JP5587670B2 - 高圧カットアウトヒューズ - Google Patents

Description

この発明は、高圧配電線路において、高圧カットアウトスイッチに装着され、柱上変圧器を保護するために使用する高圧カットアウトヒューズに関し、特に可溶体に熱容量をもたせタイムラグ特性を有する高圧カットアウトヒューズの改良に関するものである。

従来からもタイムラグ特性を有する高圧カットアウトヒューズは提供されている。例えば特許文献１の第１図で示されるように２本の抵抗線の一部を交互に重ね、重なり合う部分を低融点合金で鋳込み接合した構成、また、同文献の第３図で示されるように、一端を開口したキャップ状金属容器に端部をヘッダ加工して形成した抜け止め用の頭部を有する一方の抵抗線を引き通し、端部に抵抗線の半径方向に広がる面を有する円板を形成した抵抗線を金属容器の開口部から挿入して、低融点合金を金属容器内に埋め込んで一体化した構成などが提供されている。

しかしながら、低融点合金で鋳込み接合する構成においては鋳造型を必要とするため、作業工数が多く、鋳込み不良に起因して製品不良を惹起することがあった。
また、金属容器を用いる場合には、部品点数の増加を招く難点があった。

実公平3-47245

そこで、この発明の目的とするところは、タイムラグ特性を有する高圧カットアウトヒューズにおいて、製造コストが安く、信頼性の高い高圧カットアウトヒューズを提供するところにある。

上記目的達成のため、この発明においては、一端部を頭部端子に接続する抵抗線又は一端部をリード線に接続する抵抗線のいずれか一方の抵抗線の他端部をらせんコイル状の屈曲部とし、他方の抵抗線の他端部を前記らせんコイル状の屈曲部に挿入して屈曲部内に低融点金属を充填することによって熱容量をもたせた可溶体を構成したことを特徴としている。
すなわち、従来のように鋳造型や金属容器を用いることなく、一方の抵抗線の端部をらせんコイル状に屈曲することによって金属容器に代る低融点金属の充填部を構成し、他方の抵抗線の端部を挿入して低融点金属を充填する構成としたものである。

抵抗線は、銅、銀を主体とした単体もしくは銅・ニッケル合金、銅・ニッケル・クロム合金などの合金線が採用できるが、これに限定されるものではない。低融点金属は、錫単体若しくは錫を主体とする合金、例えば錫・ニッケル合金、錫・銀合金、錫・銅合金、錫・銀・銅合金などが採用できるが、これに限定されるものではない。

らせんコイル状の屈曲部に低融点金属を充填する方法としては、一方の抵抗線の端部に形成したらせんコイル状の屈曲部にフラックスを塗布し、他方の抵抗線の端部をらせんコイル状の屈曲部に挿入した状態で、例えば錫単体若しくは錫を主体とする合金を溶融した槽にらせんコイル状の屈曲部を浸漬して一定の速度で槽から引き揚げることによって、低融点金属をらせんコイル状の屈曲部の空隙に充填付着させることができる。

抵抗線の端部にらせんコイル状の屈曲部を形成するためには、例えば、バネ製作機械などにより、コイルバネを製作する要領で製作すれば良く、容易に製作可能であり、フラックスや低融点金属が浸透・付着しやすく、また、らせんコイル状の屈曲部内側の凹凸形状により低融点金属との接合面積を大きくすることができるので、単位面積あたりに掛かる張力荷重を軽減させることができ、絶えず可溶体に張力が掛かっていても、低融点金属と抵抗線または、らせんコイル状の屈曲部内側との単位面積あたりの電流変動による熱劣化が減少して長寿命で信頼性の高い高圧カットアウトヒューズを提供することができる。

また、一方の抵抗線の端部に形成したらせんコイル状の屈曲部に挿入する他方の抵抗線の端部に軸線方向に沿って少なくとも1回の折り返し部を設けて、らせんコイル状屈曲部に挿入する構成とすれば、らせんコイル状屈曲部に充填する低融点金属との接合面積を大きくすることができるので、単位面積あたりに掛かる張力荷重を軽減させることができ、さらに電流変動による熱劣化を抑制することができ、長寿命で信頼性の高い高圧カットアウトヒューズを提供することができる。

また、らせんコイル状の屈曲部の巻き始め端部を屈曲部内方に落とし込ませた構成とすると、巻き始め端部が耐引張荷重を補強する効果があり、また、らせんコイル状屈曲部の巻き始め端部が屈曲部を挟んで抵抗線の一端部と反対側に位置し、抵抗線が屈曲部内を貫通する構成とした場合、引張荷重はらせんコイル状屈曲部を圧縮する方向に働くため、さらに耐引張荷重を増強することができる。

この発明の高圧カットアウトヒューズは、上述のように、一端部を頭部端子に接続する抵抗線又は一端部をリード線に接続する抵抗線のいずれか一方の抵抗線の他端部をらせんコイル状の屈曲部とし、他方の抵抗線の他端部を前記らせんコイル状の屈曲部に挿入して屈曲部内に低融点金属を充填することによって熱容量をもたせた可溶体を構成したものであるから、熱容量をもたせた可溶体を構成するために鋳造型や金属容器が不要であり、部品点数の削減、作業工数の低減を図り得るものである。

また、らせんコイル状の屈曲部に他方の抵抗線の端部を挿入して低融点金属を充填付着させるものであるから、低融点金属が全体的に行き渡り易く、全体の濡れ状態も目視しやすいため、品質管理も容易となる。さらにまた、らせんコイル状の屈曲部には間隙が存在するため、内部に残留フラックスが貯まり難く、溶断特性も安定する。
また、らせんコイル状の屈曲部の外径と長さを容易に変更できるため、設計の自由度が高く、溶断特性を簡単に調整できる利点を有している。

らせんコイル状の屈曲部に挿入する抵抗線の端部に軸線方向に沿って少なくとも1回の折り返し部を形成した場合は、低融点金属との接合面積を大きくすることができるので、耐張力を向上させることができ、さらに長寿命化を図り得るものである。

また、らせんコイル状の屈曲部の巻き始め端部を屈曲部内方に落とし込ませた構成あるいはらせんコイル状屈曲部の巻き始め端部が屈曲部を挟んで抵抗線の一端部と反対側に位置し、抵抗線が屈曲部内を貫通する構成とした場合、耐引張荷重を増強した高圧カットアウトヒューズとすることができる。

本発明に係る高圧カットアウトヒューズのヒューズエレメントの実施形態を示す正面図 同ヒューズエレメントの分解状態を示す正面図 本発明に係る高圧カットアウトヒューズのヒューズエレメントの他の実施形態を示す正面図 同ヒューズエレメントの分解状態を示す正面図 本発明に係る高圧カットアウトヒューズのヒューズエレメントのさらに他の実施形態を示す正面図 同ヒューズエレメントの分解状態を示す正面図 本発明に係る高圧カットアウトヒューズの実施形態を示す正面図 同高圧カットアウトヒューズの溶断時間―電流特性図 同高圧カットアウトヒューズの耐引張荷重テストの実施状況説明図

図１及び図２は本発明に係る高圧カットアウトヒューズのヒューズエレメントの一実施形態を示すもので、一方の抵抗線１の端部にらせんコイル状の屈曲部２を形成し、他方の抵抗線３の端部４を前記らせんコイル状の屈曲部２に挿入してらせんコイル状の屈曲部２に低融点合金を充填・付着させることにより熱容量を有する可溶体５を構成したヒューズエレメントを示している。

この例では、抵抗線１、３に直径０．８１５ｍｍの銅−ニッケル合金線を用い、一方の抵抗線１の端部にバネ製作機械によって巻径２．３ｍｍ、８巻きのらせんコイル状の屈曲部２を形成し、他方の抵抗線３の端部４は軸線方向に沿って２回の折り返し部を設けた構成とし、この折り返し部を設けた端部４をらせんコイル状の屈曲部２に挿入した状態でらせんコイル状の屈曲部２を錫９９．９％−ニッケル０．１％の錫を主体とする低融点合金の溶融槽に浸漬して一定の速度で槽から引き揚げることによって、低融点合金をらせんコイル状屈曲部２の空隙に充填付着させて熱容量を有する可溶体５を有するヒューズエレメントを構成したものである。

図７は上記ヒューズエレメントを用いて構成した高圧カットアウトヒューズの一実施形態を示すもので、一端部にらせんコイル状の屈曲部２を形成した抵抗線１の他端部を頭部端子６のスリーブ６ａに圧縮接続し、他方の抵抗線３を締め具７を介してリード線８に接続し、全体を消弧チューブ９で被覆したものである。

上記のようにして構成した定格電流13.1A用のタイムラグ特性を有する高圧カットアウトヒューズについて溶断時間―電流特性を検証した。
周囲温度20℃において実用上において望ましい特性は次の通りである。
１．定格電流の140％（18.34Ａ）において連続不溶断
２．定格電流の170％（22.27Ａ）において10分以内に溶断
３．定格電流の200％（26.2Ａ）において2分以内に溶断
４．定格電流の500％（65.5Ａ）において5秒以内に溶断しない

表１に検証結果を示す通り、優れた溶断特性が得られた。なお、試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３において定格電流の140％（18.34Ａ）を連続２時間通電した結果を示しているが、ヒューズに連続して電流を流した場合、可溶体の温度は２時間でほぼ温度上昇が飽和して一定になるため、連続２時間通電で溶断の可否を判定している。

また、図８は試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１６に基づく溶断時間−電流特性を示すもので、定格電流の140％（18.34Ａ）において連続不溶断、定格電流の170％（22.27Ａ）において10分以内に溶断、定格電流の200％（26.2Ａ）において2分以内に溶断、定格電流の500％（65.5Ａ）において5秒以内に溶断しないという各条件を充足していることがわかる。

また、上記ヒューズエレメントを３本、締め具を用いて直列に接続し、下端部に重りを取付けて耐引張荷重を検証した。具体的には両端部に締め具７を介してリード線を接続し、各ヒューズエレメント間を締め具７を介して直列に接続し、上端リード線を固定して吊り下げ、下端リード線に９ｋｇの重り１０を取付けて検証した。実用上においては５８．５Ｎ、すなわち約６ｋｇの重りを用いた検査において１分間耐えることとされているが、これよりも重い重りを付けて計測したものであるが、１ヵ月以上の検査において問題は発生しなかった。

図３及び図４は、一方の抵抗線１の端部にらせんコイル状の屈曲部２を形成し、他方の抵抗線３の端部４を前記らせんコイル状の屈曲部２に挿入してらせんコイル状の屈曲部２に低融点合金を充填・付着させ熱容量を有する可溶体５を構成したヒューズエレメントとした点は前記実施形態と同様である。この例では、らせんコイル状の屈曲部２の巻き始め端部２ａが屈曲部内方に落とし込まれた構成を示している。

図５及び図６は、らせんコイル状屈曲部２の巻き始め端部２ａが屈曲部２を挟んで抵抗線の一端部と反対側に位置し、抵抗線が屈曲部内を貫通する構成としたヒューズエレメントを示している。

１ 抵抗線
２ らせんコイル状の屈曲部
２ａ 巻き始め端部
３ 抵抗線
４ 端部
５ 可溶体
６ 頭部端子
７ 締め具
８ リード線
９ 消弧チューブ

Claims (4)

1. 可溶体を頭部端子と下部リード線間に抵抗線で張設し、消弧チューブで被覆してなる高
   圧カットアウトヒューズにおいて、一端部を頭部端子に接続する抵抗線又は一端部をリー
   ド線に接続する抵抗線のいずれか一方の抵抗線の他端部をらせんコイル状の屈曲部とし、
   他方の抵抗線の他端部を前記らせんコイル状の屈曲部に挿入して屈曲部内に低融点金属を
   充填し、熱容量をもたせた可溶体を構成してなる高圧カットアウトヒューズ。
2. 前記他方の抵抗線の他端部に軸線方向に沿って少なくとも１回の折り返し部を設けてな
   る請求項１記載の高圧カットアウトヒューズ。
3. らせんコイル状の屈曲部の巻き始め端部が屈曲部内方に落とし込まれている請求項１又
   は２記載の高圧カットアウトヒューズ。
4. らせんコイル状の屈曲部の巻き始め端部が屈曲部を挟んで抵抗線の一端部と反対側に位
   置し、抵抗線が屈曲部内を貫通している請求項１又は２記載の高圧カットアウトヒューズ
   。