(57)【要約】【課題】小型で大きな遮断能力を有し且つ製作が容易なヒューズを提供する。【解決手段】可溶体１８が大きな過電流により溶融・金属蒸気化すると、内部空間２６の可溶体１８が架張されている大きい空間４０でアーク放電が発生し、当該大きい空間内の圧力が瞬時に極めて大きく上昇する。この圧力上昇により、遮断部材２４は、図５の（Ａ）示す位置から（Ｂ）に示す位置まで移動する。遮断部材２４の移動に伴い、遮断部材により本体の連結孔３６及び３８を瞬時に塞ぎ、それにより、電子の流れが遮断され、アーク放電は瞬時に消弧される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可溶体と１対の導電端子と耐熱絶縁材料から成る本体と遮断部材を備え、
前記本体は柱状体の形状を有し、その柱状の中央部に設けられた内部空間とその両端部に設けられた開いた空間を有し、且つ前記内部空間と開いた空間を連結する一対の連結孔を有し、前記可溶体は前記連結孔を通って前記内部空間に架張され、前記遮断部材は前記内部空間に配置され、前記一対の導電端子は前記開いた空間に取り付けられ且つ前記可溶体の両端部と電気的且つ機械的に接続されているヒューズであって、
前記可溶体が前記内部空間に架張されている状態においては前記遮断部材が前記内部空間を大小２つに分割し、且つ前記可溶体が大きい空間にのみに架張され、ヒューズに大きな過電流が流れて可溶体が金属蒸気化し、アーク放電が発生した際の大きい空間の圧力上昇を利用して大きい空間から小さい空間へ向かう方向に前記遮断部材を移動させ、前記遮断部材によって前記連結孔を塞ぐ
ことを特徴とするヒューズ。
【請求項２】
前記本体が、その両端部を結ぶ方向に沿って分割された２つの分割ケース部材を有し、各前記分割ケース部材は、両分割ケース部材を合わせた際に前記内部空間を形成する凹部を有し、
少なくとも１つの分割ケース部材は、両分割ケース部材を合わせたとき前記開いた空間と連結孔を形成するように分割ケース部材の分割面に切り欠きを有する
ことを特徴とする請求項１記載のヒューズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車や非常用電源等に用いられるバッテリーユニットの保護に使用できる定格電圧直流８００Ｖ以下、定格遮断電流５０００Ａ以下のヒューズに適した構造を有するヒューズに関する。
【背景技術】
【０００２】
バッテリーユニットのメイン回路保護に用いられている従来の定格電圧直流８００Ｖ以下、定格遮断電流５０００Ａ以下のヒューズの可溶体の構造は、板エレメント又はリボンエレメントと呼ばれる細長い板状のエレメントの数カ所に穴や括れを設けた狭隘部を有するものが一般的である。バッテリーユニットの電流は比較的大きく、短絡した場合は数千Ａの電流が流れ、可溶体が金属蒸気化し、アーク放電が発生する。このアーク放電を素早く消弧させるため可溶体の周りには消弧剤が充填されている。
【０００３】
上記のような構造を有する限流ヒューズであって、ヒューズ本体の構造を２つ割りにし、組み付け工程の簡略化を図った限流ヒューズが、既に存在する（例えば、特開２００４−１１９１０５号公開特許公報参照）。
【特許文献１】特開２００４−１１９１０５号
【特許文献２】特開２００２−３２９４５６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
また、例えば、次のような製造工程で製作される限流ヒューズがある（例えば、特開２００２−３２９４５６号公開特許公報参照。）。ダイス（金型の一方）の凹部内に消弧剤を充填し、可溶体を載置するとともに、更に消弧剤を充填し、パンチ（金型の他方）によりプレス加工をして、消弧剤を矩形状（直方体状）に成型する。消弧剤の充填は、接着剤の一種である液状のバインダーが混ぜられた状態で充填され、可溶体の近傍には高温時に固着強度がなくなる種類の接着剤を、可溶体の遠傍には高温時に完全に凝固する種類の接着剤を用いて、消弧剤の成型後、焼結工程、即ち、消弧剤の周囲を高温で加熱処理することによって可溶体の周囲には、未硬化状態の消弧剤を形成し、その消弧剤の周囲には硬化状態の消弧剤、即ち、本体を形成する。しかしながら、この製造工程は、複雑であり、また本体の強度や可溶体の周囲の消弧剤の状態が、使用する消弧剤、バインダーの種類や量及び混ぜ合わせの状態、焼結工程等に左右され、信頼性の高い製品を作るのが困難であるという問題点がある。
【０００５】
このため、一般的には、ヒューズ本体の内部空間に可溶体を収め、可溶体の周りに消弧剤を充填した限流ヒューズが使用されている。ヒューズ本体に消弧剤を充填するためには、柱状体の本体内部に可溶体を配設した後で、本体の内部空間に消弧剤が溜まるようにして、本体外側より充填する必要がある。本体が２つ割り構造であれば、２つの部材を一体化した後に充填する必要がある。
【０００６】
ヒューズ本体の内部空間に消弧剤を充填するためには本体の内部空間に繋がる貫通孔から消弧剤を可溶体に悪影響を与えないよう少しずつ挿入し、その際には隙間なく充填されたかどうか確認する作業が必要となる。そのため、消弧剤充填作業に時間と手間がかかりヒューズの製作効率が低くなってしまうという問題点がある。
【０００７】
また、板状のエレメントの数カ所に穴や括れを設けた狭隘部を有する可溶体のヒューズの場合、小さい過電流で動作したときには狭隘部のみが溶断するが、大きい過電流を遮断する際には、可溶体全体が金属蒸気化する。このため、１本の電線状の可溶体と比較すると発生する金属蒸気の密度が高く、アーク放電が消弧しづらいという問題点がある。
【０００８】
更に、板状のエレメントが狭隘部を有する場合、板厚の薄さに加え、穴や括れのある部位のエレメントの幅が狭いので、その狭隘部は機械的強度が弱く、過電流が流れるたびに可溶体は熱膨張と冷却縮小を繰り返すが、断面積の小さい狭隘部に機械的金属疲労が集中し、クラックが容易に発生し、溶断しやすくなる。
【０００９】
板エレメント又はリボンエレメントと呼ばれる可溶体では、板状の設計のため、可溶体を収める本体の内部空間を広くする必要があり、小型化するには不都合であるという問題点も存在する。
【００１０】
本発明の課題は、前述の問題点を克服し、小型で大きな遮断能力を有し、且つ製作が容易なヒューズを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るヒューズは、上記課題を解決したものであって、次のようなものである。すなわち、可溶体と１対の導電端子と耐熱絶縁材料から成る本体と遮断部材を備え、前記本体は柱状体の形状を有し、その柱状の中央部に設けられた内部空間とその両端部に設けられた開いた空間を有し、且つ前記内部空間と開いた空間を連結する一対の連結孔を有し、前記可溶体は前記連結孔を通って前記内部空間に架張され、前記遮断部材は前記内部空間に配置され、前記一対の導電端子は前記開いた空間に取り付けられ且つ前記可溶体の両端部と電気的且つ機械的に接続されているヒューズであって、前記可溶体が前記内部空間に架張されている状態においては前記遮断部材が前記内部空間を大小２つに分割し、且つ前記可溶体が大きい空間にのみに架張され、ヒューズに大きな過電流が流れて可溶体が金属蒸気化し、アーク放電が発生した際の大きい空間の圧力上昇を利用して大きい空間から小さい空間へ向かう方向に前記遮断部材を移動させ、前記遮断部材によって前記連結孔を塞ぐことによって電子の流れを遮断し、消弧するヒューズである。
【００１２】
本体はその両端部を結ぶ方向に沿って分割された２つの分割ケース部材を有し、各前記分割ケース部材は、両分割ケース部材を合わせた際に前記内部空間を形成する凹部を有し、少なくとも１つの分割ケース部材は、両分割ケース部材を合わせたとき前記開いた空間と連結孔を形成するようになっていてもよい。
【００１３】
内部空間の大きい空間に可溶体を直線状に架張しても逆Ｕ字形に架張してもよい。逆Ｕ字形に架張する場合は、遮断部材２４に障壁１２４を設けることもできる。
【発明の効果】
【００１４】
例えば、ヒューズが前述した自動車や非常用電源のバッテリーユニットのメイン回路保護に用いられていて、バッテリーユニット或いはメイン回路の故障により短絡電流等の大きい過電流がヒューズに流れると、可溶体１８は瞬時に溶融して金属蒸気化する。本発明のヒューズでは、可溶体１８がこのように金属蒸気化すると、内部空間２６のうち可溶体１８が架張されている大きい空間４０内ではアーク放電が発生すると共に、当該大きい空間４０内の圧力が瞬時に極めて大きく上昇する。この圧力上昇により、遮断部材２４は、小さい空間４２が実質的に無くなるように移動する。遮断部材２４のこの移動に伴い、遮断部材により連結孔を瞬時に塞ぎ、それにより、電子の流れが遮断され、アーク放電は瞬時に消弧される。
【００１５】
遮断部材２４に障壁１２４を設け可溶体１８の中間部を逆Ｕ字形状にした場合には、連結孔３６と３８とを直線状に結ぶアーク放電路を形成することはできず、放電路は障壁を避けるように引き伸ばされ、アーク放電は消弧しやすくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に本発明の好適な実施形態について図面を参照して説明する。なお、図面を通して同一の参照番号は、同一又は類似の構成要素を表す。
【００１７】
図１は本発明の好適な第１の実施形態に従ったヒューズの分解組み立て図であり、図２はその完成図であり、図３は図２のＸ−Ｘ’断面図であり、図４は上ケースを裏側から見た図である。
【００１８】
図１及び図２に示すように、ヒューズ１０は、上ケース１４及び下ケース１６から成る本体１２、可溶体１８、一対の導電端子２０及び２２、及び遮断部材２４から構成される。
【００１９】
上ケース１４、下ケース１６及び遮断部材２４は、熱硬化性樹脂のような耐熱絶縁材料から作られている。なお、この実施形態では、上ケース１４、下ケース１６及び遮断部材２４は、同一材料であるが、これらのケース１４及び１６と遮断部材２４の材料とは、異なる材料であってもよい。
【００２０】
可溶体１８は、線状の形状を有し、その両端は、一対の導電端子２０及び２２に電気的且つ機械的に接続されている。
【００２１】
なお、本発明は、本体１２（上ケース１４及び１６）、可溶体１８、導電端子２０及び２２、及び遮断部材２４に用いられる材料は、用途に適した材料であればいずれのものでもよく、本発明は、材料の種類には限定されるものではない。また、可溶体１８と導電端子２０及び２２との間の電気的及び機械的接続の方法はいずれの方法でもよい。
【００２２】
図２に示すように上ケース１４と下ケース１６とを合わせたとき本体１２の内部に内部空間２６が形成されるように、上ケース１４に凹部２８（図４参照）が、下ケース１６に凹部３０が、それぞれ形成されている。下ケース１６の長手方向の両端部には、導電端子２０及び２２を嵌め込むための開いた空間を形成するため凹部３２及び３４が形成されている。下ケース１６にはまた、凹部３２及び３４と凹部３０との間に可溶体１８を通すための切り欠き３６及び３８が形成されている。この切り欠き３６及び３８は、上ケース１４と下ケース１６とを合わせたとき、可溶体１８が通る孔を形成することになり、以下では適宜連結孔とも記す。
【００２３】
遮断部材２４は、本体１２の内部空間２６を大小２つの閉じた空間に分離する。遮断部材は、内部空間２６内で移動できるようヒューズ１０の長手方向に沿った内部空間２６の長手方向の長さより僅かに短い長さを有し、また、図３に示すように内部空間２６の高さより僅かに低い高さを有する。遮断部材２４は、大きい空間から小さい空間へ向かう方向に移動して連結孔３６及び３８（図１参照）を塞ぐ。遮断部材２４には、可溶体１８が通る切り欠き６０及び６２が設けられている。
【００２４】
前述の構成要素は次のようにして組み立てられる。遮断部材２４を下ケース１６の凹部３０に置く。その際に、遮断部材２４は、凹部３０の中で、可溶体１８が下ケース１６の凹部３０に架張されるとき可溶体１８が遮断部材２４の切り欠き６０及び６２を通るような位置に配置する。可溶体１８が接続されている状態の導電端子２０及び２２を下ケース１６の凹部３２及び３４にそれぞれ対応させて嵌め込む。導電端子２０及び２２を凹部３２及び３４に嵌め込むと、可溶体１８の両端部は切り欠き３６及び３８に嵌り、その中間部は、遮断部材２４の切り欠き６０及び６２を通って凹部３０の上に架張される。上ケース１４を下ケース１６の上に内部空間２６が形成されるように組合せる。次いで、図１に示すように、ネジ６４とナット６６を用いて、上ケース１４、下ケース１６及び導電端子２０及び２２を固定して、図２に示すようにヒューズ１０を完成させる。なお、本発明は、ネジ６４とナット６６による固定に限られず、接着等いずれの固定方法でもよい。
【００２５】
ヒューズ１０の上記の構成要素及びそれらの組み立ては、前述したような構造及び組み立て方法であるので、製作が容易である。更に、本発明は、消弧剤を用いていない点においても、用いているタイプのヒューズに比し、製作が明らかに容易である。
【００２６】
次にこのように組み立てられたヒューズ１０の動作を説明する。図５はヒューズの動作前後の内部の状態を示す図であり、（Ａ）は動作前を、（Ｂ）は動作後を示す。図５の（Ａ）に示すヒューズ１０の動作前の状態で、例えば、ヒューズ１０が前述した自動車や非常用電源のバッテリーユニットのメイン回路保護に用いられていて、バッテリーユニット或いはメイン回路の故障により短絡電流等の大きい過電流がヒューズ１０に流れると、可溶体１８は瞬時に溶融して金属蒸気化する。可溶体１８がこのように金属蒸気化すると、内部空間２６のうち可溶体１８が架張されている大きい空間４０内ではアーク放電が発生すると共に、当該大きい空間４０内の圧力が瞬時に極めて大きく上昇する。この圧力上昇により、遮断部材２４は移動し、図５の（Ｂ）に示すような内部状態となる。遮断部材２４の移動に伴い、遮断部材２４は本体１２の連結孔３６及び３８を瞬時に塞ぎ、それにより、電子の流れが遮断され、アーク放電は瞬時に消弧される。
【００２７】
本発明のヒューズは、上記のように動作するので、大きい遮断能力を有する。また、本発明のヒューズは、前述のように、自己消弧型であって、構造が簡単であり、更に消弧剤も用いないので、ヒューズの定格が同一の場合他のタイプのヒューズに比し小型にすることができる。
【００２８】
図６は、図１に示す遮断部材２４の変形を示す。遮断部材には障壁１２４が設けられており、可溶体は障壁を避けるように逆Ｕ字形に内部空間に架張される。
【００２９】
なお、上記実施形態では可溶体１８は線状構造である場合について説明したが、可溶体１８は巻線構造のものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明の好適な第１の実施形態に従ったヒューズの分解組み立て図である。
【図２】図２は、図１に示すヒューズの完成図である。
【図３】図３は、図２に示すヒューズのＸ−Ｘ’断面図である。
【図４】図４は、図１に示す上ケースを裏側から見た図である。
【図５】図５は、図１に示すヒューズの動作前後の内部の状態を示す図であり、（Ａ）は動作前を、（Ｂ）は動作後を示す。
【図６】図６は、図１に示す遮断部材２４の変形を示す。
【符号の説明】
【００３１】
１０  ヒューズ
１２  本体
１４  上ケース
１６  下ケース
１８  可溶体  
２０，２２  導電端子
２４  遮断部材
２６  内部空間
２８，３０  凹部
３２，３４  凹部
３６，３８  切り欠き、連結孔
４０  大きい空間
４２  小さい空間
１２４  障壁
【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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