JPS5942414B2 - 限流ヒユ−ズ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は限流ヒユーズに関し、殊に一対の導電性端子の
間で性縁性カー） ＩＪツジ中に懸架された可融性素子
を含み、該可融性素子が、その融解時に発生する電気ア
ークを拘束しそれによって限流回路通断特性を達成する
粒状物の庫体によってかこまれているような上記型式の
ヒユーズに関スル。

限流ヒユーズは回路電流の急激な遮断によって電気装置
、絶縁物等に極めて好ましくない大きな過渡電圧が生じ
ないような態様で電気装置や回路を故障電流から保護す
るのに普通用いられる。

このようなヒユーズは、経済性が重要な因子であってヒ
ユーズの交換を適尚な時間内に行なうことが許容される
ような場合に用いられ、すなわち回路を即時に再設定す
ることが要求される、遮断器や再閉路器が用いられるよ
うな場合とは異なった用途に用いられる。

限流ヒユーズのもつとも一般的に用いられている一つの
型式は、導電性の可融性素子またはリンクが二つの端子
間で絶縁カー） ＩＪツジ中に封入されそして微細に粉
砕した砂あるいはシリカのような多孔質粒状物の庫体に
よってかこまれている、いわゆる粒状多孔質物質を充填
した筒形ヒユーズである。

このようなヒユーズは可融性リングの溶融あるいは融解
によりそして可融性リンクの未溶融部分の間の電流を導
電するアークの発生によって動作する。

一般にアークが発生しているとき未溶融部分が可融性リ
ンクの溶融と共；（次第に離なれて行く。

限流特性は、動作アークをせまく拘束し、しかもアーク
の金属蒸気（アークによシ可融性リンクから放出される
金属の粒子又は蒸気）を多孔質充填材物質の細孔中に拡
散して比較的低温度の粒子上で凝結させもってアークか
ら金属蒸気を除去すると共にアークを可融性リンクが初
め占めていた空間にほぼ局限および拘束する多孔質の充
填材物質の性質によって得られる。

このようなヒユーズの限流特性に対して重要なのは、高
抵抗アークの両端に系統の電圧よシも実質的に庫いアー
ク電圧を生じるその特性である。

エネルギー保存則を考慮することにより、系統内に、系
統の過電圧に等しく且つアーク電流を迅速に零にしアー
クを消失させそして系統の電流を遮断するような極性を
備えた電圧が発生することとなる。

高電圧勾配アーク特性を有する限流ヒユーズに関しては
多くの問題がある。

もつとも大きな問題は物理的な構造が同一のヒユーズに
ついてアークの消弧時間及び回路の完全開放までの時間
のような電気的特性を均一に得ることが困難なことであ
る。

またこのようなヒユーズをアーク発生中における同一の
アーク電圧勾配と電流一時間特性を持つように再現性を
もって製造することは困難である。

上記の型式のヒユーズに関連する別の問題は所定の電流
の遮断に必要なヒユーズの大きさである。

これは一つには充填材としてカートリッジ中に用いられ
るシリカその他の物質の熱伝導性が低いことによる。

充填材のアーク拘束および電流制限媒質としての効果は
ヒユーズ動作時に発生したアークから熱エネルギーを除
去する能力によって大きく変わるので、このような充填
材の熱伝導度が低いことは欠点となる。

他方熱伝導度と導電度とは関係が密接なことが多く、し
かも充填材は高い絶縁耐力を持つ良好な絶縁体でなけれ
ばならないので、この問題は解決は未だ容易ではない。

したがって本発明の一つの目的は改良された電流遮断特
性を備えた上記の型式の限流ヒユーズを提供することに
ある。

簡略にのべれば、本発明の一つの具体例によれば改良さ
れた粒状物充填筒形限流ヒユーズは、絶縁性のカートリ
ッジと、その両端における一対の導電性端子とを含む。

導電性の可融性素子が対向する端子間に懸架されそして
高い絶縁耐力とすぐれた絶縁特性とを備えた耐火性の酸
化物またはチツ化物のような微粒子物質の密に詰込まれ
た多孔質塊体によってかこまれている。

この粒状物の庫体は、該庫体の各粒子の全表面をほとん
ど覆うが該庫体の多孔性にはさほど影響を及ぼさない無
機結合剤によって結合されて自己支持性の剛体となる。

この結合剤材料は電流遮断アークに曝されたときの粒状
物塊体の温度と同じ温度では粒状物塊体の絶縁性を劣化
させたシあるいはその機械的結合特性を失なったりしな
いようなものである。

好ましい具体汐すにおいては、この結合剤はたとえばコ
ロイド状シリカ等のような耐火性酸化物の補元性溶媒中
におけるコロイド状懸濁物の揮発残渣である。

本発明は以下添付図面中に図示されたその好ましい具体
例についての記載によってさらに容易に理解されよう。

′□上記のように、可融性素子をとシかこむア
ーク拘束物質の粒状物塊体を用いる限流ヒユーズの動作
の正確な物理的機構については充分に把握されていない
が、可融性素子の融点以上になるとその一部が溶融して
この近接部分の間にアークが形成されることは一般に認
められている。

このアークが燃焼するにつれて、可融性素子の近接部分
が溶融しアークの長さは可融性素子の長さのほとんど全
部ではなくてもその大部分にわたるように迅速に伸びる
。

アークが取り得る空間は理論的にはカートリッジ内の可
融性素子によって占められていた部分にほぼ限られるの
で、アークは著しく制約されて２００■／ｃＩＩｌ程度
の比較的高い電圧勾配を有する。

したがって、任意の所定のヒユーズについての電圧定格
は可融性素子の長さによって決まる。

低電圧用ヒユーズにおいては、たとえば線状あるいは薄
いリボン状の短い直線的な可融性素子がヒユーズカート
リッジの長手方向に延設される。

より高い電圧定格のヒユーズにおいては、所定のヒユー
ズカートリッジ内でより長い可融性素子を得るためした
がってより長いアークが得られるように、可融性素子は
らせん状にまたはその他の同様なコイル状、渦巻状また
はＳ字状の形に捲回される ヒユーズの溶融部分の長さ
が長くなるにつれて１回路に加わるアーク電圧が迅速に
立上るこの立上りは連続的であってヒユーズと関連する
回路および装置、特に誘導性の素子を含むこれらの回路
および装置に対して極めて有害な過渡電圧ピークを生じ
る瞬間的な高抵抗の形成が避けられる。

電流を伝導するアークの迅速な拡がりによって与えられ
るこの漸増する抵抗力ζ本質的に、ヒユーズの限流特性
が得られる機構である。

電流遮断アークの消滅はアーク拘束媒質によるアークの
拘束によって行なわれ、これによってアークの両端に高
電圧が発生し、系統内にこれに対向する逆向きの高電圧
を生じる。

この逆向きの電圧がアーク電流を零にする効果を生じる
。

したがって、このようなヒユーズは直流電流の遮断に効
果的であって交流回範におけるような自然に生起する電
流の零値に依在するものではない。

アーク発生中においては、アークを拘束するアーク拘束
基材の多孔質の性質によって金属蒸気が多孔質体の空隙
内に分散して基材の各粒子上に凝集され、熱の消散を助
けると共に外側のヒユーズカートリッジに加わる最大作
用力を制限する。

他方交流回路中においては、消弧は上記の効果と電流の
零値の生起もしくは電流の零値への接近との組合せによ
って起り、この時点でアークが消弧され、次の半サイク
ルが加えられても可融性素子を最初からとりかこんでい
た残存する粒状物基材の大きな電気抵抗のために再びア
ークを生じることはない。

しかし普通は交流回路に於ても、アーク電流は直流回路
の動作態様と同じように通常の電流零の値の生起前に零
に強制される。

交流の場合では電圧が各半サイクルの後半でピーク値か
ら減少して行くので、消弧は直流の場合よりも容易であ
る。

充填された粒状物によるアーク冷却型式の限流ヒユーズ
の上記の機構は必ずしも実際には行なわれない。

理想的な動作態様が得られない一つの重要な理由は粒状
物の多孔質の性質と空隙または密に充填されていない粒
状物の部分が含まれることによる粒状物の不均質な分布
の確度とにある。

上記の理由に加えて、可融性素子をとシかこむ粒状物が
ゆるく塊っているとヒユーズの動作中閉じ込められたア
ークの強い圧力で物理的な変位が生じ易すい。

上記のいずれかの状態が存在すると、電流伝導アークが
すでに存在している空隙、またはこのアークの強い圧力
と取シ囲んでいる媒質の粒子の動き易さとによるアーク
の拡がりでつくられる空隙中に拡がって行く惧れがある
。

このような拡がりはアークの拘束度を低下させてその電
圧勾配を減少させるので、アークは、関連装置の適確な
保護のためには好ましくない時間にわたって燃焼しつづ
け得る。

極端な場合、アークが長い時間にわたって燃焼すると、
周囲の粒状物が著しく融解して導電性となりヒユーズを
破損させるに到る。

従来技術においては可融性素子をとりかこむ粒状物をで
きるだけ密に充填することによってこの問題を解決しよ
うとする試みがなされている。

たとえば、米国特許第２７４０１８７号に開示されてい
るように、可融性素子を含むカートリッジに対してこの
カートリッジを振動テーブル上で振動させながら粒状の
アーク冷却材料を充荒することによって上記のような好
ましくない破損機構が生じ難い密度の高いそしてかたく
詰込まれた充填材がつくり出される。

しかしこの利点にも拘わらず、このような振動によって
つくられたヒユーズでは、上記の破損機構に基く故障を
完全に避けるための充分に保証された動作性能が与えら
れない。

また、さらに重要なことには微粉化したまたは粒状の物
質を機械的に密に詰込んだ型式のカートリッジでさえも
それらの働きが〒定ではない。

すなわち、同一の工程によってつくられそして同一の物
理的特性を有する多くのヒユーズは、アーク電流、アー
クの完全遮断時間、およびアーク電圧勾西瓜ならびに１
２Ｔ「レット・スルー・ターム（ｌｅｔ−ｔｈｒｏｕｇ
ｈ ｔｅｒｍ） Ｊ（Ｉをヒユーズの溶融から消弧に到
る時間中のアーク発生の間に流れる電流とした場合のｌ
２ａｔの積分）等のような特性が同一ではない。

容易に理解されるように、成る特定のヒユーズの電流定
格がある所定値を越えると所定の回路または装置を並列
に接続した多数のヒユーズで保護することが必要になる
ため、従来技術のヒユーズにおいて一様な電気的特性が
得られないことは特に重大である。

これは、粒状物による型式の筒形ヒユーズの機構によっ
て消弧される回路遮断アークの断面積には最大値がある
ためである。

経験際に、丸い線についてはこの型式のヒユーズにおい
て普通用いられる最大直径は約０．２５４＋＋ｍ（約０
．０１０インチ）の直径であり、方形の断面積のリボン
については、通常用いられるほぼ最大の大きさの素子が
約０．２５４ｍｍの厚味（幅と厚さの中のより寸法の小
さい方）を有するリボンであることが決められていた。

この制限についての理由は、ヒユーズ動作中拘束された
アークの断面積を決定する可融性素子の断面積が上記の
値以上になると、アークの電圧勾配の大きさが、良好な
ヒユーズ動作を行うために充分な時間内にアークを消弧
させるのに不充分となるためである。

しかし、粒状物アーク冷却基材中に多数の可融性素子を
並列に含むヒユーズを、これら多数の可融性素子の中の
一本またはそれによって生じるアークに不均衡な量の電
流が流れないように、したがってヒユーズの故障を惹起
させることなく所期の通り動作するように構成すること
は困難であることが経験によって示されている。

このような構成においては、全アーク径路の中のある一
部の径路が許容されないほど大きな値の電流を伝導して
その結果アークが消弧できなくなったシまたは過剰のエ
ネルギーが回路に加えられたりすることのないように、
全体の電流負荷が並列に接続された多数の各可融性素子
によってほぼ均分されることが８換である。

この型式のヒユーズについて再現性のある特性を得るこ
とが製造工程中において機械的な密な詰込みを用いても
なお困難であるので、よシ廻きな電流で動作させるため
に並列接続の多数の可融性素子を用いることは困難であ
る。

本発明によれば、粒状物を機械的に密に詰込み且つ適箔
な無機結合剤によってかたく結合して剛い自己支持性で
しかも多孔質の塊状体とすることによって、粒状物アー
ク拘束物質による限流筒形ヒユーズから著しく改善され
た電気的特性の得られることがわかった。

該無機結合剤は、アーク冷却物質の多孔質塊体がヒユー
ズの動作中に受ける温度においてはアーク拘束物質の電
気的特性を劣化させたシあるいはその機械的結合特性を
失なったシしない。

本発明に従って構成されたヒユーズは前述したように従
来技術のヒユーズに比較して驚くべきほどに改善された
特性を有する。

これらの改善の中には、電流伝導アークのよシ一層の拘
束による５０係にも達つするアーク電圧勾配の大巾な増
大、従来技術のヒユーズに比較してはるかに小さなヒユ
ーズ動作中の電流、従来技術のヒユーズに比較して保護
される回路要素に対するいわゆるレット・スルー・ター
ム（Ｉ２Ｔレット・スルーと呼ハレることが多く抵抗値
を掛ければエネルギー量となる）が１４に減少すること
、従来技術の同等なヒユーズと比較して動作中の全エネ
ルギー消費量が５０係も減少すること、動作中の個々の
可融性素子の溶融によって生じるアークの中の全電流を
均分して並列接続の多数の同−可融性素子を用いるヒユ
ーズが動作する程に信頼性のある電気的特性の再現性が
あること、ならびに多孔質の基材の熱伝導度が大巾に増
大して成る所定の大きさの可融性素子についての定常電
流容量が著しく増大することが含まれる。

第１図において、本発明の一実施例によって構成された
代表的なヒユーズは、両端部に導電端子２を備えた絶縁
性ヒユーズカートリッジ１を有シ。

これらの端子２は多数の拘束部４を持ちかつ一対の支持
部材５の間に懸架されている可融性素子またはリンクに
よって接続されておシ、これらの間隔によって電流遮断
アークの最大長が決定される。

第１図のカートリッジ１は装置の定格電圧値に対して適
した任意の適尚な絶縁耐力の高い絶縁材料から製造する
ことができる。

一般的にはこのような材料はたとえば、ガラスせん維、
エポキシ樹脂、石英またはセラミックでよい。

端子２はたとえば銅やアルミニウムのような導電性の材
料でつくるのが便利であシ、その抗酸化性を改善するた
めにたとえば銀メッキを施してもよい。

また支持部材５は断面積が一般に可融性素子３の断面積
よシも大きく、また一般に端子２と同じ材料からつくら
れる。

可融性素子３はたとえば銀、銅、銀被覆した銅、アルミ
ニウムまたは銀被覆したアルミニウム、スズおよび亜鉛
等のような導電性の材料からつくられる。

可融性素子３の長手方向に沿って一つ又はそれ以上の拘
束域４を設けて、それらの電気抵抗を可融性素子のその
他の部分よシも高くして、それらの点で可融性素子がま
ず最初に溶融するようにしである。

比較的低い電圧に用いるヒユーズの場合には、一つまた
は数個の拘束域４だけ、アークはこれらの点で発生して
そこから両方向に迅速に延焼して行く。

比較的高い電圧用途においては、可融性素子中に多数の
拘束域４を設けてその間に電圧勾配が分布している多数
のアーりをほとんど同時に発生させ、それによって極め
て短時間でヒユーズ端子間に直列につながれた多数のア
ークならびに高い電圧勾配が迅速に形成され易すいよう
に多くのアークを生じさせ、有害な高い過渡電圧を生成
する結果となる回路中への急激な高抵抗の挿入を避ける
ようにしである。

カートリッジ１の内部の中で支持部材５および可融性素
子３によって占められていない領域は、すぐれた絶縁特
性と高い絶縁耐力を持ちそして発生した電流通電アーク
からの金属蒸気を入れてアークから迅速にエネルギーを
除去すると共にアークを拘束する多孔質の基材を形成す
る粒状物質の固く密に詰込まれた基材６によって実質的
に充填されている。

基材６は絶縁耐力の高い耐火性で高い抵抗を有する任意
の物質からなるが、たとえばケイ素、マグネシウム、ア
ルミニウム、ベリリウム、カルシウムおよびストロンチ
ウムの酸化物またはチッ化物、またはこれら化合物の混
合物で構成することが好ましい。

このような基材をつくるためには、既知の絶縁材の中で
電気抵抗がもつとも大きくそして砂や石英として入手す
ることの容易な二酸化ケイ素が一般に好ましい。

基材６はたとえば基材をカートリッジ中に注入しながら
振動させる等のような製造技術に適した機械的な手段に
よって出来るだけ高密度に充填される。

また基材６は充填の前後いずれかに充分な量の適当な無
機結合剤をこれと混合して粒状物庫体の個々の粒子のほ
とんど全ての表面を基材の多孔性を実質的に減少させな
いで被覆することによって、固い自己支持性の固く結合
された本体となるように結合される。

基材６を結合して多孔質の粒状物質からなる固い自己支
持性体とするのに用いられる結合剤の電気的特性は厳密
に定められねばならないが、これはその化学的および物
理的性質を注意して選択することによって得られる。

結合剤材料はこれを加える多孔質の粒状物質の電気的特
性を劣化させないようなものとし、ヒユーズの動作中、
多孔質の粒状物質の結合された基材が電流アークの高温
、一般的には少なくとも２００００°にの程度の温度を
受けたときに基材の抵抗特性が結合剤の存在によって悪
影響を受けないようなものでなければならない。

さらに結合剤はアーク発生中における上記の温度状態に
対してカートリッジの機械的な一体性に悪影響を及ぼす
程の量の気体を放出したりまたはその物理的結合特性を
失わないで耐えられるような性質のものでなければなら
ない。

また、このよう々ヒユーズの動作態様は約４００℃もの
相当に外淵された温度に対してヒユーズが溶前せずに長
時間とどまっていることが要求されるようなものである
から、この結合は約４００’Ｃの比較的低温において長
時間にわたっであるいは電流伝導アークによる比較的高
い温度において短時間にわたって、そこよら多量の気体
を生じたり、結合特性を失なったシまたは分解して導電
性物質を放出することがないものでなければならない。

たとえば炭素物質等のような任意の物質が遊離すると、
これらの物質はアーク発生中において結合された粒状物
質の絶縁特性を劣化させ伝導電流の全面的な遮断を不可
能ではないとしても困難なものとする。

この点について見れば、たとえばフェノール樹脂、エポ
キシ樹脂、メラミン樹脂およびシリコーン樹脂等のよう
な有機材料は、炭素質の導電性残渣の形として、または
酸素の存在下では、その他の解離しやすい物質の存在と
共にヒユーズの物理的一体性を損い明らかに有機結合剤
を基材６の結合に不適当なものとする、二酸化炭素ガス
として、遊離することができる炭素の存在のために好ま
しくないことは明らかである。

無機結合剤としての範噴に入る適当なものとして、４０
０℃以内の温度において長時間例えば数時間にわたって
またはたとえば約２００００°にの電流アーク温度にお
いてたとえば数ミリ秒ないし数秒の比較的短い時間にわ
たってその結合特性を失わず、またこのような周囲条件
の下で分解または性質に変化を生じて結合剤を形成して
いる多孔質の粒状物質の絶縁的な一体性を劣化させるよ
うに多量の気体物質や炭素および黒鉛のような導電性物
質を放出し々い任意の物質が結合剤として適当である。

本発明者によれば好ましい無機化合物は、理想的には多
孔質の粒状アーク、急冷物質を構成するものと同一の物
質の酸化物またはチツ化物であることがわかった。

さらに、これらの物質をコロイド状懸濁物の形態で多孔
質の粒状物質に対して加えそして適当な加熱と乾燥のサ
イクルにかけて揮発性の溶媒を放出させることが好まし
い。

適当なものとしては、二酸化ケイ素の水中におけるコロ
イド懸濁物であるシリカゾルと、例えば二酸化ケイ素、
酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化ベリラム、
酸化カルシウム、および酸化ストロンチウム等のだと、
ｔは水、−ｃチルアルコール、メチルアルコール、アセ
トン、グリコールあるいはエーテル中における適当なコ
ロイド懸濁物があり、上記の溶媒は全て結合剤で結合さ
れた多孔質の粒状物を汚染するような残留物を残さずに
蒸発させる。

この際、無機結合剤のコロイド懸濁物中の粒子は基材の
粒子に化学的に結合する。

例えば、シリカゾルを二酸化ケイ素の基材に対して加え
た場合、基材及び結合剤の粒子は共に水溶液中でＯＨイ
オンを持ち、これらを加熱し脱水すれば両粒子は化学的
に結合し、従って基材の粒子は結合剤によシ結合される
。

本発明によればコロイド懸濁物中の固体分は最適の製造
方法のためには約２５〜４０容量係の範囲内にすべきで
あることがわかった。

本発明のヒユーズにおける可融性素子を取り囲むアーク
拘束粒状媒質を構成する粒子の大きさは極端に厳密なも
のではないが、これらの粒子は本発明によって密に充填
され結合されたときにそれらの間に適当な空隙が生じて
アーク消弧期間中にアーク粒子がその中に拡散できる位
充分に太きいものでなければならない。

他方これらの粒子は、アークを拘束するのに適当な密に
充填された庫体を形成するのに充分に小さなものでなけ
ればならず、これはアーク拘束媒質によるアークの拘束
が本発明によるフユーズの動作中に生じたアークの高い
電圧勾配がそれによって得られる手段となるからである
。

これはアークの電圧勾配がアークの直径すなわちアーク
が広がることのできる空間にほぼ反比例するからである
。

一般に適当な粒子の大きさはほぼ平均直径で０．０２５
ｍｍ（０，００１インチないし２．５４ｍｒｎＣＯ，１
００インチ）程度である。

しかし全ての粒子が同一の直径である必要はなく、実際
に上記の範囲内での適当な粒子の混合によってより高密
度の充填が可能である。

一般に粒状のアーク拘束媒質によって実際に占められる
、本発明のヒユーズのカートリッジ部分の容積は、たと
えば粒子の大きさおよび分布ならびに充填の度合に応じ
て全容積の約６０ないし８０容積係であり、その他の部
分はその中にアークの金属蒸気が拡散してアークを冷却
させそしてその消弧を助ける空隙である。

上記の割合は本発明の一つの例示的な方法によってヒユ
ーズをつくる場合、カートリッジを両端に適当々孔を設
けそして可融性リンクをその中に含めて完成させ、下方
の孔を閉鎖し、たとえばコロイド状シリカからなるコロ
イド懸濁壱をカートリッジ中に注入しそしてこの注入量
を空のカートリッジの容積の約２０ないし４０優にする
という事実によって容易に決定される。

カートリッジを粒状物質で充填した後、結合剤のコロイ
ド懸濁物はカートリッジからあふれるようになるまでカ
ートリッジ内に加え、次いでカートリッジの下方の孔を
開いて過剰の懸濁物を排出する。

多孔質の粒状アーク拘束基材を形成する全ての粒子のほ
とんど全ての表面が結合剤の薄い膜で被覆されるように
上記の工程を数回反復する。

一つの例ではこのような充填の間に容積２０ｃｃのヒユ
ーズカートリッジが砂で充填され、充填後のカートリッ
ジは６．ＯＣＣのコロイド状シリカのコロイド懸濁物を
有し、その中の約１．８ｃｃは結合剤のカートリッジか
らの排出時に回収される。

排出後、カートリッジ中に僅かに加圧された空気を通し
そして充分な時間適当な温度に加熱してたとえば水ある
いはアルコール等の揮発性溶液を蒸発させてコロイド懸
濁物中に当初から存在していた結合剤物質以外の全ての
成分をそこから除去することによってカートリッジを風
乾させる。

試験の結果によれば揮発性溶媒を除去するためのこのよ
うな焼成後に存在する結合剤の実際の量は結合されたア
ーク拘束媒質の全重量の１係程度であることが示される
。

本発明のヒユーズの製造のための別の方法では、ヒユー
ズカートリッジをその孔と共に組立て、下方の孔を一時
閉鎖し、そして別の容器中で懸濁物を粉末状または粒状
物質中に注入通過させて懸濁物を排出することにより粒
状の物質をコロイド状懸濁物とカートリッジ外で混合し
、このぬれたアーク拘束物質を振動を加えるか又は加え
ずにヒユーズカートリッジ中に注入するが、この場合振
動によって多孔質粒状物質の充填をできるだけ高密度で
行なうように詰込むことが好ましい。

カートリッジを充填した後、前記と同様にして下方の孔
を開放して残存している結合剤物質を排出させる。

そして、たとえば約２ｐｓｉｇの圧縮空気を１５分間に
わたって流して風乾し、次いで１ないし３時間にわたっ
て７０℃で加熱し、さらに約１５０℃で１ないし１２時
間にわたって加熱する等の同様々硬化処理により、揮発
性溶媒が完全に揮発して粒状物質が剛く結合された多孔
質のアーク拘束基材として残される。

基材の硬化を容易にするためには、排出後及び加熱に先
立って風乾を行ない、まず焼成の前にヒユーズカートリ
ッジを通して中程度の圧力、すなわち２気圧の空気を数
十分間にわたって送風することによって最初の風乾を行
なわせることが重要である。

これによって所要の加熱は著しく減少される。

最終の焼成温度は約１００℃以上でなければならずそし
てヒユーズカートリッジまたはその中に含まれている可
融性リンクのいずれにも悪影響を及ぼすほどには高くな
い任意の温度とすることができる。

しかしこの温度はそれが上記の機能範囲内にある限りに
おいては厳密なものではない。

工程の段階および温度の数値、時間ならびにその他の乾
燥のパラメータについての前記の記載は例として示した
ものであって全ての製造工程にこれが必要とされるもの
ではない。

一般に本発明による明細書に記載された型の筒形ヒユー
ズは低圧および高圧のヒユーズとして当該技術分野にお
いて分けられている。

低圧ヒユーズは一般に定格電圧が１０００ボルト以下の
ヒユーズであって、たとえば定格電流１ないし４０００
アンペアを有するものと考えられる。

他方高圧ヒユーズは一般に１０００ボルトを越え、たと
えば６９ＫＶまたはそれ以上の標準工業定格に及ぶ電圧
定格を有するものと考えられる。

このような高圧ヒユーズの定格電流はたとえば約１ない
し１０００アンペアである。

前記のように、ヒユーズの電圧定格が可融性素子の長さ
を決定する八 これはアーク電圧勾配が１ｃＩＩｌ当り
約２００ボルトで、ｌアーク径路の長さが通常ヒユーズ
の電圧定格に従いあるいはこれを決定するためである。

ヒユーズの電流定格は通常は可融性素子の厚さまたは断
面積によって決定されあるいはこれらを規制し、電流定
格が小さくなるにつれて可融性素子の断面積が小さくな
る。

しかし上記のようにこれは可融性素子を形成する単一の
導電性片の場合にのみ適用される。

低電流遮断特性及び／又は大電流遮断特性を確実にする
ン琶めに約０．２５４ｍｍのような最小の断面寸法を有
する可融性素子を必要としまたは可融性素子に最小断面
寸法を持たせようとするような場合には、多数の並列の
可融性素子が必要とされる。

これは、その最小の寸法がこの値よシ犬きな可融性素子
の空間を占める容積を有するアークが、この型式のヒユ
ーズの機構によっては冷却され得ないからである。

この値を越える電流定格（ヒュ＝スの設計に応じて約２
０〜５０アンペア）のためには多数の可融性素子が並列
に用いられる。

前記のように本発明によって構成されたヒユーズのもつ
とも大きな利点の一つはその電気的特性の信頼性と再現
性の度合が高いことである。

この利点とこの特性は多数の可融性素子を並列にして用
いる大電流用ヒユーズに対しては特に重要である。

結合されていない粒状のアーク拘束基材を用いるヒユー
ズと比較して行なわれた本発明によるヒユーズについて
の試験によれば、従来技術による並列接続されたヒユー
ズでは電流が均等に分けられないのに対して、本発明に
よって構成されたヒユーズは動作中においてほとんど同
じ電流がほとんど同じ並列のヒユーズ素子中に常に流れ
ることが明示される。

この特性はヒユーズカートリッジの内部断面積がたとえ
ば内径２．５４１１１７１！（１インチ）以上であるよ
うな大きな場合には特に重要である。

一般に本発明によって構成されるヒユーズは、２．５４
ないし１０．１６ｃＩＩｌ（１ないし４インチ）または
それ以上のカートリッジ直径の範囲においては従来技術
のヒユーズよシもすぐれた兎点を示す。

２゜５４ｃ１１１以下のヒユーズ直径については、密に
充填された言合されていないアーク拘束媒質ヒユーズは
、実験室または試験パイロット実施の状態で構成された
場合にそれらの定格とした電流および電圧を電流制限方
式で遮断するのに適崩であるように思われる。

これに対して、密度の大きなかたく充填された基材を量
産製造工程で得ることは困難なので、本発明による結合
されたアーク拘束ヒユーズを従来の結合されていない機
械的にかたく充填されたアーク拘束媒体型ヒユーズの代
シに作ることは、充填の間に長時間の振動を加えること
を省く大きな経済的利点のために商業的な実用性には同
様な利点がある。

一般に成る所定のヒユーズについてのカートリッジの直
径はそれによって必要とされる熱エネルギー散逸特性を
表わす。

ある所定のヒユーズ中に散逸されねばならない熱エネル
ギーが大きいほどカートリッジの直径は大きくなる。

よシ大きな直径のカートリッジが必要になるのは、ヒユ
ーズの大電流定格のために可融性素子が最大断面積また
はそれに近い断面積をとるか、あるいはヒユーズの電圧
定格が大きいか及び／または所定の大きさのヒユーズカ
ートリッジ中で長いアーク長を得るためあるいは多数の
並列導通路を形成するために多数の可融性素子がカート
リッジ内に収容されるかもしくは単一の可融性素子が渦
巻状、蛇行形、らせん状その他の複雑な形状でアーク拘
束媒質中を通るためである。

実際上の問題としては、ヒユーズを製作するためのヒユ
ーズカートリッジの直径は通常１０．１６Ｃ７′ｒＬ（
４インチ）を越えないが、これはヒユーズカートリッジ
の直径が増加するにつれてそこに収容されている多数の
可融性素子のために粒状アーク拘束物質を均一に充填す
ることがたとえ振動を用いたとしても次第に困難となる
からである。

本発明によるヒユーズの極めてすぐれた利点は下記の表
１に示されるデータからある程度理解されよう。

表１は粒状アーク拘束物質としてシリカ砂を有する対と
なって並列回路の関係にある直径２．５４ 、５．０８
および１０．１６ＣｒＩｌ（１，２および４インチ）の
本明細書中に記載した形式のカー） ＩＪツジヒューズ
のそれぞれの一対について行なわれた最大エネルギー遮
断試験の結果を表にまとめたものであり、結合されたあ
るいは非結合の砂をアーク拘束媒質として含むヒユーズ
の対についての破損の有無を示すと共に、ヒユーズの対
を通して流れる全電流が２つの並列接続のヒユーズによ
って均等に分流されているかどうか、ヒユーズの配列体
が破損したかどうかを示す。

「破損」したヒユーズとは、故障電流の発生時に電流を
遮断しないヒユーズのことである。

商業的な設備にこのようなことが起ると、このようなヒ
ユーズによって保護しようとする電気装置または回路が
破壊されたシ著しく損傷を受けたシするので極めて好ま
しくない。

表１中、「試験」の欄に示す数字は一連の試験を行った
ものの内から本発明に関連したものの試験番号を示し、
「並列の管」の欄のｒＡＪ及びｒＢＪは並列接続した１
対のヒユーズ（カートリッジ）を便宜的に区別して示す
もので、「寸法」は各ヒユーズのカートリッジの直径を
示す。

「基材の充填度」の欄の「低」は結合剤を用いずにただ
カー） ＩＪツジ中に基材の粒状物質を比較際短い時間
（５分間）振動を加えて充填したものを意味し、「良好
」とは比較的長い時間（２０分間）振動を加えて充填し
たものを意味し、そして空白の何も指示していないもの
は本発明に従って結合剤によシ基材の粒状物質を結合し
たものを意味する。

「結合剤」の欄の「×」印は、本発明に従った結合剤を
用いたことを意味し、無印は結合剤を何ら用いなかった
ことを示す。

また、「主なエネルギのかかった管」の欄の「×」印は
、試験の際に１対の並列接続のヒユーズに電流れた電流
の内、Ｘ印を付した一方のヒユーズに流れた電流がＸ印
を付していない他方のヒユーズに流れた電流よりも一層
大きいことを意味し、「均等電流」は２つの並列のヒユ
ーズの各々に流れた電流が等しいことを意味する。

更に、「破損」とは、前述のように電流を遮断しなかっ
たこと、すなわちヒユーズの機能を行わなかったことを
意味する。

表１から明らかなように、本発明によってつくられた１
つのヒユーズとアーク拘束媒質を結合剤を用いないでカ
ートリッジ中に注入した従来技術による１つのヒユーズ
とからなる直径の等しいヒユーズについての試験９およ
び１０においては、電流の不均一な分布が生じ結合剤を
使用しない方のヒユーズに電流の大部分がしたがってエ
ネルギー消費の大部分が集中した。

直径２，５４Ｃｒｎのヒユーズではこのような不均一さ
が生じたがヒユーズは破損しなかった。

しかし電流の制限は適確には行なわ九なかった。

試験ｌＯでは結合剤を使用しないヒユーズが破損して並
列接続が全く動作不能となシこのヒユーズが接続されて
いる装置に悪影響が及ぼされた。

１本のヒユーズの基材が密に振動充填され他方のヒユー
ズが本発明によって充填および結合されている一対の直
径２．５４ｃｒＩｌのヒユーズを用いる試験１１におい
ては、電流およびエネルギーの大部分は結合剤を用い々
いヒユーズ中で消費されるが、この場合電流の適確な制
限はなされないもののヒユーズの集合体は破損しなかっ
た。

試験１２では直径２．５４ｃｒｎの結合剤を用いずに振
動充填されたヒユーズと直径１０．１６ＣｒｒＬの結合
剤を用いずに振動充填されたヒユーズとが試験され、こ
の結果直径の大きなヒユーズに電流およびエネルギーの
大部分が消費されてこれが破損し、ヒユーズの並列接続
体はそれらの目的のために不充分なものとなった。

試験１３では一方のものが緩く充填され他方のものが振
動充填されていていずれも本発明による結合をなされて
いない直径台２．５４ｃｍの筒形ヒユーズ２本について
試験がなされ電流およびエネルギーの大部分が緩く充填
されたカートリッジ中で消費された。

このヒユーズは破損しなかったが電流の適確な制限を行
なわなかった。

本発明による結合された沙を充填した基材を用いた直径
２．５４１：１７７１（１インチ）および５．０８ｃｍ
（２インチ）の各ヒユーズについての試験２６では各ヒ
ユーズに電流およびエネル♀−消費が均分され電流が満
足に制限された。

試験３２では、かたく充填された結合されていない砂を
有する直径２．５４Ｃｒｒｌおよび５．Ｏ８Ｃｍの筒形
ヒユーズが電流およびエネルギーについての不均一な分
布を示しそれらの大部分が大きな直径のカートリッジに
集中してこれを破損させた。

試験３４では、かたく充填されてはいるが結合されてい
ない基材を含む直径２．５４１のヒユーズと結合された
基材を含む直径１０．１６ＣＩｒＬのヒユーズが並列に
接続されエネルギーの大部分が直径２．５４ｃＩｎの結
合されていないヒユーズカートリッジ中に消費された。

このカートリッジは配損しなかったが適切な電流の制限
を行なわなかった。

試験３５では本発明による結合された基材を含む同じよ
うな直径２．５４ｃＩｒＬおよび１０．１６ｃ１ｎのヒ
ユーズが用いられ均一な電流の分布を示した。

試験４１と４２ではいずれも本発明による結合された基
材を用いた直径各１０．１６鑞のヒユーズの一対を並列
に接続した。

いずれの試験においても各対のヒユーズにおいて電流が
均分されることが示された。

種々の試験を比較することによシ、たとえば本発明によ
るヒユーズについては、結合されたヒユーズは結合され
ていないアーク限定基材を使用する同一寸法形状のこれ
と同等なヒユーズよシも常に大きなアーク電圧勾配を示
し、その結果電流の大部分が従来形式の結合されていな
い基材のヒユーズに向うことを示している。

本発明によるヒユーズはいずれも試験に用いた電圧では
破損しない力ζ従来技術によるヒユーズの約５０係は破
損した、すなわち電流を遮断しなかった。

本発明による、カートリッジの直径の異なった２本のヒ
ユーズを並列に接続すると、直径の相違にも拘わらず負
荷が均分された。

他方これに対して直径の異なる従来技術のヒユーズを並
列に接続すると、他の点では全く等しい直径の大きなヒ
ユーズに常に負荷のより大きな部分がかか本試験１２お
よび３２では破損を来たした。

上記の表から明らかなように本発明によるヒユーズは従
来技術によるヒユーズよシも明らかに大きなアーク勾配
を示し、そして値径の異なったヒユーズカートリッジに
ついてさえも明らかに同等の効果を示す。

したがって並列に接続されたヒユーズすなわち大電流ヒ
ユーズの負荷の均分については何の問題もなく容易にこ
れが行なわれる。

これに対して、試験した従来技術によるヒユーズではカ
ートリッジ直径が同一でアーク拘束媒質の特性が同一で
あっても電流の分布が不均一であることが示されている
。

本発明ヒユーズの従来技術のヒユーズに比較してすぐれ
た別の利点は、ヒユーズが最初の溶融の生じた可融性リ
ンクの拘束部分の溶融によってまず作動したときに、延
びて行くアークによって低い故障電流の条件下で可融性
素子が融かされる速さすなわち速度である。

当該技術分野ではこの速度は６延焼（バーンパック）°
”速度と呼ばれている。

この特性は高圧ヒユーズの場合に特に重要であるが、こ
れは延焼速度が大きいほど回路中に対してより高電圧の
勾配アークの高抵抗がよシ迅速に入れられて滑らかな限
流遮断特性が得られるからである。

この延焼速度が充分に迅速でないとフユーズに破損が生
じる。

この破損機構は充分には解明されていないが、一つの仮
説としては粒状または多孔質のアーク拘束媒質の中の可
融性素子に近接する部分からの融解物の生成に関するも
のが挙げられる。

このような融解物は一般に６フルグライト°”と呼ばれ
通常非常に抵抗の高いものである。

上記の形式のヒユーズの動作に際してはフルグライドが
必然的に生成されるが、延焼速度が遅くて電圧上昇速度
が低いためにアークが過剰な時間に及んで燃焼すると、
アーク拘束物質の過剰な溶融によって導電性のフルグラ
イドが生成されこれがヒユーズを破損させる。

このような導電性フルグライドその他同様な導電物の生
成は、ヒユーズリンクを迅速に延焼させて、最初の高温
アークの燃焼時間によって導電性フルグライドが生成さ
れるのに充分なアーク拘束物質の融解が生じる前に高抵
抗アークを形成することによって避けることができる。

この理論は必ずしも正確でないかも知れないが、低い延
焼速度によってヒユーズがしばしば破損されることは文
献で周知の事実である。

下表２には、異なってはいるが全く同じような断面積の
可融性リンクを持つ多数のヒユーズについての、電流を
２２アンペアから５０アンペアまで変えたときの延焼速
度が示されておシ、４種類のヒユーズに関する延焼送度
が比較される。

表２中、「素子」の欄には用いた可融性素子の断面寸法
を示し、「芯体」の欄中の「×」印はヒユーズ中に非導
電性芯体が用いられたことを示し、「結合剤」の欄中の
「×」印は本発明に従った結合剤が用いられたことを示
す。

表２中に示すヒユーズ型式ｌのヒユーズは、結合剤によ
って結合されていない粒状の充填シリカ砂アーク拘束媒
質を有する直線上の可融性リンクを備えたヒユーズであ
る。

型式２のヒユーズは、非導電性芯体のまわりに可融性物
質のリボンを捲回してより高い電圧定格を得るようにし
、且つそのまわりに結合剤を用いずに密に充填したシリ
カ酸の基材を設けたヒユーズである。

型式３のヒユーズは、単一の可融性リンクと本発明に従
って結合剤を用いて結合されたシリカ酸のアーク拘束媒
質を有するヒユーズであり、そして型式４のヒユーズは
、非導電性芯体のまわりに捲回した可融性リボンとその
周囲に本発明に従って結合剤を用いて結合さバたシリカ
酸のアーク拘束媒質を有するヒユーズである。

表２から分るようへ型式ｌの直線状非結合アーク拘束媒
質型ヒユーズについては延焼速度は最低値の２２アンペ
アにおける１ １ ＣｒｆＬ／ Ｂｅｃから５０アンペ
アにおける４ ０ Ｃｒｒｌ／ ｓｅｃまで変る。

絶縁性芯体と結合されていない基材とを用いる型式２の
ヒユーズでは２２〜３９アンペアの電流について１５．
５〜３１．６ ｃｍ／ ｓｅ（、の延焼速度が示される
。

直線可融性リンクと本発明による結合基材とを用いる型
式３のヒユーズでは、２２アンペアでの１４．５ ｃｍ
／ ｓｅｃから５０アンペアでの５５６Ｉｎ／ｓｅｃの
延焼速度が示される。

芯体のまわシに捲回したリボンと本発明による結合され
たアーク拘束媒質を用いる型式４のヒユーズは、２２ア
ンペアでの２３ ｃｍ／ ｓｅｃから３９アンペアにつ
いての４３、３ ｃｍ／ ｓｅｃの延焼速度を示す。

このようにして、表２から本発明による基材の結合の点
の他は全て同一の型式ｌおよび３のヒユーズについての
データを比較すると、結合されたアーク拘束媒質を含む
本発明のヒユーズにおいては延焼速度が３０係以上増加
することが明らかである。

同様にして、本発明による結合されたアーク拘束媒質を
使用する点だけが異なる型式４のヒユーズと型式２のヒ
ユーズとを比較すれば、本発明ヒユーズにおいては延焼
速度が３０係以上改善されることが示される。

したがって明らかに本発明ヒユーズはヒユーズ延焼速度
に関して従来技術のヒユーズよりも著しく改善されてお
シ、緩やかな延焼速度によるフルグライドが生成および
同様な機構が生じるヒユーズの破損の度合いが大巾に減
少されることを示す。

低電圧ヒユーズについての結合された砂を用いる筒形ヒ
ユーズはすでに従来技術によって明らかにされている。

たとえば米国特許第３１９６５２１号および３３１７６
９０号によれば、多孔質の粒状砂塊を”充填材°”とし
て使用しこの粒状塊が不特定の結合剤によって保持され
るカートリッジヒユーズが開示されている。

同様、米国特許第３１６６６５６号によれば、上記の米
国特許の出願を引用して、適渦な結合剤または固化冊が
メラミン樹脂、シリコーン樹脂および硫酸カルシウムで
あることを特定している。

しかし、上記の特許によって本発明につ（八で述べたよ
うな利点は生じない。

第一に注意すべきことは上記特許によるヒユーズはエポ
キシ樹脂容器またはカートリッジを含み、これが結合剤
を使６することについての唯一の具体例となっているが
、この容器は成る量の流動状エポキシ樹脂を一対の直交
軸のまわシを型の中で回転させることによって形成され
る。

この具体例ておいてはまず結合された充填剤でかこまれ
た可融性素子が形成されそして結合剤はエポキシ樹脂カ
ートリッジをそのまわシに形成する固化した塊状物を形
成するためにだけ用いられる。

最初に述べた特許中においては何等特定の結合剤につい
ての記載はなされていないが後の特許では適当な結合剤
についての記載がある。

しかしこれらの結合剤は本発明の示すところによれば明
らかに不適箔なものである、それはこれら結合剤がヒユ
ーズの動作温度において炭素質物質等のような導電性物
質を形成もしくは放出しないという基準に合致せず、あ
るいはこのような温度で結合剤としての作用を保持する
ようにそれらの物理的な一体性を保たないからである。

このようにして、科学文献中に記載されている代表的な
メラミン樹脂を例として見てもこれは約４００Ｔ（２１
０℃）の温度で軟化してその結合特性を失なう（「アミ
ノ酸」、ジョン エフ・プレイス著、ニューヨーク、レ
インホルト出版社刊行）。

同様にして代表的なシリコーン樹脂も詰５００”ＦＣ２
６０℃）の温度で同じように軟化しそして結合剤特性を
失なう（「高温プラスチック」、プレンナ、ラムおよび
ライリイ著、１９６２年、ニューヨーク、レインホルト
出版社刊行）。

これらに加えて、シリコーンおよびメラミンの樹脂はい
ずれも４００〜１０００℃の温度で分解する。

このような分解が空気中で行なわれると、たとえばメラ
ミン樹脂は約４００〜６００℃で簡単にその結合特性を
失なって多量の亜酸化窒素と二酸化炭素とを放出しこれ
によってヒユーズを爆発させることもある。

他方、空気を存在させずに加熱するとメラミン樹脂が炭
化して炭素質の物質を放出しこれがアーク冷却物質を形
成する耐火性絶縁材料の回復力に著しい悪影響を及ぼす
と共にその絶縁特性を劣化させる。

上記特許中で適消な結合剤物質であるとされている今一
つの物質である硫酸カルシウムは、同様にして結合剤強
度の損失を蒙る。

したがって、合衆国鉱山局技術論文６２５（１９４１年
）第３頁中のケリイ、サラサードおよびアンダースンに
よる論文によれば、硫酸カルシウムは周囲圧力に応じて
９００〜１２００℃の温度で分解して酸化カルシウムと
８０３とになることが報告されている。

筒形限流ヒユーズのヒユーズ素子の電流遮断アークのア
ーク温度は２００００°にの近辺にあシ、そしてアーク
をかこむアーク拘束媒榴の温度は摂氏数千度程度である
ことが知られているので、上記特許の筒形ヒユーズに対
して適当なものとして記載された全ての結合剤は、ヒユ
ーズ動作中の電流伝導アークの温度で結合特性を失なう
ので本発明によって用いられる結合剤の基準に合致１〜
ないことは明らかである。

しかしこれらのことは、上記特許において結合剤の使用
はヒユーズの電気的特性の改善のためのものではなく基
材の固化剤として製造工程において基材の上に設が容易
に形成されるようにするためのものである点を教示して
いることと一致している。

これは本発明の結合剤の目的とするところとは異なって
おシ、本発明においては結合剤はアーク拘束媒質の粒子
を固定させるために用いられる。

このような固定性は、極度に拘束されたアークによって
発生する強い圧力がアーク拘束媒質の粒子を移動させて
空隙を生じさせアーク電圧勾配を低下させ勝ちな高圧ヒ
ユーズにおいて特に必須のものである。

このような問題は上記特許の型式のヒユーズにはない力
ζ これはこの型式のヒユーズが本質的には低電圧ヒユ
ーズであって、そのアーク圧力は本発明の原理が適用さ
れる高電圧ヒユーズに見られるアーク圧力よシも著しく
低いためである。

第２図および第３図に本発明によって構成されシリカ砂
の結合された粒状物の庫体によってかこまれた多数の並
列接続■可融性素子をその中に含むカートリッジ型式の
形状を用いる一つの特定の限流ヒユーズを示す。

第２図は一部を切欠して示す平面図であシ第３図は第２
図中の３−３線に沿って示す横断面図である。

第２図および３図に示す特定のヒユーズは最大電圧定格
５キロボルトの７００アンペアのモータ始動器用ヒユー
ズである。

これは実質的な完全短絡時にのみ動作し、２００係最大
定格アンペア数までの短時間の過渡電流には溶融せずに
耐え得るように設計された支援ヒユーズとして用いられ
る。

これは、回路内の他の可融性素子またはスイッチが通常
の過負荷を遮断するように設計されているが完全なまた
はほぼ完全な短絡の全故障電流に損傷を伴なわずに耐え
ることができないと云う理由で支援ヒユーズの典型的な
ものである。

第２図中、ヒユーズ１０は両端で一対の大きなボスコネ
クタ１３および１４によって互に接続された一対の個々
の絶澱性ヒユーズカートリッジ１１および１２を含む。

各ヒユーズ１１および１２はそれぞれたとえばエポキシ
あるいはフェノール樹脂、ガラスせん維またはセラミッ
クからなり長さ約４５．７２ｃｍ（１８インチ）で外径
が約３．８９１（３，５インチ）の絶澱カー） ＩＪツ
ジ１５を含む。

これらの肉厚は約１．５９ ｍｍ造はエポキシガラスせ
ん維で構成することが好ましい。

カートリッジ１５の内部には、厚さ約３．１７朋（−イ
ンチ）の銀メッキした銅からなる一対の逆たて溝を付け
た導電性カップ２０がカートリッジに挿入されておシ、
カップの円筒状に配列された約８本の条片又は脚１６が
外方経伸びていて端部キャップ１７に取付けられている
。

この端部キャップ１７がきらにボスコネクター４に接続
しである。

１対のカップ２０の間にはその中央部にたとえば図示の
ようにたて溝を付けた形状の不規則な絶縁芯体１８を設
けて構造が物理的および機械的に安定性を付与されるよ
うにする。

このような絶縁体はたとえばセラミック物質でつくって
もよい。

多数の可融性素子１９が１対のカップ２０の間に伸び、
さらにカップの円板状端壁に設けた溝孔を通シ抜けて伸
びたとえばスポット溶接によって円板状端壁の外側の面
に電気的に接続されすぐれた電気的接触をそれに対して
形成する。

第３図中に示すように、可融性素子１９は相互にほぼ等
距離に配置され、そして絶縁芯体１８と絶縁円筒１５の
内壁との間に配置しである。

可融性素子は２２本あシ、その各々は０．１０２朋（０
，００４インチ）の厚さ、７．０４關（０，２７フイン
チ）の輻を持つ。

また各可融性素子はその約３８．１ ｃｍ（１５チ）の
中心間隔で直径４．７８ｍｍＣＯ，１８８インチ）の３
０箇の孔を含んでいてヒユーズの動作時に同時に溶融す
る多数の拘束された部分を形成する。

各カートリッジの物理的構造を形成し、３．１８ｍｍ端
壁にねじ込んで孔倉開け、カートリッジを垂直に保持し
かつ下方の孔をタップで塞いで上方の孔から主として４
０メツシユのシリカよシなる高純度の粒状物を注入する
。

注入の間にはカー） ＩＪツジを約１５分間にわたって
機械的に振動させる。

この振動によってカートリッジ内に入れられるシリカ砂
の量が約１．５ ％容易に増加する。

振動の時間と強さにもよるが１０〜２５係の増加がなさ
れこれは充分に良好な値である。

充填および振動によって密に詰込まれた庫体を形成した
後、この庫体に懸濁シリカの水中における３５重量係の
コロイド状懸濁物を加える。

適当なコロイド状シリカはナルコケミカル社（Ｎａｒｅ
ｏ Ｃｈｅｍ １ｃａｌ ）からＮＡＬＣＯＡＧ１０３
４ＡＰＨ３として市販されており、これは約３３係の二
酸化ケイ素、６７％の水、および０．００５％以下の酸
化ナトリウムを含み、アルコールを含まない。

コロイド状シリカの注入後、下方のタップを取除いて過
剰の結合剤を排出しシリカは保持しておく。

約２気碇の空気を密に詰込まれたカートリッジ中に約１
５分間通し、カートリッジをｆ中に入れて７０℃で３時
間加熱してほとんどの水を除去する。

次いで炉温度を１５０℃に上昇させこの温度を約１０時
間保持して乾燥を完了させるが、この場合１〜１２時間
の時間で充分であって時間が長いほど乾燥性が良くなる
。

加熱後タップを閉じるとカートリッジ（筒形）ヒユーズ
の構成はほぼ完了する。

次いで端部キャップ１７を備えた一対のカートリッジを
ボス１３および１４０間に溶着して合計４４の可融性素
子を収容した２−カートリッジ並列体を形成する。

各可融性素子の長さは約３．８１ｃＩｒＩ（１５インチ
）であるＯ 第４図は本発明の長所を示すための２つの同一な限流ヒ
ユーズの時間に対する電圧および電流特性を表わすグラ
フである。

第４図中、曲線Ａはヒユーズに加えられた試験過電流を
表わし、Ｔ＝０における電流値Ｏから急激に立上る完全
短絡を模擬したものであって６利用可能な゛電流を表わ
す。

試験された２つのヒューシの長さはいずれも２２０．３
２ｃｍ（８インチ）であシ、カートリッジの直径は２．
５４Ｃｍ（１インチ）であって、それぞれ直径３．１７
５ｍｍ（０，１２５インチ）の１６箇の孔を含む厚さ０
．０７６２ｍｍ（０，００３インチ）幅４．７８ｍｍ（
０，０１８８インチ）の銀製の一本のリボンを使用して
いる。

これらのヒユーズはいずれも５０００ＶでｌＯＡの定常
電旅を通す定格を有している。

曲線ＢおよびＣは本発明によるコロイド状シリカで結合
されたシリカ砂を用いるヒユーズの溶融後の電圧および
電流曲線をそれぞれ示している。

曲線りおよびＥは密に詰込まれた非結合シリカ砂を用い
た従来技術の型式のヒユーズの電圧および電流特性をそ
れぞれ示している。

第４図に示すように、前記いずれの型式のヒユーズにお
いても故障電流はｔ。

時点でＯであり、いずれのヒユーズもｔ。

から０．００３秒後のｔ１時点で溶融する。

この時点では双方のヒユーズにかかる電圧はともに０で
あシミ流は約１１０ＯＡである。

曲線Ｂ（！：Ｄとを比較することによって、本発明のヒ
ユーズの電圧特性を示す曲線りに比較してはるかに迅速
に立上シそしてはるかに高いピーク電圧に達つすること
が分る。

本発明のヒユーズ両端に生じるこの迅速な立上シミ圧に
よって本発明ヒユーズ中を流れる電流は直シに漸減して
故障電流の発生時から０．０１秒後の時点ｔ２で電流は
遮断される。

他方、従来技術のヒユーズの場合を示す曲線Ｅによれば
、その両端の電圧の立上シが遅くそして発生するピーク
電圧値が比較的低いために、ヒユーズ中を流れる電流は
溶融から成るよシ高い値まで漸増しその後電流が下降し
本発明のヒユーズの場合とほぼ同じ時点、すなわち故障
電流が流れはじめてから０．０１秒後のｔ２においてＯ
となる。

したがって、第４図によれば本発明のヒユーズによって
保護される設備は大電流からはるかに効果的に保護され
ることがグラフによって示される。

ヒユーズの溶断時に関連装置を通過させられるエネルギ
ーの量は電流■の２乗をｔ。

からｔ２までの時間の関数として積分して得られる■２
Ｔによである。

したがって、曲線ＣおよびＤの値の相異によって生じる
非常に大量のエネルギーは、従来技術のヒユーズによっ
て保護される回路中においては消費されるが本発明のヒ
ユーズによって保護され回路中においては消費されない
ことが容易に理解されよう。

第４図の曲線は本発明のヒューシによって得られる従来
技術のヒユーズよシもすぐれた電流および電圧特性にお
ける長所の型式を示すためのものであるが、第４図の曲
線は一組の比較試験のみを示すものであって本発明によ
って得られる電圧および電流特性における最大の長所を
示すものではない。

充填物質としては明細書中に記載された金属の酸化壱お
よびチツ化物以外のものも用いられることに留意すべき
であシ、これらのその他の充填剤としては、たとえばあ
る種のホウ化物が同様に挙げられる。

以下本発明の好ましい実施態様を記載する。

０）電気絶縁性のカートリッジと、該カートリッジの両
端に設けた一対の導電性端子と、該カートリッジ中にあ
って該端子と電気的に接触している可融性素子と、該可
融性素子をとりかこんでそのための多孔質の外套体を形
成する電気抵抗の高い絶縁耐力の大きな該カートリッジ
中にある密に詰込まれた粒状物の充填体とからなる限流
ヒユーズにおいて、上記密に詰込んだ粒状物の中の少な
くとも上記可融性素子を直接とシかこむ部分がそれに対
して加えられる結合剤によって結合されて剛い自己支持
性の接着体となり、該結合剤は上記粒状物の各粒子の全
表面をほとんど覆うのには充分であるが該粒状物の多孔
性を著しく損ねるほどには多くない通で存在し、また上
記結合剤力ζ上記可融性素子の溶融後のアーク発生中に
おける上記密に詰込んだ粒状物の温度以内の温度では該
粒状物の電気抵抗特性を劣化させない電気抵抗特性を持
ち且つ上記の温度内ではその結合特性を維持する無機物
である限流ヒユーズ。

（ロ）上記（イ）項に於て、上記粒状物がその密度を重
力によって充填された充填体よシも少なくとも１０係増
大させるために人工的に密に充填されること。

Ｐ−３上記（ロ）項に於て、上記充填を振動によって行
なうこと。

に）上記（イ）項に於て、上記粒状物がケイ素、マグネ
シウム、アルミニウム、ベリリウム、カルシウムおよび
ストロンチウムの酸化物およびチッ化物よシなる群から
選ばれること。

（ホ）上記（イ）項に於て、上記結合剤が揮発性液中に
おけるコロイド−状懸樹物であること。

（へ）上記（ホ）項に於て、上記コロイド中て懸濁され
ている結合剤がその約１０ないし５０重量係であること
。

（ト）上記（ホ）項に於て、上記結合剤がケイ素、マグ
ネシウム、アルミニウム、ベリリウム、カルシウムおよ
びストロンチウムの酸化物およびチッ化物よりなる群か
ら選ばれる物質であること。

（イ）上記（ト）項に於て、上記結合剤がコロイド状シ
リカであること。

（す）上記（イ）項に於て、上記粒状物がシリカ砂であ
ること。

し）上記（イ）項に於て、上記粒状物がシリカ砂であシ
上記結合剤がコロイド状シリカであること。

に）上記（イ）〜（す）項に於て、ヒユーズが少なくと
も１ｏｏｏｖの定格を有し上記カートリッジが少なくと
も約２．５４ｃ１ｎの断面直径を有すること。

し）上記に）項に於て、多数の可融性素子が上記端子の
間に接続され上記の結合された粒状物によってそれぞれ
とりかこまれること。

（ロ）上記に）項に於て、上記のカー）ＩＪツジの複数
のものが電気的に並列に接続されること。

（ト）上記υ）項に於て、上記カー） ＩＪッジの円筒
体の直径がそれぞれ同一であること。

（ヨ）上記に）項に於て、上記ヒユーズカートリッジの
直径が約２．５４ないし１０．１６ｃｍの範囲内にある
こと。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による限流ヒユーズの簡略化された断面
図；第２図は本発明の特定の具体例のヒユーズの一部を
切欠いて示す立面図；第３図は第２図のヒユーズを３−
３線に沿って示す縦断面図であシ、第４図は代表的な従
来技術の限流ヒユーズとこれに相澁する本発明のヒユー
ズとにつ“ハての電圧および電流を時間の関数として示
すグラフである。 主な符号の説明、１，１１．１２・・・・・叱ユーズカ
ートリッジ、２・・・・・・端子、３．１９・・・・・
・可融性素子又はリンク、４・・・・・・拘束音医６・
・・・・・粒状物質、１８・・・・・・絶縁芯体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電気絶縁性カートリッジと、該カートリッジの両端
   に設けた一対の導電性端子と、該カートリッジ中にあっ
   て該端子と電気的に接触している可融性素子と、該可融
   性素子をとシかこんで該可融側素子にだいする多孔質の
   外套体を形成する電気抵抗の高い絶縁耐力の大きな、該
   カートリッジ中に詰込まれた粒状物の充填体とからなる
   限流ヒユーズにおいて、上記詰込んだ粒状物の中の少な
   くとも上記可融性素子を直接とりかこむ部分がそれに対
   して揮発性液体中におけ、コロイド状態濁物として加え
   られたシリカよりなる結合剤によって結合されて剛い自
   己支持性の接着体となり、該結合剤は上記粒状物の各粒
   子の全表面をほとんど覆うのには充分であるが該粒状物
   の多孔性を著しく損ねるほどには多くない量で存在し、
   又上記結合剤が上記可融性素子の溶融後のアーク発生中
   における上記粒状物の温度以内の温度では該粒状物の電
   気抵抗特性を劣化させない電気抵抗特性を持ち且つ上記
   の温度ではその結合特性を維持する限流ヒユーズ。