(57)【要約】【課題】消弧剤を使用することなく全領域遮断と製造作業効率の良い高遮断容量ヒューズを提供する。【解決手段】電流ヒューズ溶断時、異常な過負荷電流を主可溶体１と並列接続した補助可溶体２及び補助可溶体２に直列に接続した電流制限抵抗３側に分流し、主可溶体１を先に溶断させた後、電流制限抵抗３により限流した過負荷電流を補助可溶体２で溶断させることにより、短絡電流等の大電流から定格電流に近い小さな溶断電流に対しても、可溶体の溶断間隔を速やかに広げ安全に電流遮断することが出来る。また消弧剤を使用することなく溶断の有無が目視確認ができ且つ、製造作業を容易に行うことが出来る。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主可溶体と並列に通電能力が主可溶体の１／１０以下の補助可溶体と、溶断ジュール積分値が補助可溶体より大きい断面積を有し、主可溶体に対し補助可溶体に流れる通常使用状態での電流を１／１０００以下に制限する電流制限抵抗を補助可溶体に直列に接続し、外容器に収納したことを特徴とする高遮断容量ヒューズ。
【請求項２】
内容器に収納した主可溶体と並列に内容器に収納した補助可溶体と電流制限抵抗を直列に基板上へ配置し、この基板を外容器に収納したことを特徴とする請求項１に記載の高遮断容量ヒューズ。
【請求項３】
内容器に収納した主可溶体と並列に内容器に収納した補助可溶体と巻線構造の電流制限抵抗を直列に基板上へ配置し、この基板を外容器に収納したことを特徴とする請求項１に記載の高遮断容量ヒューズ。
【請求項４】
主可溶体と並列に補助可溶体を基板開口部に架張し、この補助可溶体に電流制限抵抗が直列になるよう配置した基板を外容器に収納したことを特徴とする請求項１に記載の高遮断容量ヒューズ。
【請求項５】
主可溶体と並列に補助可溶体と印刷技術により形成した電流制限抵抗が直列となるよう基板上へ配置し、この基板を外容器に収納したことを特徴とする請求項１に記載の高遮断容量ヒューズ。
【請求項６】
主可溶体及び補助可溶体を収納する内容器が絶縁性のある透明な材質からなり、その内容器を絶縁性のある透明な材質からなる外容器に収納し、主可溶体及び補助可溶体の溶断の有無を目視で確認の出来ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の高遮断容量ヒューズ。
【請求項７】
主可溶体及び補助可溶体を架張した基板を絶縁性のある透明な材質からなる外容器に収納し、主可溶体及び補助可溶体の溶断の有無を目視で確認の出来ることを特徴とする請求項４又は５のいずれか記載の高遮断容量ヒューズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、電流ヒューズに関するもので、特に大電流の遮断を必要とする高遮断容量ヒューズの改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来、短絡事故等による大電流を遮断しようとした場合、可溶体の金属量が多くなる定格電流の大きなヒューズは、可溶体溶断後に電離気体の発生が多くなりアーク放電が継続しやすく、その結果アークエネルギーが大きくなりヒューズ自体を破壊し遮断を失敗することがある。【０００３】  そのため大電流の遮断を必要とする高遮断容量ヒューズは、可溶体を収納する筒内に砂状の消弧剤を充填し、アーク熱を吸収、冷却しアークの成長を抑え遮断を達成させる方法をとるのが一般的となっている。【０００４】  一方、事故による過電流遮断に対し消弧剤を充填していることにより、可溶体の溶断の有無が目視で確認できないため溶断表示を行うため機械式トリップを含んだ第一の可溶体と過負荷保護手段として形成された第２の可溶体を並列接続した過電流保護装置（例えば、特許文献１）や可溶体と並列に接続した高抵抗線に過負荷電流を分流させる構造の密閉型電流ヒューズ（例えば、特許文献２）がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００９−５４０７７７号公報
【特許文献２】実開平５−８４００５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  特許文献１に記載の過電流保護装置や一般的な高遮断ヒューズに充填される消弧剤は、その名の通り消弧性能は優れているものの、砂状が故に充填作業が難しく、またその粒度の管理や筒内への充填密度の違いが消弧性能に大きなバラツキを生じ遮断性能が不安定となる問題がある。【０００７】  また特許文献１に記載の過電流保護装置や、一般的な高遮断ヒューズのように消弧剤を充填すると、定格電流に近い小さな溶断電流に対しては溶断時、可溶体の溶断間隔を速やかに広げることが出来ず、アーク放電の時間が長くなり、その結果アークエネルギーが大きなものとなり、小さな溶断電流の方が短絡等の大電流より遮断が難しくなる（大電流から定格電流に近い小さな溶断電流までの遮断を行う、いわゆる全領域遮断が難しい）という問題がある。【０００８】  また消弧剤を充填することにより溶断の有無を目視確認出来ない問題を解決するため特許文献１に記載の過電流保護装置のように複雑な表示機構を備えなければならない問題がある。【０００９】  さらには特許文献１に記載の過電流保護装置の第一の可溶体は、表示機構のため機械的トリップ（ばね）により絶えず引張り力を受けるため使用できる材質や線径は限定されてしまい可溶体の線径を細く出来ず可溶体溶断後の金属量が多くなりアークが継続しやすいという問題や、第一の可溶体に接続される抵抗（体）のインピーダンスに対する配慮はなされているものの、抵抗（体）の有する溶断ジュール積分値の配慮はなされておらず、溶断ジュール積分値の大小が影響する大きな異常電流において、抵抗（体）が先に溶断する場合があり、抵抗（体）が先に溶断（破壊）すると抵抗（体）を構成する大量の金属蒸気を発生させることになり、消弧剤がなければ遮断が困難となる問題を有している。【００１０】  一方、特許文献２に記載の密閉型電流ヒューズにおいて、可溶体に並列に高抵抗線を接続したものがあるが、この高抵抗線の役割は、過負荷電流で可溶体が溶断する際、高抵抗線も赤熱溶断し、この時感熱紙に焦跡を残し可溶体が溶断したことを表示するためのものであり、遮断性能の向上を図ったものではない。
【課題を解決するための手段】
【００１１】  本発明は、従来の課題を解決するため大電流遮断に対し、当たり前の如く使用されている消弧剤を使用することなく、請求項１に記載された発明は、主可溶体溶断後、主可溶体と並列に配置し溶断ジュール積分値が補助可溶体より大きい断面積を有した電流制限抵抗により大きな短絡電流を限流するとともにアーク抵抗の役割を担わせアーク電流を抑え、更に主可溶体より細く金属量が少なく溶断後の電離気体の少ない材質による補助可溶体で電流遮断を行うことにより、消弧剤を使用することなく大電流遮断から定格電流に近い小さな溶断電流までの全領域において安全に電流遮断を達成することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】  本発明は一般的な高遮断容量ヒューズに使用する消弧剤を使用しない。したがって粒度管理や充填密度等の作業管理を必要とせず遮断性能が安定する。また消弧剤という砂状物質を扱うことにより生じる粉状の塵の発生がなくヒューズ組み立て作業環境を汚染することなくヒューズ組み立てを行えるものとなっている。【００１３】  また大きな異常電流によりアークが発生した場合には、アークエネルギーが大きくなり、例え消弧剤を使用していても頑丈な容器が必要となり、その結果コストの高い材料を使用する必要があったが、電流制限抵抗により電流を限流するとともに電流制限抵抗がアーク抵抗の役割を果たしアーク電流も制限することにより、アークエネルギーが小さく抑えられ、容器として安価なものを使用することが出来、また消弧剤充填作業を必要とせず製造コストを安くすることが出来るものとなっている。【００１４】  更には消弧剤を使用しないため可溶体の溶断の有無を目視確認ができ、溶断表示のため複雑な機構を設ける必要がないものとなっている。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の高遮断容量ヒューズの斜視図。
【図２】図１の主可溶体、電流制限抵抗、補助可溶体を外容器に組み込む前の斜視図。
【図３】本発明の他の実施例の斜視図。
【図４】本発明の他の実施例の主可溶体、電流制限抵抗、補助可溶体を実装した端子付基板の斜視図。
【図５】図４と同様。
【図６】図４と同様。
【図７】図４と同様。
【図８】主可溶体のみの遮断電流波形。
【図９】本発明の遮断電流波形。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１６】  図１から図７に基づき本発明の高遮断容量ヒューズについて説明する。図中１は主可溶体であり、２は補助可溶体、３は電流制限抵抗である。補助可溶体２と電流制限抵抗３は直列に接続され、主可溶体１に対しては並列に接続される。【００１７】  補助可溶体２は主可溶体１の１／１０以下の通電能力（定格電流）で、主可溶体１及び補助可溶体２は図１、図２に示すように絶縁性のある透明な内容器７に収納した後、絶縁性のある透明な外容器９に収納し、内容器７に電気的、機械的に接続しているリード端子５を外容器９の両端に固定された導電性のある容器端子１０に接合する。【００１８】  別の実施例として図３から図７に示すように主可溶体１及び補助可溶体２を絶縁性のある透明な内容器７に収納、或いは図５に示すように表面実装型容器８に収納し基板４にはんだ付けしたものを絶縁性のある透明な外容器９に入れ、基板４の両端の基板端子１１を外容器９の両端に固定された絶縁性のある容器端子１０から突き出させ回路と接続する端子とすることもある。【００１９】  また別の実施例としては図６、図７に示すように主可溶体１及び補助可溶体２を基板４上の楕円状の開口部６の間に架張し、その両端をはんだ付けした基板４の両端の基板端子１１を絶縁性のある容器端子１０から突き出させ回路と接続する端子とすることもある。【００２０】  電流制限抵抗３は、補助可溶体より大きな溶断ジュール積分値を有する断面積で、長さは補助可溶体２に流れる電流が主可溶体１に流れる電流の１／１０００以下で、且つ補助可溶体２が消弧剤なしで遮断可能な電流値まで電流を制限する抵抗値をもつ長さを確保するためマンガニン或いはアドバンス等の抵抗線を図１から図６に示すように、そのセラミック棒に巻付けるか、或いは図７に示すように基板上４に印刷技術により抵抗を形成することもある。【００２１】  本発明の高遮断容量ヒューズを、定格電流３０Ａ、回路電圧２５０Ｖ、短絡電流（固有電流）５，０００Ａの条件（投入角３０°）において、この時の主可溶体の通電能力２９．９Ａ相当、補助可溶体通電能力１Ａ相当及び補助可溶体より大きな溶断ジュール積分値を有する電流制限抵抗５Ωを配置した場合の作用について説明する。【００２２】  まず短絡電流５，０００Ａが流れると主可溶体側に約４，６００Ａ、この主可溶体に並列接続された補助可溶体と電流制限抵抗側に約３．５Ａ（合計が５，０００Ａにならないのは、ヒューズ自体のもつ抵抗による限流効果による）の電流が分流して流れる。この分流した電流に対する負荷率は、主可溶体が定格電流の約１５，４００％、補助可溶体は定格電流の約３５０％となり、負荷率の高い主可溶体が先に溶断する。主可溶体が溶断すると短絡電流の全てが補助可溶体側に流入するが、その電流は直列に接続された電流制限抵抗により約４６Ａに制限される。【００２３】  この約４６Ａは補助可溶体と電流制限抵抗は直列に接続されているため電力として捉えた場合、電流制限抵抗の方が大きくなるが、補助可溶体の通電能力の約４，６００％の負荷率で１ミリ秒以下の時間で溶断する電流のため放熱が殆ど影響せず断面積が通電能力を左右する時間領域となり、この条件下において電流制限抵抗の断面積は補助可溶体の���断ジュール積分値より大きな値を有することにより１Ａ相当の補助可溶体が先に溶断し電流制限抵抗の抵抗線が溶断することは無い。【００２４】  主可溶体溶断後、短絡電流の５，０００Ａは電流制限抵抗により限流され且つ、補助可溶体は１Ａ相当と金属量が少なく、主可溶体のみの場合は図８の如く交流のゼロ電圧付近までアークが継続するものの、本発明は図９の如く電流制限抵抗がアーク抵抗の役割を果たし大きなアークエネルギーを生じることなく速やかに電流遮断を達成する。（電流波形のピークが５，０００Ａになっていないのは、主可溶体の限流効果による）【００２５】  次に過負荷電流がヒューズの電気用品の技術基準に示されている定格電流の１．３５倍の最小溶断電流の場合について前記同様、主可溶体の通電能力２９．９Ａ相当、補助可溶体通電能力１Ａ相当、電流制限抵抗５Ωを配置した場合の作用について説明する。【００２６】  この条件の場合、溶断電流４０．５Ａ（３０Ａ×１．３５）は主可溶体側に約４０．４７Ａ、補助可溶体側に約０．０３Ａに分流して流れる。この分流した電流に対する負荷率は、主可溶体が定格電流の約１３４．９％、補助可溶体は定格電流の約３％となり、短絡電流同様に負荷率の高い主可溶体が先に溶断する。【００２７】  主可溶体が溶断すると過負荷電流の全てが補助可溶体に流入する。この時、補助可溶体に直列に接続された電流制限抵抗により電流は約２１．６Ａとなり負荷率約２，１６０％と短絡時と同様放熱が殆ど影響せず断面積が通電能力を左右する時間領域での溶断となり電流制限抵抗より溶断ジュール積分値の小さな断面積の１Ａ相当の補助可溶体が溶断する。この時の補助可溶体は負荷率約２，１６０％という大きな負荷率と可溶体の周りを消弧剤が囲んでいないことにより速やかに溶断間隔を広げ消弧剤充填された高遮断ヒューズのように小さな溶断電流の方が遮断が難しいという問題を発生させず全領域遮断を達成する。【００２８】  更に通常使用状態として前記と同様の設定において３０Ａを通電した時の電流負荷率は主可溶体で約１００％、補助可溶体で約２％以下（主可溶体と補助可溶体に流れる電流比率として主可溶体の約１／１０００以下）と細い補助可溶体であっても電流制限抵抗により電流の流入が制限され熱的、機械的ダメージを殆ど与えることは無く、細い可溶体であっても長期的な信頼性に対し問題を生じることはないものとなっている。
【産業上の利用可能性】
【００２９】  本発明は、大きな短絡電流遮断から小さな異常電流が流れる電気回路を保護する電流ヒューズに利用可能である。
【符合の説明】
【００３０】１    主可溶体
２    補助可溶体
３    電流制限抵抗
４    基板
５    リード端子
６    基板開口部
７    内容器
８    表面実装型容器
９    外容器
１０  容器端子
１１  基板端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014007134.tif 000009
【図８】
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【図９】
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