JPH025328A - 超小型ヒューズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、請求項１の前提部分に記載した超小型ヒユー
ズに関する。

（従来の技術） 小型及び超小型ヒユーズは所要スペースが小さいことか
ら益々好まれるようになった。円筒形ケースを有する市
販の超小型ヒユーズは外径僅か８ｍｍ、高さ６ｍｍであ
る。かかるヒユーズの遮断容量は普通、規格に応じて２
５０ｖで３５Ａ、又は１２５Ｖで１００Ａである。

多くの用途ではそれより高い遮断容量が要求される。こ
れには可溶体の溶断開始に伴って発生するアークができ
るだけ早く消える必要があり、電流は可溶体で分離され
るにも係わらずアークを介し引き続き流れる。アークが
持続すると持続的エネルギー供給によりケース内部の圧
力と温度が高まり、最後には最高負荷圧力を超え、ケー
スの壁が破壊されることになる。

よってヒユーズが爆発する。ヒユーズケース内のこのよ
うな激しい昇圧昇温を防止するためヒユーズ室には普通
エネルギー吸収材１例えばドイツ特許明細書第７２４８
６５号に記載の金属面が充填される。又、セラミックベ
ースに金属キャップを強固にはんだ付けすることでヒユ
ーズケース内部の圧力に対処することが既に試みられて
いる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記方法によって向上する遮断容量はご
く僅かであることが判明した。

そこで本発明は、冒頭延べた種類の超小型ヒユーズを改
良し、寸法や製造支出を格別高めなくとも一層高い遮断
容量の超小型ヒユ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及び作用）この目的を達成
するため、本発明は請求項１の特徴部分に記載した構成
を有する。

具体的にはガスを充填し又は排気した圧密密閉室９内に
過負荷時溶断する可溶体７を有する超小型ヒユーズが室
９内の可溶体７の周囲に金属面１４を配置したことを特
徴としている。金属面１４の構成、及び可溶体７に対す
るその位置は、ヒユーズ遮断時可溶体に発生するアーク
１０が金属面１４に移行でき、金属面１４を介し分路内
に少なくとも１個の二次アーク１１が発生するよう選択
される。金属面１４の溶融によって熱が吸収され、二次
アーク１１が消える。

このため本発明の提案する方法は寸法を変更することな
（超小型ヒユーズの遮断容量の著しい上昇を可能とする
ことが判明した。従来提案された解決法とは異なり可溶
体の溶断時、可溶体を包み込んだ媒質をエネルギー運搬
手段として利用することなく、この室により取り囲まれ
た空間からヒユーズ室内で開放されるエネルギーが結合
される。従来は可溶体を包み込んだ媒質を金属部品への
熱伝達に利用することはまさに周知ヒユーズではあまり
にも遅く、高遮断容量のとき破裂の危険が取り除かれな
かった。

それに対し本発明によれば、熱容量の高い冷領域にアー
クを転向させることに金属面を直接食めることで周囲は
アークが消えるほどに冷やされる。

従って、供給されたエネルギーは本来室内の充填ガスを
加熱し又このことにより内圧を高めて望ましくないが、
このエネルギーの大部分は溶断熱として消費され、ヒユ
ーズケースの最高負荷圧力を超えることはない。換言す
るなら金属面は適宜に選択すると、アークからエネルギ
ーを奪い、これをなかんずく金属面に直接移行させるこ
とにより、アークを冷却する働きをする。

つまり、分路内にある金属面に移行するアークを点弧し
維持する場合、金属面の金属が激しく溶融する。この点
にとってきわめて重要なのは、金属面が完全に溶融して
孔が発生し、発生した金属蒸気及びガスがこの孔を通っ
て室から吹き出すことのないよう、金属面の壁厚を十分
に設計することである。

アークを分割しその位置をずらし且つ金属の溶融にそれ
を利用することによるエネルギーの消費が効果的であり
、ヒユーズの遮断時室内に発生する圧力は意外なほど低
いままである。このことは、ヒユーズ遮断時の電流負荷
が、従来利用できた小型ヒユーズ、超小型ヒユーズでは
制御不可能な大きさである場合にもあてはまる。

本発明は、周知のあらゆる小型、超小型ヒユーズにおい
てその都度のケース形状に係りな（実現することができ
る０本質的なことは常に、アークが適時に可溶体から金
属面に移行し、供給されたエネルギーの十分な割合を溶
断熱に変換して金属面の材料内に蓄積することである。

こうして室内の圧力を高める成分が著しく少なくなる。

適時な飛び移りとは、アークが可溶体゛を離れるより前
に、確実な分離を惹き起こすため可溶体が適宜な最低長
にわたって溶融しなければならないことを意味する。但
し、金属面へのエネルギーの直接的供給及び蓄積をでき
るだけ迅速に惹き起こすため、飛び移りは必要以上に遅
く起きないようにする。

これまでに知らされているヒユーズの金属キャップでは
本発明の目的を達成することができない。つまり周知の
金属キャップは常に、ヒユーズ遮断時生成するアークが
ケースの内壁にまさに飛び移ることができないようにす
るため使用されてきた。つまり金属キャップはなにより
もそのはんだ付は性の故に、そしてその強さの故に使用
されたのであって、その溶断熱及び熱容量をアーク消弧
に利用するため使用されたのではない。

可溶体又は接触子と金属面との距離を選択することで、
可溶体の溶断後アークをどの方向から金属面に飛び移ら
せるかを確定することができる。超小型ヒユーズでは一
般的に密閉空間が狭いので、可溶体又は接触子と金属面
との距離は２個のアークが発生するよう、しかも室内部
の互いに最も離れた箇所に発生するよう選択される。

アークの飛び移りによってはじめて電気が流れるのでな
くこの箇所にもともと存在するよう一方の接触子を最初
から金属面と接触させるのが望ましい場合もある。この
場合、他方の接触子は金属面との距離が可溶体と金属面
のいずれかの箇所との最短距離より小さくなるよう設け
る。これによりヒユーズの取付は位置に左右されること
なくアークの制御が特に確実に達成される。

（実施例） 以下本発明の実施例を図面に表し、詳しく説明する。

第１図に示す本発明による超小型ヒユーズは、合成樹脂
製の円筒形ベース１とやはり合成樹脂製のキャップ２と
からなる。キャップ２はベース１と圧密に接合、例えば
溶接しである。

ベース１に挿通した２個の電気接触子３，４は横断面が
円形に形成してあり、ベース１内で気密に固定されてい
る。接触子３，４が端部５゜６を有し、これに可溶体７
が通常どおり、例えばはんだ１３又は溶接又はボンディ
ングにより固着しである。

ベースｌとキャップ２が圧密な円筒の密閉室９を形成し
、そのなかで可溶体７をガス状の媒質で包み込んでいる
。図示した超小型ヒユーズの寸法は直径的１０ｍｍ、高
さ約８ｍ＋ａである。

可溶体７及び接触子３，４の端部５，６の上方に金属製
、例えば鉄、銅、アルミニウム、チタン、錫、亜鉛、モ
リブデン、タングステン、銀、ニッケル、クンタル又は
これらの元素の少な（とも１種との合金からなる円形の
金属板８がある。金属円板８はキャップ２を取り付ける
前にキャップに嵌着し、締付は又は接着等により図示位
置に固着しである。可溶体７に対向した金属板８の金属
面１４はヒユーズの応答時−緒に取り付けられる。

ヒユーズが過負荷を受けると可溶体７が溶融し、第１図
に円弧状の破線で示唆した一次アーク１０が発生する０
、例えば可溶体７の分離長が接触子３，４の端部５，６
間の距離を超えるとアークは２個の二次アーク１１．１
２が発生するように金属円板８に飛び移り、二次アーク
はそれぞれ一方の端部５，６から金属円板８へと走り、
電気分路を生ずる。これにより一次アーク１０が消弧す
る。冒頭述べた理由から二次的なアーク１１．１２も迅
速に消え、正円はさして上昇しない。

厚さ１ｍｍの鉄板を使った実用試験から、慣性特性を有
する可凛体７を使用した場合遮断容量は２５０Ｖで１０
ＯＡであることが判明した。

第２図と第３図では同じ部品に同一の符号が付けである
。但し、大きな違いとして第１図の実施例における円板
に代え金属キャップ２２が設けてあり、その働きを以下
に詳細に説明する。

金属キャップ２２は外面に、強固に付着した絶縁層とし
て合成樹脂キャップ２３を備えている。これはやはり電
気絶縁性合成ｔＭ脂層とすることができ、円形の金属キ
ャップ２２を製作するためにあらかじめ金属薄板を型内
にインサートして成形加工する。しかし、絶縁層として
合成樹脂キャップ２３を後にはじめて取り付け、つまり
例えばヒユーズ作製の最後にキャップ部分を合成樹脂浴
に浸漬するか又は金属キャップ２２の表面に適宜な層を
吹付けて設けることも可能である。

第２図の実施例では、可溶体７又は接触子３．４及び／
またははんだ１３と金属キャップ２２の隣接金属面１４
との間の距１ｉ！ＡＩは前記部材と金属キャップ２２の
金属面１４の残りの範囲、つまり例えば金属キャップ２
２の底面との距離より小さく選定しである。金属キャッ
プ２２の壁厚Ｗは最低の厚さがヒユーズ遮断時のエネル
ギー負荷に耐えるように実質的に合わせである。

過負荷のとき、やはり可溶体７が溶融し、第２図に破線
で概略図示した一次アーク１０が発生する。接触子３，
４又は可溶体７と金属面１４との距離Ａ１はここでは可
溶体７が十分な長さにわたって溶断したときアーク１０
が接触子３．４から金属面１４の隣接範囲２４に飛び移
って分かれるように、つまり２個の二次アーク１１．１
２が生成するように設計しである。この二次アーク１１
゜１２が、第２図にやはり破線で概略図示しである。ア
ーク１１．１２の出発点となる範囲２４が溶融し、その
ことによりアークエネルギーは二次アーク１１．１２が
消＾るまで消費される。特に高遮断容量のヒユーズの場
合に発生するアークは金属キャップ２２の範囲２４に比
較的深いくぼみを焼き付けるため、予想される開閉負荷
に応じて壁厚Ｗを十分に設計することが不可欠である。

第３図の実施例では一方の接触子３の端部５が金属面１
４と接触するまで延長しである。接触子４の他方の端部
６と金属キャップ２２の金属面１４との間の距離Ａ２は
接触子４及び可溶体７と金属キャップ２２の円筒形範囲
で横方向に延びた金属面１４との横方向距離より小さく
選定しである。この配置が選択されるのは、ヒユーズ遮
断時可溶体７が十分に焼失した後、概略図示した二次ア
ーク１２が接触子４の端部６から金属キャップ２２の正
面側金属面１４に飛び移り、そこで適宜な範囲２４を加
熱して溶融し、そのことによってやはり二次アーク１２
のエネルギーが消費されて消弧するようにするためであ
る。

この実施例は二次アークの制御に格別適しており、この
タイプは特に取付は位置に依存しないものとなる。接触
子３の端部５は、ヒユーズの開放時やはり２個の二次ア
ークが発生するように金属キャップ２２の金属面１４か
ら距離Ａ２を置いて配置することも勿論可能である。

本発明に関連し十分な壁厚Ｗとは何かを明確にするため
、そして残りの寸法比を距離Ａ１に関しても明らかにす
るため、第２図に示した実施例の超小型ヒユーズの寸法
及び性能データを以下に示す、但し本発明は決してこれ
に限定されるものではない。

金属キャップの外径 金属キャップの壁厚 接触子３，４の直径 接触子３．４の距離 ヒユーズ室９の内のり高さ 接触子３，４の横方向距離Ａｌ 最高遮断容量 ヒニーズの特性 （発明の効果） 以上説明したことから明らかなように、本発明は可溶体
の溶断時に発生する一次アークが熱容量の高い冷領域で
ある金属面に移行することから金属面を介して二次アー
クを発生させると７．８〜７．９　　ｍｍ ０．５　　ｍｍ ０．６ｍｍ ５．６　　ｍｍ ３．２　　ｍｍ ０．５　　ｍｍ ００　Ａ ＦＦ、Ｆ、Ｍ、Ｔ ともに密閉室内の圧力を過度に高めることなく金属面の
溶融によって熱を迅速に吸収して全てのアークの消弧を
早めるので、密閉空間の小さい超小型ヒユーズにおいて
もその遮断容量を十分高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は金属面が円板で構成されている本発明に係る超
小型ヒユーズの横断面図。 第２図は金属面が金属キャップで構成されている本発明
に係る超小型ヒユーズの横断面図。 第３図は一方の接触子が金属キャップと接触した第２図
と同様の実施例の横断面図である。 ｌ・・・ベース　２，２２・・・キャップ、３．４・・
・接触子、７・・・可溶体、９・・・室、１０・・・ア
ーク、１４・・・金属面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）絶縁材からなるベース（１）とキャップ（２、２２
   ）とから構成されガスを充填し又は排気した圧密密閉室
   （９）と、気密にベース（１）に通した２個の接触子（
   ３、４）と、過負荷のとき溶断する可溶体（７）と、室
   （９）内部に金属面（１４）とを備え、該金属面が可溶
   体（７）の溶断後アーク（１０）の消弧時の熱を吸収す
   るようになった超小型ヒューズにおいて、 金属面（１４）の構成、及び可溶体（７）又は接触子（
   ３、４）に対するその位置を、可溶体（７）の溶断時可
   溶体に発生するアーク（１０）が金属面（１４）に移行
   して消弧するように選択したことを特徴とする超小型ヒ
   ューズ。 ２）金属面（１４）を実質的に円板（８）により形成し
   たことを特徴とする請求項１記載の超小型ヒューズ。 ３）円板（８）を可溶体（７）の上方に配設したことを
   特徴とする請求項２記載の超小型ヒューズ。 ４）円板（８）を、可溶体（７）によって決まる平面と
   平行な平面上に配設したことを特徴とする請求項３記載
   の超小型ヒューズ。 ５）円板（８）をキャップ（２）の横断面形状としたこ
   とを特徴とする請求項３記載の超小型ヒューズ。 ６）金属面（１４）でキャップ（２２）の内面全体を覆
   うことを特徴とする請求項１記載の超小型ヒューズ。 ７）金属面（１４）で合成樹脂キャップ（２３）の内張
   りを形成することを特徴とする請求項６記載の超小型ヒ
   ューズ。 ８）金属面が金属キャップ（２２）の一部であることを
   特徴とする請求項６記載の超小型ヒューズ。 ９）金属キャップ（２２）が外側絶縁層を担持したこと
   を特徴とする請求項８記載の超小型ヒューズ。 １０）金属面（１４）が鉄、銅、アルミニウム、チタン
   、錫、亜鉛、モリブデン、タングステン、銀、ニッケル
   、タンタル又はこれらの元素の少なくとも１種との合金
   を含む群の金属からなることを特徴とする請求項２又は
   ６記載の超小型ヒューズ。 １１）一方の接触子（３）に金属面（１４）が接触し、
   他方の接触子（４）は金属面（１４）から、可溶体（７
   ）と金属面（１４）のいずれかの箇所との最短距離より
   短い距離を置いて配設してあることを特徴とする請求項
   ６記載の超小型ヒューズ。