張抵抗部が、低融点金属に対して初期の付着領域から各方向への広がりを効果的に防止し得る。また、粗面とされた全領域で低融点金属に対する拡張抵抗機能が発揮されることから、例えば特定位置に一本の凸条を形成する場合等に比して、付着される低融点金属の量（付着面積）の多少や付着位置のずれ等に対しても目的とする拡張抵抗機能を安定して得ることが可能となる。

なお、拡張抵抗部は、幅広部の表面から突出して形成されて、幅広部の表面に付着された低融点金属の広がりに対する抵抗力を大きくするものが、各種形状で採用可能である。例えば、幅広部の表面に付着された低融点金属の外周縁部に接して又は沿って延びる一条又は複数条の凸条の他、格子状の凸条、更には、複数の独立した突起状の凸部等が採用可能であり、それらを任意に組み合わせて採用しても良い。

また、幅広部の表面に付着される低融点金属は、エレメント部よりも融点が低く、溶融に伴って幅広部を形成する金属との合金化（拡散）等による溶断促進を実現し得るものであれば良く、公知のものが何れも採用可能である。例えば、錫やアルミニウム，鉛，銀，マグネシウム等の他、それらの合金等が、幅広部の材質等を考慮して要求特性に応じて選択可能である。

なお、低融点金属は、幅広部の表面における所定の付着領域に対して離脱しないように付着されていれば良い。具体的には、例えば低融点金属を溶融状態で幅広部に付着させて直接に固着する他、固体状態の低融点金属を適当な蝋材や接着材で幅広部に固着したり、かしめ等で幅広部に機械的に固着した後に溶融して固着すること等も可能である。

なお、本態様の構成の一つである「粗面」を得るための加工方法は、幅広部の表面から突出する拡張抵抗部を形成できる方法であれば、特に限定されないが、例えば、プレス加工やブラスト処理，エッチング等の公知の加工方法が採用され得る。

また、粗面の形成領域は、低融点金属の付着領域の周囲において少なくとも幅広部の幅方向両側および溶断部の反対側に存在して拡張抵抗部を構成するものであれば良い。例えば、低融点金属の付着領域を除いた幅広部の全面に粗面加工を施しても良い。

また、本発明に関連する参考例では、幅広部の表面における低融点金属の付着領域の周囲に、付着領域の周囲に沿って延びる凹溝が成形されることにより、凹溝の少なくとも一方の縁部が肉盛状に突出させられて拡張抵抗部が形成されている態様を、採用しても良い。

このような態様においては、幅広部に付着された低融点金属の広がり方向に対して直交する方向に延びる凸条を形成することが出来、例えば散在する突起を設ける場合等に比して、低融点金属の外周部分に対して一層効果的な拡張抵抗機能を及ぼすことが可能となる。

しかも、成形された一つの凹溝における溝幅方向の少なくとも一方の側には、凸条が形成される。即ち、一つの凹溝を形成することにより、低融点金属の付着領域の外方には、一つの凹溝と少なくとも一つの凸条があることとなる。それ故、凸条による拡張抵抗機能だけでなく、凹溝内の貯留作用に基づく拡張抵抗機能も発揮されることとなり、低融点金属の拡張に対して大きな抵抗力が発揮され得る。なお、本態様において、凹溝は、複数並列的に形成しても良い。

本発明の第一の実施形態としてのヒューズを示す分解斜視図。図１に示されたヒューズの要部拡大平面図。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面における要部拡大図。本発明の第二の実施形態としてのヒューズの要部拡大平面図。図４のＶ−Ｖ断面における要部拡大図。

以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。

図１には、本発明の第一の実施形態としてのヒューズ１０が示されている。このヒューズ１０は、通電部材であるヒューズ本体１２を電気絶縁用のハウジング１３で覆った構造とされている。

ヒューズ本体１２は、オルタネータ用の第１端子部１４、バッテリー用の第２端子部１６と四つの出力端子部１８，２０を備えている。また、第１端子部１４には、第１バスバー部２２が連設されている。更に、第２端子部１６には、第２バスバー部２４が連設されている。

そして、第１バスバー部２２と第２バスバー部２４とを繋ぐようにして、大電流用エレメント部２６が設けられている。また、第１バスバー部２２および第２バスバー部２４と各出力端子部１８，１８，２０，２０との間には、それぞれを繋ぐようにして、エレメント部２８，２８，３０，３０が設けられている。

これら各エレメント部２６，２８，２８，３０，３０は、何れも、通電方向中間部分に位置する溶断部とその両側に位置する幅広部を備えている。幅広部は、溶断部よりも幅寸法が大きくされて通電断面積が大きくなっており、許容電力を超える通電時に溶断部で断線するように設計されている。

具体的には、大電流用エレメント部２６は、第１バスバー部２２及び第２バスバー部２４の両対向縁部から延び出す第１幅広部３２及び第２幅広部３４と、それら第１幅広部３２と第２幅広部３４との先端対向縁部同士をつなぐ溶断部３６とによって構成されている。

同様に、エレメント部２８は、第１幅広部３８及び第２幅広部４０と溶断部４２によって構成されており、第１バスバー部２２と出力端子部１８の対向縁部間に跨がって延びている。また、エレメント部３０は、第１幅広部４４及び第２幅広部４６と溶断部４８によって構成されており、第２バスバー部２４と出力端子部２０の対向縁部間に跨がって延びている。

そして、上述の如く第１、第２端子部１４，１６及び出力端子部１８，２０と、バスバー部２２，２４と、エレメント部２６，２８，３０を含んで構成されたヒューズ本体１２は、導電材によって一体成形されている。具体的には、例えば、銅合金等からなる薄肉の金属プレートに対して打抜きや曲げ等のプレス加工を施すことによって、本実施形態のヒューズ本体１２を得ることが出来る。

このようにして得られた本実施形態のヒューズ本体１２は、エレメント部３０を除く全体が略一定の厚さ寸法とされていると共に、第１端子部１４及び第２端子部１６を除く全体が一つの平面上に広がって形成されている。なお、エレメント部３０は、他の部位に比して僅かに薄肉とされている。また、第１端子部１４及び第２端子部１６は、第１バスバー部２２及び第２バスバー部２４との連接部において略直角に屈曲されている。

さらに、各エレメント部２６，２８，３０には、何れも、低融点金属５０が付着されている。この低融点金属５０の付着位置は、各エレメント部２６，２８，３０の一方の幅広部である第１幅広部３２，３８，４４における溶断部３６，４２，４８との連接側の先端部とされている。

なお、エレメント部２８，３０では、第１幅広部３８，４４の先端部に円形の拡幅部５２，５４が形成されている。そして、これら拡幅部５２，５４の一方の面を全体に亘って覆うようにして、低融点金属５０が付着されている。即ち、幅寸法が小さいエレメント部２８，３０では、低融点金属５０の付着面積を確保するために拡幅部５２，５４が形成されているのである。一方、大電流用エレメント部２６では、第１幅広部３２が大きいことから、第１幅広部３２の一方の面を部分的に覆うようにして、低融点金属５０が付着されている。

前記低融点金属５０は、各エレメント部２６，２８，３０の溶断部３６，４２，４８における溶断を調節等し得るものであって、例えば錫や燐，ハンダ等が、ヒューズ本体１２の材質や目的とする機能，特性等に応じて採用される。即ち、高融点金属からなるヒューズ本体１２のエレメント部２６，２８，３０の表面に低融点金属５０を密着状態で設けることにより、断続的なショート電流等の異常通電時に低融点金属５０が発熱溶融して、エレメント部２６，２８，３０を形成する可溶体金属に対する還元的機能を発揮し、エレメント部２６，２８，３０における通電抵抗増大と発熱を促進することにより速やかな溶断を実現することも可能である。或いは、低融点金属５０における大きな熱伝導率と吸熱作用に基づいてエレメント部２６，２８，３０における通電時の発熱を低融点金属５０に対して伝熱吸収させることにより、モーターロック電流等を許容したり遅延溶断特性を付与すること等も可能となる。

なお、低融点金属５０を各第１幅広部３２，３８，４４に付着させるには、例えば低融点金属５０を溶融させて付着させることが出来る。具体的には、低融点金属５０を加熱溶融させたものを第１幅広部３２，３８，４４の各付着予定部に接触させることにより、第１幅広部３２，３８，４４における低融点金属５０の溶融体に対する濡れ性や溶融した低融点金属５０の表面張力を利用して、低融点金属５０を各第１幅広部３２，３８，４４へ付着させることが出来る。

ところで、低融点金属５０が表面の一部に付着された大電流用エレメント部２６の第１幅広部３２には、低融点金属５０の付着領域の周囲に拡張抵抗部５６が設けられている。

すなわち、本実施形態では、低融点金属５０が、第１幅広部３２の幅方向（図２中の上下方向）中央部分において先端部分に付着されている。これにより、低融点金属５０の外周縁部（外周輪郭）のうち溶断部３６側は、第１幅広部３２の端縁部に沿って延びている。また、低融点金属５０の外周縁部のうち、第１幅広部３２の幅方向両側と溶断部３６の反対側とは、何れも、第１幅広部３２において外周縁部から内方に離隔した表面上を延びている。低融点金属５０の広がる幅は、溶断部３６よりも大きくて第１幅広部３２よりも小さい。

一方、第１幅広部３２において低融点金属５０が付着された表面５８には、低融点金属５０の付着領域を除いた部分の全体に亘って粗面加工が施されている。本実施形態における粗面加工は、例えば、多数の突起が形成された押圧面をもったプレス型を用い、このプレス型を第１幅広部３２の表面５８に押し付けてプレス加工を施すこと等によって行なわれている。

このような粗面加工が施された表面５８には、図２及び図３に示されているように、表面５８に開口する小さな凹部６０が多数形成されている。本実施形態では、凹部６０が、第１幅広部３２の表面５８における低融点金属５０の付着領域を除いた部分の全体に亘って、相互に小さな間隔を隔てた密集状態で形成されている。

また、各凹部６０には、その開口周縁部において、第１幅広部３２の表面５８から突出した環状突起からなる拡張抵抗部５６が形成されている。要するに、本実施形態では、第１幅広部３２の表面５８における低融点金属５０の付着領域を除く略全体に亘って、小さな円環形状の突起からなる拡張抵抗部５６が、相互に小さな距離を隔てた密集状態で形成されているのである。

これにより、第１幅広部３２の表面５８に付着された低融点金属５０の周囲には、溶断部３６側の端縁部を除く全周に亘って、拡張抵抗部５６が設けられているのである。

さらに、図１に示されているように、上述の如き構造とされたヒューズ本体１２には、ハウジング１３が組み付けられている。このハウジング１３は、上下の分割構造とされており、ヒューズ本体１２を板厚方向の両側から挟み込むようにして上カバー６２と下カバー６４が重ね合わされて相互に連結されることにより、ヒューズ本体１２に対して固定的に組み付けられている。

これら上下のカバー６２，６４は、何れも略平板形状とされており、ヒューズ本体１２のバスバー部２２，２４と各エレメント部２６，２８，３０及び各出力端子部１８，２０の各基端部分を、上下両側から覆うようになっている。

要するに、ヒューズ本体１２に対してハウジング１３が組み付けられて構成された本実施形態のヒューズ１０では、各端子部１４，１６，１８，２０が、少なくとも先端部分においてハウジング１３の外周縁部から外方に突出した構造となっている。そして、これらの各端子部１４，１６，１８，２０に対して、図示しない外部の通電ケーブルが接続される。

なお、上下カバー６２，６４には、ヒューズ本体１２を位置決め固定するためのピン機構や、各エレメント部２６，２８，３０の状態を外部から視認するための窓、上下カバー６２，６４を相互に連結するための係止機構等が適宜に設けられるが、それらは公知のものであり、本発明の要旨でもないことから、詳細な説明は割愛する。

上述の如き本実施形態のヒューズ１０においては、第１幅広部３２に付着された低融点金属５０の外周縁部を囲むようにして拡張抵抗部５６が形成されていることから、低融点金属５０が溶融状態で広がるには、拡張抵抗部５６を乗り越える必要がある。

ここにおいて、拡張抵抗部５６は、低融点金属５０が付着された第１幅広部３２の表面５８から所定高さで突出していることから、この拡張抵抗部５６を乗り越えるには、単に平坦な表面５８を広がる場合に比して、大きな流動エネルギーが必要とされる。それ故、第１幅広部３２の表面５８における低融点金属５０の拡張（広がり）に対して抵抗力が発揮されることとなり、低融点金属５０の拡張が抑えられるのである。なお、溶断部３６への低融点金属５０の拡張は、溶断部３６の幅寸法が小さいことにより、低融点金属５０の表面張力等に基づいて防止され得る。

その結果、第１幅広部３２の表面５８において、低融点金属５０の付着領域を精度良く且つ安定して規定することが可能となる。そして、低融点金属５０の位置精度が向上されることにより、多数のヒューズを製造するに際しての低融点金属５０の付着領域の良否を目視検査等で容易に且つ精度良く行なうことが可能となる。また、目的とする溶断特性の安定化や、商品価値の向上も達成される。

以上、本発明の第一の実施形態について詳述してきたが、本発明は第一の実施形態における具体的な記載によって限定解釈されるものでない。

例えば、図４に示されている第二の実施形態のように、第１幅広部３２の表面５８において、付着された低融点金属５０の周囲に沿って延びる凸条からなる拡張抵抗部６６を採用しても良い。

拡張抵抗部６６は、例えば、プレス面に凸条を有するプレス型を用いて第１幅広部３２をプレス加工することにより形成することが出来る。即ち、このようなプレス加工等により、第１幅広部３２には、図５に示されているように、表面５８に開口して延びる略Ｖ字断面の凹溝６８が形成されている。また、この凹溝６８の開口端縁部には、外側の側壁の先端縁部に沿って連続して溝全長に亘って延びる凸条が形成されており、この凸条によって、拡張抵抗部６６，６６が突出形成されているのである。

特に、本実施形態では、第１幅広部３２の表面５８において、低融点金属５０の幅方向両側でそれぞれ第１幅広部３２の突出方向（通電方向）に向かって平行に延びるように、拡張抵抗部６６を形成する凹溝６８，６８が形成されている。また、低融点金属の背後（溶断部３６と反対側）にも、第１幅広部３２の幅方向に延びるように、拡張抵抗部６６を形成する凹溝６８が形成されている。そして、これら３本の直線的に延びる凹溝６８によって、低融点金属５０の周囲を囲むように延びる拡張抵抗部６６が形成されているのである。

なお、各凹溝６８は、何れも、端部が第１幅広部３２の外周縁部から所定距離だけ内方に位置しており、何れの凹溝６８も、第１幅広部３２の外周部分に開放していない。

このような第１幅広部３２を備えた本実施形態のヒューズにおいても、低融点金属５０が、溶断部３６側を除く全周囲において拡張抵抗部６６で囲まれていることから、前記第一の実施形態と同様な作用効果が何れも発揮され得る。

なお、上記第二の実施形態では、３本の凹溝６８が、相互に独立して形成されていたが、例えば拡張抵抗部６６の背後に位置する凹溝６８の両端部を、拡張抵抗部６６の両側に位置する一対の凹溝６８，６８の一方の端部に対してそれぞれ連続させることにより、全体としてコ字状に延びる一つの凹溝６８としても良い。或いは、拡張抵抗部６６の周囲を囲むように湾曲して延びる円弧形状をもって、一つの凹溝６８を形成することも可能である。

また、上記第二の実施形態では、凹溝６８が、低融点金属５０の付着領域の周囲に一条形成されていたが、平行に複数条形成しても良く、低融点金属５０の付着領域を含めて、第１幅広部３２の表面の全体に亘って形成しても良い。

更にまた、第１幅広部３２の突出方向に延びる凹溝６８と幅方向に延びる凹溝６８とを相互に交差させて形成することも可能である。これにより、第１幅広部３２の表面５８において、格子状に延びる拡張抵抗部６６を、低融点金属５０の周囲に形成することが出来る。

また、エレメント部２８，３０においても、低融点金属５０の付着領域に対して、前記第一及び第二の実施形態における大電流用エレメント部２６と同様な構造を採用して本発明を適用することも可能である。形成されるエレメント部の数は限定されることなく、単一のエレメント部や２個、３個、４個、或いは６個以上のエレメント部を一体的に備えた各種構造のヒューズに対しても本発明が適用され得る。

１０：ヒューズ，２６：大電流用エレメント部（エレメント部），３２：第１幅広部（幅広部），３４：第２幅広部（幅広部），３６：溶断部，５０：低融点金属，５６：拡張抵抗部，５８：表面，６６：拡張抵抗部，６８：凹溝

Claims

幅狭の溶断部の通電方向の少なくとも一方に幅広部が設けられたエレメント部を有すると共に、該エレメント部よりも融点の低い低融点金属を該エレメント部の該幅広部の表面に付着したヒューズにおいて、
前記溶断部の幅寸法よりも大きな幅寸法をもって前記低融点金属を前記幅広部の平坦な表面に付着させると共に、該幅広部の表面における該低融点金属の付着領域の周囲には、少なくとも該幅広部の幅方向両側および該溶断部の反対側において、該低融点金属の広がりを抑える拡張抵抗部を形成すると共に、
前記幅広部の表面における前記低融点金属の付着領域の周囲が粗面加工されており、該粗面によって該幅広部の表面から突出する小突起が隙間を隔てて多数形成された前記拡張抵抗部が構成されていることを特徴とするヒューズ。