JPH077634B2

JPH077634B2 - 限流ヒユ−ズ

Info

Publication number: JPH077634B2
Application number: JP61086956A
Authority: JP
Inventors: フランク・ローレンス・キャメロン
Original assignee: イートンコーポレイション
Priority date: 1985-04-17
Filing date: 1986-04-14
Publication date: 1995-01-30
Anticipated expiration: 2010-01-30
Also published as: US4626817A; AU592332B2; GB2174256B; CA1251500A; AU5596286A; GB8607032D0; GB2174256A; JPS61243632A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、電流遮断装置に関し、特に23KV及びそれ以上
の電圧下での使用に適した全電圧範囲限流ヒューズに関
する。

（従来の技術）ストラップまたは薄いリボンを持つ限流ヒューズの時間
対電流溶断特性は、比較的急勾配の逆関係を持つことに
その特徴がある。小さな反時限特性を持つ限流ヒューズ
の方が望ましく併用する機器と調和し易いことが知られ
ている。経験上、細い線を用いた放出形ヒューズは、可
溶体が線であるため反時限溶断特性が小さいことが知ら
れている。

従来型のヒューズには、錫線ヒューズ素子と一つまたは
それ以上の銀製の限流ストラップまたはリボンを直列に
接続したものがある。このような組合わせによると、望
ましい小さな反時限特性が得られる。しかしながら、従
来型のヒューズは、錫線が柔軟で壁厚の大きなシリコン
ゴム製の管内に封入されているために、複雑な構造にな
る。管は強靱なガラス繊維織布の被覆に覆われていて、
電流遮断時の錫の溶融及び発弧によって発生する圧力で
シリコンゴム製の管が破裂して、小電流の遮断を助ける
能力を失ってしまうことがないように保護されている。
シリコンゴム管を用いたヒューズでは、小電流の遮断
は、管内に発生した圧力により溶融した錫が管及び電流
パスの外の比較的冷たい砂内に吹き出し、管の端部付近
で凝縮することによって起こる。大電流の遮断は、バッ
クアップ型限流ヒューズにおけると同様に、直列接続さ
れた銀ストラップの溶断により行なわれる。

このため、限流ヒューズは垂直向きに取りつけられるこ
とが多く、ヒューズの上部のほうが下端部よりも高温に
なって、溶断温度が影響を受ける。これは、錫線が管の
高温端部に配設されるときに特にそうであり、その結
果、錫線の溶断特性が変動する。即ち、錫線が一方の端
部にあると、溶断特性の変動幅が大きくなり、その結果
その変動幅が過度に大きく他の機器との調和性の乏しい
装置になってしまう。

（発明が解決しようとする課題）本発明は、管形のケーシングと、ケーシング各端部にあ
る端子と、ケーシング内部に位置し一端部が一方の端子
に接続され他端部が他方の端子に接続されている可溶体
とから成り、可溶体が大電流遮断特性を持つ第一可溶素
子と小電流遮断特性を持つ第二可溶素子とから成り、第
二可溶素子が第一可溶素子の中間に配設されてそれと直
列回路を形成しており、粒状の消弧充填剤がケーシング
内の可溶体を取り囲んでおり、複数の離隔した支持部材
が管形ケーシング内の粒状消弧充填剤中を該ケーシング
の縦方向に延びてその上に螺旋形に捲回した可溶体を支
持しており、支持部材と可溶体との間に可溶体が溶融す
る温度になるとガスを発生して可溶体の切断を助ける抑
制子を設けたことを特徴とする小さな反時限特性を持つ
限流ヒューズを提供する。

好ましくは、可溶体は銀または銅のような大電流遮断特
性を持つ第一可溶素子と錫のような小電流遮断特性を持
つ第二可溶素子とから成り、第二可溶素子が第一可溶素
子の中間に配設され第一可溶素子と接続されて直列回路
を形成し、粒状の消弧充填剤がケーシング内に充填され
可溶体を取り囲んでおり、充填剤は好ましくは第二可溶
素子を取り囲む炭酸カルシウム及び第一可溶素子を取り
囲む砂とから成る。

本発明のヒューズの利点は、ヒューズと他の保護装置及
び被保護装置との調和を容易にする極めて望ましい小さ
な反時限特性を持つこと、小電流遮断特性に影響を及ぼ
す熱損傷を受け易い材料を使用していないこと、並びに
炭酸カルシウムが800℃においても安全に働いて錫のよ
うな低融点の金属の使用を可能にすることである。

以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明
する。

（実施例）第１図に限流ヒューズ５を図示してあるが、ヒューズ５
は、端部キャップ即ち端子９、11を持つ管形ヒューズ・
ホルダーまたはハウジング若しくはケーシング７と、可
溶体13と、可溶体を支持する支持部材15とから成る。ホ
ルダーまたはハウジング７は円筒形であり、ガラス・メ
ラミン材料等の絶縁材料から構成できる。端部キャップ
即ち端子９、11は好ましくは銅のような導電率の高い金
属から成り、外面全体に銀メッキを施してもよい。端子
９、11は、各端子の周面上に間隔をあけて設けた保持ピ
ン17等の適宜な手段で所定位置に保持することができ
る。

可溶体13は、大電流遮断特性を持つ第一可溶素子19、21
と、小電流遮断特性を持つ第二可溶素子23とから成る。
第一可溶素子19、21の両端部は、対応する端子に接続さ
れている。従って、素子19は25のところで端子９に電気
的に接続され、素子21は27で端子11に電気的に接続され
ている。中間部分に配設された第二可溶素子23は29のと
ころで第一可溶素子19に接続され、31のところで第一可
溶素子21に接続されている。その結果得られる細長い可
溶体13は、端子９と11の間に延び端子９と11に支持され
た少なくとも２本の細長い絶縁支持部材15に支持されて
いる。

ヒューズ５全体としての回路は、端子９から、素子19、
23及び21を介して、端子11に延びる。ハウジング７の内
部には、符号33、37及び39で示す粒状耐高温性物質が充
填されている。

第一可溶素子19、21は、所望の電流遮断特性に応じて、
開口部を持つまたは切り込みのある比較的高融点のリボ
ン状金属から形成される。素子19、21に適する金属類と
しては純銀、純銅または銀または銅の合金類を挙げるこ
とができ、銀は約980℃で溶融し、銅は約1082℃で溶融
する。回路を流れる電流量を減少させ故障時に発生する
エネルギー量を減少させて電流制限作用を発現させるた
めに、素子19、21には孔を開けておくことが好ましい。

第二可溶素子23は、カドミウム、錫及び亜鉛から成る群
から選択された金属のような比較的低融点の材料から成
る。融点が約232℃の錫を線の形で使用するのが好まし
い。

第１図に示すように、可溶体13は、離間させた複数の支
持部材15上に螺線形に捲回して配設されている。支持部
材15との各接点には、通常、メラミン等の成形絶縁材料
から成る抑制子35を設ける。抑制子は、好ましくは、対
応する素子19、21または23（銀の合金類または錫の合金
類）の材料の溶融温度に匹敵する溶融温度を持ち、素子
の切断を助けかつアークを冷却するガスを発生し、抑制
子のところの素子に発生するアークを速やかに消弧して
再点弧が継続することがないようにするものである。し
かしながら、抑制子35のない支持部材15上に可溶体13を
配設することもできる。

耐高温性充填剤33は、好ましくは、異なる物質が充填さ
れる隣接する複数の区域から成る。第一可溶素子19、21
を取り囲む充填剤区域37、39は、好ましくは砂から成
る。第二可溶素子23を取り囲む充填剤区域41は、たとえ
ば炭酸カルシウム、石膏及び硼酸から成る群から選択さ
れた粒状または粉末状の消弧材料から成る。炭酸カルシ
ウム（CaCO₃）は、石膏及び硼酸が分解する温度よりも
かなり高い温度にならないと分解を始めない点から、石
膏及び硼酸よりも優れている。従って、CaCO₃によるガ
スは、アークを遮断するのに最も効果的な時点で発生す
る。細粉状のCaCO₃は素子23の周囲の熱を捕捉し、素子2
3の熱が失われないようにするので、最小溶断電流が低
下する。CaCO₃は細かい粉末状物質であり、ヒューズ・
パックに充填すると、極めて密着性の高い被覆を線状部
材23の周囲に形成する。素子23が溶融しアークがとび始
めると、CaCO₃は約825℃で劣化して素子を取り囲む狭い
トンネルの内部で分解し高圧の索条区域を形成し、溶融
している素子をアーク路から追い出して、再点弧能力を
維持できない冷却砂部分に追いやる。CaCO₃は溶融せず
に分解するため、フルグライト（fulgurite）は形成せ
ず、従って、溶断したヒューズの耐高電圧性の確保に極
めて効果的である。これは、23KVという高圧ヒューズの
場合にとって、特に重要な特性である。

特に、CaCO₃は破壊温度が極めて高い（約825℃）ので、
好ましい。CaCO₃のような、ヒューズが溶断してしまう
までは破壊されない物質を使用するのが好ましい。素子
23の融点に達するまでは錫から成る小電流遮断素子の内
部に熱を保持する密着性の高い被覆を形成し、該素子は
低い最小溶断電流で溶融する。

ヒューズ５の小さな反時限特性を第２図に図示したが、
図中には銀及び錫の時間対電流特性を対数目盛で示して
ある。錫線の溶融曲線43は、銀ストラップ素子19、21の
溶融曲線45と交差し、上方に位置している。曲線43の上
方の点線部分は、CaCO₃付着部の幅を変えることにより
実際の曲線43をどのように制御できるかを示すものであ
る。得られる曲線は、可溶素子の組み合わせによって達
成できる全体としての最終的な溶断特性のプロットであ
る。ヒューズ内部の電流を遮断するために錫の低い過負
荷電流対時間特性を利用し、ヒューズの温度が破壊温度
にまで上昇することがないようされていることがわか
る。更に、銀の持つ高過負荷または故障電流・短時間特
性が故障電流状態下でのヒューズを溶断に利用される。

要するに、本発明による反時限特性の小さい限流ヒュー
ズは特定の需要を満たすものである。ヒューズを変圧
器、放出ヒューズ及びその他の保護装置と調和させる問
題があるためこれまで当該分野の業界が製造販売するも
のには制約があった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるヒューズの断面図である。第２図は、可溶素子の時間対電流特性曲線を示す対数グ
ラフである。５……ヒューズ７……ハウジング９、11……端子 13……可溶体 15……支持部材 19、21……第一可溶素子 23……第二可溶素子 33、37、39……充填剤区域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】管形のケーシングと、ケーシング各端部に
ある端子と、ケーシング内部に位置し一端部が一方の端
子に接続され他端部が他方の端子に接続されている可溶
体とから成り、可溶体が大電流遮断特性を持つ第一可溶
素子と小電流遮断特性を持つ第二可溶素子とから成り、
第二可溶素子が第一可溶素子の中間に配設されてそれと
直列回路を形成しており、粒状の消弧充填剤がケーシン
グ内の可溶体を取り囲んでおり、複数の離隔した支持部
材が管形ケーシング内の粒状消弧充填剤中を該ケーシン
グの縦方向に延びてその上に螺旋形に捲回した可溶体を
支持しており、支持部材と可溶体との間に可溶体が溶融
する温度になるとガスを発生して可溶体の切断を助ける
抑制子を設けたことを特徴とする小さな反時限特性を持
つ限流ヒューズ。
【請求項２】第二可溶素子が、第一可溶素子の最小溶断
電流特性より小さな最小溶断電流特性を持つ金属導体か
ら成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
ヒューズ。
【請求項３】第一可溶素子が、銀及び銅から成る群から
選択されたものであることを特徴とする特許請求の範囲
第２項に記載のヒューズ。
【請求項４】第二可溶素子が、錫、亜鉛及びカドミウム
から成る群から選択されたものであることを特徴とする
特許請求の範囲第３項に記載のヒューズ。
【請求項５】第一可溶素子が銀であり、第二可溶素子が
錫線であることを特徴とする特許請求の範囲第３項また
は第４項に記載のヒューズ。
【請求項６】第二可溶素子が炭酸カルシウム粉末粒子か
ら成る充填剤に取り囲まれていることを特徴とする特許
請求の範囲第１項乃至第５項の何れかに記載のヒュー
ズ。
【請求項７】第一可溶素子が銀及び銅から成る群から選
択された金属であり、第二可溶素子が錫であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項乃至第６項の何れかに記
載のヒューズ。
【請求項８】抑制子がメラニンより成る成形絶縁材料で
形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
に記載のヒューズ。