WO2023112435A1 - ヒューズ、及びヒューズの製造方法 - Google Patents

ヒューズ、及びヒューズの製造方法 Download PDF

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extinguishing material
arc
casing
fuse element
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Inventor
宏紀 清水
哲 高槻
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太平洋精工株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H69/00—Apparatus or processes for the manufacture of emergency protective devices
    • H01H69/02—Manufacture of fuses
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02—Details
    • H01H85/04—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
    • H01H85/05—Component parts thereof
    • H01H85/18—Casing fillings, e.g. powder

Definitions

  • the present invention relates to fuses mainly used in electric circuits for automobiles, etc., and more particularly to fuses containing fuse elements with fusing parts in casings, and methods of manufacturing fuses.
  • Fuses have traditionally been used to protect the electrical circuits installed in automobiles, etc., and various electrical components connected to electrical circuits. Specifically, when an unintended overcurrent flows in an electrical circuit, the fusing part of the fuse element built into the fuse melts due to the heat generated by the overcurrent, protecting various electrical components from excessive current flow. are doing.
  • a high-voltage fuse is a fuse that includes a fuse element having a fusing portion and a casing that accommodates the fusing portion. Granular arc-extinguishing material is enclosed in the
  • the fusible portion is formed by forming a plurality of small holes in a part of the fuse element with a narrow width, and thus has a structure in which heat is generated and fusing is likely to occur. Therefore, the fusing part is structurally weaker than other parts of the fuse element, and if an unintended external force is applied during the manufacture or use of the fuse, the fusing part may be damaged, resulting in durability problems. may occur in
  • the temperature of the fused portion is likely to be high when the fuse is energized, and metal fatigue due to thermal expansion and contraction is likely to occur.
  • the present invention provides a fuse having durability in the fusing portion and a method for manufacturing the fuse.
  • a fuse according to the present invention is a fuse comprising a fuse element having a fusing portion and a casing housing the fusing portion, wherein the fusing portion is covered with a solid arc extinguishing material fixed to the fusing portion. and a housing space between the solid arc-extinguishing material and the casing is filled with granular arc-extinguishing material.
  • the fusion section is reinforced by the solid arc-extinguishing material, so even if an unexpected external force is applied, the fusion section does not bend or break, thus improving durability.
  • the thermal expansion and contraction of the fusing portion is reduced, even if the fusing portion reaches a high temperature, the thermal expansion and contraction are less likely to occur, thereby improving the durability and preventing early fusing of the fuse.
  • the fusion part is covered with a two-layer structure of the solid arc-extinguishing material and the granular arc-extinguishing material. It can be diffused into the arc-extinguishing material and escaped. Therefore, metal gas does not accumulate at a high density in the vicinity of the fusing portion, and it is possible to prevent leakage current from flowing and deterioration of insulation.
  • the fuse of the present invention is characterized in that the solid arc-extinguishing material is formed by solidifying the same material as the granular arc-extinguishing material.
  • the fuse can be easily designed and manufactured, and the manufacturing cost of the fuse can be reduced.
  • a method for manufacturing a fuse is a method for manufacturing a fuse including a fuse element having a fusing portion and a casing for housing the fusing portion, wherein a solid arc-extinguishing material is added to the fuse element.
  • the fuse element fixed to the fusing part so as to cover the fusing part and to which the solid arc-extinguishing material is fixed is housed in the casing, and with the fuse element housed in the casing, the The casing is filled with granular arc-extinguishing material.
  • the method of manufacturing a fuse according to the present invention is characterized in that the solid arc-extinguishing material is formed by solidifying the same material as the granular arc-extinguishing material.
  • the fuse can be easily designed and manufactured, and the manufacturing cost of the fuse can be reduced.
  • the fusing part is endowed with durability.
  • FIG. 1A is an overall perspective view of a casing containing a fuse element of a fuse according to the present invention
  • FIG. 1B is an overall perspective view of a state in which holding terminals are attached to terminal portions of the fuse element contained in the casing
  • FIG. 1(a) is an overall perspective view of a state in which caps are attached to both ends of a casing of a fuse according to the present invention
  • FIG. 1(b) is an overall perspective view of a completed fuse according to the present invention
  • FIG. 4(a) and 4(b) are sectional views taken along the line AA shown in FIG. 4(b).
  • REFERENCE SIGNS LIST 100 fuse element 120 fusing portion 140 solid arc-extinguishing material 200 casing 220 housing space 500 fuse 510 granular arc-extinguishing material
  • FIG. 1 shows a fuse element 100 used in a fuse according to the present invention.
  • 1(a) is an overall perspective view of the fuse element 100
  • FIG. 1(b) is a plan view of the fuse element 100
  • FIG. 1(c) is a side view of the fuse element 100.
  • FIG. 1(a) is an overall perspective view of the fuse element 100
  • FIG. 1(b) is a plan view of the fuse element 100
  • FIG. 1(c) is a side view of the fuse element 100.
  • a fuse element 100 shown in FIG. 1 is an existing component, and is formed from a single thin metal plate. 110 and a connecting portion 130 that connects the fusing portion 120 .
  • the fusing portion 120 is formed by forming a plurality of small holes 121 in a part of the fuse element 100 having a narrowed width, and forming a narrowed portion 122 further narrowed in width.
  • the fusible portion 120 cuts off the overcurrent by causing the narrow portion 122 to generate heat and fuse when an unintended overcurrent flows through an electric circuit or the like.
  • the fuse element 100 is not limited to the shape shown in FIG.
  • the fusing portion 120 is not limited to the narrow portion 122 shown in FIG. may be in the shape of
  • the fusing portion 120 of the existing fuse element 100 is formed to have a width narrower than the other portions of the fuse element 100 so as to generate heat and melt when an unintended overcurrent flows. 120 is structurally weaker than the rest of fuse element 100 . Therefore, as will be described later, if an unexpected external force is applied to the fuse element 100 during manufacture of the fuse or when the fuse incorporating the heat element 100 is mounted on an object and used, the fusing portion 120 will bend. or damaged, resulting in durability issues. Furthermore, the fuse element 100 tends to reach a high temperature when energized, and metal fatigue may occur due to thermal expansion and contraction, and the fusing portion 120 may fuse early.
  • FIG. 2(a) is an overall perspective view of the fuse element 100
  • FIG. 2(b) is a plan view of the fuse element 100
  • FIG. 2(c) is a side view of the fuse element 100.
  • the solid arc-extinguishing material 140 is made of the same material as the granular arc-extinguishing material filled in the casing, as will be described later. Specifically, granular arc-extinguishing material is gathered around the fusing portion 120 of the fuse element 100 shown in FIG. The arc material is melted, integrated and welded to the fusion cut portion 120, and then cooled and solidified. Then, the solidified arc-extinguishing material forms a solid arc-extinguishing material 140 that covers and is fixed around the fusing portion 120 .
  • the solid arc-extinguishing material 140 reinforces the entire fusing portion 120, the fusing portion 120 does not bend or break even when an unexpected external force is applied, thereby improving durability.
  • the fusing portion 120 is reinforced, metal fatigue due to thermal expansion and contraction is reduced, durability is improved, and early fusing of the fuse can be prevented.
  • the fuse 500 can be easily designed and manufactured, and the manufacturing cost of the fuse 500 can be reduced.
  • the solid arc-extinguishing material 140 is locally provided around the fusing portion 120 , and is not provided on the connecting portion 130 between the fusing portion 120 and the terminal portion 110 and the terminal portion 110 .
  • the solid arc-extinguishing material 140 covers the upper surface, the lower surface, the right side, and the left side of the fusion section 120, that is, covers the entire circumference of the fusion section 120, but is not limited thereto. Any portion of the fusing portion 120 may be covered, such as covering only the upper surface or the lower surface of the fusing portion 120, as long as it can be reinforced.
  • the solid arc-extinguishing material 140 is a solid arc-extinguishing material that can be fixed to the fusing portion 120, and has a higher density than the granular arc-extinguishing material 510 described later.
  • the solid arc-extinguishing material 140 is formed by heating and solidifying a granular arc-extinguishing material made of silicon dioxide and having a particle size of about 150 ⁇ m to 225 ⁇ m (micrometers) and sodium silicate.
  • the solid arc-extinguishing material 140 is not limited to this, and can be formed by any method using any material as long as it is a solid material that can be fixed to the fusing portion 120 and has an arc-extinguishing effect.
  • FIG. 3(a) is an overall perspective view of a casing 200 that accommodates the fuse element 100
  • FIG. 3(b) is an overall state in which the holding terminal 300 is attached to the terminal portion 110 of the fuse element 100 accommodated in the casing 200
  • 4(a) is an overall perspective view of a state in which caps 400 are attached to both ends of the casing 200
  • FIG. 4(b) is an overall perspective view of the completed fuse 500 of the present invention.
  • a casing 200 that accommodates the fuse element 100 is an existing part, and has openings 210 at both ends and an accommodation space 220 that can accommodate the fusing portion 120 of the fuse element 100 therein. It has a cylindrical shape with The casing 200 can be made of various insulating materials such as ceramics and synthetic resins. Further, the casing 200 is not limited to a cylindrical shape, and may be of any shape as long as it can accommodate the fusing portion 120 of the fuse element 100 and has an accommodation space filled with granular arc-extinguishing material, which will be described later. good.
  • the terminal portion 110 of the fuse element 100 is inserted through one of the openings 210 of the casing 200 so that the fusing portion 120 of the fuse element 100 is positioned substantially in the center of the housing space 220 of the casing 200.
  • the fuse element 100 is housed within the casing 200 as positioned. In this housed state, terminal portion 110 of fuse element 100 protrudes outward from opening 210 of casing 200 .
  • the holding terminal 300 is attached to the terminal portion 110 of the fuse element 100 .
  • This holding terminal 300 is an existing component, is made of a conductive metal such as copper or its alloy, and includes a sandwich portion 310 and a contact portion 320 rising from the sandwich portion 310 .
  • the sandwiching portion 310 has a flat surface so as to be in close contact with the terminal portion 110, and is overlapped so as to sandwich the terminal portion 110 from above and below and is fixed by welding or the like.
  • the contact portion 320 is configured to contact the edge portion of the opening portion 210 of the casing 200 . Therefore, as shown in FIG.
  • the contact portions 320 of the holding terminals 300 attached to the terminal portions 110 on both sides of the fuse element 100 contact the openings 210 of the casing 200, so that the fuse element 100 is Therefore, the state of being housed in the casing 200 can be maintained.
  • the fuse element 100 is held in the casing 200 by the holding terminal 300, the present invention is not limited to this. As long as the fuse element 100 can be held in the casing 200, Any configuration other than the holding terminal 300 may be employed.
  • a cap 400 is attached so as to close the opening 210 of the casing 200 .
  • the cap 400 is an existing component, has a hollow cylindrical shape, and has a linear through hole 420 and a small circular through hole 430 in the end face 410 .
  • the cap 400 can be made of various materials such as metal and resin, and can have any shape as long as it can close the opening 210 of the casing 200 .
  • the overlapped portion of the terminal portion 110 of the fuse element 100 and the pinch portion 310 of the holding terminal 300 is inserted into the through hole 420 of the cap 400 so that the back surface of the end face 410 of the cap 400 contacts the contact portion 320 of the holding terminal 300 .
  • the cap 400 is fitted until it contacts with .
  • the opening 210 of the casing 200 is closed with the cap 400 .
  • the granular arc-extinguishing material 510 is poured into the housing space 220 of the casing 200 through the through hole 430 of the cap 400 to fill the space.
  • the through hole 430 is filled with resin or the like, so that the granular arc-extinguishing material 510 is enclosed in the storage space 220 of the casing 200 .
  • the granular arc-extinguishing material 510 is a granular arc-extinguishing material made of silicon dioxide and having a particle size of approximately 150 ⁇ m to 225 ⁇ m.
  • the fuse 500 of the present invention is completed as shown in FIG. 4(b).
  • the fusing portion 120 is reinforced by the solid arc-extinguishing material 140, so even if an unexpected external force is applied during the manufacturing of the fuse 500, the fusing portion 120 will not bend or break. and improved durability.
  • an unexpected external force strong vibration, impact, etc.
  • the fuse 500 when the fuse 500 is installed in an automobile or the like and used, even if an unexpected external force (strong vibration, impact, etc.) is applied, the fusing portion 120 will not bend or be damaged. Durability is improved.
  • metal fatigue due to thermal expansion and contraction of the fusing portion 120 is reduced, durability is improved, and early fusing of the fuse can be prevented.
  • FIG. 5 shows the inside of the fuse 500 in a completed state.
  • 5(a) and 5(b) are sectional views taken along the line AA shown in FIG. 4(b).
  • connection portion 130 and the fusing portion 120 of the fuse element 100 are accommodated in the accommodation space 220 of the casing 200, and the terminal portion 110 of the fuse element 100 is located on the casing 200 side. It protrudes outward from the side.
  • Solid arc-extinguishing material 140 fixed to fusing portion 120 of fuse element 100 is also housed in housing space 220 of casing 200 . Since the accommodation space 220 is filled with the granular arc-extinguishing material 510 , the filled granular arc-extinguishing material 510 covers the solid arc-extinguishing material 140 .
  • the fusing portion 120 of the fuse element 100 is covered with the solid arc-extinguishing material 140, and the accommodation space 220 between the solid arc-extinguishing material 140 and the casing 200 is filled with the granular arc-extinguishing material 510. Therefore, the fusion part 120 is covered with a two-layer structure of the solid arc-extinguishing material 140 and the granular arc-extinguishing material 510 .
  • the fuse 500 is mounted on an object such as an automobile, and connects the terminal portion 110 to connection terminals connected to various electrical components.
  • the fusing portion 120 of the fuse element 100 incorporated in the fuse 500 is fused due to heat generated by the overcurrent, and excessive current does not flow to various electrical components. protected by
  • the fusing portion 120 heats up and melts, the arc generated from the fusing portion 120 is effectively extinguished by the solid arc-extinguishing material 140, and the solid arc-extinguishing material 140 covers the outside of the solid arc-extinguishing material 140.
  • the arc is effectively extinguished by the arc-extinguishing material 510 as well, and various electric components can be sufficiently protected.
  • the fusing portion 120 when the fusing portion 120 generates heat and is fused, vaporized metal gas X is generated from the molten fusing portion 120 . Then, the high-pressure metal gas X generated from the fusing portion 120 passes through the solid arc-extinguishing material 140 (passing through part of the solid arc-extinguishing material 140) to It is discharged outside the material 140 and diffuses into the granular arc-extinguishing material 510 . In addition, when the fusion part 120 is not entirely covered with the solid arc-extinguishing material 140 and only a part of the fusion part 120 is covered with the solid arc-extinguishing material 140, part of the metal gas X is solid.
  • the metal gas X diffuses more easily in the granular arc-extinguishing material 510 than in the solid arc-extinguishing material 140 .
  • the metal gas X that is gasified and diffused from this material is particles of a conductive metal such as copper or a zinc alloy. becomes. Then, a leak current flows due to the metal gas X present in the vicinity of the fusing portion 120 at a high density, and the continuity between the terminal portions 110 continues, making it impossible to sufficiently protect various electrical components. It is put away.
  • the fusing portion 120 in the housing space 220 of the casing 200, the fusing portion 120 is covered with a two-layer structure of the solid arc-extinguishing material 140 and the granular arc-extinguishing material 510.
  • the metal gas X can be diffused into the granular arc-extinguishing material 510 outside the solid arc-extinguishing material 140 and escaped. Therefore, the metallic gas X does not accumulate in the vicinity of the fusing portion 120 at a high density, and it is possible to prevent leakage current from flowing and the insulation from deteriorating.
  • the solidified arc-extinguishing material covers and adheres to the periphery of the fusing portion 120, forming the solid arc-extinguishing material 140 that fills the entire inside of the housing space 220.
  • the entire casing 200 is heated to a high temperature, adverse effects such as deterioration of the casing 200 and partial distortion of the fuse 500 occur, making it difficult to manufacture the fuse 500 .
  • the fuse element 100 is housed inside the casing 200 and the fuse 500 is assembled.
  • the process of fixing the solid arc-extinguishing material 140 is separated from the process of assembling the fuse 500 and included in the previous process. The part can be prevented from being adversely affected, and the manufacture of the fuse 500 is facilitated.
  • the fuse 500 has a structure including one fuse element 100, but it is not limited to this, and a plurality of fuse elements 100 are formed from one metal plate. Any structure such as an electrically integrated structure or a structure in which a plurality of fuse elements 100 are individually formed and their terminal portions are connected to each other can be adopted as appropriate.
  • a plurality of small holes are provided in the center of the fuse element 100 to form the fusing portion 120, but the present invention is not limited to this. Any structure can be adopted as appropriate, such as forming a fusing portion by thinning the .
  • fuse and fuse manufacturing method of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various modifications and combinations are possible within the scope of the claims and the embodiments. Modifications and combinations are also included in the scope of the right.

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Abstract

溶断部に耐久性を持たせたヒューズ、及び当該ヒューズの製造方法を提供する。　溶断部１２０を備えたヒューズエレメント１００と、当該溶断部１２０を収容するケーシング２００とを備えたヒューズ５００であって、溶断部１２０は、当該溶断部１２０に固着された固体状消弧材１４０により覆われており、固体状消弧材１４０とケーシング２００の間の収容空間２２０は、粒状消弧材５１０により充填されていることを特徴とする。

Description

ヒューズ、及びヒューズの製造方法
　本願発明は、主に自動車用電気回路等に用いられるヒューズに関し、特に、ケーシング内に、溶断部を備えたヒューズエレメントを収容するヒューズ、及びヒューズの製造方法に関する。
　従来から、ヒューズは、自動車等に搭載されている電気回路や、電気回路に接続されている各種電装品を保護するために用いられてきた。詳しくは、電気回路中に意図しない過電流が流れた場合に、ヒューズに内蔵されたヒューズエレメントの溶断部が過電流による発熱により溶断して、各種電装品に過度な電流が流れないように保護している。
そして、このヒューズは用途に応じて様々な種類があり、例えば、高電圧用のヒューズは、溶断部を備えたヒューズエレメントと、当該溶断部を収容するケーシングを備えたヒューズであって、ケーシング内に粒状の消弧材が封入されている。また、溶断部は、幅が狭くなったヒューズエレメントの一部に複数の小孔をあけて形成するなど、発熱して溶断しやすい構造となっている。そのため、溶断部は、ヒューズエレメントの他の部分と比較して構造的に弱く、ヒューズの製造時や利用時において意図しない外力が加わると、溶断部が破損する可能性があり、耐久性に問題に生じる場合がある。さらに、通電時の溶断部は高温になり易く、熱伸縮による金属疲労が生じ易くなり、ヒューズの早期溶断の可能性が生じる。
そこで、本願発明は、溶断部に耐久性を持たせたヒューズ、及び当該ヒューズの製造方法を提供する。
本願発明のヒューズは、溶断部を備えたヒューズエレメントと、当該溶断部を収容するケーシングとを備えたヒューズであって、前記溶断部は、当該溶断部に固着された固体状消弧材により覆われており、前記固体状消弧材と前記ケーシングの間の収容空間は、粒状消弧材により充填されていることを特徴とする。
上記特徴によれば、固体状消弧材によって、溶断部が補強されているので、想定外の外力が加わっても、溶断部が曲がったり破損することがなく、耐久性が向上している。また、溶断部の熱伸縮が低減されているので、溶断部が高温になっても、熱伸縮し難くなるため、耐久性が向上し、ヒューズの早期溶断を防いでいる。さらに、ケーシングの収容空間において、溶断部が固体状消弧材と粒状消弧材によって二層構造で覆われているので、溶断部から発生した金属ガスを、固体状消弧材の外側の粒状消弧材へと拡散させて逃すことが出来る。そのため、溶断部の周囲近辺に金属ガスが高密度で溜まることがなく、リーク電流が流れて絶縁性が悪化することを防止できるのである。
さらに、本願発明のヒューズは、前記固体状消弧材は、前記粒状消弧材と同じ材料を固化して構成されていることを特徴とする。
上記特徴によれば、ヒューズの設計及び製造が容易で、ヒューズの製造コストも下げることが出来る。
さらに、本願発明のヒューズの製造方法は、溶断部を備えたヒューズエレメントと、当該溶断部を収容するケーシングとを備えたヒューズの製造方法であって、固体状消弧材を、前記ヒューズエレメントの溶断部を覆うように当該溶断部に固着し、前記固体状消弧材が固着された前記ヒューズエレメントを、前記ケーシング内に収容し、前記ケーシング内に前記ヒューズエレメントが収容された状態で、前記ケーシング内に粒状消弧材を充填することを特徴とする。
上記特徴によれば、固体状消弧材の固着工程によって、ケーシングやヒューズの他の部分に悪影響が及ぶことを防止でき、ヒューズの製造が容易となる。
さらに、本願発明のヒューズの製造方法は、前記固体状消弧材は、前記粒状消弧材と同じ材料を固化して構成されていることを特徴とする。
上記特徴によれば、ヒューズの設計及び製造が容易で、ヒューズの製造コストも下げることが出来る。
　上記のように、本願発明のヒューズ及び当該ヒューズの製造方法によれば、溶断部に耐久性を持たせている。
（ａ）は、本願発明に係るヒューズのヒューズエレメントの全体斜視図、（ｂ）は、ヒューズエレメントの平面図、（ｃ）は、ヒューズエレメントの側面図である。 （ａ）は、本願発明に係るヒューズのヒューズエレメントの全体斜視図、（ｂ）は、ヒューズエレメントの平面図、（ｃ）は、ヒューズエレメントの側面図である。 （ａ）は、本願発明に係るヒューズのヒューズエレメントを収容するケーシングの全体斜視図、（ｂ）は、ケーシングに収容したヒューズエレメントの端子部に保持端子を取り付ける状態の全体斜視図である。 （ａ）は、本願発明に係るヒューズのケーシングの両端にキャップを取り付ける状態の全体斜視図、（ｂ）は、完成した本願発明のヒューズの全体斜視図である。 （ａ）及び（ｂ）は、図４（ｂ）に示すＡ－Ａ断面図である。
１００ ヒューズエレメント
１２０ 溶断部
１４０ 固体状消弧材
２００ ケーシング
２２０ 収容空間
５００ ヒューズ
５１０ 粒状消弧材
　以下に、本願発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下で説明する実施形態におけるヒューズの各部材の形状や材質等は、一例を示すものであって、これらに限定されるものではない。なお、本明細書に記載されている「上下方向」とは、ヒューズエレメントの長尺方向に対して直角方向のことである。
図１には、本願発明に係るヒューズに用いられるヒューズエレメント１００を示す。なお、図１（ａ）は、ヒューズエレメント１００の全体斜視図、図１（ｂ）は、ヒューズエレメント１００の平面図、図１（ｃ）は、ヒューズエレメント１００の側面図である。
図１に示すヒューズエレメント１００は、既存の部品であり、一枚の薄板状の金属板から成形され、一対の端子部１１０と、当該端子部１１０の間に位置する溶断部１２０と、端子部１１０と溶断部１２０とを接続する連結部１３０とからなる。この溶断部１２０は、幅が狭くなったヒューズエレメント１００の一部に、複数の小孔１２１をあけて、更に幅を狭くした狭隘部１２２からなる。そして、溶断部１２０は、電気回路等に意図しない過電流が流れた際に、狭隘部１２２が発熱して溶断し、過電流遮断するものである。
なお、ヒューズエレメント１００は、図１に示すような形状に限定されず、溶断部１２０を備えているのであれば、任意の形状であってもよい。また、溶断部１２０は、図１に示すような狭隘部１２２から構成されることに限定されず、電気回路等に意図しない過電流が流れた際に、発熱して溶断できるのであれば、任意の形状であってもよい。
そして、既存のヒューズエレメント１００の溶断部１２０は、意図しない過電流が流れた際に、発熱して溶断するように、ヒューズエレメント１００の他の部分よりも幅が狭く形成されており、溶断部１２０は、ヒューズエレメント１００の他の部分よりも構造的に弱くなっている。そのため、後述するように、ヒューズの製造時や、ヒーズエレメント１００が組み込まれたヒューズを対象物に搭載して利用した際に、ヒューズエレメント１００に想定外の外力が加わると、溶断部１２０が曲がったり破損して、耐久性に問題が生じる場合がある。さらに、通電時のヒューズエレメント１００は高温になり易く、熱伸縮による金属疲労が生じて、溶断部１２０が早期溶断する場合がある。
そこで、本願発明では、図２に示すように、ヒューズエレメント１００の溶断部１２０の周囲に、固体状消弧材１４０を固着させている。なお、図２（ａ）は、ヒューズエレメント１００の全体斜視図、図２（ｂ）は、ヒューズエレメント１００の平面図、図２（ｃ）は、ヒューズエレメント１００の側面図である。
この固体状消弧材１４０は、後述するように、ケーシング内に充填される粒状の消弧材と同じ材料で出来ている。具体的には、図１に示すヒューズエレメント１００の溶断部１２０の周囲に粒状の消弧材を集めて溶断部１２０を覆った状態で約８０度～１２０度まで加熱することで、粒状の消弧材が溶けて一体化して溶断部１２０に溶着し、その後冷えて固化する。すると、固化した消弧材によって、溶断部１２０の周囲を覆って固定された固体状消弧材１４０が形成されるのである。そして、固体状消弧材１４０によって、溶断部１２０全体は補強されているので、想定外の外力が加わっても、溶断部１２０が曲がったり破損することがなく、耐久性が向上するのである。また、溶断部１２０が補強されているので、熱伸縮による金属疲労が軽減され、耐久性が向上し、ヒューズの早期溶断を防ぐことが出来る。さらに、固体状消弧材１４０を後述する粒状消弧材５１０と同じ材料で構成することで、ヒューズ５００の設計及び製造が容易で、ヒューズ５００の製造コストも下げることが出来る。
この固体状消弧材１４０は、溶断部１２０の周囲に局所的に設けられており、溶断部１２０と端子部１１０との間の連結部１３０や、端子部１１０には設けられていない。また、固体状消弧材１４０は、溶断部１２０の上面、下面、右側面、及び左側面を覆う、つまり溶断部１２０の周囲全面を覆っているが、これに限定されず、溶断部１２０を補強できるのであれば、溶断部１２０の上面又は下面のみ覆うなど、溶断部１２０の任意の部分を覆ってもよい。また、固体状消弧材１４０は、溶断部１２０に固着できる固体状の消弧材であって、後述する粒状消弧材５１０よりも密度が高い部材となっている。また、固体状消弧材１４０は、二酸化ケイ素からなる、粒径が約１５０μｍ～２２５μｍ（マイクロメートル）の粒状の消弧材とケイ酸ナトリウムを、加熱して固化させて形成しているが、これに限定されず、固体状消弧材１４０は、溶断部１２０に固着できて消弧作用を備える固体状の材料であれば、任意の素材を用いて任意の方法により形成できる。
次に、図３及び図４を参照して、本願発明のヒューズの製造方法について説明する。なお、図３（ａ）は、ヒューズエレメント１００を収容するケーシング２００の全体斜視図、図３（ｂ）は、ケーシング２００に収容したヒューズエレメント１００の端子部１１０に保持端子３００を取り付ける状態の全体斜視図、図４（ａ）は、ケーシング２００の両端にキャップ４００を取り付ける状態の全体斜視図、図４（ｂ）は、完成した本願発明のヒューズ５００の全体斜視図である。
図３（ａ）に示すように、ヒューズエレメント１００を収容するケーシング２００は、既存の部品であり、両端に開口部２１０と、内部にヒューズエレメント１００の溶断部１２０を収容できる収容空間２２０とを備えた筒型形状をしている。なお、ケーシング２００は、セラミックや合成樹脂等の絶縁性の様々な材質で製造できる。また、ケーシング２００は、円筒形状に限定されず、ヒューズエレメント１００の溶断部１２０を収容でき、後述する粒状消弧材を充填する収容空間を備えているのであれば、任意の形状であってもよい。
そして、図３（ｂ）に示すように、ケーシング２００の一方の開口部２１０からヒューズエレメント１００の端子部１１０を挿入し、ヒューズエレメント１００の溶断部１２０がケーシング２００の収容空間２２０の略中央に配置されるように、ヒューズエレメント１００をケーシング２００内に収容する。この収容された状態で、ヒューズエレメント１００の端子部１１０は、ケーシング２００の開口部２１０から外側へ突出している。次に、ヒューズエレメント１００がケーシング２００内に収容された状態を保持するために、ヒューズエレメント１００の端子部１１０に保持端子３００を取り付ける。
この保持端子３００は、既存の部品であり、銅やその合金等の導電性金属からなり、挟部３１０と、当該挟部３１０から立ち上がる当接部３２０とを備える。挟部３１０は、端子部１１０に密着できるように平坦面となっており、端子部１１０の上下から挟み込むように重ねられて、溶接等によって固定される。また、当接部３２０は、ケーシング２００の開口部２１０の縁部に当接するように構成されている。そのため、図４（ａ）に示すように、ヒューズエレメント１００の両側の端子部１１０に取り付けられた保持端子３００の当接部３２０が、ケーシング２００の開口部２１０に当接するので、ヒューズエレメント１００はケーシング２００内に収容された状態を保持できるのである。なお、ヒューズエレメント１００は保持端子３００によってケーシング２００内に収容された状態を保持しているが、これに限定されず、ヒューズエレメント１００がケーシング２００内に収容された状態を保持できるのであれば、保持端子３００以外にも任意の構成を採用してもよい。
次に、図４（ａ）に示すように、ケーシング２００の開口部２１０を塞ぐように、キャップ４００を取り付ける。キャップ４００は、既存の部品であり、内部が空洞の円筒形状をしており、端面４１０には直線状の貫通孔４２０と、小さな円形の貫通孔４３０が設けられている。なお、キャップ４００は、金属や樹脂等の様々な材質で製造でき、ケーシング２００の開口部２１０を塞ぐことが出来るのであれば、任意の形状を採用できる。
そして、ヒューズエレメント１００の端子部１１０及び保持端子３００の挟部３１０が重なった部分を、キャップ４００の貫通孔４２０に挿通させて、キャップ４００の端面４１０の裏面が保持端子３００の当接部３２０に接触するまで、キャップ４００を嵌め込んでいく。すると、ケーシング２００の開口部２１０がキャップ４００で塞がれた状態となる。次に、キャップ４００の貫通孔４３０からケーシング２００の収容空間２２０内に、粒状消弧材５１０を流し込んで充填する。そして、粒状消弧材５１０を収容空間２２０内に充填した後、貫通孔４３０を樹脂等で埋めれば、粒状消弧材５１０がケーシング２００の収容空間２２０内に封入された状態となる。なお、粒状消弧材５１０は、二酸化ケイ素からなる、粒径が約１５０μｍ～２２５μｍの粒状の消弧材となっている。
以上により、図４（ｂ）に示すように、本願発明のヒューズ５００が完成する。この本願発明のヒューズ５００では、固体状消弧材１４０によって、溶断部１２０が補強されているので、ヒューズ５００の製造時に、想定外の外力が加わっても、溶断部１２０が曲がったり破損することがなく、耐久性が向上している。また、後述するように、ヒューズ５００が自動車等に搭載されて利用されている時に、想定外の外力（強い振動や衝撃等）が加わっても、溶断部１２０が曲がったり破損することがなく、耐久性が向上しているのである。さらに、ヒューズ５００に通電した時に、溶断部１２０が熱伸縮による金属疲労が軽減され、耐久性が向上し、ヒューズの早期溶断を防ぐことが出来る。
　次に、図５には、完成した状態のヒューズ５００の内部の様子を示す。なお、図５（ａ）及び（ｂ）は、図４（ｂ）に示すＡ－Ａ断面図である。
図５（ａ）に示すように、完成したヒューズ５００では、ケーシング２００の収容空間２２０にヒューズエレメント１００の連結部１３０と溶断部１２０が収容され、ヒューズエレメント１００の端子部１１０はケーシング２００の側方から外側へ突出している。また、ヒューズエレメント１００の溶断部１２０に固着した固体状消弧材１４０も、ケーシング２００の収容空間２２０内に収容されている。そして、収容空間２２０内には粒状消弧材５１０が充填されているので、充填された粒状消弧材５１０は固体状消弧材１４０の外側を覆うようになっている。このように、ヒューズエレメント１００の溶断部１２０は固体状消弧材１４０により覆われ、その固体状消弧材１４０とケーシング２００との間の収容空間２２０は粒状消弧材５１０で充填されているので、溶断部１２０は固体状消弧材１４０と粒状消弧材５１０によって二層構造で覆われることになる。
このヒューズ５００は、自動車等の対象物に搭載され、端子部１１０を各種電装品に接続された接続端子と接続する。そして、電気回路中に意図しない過電流が流れた場合に、ヒューズ５００に内蔵されたヒューズエレメント１００の溶断部１２０が過電流による発熱により溶断して、各種電装品に過度な電流が流れないように保護している。そして、溶断部１２０が発熱して溶断した際に、溶断部１２０から発生したアークは、固体状消弧材１４０によって効果的に消弧され、また、固体状消弧材１４０の外側を覆う粒状消弧材５１０によってもアークは効果的に消弧され、各種電装品を十分に保護することができる。
　また、溶断部１２０が発熱して溶断すると、溶融した溶断部１２０から気化した金属ガスＸが発生する。そして、溶断部１２０から発生した高い圧力の金属ガスＸは、固体状消弧材１４０を通過して（固体状消弧材１４０の一部を突き破るようにして通過して）、固体状消弧材１４０の外側へ放出され、粒状消弧材５１０へと拡散していく。なお、溶断部１２０全体が固体状消弧材１４０によって覆われておらず、溶断部１２０の一部のみが固体状消弧材１４０によって覆われている場合は、金属ガスＸの一部は固体状消弧材１４０によって覆われていない箇所から粒状消弧材５１０へと拡散していく。また、固体状消弧材１４０は固体状であるため、充填された粒状の粒状消弧材５１０よりも密度が高い。言い換えると、充填された粒状消弧材５１０は、固体状消弧材１４０よりも密度が低い。そのため、金属ガスＸは、固体状消弧材１４０よりも粒状消弧材５１０内の方が拡散し易い。
ところで、もし仮に、ケーシング２００の収容空間２２０全てを固体状消弧材１４０で充填した場合は、溶断部１２０の外側の収容空間２２０全体は、固体状消弧材１４０で埋められて、高密度の固体状消弧材１４０で圧縮されたような状態となる。そのため、溶断部１２０から発生した金属ガスＸは、固体状消弧材１４０によって閉じ込められて逃げ場が無くなり、溶断部１２０から離れるように拡散できず、溶断部１２０の周囲近辺に金属ガスＸが高密度で留まることになる。そして、ヒューズエレメント１００の溶断部１２０を構成する材料は、銅や亜鉛合金等の導電性金属なので、この材料がガス化して拡散した金属ガスＸは、銅や亜鉛合金等の導電性金属の粒子となる。すると、溶断部１２０の周囲近辺に高密度で存在する金属ガスＸによって、リーク電流が流れてしまい、端子部１１０間の導通が継続して、各種電装品を十分に保護することが出来なくなってしまうのである。
しかしながら、本願発明のヒューズ５００では、ケーシング２００の収容空間２２０において、溶断部１２０が固体状消弧材１４０と粒状消弧材５１０によって二層構造で覆われているので、溶断部１２０から発生した金属ガスＸを、固体状消弧材１４０の外側の粒状消弧材５１０へと拡散させて逃すことが出来るのである。そのため、溶断部１２０の周囲近辺に金属ガスＸが高密度で溜まることがなく、リーク電流が流れて絶縁性が悪化することを防止できるのである。
　また、従来技術において、ケーシング２００の収容空間２２０全てを固体状消弧材１４０で充填したヒューズを製造する場合は、ヒューズエレメント１００をケーシング２００の収容空間２２０に収容した後、ケーシング２００の両側の開口をキャップ等で塞ぎ、さらに、ケーシング２００の収容空間２２０に粒状の消弧材を封入する。そして、ケーシング２００全体を外部から、約８０度～１２０度まで加熱して、収容空間２２０内部の粒状の消弧材を溶かし、溶断部１２０に溶着させ、その後冷やして固化させる。すると、固化した消弧材が、溶断部１２０の周囲を覆って固着して、収容空間２２０の内部全てを充填した固体状消弧材１４０が形成される。ただ、上記従来の方法では、ケーシング２００全体を高温に加熱するため、ケーシング２００の劣化やヒューズ５００の一部が歪んだりするなど悪影響が生じ、ヒューズ５００の製造が困難となる。
一方、本願発明のヒューズ５００の製造工程によれば、図２に示したように、ヒューズエレメント１００の溶断部１２０に固体状消弧材１４０を固着させた後に、従来と同様、図３及び図４に示したように、ヒューズエレメント１００をケーシング２００内部に収容してヒューズ５００を組み立てていく。このように、固体状消弧材１４０の固着工程を、ヒューズ５００の組み立て工程と分けて前工程に入れているので、固体状消弧材１４０の固着工程によって、ケーシング２００やヒューズ５００の他の部分に悪影響が及ぶことを防止でき、ヒューズ５００の製造が容易となる。
　また、本明細書では、ヒューズ５００は、一枚のヒューズエレメント１００を備える構造であったが、これに限定されることはなく、複数枚のヒューズエレメント１００が一枚の金属板から形成されて電気的に一体となった構造や、複数枚のヒューズエレメント１００が個別に形成され、その端子部を互いに連結した構造など適宜任意の構造を採用できる。
　なお、本明細書では、ヒューズエレメント１００の中央に複数の小孔を設けて、溶断部１２０を形成していたが、これに限定されることはなく、例えば、ヒューズエレメント１００の中央の厚さを薄くして溶断部を形成するなど、適宜任意の構造を採用できる。
　また、本願発明のヒューズ及びヒューズの製造方法は、上記の実施例に限定されず、請求の範囲に記載された範囲、実施形態の範囲で、種々の変形例、組み合わせが可能であり、これらの変形例、組み合わせもその権利範囲に含むものである。

Claims (4)

  1. 　溶断部を備えたヒューズエレメントと、当該溶断部を収容するケーシングとを備えたヒューズであって、
    前記溶断部は、当該溶断部に固着された固体状消弧材により覆われており、
    前記固体状消弧材と前記ケーシングの間の収容空間は、粒状消弧材により充填されていることを特徴とするヒューズ。
  2. 前記固体状消弧材は、前記粒状消弧材と同じ材料を固化して構成されていることを特徴とする請求項１に記載のヒューズ。
  3. 溶断部を備えたヒューズエレメントと、当該溶断部を収容するケーシングとを備えたヒューズの製造方法であって、
    固体状消弧材を、前記ヒューズエレメントの溶断部を覆うように当該溶断部に固着し、
    　前記固体状消弧材が固着された前記ヒューズエレメントを、前記ケーシング内に収容し、
    前記ケーシング内に前記ヒューズエレメントが収容された状態で、前記ケーシング内に粒状消弧材を充填することを特徴とするヒューズの製造方法。
  4. 前記固体状消弧材は、前記粒状消弧材と同じ材料を固化して構成されていることを特徴とする請求項３に記載のヒューズの製造方法。
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