JP6055196B2 - 電線ヒューズ及び電線ヒューズの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電線に定格以上の電流が通電されると、電線が溶断して通電を遮断する電線ヒューズ及び電線ヒューズの製造方法に関する。

従来から、バスバーに定格以上の電流（いわゆる、過電流）が通電されると、バスバーが溶断して通電を遮断するヒューズについて、様々な提案がなされている。

この種のヒューズは、他の箇所よりも小断面積の幅狭部が形成されるバスバーと、バスバーよりも融点の低い金属（例えば、錫）からなる低融点金属（以下、可溶体）とによって大略構成されている。バスバーには、幅狭部に隣接して可溶体を加締める加締め部が設けられている。

このようなヒューズでは、バスバーに過電流が通電されると、幅狭部が他の箇所よりもジュール発熱量が多く、可溶体が溶融し、溶融した可溶体がバスバーの中に拡散してバスバーの融点を低下させる。これにより、幅狭部が溶断して、バスバーの通電を遮断できる。

特開２０１０−９２７２９号公報

ところで、上述した従来のヒューズの構成を、芯線及び被覆材からなる電線に用いる場合（いわゆる、電線ヒューズの場合）、バスバーに相当する芯線に加締め部を形成することが困難であった。

仮に、芯線に加締め部を形成できたとしても、可溶体が融点に達した場合に、可溶体の一部が飛び散ることや、可溶体自体が芯線から落下してしまう虞があった。この場合、可溶体の合金量が低下して電線の溶断特性のばらつきを生じさせてしまう。

そこで、本発明は、可溶体の一部が飛び散ることや可溶体自体が落下することを防止し、溶断特性のばらつきを抑制できる電線ヒューズ及び電線ヒューズの製造方法の提供を目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明は、次のような特徴を有している。まず、本発明の第１の特徴は、導電性の芯線（芯線１１）を含む電線（電線１０）と、前記芯線よりも融点の低い金属からなる可溶体（可溶体２０）とによって構成される電線ヒューズ（電線ヒューズ１，２）であって、前記電線の中心部において前記芯線を捻回させた状態で前記可溶体を保持する保持部が設けられ、前記可溶体が前記芯線とは異なる部材より構成されており、前記保持部が前記芯線より構成されており、前記保持部が前記可溶体の前記電線の延在方向の両端面を含めて前記可溶体の周囲のほぼ全体を覆っていることを要旨とする。

かかる特徴によれば、芯線には、芯線を捻回させて可溶体の周囲を覆うことによって可溶体を保持する保持部が設けられる。これにより、可溶体が融点に達した場合に、可溶体の一部が飛び散ることや、可溶体自体が芯線から落下してしまうことを防止できる。従って、可溶体が融点に達しても、可溶体の合金量が変化することなく、溶断特性のばらつきをも抑制できる。

その上、工作機械等を使用しなくても保持部を容易に形成することができ、電線ヒューズの製造コストを低減できる。加えて、汎用の電線に可溶体を容易に取り付けることができ、電線ヒューズの自由度が増大する。

本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特徴に係る電線ヒューズであって、前記芯線は、複数本設けられており、前記保持部は、複数本の前記芯線が所定の捻回方向（所定の捻回方向ＴＤ）に捻られて形成されていることを要旨とする。

かかる特徴によれば、保持部は、複数本の芯線が所定の捻回方向に捻られることによって形成される。すなわち、保持部は、複数本の芯線がばらけて、複数本の芯線間に形成される。これにより、保持部により可溶体の周囲を均一覆うことができ、可溶体の一部が飛び散ることや、可溶体自体が芯線から落下してしまうことをより確実に防止できる。

本発明の第３の特徴は、本発明の第１の特徴に係る電線ヒューズであって、前記保持部は、前記可溶体の周囲で前記電線の延在方向（延在方向ＳＤ）に沿って前記芯線が螺旋状に巻き回されて形成されていることを要旨とする。

かかる特徴によれば、保持部は、可溶体の周囲で電線の延在方向に沿って芯線を螺旋状に巻き回すことによって形成される。これにより、複数本の芯線をばらけさせなくても、保持部により可溶体を覆うことができ、可溶体の一部が飛び散ることや、可溶体自体が芯線から落下してしまうことをより確実に防止できる。

本発明の第４の特徴は、導電性の芯線を含む電線と、前記芯線よりも融点の低い金属からなる可溶体とによって構成される電線ヒューズの製造方法であって、前記可溶体を保持する保持部を前記芯線に形成して、前記保持部により前記可溶体の周囲を覆うように前記保持部に前記可溶体を取り付ける取付工程と、前記可溶体に熱を作用させて融解し、前記保持部内に前記可溶体を固定する固定工程とを含むことを要旨とする。
本発明の第５の特徴は、芯線は、銅線が捻られて構成されていることを要旨とする。

本発明の特徴によれば、可溶体の一部が飛び散ることや可溶体自体が落下することを防止し、溶断特性のばらつきを抑制できる電線ヒューズ及び電線ヒューズの製造方法を提供することができる。

図１（ａ）は、第１実施形態に係る電線ヒューズを示す斜視図であり、図１（ｂ）は、第１実施形態に係る電線ヒューズを示す断面図である。 図２（ａ）及び図２（ｂ）は、第１実施形態に係る電線ヒューズの製造過程を示す斜視図である。 図３（ａ）は、第２実施形態に係る電線ヒューズを示す斜視図であり、図３（ｂ）は、第２実施形態に係る電線ヒューズを示す断面図である。 図４は、第２実施形態に係る電線ヒューズの製造過程を示す斜視図である。

次に、本発明に係る電線ヒューズ及び電線ヒューズの製造方法の実施形態について、図面を参照しながら説明する。具体的には、（１）第１実施形態、（２）第２実施形態、（３）その他の実施形態の順に説明する。

なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。

したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれ得る。

（１）第１実施形態
（電線ヒューズの構成）
まず、第１実施形態に係る電線ヒューズ１の構成について、図面を参照しながら説明する。図１（ａ）は、第１実施形態に係る電線ヒューズ１を示す斜視図であり、図１（ｂ）は、第１実施形態に係る電線ヒューズ１を示す断面図である。

図１に示すように、電線ヒューズ１は、導電性の芯線１１及び絶縁性の被覆材１２からなる電線１０と、芯線１１よりも融点の低い金属からなる低融点金属としての可溶体２０と、芯線１１の両端に固定された一対のＬＡ端子３０とを備えている。

芯線１１は、複数本の銅線が撚られることによって構成されており、断面形状が略円形状に形成されている。この芯線１１の中央箇所（すなわち、電線１０の延在方向ＳＤの中央）には、ヒートスポット部５０が設けられている。

ヒートスポット部５０は、芯線１１を捻回させて可溶体２０の周囲（実施形態では、ほぼ全体）を覆うことによって可溶体２０を保持する保持部５０Ａによって構成される。保持部５０Ａは、芯線１１に可溶体２０を熱溶着する前に可溶体２０を仮保持している。つまり、保持部５０Ａは、可溶体２０を仮保持した状態において可溶体２０を覆っている。

第１実施形態では、保持部５０Ａは、複数本の芯線１１が所定の捻回方向ＴＤ（すなわち、予め撚られている方向）の逆方向ＲＤに捻られることによって形成される空隙５１によって構成される（図２参照）。そして、保持部５０Ａは、複数本の芯線１１が所定の捻回方向ＴＤに捻られることによって復元し、複数本の芯線１１間で可溶体２０を覆うようになっている。

可溶体２０は、保持部５０Ａに覆われることによって保持される。この可溶体２０は、例えば、錫合金によって形成されている。可溶体２０は、保持部５０Ａに保持（仮保持）された状態で、熱が作用（付与）されることによって融解し、複数の芯線１１間に溶着される（図１（ｂ）参照）。

各ＬＡ端子３０には、取付孔３１が開口されている。この取付孔３１を利用して電線ヒューズ１は、電源側と負荷側の回路に介在するよう固定される。各ＬＡ端子３０と芯線１１の各端部は、熱溶着と加締め部３２の加締めとによってそれぞれ固定されている。

（電線ヒューズの製造方法）
次に、上述した電線ヒューズ１の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図２（ａ）及び図２（ｂ）は、第１実施形態に係る電線ヒューズ１の製造過程を示す斜視図である。なお、第１実施形態に係る電線ヒューズ１の製造方法は、取付工程と、固定工程とを含んでいる。

まず、取付工程では、可溶体２０を保持する保持部５０Ａを芯線１１のヒートスポット部５０に形成して、保持部５０Ａにより可溶体２０の周囲を覆うように保持部５０Ａに可溶体２０を取り付ける。

具体的には、図２（ａ）に示すように、予め撚られている複数本の芯線１１が所定の捻回方向ＴＤ（すなわち、予め撚られている方向）の逆方向ＲＤに捻られる。これにより、複数本の芯線１１のヒートスポット部５０がばらけて、複数本の芯線１１間に保持部５０Ａに相当する空隙５１が形成される。

そして、この保持部５０Ａ（空隙５１）に可溶体２０を挿入し、図２（ｂ）に示すように、複数本の芯線１１が所定の捻回方向ＴＤに捻られることによって復元し、複数本の芯線１１間で可溶体２０を覆うようになっている。なお、必ずしも複数本の芯線１１が所定の捻回方向ＴＤに捻られる必要はなく、逆方向ＲＤにさらに捻られることで可溶体２０を覆ってもよい。

次いで、固定工程では、可溶体２０に熱を作用させて融解し、保持部５０Ａ内（芯線１１間）に可溶体２０が溶着される（図１参照）。その後、被覆材１２が設けられていない芯線１１の周囲に、絶縁性のチューブやテープ等を取り付けてもよい。

このように製造された電線ヒューズ１に定格以上の電流（いわゆる、過電流）が通電されると、可溶体２０がヒートスポット部５０へ拡散し、これによってヒートスポット部５０の抵抗値が増加し、温度が上昇する。そして、ヒートスポット部５０は元々の抵抗値が他の箇所よりも大きいため、可溶体２０の拡散による抵抗増加と相まって他の箇所よりも大きく発熱し、ヒートスポット部５０の箇所が確実に溶断して、芯線１１の通電が遮断される。

（作用・効果）
以上説明した第１実施形態では、芯線１１には、芯線１１を捻回させて可溶体２０の周囲（実施形態では、ほぼ全体）を覆うことによって可溶体２０を保持する保持部５０Ａが設けられる。これにより、可溶体２０が融点に達した場合に、可溶体２０の一部が飛び散ることや、可溶体２０自体が芯線から落下してしまうことを防止できる。従って、可溶体２０が融点に達しても、可溶体２０の合金量が変化することなく、溶断特性のばらつきをも抑制できる。

その上、工作機械等を使用しなくても保持部５０Ａを容易に形成することができ、電線ヒューズ１の製造コストを低減できる。加えて、汎用の電線１０に可溶体２０を容易に取り付けることができ、電線ヒューズ１の自由度が増大する。

第１実施形態では、保持部５０Ａは、複数本の芯線１１が所定の捻回方向ＴＤに捻られることによって形成される。すなわち、保持部５０Ａは、複数本の芯線１１がばらけて、複数本の芯線１１間に形成される。これにより、保持部５０Ａにより可溶体２０の周囲を均一覆うことができ、可溶体２０の一部が飛び散ることや、可溶体２０自体が芯線１１から落下してしまうことをより確実に防止できる。

（２）第２実施形態
（電線ヒューズの構成）
次に、第２実施形態に係る電線ヒューズ２の構成について、図面を参照しながら説明する。図３（ａ）は、第２実施形態に係る電線ヒューズ２を示す斜視図であり、図３（ｂ）は、第２実施形態に係る電線ヒューズ２を示す断面図である。なお、上述した第１実施形態に係る電線ヒューズ１と同一部分には同一の符号を付して、相違する部分を主として説明する。

上述した第１実施形態では、保持部５０Ａは、複数本の芯線１１が所定の捻回方向ＴＤ（すなわち、予め撚られている方向）の逆方向ＲＤに捻られることによって形成される空隙５１によって構成される（図２（ａ）参照）。

これに対して、第２実施形態では、図３に示すように、保持部５０Ｂは、可溶体２０の周囲で電線１０の延在方向ＳＤに沿って芯線１１を螺旋状に巻き回すことによって形成されている。すなわち、保持部５０Ｂは、芯線１１の環状内（螺旋内）を示している。

なお、第２実施形態では、芯線１１は、第１実施形態と同様に、複数本の銅線が撚られることによって構成されていてもよく、また、単線であってもよい。

（電線ヒューズの製造方法）
次に、上述した電線ヒューズ２の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図４は、第２実施形態に係る電線ヒューズ２の製造過程を示す斜視図である。なお、第２実施形態に係る電線ヒューズ２の製造方法は、第１実施形態と同様に、取付工程と、固定工程とを含んでいる。

まず、取付工程では、可溶体２０を保持する保持部５０Ｂを芯線１１のヒートスポット部５０に形成して、保持部５０Ｂにより可溶体２０の周囲を覆うように保持部５０Ｂに可溶体２０を取り付ける。

具体的には、図４に示すように、可溶体２０の周囲に電線１０の延在方向ＳＤに沿って芯線１１を螺旋状に巻き回す。そして、図３に示すように、芯線１１により可溶体２０を全て覆う。これにより、保持部５０Ｂに相当する芯線１１の環状内に、可溶体２０が保持される。

次いで、固定工程では、第１実施形態と同様に、可溶体２０に熱を作用させて融解し、保持部５０Ｂに可溶体２０を固定する（図３参照）。

（作用・効果）
以上説明した第２実施形態では、第１実施形態の作用・効果と同様に、電線ヒューズ２の製造コストを低減でき、溶断特性のばらつきをも抑制できる。

第２実施形態では、保持部５０Ｂは、可溶体２０の周囲で電線１０の延在方向ＳＤに沿って芯線を螺旋状に巻き回すことによって形成される。これにより、複数本の芯線１１をばらけさせなくても、保持部５０Ｂにより可溶体２０を覆うことができ、可溶体２０の一部が飛び散ることや、可溶体２０自体が芯線から落下してしまうことをより確実に防止できる。

（３）その他の実施形態
上述したように、本発明の実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。

例えば、本発明の実施形態は、次のように変更することができる。具体的には、保持部５０Ａ，５０Ｂは、芯線１１が捻回することによって可溶体２０を覆うものとして説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、芯線１１が折り曲げられることによって可溶体２０を覆っていてもよく、可溶体２０を覆うものであればよい。

また、ヒートスポット部５０（保持部５０Ａ，５０Ｂ）は、芯線１１の中央箇所に設けられるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、何れかのＬＡ端子３０寄りに設けられていてもよい。

このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められる。

１，２…電線ヒューズ
１０…電線
１１…芯線
２０…可溶体
３０…ＬＡ端子
５０…ヒートスポット部
５０Ａ，５０Ｂ…保持部
５１…空隙

Claims (6)

1. 導電性の芯線及び絶縁性の被覆材からなる電線と、前記芯線よりも融点の低い金属からなる可溶体とによって構成される電線ヒューズであって、
   前記電線の中心部において前記芯線を捻回させた状態で前記可溶体を保持する保持部が設けられ、前記可溶体が前記芯線とは異なる部材より構成されており、前記保持部が前記芯線より構成されており、前記保持部が前記可溶体の前記電線の延在方向の両端面を含めて前記可溶体の周囲のほぼ全体を覆っていることを特徴とする電線ヒューズ。
2. 請求項１に記載の電線ヒューズであって、
   前記芯線は、複数本設けられており、
   前記保持部は、複数本の前記芯線が所定の捻回方向に捻られて形成されていることを特徴とする電線ヒューズ。
3. 請求項１に記載の電線ヒューズであって、
   前記保持部は、前記可溶体の周囲で前記電線の延在方向に沿って前記芯線を螺旋状に巻き回されて形成されていることを特徴とする電線ヒューズ。
4. 導電性の芯線を含む電線と、前記芯線よりも融点の低い金属からなる可溶体とによって構成される電線ヒューズの製造方法であって、
   前記可溶体を保持する保持部を前記芯線に形成して、前記保持部により前記可溶体の周囲を覆うように前記保持部に前記可溶体を取り付ける取付工程と、
   前記可溶体に熱を作用させて融解し、前記保持部内に前記可溶体を固定する固定工程と
   を含むことを特徴とする電線ヒューズの製造方法。
5. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の電線ヒューズであって、
   前記芯線は、銅線が捻られて構成されていることを特徴とする電線ヒューズ。
6. 請求項４に記載の電線ヒューズの製造方法であって、
   前記芯線は、銅線が捻られて構成されていることを特徴とする電線ヒューズの製造方法。
   

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