JP5878651B2 - チップヒューズとその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、小型のチップヒューズ、その中でも一般家庭用定格電流と電圧との同等の電源装置に用いる、ケース内にヒューズワイヤを架設しているチップヒューズとその製造方法に関する。

電源装置に適用される変圧器の一次側の保護回路において使用されるヒューズ（一次側ヒューズ）は、一般的にヒューズホールダに装着する管ヒューズが使用されている。しかし、最近、その電源装置の小型化かつ軽量化等の市場要求により配線基板に直接ヒューズを表面実装する形態が用いられている。そのためガラス製の円筒状ケースが適用された管ヒューズではなく、箱形状セラミックス等のケースの中に、線状、帯状等のヒューズエレメントを両電極間に張架してなる角形チップヒューズが多用されはじめている。
前記箱形状ケースの先行技術例として、下記の特許文献に示すものでは、ケース本体（２）の両側にある凹状部（１１）と蓋体（３）の両端に前記凹状部と嵌合する凸状部（１２）とを備え、その凹状部（１１）の両側のくぼみ部（５）間に、ケース内部の中空部分を介して、ヒューズ線（１）を張設したものを用い、これらの両端部をクリームハンダにより金属キャップ（７）を導通状態で嵌着したものが知られている。

特開平０８−２２２１１７

しかし、上記従来の発明によれば、ケース本体（２）の凹状部（１１）のくぼみ部（５）間にヒューズ線（１）を張架する場合、このヒューズ線が軟銅又は鉄・ニッケル合金のような軟線であること、及び底部が閉塞状の凹状部（１１）であるために、その上からピーンと張った状態で架設することが困難であることからヒューズ線に弛みが生じ、その緩み具合によってヒューズの遮断時間にばらつきが生じるため、一定の品質を確保することができなかった（後記する図１２により、上記従来品と本発明のチップヒューズＡ，Ｂ,及びＣとの比較で判明している）。そして、ケース本体（２）の凹状部（１１）と蓋体（３）の凸状部（１２）の各成形精度の限界により、各部間に隙間が生じて遮断特性を低下することも、前記一定の品質確保が難しいという原因の一つである。

また、なによりも上記先行技術である従来品は、上記凹状部（１１）と凸状部（１２）の中における中空部分のヒューズ線に遮断電流が流れた場合、ケース外形の大きさを一定にするといったことによるケース内部の容積に制約があり、このためにケース内の発熱量が高く、かつケース内部の内圧が高くなって、ケース本体が破壊することで、周囲の電子回路に悪影響を与えるといった不都合が生じた。

本発明は、上記従来の欠点を解決せんとしたものであり、ヒューズワイヤのヒューズワイヤ支持体への架設を出来る限り直線状にすることを可能にし、また、このヒューズワイヤを架設したヒューズワイヤ支持体を継ぎ目のない一体物としての筒状体のケース内に挿着して設置することにより、前記ケース内に架設したヒューズワイヤの周囲の容積をより大きくすることにより、短絡時の遮断容量をできるだけ大きくすることで溶断時に生じるアーク放電時間を短くし、かつケース内の発熱量を低くすることによりケース破壊を極力なくするチップヒューズとその製造方法を提案する。

本発明は、上記課題を解決するものとして、中央に長手方向に沿った貫通穴を設けた、例えば純度９２％アルミナの成形体であるセラミックス製のヒューズワイヤ支持体と、前記貫通穴を跨いで前記ヒューズワイヤ支持体の対向する両端に直線状に架設したヒューズワイヤと、該ヒューズワイヤ付きのヒューズワイヤ支持体としてのヒューズ結合体を挿嵌した断面四角形の筒状体のセラミックス製ケースと、前記ヒューズワイヤ支持体の両端から突出した前記ヒューズワイヤを導通状態にして前記ケースの筒状体の両側に設置したメタルキャップと、から形成し、断面四角形の筒状体のケースの長手方向とヒューズワイヤを架設した断面四角形のヒューズワイヤ支持体の長手方向を一致させつつ、前記筒状体のケースの側面と前記ヒューズワイヤ支持体の側面が平行にならないように、前記ヒューズワイヤ支持体を、前記筒状体のケース内に傾斜して設置したチップヒューズを提供せんとする。

また、他の発明として、前記ヒューズワイヤの両側を、前記ヒューズワイヤ支持体の両端の溝内でクリームハンダで張架したものを提供する。

さらに、別の発明として、前記ヒューズワイヤを架設したヒューズワイヤ支持体を、前記筒状体のケース内に傾斜して設置したものを提供する。

そして、更に別の発明としては、前記貫通穴を設けた二本の同形のヒューズワイヤ支持体が、前記ヒューズワイヤを架設した面を対向して、前記筒状体のケース内に嵌合したものを提供する。

本発明の方法としては、中央に貫通穴およびその貫通穴の両側に溝を設けたセラミックス製のヒューズワイヤ支持体に、前記貫通穴を跨いでヒューズワイヤを架設したヒューズ結合体を用い、
該ヒューズ結合体を筒状体のケース中に挿着すると共に、該ケースの両側にメタルキャップを、前記ヒューズワイヤに導通状態に結合するように、嵌合することを特徴とするチップヒューズの製造方法を提供せんとする。

この発明方法の他の発明として、前記ヒューズ結合体のヒューズを、各種遮断電流のものから選ばれるようにしたものを提供する。

この発明方法の別の発明として、前記ヒューズ結合体の幅を、前記筒状体のケースの幅より大きくすることにより、前記ヒューズ結合体を前記ケース内に傾斜して挿嵌するチップヒューズの製造方法を提供する。

さらに、別の方法の発明として、前記ヒューズ結合体を、前記筒状体のケース内へ密着状態に挿嵌するチップヒューズの製造方法を提供する。

本発明のチップヒューズとその製造方法では、ヒューズワイヤをヒューズワイヤ支持体の貫通穴に直線状に跨いで、その両端に架設したもので、同一種のチップヒューズの品質の均等化を図ると共に、そのヒューズワイヤ付きのヒューズワイヤ支持体を筒状体のケース両側に導通状態に設置したことで、筒状体の内側に入るヒューズ結合体の外容積を従来のそれと変わらない大きさに維持しつつ、溶断容量（体積）を大きくして、溶断時間を短縮して品質を一定化させた。

本発明の他のチップヒューズとその製造方法は、ヒューズワイヤ支持体の両端にある溝にヒューズワイヤを設けたヒューズ結合体を、例えば１Ａ、２Ａ、５Ａ、１０Ａ等、多種類のヒューズワイヤを予め設けておき、必要数に応じてケース中に挿着して、ケース両端にメタルキャップを嵌めてヒューズワイヤと導通状態にしたチップヒューズとその製造方法を提供することができる。

本発明のまた他のチップヒューズとその製造方法は、貫通穴を設けた二本の同形のヒューズワイヤ支持体を用いて、その中にヒューズワイヤを架設したヒューズ結合体を、筒状体のケース内に傾斜状態にしたチップヒューズとその製造方法を提供することもできる。

そして、本発明のさらに他のチップヒューズとその製造方法は、二本重ねた貫通穴を有するヒューズワイヤ支持体内にヒューズワイヤを架設したものを用いることで、上下のヒューズワイヤ支持体間に位置するヒューズワイヤが筒状体のケース内の上下関係で略中間位置にあり、ヒューズワイヤの溶断時間のばらつきをより小さくしたものである。

アルミナセラミックス製のヒューズワイヤ支持体の斜視図である。 （ａ）にエポキシ接着剤を塗布した斜視図である。 図１（ｂ）にヒューズワイヤを架設した斜視図である。 図１（ｃ）−１の平面図である。 ヒューズ結合体の一態様の斜視図である。 図１（ｄ）のヒューズ結合体を筒状体に挿嵌した斜視図である。 図２の筒状体の両側にメタルキャップを嵌合した斜視図である。 図３のキャップの斜視図である。 図１（ａ）のヒューズワイヤ支持体と同じ斜視図である。 図５とは別のヒューズワイヤ支持体の実施態様の斜視図である。 図６とは更に別のヒューズワイヤ支持体の実施態様の斜視図である。 図５を反転した同型のヒューズワイヤ支持体を図５に重ねてヒューズワイヤを挟持したヒューズ結合体を角筒形の筒状体に挿嵌した状態の斜視図である。 図６のヒューズワイヤ支持体を用いたヒューズ結合体を角筒形の筒状体に挿嵌した状態の斜視図である。 図７のヒューズワイヤ支持体を用いたヒューズ結合体を角筒形の筒状体に傾斜して挿嵌した状態の斜視図である。 図６のヒューズワイヤ支持体を用いたヒューズ結合体を角筒形の筒状体に挿嵌し、その両側からキャップを嵌合することを説明するフロー図である。 本発明のヒューズワイヤ支持体Ａ，Ｂ,及びＣを用いたチップヒューズと、従来例のチップヒューズとを、それぞれの３種類で計測した結果を表す図表である。

本発明は、貫通穴を有するヒューズワイヤ支持体内にヒューズワイヤを架設したものを、筒状体のケース内に挿嵌して、その両側に前記ヒューズワイヤを導通状態にしてメタルキャップを被せたものであり、これらの中でヒューズワイヤのみを各種定格電流に応じて作成したヒューズ結合体９を用意しておくだけで、管理がヒューズ結合体の選択のみで、より多品種少量の生産体制を可能にし、生産作業の能率の向上と、在庫管理の効率化を図った。

図１（ａ）は、長方体の中央に横長の貫通穴１と、その貫通穴１を跨いで、軟銅線（又は鉄ニッケル合金線）に銀めっきをしたヒューズワイヤ２を架設するための溝３，３´を有するアルミナセラミックス製のヒューズワイヤ支持体４の斜視図である。前記貫通穴１の中央部延長線上のヒューズワイヤ支持体４の上部両端には、ヒューズワイヤ２を架設する溝３，３´を設けている。

図１（ｂ）は、ヒューズワイヤ２の接着剤としてのエポキシ接着剤５、５´を溝３、３´上に塗布したもので、図１（ｃ）−１と（ｃ）−２は、そのエポキシ接着剤の硬化する前に、前記したヒューズワイヤ２の両端を延設した状態で架設したヒューズ結合体６の斜視図と平面図である。

図１（ｄ）は、前記エポキシ接着剤の硬化前に、前記したヒューズワイヤ支持体４と同一形状のヒューズワイヤ支持体４´を重ね合わせたものであり、これにより上記とは別の実施形態としてのヒューズ結合体６を形成する。

図２は、図１（ｄ）のヒューズ結合体６を、角筒状体のアルミナセラミックス製ケース７の中に挿嵌した状態の斜視図である。

図３は、図２の両側に図４の錫・銀・銅の合金製のメタルキャップ８をハンダクリーム９で、前記ヒューズワイヤと導通状態に嵌合したものである。

本発明であるヒューズワイヤ支持体４には、図５、図６、及び図７の３種類（４−１，４−２，４−３）があり、前記したケース７内に、図１（ｄ）で示す１本のヒューズ結合体６を密着状態に挿嵌できる大きさのもの〈図８〉（ケース７の内径の１／２である外径のヒューズワイヤ支持体４−１，４´―１）、ヒューズ結合体６そのものをケース７の内径に挿嵌したもの〈図９〉、及びヒューズワイヤ支持体の幅がケース７の内径より大きいためにヒューズ結合体６がケース内に傾斜状態にして挿嵌したもの〈図１０〉とがある。
もちろん、これらの３種類の両側には、全て図３に示す、メタルキャップ８、８´がクリームハンダによりヒューズワイヤ２と導通状態で嵌合してチップヒューズを形成する。

つぎに、本発明の方法を図１１により説明する。
予め、横長の貫通穴１とその両側に溝３，３´を有するセラミックス製のヒューズワイヤ支持体４を成形し、貫通穴１を介して各溝３，３´を有する電流値により融断可能な各種のヒューズワイヤ２を、クリームハンダ５により固定したものを用意しておく。ヒューズワイヤ２を固定して筒状体のケース７内に挿嵌するものとしては、既に述べた、図５と図８、図６と図９、及び図７と図１０とがあるが、図１１ではその中の図６を用いたヒューズ結合体６で説明する。

各種ヒューズ結合体６から選ばれたものをケース７に挿嵌しておき、つづいてキャップ８の底部にクリームハンダ９を付着して前記ヒューズ結合体６のヒューズワイヤ２をヒューズワイヤ支持体４に沿って折り曲げた筒所と導通するようにしたものに嵌合することで完成品全体の外容積の大きさが変わらないチップヒューズを仕上げる。

図１２は、図５（ヒューズワイヤ支持体Ａ：すなわちＲｏｄＡ）、図６（ヒューズワイヤ支持体Ｂ：すなわちＲｏｄＢ）、及び図７（ヒューズワイヤ支持体Ｃ：すなわちＲｏｄＣ）と、本明細書に記載したものと同じ構造の従来例を用い、それぞれに交流１２５Ｖ、５０Ａを通電した場合のチップヒューズの遮断時間の比較である。
これによると、本発明として、ヒューズワイヤ支持体Ａを用いたチップヒューズの溶断時間は３個ともに３７０μsec〜４００μsec、ヒューズワイヤ支持体Ｂは２７０μsec〜３３０μsec、ヒューズワイヤ支持体Ｃでは２５０μsec〜３５０μsecといった極めて狭い範囲内のバラつきであるのに対し、従来例によれば４４０μsec〜１０５０μsecといった大きな範囲に拡散されている。
このことは、本発明であるヒューズワイヤ支持体Ａ，Ｂ及びＣの特性は従来例に対して、非常に短時間でヒューズが溶断することにより、電子回路網をより十分に保護できることが判る。

本発明は、家庭用等の比較的高い電圧、電流を用いた配電盤等に用い、そこに使用する電子回路の各要素を守り、火災に対する安全をより確実なものとする。

１・・・貫通穴
２・・・ヒューズワイヤ
３，３´・・・溝
４・・・ヒューズワイヤ支持体
５・・・接着剤
６・・・ヒューズ結合体
７・・・筒状のセラミックスケース
８・・・メタルキャップ

Claims (5)

1. 中央に貫通穴を設けたセラミックス製のヒューズワイヤ支持体と、前記貫通穴を跨いで前記ヒューズワイヤ支持体の対向する両端に直線状に架設したヒューズワイヤと、該ヒューズワイヤ付きのヒューズワイヤ支持体としてのヒューズ結合体を挿嵌した断面四角形の筒状体のセラミックス製ケースと、前記ヒューズワイヤ支持体の両端から突出した前記ヒューズワイヤを導通状態にして前記ケースの筒状体の両側に設置したメタルキャップと、から形成し、
   断面四角形の筒状体のケースの長手方向とヒューズワイヤを架設した断面四角形のヒューズワイヤ支持体の長手方向を一致させつつ、前記筒状体のケースの側面と前記ヒューズワイヤ支持体の側面が平行にならないように、前記ヒューズワイヤ支持体を、前記筒状体のケース内に傾斜して設置し
   前記ヒューズワイヤの両側を、前記ヒューズワイヤ支持体の両端の溝内で接着剤により張架したものであることを特徴とするチップヒューズ。
2. 前記接着剤としては、少なくともエポキシ接着剤又はクリームハンダのいずれかが含まれることを特徴とする請求項１に記載のチップヒューズ。
3. 中央に貫通穴およびその貫通穴の両側に溝を設けたセラミックス製のヒューズワイヤ支持体に、前記貫通穴を跨いでヒューズワイヤを架設したヒューズ結合体を用い、
   該ヒューズ結合体を断面四角形の筒状体のケース中に挿着すると共に、該ケースの両側にメタルキャップを、前記ヒューズワイヤに導通状態に結合するように、嵌合し、
   断面四角形の筒状体のケースの長手方向とヒューズワイヤを架設した断面四角形のヒューズワイヤ支持体の長手方向を一致させつつ、前記筒状体のケースの側面と前記ヒューズワイヤ支持体の側面が平行にならないように、前記ヒューズワイヤ支持体を、前記筒状体のケース内に傾斜して設置し
   前記ヒューズワイヤの両側を、前記ヒューズワイヤ支持体の両端の溝内で接着剤により張架し、さらに、前記接着剤としては、少なくともエポキシ接着剤又はクリームハンダのいずれかが含まれる、
   ことを特徴とするチップヒューズの製造方法。
4. 前記ヒューズ結合体のヒューズが、各種遮断電流のものから選ばれるようにした請求項３に記載のチップヒューズの製造方法。
5. 前記ヒューズ結合体を、当該ヒューズ結合体の側面のコーナー部分が前記筒状体のケース内へ密着した状態で設置する請求項３又は４に記載のチップヒューズの製造方法。

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