(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部が中空の外囲器と、
一端が前記外囲器にそれぞれ固定された一対の金属端子と、
これら金属端子の一端間に張設された少なくとも１本の板状の可溶体と、
この可溶体の周囲に配置されたＳｉＯ２を主成分とする消弧剤とを具備し、
前記可溶体は、
４箇所に直列に配置され、互いに断面積の異なる狭隘部と、
難燃性の樹脂とを備え、
前記各狭隘部は、前記可溶体の２箇所に並列に配置され、
前記難燃性の樹脂は、断面積が小さい方から３番目の前記狭隘部の長さ１／４〜３／４を覆っている
ことを特徴とする電流ヒューズ。
【請求項２】
難燃性の樹脂はシリコーン樹脂である
ことを特徴とする請求項１記載の電流ヒューズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の金属端子間に張設された可溶体に複数狭隘部を持つ電流ヒューズに関する。
【背景技術】
【０００２】
一対の金属端子間に可溶体を張設する構造をとるヒューズは、可溶体の周囲に消弧剤を配置することや金属端子間の距離を広げる等により、過電流が通過し、可溶体が溶融した際に発生するアークを消弧し、過電流を速やかに遮断する。
【０００３】
一方で、短絡事故の際に発生するような比較的大きな過電流を遮断する場合、短時間のうちにその過電流を遮断してしまうと、その短時間の電流変化に伴い、回路の定常電圧をはるかに超えた動作過電圧が発生し、回路機器の故障の原因となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１−１６６４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで従来、可溶体に断面積が段階的又は連続的に変化する狭隘部を設けることで過電流を緩やかに遮断し、動作過電圧を抑制する方法がとられているが、これでは、比較的小さな過電流を遮断する場合には、先ず最小断面部が溶断し、そこで発生したアークにより順次断面積の大きい狭隘部へと伸展していくため、溶断が遅く、端子間の絶縁性が悪い。
【０００６】
交流回路の場合、狭隘部の溶断により、ある程度アークが消弧されれば、電流・電圧のゼロクロス付近で完全にそのアークは消弧され、一旦消弧されてしまえば、再度、端子間電圧が上昇した際にも再発弧には至りづらい。
【０００７】
しかし、直流回路においては、交流回路のように電流・電圧のゼロクロスが存在しないため、過電流の確実な遮断と過電圧抑制の２つを満足することは困難となる。
【０００８】
また、断面積の小さい狭隘部を持つ可溶体には、図１や図２のように段付きの線状のものや切り欠きのある板状のもの等がある。段付きの線状である可溶体は径の大きな線を部分的に切削や圧縮により機械的に変形させて狭隘部を設ける方法や径の小さな線に部分的に鍍金による金属被膜を施し狭隘部を設ける方法などがあるが、機械的に変形させる方法は加工精度を得ることが難しく、また、ストレスに弱い細線での加工は困難である。一方、金属被膜を施す方法は、製作工程が複雑なため、設備に要するコストが膨大になり、生産性も悪い。また、何れの方法においても狭隘部と狭隘部でない部分との断面積差にはかなり制限があり、得られるヒューズ特性が制限される。
【０００９】
切り欠きのある板状である図３のように狭隘部を単独にした可溶体は、特に定格電流が小さいものや速断化のため狭隘部が極端に小さい場合に捻れや曲げなどの機械的ストレスを受け易く、組立作業が困難となる。また、図４のように狭隘部を複数設けた場合は、狭隘部の断面積が全て同一であるため、過電流通過の際に一度に溶断してしまい、過電圧が大きくなってしまう。
【００１０】
本発明は、直流回路における短絡事故の際にも所望の過電圧抑制効果を得ながらにして、安全に過電流を遮断できる電流ヒューズを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載された発明は、内部が中空の外囲器と、一端が前記外囲器にそれぞれ固定された一対の金属端子と、これら金属端子の一端間に張設された少なくとも１本の板状の可溶体と、この可溶体の周囲に配置されたＳｉＯ２を主成分とする消弧剤とを具備し、前記可溶体は、４箇所に直列に配置され、互いに断面積の異なる狭隘部と、難燃性の樹脂とを備え、前記各狭隘部は、前記可溶体の２箇所に並列に配置され、前記難燃性の樹脂は、断面積が小さい方から３番目の前記狭隘部の長さ１／４〜３／４を覆っていることを特徴とする電流ヒューズである。
【００１２】
可溶体は板厚や板幅を選択することでヒューズ特性の調整が容易であり、精度良い加工が可能である板状とし、捻れや曲げなどの機械的ストレスによる変形を抑制するため、狭隘部は２箇所並列に配置し、過電圧の抑制のために過電流を段階的に緩やかに遮断するため断面積の異なる狭隘部を４箇所直列に配置する。
【００１３】
更に、アークがある程度抑えられた段階で溶断する断面積が小さい方から３番目の狭隘部の長さ方向に１／４〜３／４を難燃性の樹脂で覆い、その狭隘部間を周囲に配置された消弧剤と難燃性の樹脂を組合わせた消弧方式とし、絶縁性を高めることで、比較的小さな過電流であっても確実に遮断できる構造とすることが出来る。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の電流ヒューズにおいて、難燃性の樹脂をシリコーン樹脂としたものである。
【００１５】
シリコーン樹脂は、アークの熱を受けることで消弧性ガスを発生する。この消弧性ガスにより確実にアークを消弧させ過電流を遮断することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来の電流ヒューズエレメントの一実施形態を示す図である。
【図２】従来の電流ヒューズエレメントの一実施形態を示す図である。
【図３】従来の電流ヒューズエレメントの一実施形態を示す図である。
【図４】従来の電流ヒューズエレメントの一実施形態を示す図である。
【図５】本発明に係る電流ヒューズの一実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る電流ヒューズを図５に示された一実施形態に基いて詳細に説明する。
【００１８】
図５において、１はヒューズで、このヒューズ１は外囲器２を有している。この外囲器２は、例えばアルミナやコージライトなどのセラミックから成る円筒であり、その両端を覆う例えば銅合金にて成形された一対の金属端子３が設けられている。さらに、一対の金属端子３の間には、所定以上の電流で溶断する可溶体４が張設されている。
【００１９】
また、可溶体４には他の部位より幅狭な狭隘部５，６，７，８が直列に４箇所設けられており、それぞれの狭隘部の幅は最小部を１としたとき、２番目に小さい狭隘部は１．１〜１．１５、３番目に小さい狭隘部は１．１５〜１．２５、４番目に小さい狭隘部は１．２５以上に設定されている。さらに、３番目に小さい狭隘部７は、その長さ方向１／４〜３／４が難燃性の例えばシリコーン樹脂で覆われた被覆部９が形成されている。
【００２０】
可溶体４の狭隘部５，６，７，８の断面積比を上記のようにとることで、可溶体４極間に発生するアークを制御し、過電流は緩やかな減衰波形となり、過電圧を効率的に抑制できる。
【００２１】
また、外囲器２内には可溶体４を覆うように消弧剤としてのケイ砂１０が充填されている。
【００２２】
過電流から保護する図示しない回路に取り付けたヒューズ１の一対の金属端子３の間に過電流が流れると、まず、可溶体４の狭隘部５が溶断する。そして、外囲器２内のケイ砂１０の消弧作用によりアークが抑制される。次に、狭隘部５の溶断に遅れて狭隘部６が溶断する。同じく、外囲器２内のケイ砂１０の消弧作用により更にアークが抑制される。同様に、狭隘部７，８の順に溶断することで、段階的にアークを消弧し、過大な過電圧の発生を抑える。
【００２３】
また、３番目に溶断する狭隘部７の１／４〜３／４をシリコーン樹脂で被覆することでケイ砂のみで覆われている他の溶断部よりも絶縁性を高め、アークを確実に遮断することができる。
【実施例】
【００２４】
上記実施形態の可溶体の狭隘部の断面積を最小部を１、２番目に小さい狭隘部を１．１４、３番目に小さい狭隘部を１．１８として、３番目に小さい狭隘部の長さ方向１／２をシリコーン樹脂で被覆したヒューズを作製した。
【００２５】
比較試料として、可溶体の狭隘部の断面積を最小部を１、２番目に小さい狭隘部を１．０７、３番目に小さい狭隘部を１．１４として３番目に小さい狭隘部の長さ方向１／２をシリコーン樹脂で被覆した比較試料１、実施例と同様の可溶体において３番目に小さい狭隘部をシリコーン樹脂で被覆しない比較試料２及び３番目に小さい狭隘部の全体をシリコーン樹脂で被覆した比較試料３を作製した。
【００２６】
上記の実施例、比較試料１、比較試料２及び比較試料３について、遮断試験を行い、比較評価した。その結果を表１に示す。
【表１】
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【００２７】
ＤＣ４００Ｖ，１０ｋＡ，純抵抗負荷の遮断試験において、本実施例の過電圧が１０００Ｖ以下であったのに対し、比較試料１は１３００Ｖ以上であった。本実施例は、可溶体の狭隘部断面積を適切な大きさにすることで、各狭隘部が適度に間隔を空けて溶断して過電流を緩やかに遮断し、過大な過電圧の発生を抑制し、且つ、比較的小さな過電流においても確実に遮断している。一方、比較試料１は各狭隘部の断面積が小さいため、各狭隘部の溶断する間隔が短くなり、過電流が急激に減少して過大な過電圧が発生する。本実施例のように過電圧を１０００Ｖ以下に抑制することで、被保護装置の耐圧設計を容易にし、且つ、比較的小さい過電流でも短時間で確実に遮断することで、被保護装置の劣化・故障を防ぐことができる。
【００２８】
ＤＣ４００Ｖ，２ｋＡ，純抵抗負荷の遮断試験において、本実施例の遮断時間が６ｍｓ以下であるのに対し、比較試料２・比較試料３は共に過電流を確実に遮断することが出来なかった。比較試料３のように狭隘部全体をシリコーン樹脂で被覆してしまうと、３番目に小さい狭隘部の溶断により発生したアークガスが外囲器の内部に拡散せず、シリコーン樹脂内に留まってしまい狭隘部間の絶縁性が低くなり、アークを消弧することが出来ない。また、比較試料２のようにシリコーン樹脂で被覆せず、ケイ砂のみでは消弧能力が低く、遮断時間が長い、遮断しきれないなど確実に過電流を遮断することができない。本実施例では、３番目に小さい狭隘部の１／４〜３／４をシリコーン樹脂により被覆することで、溶断した狭隘部間に発生するアークをケイ砂とシリコーン樹脂により短時間の内に消弧し、過電流を確実に遮断することができる。
【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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