JPH0210623A

JPH0210623A - 電気ヒューズ

Info

Publication number: JPH0210623A
Application number: JP1064028A
Authority: JP
Inventors: Michel Goldstein; マイケル・ゴールドスタイン; Kenneth D Howton; ケネス・ディー・ホートン; Larry L Jones; ラリー・エル・ジョーンズ
Original assignee: Brush Fuses Inc
Current assignee: Brush Fuses Inc
Priority date: 1988-03-17
Filing date: 1989-03-17
Publication date: 1990-01-16
Also published as: EP0333483A3; CA1304113C; EP0333483A2; US4893106A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、電気ヒユーズ、特に全領域ヒユーズに関す
る。

〔従来の技術〕

短絡と過負荷、即ち持続過電流に対する保護をするため
二種のヒユーズが長い間使用されている。

「三素子」ヒユーズは、その様な保護をする第一の種類
である。これ等のヒユーズは実際のところ一つのユニッ
トに二つのヒユーズ、つまり短絡遮断器と遅延過負荷遮
断器が直列に設置しである。

このようなヒユーズを作製する経費は、どうしても高く
き、非常に高張る。「全領域」ヒユーズは短絡と過負荷
の両方を解決するために提唱されているもう一つの種類
のヒユーズである。前記ヒユーズは公称電圧又はそれ以
下で動作している場合、このヒユーズを開にするどんな
電流でも消すことができる。この電流こそは、短絡又は
維持した過電流であるか、あるいはこのヒユーズが異常
に高い周囲温度で動作する場合、公称電流又はそれ以下
の電流である。典型的には、全領域ヒユーズには絶縁材
のチューブと、端子と、前記端子とアーク放電を抑制す
る充填材、通常砂の間の溶断可能な結合部とがある。と
ころで、三素子ヒユーズと全領域ヒユーズは両方とも短
絡と過負荷を阻止するために設計されている。この二つ
の種類に対して適用できる性能の基準は種々の点で異な
っている。

種々の等級の全領域ヒユーズは、１００Ａ又は２００Ａ
の様な非常に高い短絡電流を利用する回路で使用される
ため、高い遮断容量を有することが要求されている。そ
の様な全領域ヒュースは、−般に封入した砂中の銀のヒ
ユーズ結合部を有する「銀・砂」構造である。全領域ヒ
ユーズの銀結合部が高価であることは、長年の関心事で
ある。銀の板は銅の板の約１２倍の価格になる。従って
、銅、銅合金又は他のヒユーズ結合部を使用することは
、魅力的な代替品となる。しかしながら、銅のヒユーズ
部品は、低ピーク貫通電流と除去エネルギが基準となる
所謂高性能ヒユーズで商業上未知のようである。

ここで使用する用語「ヒユーズ結合部」は、ヒユーズ端
子間の溶断する結合部分を指す。この意味でのヒユーズ
結合部は、低電流仕様のヒユーズで一個のヒユーズ素子
から成る。又はヒユーズ結合部は大電流仕様のヒユーズ
に対して並列にした複数個のヒユーズ素子からなる。こ
こで使用する用語「ヒユーズ素子」は、ヒユーズ端子間
の電流通路をもたらす溶断する個別導体、通常細片を指
している。

全領域ヒユーズでは、ヒユーズ素子（又は多重並列ヒユ
ーズ素子）は、通常その長さに沿って離して設置した複
数の遮断片を保有する。

全領域ヒユーズのヒユーズ素子の遮断片は大抵短絡を遮
断するために設計されている。少なくとも一個の遮断片
は、過負荷に応答する。−個の過負荷遮断片は、短絡を
遮断するためと、過負荷を遮断するための両方の能力に
寄与している。

全領域ヒユーズのヒユーズ素子の過負荷遮断片は種々の
方法で形成できる。過負荷片の一般的な形状は「ｍ効果
」に依存していて、ヒユーズそし局部的に狭くして首部
分又は複数の並列な首部分に形成され、このヒユーズ素
子は首部分のところ又はその近くに低融点金属を保有し
ている。前記低融点金属は、過負荷が生じると溶融して
流れる。

そして、各々の首部分で合金化する。そうすると首部分
の抵抗値が上昇し、温度上昇を強め、過負荷を遮断する
ため、合金化、溶融及び首部分の分離を強める。過負荷
遮断片を提供する他の方法が知られている。

大電流仕様の全領域ヒユーズでは、各ヒユーズ結合部は
通常複数の並列接続した銀の板から成る。

これ等の結合部の銀は、この様なヒユーズを作製する場
合、主要な経費となる。更に、経費の高いのは、複数の
独立したヒユーズを作製し、ヒユーズ端子にヒユーズ板
を多数接続することにある。

更に、このヒユーズ板は壊れ易いので、多数の板のヒユ
ーズ結合部を有するヒユーズを作製する間大変注意が必
要である。

ここで「カーテン」ヒユーズ素子と呼ばれるものは、多
数の並列接続ヒユーズ素子を有するヒユーズで、大電流
を流せる。「カーテン」ヒユーズ素子は多数の遮断片を
直列にした金属板である。

その場合、各遮断片はカーテン・ヒユーズ素子を貫通し
て延び、しかも各遮断片は並列にした多数の首部分を有
する。通常のヒユーズ素子とカーテン・ヒユーズ素子の
間の区別は、必ずしも明確ではない。通常のヒユーズ素
子には、各遮断片に一個の首部分又は数個の首部分があ
る。これに反にて、カーテン・ヒユーズ素子には一個の
遮断片の首部分の数は多数である。カーテン・ヒユーズ
素子は、優れた短絡遮断特性を有するが、カーテン・ヒ
ユーズ素子は多数の並列板のヒユーズ連結部を有するヒ
ユーズより、過負荷特性が劣ることが特徴である。カー
テン・ヒユーズ素子が知られていても、並列にした多数
の板は大電流の全領域ヒユーズに使用されている。

金属板を円筒にしたカーテン・ヒユーズ素子は公知であ
る。その様なヒユーズ素子は、壊れ易くヒユーズを組み
立てるのに注意深く取り扱う必要のある複数の分離した
溶断しやすい板に比べて、機械的に丈夫なユニットを形
成する。更に、アーク・クエンチ空間で一定の位置に設
置することの困難な多数の並列接続ヒユーズ板を有する
ヒユーズに比べて、カーテン・ヒユーズ素子の円筒形状
は、ヒユーズ中の全ての首部分の位置を決める。

しかし、円筒カーテン・ヒユーズ素子が知られていても
、多数の並列接続板を使用することは、全領域ヒユーズ
を固持する。全領域ヒユーズにカーテン・ヒユーズ素子
を用いることは、商業上知られていないように思える。

銀・砂ヒユーズの短絡遮断特性は、その後砂にバインダ
ー、特に珪酸塩・バインダーを入れて改良されている。

この様なヒユーズは、優れた短絡回路の保護をもたらす
。しかし、全領域ヒユーズ中の砂に珪酸塩バインダーを
加えると、過電流遮断特性を悪化させるか、無にする。

この発明はヒユーズの技術分野、数十年来散発的に導入
された僅かな発展によって知られる技術分野に重要な進
歩を表す。

一つの観点では、この発明は全領域ヒユーズのカーテン
・ヒユーズ素子、特に円筒カーテン・ヒユーズ素子を効
果的に使用させる。

他の一つの観点では、この発明は銀ヒユーズ素子が以後
要求さえているところに使用できるような銅と銅合金ヒ
ユーズ素子の向上した性能をもたらす。

他の観点では、この発明は銀結合部ヒユーズの大幅に改
良された性能をもたらす。

更に他の観点では、この発明は改良された過負荷特性を
有する斬新なヒユーズをもたらす。

この発明は銅、銅合金又は改良された全領域性能を有す
る銀結合部を具備する斬新なヒユーズ、どのヒユーズも
これ等の金属のカーテン・ヒユーズ結合部を存する。特
に、多数の並列接続した銀部品を有するヒユーズにのみ
見られる特性を具備する銅の円筒状カーテン結合部を有
する新規なヒユーズが得られる。

上記改良されたヒユーズの性能によって、結局作業と材
料の経費を低減して、多数の並列銀ヒユーズ素子を有す
るヒユーズの代わりに、比較的低価格のヒユーズを作製
できる。

同じ様に砂充填材と珪酸塩バインダーを入れたためによ
る改良された短絡特性を有し、過負荷に関する珪酸塩パ
イグーの有害効果にもかかわらず、優れた過負荷特性を
有する銀・砂ヒユーズが得られる。更に、銀カーテン・
ヒユーズ素子、銀円筒カーテン・ヒユーズ素子を有する
全領域ヒユーズを提供できる。

以下に詳細に説明し図面に示す図式ヒユーズは過負荷遮
断片を有するヒユーズ素子の回りに充填した砂を有し、
硼酸が全面に一様に分布させである。図中の有利なヒユ
ーズの充填剤には、砂とバインダーがある。砂自体は包
みの中に、及びヒユーズ素子に対してきつく充填しであ
る。バインダーは砂を結合させ、隙間を有する母材を形
成し、この母材は硼酸を含有している。充填した砂と珪
酸塩の母材は、硼酸と水又は非水性の賦形剤から成る液
体で充填し、余分な水又は他の媒体は、炉の中の様なと
ころで除去される。別な改良ヒユーズでは、珪酸塩バイ
ンダーを用いなくて、充填した砂はバインダーとして働
く硼酸によって結合する。この硼酸は、メタ硼酸、オル
ソ硼酸及び無水酸化物を含めたいろいろな形で存在する
。

短絡時には、全ての短絡遮断片の首部分の金属は見掛は
上固体状態から気体に移行する。首部分のあるところで
アークが形成され、小さなアーク室が形成され、溶融し
た砂で仕切られている。バインダーは、明らかにアーク
ガスをプラズマ圧が増大するように閉じ込め、アーク抑
制電圧を形成する。このため、及びヒユーズ連結部の首
部分で電流密度が上昇するので、通過最大電流とエネル
ギが減少する。

過負荷が生じると、ヒユーズ結合部の過負荷片にある首
部分が溶融する。溶融した首部分には硼酸が存在する。

この硼酸はフラックスとして作用し、流れる各首部分の
溶融金属を有し、各首部分の分岐部がアークを形成する
ように仕向ける。従って、溶融金属を砂の母材に流し込
むことになり、硼酸はアークの熱に曝されると束縛して
いた水成分を放出するので、アークを冷ましてアークの
消滅を助長すると信じられている。そして、このように
脱水した硼酸は電流を遮断することを助長する電気絶縁
をもたらすことも知られている。

以下に説明し、添付図面に示す図示したヒユーズには、
カーテン・ヒユーズ素子−特に円筒状のカーテン・ヒユ
ーズ素子−は一連の明確な電流遮断片を有する。並列接
続した首部分の列は電流通路を横切って拡がっている。

円筒状のヒユーズ結合部には、首部分の列が結合部を取
り囲んでいる。

複数の首部分は複数の穴を分離する金属である。

各人は電流通路を横切る仮想上の線分に対して次のもの
からオフセットされている。更に、これ等の穴は、各首
部分が仮想線に対して斜めになる形状である連続する首
部分は逆に傾斜しているので、首部分の連続する対は図
示した例では逆向きに発散する。アークは連続するオフ
セット穴によって形成される首部分で延びる。このアー
クは集中して狭い閃光リングを円筒状のヒユーズ素子の
回りに形成し、以下に示す利益をもたらす。

多重短絡遮断片は、ヒユーズ素子の端部の間で直列であ
り、上に述べた穴によって形成される。

しかしながら、種々の遮断片の穴は比較的早く溶融する
首部分とより遅く溶融する首部分を決める。

従って、遮断電流の波はピーク通過電流とアーク電圧の
鈍いピークの明確な限界を示し、保護する回路の装置の
損傷を保護する大きく急激なピークを防止する。

上に述べた特異な様相と実体及びその他を有するこの発
明の特徴は、この発明の図示した具体例の以下の詳細な
説明を種々の点で評価することにより明らかになる。こ
の分かり易い実施例は添付図に示しである。

〔実施例〕

図面を参照するに、第１図と第２図のヒユーズには、絶
縁チューブ１０、このチューブの端部を閉じる金属端子
１２、二つの円筒状のヒユーズ素子１４と１４ａ、及び
チューブ１０中の残りの全ての隙間を満たす充填剤１５
とがある。単一の円筒状のヒユーズ素子を使用すること
、及び二つ以上の上記ヒユーズ素子を使用することが考
慮される。各端子１２には、円板１２ａと羽根１２ｂが
ある。

このヒユーズは、ヒユーズ素子１４と１４ａの反対の端
部を円板１２ａにハンダ付は又は他の方法で接続して作
製される。絶縁チューブ１０を組立て、円板１２ａに固
定する。振動を加えて通常の処置によって、チューブ１
０と円板１２ａによって形成される封入体の全ての空間
に砂を満たし詰める。詰め込んだ砂には全体に空洞があ
る。

上に使用する用語「砂」は自然にある高純度石英の砂で
あるが、何らかの適当な粒径であればどんな粒状石英で
あってもよい。他の適当な安定な粒状材料も使用できる
。

次いで、砂には内部空間を完全に充填するために、アル
カリ金属シリケート、主にソーダ珪酸塩（例えば、適当
な粘度を有する水ガラス）滲みる込ませである。ヒユー
ズ素子を形成している砂粒子の表面と金属の表面は、水
ガラスで濡らしである。過剰な水ガラスをはかせ、ヒユ
ーズの内部にわたって隙間を取り除き、そしてヒユーズ
を焼結炉で乾燥する。珪酸塩は砂の粒子を結合させる硬
質バイダーを形成する。コロイダルシリケートの様な、
種々の電気的に使用できるバインダーが使用できる。充
填・排出穴１２ｃは最終的に封止される。

硼酸が次に注入される。硼酸は、この硼酸濃度を高める
ために、高温でほぼ飽和水溶液にされる。

この溶液は流動性があり、シリカ砂の隙間を充填するよ
うに使用される。ヒユーズを再び焼結乾燥するので、束
縛されていない水は除去される。その時、充填物は固化
し硬い状態になる。硼酸を滲み込ませた後、焼結乾燥の
時間と温度は最適性能のために制限されている。硼酸の
大部分は、製造が完了すると隙間の中に残り、硼酸は主
にその組成に水を含有している。硼酸は隙間の中で微細
なフレークとなる。充填剤は結局、粒子と粒子に対して
しかもヒユーズ素子の表面に対して完全にぴったりと詰
め込んである。従って、バインダーと硼酸は発生した多
孔性の硬い母材を隅から隅まで別々に分布する。充填剤
の隙間は無水硼酸によって部分的にのみ充填される。

ヒユーズ素子１４は、円筒状に形成する前の平坦な状態
で第３図に示しである。素子１４は銅であって、経済的
で、産業上の標準に合致して著しく適したヒユーズ構造
である。銅合金及び他のベース金属のヒユーズ素子１４
も、説明したように作製したヒユーズで優れた性能を持
って経済的に使用できる。バインダーを保有し、硼酸を
浸透させた充填した砂を有する銀ヒユーズ素子を用いる
ヒユーズは同じ電流と電圧仕様の通常の銀・砂ヒユーズ
よりかなり良好な性能を有する。比率を変えることによ
って、構造形状が種々のタイプのヒユーズに対して適用
できる。

第３図には、ヒユーズ素子１４には一連の溝１４ｂと一
連のタブ１４ｃがある。このヒユーズ素子は円筒状に形
成してあり、タブ１４ｃは溝１４ｂに通したのち曲げる
。このことは円筒状のヒユーズ素子を成形する一方向で
ある。長手方向の端部１４ｄは、ハンダで円板１２ａに
最終的に固定されるシリンダの端部となる。端部１４ｄ
の長さは、ヒユーズ素子の外周を決め、ヒユーズ素子が
一方の端部１４ｄから他のものにはこ運ぶ必要となる電
流仕様に合わせて可変する。ヒユーズ素子１４ａは同じ
構造であるが、端部１４ｄに対応するその端部はヒユー
ズ素子１４の端部に比べて短い。円筒状の形状では、ヒ
ユーズ素子１４は比較的ごつごつし、多数の壊れ易いヒ
ユーズ素子を使用するときより、取り扱い、円板１２ａ
に固定すする時、余り注意を必要としない。円板１２ａ
とヒユーズ素子１４ａ、又は素子１４と１４ａの結合し
た半組立品は非常に強く、ヒユーズの組立を完成させる
ことは、多数の並列銀結合部を有する一個のヒユーズを
組み立てるために必要な極端な注意は必要でない。

第３図中に示すようなヒユーズ素子１４は、ＡＣ６００
ｖの全領域ヒユーズのために設計されていて、従って五
個の電流遮断片を有する。これ等の遮断片１８の三個は
、第４図に示す形であり、第３図に円４で示しである。

上記電流遮断片２０のあと二つは、第５図に示した形で
あり、第３図に円５で示しである。更に、低融点金属又
は合金、この例では錫の外部被覆２２が中電流遮断片１
８に沿ったテープとして延びている。低融点テープ２２
のおかげで、中電流遮断片も過電流遮断片として使用さ
れる。一連の穴２４は、電流遮断片１日とは反対にテー
プ２２の側にある。ヒユーズの公称電流の１３５％（又
はそれ以上）の過電流の場合、錫テープ２２は溶融し、
この錫が上に流れ、中道断電流片１８の首部分と合金を
作る。穴２４は錫の逆流を抑制する一手段となる。

各短絡遮断片１８を形成する構造は、第４図に大きく拡
大して示しである。穴２６は長大にしてあり、ヒユーズ
素子を横切って、即ち一方の端部１４ｄから他方の端部
に流れる電流通路の一般的な方向を横切って延びる仮想
上の線Ａの反対側に交互に設置しである側部２６ａを有
する。穴２６の端部は半円で、この端部には次の穴のア
ークと反対に配設しであるアークがある。そしてこの端
部は狭い首部分２８を形成している。

板金属の固体部分３０は素子１４の広い表面から二つの
首部分２８に延び、別な固体部分３０ａも素子１４の広
い固体部分を二つの首部分２８に広げている。従って、
各首部分が一方の部分３０から他方の部分３０ａに延び
ている。正常時に首部分で生じた熱は、部分３０．３０
ａ及びヒユーズ素子１４の広い穴のない部分への伝導と
、首部分２日と部分３０及びヒユーズ素子１４の広い穴
のない部分を直接結合させる充填材１５に伝導させるこ
とによって放散する。各首部分２８が仮想線Ａに対して
斜めの線分Ｂに沿って延びる。首部分２８を溶かし、電
流遮断過程の始まりにこの首部分がギャップとなった時
、一方の端部１４ｄがら反対の端部１４ｄに繋がる電流
通路の一般的な方向に関連して斜めの線分に沿って、ア
ークが生じる。斜めの方向は一つの首部分・アークから
次の首部分・アークに交互に逆転する。即ち、首部分・
アークの各連続する対はヒユーズ素子１４の終端の端部
１４ｄ間のヒユーズ素子の長さ（電流通路）に対して拡
がっている。

第５図には電流遮断片２０の大きく拡大した詳細が示し
である。第５図の穴３２と首部分３４の関係は、穴２６
と３２の間の相違から生じる例外を除けば、第４図に関
連して上に述べたものと同じである。穴２６と３２の長
さはこの例にほぼ等しい。穴３２は穴２６よりもっと狭
いので、首部分３４は首部分２８よりもっと短い半径の
アーチ状の端部によって形成される。首部分３４首部分
２８より短いので、首部分３４の中心とヒユーズ素子１
４の隣接する熱放散部分の間の熱伝導距離が首部分２日
の芯の距離より短い。遮断片１８に共通して、遮断片２
０は交互に逆に傾斜した首部分を有する。つまり、各連
続する対の首部分が拡がり、首部分が溶融するに従って
延びるアークはヒユーズの長さに対して交互に角度を付
けて拡がる。

各遮断片に多数の首部分を有するカーテン・ヒユーズの
製作は、上に述べた穴のパターンによって容易になる。

有利さが少なくなるのは、穴が異なった形になり、互い
に異なった位置に置かれるので、首部分が斜めにならな
いか、各首部分と隣の首部分が逆向きに拡がらない点に
ある。しかしながら、拡がった首部分とこれ等の首部分
が始動させるアークは、第８図に示し、以下に更に詳し
く説明する−様な狭い放電部分３６の延びを助ける。

円筒状のヒユーズ素子には、首部分がある。この首部分
は充填材の互いに異なる間隔で設置した体積中に理想的
に分布しているので、充填材の冷却効果を有効に利用す
るため、理想的な位置に置かれている。更に、円筒状の
ヒユーズ素子の各遮断片には、別々に平行に接続したヒ
ユーズ板を用いる時に実際に使用されるものよりは、よ
り多い首部分を設けてもよい。ヒユーズの別々な板を間
隔を置いた位置に設置することは実際に困難であるので
、ヒユーズの公称電流を分割するために使用される首部
分の数は制限される。結局、円筒状のヒユーズ素子は効
果的に冷却させるために離して設置した比較的多くの数
の首部分を実用化する。

そうして、各首部分はより薄くでき、冷却が効果的に行
われるので通常大電流密度を通せる。首部分でより大き
い電流密度が流せると、短絡時に溶断すべき金属の量を
減らし、ピーク電流を低下させ、Ｉ”　ｔを満たす。

各首部分の幅と首対首の間隔の比は、ここでは大きい、
例えば１５対１で、高い正規電流を流せる。他の大きい
比も効果的である。例えば、１３対１から２０対１゜図
面に示すヒユーズは、銅の結合部１４を用いているが（
ヒユーズ素子１４ａは省いである）、Ｉ”　ｔの規格化
した限界内にある短絡試験をバスする。結合部１４に銀
を用いるところに、最も良いヒユーズが得られる。即ち
、短絡時に貫通電流が大幅に下がる。

利用できるカートリッジヒユーズは、密に充填した砂の
充填材を用いて全領域特性をもたらす。

全領域ヒユーズとしては、このヒユーズは短絡時及び過
負荷時のいずれにも、回路を守る。砂を珪酸塩バインダ
ーで固めたヒユーズは、短絡時に低減させたＩ”ｔを大
幅に改良するのに利用されている。しかし、珪酸塩処理
は過負荷に対する応答を弱める。上に説明した全領域ヒ
ユーズはバインダーでもたらした優れた短絡性能を有す
る。そして、この短絡特性はヒユーズ素子の首部分の電
流密度が高いので上昇している。即ち、これ等のヒユー
ズは過負荷遮断要求にも合っている。シリケート砂に硼
酸を−様に分配させると、所望の構成が過負荷遮断時に
延びるアーク側に得られることを保証する。

第１図のようなヒユーズの内部は、素子１４ａを省略し
であるが、短絡後に存在する条件で第７図に示しである
。閃光部分３６の−様な狭いリングが顕著で、非常に僅
かな燃焼が生ずることを示している、このことは、銅の
ヒユーズが銀の素子を有する同じヒユーズを用いるより
大きいピーク貫通電流とエネルギを通常もたらす場合で
も、短絡を解消する時にヒユーズ中で放出するエネルギ
の値を急激に制限する証拠である。閃光部分の間にかな
りの隙間が残しであるが、このことは図示したヒユーズ
が必要以上に長くしであることを示している。このため
、より短いヒユーズ結合部、従って同じ仕様の利用でき
るヒユーズに比べてより短い完全なヒユーズを作製する
ことが実際的である。

説明したように充填材中にカーテンヒユーズ結合部を有
する全領域ヒユーズは、過負荷で溶断した後、注目すべ
き外見を有する。つまり、閃光部分が過負荷遮断片のと
ころにのみ形成され、−個の閃光部分は極度に狭い。他
の遮断片１８と２０は無傷で残っている。通常のヒユー
ズで過負荷をを遮断するには、特徴のある異なった過程
を経過する。似た仕様の通常のヒユーズは充填した砂の
中に平行に接続した多数の銀ヒユーズ板を保有する。各
ヒユーズ片は短絡遮断及び過負荷遮断片用の長さに沿っ
て分布している一連の首部分とを有する。この様な通常
のヒユーズ中で過負荷を解消する過程では、平行に接続
したヒユーズ板の過負荷遮断片の全ては、最初極端に早
い継続で溶断する。即ち、注目すべきは、並列接続した
板の短絡遮断片の大抵のもの又は全部が過負荷遮断過程
の部分として溶断する。金属板のギャップはそれ等の遮
断片の代わりをし、閃光部分が形成される。

通常のヒユーズの形状で過負荷を解消することは、「切
換」過程に従って行われる。つまり、ギャップがヒユー
ズ結合部中で連続的に延びるに従って一方の結合部から
他の結合部に移動する異常電流と共に切り換わり、前に
形成したギャップでアークを再び発生させ、過負荷の異
常が完全に解消するまでアークを鎮める。

第４図と第５図のブリッジを形成する大部分のオフッセ
ト印刷したあるいは階段状にした関係、及び異なった長
さのブリッジ２８と３４を用いることは閃光部分を狭め
る重要なファクターである。

円筒状のヒユーズ素子の回りに延びるアークの形状は閃
光部分の狭いリングを形成する。これ等の閃光部分は、
短絡が解消されている時に形成される。長き首部分２８
が溶融し、最初に分断し、次いで首部分３４がそうなり
、それ等は中央部分で同じ幅である。同時に、遮断片１
８と２０が減少したピーク電流と貫通！”ｔを形成する
ために早い経過で働（。

説明したヒユーズの過負荷性能を更に検討することは効
果的である。長く働く過負荷は、錫テープ２２に隣接す
る遮断片１８の首部分を溶断する。

硼酸は充填した砂金体にわたって作用するので、これ等
の首部分で利用される。硼酸がないと、この様なヒユー
ズの過負荷特性は、珪酸塩バインダーによって害される
が、この様な害にもかかわらず、しかもカーテン・ヒユ
ーズの過負荷特性が悪化しても、説明したヒユーズは優
れた過負荷性能を有する。溶融した首部分で利用できる
硼酸が種々の効果を有すると考えられる。即ち、硼酸は
首部分の溶融した金属が砂母材に流れ、電流通路のそと
に移動するフラックスとして働き、アークの高温に曝さ
れ有効な硼酸から束縛水を解放してアークより熱を奪う
ことによって、及び、プラズマのアーク消弧圧力に加え
ることによって、硼酸がアークを鎮める。硼酸は高いア
ーク温度でも閃光部分に効果的な絶縁対であり、電流の
遮断を支援する。

従って、説明したヒユーズの優れた過負荷性能は、上に
注意したように、過負荷性能を害する種々の因子にもか
かわらず、達成される。記載したヒユーズも、銀より大
きな貫通電流ピークと■８ｔを流さす傾向にある銅の結
合部にもかかわらず優れた短絡性能を有する０例えば、
多数の並列ヒユーズ素子を有し、時間遅延部を欠いた銀
砂型の高性能ヒユーズに関して試験を行った。このヒユ
ーズは１００　ｋＡを使用できる試験回路中で４５　ｋ
Ａの典型的なピーク貫通電流を有する。この様なヒユー
ズに時間遅延部があると、ピーク貫通電流は大体６０　
ｋＡとなる。比較のために、上に説明した様に作製した
銅のヒユーズ素子１４を有し、力一テン・ヒユーズ結合
部である（二つの逆に作用する因子）同じ仕様の全領域
ヒユーズは４２　ｋＡピーク貫通電流しかない。このヒ
ユーズは過負荷遮断標準にも合い、時間遅延部にも合う
。

上に述べたヒユーズでは、珪酸塩のバインダーが（充填
した砂しかない充填材を有するヒユーズに比較して）ヒ
ユーズの改良された短絡遮断特性を与え、しかも過負荷
を遮断するのに珪酸塩の有害効果を砂と珪酸塩の母材の
隙間に硼酸を入れて修正している。珪酸塩を入れない修
正では、上に説明し、図面に示した構造を有する全領域
ヒユーズが作製され、このヒユーズでは充填材が硼酸で
を滲み込ませて焼結乾燥させた充填砂からなる。

乾燥させた硼酸の充填物を有する充填砂の充填材は、結
合母材であるので、硼酸がバインダーとして働き、その
特性に加えてアーク遮断を向上させる。

６００　Ｖと４００Ａの仕様に対して適合する構造（し
かし、ヒユーズ素子１４ａを省略しである）のヒユーズ
に関する比較試験を行った。種々の充填物を有するその
様なヒユーズは短絡及び過負荷性能に関して試験された
。即ち、ヒユーズＩは充填砂のみある充填物を有し、ヒ
ユーズ■は硼酸でのみ浸透させ、焼結乾燥させた充填砂
の充填物を有し、ヒユーズ■は、初めに説明したように
ソーダシリケートを浸透させ、次いで硼酸を浸透させ、
各浸透後に焼結乾燥させた充填砂の充填物を有する。以
下の事実は短絡時に利用できる電流が１００ｋＡで過負
荷として８００Ａ　（公称電流の二倍）を用いた結果で
ある。

ヒユーズＩの過負荷解消時間は、１２サイクルである。

他方、ヒユーズ■と■の解消時間は−サイクルより少な
い。予備比較では、短絡データはヒユーズ■のデータの
パーセントとして最良を示す。

ヒユーズ■と■のピーク電流は、それぞれヒユーズＩの
ピーク電流の８８％と８２％であった。ヒユーズ■と■
の解消するＩ”ｔは、それぞれヒユーズＩの解消するＩ
”　　ｔの８２％と５５％であった。

短絡時のヒユーズＩのピーク貫通電流は、アンダーライ
ター研究所（Ｕｎｄｅｒｖ４ｒｉｔｅｒｓ　Ｌｂａｏｒ
ａｔｏｒｙ）の実用標準で定めた限界を実際には僅かに
うらまたっている。従って、損傷を表している。

試験データは、ヒユーズ■が過負荷性能と短絡性能でヒ
ユーズＩより明らかに優れた全領域ヒユーズであること
を示している。しかし、ヒユーズ■も充填砂のみ詰めた
ヒユーズ■と比較して、短絡性能に明確な改良示してい
る。

ヒユーズ■の充填物は、硼酸で結合した充填砂の硬い母
材である。ヒユーズＩと■の短絡試験データはヒユーズ
Ｈの充填物中のバインダーとして硼酸の寄与が効果的で
あることを示している。ヒユーズ■のピーク貫通電流と
解消Ｉ”ｔは、充填砂のみの充填物を有するヒユーズ■
の値より明確に低い。ヒユーズ■とは異なって、充填砂
と硼酸を浸透させた充填物を有するヒユーズ■は２００
％の過負荷で全く良好に機能する。

公称電圧でのヒユーズＩ、■及び■の過負荷試験は、明
確な効果を示した。ヒユーズ■と■では、過負荷は厳密
に過負荷遮断片で解消されていた。

約１／８〜１／４インチの幅のギャップがヒユーズ素子
１４の過負荷遮断片の個所で延びていた。

ヒユーズ素子１４の短絡遮断片は損傷を受けないままで
あった。ヒユーズＩの過負荷試験は非常に異なった結果
を生んだ。ヒユーズ素子１４の金属は、燃焼してアーク
によって生じるギャップは約１・１／２インチになり、
はぼヒユーズの反対の端部に近ずき、ヒユーズの絶縁チ
ューブは破損熱に曝された。ヒユーズ■は、過負荷試験
で殆ど実行できなかった。

ヒユーズ■、■及び■と同じ構造を有し、充填砂と珪酸
塩バインダーの充填物を有する第四のヒユーズを試験で
きよう。しかし試験結果は新しい情報をもたらさないで
あろう。この第四のヒユーズは短絡に関してヒユーズ■
と同じに機能し、豊富な経験に基づくと、過負荷は遮断
しないであろう。

この技術の進歩は劇的である。つまり、多くの明確な結
果と恩恵が実現する。比較的広い範囲のヒユーズは現在
銀ヒユーズ結合部のみで達成される全領域ヒユーズは、
今や銅、銅合金及び他の低価格のヒユーズ素子で作製で
きる。上に説明した全領域ヒユーズ、つまり銅ヒユーズ
結合部を用いて作製した場合でも、説明した砂・珪酸塩
・硼酸を用いた全領域ヒユーズの短絡特性は、現在利用
できる銀砂全領域ヒユーズの性能と同じか、あるいはそ
れをうらまわる。カーテン・ヒユーズ素子は、多数の並
列接続した板を必要とする様な大電流仕様の全領域ヒユ
ーズに使用できる。特に、円筒状のカーテン・ヒユーズ
素子は、結合部が銅又はそれに類似なものであっても、
全領域ヒユーズの結合部として使用できる。銀のヒユー
ズ結合部及び、特に銀のカーテン・ヒユーズ結合部は、
過負荷特性を相当改善した全領域ヒユーズに使用できる
。ここに図示し、説明したヒユーズの形状は短絡部分と
分離した過負荷部分を結合して、一連のユニットにした
全領域ヒユーズより更にコンパクトなユニットになる。

大電流仕様の非常にコンパクトな全領域ヒユーズは、上
に説明したように、多数の並列銀ヒユーズ結合部を有す
る全領域ヒユーズに比較できるものとして作製できる。

この場合、各ヒユーズ結合部は短絡遮断片と一個の過負
荷遮断片を有する。

明らかに、上に述べた封入体の多くの変形及び変化した
応用は、当業者によって作製できる。従って、特許請求
項をこの発明の精神に従って広く解釈すべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明のカートリッジ・ヒユーズを具体化
した形状の縦断面図である。第２図は、第１図のヒユーズの平面２−２の断面図であ
る。第３図は、円筒形にする前の平板としての第１図及び第
２図のヒユーズのヒユーズ素子の平面図である。第４図と第５図は、第３図で引用数字４と５で記した円
によって規定した領域での第３図のヒユーズ素子の拡大
片の図面である。第６図は、第１図の卵印２によって表した第１図と第２
図のヒユーズの拡大図である。第７図は、短絡試験、絶縁チューブと充填材料を取り除
き、試験中に形成したヒユーズ素子と閃光部分を示し、
第１図と第２図のようなヒユーズの平面図である。図中引用記号：１０・・・絶縁チューブ、１２・・・金属端子、１４．１４ａ・・・ヒユーズ素子、１５・・・充填物、１８．２０・・・電流遮断片、２２・・・低融点テープ、２４．２６．３２・・・穴、３０・・・固体部分、３４・・・首部分。

Claims

【特許請求の範囲】１、絶縁チューブ及びこのチューブの端部を閉じる電気
端子を有する封入体と、前記端子を内部結合する前記封
入体中にあるヒューズ結合部と、ただ隙間に硼酸を詰め
て隙間を完全になくした前記封入体に対し蜜に充填した
不活性粒状アーク消弧材料、例えば砂とから成る電気ヒ
ューズ。２、絶縁チューブ及びこのチューブの端部を閉じる電気
端子を有する封入体と、前記端子を内部結合する前記封
入体中にあるヒューズ結合部と、隙間に硼酸を詰めて隙
間を完全になくし珪酸塩の様なバインダーで結合させた
砂ような不圧政粒状アーク消弧材料を有する前記封入体
中の充填材から成る電気ヒューズ。３、前記ヒューズ結合部は、多重電流遮断片を直列にし
て保有し、遮断片は多数の短絡電流遮断片と一個の過負
荷遮断片からなる請求項１又は２記載の電気ヒューズ。４、前記不活性粒状アーク消弧材と前記隙間中の硼酸は
、ほぼフューズ結合部に沿って拡がっていることを特徴
とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気フュー
ズ。５、硼酸を液体状態で前記粒状材料に導入し、乾燥させ
る製法で形成した請求項１〜４のいずれか１項に記載の
電気ヒューズ。