JP6537619B2 - 内蔵式アーク・クエンチャーを備えたエア・スプリット・ヒューズにおけるワイヤ - Google Patents

Description

（関連出願）
本願は、２０１５年１月２２日に提出した米国仮出願第６２／１０６，３７８の優先権を主張するものであり、本明細書中、その全体を参考文献として組み込むものとする。

（開示の分野）
本開示は、一般的には、回路保護デバイス（circuit protection devices）の分野に関し、より詳しくは高電流ヒューズ（high-current fuses）に関する。

（開示の背景技術）
ヒューズは回路保護デバイスとして使用することができ、電源と保護されるべき回路の部品との間で電気的接続を形成することができる。特にヒューズは過電流条件により生じる被害から保護するために構成されている。ヒューズは回線経路を物理的に開放するように構成することができるし、または遮断するように構成することができ、当該回路における過電圧条件および／または過電流条件の発生による損害から電気部品を隔離することができる。乗り物の電気系統は典型的には多数の回路保護デバイスを含み、このような条件により生じる損害から電気回路、電気設備および電気部品を保護する。

多くの回路保護の用途においては、小型で、かつ「破壊容量（breaking capacities）」が高いヒューズを用いることが望ましい。破壊容量（通常は「遮断容量（interrupting capacity）」とも呼ばれる）は、ヒューズが破壊されたり、または許容できない継続時間の電気アークを引き起こしたりすることなく、遮断することができる電流である。高電圧用途では、ヒューズまたは回路の素子のオープニング（opening）と関連付けられるエネルギーおよびアーク放電を管理できるヒューズ素子（またはヒューズリンク）が必要である。低電圧では、アーク放電は、ヒューズおよびヒューズハウジングの金属部分およびプラスチック部分に重大な損害を引き起こさないかもしれない。しかしながら、高電圧では、ヒューズおよびその周囲の金属部分およびプラスチック部分に甚大な損害が生じ得る。

この概要は、詳細な説明でさらに後述する簡素化形態の構想を選択することを案内するために提供されるものである。この概要は、特許請求の範囲の主題事項の重要な特徴または必須の特徴を同定することを意図するものではないし、特許請求の範囲の主題事項の範囲を決定することを目的とするものでもない。

本明細書中で説明される様々な実施態様は、乗り物環境（automotive environment）に適した相対的に小型の容器に設けることができる、改善されたエネルギー管理特性（energy handling characteristics）およびアーク抑制特性（arc quenching characteristics）を有するヒューズを提供する。

様々な実施態様は、底部セクション（bottom section）に取り付けられた上部セクション（top section）を有するハウジングを含む回路保護デバイスを提供する。当該回路保護デバイスは、底部セクションから延在する第１アークバリア（first arc barrier）および上部セクションから延在する第２アークバリア（second arc barrier）を含み得る。上部セクションおよび底部セクションは共に取り付けられて、第１アークバリアと第２アークバリアとの間の間隔を含み得るキャビティを規定することができる。底部セクションには第１端子（first terminal）および第２端子（second terminal）が固定され得る。ヒューズ素子は、ハウジング内に位置付けることができ、前記２つの端子を接続することができる。ヒューズ素子は、前記のアークバリアの上および／または下を横切る（traverse）ように位置付けることができる。ヒューズ素子またはその一部は空気により包囲され得る。キャビティの一部にはアーク抑制用材料（arc-quenching material）を充填することができる。

開示するデバイスの特定の実施態様を、以下の添付の図面を参照しながら、実施例により今から説明する：

図１Ａは本開示に係る回路保護デバイスの一例の全体図である。

図１Ｂは図１Ａの回路保護デバイスの一例の全体分解図である。

図２Ａは、図１Ａおよび図１Ｂの回路保護デバイスの一例の断面図である。

図２Ｂは、図２Ａで示す回路保護デバイスの一例の寸法を示す上面図である。

図３Ａは、本開示に係る回路保護デバイスの上部セクションの全体図である。

図３Ｂは、本開示に係る回路保護デバイスの底部セクションの全体図である。

図３Ｃは、本開示に係る図３Ａに示す回路保護デバイスの上部セクションにおけるポジショニング・ガイドおよびウェルド・エクステンジョンの全体図である。

図４は、本開示に係る回路保護デバイスの一例における複数の部品の全体分解図である。

図５は、本開示に係る回路保護デバイスの操作方法における一実施態様のフローチャートを示す。

図６は、本開示に係る回路保護デバイスの操作方法におけるさらなる実施態様のフローチャートを示す。

図７は、本開示に係る回路保護デバイスの製造方法における一実施態様のフローチャートを示す。

（詳細な説明）
以下、好ましい実施態様を示す添付の図面を参照しながら、本開示をより一層、十分に説明する。しかしながら、本開示の回路保護デバイスは多くの異なる形態に具体化されてもよく、本明細書中で説明される実施態様に限定して解釈されるべきではない。むしろ、このような実施態様が提供されているので、本開示は詳細で完全であって、かつ本発明の範囲を当業者に十分に伝達する。図中、同様の符号は一貫して同様の要素（elements）に言及している。

本明細書中で説明されるように、回路保護デバイスはヒューズを含むことができ、電源と保護されるべき回路の部品との間で電気的接続を形成することができる。ヒューズは特に、過電流条件および／または過電圧条件により生じる損害から保護するように構成されている。ヒューズは回線経路（circuit path）を物理的に開放するように構成されてもよいし、または遮断するように構成されてもよく、当該回路における特定の条件（例えば、過電流条件および／または過電圧条件）の発生による損害から電気部品を隔離する。可融性（fusible）の素子は、例えば、過電流条件などの特定の故障条件の発生により、溶融したり、断線したり、またはそうでなければ、開いて回路経路を遮断して、保護される電気部品または電気回路を潜在的な損害から隔離する。より詳しくは、回路保護デバイスは、カバーおよび底部ホルダーを有するハウジングユニット含む内蔵式アーク・クエンチャー（built in arc quencher）を備えたエア・スプリット・ヒューズ（air split fuse）におけるワイヤであってもよい。回路保護デバイスは、ハウジングから延在する第１アークバリアおよび底部ホルダーから延在する第２アークバリアとともに、１つ以上のアークバリアを含んでもよい。ヒューズ素子は、底部ホルダーの各端部に固定される端子に当該ヒューズ素子を接続しながら、一方のアークバリアの上および他方のアークバリアの下に掛けることができる。アーク抑制用材料をハウジング内に含んでもよい。このような方法においては、第１アークバリアおよび第２アークバリアは、ヒューズ素子の両端部間および／または当該ヒューズ素子が接続される両端子間でアーク放電を防止または低減する。

図１Ａは本開示に係る回路保護デバイス１００の全体図である。図１Ｂは図１Ａの回路保護デバイス１００の全体分解図である。回路保護デバイス１００（例えば、ヒューズ）は、底部セクション１０２Ｂに取り付けられた上部セクション１０２Ａを有するハウジング１０２を含んでもよい。底部セクション１０２Ｂは、様々な形状および寸法のうちの１つ、例えば、正方形（four-sided square）および／または長方形（four-sided rectangular）に構成されてもよい。底部セクション１０２Ｂは、当該底部セクション１０２Ｂ内の１つ以上の配置から延在する第１アークバリア１０６Ａを含むことができる。上部セクション１０２Ａおよび底部セクション１０２Ｂは、共に取り付けられたとき、オープンスペース（open space）またはキャビティ１１０を規定することができる。一実施態様においては、上部セクション１０２Ａが底部セクション１０２Ｂと共に取り付けられたとき、キャビティ１１０はハウジング１０２の中央でオープンスペースの全てを含むことができる。より詳しくは、キャビティ１１０は幾つかのオープンスペース部分を含むように規定されてもよい。

回路保護デバイス１００は第１端子１０４Ａおよび第２端子１０４Ｂを含んでもよい。第１端子１０４Ａおよび第２端子１０４Ｂは底部セクション１０２Ｂに固定され得る。一実施態様においては、上部セクション１０２Ａは、当該上部セクション１０２Ａから延在する壁によって規定される第２アークバリア（図１Ａ〜図１Ｂにおいて図示せず）を含んでもよい。図１Ｂに示すように、第１端子１０４Ａは上部セクション１０４Ｄを含むことができ、第２端子１０４Ｂは上部セクション１０４Ｃを含むことができる。一実施態様においては、第１端子１０４Ａおよび第２端子１０４Ｂは、底部セクション１０２Ｂに対して、スナップ留め（snapped）、型留め（molded）、ボルト留め（bolted）、摩擦嵌合（friction fitted）および／または溝内突起（tongue-in-groove）による固定が可能な、様々な種々の形状の端子のうちの１つ、例えば、Ｃ形状の端子またはＬ形状の端子であってもよい。例えば、一実施態様においては、第１端子１０４Ａおよび第２端子１０４Ｂが底部セクション１０２Ｂに組み立てられるとき、第１端子１０４Ａおよび第２端子１０４Ｂは、底部セクション１０２Ｂの受入端部（receiving end）に、凸部または水平部（tongue or horizontal portion）（例えば、上部セクション１０４Ｄ、１０４Ｃ）により、スナップ留めおよび／または嵌合留めしてもよい。

一実施態様においては、回路保護デバイス１００はヒューズ素子１１２を含むことができる。ヒューズ素子１１２は、第１端子１０４Ａの上部セクション１０４Ｄと第２端子１０４Ｂの上部セクション１０４Ｃとの間に位置付けられてよい。ヒューズ素子は、少なくとも１つのアークバリア、例えば、第１アークバリア１０６Ａの上および／または下を横切るため、蛇行形状（serpentine shape）を有していてもよい。換言すると、ヒューズ素子１１２は、蛇行形状を有して、少なくとも１つのアークバリアを上から越えることにより、例えば底部セクション１０２Ｂにおける第１アークバリア１０６Ａの先端１０８Ａを上から越えることにより、少なくとも１つのアークバリア、例えば第１アークバリア１０６Ａを横切ることができる。

ヒューズ素子１１２は、ニッケル、銅、錫、または、ニッケル、銅、銀、金および／または錫を含む合金もしくは混合物から構成されていてもよい。幾つかの実施例によれば、ヒューズ素子１１２は０．０２〜５ミル（１ミル（mil）は１／１０００インチである）の厚みを有していてもよい。ヒューズ素子１１２は、複数の幾何学的形状のうちの１つの形状で配置される金属材料からなる本体を含んでもよい。ヒューズ素子１１２は、第１端子１０４Ａおよび第２端子１０４Ｂに取り付けられてもよいし、かつ／または第１端子１０４Ａおよび第２端子１０４Ｂと接触してもよい。ヒューズ素子１１２は、第１端子１０４Ａおよび第２端子１０４Ｂそれぞれの上部セクション１０４Ｄ、１０４Ｃの両方の上に配置され、かつ当該両方に対して電気的に接続または結合してもよい。換言すると、ヒューズ素子１１２の両端部は、第１端子１０４Ａおよび第２端子１０４Ｂの両方の上に配置され、かつ当該両方に対して電気的に接続または結合してもよい。ヒューズ素子１１２は少なくとも１つのアークバリア、例えば第１アークバリア１０６Ａを横切ることができる。ヒューズ素子１１２は、過電流条件（状態）の間に、溶融（または断線もしくは分割（split））し得る。少なくとも１つのアークバリア、例えば第１アークバリア１０６Ａはヒューズ素子１１２の作動（activation）／溶融によりアーク放電を防止または低減するように構成することができる。

図１Ｂに示すように、上部セクション１０２Ａは、より正確に、ハウジングユニット１０２の配置組み立てを案内し、位置付けかつ固定するために、１つ以上のポジショニング・ガイド（positioning guide）１１４（例えばウェルド・エクステンジョン（weld extension））を含むことができる。

図２Ａは本開示の回路保護デバイス１００の一例の断面図である。回路保護デバイス１００は内蔵式アーク・クエンチャーを備えたエア・スプリット・ヒューズにおけるワイヤであってもよい。示されるように、回路保護デバイス１００は、底部セクション１０２Ｂに取り付けられた上部セクション１０２Ａを含むハウジングを含んでもよい。回路保護デバイス１００は、底部セクション１０２Ｂから延在する傾斜側壁部分（sloped sidewall portion）１０６Ｃおよび鉛直側壁部分（vertical sidewall portion）１０６Ｄにより規定される第１アークバリア１０６Ａを含んでもよい。回路保護デバイス１００はまた、上部セクション１０２Ａからキャビティ１１０に向かって下方に延在する傾斜側壁部分１０６Ｅおよび鉛直側壁部分１０６Ｆを有する第２アークバリア１０６Ｂも含んでよい。上部セクション１０２Ａおよび底部セクション１０２Ｂは共に取り付けられて、窪みまたはキャビティ１１０を規定し、当該窪みまたはキャビティは、第１アークバリア１０６Ａと第２アークバリア１０６Ｂとの間のスペースを含むことができる。

図２Ａで理解できるように、ハウジング１０２の上部分１０２Ａはハウジング１０２の略上半分を形成することができ、ハウジング１０２の底部分１０２Ｂはハウジング１０２の略下半分を形成することができる。

例えば、第１アークバリア１０６Ａは、傾斜側壁部分１０６Ｃおよび当該傾斜側壁部分１０６Ｃと反対側の鉛直側壁部分１０６Ｄによって規定され、傾斜側壁部分１０６Ｃおよび／または先端１０８Ａはヒューズ素子１１２の第１部分を支持することができる。第２アークバリア１０６Ｂは、傾斜側壁部分１０６Ｅおよび当該傾斜側壁部分１０６Ｅと反対側の鉛直側壁部分１０６Ｆによって規定され、傾斜側壁部分１０６Ｅおよび／または先端１０８Ｂはヒューズ素子１１２の第２部分を支持することができる。

一実施態様においては、第１アークバリア１０６Ａは底部セクション１０２Ｂに成形されてもよい（し、またはその一部として形成されてもよい）。第２アークバリア１０６Ｂは上部セクション１０２Ａに成形されてもよい（し、またはその一部として形成されてもよい）。第１アークバリア１０６Ａおよび第２アークバリア１０６Ｂは、３５０ボルト直流（volts direct current）（ＶＤＣ）より大きな高破壊容量をもたらす。一実施態様においては、第１アークバリア１０６Ａおよび第２アークバリア１０６Ｂは、回路保護デバイス１００の作動時（例えば、過電流条件に応答してヒューズ素子１１２が溶融または断線するとき）に、アーク放電を防止または低減するように構成することができる。

一実施態様においては、ヒューズ素子１１２は、当該ヒューズ素子１１２の両端部分が同一平面上にあって、かつ第１端子１０４Ａおよび第２端子１０４Ｂと結合および接続していてもよい。一実施態様においては、ヒューズ素子１１２の全部または一部が蛇行形状または蛇行状形状（serpentine-like shape）であってもよい。ヒューズ素子１１２は、第１端子１０４Ａと接続し、第１アークバリア１０６Ａおよび第２アークバリア１０６Ｂの向こう側まで、第１アークバリア１０６Ａおよび第２アークバリア１０６Ｂに沿って、横切ってもよく、例えば、一方の上（例えば１０６Ａの上）および他方の下（例えば１０６Ｂの下）を異なる水準で横切って、第１端子１０４Ａを第２端子１０４Ｂに接続してもよい。換言すると、ヒューズ素子１１２は、蛇行形状を有して、底部セクション１０２Ｂの第１アークバリア１０６Ａを上から越え、かつ上部セクション１０２Ａの第２アークバリア１０６Ｂを下からくぐってもよい。ヒューズ素子１１２は少なくとも以下の３つのセクションを含んでもよい：第１アークバリア１０６Ａから、上部セクション１０２Ａおよび底部セクション１０２Ｂが接触または接合するハウジング１０２の縁部（edge）までの１つのセクション；第１アークバリア１０６Ａと第２アークバリア１０６Ｂとの間の第２セクション；および第２アークバリア１０６Ｂと、上部セクション１０２Ａおよび底部セクション１０２Ｂが接触または接合するハウジング１０２の反対側縁部との間の第３セクション。一般的には、ヒューズ素子１１２は、第１端子１０４Ａと第２端子１０４Ｂとの間を横切りながら、第１アークバリア１０６Ａおよび第２アークバリア１０６Ｂそれぞれの向こう側まで通り抜けるように、あらゆる方法で成形され得る。

一実施態様においては、ヒューズ素子１１２において、第１アークバリア１０６Ａの先端１０８Ａおよび第２アークバリア１０６Ｂの先端１０８Ｂにより支持される部分は、様々な幾何学的形状のうちの１つの形状、例えば曲線形状または三角形状であってもよい。例えば、第１アークバリア１０６Ａは底部セクション１０２Ｂから上方向に延在する傾斜側壁１０６Ｃにより規定されながら、ヒューズ素子１１２は第１端子１０４Ａから水平方向に横切った後、進行方向を斜め上方向に変え、第１アークバリア１０６Ａを越える。ヒューズ素子１１２において先端１０８Ａにより支持される部分は、ヒューズ素子１１２を方向転換させるように、三角形状であってもよい。ヒューズ素子１１２はまた、キャビティ１１０の一部を、斜め下方向に横切り、バリア１０６Ｂをくぐる。ヒューズ素子１１２において先端１０８Ｂにより支持される部分は、ヒューズ素子１１２を方向転換させるように、三角形状であってもよい。ヒューズ素子１１２は先端１０８Ｂで方向を転換し、斜め上方向に横切った後、第２端子１０４Ｂまで水平方向に横切る。ヒューズ素子１１２は、第１端子１０４Ａと接続および結合される一端部および第２端子１０４Ｂと接続および結合される反対側の端部を同一平面上とすることができる。また、ヒューズ素子１１２は、第１アークバリア１０６Ａの先端１０８Ａと接続されてもよいし、かつ／または当該先端１０８Ａの上に載っていてもよい。かつ／または、ヒューズ素子１１２は、第２アークバリア１０６Ｂの先端１０８Ｂと接続されてもよいし、かつ／または当該先端１０８Ａの上に載っていてもよい。

キャビティ１１０は、例えば、第１チャンバー、第２チャンバーおよび／または第３チャンバーなどの幾つかのチャンバー（例えば部品）を含むように規定されてもよい。第１チャンバーは、上部セクション１０２Ａおよび底部セクション１０２Ｂの一端部と第１アークバリア１０６Ａとの間のキャビティ１１０のオープン・スペースであってもよい。第２チャンバーは、第１アークバリア１０６Ａと第２アークバリア１０６Ｂとの間のキャビティ１１０のオープン・スペースとして規定されてもよい。第３チャンバーは、第２アークバリア１０６Ｂと、上部セクション１０２Ａおよび底部セクション１０２Ｂの他端部との間のキャビティ１１０のオープン・スペースとして規定されてもよい。

ヒューズ素子１１２はキャビティ１１０の全部または一部を通して横切ることができる。一実施態様においては、キャビティ１１０はヒューズ素子１１２の全部または一部が空気により包囲されるように設けることができる。また、アーク放電を防止、低減または最小化するために、キャビティ１１０の全部または一部に、アーク放電の可能性を最小化する充填材を充填してもよい。当該充填材は、例えば、アーク抑制用材料であり得る。アーク抑制用材料は、ヒューズ素子１１２の両端部間および／または両端子１０４Ａ、１０４Ｂ間でアーク放電を防止するに際して、少なくとも１つのアークバリア、例えば第１アークバリア１０６Ａの補助をしてもよい。アーク抑制用材料は、無機系、乾燥型、粒状、非導電性の材料であり得る。具体例として、例えば、石英砂、シリカ、セラミック粉体、および硫酸カルシウムが挙げられる。このような材料は、ハウジングを閉じる前に、ハウジングに設置されることが好ましい。換言すれば、アーク抑制用材料は、底部セクション１０２Ｂが上部セクション１０２Ａに接続されるとき、キャビティ１１０に注入されてもよい。一例として、キャビティ１１０の第１部分および第３部分はアーク抑制用材料を含んでもよい。別の形態においては、キャビティ１１０の第２部分および／または第３部分はアーク抑制用材料を含んでもよい。

図２Ｂは、本開示に係る回路保護デバイス１００のハウジングユニット１０２の寸法の一例を示す上面図である。当該ハウジングユニット１０２は様々な幾何学的形状および寸法を有するもののうちの１つであること、および図２Ｂは一実施態様のハウジングユニット１０２の長さ寸法および幅寸法の一例を示すことに注意するべきである。図２Ｂは図２Ａに示す回路保護デバイスの上面図を示す。特に図２Ｂは、ハウジングユニット１０２の上部セクション１０２Ａを見下ろした図を示す。要素２２０は、図２Ａで表される図の方向を示す。図２Ｂで示される寸法の一例はミリメーター（ｍｍ）単位で提供することができる。

図３Ａは、本開示に係る回路保護デバイス１００の上部セクション１０２Ａの全体図である。上部セクション１０２Ａは、ヒューズ素子１１２がキャビティ１１０ならびに第１アークバリア１０６Ａおよび第２アークバリア１０６Ｂを横切ることを可能にするための、様々な内部設計および構造を含んでもよい。また、上部セクション１０２Ａの各側は、勾配面（ramped face）および／または傾斜部（sloped portion）１７５Ａを有する少なくとも１つの二次的チャンバー（secondary chamber）１７５を含んでもよい（図示することを目的として、このような二次的チャンバー１７５のうち１つのみ示されているが、さらなる二次的チャンバーを上部セクション１０２Ａの反対側端部に位置付けることができる）。一実施態様においては、当該少なくとも１つの二次的チャンバー１７５は傾斜した勾配状キャビティを規定し、はんだレリーフ（solder relief）を提供する。各二次的チャンバー１７５は上部セクション１０２Ａの各反対側端部に設けられてもよい。一実施態様においては、上部セクション１０２Ａを底部セクション１０２Ｂに取り付けると、少なくとも１つの二次的チャンバー１７５は直接的に、端子１０４Ａまたは１０４Ｂの一方の上方部（例えば、上部セクション１０４Ｃまたは１０４Ｄ）の上に配置され得る。

上部セクション１０２Ａはまた、ハウジングユニット１０２の底部セクション１０２Ｂへの上部セクション１０２Ａの配置を促進するために、１つ以上のポジショニング・ガイド１１４、１１６（例えば「ウェルド・エクステンジョン」）を含むことができる。上部セクション１０２Ａおよび底部セクション１０２Ｂは共同でハウジングユニット１０２を形成することに注意するべきである。

図３Ｂは、本開示に係る回路保護デバイス１００の底部セクション１０２Ｂの全体図である。底部セクション１０２Ｂはヒューズ素子１１２を受け入れるために備わっている。ヒューズ素子１１２は、ハウジングユニット１０２の上部セクション１０２Ａおよび底部セクション１０２Ｂ内に取り付けられ、かつ複数の幾何学的形状のうちの１つの形状で配置される金属材料からなる本体を含んでもよく、第１アークバリア１０６Ａの上および／または向こう側まで延在し、かつ第２アークバリア１０６Ｂの下および／または向こう側まで延在している。第１端子１０４Ａおよび第２端子１０４Ｂは、あらゆる適切な導電性材料、例えば銅または錫から形成されてもよい。導電性材料は所望の溶融特性（fusing characteristics）および／または耐久性に基づいて決定されてもよい。

ヒューズ素子１１２は第１端子１０４Ａおよび第２端子１０４Ｂに、例えばはんだ付けによって電気的に接続されてもよい。図３Ｂに示されるように、例えば、ヒューズ素子１１２の第１端部は第１端子１０４Ａに接続されてもよく、ヒューズ素子１１２の第２端部は第２端子１０４Ｂに接続されてもよい。ヒューズ素子１１２の少なくとも１つ以上の部分（例えば両端部）は第１端子１０４Ａおよび第２端子１０４Ｂと同一平面上にあってもよい。図３Ｂに示されるように、第１端子１０４Ａおよび第２端子１０４Ｂの少なくとも一部は底部セクション１０２Ｂを回り込むように配置され、包み込んでいる。ヒューズ素子１１２は、第１端子１０４Ａおよび第２端子１０４Ｂの上部における様々な位置のうちの１つの位置、例えば中央位置に配置され、そこに、はんだ付けされている。ヒューズ素子１１２の両端部の少なくとも一部を第１端子１０４Ａおよび第２端子１０４Ｂにより支持し、ヒューズ素子１１２の別の部分にキャビティ１１０を横切らせて空気による包囲をさせながら、屈曲または下垂を防止してもよい。

図３Ｃは、本開示に係る回路保護デバイス１００の上部セクション１０２Ａにおけるポジショニング・ガイドおよびウェルド・エクステンジョン１１４の全体図である。ポジショニング・ガイド１１４、１１６は超音波接合（ultrasonic welding）のためのエネルギー・ディレクター（energy director）として機能し得る。一実施態様においては、エネルギー・ディレクター（例えば、ポジショニング・ディレクター１１４，１１６）は突起（ridge）または隆起（bump）形態の材料であってよく、周辺の表面より少し上方に延在し、上部セクション１０２Ａの領域を囲み、接合されるべき１つまたは複数の表面と接触する。エネルギー・ディレクターは上部セクション１０２Ａの表面に成形されてもよい。上部セクション１０２Ａは、超音波接合される上部セクション１０２Ａの表面と直接的な接触状態にあってもよい。超音波接合工程の間、ポジショニング・ガイド１１４，１１６はまず、上部セクション１０２Ａと底部セクション１０２Ｂとの間で生じる摩擦の結果として融解または溶融し、超音波により接合される。一実施態様においては、融解または溶融は、上部セクション１０２Ａおよび底部セクション１０２Ｂにおけるポジショニング・ガイド１１４，１１６の位置に近いところで起こり得る。結合および冷却されると、このような位置で固化が起こり、底部セクション１０２Ｂを上部セクション１０２Ａにシールすることができる。

ポジショニング・ガイド１１４および１１６は取付用延在部（mounting extension）として考えることができる。取付用延在部１１４および１１６は、組立時に、底部セクション１０２Ｂへの上部セクション１０２Ａの配置および整列を促進し得る。さらに、底部セクション１０２Ｂは窪み部（recessed portion）３２０を含み得る。窪み部３２０は底部セクション１０２Ｂの対向する側部側に位置付けられ得る。窪み部３２０は底部セクション１０２Ｂの内周に位置付けられ得る。窪み部３２０は、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、上部セクション１０２Ａを底部セクション１０２Ｂの上に位置付けたとき、取付用延在部１１４および１１６の部分と一致し、協調するように、位置付けられ、かつ成形され得る。窪み部３２０および取付用延在部１１４および１１６は共に、シール前において、上部セクション１０２Ａと底部セクション１０２Ｂとの位置合わせされた確実な嵌合を確保することができる。

図４は、本開示に係る回路保護デバイス１００の一例における複数の部品の全体分解図である。上部分またはカバー１０２Ａはウルトラミド（Ultramid）ＴＫＲ４３６５Ｇ５を含む様々な材料から形成することができる。下部分１０２Ｂもまた、ウルトラミド（Ultramid）ＴＫＲ４３６５Ｇ５を含む様々な材料から形成することができる。端子１０４Ａおよび１０４Ｂは、一例として、錫めっき銅（tin platted copper）で形成することができる。ヒューズ素子は、一実施態様においては、銅合金から形成することができる。

一実施態様においては、底部セクション１０２Ｂは上部セクション１０２Ａの真下に配置される。ヒューズ素子は、底部セクション１０２Ｂの上であって、上部セクション１０２Ａの下に配置される。底部セクション１０２Ｂの両側においては、第１端子１０４Ａおよび第２端子１０４Ｂが固定される。

一実施態様においては、第１端子１０４Ａおよび第２端子１０４Ｂはそれぞれ、様々な幾何学的形状のうちの１つ、例えば、Ｃ形状であってもよい。一実施態様においては、Ｃ形状の第１端子１０４Ａおよび第２端子１０４Ｂは、底部セクション１０２Ｂの反対位置の両端部を包み込むことができる。例えば、第１端子１０４Ａおよび第２端子１０４Ｂは、Ｃ形状を有してもよく、底部セクション１０２Ｂの上縁部（top edge）まで延在することができるし、かつ／または底部セクション１０２Ｂの低位縁部（lower edge）を包み込むことができる。第１端子１０４Ａは上縁部１０４Ｄを有してもよく、当該上縁部１０４Ｄは屈曲し、延在し、かつ／またはヒューズ素子１１２を受け入れる底部セクション１０２Ｂの上縁部を包み込んでもよい。上縁部１０４Ｄはその後、底部セクション１０２Ｂに固定され、結合され、かつ／または接続される。第１端子１０４Ａはまた、底縁部（bottom edge）１０４Ｅを有してもよい。底縁部１０４Ｅは、底部セクション１０２Ｂに接続することができるし、かつ／または固定することもできる。底縁部１０４Ｅは、底部セクション１０２Ｂの一部に掛かっていてもよく、かつ／または屈曲し、延在し、かつ／または底部セクション１０２Ｂの底縁部を包み込んでもよい。一実施態様においては、上縁部１０４Ｄおよび底縁部１０４Ｅは第１端子１０４Ａの一部に対して直角であってもよく、このため実質的にＣ形状を形成し、底部セクション１０２Ｂの少なくとも一部に固定されてもよい。上縁部１０４Ｄおよび底縁部１０４Ｅは、底部セクション１０２Ｂを包み込む第１端子１０４Ａの一部分により接続されてよい。

一実施態様においては、第２端子１０４Ｂは上縁部１０４Ｃを有してもよく、当該上縁部１０４Ｃは屈曲し、延在し、かつヒューズ素子１１２を受け入れる底部セクション１０２Ｂの上縁部を包み込んでもよい。上縁部１０４Ｃはその後、底部セクション１０２Ｂに固定され、結合され、かつ／または接続される。第２端子１０４Ｂはまた、底縁部（bottom edge）１０４Ｆを有してもよい。底縁部１０４Ｆは、底部セクション１０２Ｂに接続され、かつ／または固定される。底縁部１０４Ｆは、底部セクション１０２Ｂの一部に掛かっていてもよく、かつ／または屈曲し、延在し、かつ底部セクション１０２Ｂの底縁部を包み込んでもよい。一実施態様においては、上縁部１０４Ｃおよび底縁部１０４Ｆは第２端子１０４Ｂの一部に対して直角であってもよく、このため実質的にＣ形状を形成し、底部セクション１０２Ｂの少なくとも一部に固定されてもよい。上縁部１０４Ｃおよび底縁部１０４Ｆは、底部セクション１０２Ｂを包み込む第２端子１０４Ｂの一部分により接続されてよい。組み立て後、上縁部１０４Ｃおよび１０４Ｄは、ハウジング１０２の上部分１０２Ａと下部分１０２Ｂとの間に位置付けられてもよい。

一実施態様においては、回路保護デバイス１００は２つの部品、例えば、カバー（例えば上部セクション１０２Ａ）およびハウジング（例えば底部セクション１０２Ｂ）で組み上げられてもよい。第１端子１０４Ａおよび第２端子１０４Ｂが接続された後、ヒューズ素子１１２が接続され、当該ヒューズを閉じることが必要である。回路保護デバイス１００の２つの部品（例えば上部セクション１０２Ａおよび底部セクション１０２Ｂ）は多くの方法で閉じてもよい。

一実施態様においては、プラスチック部品を用いる場合、組立は、底部セクション１０２Ｂの上に上部セクション１０２Ａを設置する工程、および上部セクション１０２Ａを底部セクション１０２Ｂに超音波接合によりシールする工程を含んでもよい。別の方法では、例えば、ポリプロピレン「接合」ビードのビードを、部品間の分割線に流し入れることにより、複数の部品（例えば、上部セクション１０２Ａおよび底部セクション１０２Ｂ）を共にプラスチック接合（plastic welding）する工程を含むことができる。ポジショニング・ガイド１１４（図１〜３参照）は、超音波接合のためのエネルギー・ディレクターとして機能し得る。複数の部品の連結のために接着剤を用いてもよく、または溶剤結合の技術を用いてもよい。溶剤結合の技術では、両部品を溶解する溶剤を、その一方または他方または両方に配置し、当該部品を共に加圧する。上記した幾つかの実施態様において示すように、当該部品には、摩擦嵌合機構（例えば、突起−溝適合機構（matching tongue-and groove features））またはスナップ式嵌合機構（例えば、雄雌スナップ式嵌合部（male and female snap-fit portions））が備わっていてもよい。あらゆる適切な手段を用いて、閉じて、固定してもよい。

図４でより一層、明らかに示すように、底部セクション１０２Ｂは、第１端子１０４Ａおよび第２端子１０４Ｂを受けるための突起−溝適合機構またはスナップ式嵌合機構として設計されている少なくとも１つの受け手段（receiving means）１４０Ａ／１４０Ｂを含むことができる。換言すると、底部セクションの受け手段は、第１端子１０４Ａの第１セクション（first section）１０４Ｄおよび第２端子１０４Ｂの第１セクション１０４Ｃを受けるための突起−溝適合機構および／またはスナップ式嵌合機構であり得る。

一実施態様においては、底部セクション１０２Ｂおよび上部セクション１０２Ａは、内壁を有し、かつ当該内壁および外壁内にあり、第１端子１０４Ａおよび第２端子１０４Ｂを受けるための開口部を有する成形プラスチック部品であってもよい。

一実施態様においてはまた、上部セクション１０２Ａおよび底部セクション１０２Ｂは、様々なポリアミド、例えばウルトラミドＴＫＲ４３６５Ｇ５から製造され得ることにも注意するべきである。第１端子１０４Ａおよび第２端子１０４Ｂは、様々な導電性材料のうちの１つ、例えば錫めっき銅から製造されてもよい。さらにヒューズ素子１１２は銅合金から製造されてもよい。

図５は、本開示に係る回路保護デバイスの操作（operation）方法５００における一実施態様のフローチャートを示す。操作方法５００は、本明細書中で説明する回路保護デバイス１００に適用することができる。操作方法５００はブロック５０２で開始する。操作方法５００はブロック５０４に移る。ブロック５０４においては、少なくとも１つのアークバリア（例えば、第１アークバリア１０６Ａおよび／または第２アークバリア１０６Ｂ）の上および／または下に配置されるヒューズ素子は、ヒューズにおける特定の故障条件の発生により、溶融または断線または分割もしくはさもなければ作動する。ブロック５０６においては、操作方法５００は、少なくとも１つのアークバリア（例えば、第１アークバリア１０６Ａおよび／または第２アークバリア１０６Ｂ）により、ヒューズの開口部の間で形成されるアーク放電を防止および／または低減する。ブロック５０８においては、操作方法５００は終了してもよい。

図６は、本開示に係る回路保護デバイスの操作方法における一実施態様のフローチャートを示す。操作方法６００は、本明細書中で説明する回路保護デバイス１００に適用することができる。操作方法６００はブロック６０２で開始する。操作方法６００はブロック６０４に移る。ブロック６０４においては、底部セクションに取り付けられた上部セクションを有するハウジングを含むブロック６０４のヒューズと直列で、電気デバイスを電力源に接続する。ヒューズは、底部セクションから延在する壁部により規定される第１アークバリアをさらに含むことができる。第２アークバリアは上部セクションから延在する壁部により規定されることができ、上部セクションおよび底部セクションを共に取り付けることにより、第２アークバリアから一定の距離で離れている第１アークバリアとの間に窪みまたはキャビティを規定する。第１端子および第２端子は底部セクションに固定されている。ヒューズ素子は、ハウジングの上部セクションおよび底部セクション（例えば、底部ホルダーまたは底部ハウジング）の中で取り付けられる複数の幾何学的形状のうちの１つの形状で配置される金属材料の本体を含み、第１アークバリアおよび第２アークバリアを通じて延在しつつ、第１端子および第２端子に接続される。第１アークバリアおよび第２アークバリアは、ヒューズの作動時にアーク放電に耐えるように構成されている。操作方法６００は、ブロック６０６において、ヒューズ素子に両端子間を蛇行経路で横切らせ、かつ第１アークバリアおよび第２アークバリアを支持ビーム（support beams）として用いることにより、ヒューズ素子の両端部を特定の最小の距離で離し、第１アークバリアから第２アークバリアまで延在するヒューズ素子の一部を空気に包囲させる。ブロック６０８においては、操作方法６００は、第１アークバリアおよび第２アークバリアにより、ヒューズ素子の両端部間に非導電性アークバリアを提供して、第１アークバリアおよび第２アークバリアがヒューズ素子の直接路（direct path）を完全に遮断することにより、ヒューズ素子の両端部間でアーク放電を防止する。ブロック６１０においては、操作方法６００は、ブロック６１０で過電流条件が生じると、ヒューズ素子の溶融（または断線または分割）によりヒューズを開く。ブロック６１２においては、操作方法６００は終了してもよい。

図７は、本開示に係る回路保護デバイスの製造方法７００における一実施態様のフローチャートを示す。一実施態様においては、製造方法７００を用いて回路保護デバイス１００を形成してもよい。製造方法７００はブロック７０２で開始する。製造方法７００はブロック７０４に移る。ブロック７０４においては、上部セクションおよび底部セクションを有するハウジングを提供する。ブロック７０６においては、底部セクションから延在する壁部により規定される第１アークバリアを提供する。ブロック７０８においては、上部セクションから延在する壁部により規定される第２アークバリアを提供し、上部セクションおよび底部セクションを共に取り付けることにより、第２アークバリアから一定の距離で離れている第１アークバリアとの間に窪みまたはキャビティを規定する。ブロック７１０においては、底部セクションに固定されている第１端子および第２端子を提供する。ブロック７１２においては、ハウジングの上部セクションおよび底部セクションの中で取り付けられる複数の幾何学的形状のうちの１つの形状で配置される金属材料の本体を含むヒューズ素子を提供する。ヒューズ素子は、第１アークバリアおよび第２アークバリアを通じて延在しつつ、第１端子および第２端子に接続されることができ、第１アークバリアおよび第２アークバリアは、ヒューズの作動時にアーク放電に耐えるように構成されており、このため、過電流条件が生じると、ヒューズ素子は溶融する。ブロック７１２においては、ヒューズ素子は第１端子および第２端子にはんだ付けすることができる。その後、ハウジングの上部セクションおよび底部セクションは（例えば、当該２つの部品を共にシールすることにより）取り付けることができる。ブロック７１４においては、製造方法７００は終了してもよい。

本開示について特定の実施態様を参照しながら説明したが、添付の特許請求の範囲で規定されるように、本開示の分野および範囲から逸脱しない限り、説明された実施態様に対して多くの改良、変形および変更が可能である。従って、本開示は、説明された実施態様に限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲の用語により規定される最大限の範囲および同等の範囲を有することが意図されている。

本開示の要約書は、技術的な開示の本質を読み手に迅速に解明させるために提供されていることを強調する。要約書は、特許請求の範囲の意味内容の範囲を解釈または限定するために使用されるものではないとの理解のもとで提出されている。さらに、上記した詳細な説明においては、様々な特徴は、本開示の簡素化を目的として単一の実施態様にまとめられることを理解することができる。本開示の方法は、特許請求の範囲の実施態様が各請求項で明示的に言及された特徴よりも多くの特徴を必要とするという意図の通りに解釈されるべきではない。むしろ、以下の特許請求の範囲が示す通りに、発明の主題事項は、開示された単一の実施態様の全ての特徴よりも少ない。従って、以下の特許請求の範囲は、それ自体、別の一実施態様として存在する各請求項とともに、本明細書中、詳細な説明に組み込まれるものとする。添付の特許請求の範囲においては、「含有する（including）」および「in which」という用語はそれぞれ、平易な英語の同義語「含む（comprising）」および「wherein」として使用されている。さらに、「第１」、「第２」および「第３」などの用語は、標識として使用されているだけで、物品に数的な要件を付与することを意図するものではない。

上記で説明したことの中には、開示された構造物についての幾つかの具体例が含まれる。複数の要素および／または手段について考えられる全ての組み合わせを説明することは、もちろん不可能であるが、当業者は、多くのさらなる組み合わせおよび変形が可能であることを理解するだろう。従って、当該新規な構造物は、添付の特許請求の範囲の目的および範囲内にある全ての変更、変形およびバリエーションを包含することを意図するものである。

Claims (19)

1. 底部セクションに取り付けられた上部セクションを有し、その中でキャビティを規定するハウジング；
   前記底部セクションから前記キャビティに延在する第１アークバリア；
   前記上部セクションから前記キャビティに延在する第２アークバリア；
   前記底部セクションに固定されている第１端子および第２端子；ならびに
   前記キャビティ内に取り付けられ、かつ前記第１端子および前記第２端子に接続されているヒューズ素子であって、前記第１アークバリアおよび前記第２アークバリアを横切るヒューズ素子
   を含むヒューズであって、
   前記第１アークバリアおよび前記第２アークバリアは前記ヒューズの作動時にアーク放電に耐え、前記ヒューズ素子は過電流条件が生じた時に溶融し、
   前記第１端子および前記第２端子の各々はその両側に形成された溝を有し、
   前記ハウジングの前記底部セクションはその上縁部に形成された突起部を含み、該突起部は前記溝内に配置されており、
   前記第１アークバリアは傾斜側壁および鉛直側壁により規定され、前記第１アークバリアの先端は前記ヒューズ素子の一部を支持しており、前記第２アークバリアは傾斜側壁および鉛直側壁により規定され、前記第２アークバリアの先端は前記ヒューズ素子の一部を支持している、ヒューズ。
2. 前記第１アークバリアは、前記底部セクションから垂直に延在する側壁部を含有する、請求項１に記載のヒューズ。
3. 前記第２アークバリアは、前記上部セクションから垂直に延在する側壁部を含有する、請求項１に記載のヒューズ。
4. 前記第１端子は前記底部セクションの第１端部に取り付けられている、請求項１に記載のヒューズ。
5. 前記第１端子は前記第１端部を包み込み、かつ前記底部セクションの上部分および底部分に固定されている、請求項４に記載のヒューズ。
6. 前記第２端子は前記底部セクションの第２端部に取り付けられている、請求項４に記載のヒューズ。
7. 前記第２端子は前記第２端部を包み込み、かつ前記底部セクションの上部分および底部分に固定されている、請求項６に記載のヒューズ。
8. 前記キャビティ内に配置されるアーク抑制用充填材料をさらに含む、請求項１に記載のヒューズ。
9. 前記ヒューズ素子の一部は空気に包囲されている、請求項１に記載のヒューズ。
10. 前記底部セクションは、前記上部セクションを受けるための窪み部をさらに含む、請求項１に記載のヒューズ。
11. 前記窪み部は前記底部セクションの内周に位置付けられている、請求項１０に記載のヒューズ。
12. 前記上部セクションは、前記底部セクションの前記窪み部の内部に位置付けられる取付用延在部をさらに含む、請求項１０に記載のヒューズ。
13. 前記第１アークバリアと前記第２アークバリアとの間のスペースは前記キャビティの一部を形成する、請求項１に記載のヒューズ。
14. 底部セクションおよび上部セクションを有するハウジング；
    前記底部セクションの各端部に固定されている第１端子および第２端子であって、各端子の第１部分は前記底部セクションの内側に延在し、各端子の第２部分は前記底部セクションの外側を包み込んでいる第１端子および第２端子；
    前記底部セクションから延在する第１アークバリアおよび前記上部セクションから延在する第２アークバリア；ならびに
    前記第１端子と第２端子との間で接続されるヒューズ素子であって、該ヒューズ素子は支持体としての前記第１アークバリアおよび前記第２アークバリアと接触している、ヒューズ素子
    を含むヒューズであって、
    前記ヒューズ素子の一部は前記第１アークバリアから前記第２アークバリアまで延在し、空気により包囲されており、
    前記第１端子および前記第２端子の各々はその両側に形成された溝を有し、
    前記底部セクションはその上縁部に形成された突起部を含み、該突起部は前記溝内に配置されており、
    前記第１アークバリアは傾斜側壁および鉛直側壁により規定され、前記第１アークバリアの先端は前記ヒューズ素子の一部を支持しており、前記第２アークバリアは傾斜側壁および鉛直側壁により規定され、前記第２アークバリアの先端は前記ヒューズ素子の一部を支持している、ヒューズ。
15. 前記上部セクションと前記底部セクションとの間にキャビティが形成されている、請求項１４に記載のヒューズ。
16. 前記キャビティは、前記第１端子と前記第１アークバリアとの間の第１部分、前記第１アークバリアと前記第２アークバリアとの間の第２部分、および前記第２アークバリアと前記第２端子との間の第３部分を含有する、請求項１５に記載のヒューズ。
17. ハウジングの底部分；
    前記ハウジングの上部分；
    前記ハウジングの底部分の内側表面から上方に延在する第１アークバリア；
    前記ハウジングの上部分の内側表面から下方に延在する第２アークバリア；
    前記ハウジングの前記上部分と前記底部分との間に形成されるキャビティであって、該キャビティ内に前記第１アークバリアおよび第２アークバリアが位置付けられる、キャビティ；
    前記ハウジングの前記底部分の第１端部を包み込む第１端子であって、該第１端子は上方端子部分を含み、該上方端子部分は前記ハウジングの前記底部分の前記第１端部に形成された第１スロットに嵌合する形状となっている、第１端子；
    前記ハウジングの前記底部分の第２端部を包み込む第２端子であって、該第２端子は上方端子部分を含み、該上方端子部分は前記ハウジングの前記底部分の前記第２端部に形成された第２スロットに嵌合する形状となっている、第２端子；ならびに
    前記第１端子の前記上方端子部分および前記第２端子の前記上方端子部分に結合されるヒューズ素子であって、該ヒューズ素子は、前記第１アークバリアの上および前記第２アークバリアの下に位置付けられるヒューズ素子
    を含む装置であって、
    前記第１端子および第２端子の前記上方端子部分は前記ハウジングの上部分と底部分との間に位置付けられ、前記ハウジングの上部分は前記ハウジングの略上半分を形成し、前記ハウジングの底部分は前記ハウジングの略下半分を形成し、
    前記第１アークバリアは傾斜側壁および鉛直側壁により規定され、前記第１アークバリアの先端は前記ヒューズ素子の一部を支持しており、前記第２アークバリアは傾斜側壁および鉛直側壁により規定され、前記第２アークバリアの先端は前記ヒューズ素子の一部を支持している、装置。
18. 前記ハウジングの前記上部分は、
    前記第１端子の前記上方端子部分への前記ヒューズ素子の結合部に隣接して前記第１端子の前記上方端子部分の上に位置付けられる第１開放領域（first open area）；および
    前記第２端子の前記上方端子部分への前記ヒューズ素子の結合部に隣接して前記第２端子の前記上方端子部分の上に位置付けられる第２開放領域（second open area）
    をさらに含む、請求項１７に記載の装置。
19. 前記第１端子および前記第２端子の各々はその両側に形成された溝を有し、
    前記ハウジングの前記底部分はその上縁部に形成された突起部を含み、該突起部は前記溝内に配置される、請求項１７または１８に記載の装置。

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