JP5300128B2 - 自動車用ヒューズ - Google Patents

Description

本発明は、自動車内に搭載されるヒューズ、特にヒュージブルリンクおよびカートリッジヒューズに関するものである。

スタータモータ、オルタネータ、そしてバッテリ等の自動車機器に直付けするヒューズとして、従来よりヒュージブルリンクが提案されている（特許文献１および２参照）。
特開平１１−３１２４５４号公報 特許第２６３７８４６号公報

＜従来のヒュージブルリンク＞
従来のヒュージブルリンクについて説明する。
図６は従来のヒュージブルリンクの１例の外観を示す斜視図で、（ａ）は正常時、（ｂ）はヒューズ溶断時である。
６０は従来のヒュージブルリンクで、一端には車載バッテリに接続される電源側接続端子１３が設けられており、ここから可溶体収納部６１内にある可溶体（ヒューズ）を介して負荷側（ハーネス）接続端子１４に接続されている。
可溶体が溶断するとき可溶体収納部６１の内部の空気は高温に過熱され、高圧となって可溶体および周辺の導電板が破片となって飛散する恐れがあるので、人体や他の機器への影響をなくするため保護用カバー６２で覆っている。しかも可溶体Ｆが正常であるか過電流で溶断したかを確認することができるように従来の保護用カバー６２は透明カバーとしている。
そこで透明カバー６２の形状について説明する。

＜従来の透明カバー６２＞
図２（ｂ）は図６のヒュージブルリンクの可溶体収納部６１のカバー６２を拡大して示す斜視図である。なお、図２（ａ）は本発明の保護カバー１２を示す斜視図である（後述）。さて、図２（ｂ）に示すように、従来の保護カバー６２は、高価な非結晶樹脂で作られた透明カバーであって、ヒュージブルリンク６０（図６）の可溶体収納部６１（図６）を表側と裏側とから覆うＵ字状をした一体形状をしており、可溶体収納部６１の端部（図６の左側）から他の端部（図６の右側）に向けて差し込んで固定される。

図７は従来のヒュージブルリンク６０（図６）の可溶体収納部６１（図６）の内部の可溶体近傍の平面図で、（ａ）は正常動作時、（ｂ）はヒューズ溶断時をそれぞれ表している。
電源側接続端子１３（図６）側に接続される一方の導電板６３と、負荷側接続端子１４（図６）に接続される他方の導電板６３との間の中間部６４に可溶体Ｆが固定されている。正常時には、図７（ａ）のように、透明カバー５２を通して可溶体Ｆが存在しているのが確認できる。
ところが、短絡事故などが発生すると、可溶体Ｆに過電流が流れて可溶体Ｆが過熱され、これは低融点であるため、図６（ｂ）のように可溶体Ｆとその近傍が溶解してなくなる。操作者は透明カバー５２を通して導電板６３、６３が切断された状態を見ることで可溶体Ｆの切断を知ることができる。

ところで、透明カバーを通して可溶体の切断を知るようにしているのは上記のバッテリー直付ヒュージブルリンク５０に限ったものではなく、カートリッジヒューズについても行われているところである。
そこで、次に従来のカートリッジヒューズについて説明する。

＜従来のカートリッジヒューズ＞
図８は従来のカートリッジヒューズの１例の外観を示す斜視図で、（ａ）は正常動作時、（ｂ）はヒューズ溶断時をそれぞれ表している。
カートリッジヒューズ８０は大電流を扱うヒューズ（定格電流は２０Ａ〜６０Ａとなっている。）であり、ハウジング８１とそれを上から覆う透明カバー８２とから成っている。ハウジング８１は外形は縦長の直方体形状をしており樹脂成型で作られている。その内部は可溶体Ｆが導電板８３の中央部位８４に取り付けられている。この導電板８３の両端にメス接続端子がそれぞれ固定され、一対のメス接続端子はハウジング８１内に収容され、この下方のみが外部に露出されている。
透明カバー８２は、可溶体Ｆが溶断するとき導電板８３等がハイジングから飛散するのを防止するために可溶体Ｆの上方を覆っており、かつ可溶体Ｆが正常に動作しているかあるいは過電流で溶断したかを確認できるようになっている。
正常時には図８（ａ）のように、透明カバー８２を通して可溶体Ｆが存在しているのが確認でき、短絡事故などが発生すると、図８（ｂ）のように可溶体Ｆとその近傍が無くなる。操作者は透明カバー８２を通して導電板８３が切断された状態を見ることで可溶体Ｆの切断を知ることができる。

このような従来のヒュージブルリンク５０およびカートリッジヒューズ８０を使用していたところ、共通した欠点があることに本出願人は気がついた。

＜従来のヒュージブルリンクおよびカートリッジヒューズの欠点＞
それは、「透明カバー」５２、８２を使用していることである。
この透明カバー５２、８２に用いられる非結晶樹脂はボディ材と比較してコストが高く、また透明であるがために傷や汚れ等に品質が非常に左右される欠点があった。したがって傷がつかないような細心の注意を払ったり、また常に透明に維持するためのクリーニング等が欠かせなかった。
しかも、可溶体Ｆが溶断したかどうかを確認するためには透明カバー５２、８２の直上近辺まで覗きに行くことが必要であり、したがって遠く離れた位置から可溶体Ｆが溶断したかどうかを確認することは不可能であった。

本発明は上記した欠点を解決するためになされたもので、傷がつかないような細心の注意や透明に維持するクリーニング等が全く不要で、しかも可溶体が溶断したかどうかを遠く離れた位置からでも確認することのできる自動車用ヒューズを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、第１の発明は、自動車用ヒューズの発明に係り、可溶体と該可溶体を固定する導電板とを内部空間に収納する可溶体収納部と、該可溶体収納部を密閉する樹脂製保護カバーと、を備えた自動車用ヒューズであって、前記樹脂製保護カバーの一部を所定長さだけ厚みを他の部位よりも薄くし、かつその薄さは前記可溶体の正常時の温度による内圧では破断せず、前記可溶体の溶断時の高温による高圧で破断する自動車用ヒューズにおいて、他の部位よりも薄くしてある前記所定長さが長尺状矩形の１方の短辺以外の３辺であることを特徴としている。

このように構成することにより、可溶体が溶断して収納空間内の内圧が高くなったとき、（正方形や円形の場合と比べて）長尺状矩形の方が破断し易くなり、確実に開いたままの状態になるので、離れた位置からでも目視で溶断を確認することが可能となる。
また、高価な傷つき易い透明カバーを使用しなくてもよいので、それに関するメンテナンスも不要であり、取り扱いが簡単になる。

第２の発明は、可溶体と該可溶体を固定する導電板とを内部空間に収納する可溶体収納部と、該可溶体収納部を密閉する樹脂製保護カバーと、を備えた自動車用ヒューズであって、前記樹脂製保護カバーの一部を所定長さだけ厚みを他の部位よりも薄くし、かつその薄さは前記可溶体の正常時の温度による内圧では破断せず、前記可溶体の溶断時の高温による高圧で破断する自動車用ヒューズにおいて、他の部位よりも薄くしてある前記所定長さが長円形の曲率半径の小さい一方の円弧部以外の全円弧であることを特徴としている。

このように構成することにより、可溶体が溶断して収納空間内の内圧が高くなったとき、（正方形や円形の場合と比べて）曲率半径の小さい円弧部以外の全円弧が破断し易くなり、確実に開いたままの状態になるので、離れた位置からでも目視で溶断を確認することが可能となる。
また、高価な傷つき易い透明カバーを使用しなくてもよいので、それに関するメンテナンスも不要であり、取り扱いが簡単になる。

以上のように、本発明によれば、離れた位置からでも目視で溶断を確認することが可能となる。また、高価な傷つき易い透明カバーを使用しなくてもよいので、それに関するメンテナンスも不要であり、取り扱いが簡単になる。
また、確実に破断し易くできるので、離れた位置からでも目視で溶断を確認することが可能となる。
また、落下防止用の連結部材を用いることで蓋の全体を破断させればよくなるため、一部が破断し他は破断しないようにするといった複雑な計算が不要となり、蓋の設計が容易となる。

以下、本発明に係るヒュージブルリンクについて説明する。
〈実施の形態１：ヒュージブルリンク〉
図１は本発明の実施の形態１に係るヒュージブルリンクの外観を示す斜視図で、（ａ）は正常時、（ｂ）はヒューズ溶断時である。
１０は本発明の実施の形態１に係るヒュージブルリンクで、一端には車載バッテリに接続される電源側接続端子１３が設けられており、可溶体収納部（ヒューズハウジング）１１内にある導電板と可溶体を介して負荷側（ハーネス）接続端子１４に接続されているところは従来のもの（図６）と変わらない。
本発明が従来例と異なるのは、本発明では従来例の高価な透明カバー６２（図２（ｂ））を廃止して、代わりに安価なボディ材による保護カバー１２（図２（ａ））を用いたことである。

〈保護カバー１２の説明〉
図２（ａ）はヒュージブルリンクの可溶体と導電板とを内部空間に収納する可溶体収納部を密閉する樹脂製保護カバーの斜視図を示している。この保護カバー１２は透明でないので他のボディ材と同じ材料でよく、安価となっている。保護カバー１２は可溶体収納部１１（図１）を表側と裏側とから覆うＵ字状をした一体形状をしており、可溶体収納部１１の端部（図１の左側）から他の端部（図１の右側）に向けて差し込んで固定される。
図２（ｂ）の透明カバー６２は可溶体収納部内の可溶体と導電板が破断して飛散することを防ぐ程度のものであったが、図２（ａ）の保護カバー１２は可溶体収納部内の空気が漏れないような気密さが要求されている。したがって、ヒュージブルリンク側の係止部材との係止を可溶体収納部１１の外側で係止爪１２ａで係合させるようにして機密性を確保している。
また、周縁に土手１２ｂを形成してラビリンス構成として、空気が漏れにくくしてある。
そして、樹脂製保護カバー１２の表側の一部に深いスリット１２Ｓ１、１２Ｓ１を所定長さに亘って入れて他の部位の浅いスリット１２Ｓ２よりも肉厚を薄くして破断し易くしている。この肉厚の薄さは可溶体Ｆの常温時の温度による内圧では破断しないが、可溶体Ｆの溶断時の高温による高圧で破断するように計算されている。
次に、溶断時の高温による高圧が常温の何倍になるかの計算例について説明する。

〈溶断時の高圧が常温時の何倍になるかの計算例〉
可溶体Ｆが溶断するときの圧力上昇を計算すると、
密閉空間を仮定し、常温を２５℃とし、溶断時の可溶体Ｆの温度を７００℃とし、密閉空間内の温度を同温度とすると、ボイルシャルルの法則より、
Ｐ１×Ｖ１／Ｔ１＝Ｐ２×Ｖ２／Ｔ２
Ｐ１：常温時圧力（Ｐａ）
Ｖ１：常温時体積（ｍｍ³）
Ｔ１：常温時温度（°Ｋ）
Ｐ２：溶断時圧力（Ｐａ）
Ｖ２：溶断時体積（ｍｍ³）
Ｔ２：溶断時温度（°Ｋ）
ここで、密閉空間 Ｖ１＝Ｖ２＝ｃｏｎｓｔ．より、
Ｐ１／Ｔ１＝Ｐ２／Ｔ２
∴Ｐ２＝Ｐ１×Ｔ２／Ｔ１
Ｔ１＝２９８（°Ｋ）
Ｔ２＝９７３（°Ｋ）
Ｐ２＝３，２６５Ｐ１
よって、溶断時の保護カバー１２内にかかる圧力は、常温時の約３．３倍となるので、常温では破断しないが可溶体の溶断時の高温による高圧で破断するように保護カバー１２のスリット（薄さ）を前もって設計することは充分可能である。

〈保護カバー１２の動作〉
図３は図１の保護カバー１２の拡大平面図で、（ａ）は正常時、（ｂ）はヒューズ溶断時である。保護カバー１２は常温（正常時）では図３（ａ）のように、閉じたままである。したがって、内部のヒューズＦは見えないが保護カバー１２が閉じているから正常に動作していることがこれで判る。
しかしながら、可溶体Ｆが過熱して溶断すると、その際の高熱による高い圧力（先の例では常温時の３．３倍）が保護カバー１２のスリット１２Ｓ１、１２Ｓ１（図２）に加わるので、スリット１２Ｓ１、１２Ｓ１の部分が破断し、それよりも浅いスリット１２Ｓ２はヒンジの役割をして保護カバー１２は図３（ｂ）のように、跳ね上がり、開放したままの状態となる。中を覗くと、可溶体Ｆとその近傍が無くなって、切断された状態の導電板１３、１３が見える。
したがって、操作者は、従来のように透明カバーを覗き込むことをしなくても、遠く離れた３６０°のどの位置からでも、ただ保護カバー１２が跳ね上がって開放状態にあるのを見るだけで可溶体の切断を知ることができるので便利である。
さらに、従来のような高価なしかも表面をクリーンに保つメンテナンスを常時必要とする透明カバーを使用しなくて済み、安価でメンテナンスの要らない樹脂で済ますことができるのでコストダウンできる。
また、スリットの形状も円形や正方形よりも、長円やさらには実施の形態１のような長尺状の矩形にした方が、破断効果が大きくなる。

次に、本発明の実施の形態２に係るカートリッジヒューズについて説明する。
〈実施の形態２：カートリッジヒューズ〉
図４は本発明の実施の形態２に係るカートリッジヒューズの外観を示す斜視図で、（ａ）は正常時、（ｂ）はヒューズ溶断時である。
４０は本発明の実施の形態２に係るカートリッジヒューズである。
カートリッジヒューズ４０は大電流を扱うヒューズ（定格電流は２０Ａ〜６０Ａとなっている。）であり、ハウジング４１とそれを上から覆う本発明に係る樹脂製保護カバー（樹脂製蓋）４２とから成っている。ハウジング４１の内部は従来例（図８）と同じなので、重複説明は省略する。

〈樹脂製蓋４２の説明〉
樹脂製蓋４２は、従来例のような透明ではなく、ボディ材と同じものでできている。図４の樹脂製蓋４２はハウジング４１の内部の空気が漏れないような気密さが要求されている。樹脂製蓋４２の表側の一部分にスリットを入れて長円状４２２にする。その際、長円状４２２のヒンジとしたい部分のスリット４２２ｈを浅くし、一方、長円状４２２の破断させたい部分のスリット４２２ｗを深くしておく。しかも、スリット４２２はハウジング４１の内部にある可溶体Ｆの常温時の温度による内圧では破断しないが、可溶体Ｆの溶断時の高温による高圧で破断するように計算されている。計算は実施の形態１で示したようにして求めればよい。

〈樹脂製蓋４２の動作〉
樹脂製蓋４２は常温では図４（ａ）のように、閉じたままである。
しかしながら、内部の可溶体が過熱して溶断すると、その際の高熱による高い圧力（常温時の約３．３倍）が樹脂製蓋４２の長円スリット４２２に加わるので、深いスリット４２２ｗの部分が破断し、それよりも浅いスリット４２２ｈはヒンジの役割をして樹脂製蓋４２の長円スリット４２２は図４（ｂ）のように、跳ね上がり、開放したままの状態となる。
したがって、操作者は、従来のように透明カバーを覗き込むことをしなくても、遠く離れた３６０°のどの位置からでも、ただ樹脂製蓋４２が跳ね上がって開放状態にあるのを見るだけで可溶体の切断を知ることができるので便利である。
また、従来のような高価なしかも表面をクリーンに保つメンテナンスを常時必要とする透明カバーを使用しなくて済み、安価でメンテナンスの要らない樹脂で済ますことができるのでコストダウンできる。
カートリッジヒューズ４０は大電流を扱うヒューズで大型であるので、スリットの形状は蓋の全面に及ばせるよりも、局所的に設けると破断効果が大きくなる。その形状も円形や正方形よりも、実施の形態１のように長尺状の矩形や実施の形態２のような長円にした方が、破断効果が大きくなる。

次に、本発明の実施の形態２の変形例について説明する。
〈実施の形態２の変形例〉
図５は本発明の実施の形態２の変形例に係るカートリッジヒューズの外観を示す斜視図で、（ａ）は正常時、（ｂ）はヒューズ溶断時である。
５０は本発明の実施の形態２の変形例に係るカートリッジヒューズである。
このカートリッジヒューズ５０が図４のカートリッジヒューズ４０と異なるのは、樹脂製蓋の一部を破断させる（図４）のではなくて、可溶体が過熱して溶断する高熱による高い圧力で樹脂製蓋５２の全体を破断させて、ハウジング５１から外れるようにした点である。

〈樹脂製蓋５２の構成〉
図５の樹脂製蓋５２は裏側の４隅に係止爪５２ｃを備え、樹脂製蓋５２を閉めたときにハウジング５１の内部の前記係止爪５２ｃに対応する部位に係止凹部（図示なし）が形成されており、そこに容易に達するように傾斜面５２ｄが形成されている。これによって空気が漏れないような気密さが確保されている。
ハウジング５１と樹脂製蓋５２とは連結部材５２ｂで互いに連結されていて、樹脂製蓋５２の破断時に樹脂製蓋５２がハウジング５１から取り外れても落下しないようにして他の機器に影響を与えないようにしている。

〈樹脂製蓋５２の動作〉
樹脂製蓋５２は常温では図５（ａ）のように、閉じたままである。
しかしながら、内部の可溶体が過熱して溶断すると、その際の高熱による高い圧力（常温時の約３．３倍）が樹脂製蓋５２全体に加わるので、樹脂製蓋５２が外れ、図のように連結部材５２ｂで連結されたままとなっている。
したがって、操作者は、従来のように透明カバーを覗き込むことをしなくても、遠く離れた３６０°のどの位置からでも、ただ樹脂製蓋５２が外れているのを見るだけで可溶体の切断を知ることができるので便利である。
また、従来のような高価なしかも表面をクリーンに保つメンテナンスを常時必要とする透明カバーを使用しなくて済み、安価でメンテナンスの要らない樹脂で済ますことができるのでコストダウンできる。
また、実施の形態１のような蓋の一部が破断し、他は破断しないようにするといった複雑な計算が不要となり、蓋の係止が外れるのに充分な内圧だけの計算でよいので蓋の設計が容易となる。

以上のように、本発明によれば、離れた位置からでも目視で溶断を確認することが可能となる。また、高価な傷つき易い透明カバーを使用しなくてもよいので、それに関するメンテナンスも不要であり、取り扱いが簡単になる。

本発明の実施の形態１に係るヒュージブルリンクの外観を示す斜視図で、（ａ）は正常時、（ｂ）はヒューズ溶断時をそれぞれ表している。 ヒュージブルリンクの可溶体収納部のカバーを示す斜視図で、（ａ）は本発明、（ｂ）は従来例をそれぞれ表している。 実施の形態１の保護カバー１２の平面図で、（ａ）は正常時、（ｂ）はヒューズ溶断時をそれぞれ表している。 本発明の実施の形態２に係るカートリッジヒューズの外観を示す斜視図で、（ａ）は正常時、（ｂ）はヒューズ溶断時をそれぞれ表している。 本発明の実施の形態２の変形例に係るカートリッジヒューズの外観を示す斜視図で、（ａ）は正常時、（ｂ）はヒューズ溶断時をそれぞれ表している。 従来のヒュージブルリンクの１例の外観を示す斜視図で、（ａ）は正常時、（ｂ）はヒューズ溶断時をそれぞれ表している。 従来のヒュージブルリンク６０（図６）の可溶体収納部６１（図６）の内部の可溶体近傍の平面図で、（ａ）は正常動作時、（ｂ）はヒューズ溶断時をそれぞれ表している。 従来のカートリッジヒューズの１例の外観を示す斜視図で、（ａ）は正常動作時、（ｂ）はヒューズ溶断時をそれぞれ表している。

符号の説明

１０ 本発明の実施の形態１に係るヒュージブルリンク
１３ 電源側接続端子
１１ 可溶体収納部（ヒューズハウジング）
１４ 負荷側（ハーネス）接続端子
１２ 保護カバー
１２Ｓ１ 深いスリット
１２Ｓ２ 浅いスリット
４０ カートリッジヒューズ
４１ ハウジング
４２ 樹脂製保護カバー（樹脂製蓋）
４２２ 長円状スリット
４２２ｈ 浅いスリット
４２２ｗ 深いスリット
５０ カートリッジヒューズ（変形例）
５１ ハウジング
５２ 樹脂製蓋
５２ｂ 連結部材
５２ｃ 係止爪
５２ｄ 傾斜面
Ｆ 可溶体（ヒューズエレメント）

Claims (2)

1. 可溶体と該可溶体を固定する導電板とを内部空間に収納する可溶体収納部と、該可溶体収納部を密閉する樹脂製保護カバーと、を備えた自動車用ヒューズであって、前記樹脂製保護カバーの一部を所定長さだけ厚みを他の部位よりも薄くし、かつその薄さは前記可溶体の正常時の温度による内圧では破断せず、前記可溶体の溶断時の高温による高圧で破断する自動車用ヒューズにおいて、
   他の部位よりも薄くしてある前記所定長さが長尺状矩形の１方の短辺以外の３辺であることを特徴とする自動車用ヒューズ。
2. 可溶体と該可溶体を固定する導電板とを内部空間に収納する可溶体収納部と、該可溶体収納部を密閉する樹脂製保護カバーと、を備えた自動車用ヒューズであって、前記樹脂製保護カバーの一部を所定長さだけ厚みを他の部位よりも薄くし、かつその薄さは前記可溶体の正常時の温度による内圧では破断せず、前記可溶体の溶断時の高温による高圧で破断する自動車用ヒューズにおいて、
   他の部位よりも薄くしてある前記所定長さが長円形の曲率半径の小さい一方の円弧部以外の全円弧であることを特徴とする自動車用ヒューズ。

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