(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
過電流によりヒューズ線が爆発的に溶融・気化する際に発生する衝撃波をヒューズ線上に反射収束させて気圧上昇を図りアーク発生を抑制する衝撃波活用の電流ヒューズにおいて反射・収束した衝撃波を細孔を通して別の小空間に導入して気圧の上昇を図りかつ気圧を持続させてアーク発生を抑制する時間を引延ばす方法とこの構造を有する電流ヒューズ。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】
【０００１】本発明は電気部品の電流ヒューズに関するものである。
【背景技術】
【０００２】電流ヒューズが過電流を爆発的に遮断する際に発生する衝撃波をヒューズの容器内で反射・収束させてヒューズ線上に焦点を結ばせ、衝撃波が起こす気圧上昇によりアーク発生を抑制し電流を安定的に遮断する衝撃波活用のヒューズは特許文献１）にて公知であるが、衝撃波は持続時間が短いためアーク抑制に必要な気圧上昇状態が持続せず安定した遮断が得られない場合がある。
【先行技術文献】
【０００３】
【特許文献】
【特許文献】１）特許第３９６６１１４号本出願の発明者・出願人と同一人による特許である。【０００４】
【非特許文献】
【非特許文献】１）電気学会編（１９６９）大学講座「電離気体論」オーム社刊  Ｐ１９９〜２１０。  ２）ＩＳＳＷ（２００９年度国際衝撃波学会）報告資料（２００９）英文  高山和喜、大谷清伸、梅田忠司。  ３）「圧縮流れに対する厚いオリフィスの縮流係数」日本機械学会論文集  Ｂ編５５巻５１５号／１９８９−７平原他、Ｐ１７８５〜１７８８。  ４）「流体力学入門」  名古屋大学大学院工学研究科流体力学講座  第６章衝撃波  頁３３〜３４、ランキン・ユゴニオの状態方程式。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】衝撃波をヒューズ線上に反射収束させて衝撃波が発生する気圧上昇状態の持続時間を引延ばしアーク発生の抑制に必要十分な時間を得ることを課題とする。【０００６】過大電流により爆発的にヒューズ線が溶融・気化して衝撃波が発生しこれを未溶融の残余ヒューズ線の上を狙って反射収束すると衝撃波に伴う気圧上昇により、アーク発生の電圧条件を高くさせるのでアーク発生を未然に抑制するのが衝撃波活用ヒューズの基本概念である。遮断時にアーク発生が起こるか、あるいは抑制できるかはヒューズの印加電圧とヒューズ線周りの雰囲気の気圧とによって判断できることがパッシェンの法則（非特許文献１）から導かれる。【０００７】これは遮断電流が極めて短時間の場合、また比較的小型のヒューズにおいては正確に具現化する。
しかしながらヒューズが大型となる場合は必ずしも効果的に作用しない。【０００８】ヒューズ両端の電圧・電流によりオシロスコープにて遮断動作を観察すると過大電流の印加直後に一旦、電流が遮断されるように低下するが電流は再び増加しアークが発生して遮断が失敗する。（図１）【０００９】過大電流による衝撃波と圧力増加の測定結果を図２（非特許文献２）に示す。
この測定例では、衝撃波による圧力増加は２０〜３０気圧に達しており、パッシェンの法則（非特許文献１）によるアーク発生電圧を大きく上回るのでどのヒューズにもアーク発生はないはずである。
しかし同図から明らかなように衝撃波の持続時間は長くても２００ナノ秒（−０．０００００２秒）である。
同図は開放空間の測定結果であるので包装ヒューズの場合はこれより長く持続するとみられるが、その場合においても気圧は瞬時に上昇した後に比較的速やかにヒューズ容器全体に拡散するものと見られる。【００１０】ヒューズが小型の場合はこれでも満足な結果が得られるが、常用のヒューズにおいては遮断に要する時間が、０．００１秒〜０．０１０秒であるため衝撃波による電流遮断に必要な圧力の持続時間が若干不足するという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】ヒューズ線が爆発的に溶融・気化した時に発生した衝撃波をヒューズ容器の凹球面内壁で反射し焦点に収束させる段階までは、特許文献（１）に準ずるが本発明では焦点近傍の内壁に細孔を設けて収束によりエネルギー密度の高くなった衝撃波を細孔を通して封止した小空間に導くところに特徴がある。【００１２】まず、衝撃波の細孔を通り抜けに関して（非特許文献２）によれば衝撃波が細孔を抜けるプロセスが解明されている。（図３）【００１３】つぎに当該細孔以外は閉じられた小空間において、衝撃波はエネルギー保存則によってその運動エネルギーがすべて圧力のエネルギーになり、小空間の気圧が上昇する。これは衝撃波の状態方程式（ランキン・ユゴニオの状態方程式）の展開による。（非特許文献３）【００１４】小空間にはヒューズ線の未溶解残存部分が位置しておりパッシェンの法則がこの場所で適用され、上昇した気圧雰囲気により発弧が抑制される。
衝撃波が進入した細孔から上昇した圧力が漏れ終わるまで若干時間が掛かるので、その間に遮断動作が終了する。
【発明の効果】
【００１５】
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１６】図４に実施例１を示す。ヒューズの楕円凹曲面壁にヒューズ線を通す細孔の断面積を拡げることにより衝撃波の通路を確保し、これを隣接する小空間に連通させる衝撃波活用ヒューズを示す。
図６に本発明品の遮断試験の結果を示す。
【実施例２】
【００１７】図４の実施例におけるヒューズ線の経路と共用の連通路に加えてヒューズの楕円凹曲面壁に別途細孔を穿って衝撃波の通路を確保し、隣接する小室に連通させる衝撃波活用ヒューズを図５に示す。
これは実施例１において溶融したヒューズ線がヒューズ線の細孔を塞いだ場合においても衝撃波の通路を確保するためである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】  遮断が不成功に終わった場合の電圧・電流波形である。
【図２】  非特許文献２）から抜粋した図である。ヒューズ線の過電流による爆発的な溶融・気化の際の圧力実測結果Φ０．３ｍｍｘ４０ｍｍ長さに２５０ＶＡＣ１００Ａを開放空間にて通電。圧力軸は１ＭＰａ／Ｄｉｖ．時間軸は２００ナノ秒／Ｄｉｖ．（＝  ２×１０−４  ミリ秒）である。
【図３】  非特許文献３）からの抜粋である。
【図４】  特許文献：特許第３９６６１１４号から参考用に抜粋した図である。
【図５】  実施例１。ヒューズ線の経路と共用する細孔を有する反射壁、ならびに小空間を備えた衝撃波活用ヒューズの実施例である。
【図６】  実施例２。細孔を設けた反射壁と小室を備えた衝撃波活用ヒューズの実施例である。ヒューズ線と共用する通路に加え反射壁に別の細孔を設けている。
【図７】  実施例１により遮断が成功した場合の電圧・電流波形である。
【符号の説明】
【００１９】１  絶縁部材
２  通電部材
３  ヒューズ線
４  反射凹曲面
５  衝撃波の収束焦点
６  はんだ
７  連通経路
８  小空間
９  追加の連通経路
【産業上の利用可能性】
【００２０】本発明によるヒューズの消弧技術は消弧砂を構成要件としないので設置場所の振動のため消弧砂によるヒューズ線の摩耗劣化などが懸念されるヒューズに適する。また消弧砂を構成要件としないので遮断電流が定格電流の２倍程度の比較的軽度の過電流の場合に再発弧の懸念なく確実な遮断が可能である。
【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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【図６】
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【図７】
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