JP7217312B2 - キャビティ付き気密型表面実装ヒューズ - Google Patents

Description

本発明は、表面実装ヒューズに関し、特に表面実装技術を用いて設置される表面実装ヒューズに関する。

従来のヒューズは、ヒューズエレメントを有しており、当該ヒューズが直列に接続された保護対象の回路に異常（例えば過電流）が発生した際にヒューズエレメントが過熱によって溶断されて保護対象の回路が遮断されることで、回路を保護する目的が果たされる。

ヒューズは、工場又は宇宙空間を含め多種多様な環境で使用されている。ヒューズエレメントが溶断した際、溶断箇所に存在する強い電場によって絶縁体である空気が絶縁破壊されて電気アークが発生することがある。そのため、可燃性ガスが存在する工場にヒューズが使用される場合では、電気アークによって可燃性ガスが引火される危険性がある。一方、宇宙空間等の特殊環境によるヒューズエレメントへの影響に関する実験データは未だ報告されておらず、宇宙空間で使用する場合にはヒューズが機能しない虞がある。したがって、これら問題点を解決できるヒューズが求められている。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、異なる環境に適応可能なキャビティ付き気密型表面実装ヒューズを提供することにある。

上記発明の目的を達成するために提供される本発明に係るキャビティ付き気密型表面実装ヒューズは、
開口及び気密型内部空間を有するハウジングと、
溶断部と、二つの中間部と、二つの導電部とを有するヒューズエレメントであって、各前記中間部が、前記溶断部における一対の端部と、一対の前記導電部との間に接続され、前記溶断部及び二つの前記中間部が前記ハウジングの内部空間内に設置され、各前記導電部が前記開口から前記ハウジング外に延出しているヒューズエレメントと、
前記ハウジングの開口に取り付けられている蓋と、
前記ハウジングと、前記蓋と、前記ハウジングにおける前記蓋の取り付け箇所に位置する前記導電部とを被覆する封止体と、を備え、
前記ヒューズエレメントにおける二つの前記導電部は、前記封止体外に部分的に露出している、という点に特徴がある。

以上説明したように、本発明に係るキャビティ付き気密型表面実装ヒューズでは、ハウジングと、蓋と、ハウジングにおける蓋の取り付け箇所に位置するヒューズエレメントの導電部とを封止体によって被覆しているため、ハウジング、蓋及び導電部の間の隙間を完全に封止し、ハウジングの内部空間を気密状態にすることができる。気密型内部空間内にヒューズエレメントの溶断部が設置されていることで、溶断部が溶断した際に発生する電気アークによって外部の可燃性ガスが引火されることが回避される。そして、気密環境に設置された溶断部は外部環境による影響を受けにくくなるため、本発明のキャビティ付き気密型表面実装ヒューズは様々な環境への適用が可能となる。

本発明に係る第１実施形態のキャビティ付き気密型表面実装ヒューズの斜視図である。 図１に示すキャビティ付き気密型表面実装ヒューズの、封止体が省略された分解斜視図である。 図１に示すキャビティ付き気密型表面実装ヒューズの側面断面図である。 本発明に係る第１実施形態のヒューズエレメントの湾曲前の状態を示す平面図である。 本発明に係る第２実施形態のヒューズエレメントの湾曲前の状態を示す平面図である。 図５Ａに示すヒューズエレメントの湾曲後の状態を示す斜視図である。 本発明に係る第２実施形態のキャビティ付き気密型表面実装ヒューズの斜視図である。 本発明に係る第３実施形態のキャビティ付き気密型表面実装ヒューズの斜視図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係るキャビティ付き気密型表面実装ヒューズのいくつかの実施形態を詳細に説明する。

図１に示す本発明に係る第１実施形態のキャビティ付き気密型表面実装ヒューズ１ａは、ハウジング１０、ヒューズエレメント２０、蓋３０及び封止体４０を備える。

図２に示すように、ハウジング１０は開口１１及び内部空間１２を有する。本実施形態において、ハウジング１０は、直方体をなしており、平面視で長方形をなす横板１０１と、横板１０１の四つの縁部から垂直的に延出する縦板１０２とを有する。これら縦板１０２は、内部空間１２及び開口１１を構成するように互いに接続されている。直方体であるハウジング１０の開口１１は、長方形をなしており、対向する二つの第１縁部１１１、及び対向する二つの第２縁部１１２を有する。対向する二つの第１縁部１１１の高さは対向する二つの第２縁部１１２の高さよりも高い。ある実施形態において、図２に示すように、第１縁部１１１が長縁部であって第２縁部１１２が短縁部であり、且つハウジング１０がセラミック材料から構成されるが、本発明はこれに限定されない。

図２及び図４に示すように、ヒューズエレメント２０は、互いに直交する長手方向と短手方向を有する、平面視形状が略矩形状である板体から構成されており、溶断部２１、二つの中間部２２、二つの導電部２３を有する。ヒューズエレメント２０は、ハウジング１０の開口１１に固定されている。本実施形態において、二つの導電部２３は、ヒューズエレメント２０の長手方向における両端部にそれぞれ設けられ、溶断部２１は、長手方向における略中央部に設けられている。各中間部２２は、溶断部２１における一対の端部と、一対の導電部２３との間に接続されている。溶断部２１及び二つの中間部２２は、ハウジング１０の内部空間１２内に配置されており、且つハウジング１０の横板１０１に向かって下方へ湾曲されて弧状に形成されている。ヒューズエレメント２０の二つの導電部２３は、開口１１における二つの第２縁部１１２のそれぞれに設置されている。ある実施形態において、図４に示すように、溶断部２１は、第１部２１１と、当該第１部２１１から各中間部２２に延出する二つの第２部２１２とを有する。第１部２１１は一字状に形成されており、且つ第１部２１１の短手方向における幅は、各第２部２１２の短手方向における幅よりも小さい。また、第１部２１１の短手方向における幅は、各中間部２２の短手方向における幅よりも小さい。各第２部２１２に孔部２４が形成されており、溶断部２１が溶断すると、溶断箇所間の距離はこれら孔部２４の存在により増加し、その結果、電気アークが発生する確率は低くなる。各導電部２３には、貫通孔２３１が形成されている。ある実施形態において、ヒューズエレメント２０は銀、銅、ニッケル、スズ、アルミニウム及び亜鉛などの金属又はこれらの合金から形成される。別実施形態において、ヒューズエレメント２０は、定格電流が比較的小さい（例えば０.５アンペア～１０アンペア）回路の保護に用いられるものとして、図５Ａに示すように、溶断部２１が非直線状すなわち蛇腹状に湾曲した平板状の経路に形成されており、これにより、中間部２２同士間の距離を広げることなく、溶断部２１の全長を長くすることができる。ここで、溶断部２１の短手方向における幅Ｄ１は、中間部２２の短手方向における幅Ｄ２よりも大きい。そして、図２に示す実施形態と同様に、ハウジング１０の内部空間１２内に設置される前に、ヒューズエレメント２０の溶断部２１及び二つの中間部２２は、図５Ｂに示すように、横板１０１に向かって下方へ湾曲されて弧状に形成され、すなわち、溶断部２１及び二つの中間部２２は、開口１１から離れるように湾曲されている。加えて、溶断部２１の短手方向における両縁部も開口１１から離れる方向に湾曲されている。これにより、溶断部２１の短手方向における幅が小さくなるため、ハウジング１０の内部空間１２へのヒューズエレメント２０の設置がより容易となる。

図２及び図３に示すように、蓋３０は、ヒューズエレメント２０の溶断部２１をハウジング１０の内部空間１２内に封入するように、ハウジング１０の開口１１内に取り付けられている。本実施形態において、蓋３０は、直方体をなしており、対向する二つの第３縁部３１と、対向する二つの第４縁部３２とを有する。二つの第４縁部３２は、開口１１の二つの第２縁部１１２のそれぞれに設置され、図１に示すように、蓋３０の外表面３０１は、開口１１の対向する二つの第１縁部１１１と面一となる。ヒューズエレメント２０の二つの導電部２３は、開口１１の対向する二つの第２縁部１１２のそれぞれに設置されて開口１１外に露出している。ある実施形態において、蓋３０はセラミック又はプラスチックから形成されている。

図１及び図３に示すように、封止体４０は、ハウジング１０と、蓋３０と、ハウジング１０における蓋３０の取り付け箇所に位置する導電部２３とを被覆し、ハウジング１０、蓋３０及び導電部２３の間の隙間を封止する。これにより、ヒューズエレメント２０の導電部２３が部分的に封止体４０外に露出しながらも、ハウジング１０の内部空間１２は気密な状態となる。また、図１に示すように、封止体４０外に露出している導電部２３は、蓋３０の外表面３０１に対応する封止体４０の表面４０１に沿うように蓋３０に向かって湾曲されている。このようにして、キャビティ付き気密型表面実装ヒューズ１ａが構成される。各導電部２３に貫通孔２３１が形成されているため、封止体４０に沿うように各導電部２３を湾曲することが容易となる。ある実施形態において、封止体４０はインサート成形（ｉｎｓｅｒｔ ｍｏｌｄｉｎｇ）によって形成され、封止体４０としては、シリコーン（ｓｉｌｉｃｏｎ）、エポキシ樹脂（ｅｐｏｘｙ）、ナイロン（ｎｙｌｏｎ）又はエンジニアリングプラスチックが挙げられるが、これらに限定されない。

ある実施形態において、ハウジング１０、蓋３０及びヒューズエレメント２０の組み立てに際し、ヒューズエレメント２０の導電部２３におけるハウジング１０から露出している部分は、ハウジング１０及び蓋３０が封止体４０によって被覆された後に、封止体４０の表面４０１に沿うように湾曲される。

図６に示す本発明の第２実施形態に係る表面実装ヒューズ１ｂは、図１に示す第１実施形態の表面実装ヒューズ１ａと略同一の構成を有する。但し、本実施形態では、ハウジング１０の開口１１における対向する二つの第１縁部１１１と対向する二つの第２縁部１１２とは高さが同一である。蓋３０は、外表面３０１と、開口１１における二つの第１縁部１１１及び二つの第２縁部１１２とが面一となるように、開口１１内に収容されている。本実施形態では、ヒューズエレメント２０の二つの導電部２３は、開口１１の二つの第２縁部１１２から開口１１外へ露出している。ハウジング１０と、蓋３０と、ハウジング１０における蓋３０の取り付け箇所に位置する導電部２３とが封止体４０によって被覆された後、二つの導電部２３における封止体４０外に露出している部分は、当該部分に対応する第２縁部１１２とハウジング１０の外側面とを被覆する封止体４０に沿うように湾曲される。

図７に示す本発明の第３実施形態に係る表面実装ヒューズ１ｃは、図６に示す第２実施形態と略同一の構成を有する。但し、本実施形態では、ハウジング１０の開口１１における対向する二つの第２縁部１１２のそれぞれに二つの係合溝１１３が形成されていると共に、開口１１内に収容されている蓋３０における対向する二つの第４縁部３２のそれぞれに、開口１１の第２縁部１１２における係合溝１１３に対応する二つの係合部材３２１が横方向に延設されている。係合部材３２１は、開口１１に形成された係合溝１１３に締りばめ状態で嵌合され、蓋３０の外表面３０１は、開口１１における二つの第１縁部１１１及び二つの第２縁部１１２と面一となる。ある実施形態において、蓋３０はプラスチックから形成される。

以上のように、ハウジング及び蓋が封止体によって覆われているため、ハウジングの内部空間は気密状態となっている。気密型内部空間内にヒューズエレメントの溶断部が設置されていることで、溶断部が溶断した際に発生する電気アークによって外部の可燃性ガスが引火されることが回避される。そして、気密環境に設置された溶断部は外部環境による影響を受けにくくなるため、本発明のキャビティ付き気密型表面実装ヒューズは様々な環境への適用が可能となる。

上述した実施形態は例示にすぎず、本発明を限定するものではない。本発明を上記実施形態により説明したが、本発明はこれら開示された実施形態に限定されず、当業者であれば、本発明の技術的思想を逸脱することなく、様々な変更および修飾を加えて均等物とすることができる。したがって、上記実施形態に変更、改変および修飾を加えた内容もまた、本発明の技術的思想に含まれるものである。

１ａ、１ｂ、１ｃ キャビティ付き気密型表面実装ヒューズ
１０ ハウジング
１０１ 横板
１０２ 縦板
１１ 開口
１１１ 第１縁部
１１２ 第２縁部
１２ 内部空間
２０ ヒューズエレメント
２１ 溶断部
２１１ 第１部
２１２ 第２部
２２ 中間部
２３ 導電部
２３１ 貫通孔
２４ 貫通孔
３０ 蓋
３０１ 外表面
３１ 第３縁部
３２ 第４縁部
４０ 封止体
４０１ 表面

Claims (7)

1. 開口及び気密型内部空間を有するハウジングと、
   溶断部と、二つの中間部と、二つの導電部とを有するヒューズエレメントであって、各前記中間部が、前記溶断部における一対の端部と、一対の前記導電部との間に接続され、前記溶断部及び二つの前記中間部が前記ハウジングの内部空間内に設置され、各前記導電部が前記開口から前記ハウジング外に延出しているヒューズエレメントと、
   前記ハウジングの開口に取り付けられている蓋と、
   前記ハウジングと、前記蓋と、前記ハウジングにおける前記蓋の取り付け箇所に位置する前記導電部とを被覆する封止体と、を備え、
   前記ヒューズエレメントにおける二つの前記導電部は、前記封止体外に部分的に露出し、
   前記ハウジングの開口は、長方形をなし、且つ、対向する二つの第１縁部及び対向する二つの第２縁部を有し、
   前記ハウジングの蓋は、直方体をなし、且つ、前記気密型内部空間側に、対向する二つの第３縁部及び対向する二つの第４縁部を有し、
   前記開口における二つの前記第１縁部の高さは、二つの前記第２縁部の高さよりも高く、
   前記蓋の二つの前記第４縁部は、前記開口の二つの前記第２縁部のそれぞれに設置され、且つ前記蓋の外表面は前記開口の二つの第１縁部と面一となり、
   前記ヒューズエレメントの二つの前記導電部は、前記開口の二つの前記第２縁部のそれぞれに設置され、且つ各前記導電部における前記封止体外に露出している部分は、当該部分に対応する前記蓋の外表面を被覆する前記封止体に沿うように湾曲されている、キャビティ付き気密型表面実装ヒューズ。
2. 二つの前記中間部及び前記溶断部は、前記開口から離れるように湾曲した弧状に形成されている、請求項１に記載のキャビティ付き気密型表面実装ヒューズ。
3. 前記ヒューズエレメントの前記溶断部は、
   第１部と、
   前記第１部の両端部から延出し、且つ対応の前記中間部にそれぞれ接続される二つの第２部とを有し、
   二つの前記第２部のそれぞれに孔部が形成されている、請求項１又は２に記載のキャビティ付き気密型表面実装ヒューズ。
4. 前記溶断部の前記第１部は一字状に形成されており、
   二つの前記中間部の幅は、前記溶断部の前記第１部の幅より大きい、請求項３に記載のキャビティ付き気密型表面実装ヒューズ。
5. 前記ヒューズエレメントの各前記導電部に貫通孔が形成されている、請求項１から４のいずれか一項に記載のキャビティ付き気密型表面実装ヒューズ。
6. 前記ヒューズエレメントは、銀、銅、ニッケル、スズ、アルミニウム、亜鉛又はこれらの合金から形成される、請求項１から５のいずれか一項に記載のキャビティ付き気密型表面実装ヒューズ。
7. 前記ヒューズエレメントの前記溶断部は蛇腹状に湾曲している、請求項１又は２に記載のキャビティ付き気密型表面実装ヒューズ。

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