JP2016162683A - 高圧電気回路保護用ヒューズ - Google Patents

Abstract

【課題】各導体間の連結に関して圧接などの機械接合を採用せず、接触抵抗をほとんど零に抑えて経年信頼性が高い高圧電気回路保護用ヒューズを提供する。【解決手段】一対の口金端子１−１，１−２を両端に有する筒状の絶縁性ハウジング２と、ハウジング２内部にヒューズ可溶体３とヒューズ可溶体３の溶断時に溶断面を瞬時に遠く切り離すための引張ばね４とを連結架張して構成されるヒューズ本体１０と、このヒューズ本体１０に接続した外部引出し用の高圧電線リード５−１，５−２と、ヒューズ本体１０を保護及び外部絶縁するための筒状の保護管２０とを備えた高圧電気回路保護用ヒューズにおいて、ヒューズ可溶体３及び引張ばね４の端末を一対の口金端子１−１，１−２の底部中央部に設けた孔よりそれぞれ外部に引き出し、それぞれの端末と高圧電線リード５−１，５−２及び口金端子１−１，１−２とを一体的に溶接又はロウ接合した。【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば電子レンジの高圧電気回路保護用に用いられ、経年特性に優れ、組み立て容易な高圧電気回路保護用ヒューズに関する。

例えば、電子レンジのマグネトロンの動作電圧は数千キロボルトの高圧電源が使用され、高圧コンデンサーや高圧ダイオード等の他の部品を含め何れかの高圧側回路の部品が短絡した場合に回路を遮断するために高圧電気回路保護用ヒューズが使用される。この場合のヒューズ本体は、ヒューズ可溶体が溶断して切り離されるとき両極に数千キロボルトの高電圧が発生することになり、溶断時に発生するアークエネルギーも過大となるため、素早くアークを切り離すためのばねが使用されており、また、発生した高温のガスに直接接触するヒューズ可溶体を収納する筒体は一般に耐熱ガラス又はセラミック等の耐熱不燃部材が使用される。また、この高圧電気回路保護用ヒューズには配線用の高圧電線が連結され、むき出しになった充電部の絶縁のために一般にはヒューズ本体は、高絶縁に配慮した保護管の内部に納まった状態にされる。

図５、図６に高圧電気回路保護用ヒューズの構造及びその保護管の従来例を、図７に保護管の別の例をそれぞれ示す。
図５は、特許文献１において従来例として示されているヒューズ本体と保護管からなる高圧電気回路保護用ヒューズを示すものであり、このヒューズ本体３０及び保護管４０においては、一対の口金端子３１−１、３１−２を両端に有する筒状のハウジング３２と、その内部にヒューズ可溶体３４と引張ばね３３と圧着端子３５で構成されるヒューズ本体３０と、このヒューズ本体３０を外部配線に連結するための一対の高圧電線リード３７−１、３７−２と、ヒューズ本体３０を固定し、高圧電線リード３７−１、３７−２とを連結するための一対のヒューズホルダー３６−１、３６−２と、ヒューズ本体３０を保護し、外部環境との絶縁を図るための一対の絶縁体３８−１、３８−２を嵌着した保護管４０により構成される。この絶縁体３８−１、３８−２は一方がメールキャップ、他方が被メールキャップとなりそれぞれの嵌着部に設けられた溝と突起を互いにねじ込むようにして固定される。

しかしながら、この従来例においては、次の問題があった。
（１）引張ばね３３と口金端子３１−１、及びヒューズ可溶体３４と口金端子３１−２はそれぞれ単独に半田付けされており、ヒューズ本体３０と外部引出し用の高圧電線リード３７−１、３７−２を連結するためのヒューズホルダー３６−１、３６−２の各部品が必要となる。

（２）ヒューズホルダー３６−１、３６−２はそれぞれ一端にキャップ状のヒューズ嵌合部３６−１ａ、３６−２ａ部を有し口金端子３１−１、３１−２との嵌合信頼性を確保するための高度な寸法管理が必要となる等の欠点があり、また、他方端には外部引き出し用の高圧電線リード３７−１、３７−２の先端の被覆剥離部３７−１ａ、３７−２ａを差し込んで圧着接合するための細長い中空差込部３６−１ｂ、３６−２ｂが必要となる等複雑で高コストの部品となる。

（３）ヒューズホルダー３６−１、３６−２との接続のため、高圧電線リード３７−１、３７−２との圧着作業工程及びヒューズ本体３０との嵌合作業工程を必要とし、特にヒューズ本体３０との嵌合では、ハウジング３２は通常ガラス製又はセラミック製であることよりその破損につながりやすい等の欠点がある。

（４）前記（３）項の圧着接続及び嵌合取り付けは何れも単に機械的に接合した状態のため、電気的接合としての品質ばらつきにより、接触不良が起きやすい欠点があり、また、経年的な接続劣化も起きやすい。

（５）引張ばね３３とヒューズ可溶体３４との接続は圧着端子３５で圧着接合されて形成されており、通電のＯＮ−ＯＦＦによる衝撃で接触経時劣化が起きやすい。特に、ヒューズ可溶体３４及び引張りばね３３はそれぞれ極細の単一線で構成されることが一般的で、圧着部は密接の完全性が困難で、通電のＯＮ−ＯＦＦのヒートショックによる経年劣化も発生しやすい。

（６）ヒューズ本体３０の保護と絶縁のための一対の絶縁体３８−１、３８−２は、一方の絶縁体の嵌合部に突起部を、他方の絶縁体の嵌合部に案内溝部を設け、それに沿って回転させながら嵌め合せる構造の複雑な形状で作られており部品製作が高コストとなる。
また絶縁体３８−１，３８−２は形状的に樹脂成形以外では製作困難で、高圧回路の短絡事故で万一内部のヒューズ本体３０のハウジング３２が破裂した場合に外部の保護管４０が焼損するなどの予期せぬ事故発生に備えて、不燃性のガラスやセラミック等を採用するなどの予防安全処置を採用することは困難で、製作しようとすればさらに高コストとなる。またこれら一対の絶縁体３８−１，３８−２の結合にネジを使用して固定する方法も提案されているが、その組み立てにドライバーを使用するなど作業が非能率的であった。

図６は特許文献１において提案されている従来例を示すものであり、ヒューズ本体５０は両側のヒューズホルダー５１，５２で支持され、一方のヒューズホルダー５２に高圧電線リード５３が接続され、外部配線接続端子５４に接続されている。ヒューズホルダー５２と高圧電線リード５３の接続部は、保護管６０により覆われて保護されている。この従来例に関する技術及び一対のヒューズホルダー５１及び５２を必要とすることは前記図５に記述された内容と同一である。

図７は、特許文献２において提案されている従来例を示すものであり、絶縁性の軟質材料にて成る半円筒状の下部ヒューズ装着部７３−１と、同じく半円筒状の上部蓋部７３−２有し、これら上下部の端部は開閉自由に動けるように互いに端部で一体に連結された保護管８０の例が示されている。この保護管８０の下部ヒューズ装着部７３−１に、高圧電線リード７２−１、７２−２を圧着固定したヒューズホルダー７１−１、７１−２に両端をそれぞれ連結したヒューズ本体７０を収納して、保護管８０の上下端部に設けられた突起部と係止顎とを嵌め合わせて固定する構造になっている。

しかし、この従来例では次のような欠点がある。
（１）電子レンジの高圧回路側は数ｋＶの高圧が印加されるため、充電部と接地金属間の絶縁距離を考慮して設計され、充電部であるヒューズ本体７０及びヒューズホルダー７１−１、７１−２と外部接地金属との絶縁距離は通常は１５ｍｍ程度確保する必要がある。本保護管８０の場合、上下は嵌め合わせて固定されただけの構造のため、合わせ目には少なからず空隙が存在し、ヒューズ本体７０が内部で中央部に固着されていたとしても、外部との絶縁空間距離を１５ｍｍ以上確保するためには、充電部と保護管８０の上下部合わせ目の外面との距離は少なくとも１５ｍｍ必要で、非常に大きい保護管８０となる欠点がある。
肥大化することを防ぐためには、ヒューズ本体７０を保護管８０に収納後、外部より高絶縁性のテープで全体を巻く等の補完絶縁をする必要があり、補完絶縁の材料及びテープ巻きの手間が必要で高コストとなる。

電子レンジ内部での取り付け場所を絶縁距離が確実に確保できる位置に固定して取り付けるなどすれば、補完絶縁の必要はないが、固定用部品と取り付けのコストが必要で、且つ、取り付け場所の制限が必要となるなど非常に不便である。
上述の図７の例では一般的なヒューズホルダーの外径８ｍｍ程度を想定すれば、外部との絶縁空間距離は到底１５ｍｍは確保できていない。
（２）高圧ヒューズ部、ヒューズホルダー部に関する欠点は前記図５の例とほぼ同様である。

特許第２９１８５２１号公報 特開２００１−３５１５０４号公報

電流ヒューズは一般に通電のジュール熱により応動する装置で、その発熱量は電流の二乗×ヒューズ内部抵抗に比例する。したがって外部配線取り出し部を含めた内部抵抗の変動はヒューズの特性のばらつきに直結し、経年劣化の要因となるため、できるだけ小さく安定させる必要がある。

本発明は、前述した従来技術の導体間の接続に関する問題点を解決するために案出されたもので、各導体間の連結に関して圧接などの機械接合を採用せず、接触抵抗をほとんど零に抑えて経年信頼性が高い高圧電気回路保護用ヒューズを提供することを第１の目的とする。
また、ヒューズホルダーを使用せず、簡素な構造の保護管とすることにより、組み立て容易で低コストの高圧電気回路保護用ヒューズを提供することを第２の目的とする。
さらに、電子レンジの回路条件によっては回路の短絡時に内部ヒューズの筒状ハウジングが破損するなどの異常事態が想定されるような場合には、発生するアークや飛散する溶解金属に直接接触する近接の外部絶縁体で保護できるようにするため、保護管の絶縁体をガラスやセラミック等、耐熱性で不燃性の材料とすることが容易に実施できる構造とすることを第３の目的とする。

前掲の課題を解決するため、本発明の高圧電気回路保護用ヒューズの第１の構成は、一対の口金端子を両端に有する筒状の絶縁性ハウジングと、該ハウジング内部にヒューズ可溶体と該ヒューズ可溶体の溶断時に溶断面を瞬時に遠く切り離すための引張ばねとを連結架張して構成されるヒューズ本体と、このヒューズ本体に接続した外部引出し用の高圧電線リードと、前記ヒューズ本体を保護及び外部絶縁するための筒状の保護管とを備えた高圧ヒューズにおいて、前記ヒューズ可溶体及び引張ばねの端末を前記一対の口金端子の底部中央部に設けた孔よりそれぞれ外部に引き出し、それぞれの端末と前記高圧電線リード及び口金端子とを一体的に溶接又はロウ接合したことを特徴とする。
本発明の第２の構成は、第１の構成において、前記ヒューズ可溶体と引張ばねとの連結において、引張ばね端末に設けたフック部にヒューズ可溶体を巻きつけて固定した状態で溶接又はロウ接により接合したことを特徴とする。
本発明の第３の構成は、第１又は第２の構成において、前記筒状の保護管は、筒状の絶縁管の両端の開口部に、中心に外部引出し用の前記高圧電線リードを貫通させるための孔を有するキャップが固着されていることを特徴とする。
本発明の第４の構成は、第１ないし第３の構成において、前記筒状の保護管は、透明のガラス管又はセラミック管からなることを特徴とする。

本発明においては、外部引出し用の高圧電線リードとヒューズ本体の口金とヒューズ可溶体の連結、外部引出し用の高圧電線リードとヒューズ本体の口金と引張バネの連結、及び引張バネとヒューズ可溶体の各導電体の連結に関して、機械的圧接がなく、すべて溶接又はロウ接合とすることにより第１の目的が達成される。
また、前項の手段により連結用ホルダー部品を使用せず、また、保護管の絶縁体の構造を、安価で容易に市場で入手可能な簡素なパイプ状の形状にし、両端末を軽量で簡素な形状のキャップで封止した保護管とすることにより第２の目的が達成される。
さらに、保護管の絶縁体を前項に記すように簡素なパイプ状の形態にすることにより、ガラス管又はセラミック管を使用することが可能となり、第３の目的が達成される。
このように、本発明によれば、低コストで容易に製造され、経年特性に優れた高圧電気回路保護用ヒューズ、特に電子レンジ用に適したヒューズが提供される。

本発明の実施の形態に係る高圧電気回路保護用ヒューズの断面図である。 本発明の実施の形態に係る高圧電気回路保護用ヒューズの外部引出用の高圧電線リードと口金端子と引張ばねとの半田接合部の拡大断面図である。 本発明の実施の形態に係る高圧電気回路保護用ヒューズのヒューズ可溶体と引張ばねとの連結部拡大断面図である。 本発明の実施の形態に係る電子レンジ用ューズの外部引出用の高圧電線リードと口金端子とヒューズ可溶体との半田接合部の拡大断面図である。 従来の電子レンジ用ヒューズの断面図である。 他の従来の電子レンジ用ヒューズの断面図である。 さらに他の従来の電子レンジ用ヒューズの保護管の斜視図である。

以下、本発明の実施の形態に係る高圧電気回路保護用ヒューズを、図１から図４に基いて説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る高圧電気回路保護用ヒューズの全体図であり、一対の口金端子１−１、１−２を両端に有する筒状のハウジング２と、ヒューズ可溶体３とこれに連結架張され可溶体の溶断時に溶断面を瞬時に遠く切り離すための引張ばね４と、外部引出し用の高圧電線リード５−１、５−２とで構成されるヒューズ本体１０と、ヒューズ本体１０を保護及び外部絶縁するための筒状の絶縁体７と、その両端に接着するなどの方法で固定された一対のキャップ８−１、８−２とで構成される保護管２０を備えた高圧電気回路保護用ヒューズを示すものである。このヒューズは電子レンジの電気回路保護用に好適に利用することができ、そのような用途では、遮断時のアークの発生を減少させるために、ハウジング２の内部空隙をシリカ粒等の消弧材で充填することも容易に実施可能である。

図２に示すように、引張ばね４の端部に設けたフック４ａを口金端子１−１の孔１−１ａより外部に引き出し、このフック４ａを口金端子の孔１−１ａに引っ掛け、外部引出し用の高圧電線リード５−１の先端被覆剥離部５−１ａを口金端子１−１の中央部に突き当て、引張ばね４、口金端子１−１及び高圧電線リード５−１を同時一体的に半田６−１により接合した。

さらに、図３に示すように、引張ばね４の端部に設けたフック４ｂにヒューズ可溶体３の端部を数回巻きつけ、さらにその上から半田６−２により接合した。

図４に示されるように、ヒューズ可溶体３の端末を口金端子１−２の孔１−２ａより外部に引き出し、外部引出し用の高圧電線リード５−２の先端被覆剥離部５−２ａを口金端子１−２の中央部に突き当て、ヒューズ可溶体３端末と口金端子１−２及び高圧電線リード５−２を同時一体的に半田６−３により接合した。

本実施の形態は、以上のように構成することにより、次の効果を奏する。
（１）外部引出用の高圧電線リード５−１，５−２とヒューズ口金端子１−１，１−２とヒューズ可溶体３の連結（連結部Ｐ−１，Ｐ−３）、ヒューズ可溶体３と引張ばね４の連結（連結部Ｐ−２）、及び引張ばね４と外部引出用の高圧電線リード５−１，５−２の連結（図２，図４参照）のすべての導電体の連結に機械的接合がなく、電気的に接触抵抗のほとんどない溶接又はロウ接で接合することにより、安定した品質特性の電子レンジ用ヒューズを提供することができる。また、各導体間の接続において電気的接触抵抗がほとんどなく、経年的に接触抵抗が徐々に増加することがないので、経年劣化による不必要な溶断に対する予防として効果が見込める。

（２）導電体の連結が機械接合だけの場合は、かなりの圧力で圧接しなければ接触抵抗にばらつきが発生しやすく、それでもほとんど零にすることは困難で、特に通電のＯＮ−ＯＦＦによるヒートショックに伴う接触面の経年劣化により接触抵抗が増加していく。本実施の形態によれば、前項に説明したように接触抵抗はほとんど零に等しく、したがって、各導電体の連結部のヒートショックによる接触抵抗の経年変化はほとんどなく、経年信頼性に優れた電子レンジ用ヒューズを提供することができる。

（３）外部引出用の高圧電線リード５−１，５−２を直接口金端子１−１，１−２に接続することにより、ヒューズホルダー等の取付用の部材が不要となり、その組立取付費用も含めて節約でき低コストが実現できる。また、ヒューズホルダー部分の長さが不要となり、ヒューズ全長の長さを短縮でき小型化が可能となる。

（４）ヒューズ本体１０を保護及び外部絶縁するための保護管２０において、ヒューズ本体１０の絶縁体部を安価で容易に市場で入手可能な単純パイプ形状とし、その両端末を軽量で単純な形状のキャップ８−１，８−２を固定した構造とすることにより、簡素で安価な保護管２０の製作が可能となり、必要に応じてパイプ状絶縁体７をガラス又はセラミックで製作することも容易に可能となる。

本発明は、各導体間の連結に関して圧接などの機械接合を採用せず、接触抵抗をほとんど零に抑えた経年信頼性が高い高圧電気回路保護用ヒューズとして、電子レンジ等の高圧回路保護に好適に用いることができる。

１０ ヒューズ本体
２０ 保護管
１−１，１−２ 口金端子
１−１ａ 孔
２ ハウジング
３ ヒューズ可溶体
４ 引張ばね
４ａ，４ｂ フック
５−１，５−２ 高圧電線リード
５−１ａ 先端被覆剥離部
６−１，６−２ 半田
７ 絶縁体
８−１，８−２キャップ
Ｐ−１，Ｐ−２，Ｐ−３ 連結部

Claims (4)

1. 一対の口金端子を両端に有する筒状の絶縁性ハウジングと、
   該ハウジング内部にヒューズ可溶体と該ヒューズ可溶体の溶断時に溶断面を瞬時に遠く切り離すための引張ばねとを連結架張して構成されるヒューズ本体と、
   このヒューズ本体に接続した外部引出し用の高圧電線リードと、
   前記ヒューズ本体を保護及び外部絶縁するための筒状の保護管とを備えた高圧電気回路保護用ヒューズにおいて、
   前記ヒューズ可溶体及び引張ばねの端末を前記一対の口金端子の底部中央部に設けた孔よりそれぞれ外部に引き出し、それぞれの端末と前記高圧電線リード及び口金端子とを一体的に溶接又はロウ接合したことを特徴とする高圧電気回路保護用ヒューズ。
2. 前記ヒューズ可溶体と引張ばねとの連結において、引張ばね端末に設けたフック部にヒューズ可溶体を巻きつけて固定した状態で溶接又はロウ接により接合したことを特徴とする請求項１記載の高圧電気回路保護用ヒューズ。
3. 前記筒状の保護管は、筒状の絶縁管の両端の開口部に、中心に外部引出し用の前記高圧電線リードを貫通させるための孔を有するキャップが固着されている請求項１又は２に記載の高圧電気回路保護用ヒューズ。
4. 前記筒状の保護管は、透明のガラス管又はセラミック管からなる請求項１〜３のいずれかの項に記載の高圧電気回路保護用ヒューズ。