KR20150114503A - 블레이드 퓨즈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 협소부에서의 용단 위치 및 정격 전류를 설계대로 확정시킴과 동시에, 통전 시의 온도 상승을 낮추고, 내구성을 향상시킨 블레이드 퓨즈를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명에 따른 블레이드 퓨즈는 단자부(A, B)와 접속부(1)가 아연 또는 아연 합금으로 구성되는 동일한 금속 모재로 구성되고, 적어도 상기 용단부(2)의 외측의 접속부(1)의 한쪽 면 위에서, 또한 상기 용단부(2)의 말단의 일부에 걸치거나 걸치지 않지만 근접한 위치에서, 상기 접속부(1)의 폭 혹은 이에 가까운 외형 길이를 갖는, 예를 들면 주석 등으로 구성되는 저융점 금속(3)을 용착시킨 것을 특징으로 한다.

Description

블레이드 퓨즈{BLADE FUSE}

본 발명은 예를 들면 자동차 등의 전기 회로를 보호하기 위하여 이용되는 블레이드 퓨즈에 관한 것으로, 구체적으로는 정격 전류가 30A 이하인 비교적 저전류 영역의 차량 탑재 용도의 블레이드 퓨즈에서, 통전(通電) 시의 온도 상승이 억제되고, 내구성을 향상시킨 블레이드 퓨즈에 관한 것이다.

종래에, 블레이드 퓨즈는 전기 회로에 의도치 않은 고전류가 흘렀을 때에, 신속하게 그 회로를 차단하는 보호 소자로서 많은 분야에 사용되어 왔다.

예를 들어 자동차 분야에서는, 주지된 바와 같이 1대의 자동차에 다수의 퓨즈가 사용된다. 최근에는 전기 회로 부품의 고밀도 배치가 진행되고, 이에 대응하여 탑재되는 퓨즈도 종래보다 소형화가 요구되어, 그 탑재 수도 많아지고 있다.

그러나, 이에 반하여, 퓨즈 박스 등에 부여된 공간은 점점 좁아지고 있는 것이 현상이다. 이러한 상황은 통상의 통전 시에 다수의 퓨즈의 용단부에서 발하는 열이 퓨즈의 수명을 단축시키고, 또한, 그 발열이 단자부를 경유하여 근린의 전기 회로를 장시간에 걸쳐 가열하게 되기 때문에, 케이싱의 용융, 전기 회로의 오동작 및, 심한 경우에는 전기 회로의 소손(燒損)을 초래하는 경우가 있다.

따라서, 최근에는 통상의 실사용 전류 영역에서, 상기 케이싱을 태우거나 하는 일이 없도록, 퓨즈 위의 용단 위치를 정착시킴과 동시에, 통전 시의 온도 상승을 낮춤으로써, 내구성이 향상된 블레이드 퓨즈의 출현이 요망되고 있다.

이러한 용도의 종래의 퓨즈로서는 양단부의 단자간을 구리(융점 105℃) 또는 구리 합금으로 구성되는 접속부와 연결함과 동시에, 그 대략 중앙부를 단면적을 가장 좁게 한 용단부(이하, "협소부"라고도 칭함)로 하고, 이 협소부의 상부에 주석(융점 230℃), 은 등의 저융점 금속괴를 주변 접속부로부터 잘라낸 갈고리로 포위하고, 코킹하여 고정시킨 것이 있다(예를 들면 특허문헌 1, 2).

이러한 협소부에 저융점 금속을 고정시키는 이유는, 협소부에 과전류가 흐르게 되면 저융점 금속이 용융되고, 용융된 저융점 금속이 베이스의 구리 조직 내에 확산되어 구리-주석 합금이 생성되고, 이에 의해 이 합금 부분의 저융점화가 발생되기 때문에, 협소부를 신속하게 분단시키기 위한 것이다.

그러나, 정격 전류가 30A 이하인 비교적 저정격 전류 영역에서 사용되는 자동차 용도의 블레이드 퓨즈에 있어서는, 아연 또는 아연 합금으로 구성되는 협소부 위에 직접 저융점 금속을 코킹 등의 수단으로 고정하는 금속간 결합 방법은 양 금속간에 개재하는 산화막이나 미량의 먼지 등의 영향이 크고, 정격 전류, 용단 위치, 용단 전류 모두가 불안정화되고, 이것들을 용이하게 제어할 수 없다는 결점이 있었다.

따라서, 협소부에는 아무것도 제공하지 않은 채로 두고, 그 양측에 리벳 형상의 저융점 합금의 주석을 고정한 퓨즈가 알려져 있다(예를 들면 특허문헌 3). 그러나, 이 퓨즈는 정격 전류가 55A로 용량이 큰 분야의 것이고, 또한 협소부의 길이 0.85mm에 대하여, 상기 협소부로부터 리벳 형상 주석까지의 거리가 3.81mm로, 협소부 길이의 4배 이상이나 떨어져 있기 때문에 협소부가 용단하기까지의 시간이 길고, 또한 통전 시 온도의 제어도 어려웠다.

일본국 특개 2008-21488호 공보(청구항 1, 도 2의 부호 14) 일본국 특허 제2745190호 공보(도 8의 부호 110) 일본국 특공 평7-31976호 공보(제10란 제33행~제11란 제21행, 도 5)

따라서, 본 발명은 상기 문제를 해결하기 위한 것으로, 협소부에서의 용단 위치 및 정격 전류를 설계대로 확정시킴과 동시에, 통전 시의 온도 상승을 낮추고, 내구성이 향상된 블레이드 퓨즈를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 블레이드 퓨즈는 양단부에 위치하는 단자부가 가용체 금속으로 구성되는 접속부와 접속되고, 상기 접속부의 대략 중앙부에 상기 접속부의 한쪽 면적보다 작은 단면적인 용단부가 형성되어 구성되는 블레이드 퓨즈에서, 상기 단자부와 상기 접속부는 아연 또는 아연 합금으로 구성되는 동일한 금속 모재로 구성되고, 적어도 상기 용단부의 외측 접속부의 한쪽 면 위에서, 또한 상기 용단부의 말단(端)의 일부에 걸치거나, 걸치지 않지만 근접한 위치에서, 상기 접속부의 폭 혹은 이에 가까운 외형 길이를 갖는 저융점 금속을 용착시킨 것을 특징으로 한다(이하, 이 발명을 "제 1 발명"이라고 칭함).

여기서, 저융점 금속으로서는 예를 들면 주석, 은, 아연, 니켈, 또는 이것들의 합금 등을 들 수 있다.

그런데, 본 발명의 특징은 종래의 퓨즈와는 달리, 저융점 금속의 배치 위치를 상기 특정 위치로 한 점에 있다. 그 이유는 다음과 같다.

먼저, 협소부는 그 단면적이 블레이드 퓨즈 중 가장 작게 설정된 부위이기 때문에, 전류 밀도가 가장 높은 부위이다. 따라서, 상기 부위에서 분단되는 것이 정격 전류 외의 용단 특성의 설계상 바람직하다. 따라서, 기본적으로는 협소부 위에는 아무것도 제공하지 않는 것이 바람직하다.

따라서, 저융점 금속을 협소부 외의 근방에 제공할 필요가 있지만, 협소부로부터 너무 떨어진 위치에 배치하면, 저융점 금속의 특성을 협소부에 미칠 수 없다. 그러므로, 본 발명자들이 각종 실험을 한 결과, 상술한 바와 같이 "저융점 금속을 적어도 상기 용단부의 외측 접속부의 한쪽 면 위에서, 또한 상기 용단부의 말단의 일부에 걸치거나, 걸치지 않지만 근접한 위치"에 제공하면 각별한 작용 효과를 얻을 수 있는 것을 발견했다.

상기 특정 위치에 저융점 금속을 배치함으로써, 또한 도 4의 (a)에서 후술하는 일렉트로마이그레이션(electromigration) 효과에 의해, 즉시 협소부를 분단할 수 있음과 동시에, 그 사이에 도달하는 불용단 전류(연속 통전할 수 있는 최대 전류이며 통전율이 정격 전류비 120~130%인 범위의 영역) 영역에서의 협소부로부터의 온도 상승을 억제할 수 있다.

여기서, 저융점 금속을 "용단부의 말단의 일부에 걸치는" 위치에 배치한 경우에는, 협소부의 상술한 용단 특성을 살린 상태에서 협소부를 용이하게, 또한 신속하게 분단할 수 있다.

배치하는 저융점 금속의 크기는 접속부의 폭 또는 이에 가까운 외형 길이를 갖는 것이면 충분하다.

접속부 표면에 배치된 저융점 금속의 구체적 형상으로서는, 상세한 사항은 후술하겠지만 본 발명이 채용하는 저융점 금속의 접속부에의 용착 방법 관계 상, 정면시에서 사발을 접속부 표면 위에 엎은 "역사발 형상"이 되는 경우가 많다. 그러나, 이 역사발 형상에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 평면시에서 원형, 타원형, 장공(長孔) 등의 형상이어도 상관없다.

저융점 금속의 접속부에의 고정 방법은 "용착"법에 따를 필요가 있다. 저융점 금속이 필요 이상으로 크면 열용량이 커져, 용단 시에 열을 빼앗긴다. 또한, 접속부에의 고정 방법이 특허문헌 1, 2와 같은 금속간 결합에서는 개재하는 산화막, 먼지 등의 영향이 장애가 되어, 일렉트로마이그레이션 효과를 발휘할 수 없기 때문이다.

여기서, "일렉트로마이그레이션(electromigration)"이란, 전기 전도체 중에서 이동하는 전자와 금속 원자 사이에서 운동량의 교환이 행해지기 때문에, 이온이 서서히 이동하고, 재질의 형상에 결손이 생기는 현상을 말한다. 그 효과는 전류 밀도가 높은 경우 커지고, 집적 회로에서는 회로가 미세화됨에 따라 그 영향을 무시할 수 없게 된다(출처: 프리 백과사전 위키피디아). 또한, 본 명세서 중에서는 "일렉트로마이그레이션"을 "마이그레이션"이라고 약칭하는 경우가 있다.

상기 저융점 금속은 또한, 용단부의 중심에 대하여 대략 대칭 위치의 접속부의 뒷면 및/또는 측면 위에도 용착시키는 것이 바람직하다(이하, 이 발명을 "제 2 발명"이라고 칭함).

저융점 금속을 용단부를 중심으로 하여, 대략 대칭 위치의 접속부의 앞뒤 양면 및/또는 측면에 배치함으로써, 마이그레이션 효과의 편차를 보다 더 작게 할 수 있기 때문이다.

상기 용단부로서는 다양한 형상의 것이 있지만, 예를 들어 접속부의 한쪽 면적보다 작은 단면적의 상기 용단부 대신에, 접속부의 대략 중앙부에 접속부의 길이 방향으로 연장되는 장공이 형성됨으로써, 이 장공에 의해 접속부의 대략 중앙부의 단면적이 작게 형성된 것을 이용할 수 있다(이하, 이 발명을 "제 3 발명"이라고 칭함).

또한, 본 발명의 블레이드 퓨즈는 다양한 용도로 사용할 수 있지만, 특히 자동차 등 차량 탑재 용도에 적합하다(이하, 이 발명을 "제 4 발명"이라고 칭함).

제 1 발명에 따른 블레이드 퓨즈에 의하면, 이하의 작용 효과를 얻을 수 있다.

(1) 먼저, 양단부에 위치하는 단자부가 가용체 금속으로 구성되는 접속부에서 접속되고, 상기 접속부의 대량 중앙부에 협소부인 용단부를 형성하고, 상기 용단부의 말단의 일부에 걸치거나, 걸치지 않지만 근접시킨 위치에 저융점 금속을 용착시켰기 때문에, 저융점 금속에 의한 온도 상승 억제 효과, 및 내구성의 향상 효과를 기대할 수 있다.

또한, 상기 효과가 안정적으로 얻어지고, 저융점 금속이 미치는 용단 특성의 편차를 작게 할 수 있다.

(2) 또한, 저융점 금속을 적어도 용단부의 외측의 접속부의 한쪽 면 위에서, 또한 용단부의 말단에 걸치거나, 걸치지 않지만 근접시킨 위치에 접속부의 폭 또는 이에 가까운 외형 길이를 갖는 저융점 금속을 용착시켰기 때문에, 마이그레이션 효과를 효율적으로 발현할 수 있다. 구체적으로는, 용단부를 외적 요인 없이 설계대로의 통전 전류로, 또한 당초 설계대로의 용단 위치에서 신속하게 분단할 수 있다.

(3) 그 결과, 블레이드 퓨즈의 통전 시에서의 온도 상승이 억제되기 때문에, 퓨즈의 내구성이 향상된다. 또한 본 발명의 블레이드 퓨즈가 장착되어 있는 전기 회로의 전선 직경을 얇게 설계할 수 있기 때문에, 전기 회로 전체의 비용 저감에 기여한다.

제 2 발명에 따른 블레이드 퓨즈에 의하면, 저융점 금속을 용단부의 중심에 대하여, 대략 대칭 위치의 뒷면 및/또는 측면 위에도 더 용착시켰기 때문에, 마이그레이션 효과의 편차를 작게 할 수 있다.

제 3 발명에 따른 블레이드 퓨즈에 의하면, 접속부의 대략 중앙부에, 접속부의 길이 방향으로 연장되는 장공을 형성하고, 이 장공에 의해 접속부의 대략 중앙부의 단면적을 작게 형성했기 때문에, 원하는 협소 단면적을 갖는 용단부를 형성할 수 있다.

제 4 발명에 따른 블레이드 퓨즈에 의하면, 상기 어느 하나의 블레이드 퓨즈가 차량 탑재 용도로 사용된 경우에는 전기 회로 부품의 고밀도 배치에 대응한 블레이드 퓨즈를 제공할 수 있다.

도 1의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드 퓨즈의 전체 평면도이고, 도 1의 (b)는 도 1의 (a)의 블레이드 퓨즈의 측면도이다.
도 2의 (a)는 도 1의 (a)의 블레이드 퓨즈의 용단부(협소부)의 부분 확대도이고, 도 2의 (b)는 도 2의 (a)의 용단부를 설명하기 위한 모식도이며, 용단부의 확대 종단면도이다.
도 3의 (a) 및 도 3의 (b)는 도 2의 (a)의 용단부의 다른 예이다. 도 3의 (c) 및 도 3의 (d)는 도 1의 (a) 내지 도 3의 (b)의 접속부와 저융점 금속과의 접촉부의 일례를 나타내는 종단면도이다.
도 4의 (a) 내지 도 4의 (c)는 본 발명의 블레이드 퓨즈의 작용 효과를 설명하는 단면도이고, 저융점 금속의 거동을 나타내는 모식도이다.
도 5의 (a) 내지 도 5의 (c)는 정격비가 70% 전후인 안전 통전 영역에서의 본 발명의 블레이드 퓨즈의 온도 억제 효과를 확인하기 위하여, 본 발명품과 양산품의 온도 상승 추이를 비교한 그래프이다.
도 6의 (a) 내지 도 6의 (c)는 각각 정격 전류가 5A, 15A, 30A의 3종류의 블레이드 퓨즈에 대하여 본 발명품과 양산품의 저항값을 비교한 표이다.
도 7은 정격 전류가 15A인 3종류의 블레이드 퓨즈의 용단 특성도이다.
도 8의 (a)는 상술한 제 2 발명에 따른 블레이드 퓨즈의 평면도이고, 도 8의 (b)는 도 8의 (a)의 블레이드 퓨즈의 측면도이다.
도 9는 본 발명의 실시형태 2에 따른 블레이드 퓨즈의 작용 효과를 나타낸 표이다.

이하, 본 발명의 일 실시형태를 도 1 내지 도 9에 기초하여 설명한다.

(실시예 1)

본 실시형태는 블레이드 퓨즈의 정격 전류가 10~30A의 비교적 저정격 전류 영역에 속하는 것(ISO 8820 상당 퓨즈)의 일례이다.

〈본 발명의 블레이드 퓨즈의 구조〉

도 1의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드 퓨즈(10)의 전체 평면도이고, 도 1의 (b)는 도 1의 (a)의 블레이드 퓨즈(10)의 측면도이다.

도 1의 (a)에서, 본 발명의 블레이드 퓨즈(10)는 한쌍의 단자부(A, B)와, 양단자부(A, B) 사이를 접속하는 접속부(1)와, 접속부(1)의 대략 중앙부에 위치하고, 단면적을 접속부(1) 중 가장 작게 한 용단부(2)와, 용단부(2)의 근방에 용착시킨 입상(粒狀)의 저융점 금속(3)으로 구성된다.

양단자부(A, B)는 외형 형상이 블레이드 형상인 것으로, 단자부 사이가 소정 간격으로 평행하게 배열되어 있고, 상부에는 도시하지 않은 케이싱과의 계합 구멍(4)이 제공되어 있다.

접속부(1)는 프레스 성형에 의해 평면시에서 전체가 대략 부채 형상으로 형성되어 있고, 도 1의 (b)에 나타내는 바와 같이, 그 두께(t)는 단자부(A, B)의 두께(T)보다 얇게 형성되어 있다.

도 1의 (a)에 나타내는 바와 같이, 접속부(1)의 대략 중앙부는 그 내측을 반지름(R)으로 반원 형상으로 도려냄으로써, 단면적이 가장 작은 협소부로 한 용단부(2)를 형성한다. 이것들 단자부(A, B)와 접속부(1)의 재질은 일반적으로 아연 또는 아연 합금으로 구성되는 동일한 금속 모재로 구성되어 있다.

도 2는 상기 도 1의 용단부(2)의 상세도이고, 이 중 도 2의 (a)는 용단부(2)(협소부)의 부분 확대도, 도 2의 (b)는 도 2의 (a)의 용단부(2)의 확대 종단면도이다. 또한, 도 2의 (b) 중의 용단부(2)는 협소부인 것을 강조하기 위하여 그 두께(t)를 도 2의 (a)의 용단부(2)의 두께보다 얇게 하였다.

도 2의 (a)에 나타내는 바와 같이, 저융점 금속(3)은 용단부(2)로부터 보아 음극측의 접속부(1) 평면 위에 후술하는 방법으로 용착되어 있다. 이 저융점 금속(3)은 예를 들면 주석(Sn), 은(Ag), 니켈 등으로 구성되는 것이다. 그 배치 위치는 상술한 바와 같이 용단부(2)의 외측의 접속부(1)의 한쪽 면 위이고, 또한 용단부(2)의 말단(2a)에 일부 걸치거나, 걸치지 않지만 근접한 위치인 것이 본 발명의 작용 효과를 발현시키는데 중요하다.

구체적으로는 도 2의 (b)에 나타내는 바와 같이, 용단부(2)의 단자부(A, B) 방향의 길이를 L이라고 한 경우, 저융점 금속(3)은 용단부(2)의 말단(2A)의 일부에 걸치는 위치인, 용단부(2)의 음극측 경계 X로부터 0.20L의 내측 범위 내에 있거나, 걸치지 않지만 근접한 위치(도 2의 (b)의 위치)이다. 용단부(2)의 음극측 경계 X로부터 접속부(1) 방향으로 1.5mm 떨어진 외측 범위 내의 어느 한 범위 내의 위치에 용착되어 있는 것이 중요하다.

즉, 저융점 금속(3)이 음극측 경계로부터 0.20L를 넘는 양극측에 배치되어 있으면, 넘은 거리나 저융점 금속의 양에 의해 용단 특성 전체의 편차가 커지고, 전체적으로 용단 시간이 길어지는 경향이 있다.

한편, 용단부(2)의 음극측 경계로부터 1.5mm를 넘는 음극측에 배치되면, 본 효과가 나타나는 위치가 협소부로부터 폭이 넓은 접속부로 이행하여, 용단 특성의 저부하역의 편차가 커진다(즉, 저부하역의 용단 시간이 길어진다). 따라서, 본 발명의 작용 효과에 크게 영향을 미치는 마이그레이션 효과를 효율적으로 발현할 수 없게 되고, 통전 시의 온도 상승의 억제, 및 블레이드 퓨즈의 내구성 향상 효과를 기대할 수 없게 되기 때문이다.

또한, 저융점 금속(3)의 배치 위치는 용단부(2)로부터 보아 양극측 또는 음극측 중 어느쪽이어도 좋지만, 음극측에 배치하는 것이 바람직하고, 그 이유는 도 9의 설명 중에서 후술한다.

다음으로, 저융점 금속(3)을 접속부(1) 위에 형성하는 방법은 다음과 같다.

도시하지 않은 세라믹 히터의 통부를 400~600℃로 가열하여, 접속부(1)의 용단부(2) 근방 표면으로 이동, 정지한다.

다음으로, 상방으로부터 직경이 0.4mm이고, 재질이 주석인 플럭스(flux)가 들어있는 실납을 절단하여 상기 통부 내에 떨어트린다. 통부 내에 떨어트려진 실납은 통부에서 가열되어 용융하고, 상기 접속부(1) 위의 특정 위치에 용착한다. 따라서, 주석의 용착량은 실납의 절단 길이로 조정할 수 있다. 이와 같이 상방으로부터 주석 실납을 접속부(1) 표면에 낙하시키기 위하여, 접속부(1) 위의 주석의 형상은 도 2의 (a)에 나타내는 바와 같이 평면시에서는 외형이 원형이 되고, 도 2의 (b)에 나타내는 바와 같이 단면시에서는 사발을 접속부(1) 위에 엎은 역사발 형상으로 되어 있다. 도면에서는 용단부(2)와 접속부(1)의 경계에 입상의 저융점 금속(3)의 외연(外延)이 위치하도록 용착시킨 예이다. 이 경우, 상기 특정 위치에 용착시키기 위한 저융점 금속(3)의 정밀한 위치 제어는 공지의 위치 제어 장치로 용이하게 실현할 수 있다.

본 발명자들은 정격 전류가 10A인 블레이드 퓨즈(10)에서, 상기 용착 방법에 의해 주석을 접속부(1) 위에 용착시킨 경우, 협소부 표면으로부터 역사발 형상 저융점 금속(3)의 최고점까지의 높이는 0.15mm 이상으로 설정하는 것이 바람직하다는 것을 판명했다.

0.15mm 미만이면, 모재인 저융점 금속 중으로의 용해나 마이그레이션 효과가 작아지고, 본 발명의 개선 효과를 충분히 얻을 수 없다.

그 도포량은 0.3mg 이상 1.2mg 이하의 범위 내가 바람직하다. 도포량이 0.3mg 미만이면, 모재의 용해나 마이그레이션 효과가 작아지고, 한편, 1.2mg을 넘으면 도전 재료로서의 저융점 금속의 영향이 크게 나와 역효과가 되어, 양쪽 모두 바람직하지 않기 때문이다.

또한, 본 발명의 용단부(2)의 형상은 도 1 및 도 2의 대략 부채 형상의 것에 한정되지 않고, 예를 들어 도 3의 (a) 및 도 3의 (b)에 나타내는 형상의 것이나, 그 외의 다양한 형상의 것을 채용할 수 있다.

도 3의 (a)의 용단부(2A)는 중심부를 향하여 대향하는 2열의 칼집을 넣음으로써, 칼집 사이에 협소부를 형성한 예이고, 저융점 금속(3)의 위치는 마이그레이션의 극성차를 없애기 위하여 중심에 위치하고, 그 양측에 협소부를 제공하도록 한 것이다.

도 3의 (b)의 용단부(2B)는 접속부의 대략 중앙부의 단자부(A, B) 방향에 2열의 장공(5)을 관통시킴으로써, 이 장공(5)의 위치를 협소부로 한 예이다. 이들 도면 중의 부호 3은 모두 용착시킨 저융점 금속을 나타낸다.

또한, 도 3의 (c) 및 도 3의 (d)에 나타내는 바와 같이, 저융점 금속(3)은 접속부(1)와의 접촉 면적을 증가시키기 위하여, 접속부(1) 표면에 요철 가공(6)을 실시하거나(도 3의 (c)), 접속부(1)에 다수의 관통하는 소공(7, 7, 7…)을 제공한 위에 용착시키는 것이 바람직하다(도 3의 (d)). 양부재(1, 3) 사이의 접촉 면적을 증가시키는 수단으로서는, 물론 상기 요철 가공(6)이나 소공(7) 가공에 한정되지 않고, 다른 수단이어도 좋다. 이러한 경우에, 블레이드 퓨즈(10)에 과전류가 흐른 경우에는, 접속부(1)와 저융점 금속(3) 사이의 접촉 면적이 증대한 만큼, 용단부(2)의 저융점화와 고저항화가 촉진되고, 신속한 전기 회로의 차단이 가능해진다.

〈본 발명의 블레이드 퓨즈의 작용 효과〉

다음으로, 도 4 내지 도 8을 이용하여 본 발명의 작용 효과를 설명한다.

도 4는 본 발명의 작용 효과를 설명하기 위한 협소부 근방의 부분 종단면도이다.

이 중 도 4의 (a)는 상술한 제조 방법에 의해 접속부(1) 표면에 주석립(3)(저융점 금속)이 역사발 형상으로 용착되어 있는 상태를 나타낸다. 이 예에서는 도면의 용단부(2)의 좌측이 양극이고 우측이 음극이며, 주석립(3)은 아연 또는 아연 합금으로 구성되는 용단부(2)의 외측 접속부(1)의 한쪽 면 위에서, 또한 용단부(2)의 일부에 걸치지 않는 위치에 용착되어 있다.

이 경우에, 블레이드 퓨즈(10)에 통전되고, 주석립(3)이 저융점 온도에 달하면, 도면 중의 －로부터 ＋방향으로 전자(E)가 흐르고, 아연의 금속 입자가 주석 중으로 확산되고, 상기 확산된 아연의 금속 입자가 P점으로부터 Q점 방향으로 이동하는, 이른바 일렉트로마이그레이션 현상이 발생한다.

그 결과, 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같이, 주석이 용융하여 아연으로 구성되는 접속부(1) 내에 확산 침투하여, 원래의 접속부(1)의 융점보다 낮은 융점을 갖는 합금층(8)이 형성된다.

원래 협소부의 용단부(2)는 통전 밀도가 높고, 상기 합금층(8)은 융점이 낮기 때문에, 도 4의 (c)에 나타내는 바와 같이, 합금층(8)이 성장하면서, 용단부(2) 중 주석립(3)에 가까운 부분(도 4의 (a) 중의 주석립(3)의 원래의 Q점 근방 부분)이 선택적으로 신속하게 분단된다.

도 5는 정격 전류가 5A, 15A, 및 30A의 블레이드 퓨즈에서, 정격비가 70% 전후의 안전 통전 영역에서의 본 발명의 블레이드 퓨즈의 온도 억제 효과를 확인하기 위하여, 본 발명품과 양산품(발명품 외품)의 온도 상승 추이를 비교한 그래프이다.

이 중 도 5의 (a)는 정격 전류가 5A, 도 5의 (b)는 정격 전류가 15A, 도 5의 (c)는 정격 전류가 30A인 블레이드 퓨즈의 온도 상승 곡선이고, 모두 횡축은 정격 전류비(%), 종축은 단자부에서 측정한 상승 온도(℃)를 나타내고, 도면 중의 "특성 개선"으로 나타내는 온도 상승 곡선이 본 발명을 채용한 블레이드 퓨즈, "양산"으로 나타내는 온도 곡선이 본 발명을 채용하지 않은 종래의 블레이드 퓨즈의 상승 곡선이다.

그 결과, 도 5의 (a)는 정격 전류비 70%의 통전율에서, 양산품의 온도 상승은 "9.2℃"인 것에 비하여, 본 발명의 블레이드 퓨즈는 양산품과 동일한 온도 상승 레벨인 "9.2℃"에서는 정격 전류비 "81%"까지 전류를 흘려보낼 수 있다는 것을 의미한다. 즉, 정격 전류 5A에 보다 가까운 전류를 온도 상승을 억제한 상태로 계속해서 흘려보낼 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 본 발명품의 정격 전류비 70%의 통전율에서의 온도 상승은 그래프에 의하면 "7℃"이기 때문에, 양산품과 같은 정격 전류비 70%의 통전율에서 양산품에 대하여 9.2℃－7℃＝2.2℃의 통전 시의 온도 억제 효과가 있고, 그만큼 내구성이 향상된다는 것을 의미한다.

또한, 상기 상승 온도는 순수하게 퓨즈만의 발열량의 감소 효과를 나타내는 것은 아니다. 부하가 증가하면 전선 자체의 발열량이 증가하고, 이 열에 의해 측정점의 온도 상승을 일으키기 때문이다. 따라서, 전선 자체의 발열량을 고려하면, 퓨즈에서의 실효과로서는 10%를 더한 21%(81%－70%＋10%＝21%)나 더 효과가 있다.

도 5의 (b)의 15A 퓨즈, 도 5의 (c)의 30A 퓨즈에서도 같은 경향이 있으며, 본 발명품은 정격 전류비 70%의 통전율에서, 각각 5℃(22℃－17℃), 4.6℃(32.8℃－28.2℃)의 온도 억제 효과가 있는 것을 나타낸다.

다음으로, 도 6은 같은 조건에서 정격 전류가 5A, 15A, 30A의 3종류의 블레이드 퓨즈에 대하여, 본 발명품과 양산품의 저항값 변화를 측정한 것으로, 횡축은 저항값(mΩ)을, 종축은 각각의 저항값에서의 샘플수(개) 분포를 조사한 것이다.

그 결과, 도 6은 양산품의 블레이드 퓨즈의 평균 저항값이 "1.67mΩ"인 것에 비하여, 본 발명품의 블레이드 퓨즈의 평균 저항값은 "12.12mΩ"이고, 양산품에 비하여 16.7mΩ－12.12mΩ＝4.58mΩ"의 저항값으로 되어 있다. 즉, 상기 평균 저항값의 저하는 본 발명의 블레이드 퓨즈의 저항과, 전압 강하가 약 20% 전후 작아지는 것을 나타낸다. 따라서, 본 발명품은 이만큼 블레이드 퓨즈에서의 전력 손실이 적어지는 것을 의미하며, 퓨즈의 탑재 수가 많은 차량 탑재 용도에서는 전력 절약 효과가 뛰어난 것을 나타낸다.

도 6의 (b)의 15A 퓨즈, 도 6의 (c)의 30A 퓨즈에서도 같은 경향이 있으며, 모두 저항값이 낮은 것이 명백하다.

도 7은 정격 전류가 15A인 3종류의 블레이드 퓨즈의 용단 특성도이다.

이 도면에서 횡축은 통전율(%)을, 종축은 용단 속도(초)를 나타내고, 도면 중의 곡선(A)은 특성 개선품에서 협소부는 있지만 저융점 합금의 주석을 용착시키지 않은 것, 곡선(B)은 본 발명에 따른 특성 개선품에서, 협소부를 가지고, 저융점 합금의 주석을 용착시킨 것이다. 곡선(C)은 협소부가 없는 양산품이다.

본 발명품의 용단 곡선(B)은 도면 중의 화살표로 나타내는 바와 같이, 곡선(A)으로부터 저통전 영역으로 이행한 것이며, 저통전율 영역에서는 같은 용단 시간이어도 곡선(A) 및 곡선(C)의 퓨즈에 비하여 저통전율로 용단되는 것을 나타내기 때문에, 통전 시의 온도 상승이 낮아지고, 내구성이 향상된 것을 나타낸다. 예를 들어 용단 온도가 동일한 1000초에서는 곡선(A)의 통전율은 152%(S점)이지만, 본 발명에 따른 특성 개선품의 곡선(B)의 통전율은 128%(T점)이기 때문에, 24%(152%－128%＝24%)나 낮은 통전율이고, 즉 그만큼 온도 상승이 억제된 상태에서 용단된다.

퓨즈의 정격이 5~30A인 퓨즈에서는 불용단 전류가 10.3~16.6% 낮아지고, 정격 전류로 환산하면 14.3~24.9%(평균 19.7%) 낮아진 것에 상당한다.

(실시예 2)

도 8의 (a)는 상술한 제 2 발명에 따른 블레이드 퓨즈(20)의 평면도, 도 8의 (b)는 도 8의 (a)의 블레이드 퓨즈(20)의 측면도이다.

이 도면들에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 블레이드 퓨즈(20)는 저융점 금속(3)의 주석을 용단부(2)의 중심에 대하여, 또한 대략 대칭 위치의 접속부(1)의 뒷면 위에도 용착시킨 것이다. 접속부(1)의 뒷면 위에서의 주석의 용착 위치와 그 크기, 용착 방법 등은 실시형태 1의 경우에 준하므로 여기에서의 설명은 생략한다.

이 실시형태 2에 따른 블레이드 퓨즈의 작용 효과를 나타낸 것이 도 9의 표이다.

이 표는 종축에 불용단 전류 영역을 포함하는 부하로서 정격 전류비 116%~135%까지의 9종류의 통전율을 취하고, 횡축은 도 8의 블레이드 퓨즈에서 단자부(A)측을 양극으로 한 경우와, 단자부(B)를 양극으로 한 경우 모두에 대하여, 상기 종축의 통전율마다 샘플수 5개의 용단 시간의 최고(MAX), 최저(MIN) 및 평균값(AVE)의 측정 결과를 나타낸 것이다.

이 표에 의하면, 종축의 각 부하에서의 평균 용단 시간은 모든 포인트에서 단자부(A)(도 1)를 양극으로 한 경우가 짧고, 또한 이 경우의 불용단 전류(500시간 용단하지 않음)도 약 4%([116/120]×100≒96%) 정도 작다. 이와 같이, 마이그레이션 효과는 도 8에서 용단부(2)측이 양극(즉 주석측이 음극)인 경우에 현저하다는 것을 알 수 있다.

이와 같은 측정 결과로부터, 정격 전류가 5A 및 7.5A로 낮은 영역의 블레이드 퓨즈의 경우는 도 8에 나타낸 바와 같이, 저융점 금속(3)의 주석, 용단부(2)의 중심을 개재하고 대략 대칭 위치의 접속부(1)의 앞뒤 양면에 용착시키는 것이 바람직하며, 이 경우는 마이그레이션 효과의 편차를 작게 할 수 있다.

이상으로 설명한 실시형태 1, 2의 블레이드 퓨즈(10, 20)는 일례일 뿐이며, 본 발명의 블레이드 퓨즈는 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한, 이것들에 한정되지 않고 다른 변형 및 조합이 가능하며, 이것들의 변형예 및 조합예도 본 발명의 범위에 포함하는 것이다.

산업상의 이용 가능성

본 발명에 따른 블레이드 퓨즈의 용도는 차량 탑재 용도에 한정되지 않고, 다양한 용도의 퓨즈에 사용할 수 있고, 이것들 퓨즈도 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것은 물론이다.

A, B：단자부
1：접속부(가용체 금속)
2, 2A, 2B：용단부
3：저융점 금속
4：계합 구멍
5：장공
8：합금층
10, 20：블레이드 퓨즈(본 발명)

Claims (4)

1. 양단부에 위치하는 단자부가 가용체 금속으로 구성되는 접속부에 접속되고, 상기 접속부의 대략 중앙부에 상기 접속부의 한쪽 면적보다 작은 단면적의 용단부가 형성되어 구성되는 블레이드 퓨즈에 있어서,
   상기 단자부와 상기 접속부는 아연 또는 아연 합금으로 구성되는 동일한 금속 모재로 구성되고,
   적어도 상기 용단부의 외측 접속부의 한쪽 면 위에서, 또한 상기 용단부의 말단의 일부에 걸치거나, 걸치지 않지만 근접한 위치에서, 상기 접속부의 폭 혹은 이에 가까운 외형 길이를 갖는 저융점 금속을 용착시킨 것을 특징으로 하는, 블레이드 퓨즈.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 저융점 금속을 용단부의 중심에 대해 대략 대칭 위치 접속부의 뒷면 및/또는 측면 위에 더 용착시킨 것을 특징으로 하는, 블레이드 퓨즈.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 접속부의 한쪽 면적보다 작은 단면적의 상기 용단부를 대신하여, 상기 접속부의 대략 중앙부에 상기 접속부의 길이 방향으로 연장되는 장공이 형성됨으로써, 상기 장공에 의해 접속부의 대략 중앙부의 단면적이 작게 형성된 것을 특징으로 하는, 블레이드 퓨즈.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   차량 탑재 용도로 사용되는 것을 특징으로 하는, 블레이드 퓨즈.
   

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