JP7393483B2 - 組立が容易なヒューズ - Google Patents

Description

本発明はヒューズに関し、特に回路に実装されて回路を保護するヒューズに関する。

従来のヒューズは、ケーシング内にヒューズエレメントを配置させて封止材で固定させることで製造されている。従来のヒューズはヒューズエレメントの位置決めが困難であり、ケーシング内に配置されたヒューズエレメントは、製造工程中に何らかの力を加えられると位置がずれてしまうことがある。ヒューズエレメントの位置のばらつきは、ヒューズ性能の不安定につながる。例えば、ヒューズエレメントの両端部間の距離にばらつきがあると、両端部間の距離が小さすぎるヒューズエレメントにおいては、溶断時に電気アークが発生することにより回路を即時に遮断できない虞がある。また、ヒューズエレメントとケーシングの壁面との間の距離によっても、ヒューズエレメントに対する外部の熱の影響は変化する。ヒューズエレメントとケーシングの壁面との間の距離が適切でない場合、過電流が流れる際に生じる高熱に応答してヒューズエレメントが即時に溶断されなくなり、その結果回路を即時に遮断できない虞がある。

したがって、ケーシング内でのヒューズエレメントの位置をいかにして固定させるかが本分野の喫緊の技術課題である。

本発明の目的は、組立中にヒューズエレメントの位置を容易に固定させることができ、これにより、前述したようなヒューズエレメントの位置のばらつきによる問題点を回避できる、構造が改良されたヒューズを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の組立が容易なヒューズは、
ヒューズエレメントと、前記ヒューズエレメントを支持する支持台座と、前記ヒューズエレメント及び前記支持台座を覆う蓋とを備え、
前記ヒューズエレメントは、溶断部、二つの連結部及び二つの端子を有し、前記溶断部の両端は、前記連結部のうちの一つと夫々連結され、各前記連結部の両端は、前記溶断部と、前記端子のうちの一つと夫々連結され、
前記支持台座は、係合台座及び二つの端部台座を有し、前記係合台座の両側に、軸心を有する係合溝が夫々穿設され、前記ヒューズエレメントの前記溶断部は、前記係合溝と係合するように前記係合台座に貫設され、各前記端部台座は、前記係合台座の両側から外方へ延出していて軸心を有し、前記端部台座及び前記係合溝は、当該端部台座の軸心と当該係合溝の軸心とが同軸となるように配置され、前記係合台座の高さは前記端部台座の高さよりも大きく、各前記端部台座は、互いに対向する側に第１表面及び第２表面を有し、前記ヒューズエレメントの二つの連結部は、前記端部台座の第１表面上に夫々配置され、前記ヒューズエレメントの二つの端子は、前記端部台座の端部及び第２表面に沿って折れ曲がるように配置され、
前記蓋は、主壁部、環状壁部及び少なくとも一つの位置決め部材を有し、前記環状壁部は前記主壁部の外周部を囲うように形成され、前記主壁部及び前記環状壁部によって内部収容室が画定され、前記位置決め部材は前記主壁部に設けられて前記内部収容室内に延出し、前記位置決め部材は、前記支持台座の前記係合台座における係合溝のうちの少なくとも一つに嵌合されていることを特徴としている。

上述したような係合台座及び位置決め部材の配置、及び上述したような溶断部及び係合台座の協働により、ヒューズエレメント、支持台座及び蓋の組み立て時に、精密な器具を用いることなくこれらを容易に位置合わせすることができる。したがって、本発明によれば、組み立てにかかる手間を削減することができ、その結果、製造コストを削減することが可能になる。

本発明の第１実施形態に係るヒューズを斜め上方から見た斜視図である。 本発明の第１実施形態に係るヒューズを斜め下方から見た斜視図である。 本発明の第１実施形態に係るヒューズの分解斜視図である。 本発明の第１実施形態に係るヒューズのヒューズエレメントを示す平面図である。 本発明の第２実施形態に係るヒューズのヒューズエレメントを示す平面図である。 本発明の第３実施形態に係るヒューズのヒューズエレメントを示す平面図である。 本発明の第３実施形態に係るヒューズのヒューズエレメントを示す平面図である。 本発明の第１実施形態に係るヒューズのヒューズエレメント及び支持台座の組立状態を示す図である。 本発明の第１実施形態に係るヒューズの支持台座を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態に係るヒューズの支持台座を示す斜視図である。 本発明に係るヒューズの蓋を斜め下方から見た斜視図である。 本発明の第１実施形態に係るヒューズの平面視断面図である。 本発明の第１実施形態に係るヒューズの断面斜視図である。 本発明の第１実施形態に係るヒューズの側面視断面図である。 本発明の第２実施形態に係るヒューズの平面視断面図である。 組み立て途中の本発明の第１実施形態に係るヒューズを斜め下方から見た斜視図である。

以下、本発明の意図する目的を達成するために採用された技術的手段を、実施形態を用いて図面を参照しながら説明する。 ここで、図面は、構成要素とそのアセンブリ間の関係を説明することによって構造又は方法に係る本発明を説明するためのものに過ぎないので、簡略化されている。したがって、図面に示された構成要素は、実際の数、実際の形状、実際の寸法及び実際のスケールで示されているわけではなく、図面に示された構成要素の寸法又はスケールは、拡大又は簡略化されている。より理解しやすいように、図中の構成要素を実際の数、実際の形状、実際の寸法やスケールから適宜変更しているが、実際の要素のレイアウトはより複雑である可能性がある。

図１から３に示すように、本発明に係るヒューズはヒューズエレメント１０、支持台座２０、蓋３０及び封止体４０を備えている。

ヒューズエレメント１０は、溶断部１１、二つの連結部１２及び二つの端子１３を有している。溶断部１１の両端は、連結部１２のうちの一つと夫々連結されている。各連結部１２の両端は、溶断部１１と、端子１３のうちの一つと夫々連結されている。ある実施形態（図４Ａを参照）において、溶断部１１の幅Ｌ_１は、連結部１２の幅Ｌ_２よりも小さく、連結部１２の幅Ｌ_２は端子１３の幅Ｌ_３よりも小さい。

ある実施形態（図４Ａを参照）において、溶断部１１、連結部１２及び端子１３は一体的に形成されたものである。これに対し、他の実施形態（図４Ｂを参照）において、溶断部１１Ａは溶接によって連結部１２Ａに固定されている。また、ある実施形態（図４Ａを参照）において、溶断部１１は直線状となっている。これに対し、例えば０.５アンペア～１０アンペアのような比較的小さい定格電流の回路の保護に用いられる他の実施形態（図４Ｃ及び図４Ｄ参照）のヒューズにおいて、溶断部１１Ｂは、蛇腹状（非直線経路状）に折れ曲がっている。これにより、連結部１２Ｂ間の距離を広げることなく、溶断部１１Ｂの全長を長くすることができる。なお、蛇腹状に折れ曲がっているとは、図４Ｃのように、溶断部１１Ｂがその両端部の間の複数箇所において折れ曲がっており、これにより、溶断部１１Ｂの両端部間が非直線経路状となることを意味する。更に、この実施形態のヒューズにおいて、溶断部１１Ｂの幅を小さくするために、溶断部１１Ｂの幅方向の両側部は下方に折れ曲がっていてもよい。

図２、３、５に示すように、支持台座２０はヒューズエレメント１０を支持するものであり、係合台座２１及び二つの端部台座２２を有している。係合台座２１は内部が中空であって集熱室２１０が設けられている。係合台座２１の両側に、軸心を有する係合溝２１１が夫々穿設されており、これら係合溝２１１は集熱室２１０と連通している。ヒューズエレメント１０の溶断部１１は、係合溝２１１と係合するように係合台座２１に貫設されている。各端部台座２２は、係合台座２１の両側から外方へ延出しており、軸心を有している。端部台座２２及び係合溝２１１は、端部台座２２の軸心と係合溝２１１の軸心とが同軸となるように配置されている。係合台座２１の高さＨ_１は端部台座２２の高さＨ_２よりも大きい。各端部台座２２の第１表面２２０に集熱溝２２１が凹設されている。ヒューズエレメント１０の二つの連結部１２は、対応の集熱溝２２１を覆うように端部台座２２の第１表面２２０上に夫々配置されている。集熱室２１０及び集熱溝２２１は熱を集める空間として機能する。ヒューズエレメント１０の溶断部１１を集熱室２１０に隣接して配置させたことで、溶断部１１は集熱室２１０内に蓄積された熱によって効果的に加熱されることになり、また、ヒューズエレメント１０の連結部１２を集熱溝２２１に隣接して配置させたことで、連結部１２は集熱溝２２１内に蓄積された熱によって効果的に加熱されることになる。すなわち、この構成によれば、ヒューズエレメント１０に過電流が流れて瞬間的な高熱が生じた際に、ヒューズエレメント１０の溶断部１１及び連結部１２は効果的に加熱されることになる。これにより、高熱に速やかに応答して溶断部１１が溶断するので、本発明に係るヒューズは回路をより確実に保護することができる。

ある実施形態（図６Ａを参照）において、係合台座２１の幅Ｗ_１１は各端部台座２２の幅Ｗ_２１よりも大きい。他の実施形態（図６Ｂを参照）において、係合台座２１Ａの幅Ｗ_１２は各端部台座２２Ａの幅Ｗ_２２と同一である。これらの実施形態を比較すると、図６Ａに示す実施形態の集熱室２１０は図６Ｂに示す実施形態の集熱室２１０Ａよりも広くなっている。したがって、図６Ａに示す実施形態の係合台座２１は、より優れた集熱効果を有し、また、溶断部１１の溶断時に必要な空間を提供することが可能である。一方、図６Ａに示す実施形態の支持台座２０と比べて、図６Ｂに示す実施形態の支持台座２０Ａはより小型である。

図３、７、９に示すように、蓋３０は、ヒューズエレメント１０及び支持台座２０に覆設されている。蓋３０は、主壁部３１、環状壁部３２及び少なくとも一つの位置決め部材３３を有している。環状壁部３２は主壁部３１の外周部を囲うように形成されている。主壁部３１及び環状壁部３２により、内部収容室３１０が画定されている。蓋３０は、内部収容室３１０と連通する開口３００を更に有し、開口３００は、環状壁部３２に隣接し且つ主壁部３１と対向するように形成されている。主壁部３１は、係合台座２１及び主壁部３１の間に集熱室２１０が閉ざされるように、支持台座２０の係合台座２１の縁部に当接している。環状壁部３２は、開口３００に隣接する部位に凹設された二つの切欠き３２１を有している。切欠き３２１は、ヒューズエレメント１０の端子１３に夫々対応しており、各端子１３は対応の切欠き３２１から外方へ延出している。位置決め部材３３は、主壁部３１に設けられて内部収容室３１０内に延出している。位置決め部材３３は、蓋３０と支持台座２０とが互いに対して位置決めされるように、支持台座２０の係合台座２１における係合溝２１１のうちの少なくとも一つに嵌合されている。ある実施形態において、各位置決め部材３３は、主壁部３１に設けられた本体部３３１、突出ブロック３３２及び二つのストッパープレート３３３を有している。突出ブロック３３２は、本体部３３１の一方側から主壁部３１に沿って延出するように形成されている。ストッパープレート３３３は、本体部３３１の両端部から内部収容室３１０へ延出するように形成されている。突出ブロック３３２は、対応する係合台座２１の係合溝２１１に嵌合されている。ストッパープレート３３３は、支持台座２０における対応の端部台座２２の端部に当接している。これにより、蓋３０及び支持台座２０は互いに対してより安定的に連結されることになる。

図２、３、１０に示すように、封止体４０は、ヒューズエレメント１０、支持台座２０及び蓋３０を互いに対して固定させるためのものであり、開口３００から蓋３０の内部収容室３１０内に充填されている。支持台座２０の集熱室２１０が蓋３０の主壁部３１によって閉ざされており、また、支持台座２０の集熱溝２２１がヒューズエレメント１０の連結部１２によって覆われているため、集熱室２１０及び集熱溝２２１内に封止体４０が充填されることはない。一例として、封止体４０は、エポキシ樹脂（ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ）、シリコーン樹脂（ｓｉｌｉｃｏｎｅ ｒｅｓｉｎ）などのような耐熱性のゲルである。ある実施形態において（図１１を参照）、集熱室２１０及び集熱溝２２１には、例えばけい砂、防爆砂又は難燃剤のような防爆材料５０を予め充填してもよい。難燃剤はメラミン、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等であってよい。ヒューズエレメント１０に過電流が流れてヒューズエレメント１０が溶断し始めた際に、瞬間的な高熱によって炎が発生することがあるが、防爆材料５０を設けることで燃焼現象の発生を防止することができる。

本発明に係るヒューズは以下のようにして製造される。まず、ヒューズエレメント１０を支持台座２０に取付ける（図５を参照）。このとき、係合溝２１１に溶断部１１が係合すれば、連結部１２及び端部台座２２は自ずと位置合わせするので、支持台座２０に対するヒューズエレメント１０の位置決めは容易である。次に、蓋３０をヒューズエレメント１０及び支持台座２０に取付ける（図３及び図７を併せて図１２を参照）。このとき、位置決め部材３３と係合台座２１の係合溝２１１とが互いに嵌合することで、蓋３０及び支持台座２０は互いに対して位置決めされる。最後に、封止体４０を蓋３０の内部収容室３１０内に充填した後（図２を参照）、端子１３を端部台座２２の端部及び第２表面２２２に沿うように折り曲げる。これにより、ヒューズエレメント１０、支持台座２０及び蓋３０の相対位置を固定させる。このように、溶断部１１、係合台座２１及び位置決め部材３３の協働により、ヒューズエレメント１０、支持台座２０及び蓋３０は、精密な器具を用いることなく容易に位置合わせすることができる。その結果、組み立てにかかる手間及びコストの削減が可能になる。

他の実施形態において、相対位置の固定は、封止体４０を用いることなく蓋３０及び支持台座２０の締りばめによって実現することもできる。蓋３０及び支持台座２０は、締りばめがより容易となるようにプラスチックで構成されてもよい。

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。

１０ ヒューズエレメント
１１ 溶断部
１２ 連結部
１３ 端子
２０ 支持台座
２１ 係合台座
２１０ 集熱室
２１１ 係合溝
２２ 端部台座
２２０ 第１表面
２２１ 集熱溝
２２２ 第２表面
３０ 蓋
３００ 開口
３１０ 内部収容室
３１ 主壁部
３２ 環状壁部
３２１ 切欠き
３３ 位置決め部材
３３１ 本体部
３３２ 突出ブロック
３３３ ストッパープレート
４０ 封止体
５０ 防爆材料

Claims (7)

1. ヒューズエレメントと、前記ヒューズエレメントを支持する支持台座と、前記ヒューズエレメント及び前記支持台座を覆う蓋とを備え、
   前記ヒューズエレメントは、溶断部、二つの連結部及び二つの端子を有し、前記溶断部の両端は、前記連結部のうちの一つと夫々連結され、各前記連結部の両端は、前記溶断部と、前記端子のうちの一つと夫々連結され、
   前記支持台座は、係合台座及び二つの端部台座を有し、前記係合台座の両側に、所定の軸心まわりに回転対称に配置された係合溝が夫々穿設され、前記ヒューズエレメントの前記溶断部は、前記係合溝と係合するように前記係合台座に貫設され、各前記端部台座は、前記係合台座の両側から外方へ延出していて所定の軸心まわりに回転対称に配置され、前記端部台座及び前記係合溝は、当該端部台座の軸心と当該係合溝の軸心とが同軸となるように配置され、前記係合台座の高さは前記端部台座の高さよりも大きく、各前記端部台座は、互いに対向する側に位置する第１表面及び第２表面と、端部とを有し、各前記第１表面は、対応の前記係合溝の底面に接続しており、且つ前記係合台座における対応の側から、対応の前記端部台座における前記端部に向かって延在し、各前記端部台座の前記第１表面に集熱溝が凹設され、各前記集熱溝の開口の周縁部は、対応の前記係合溝の前記底面から離間しており、前記ヒューズエレメントの二つの連結部は、前記端部台座の前記第１表面上に夫々配置されて対応の前記集熱溝を覆い、前記ヒューズエレメントの二つの端子は、前記端部台座の前記端部及び前記第２表面に沿って折れ曲がるように配置され、
   前記蓋は、主壁部、環状壁部及び少なくとも一つの位置決め部材を有し、前記環状壁部は前記主壁部の外周部を囲うように形成され、前記主壁部及び前記環状壁部によって内部収容室が画定され、前記位置決め部材は前記主壁部に設けられて前記内部収容室内に延出し、前記位置決め部材は、前記支持台座の前記係合台座における係合溝のうちの少なくとも一つに嵌合されている、組立が容易なヒューズ。
2. 前記係合台座は内部が中空であって集熱室が設けられ、
   前記係合溝は前記集熱室と連通し、
   前記主壁部は、前記係合台座及び前記主壁部の間に前記集熱室が閉ざされるように、前記支持台座の係合台座の縁部に当接している、請求項１に記載の組立が容易なヒューズ。
3. 封止体を更に備え、
   前記蓋は前記内部収容室と連通する開口を更に有し、前記開口は、前記環状壁部に隣接し且つ前記主壁部と対向するように形成され、
   前記封止体は前記蓋の開口から前記蓋の内部収容室内に充填されている、請求項１又は２に記載の組立が容易なヒューズ。
4. 前記蓋の環状壁部は、前記開口に隣接する部位に凹設された二つの切欠きを有し、二つの前記端子は夫々、二つの前記切欠きのうちの一つから外方へ延出している、請求項３に記載の組立が容易なヒューズ。
5. 前記支持台座の係合台座の幅は、各前記端部台座の幅よりも大きいか又は同じである請求項１又は２に記載の組立が容易なヒューズ。
6. 前記ヒューズエレメントの前記溶断部、前記連結部及び前記端子は一体的に形成されたものである、請求項１又は２に記載の組立が容易なヒューズ。
7. 前記溶断部は、蛇腹状に折れ曲がっている、請求項１又は２に記載の組立が容易なヒューズ。

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