JPH07254348A - ヒューズおよびヒューズホルダ - Google Patents

ヒューズおよびヒューズホルダ

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JPH07254348A
JPH07254348A JP6325038A JP32503894A JPH07254348A JP H07254348 A JPH07254348 A JP H07254348A JP 6325038 A JP6325038 A JP 6325038A JP 32503894 A JP32503894 A JP 32503894A JP H07254348 A JPH07254348 A JP H07254348A
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fuse holder
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Stephen P Hassler
ポール ハスラー スティーブン
Stephen Paul Johnson
ポール ジョンソン スティーブン
John Lapp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 改良された限流ヒューズおよび限流ヒューズ
ホルダを提供する。 【構成】 ヒューズ本体内に多数の電流路を設けた。第
１電流路は大電流融解素子を含む。第１電流路と並列の
第２電流路はトリガー用導電体を有する。トリガー用導
電体は、ヒューズ本体の外部へ延びて可動支持材に接続
されている。異常電流が発生して電流経路が第１電流路
から第２電流路へ切り換わると、第２電流路が持つ第１
スパークギャップがトリガー用導電体を切断する。第１
および第２の電流路の間に形成した第２スパークギャッ
プにより、第１スパークギャップを流れる異常電流がト
リガー導体の切断に十分な時間持続し、それによりドロ
ップアウトを確実に行わせる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的には配電装置に
関し、詳しくは限流ヒューズおよびドロップアウト型ヒ
ューズホルダに関し、更に詳しくはドロップアウト型限
流ヒューズホルダであって多数の電流路を有し、ヒュー
ズホルダを流れる電流を種々の流路間で移動させてドロ
ップアウト動作を助け、特に現在エクスパルジョンヒュ
ーズ（放出ヒューズ）と一緒に用いられる工業規格の交
換可能型カットアウトスイッチ装着器（マウンティン
グ）に装着するのに適したヒューズホルダに関する。
【０００２】
【従来の技術】ヒューズは、電流に応じて融解可能な素
子によって回路を保護する電流遮断装置である。所定強
度および所定持続時間の過電流または短絡電流がヒュー
ズを流れると、融解可能な素子が融解することにより回
路を開く。過電流の遮断が完了した後は、ヒューズを所
定位置に戻して交換し、使用可能な状態にする必要があ
る。
【０００３】ヒューズの典型的な用途は、電力を利用す
る産業分野で配電変圧器、ケーブル、キャパシタバンク
等の設備を過電流で損傷しないように保護することであ
る。設備あるいは回路が故障したら損傷が発生しないう
ちに素早く電源から切り離すようにヒューズを配置す
る。現在用いられているヒューズには基本的な２つの型
としてエクスパルジョンヒューズ（放出ヒューズ）と限
流ヒューズがある。
【０００４】この２つの型のうちエクスパルジョンヒュ
ーズの方が先に用いられていた。典型的なエクスパルジ
ョンヒューズは、融解素子（一般に「ヒューズリンク」
[fuse link] と呼ばれている部分）の長さが比較的短
く、これを「ヒューズホルダ」として知られている大き
い方の部品の一部である管状容器内に収容したものであ
る。エクスパルジョンヒューズに用いられるこの容器
は、骨繊維（bone fiber）のような有機材料で被覆して
ある。過電流に応じて融解素子が融解してアークを発生
させ、このアークで被覆を熱してガスを放出させ、この
ガスのイオン消失および爆発反応によって過電流の遮断
が起きる。エクスパルジョンヒューズの作動の特徴とし
て、大きい音と共にガス、火炎、燃焼破片が激しく噴出
するので、その時に近くにいた作業員が危険に曝され
る。このように作動が激しいので、この型のヒューズは
一般的に専ら屋外用として用いられる。また、屋外で使
用した場合でも、エクスパルジョンヒューズは爆発的な
作動をする上、イオン消失したガスが絶縁スペースに入
り込むため、その保護対象とする設備や他の設備から十
分離して設置しなくてはならない。更に、配電用電柱に
取り付けられたエクスパルジョンヒューズが炎上した破
片を辺りに撒き散らして山火事を起こすことも知られて
いる。
【０００５】もう一つエクスパルジョンヒューズ特有の
欠点は、大きな異常電流を断ち切るまでに電流サイクル
の１／２、場合によっては１サイクルの時間がかかるこ
とである。その間、ヒューズが保護すべき設備は、ヒュ
ーズを通って流入する異常電流全部に耐えなければなら
ない。設備内で消費される損傷発生のエネルギーは式Ｉ
2 Ｔに比例する。ここで、Ｉは過電流の大きさ、Ｔはそ
の過電流状態の持続時間である。また、エクスパルジョ
ンヒューズが電流を完全に遮断するまでの間は大電流が
流れ続けるため、ネットワークに電圧降下が発生し、電
灯のフリッカやコンピュータ等の敏感な電子装置の損傷
を起こす。更に、エクスパルジョンヒューズによる過電
流の遮断が完了するまでの間に、セクショナライジング
ヒューズ、リクローザ等の保護リレーおよび保護回路装
置が、過電流を検知してネットワークの他の部分を一時
的に、場合によっては持続的に切り離してしまう。ま
た、電力需要の増大に伴い、配電ネットワークのインピ
ーダンスが低くなり、遮断能力を大きくすることが必要
になり、エクスパルジョンヒューズの能力では間に合わ
なくなってきた。
【０００６】このようにエクスパルジョンヒューズは、
遮断能力に限界がある上、作動形態に危険性があり、建
築物や閉所内での使用には適さず、遮断時間がかかる等
のことが原因で、限流ヒューズの開発が早まった。限流
ヒューズは少なくとも下記の３点で需要者にとって非常
に望ましい。 （１）過電流の遮断が素早く行われ、作動に伴うアーク
のエネルギーは全てヒューズの充填砂（サンドフィラ
ー：sand filler)に吸収された後、比較的低温で熱とし
て放出されるので、アーク生成物やガスの放出もヒュー
ズ本体外部に対する力の負荷も起きない。そのため、限
流ヒューズは屋内や狭い閉所でも使用できる。更に、高
温のガスや火炎が放出されないので、他の装置との間に
は通常の電気的クリアランスを取れば十分である。
【０００７】（２）過電流がヒューズの定格定常電流を
大きく超えると限流動作が起きて、ヒューズ内を流れる
電流が、ヒューズの配置箇所で配電ネットワークから通
常時に供給される電流値より小さい値に減少する。この
電流減少によって、回路が損傷を受けて故障する危険が
少なくなり、原因となった故障設備自体のダメージも少
なくて済み、配電ネットワーク全体が受ける衝撃も軽減
する。
【０００８】（３）この限流動作のおかげで非常に大き
な遮断定格値が得られるので、限流ヒューズは非常に大
きな短絡電流が予想される中圧および高圧の配電回路に
用いることができる。 典型的な限流ヒューズは、１本または何本かの銀のワイ
ヤまたはリボンを融解素子として、その端部を一対の電
気端子に接続してある。融解素子は、適切な異常電流遮
断性能を得るために最小限の長さが必要であり、また正
常時の定常電流を適切に通すために十分な断面積も必要
である。このアセンブリ（融解素子と両端の端子から成
る）を、高温に耐える材料で作られた管状のハウジング
内に収容し、そして典型的にはこのハウジング内に高純
度のシリカ砂を充填した後、密封する。ハウジングの両
端にある端子でヒューズが配電ネットワークに接続され
る。アセンブリ全体のことを限流ヒューズと呼んでい
る。
【０００９】大きな異常電流を断ち切る作動時には、限
流ヒューズの融解素子は全長がほとんど瞬時にして融解
する。素子全長の一部分の断面を小さくしておくと、素
子の融解はこの小断面部分で開始した後に全長に及ぶ。
その際に発生するアークの熱エネルギーは周囲の砂中に
素早く消耗する。周囲の砂はこのエネルギーで溶融ある
いは融解し、ガラス質のトンネル、いわゆる「フルグラ
イト（閃電岩）」ができる。熱エネルギーが素早く消耗
する上、溶融したガラス質のフルグライトによってアー
クが閉じ込められるので、電流が文字どおり絞られて比
較的小さい値になる。強力な融解素子として金属リボン
を用いることは、定格電流値の大きいヒューズでは極め
て一般的なことである。リボンはワイヤに比べて表面積
が大きいので、隣接する充填材への熱の伝導および輻射
の点で有利である。そのため、導電材料の体積が同じな
らば、リボン素子はワイヤ素子よりも遮断特性が高いだ
けでなく、定常電流の定格値も大きい。もう一つリボン
の大きな利点は、孔あるいは切欠を入れることにより断
面積を小さくして、望みの溶融特性を設定でき、アーク
電圧の発生を正確に制御できることである。リボン状素
子を用いた限流ヒューズに大きい異常電流が流れると、
断面積を小さくした部分が急速に加熱されてリボンの融
点に達する。その結果、一定個数の小さいアークが直列
に並んで発生するため、その瞬間に発生するアーク電圧
のスパイクの大きさを制限される。この確実なアーク形
成により、リボン素子の残部の蒸発が継続し、最終的に
素子全長に渡るアークが形成される。
【００１０】電流が小さい場合として、例えば高インピ
ーダンスの故障や長時間の過負荷に対しては、全く違っ
た現象が起こる。その場合には、融解素子はゆっくりと
加熱され、そして完全に溶融するのは僅かな本数の素子
であり、恐らく１箇所だけである。１個あるいは何個か
の短いアークが発生し、融解素子の長い方の部分を焼き
進もうとする。この場合にも、アークの非常に高い熱に
よってフルグライトが形成される。しかし、最初にでき
るアークが短いという理由の他に、融解素子の焼き進み
があまり速くないため、形成したフルグライトの有効性
が高密度の熱源によって破壊する前に電流遮断ができな
いという理由で、このヒューズでは小さい電流の遮断が
できない。その結果、小さい電流に対する遮断性能を得
るために、現在用いられている限流ヒューズの多くは主
融解素子と直列に副融解素子を配列し、この副素子は小
さい異常電流に応答して融解して電流を遮断するように
設計されている。
【００１１】今日、ヒューズを選定し使用する需要者に
ついて考慮すべき重要なポイントは、需要者の既存ネッ
トワーク内にそのヒューズが物理的に内蔵できる可能性
であり、また設置と保守の容易性およびコストである。
現在のネットワークでは、典型的にはエクスパルジョン
ヒューズホルダが「カットアウト」と呼ばれる装着器に
設置されている。一般的に言えば、カットアウトとは、
装着器に、需要者の電柱または横棒に取り付けるように
設計された絶縁支持体と、ヒューズホルダ、スイッチア
センブリ、またはこれらの組み合わせを受入れ且つ電気
的に係合させる一対の間隔を開けた端子とを設けたもの
である。ヒューズホルダあるいはスイッチを取り付ける
と、カットアウト装着器の端子間の「ゲート」が橋渡し
される。
【００１２】用語「ヒューズカットアウト」は、カット
アウト装着器（前記）とヒューズホルダとを組み合わせ
たものを指す。ヒューズカットアウトに用いる典型的な
ヒューズホルダはカットアウトの端子から容易に取り外
せるように設計してある。そのようはヒューズホルダの
一つに「ドロップアウト」型があり、これはヒューズが
動作すると、ヒューズホルダの一端がカットアウト装着
器から取り外された状態になる。この状態になると、ヒ
ューズホルダは外されずに係合している方の端部で支持
されつつ、外された方の端部が下向きに回転し正常位置
である取付ゲート間から離れる。
【００１３】エクスパルジョン型のヒューズカットアウ
トは、比較的便利で低コストの、融解して配電システム
を保護する手段となる。更に、産業界ではエクスパルジ
ョンヒューズホルダおよび装着器の寸法規格を採用して
いるので、あるメーカーのヒューズホルダが別のメーカ
ーの装着器にぴったりと合うようになっている。また、
この「互換型」カットアウトは国中の配電システムに広
く普及していて、多数のカットアウトが現在用いられて
いる。
【００１４】電力需要、信頼性の高いサービス、高いレ
ベルの安全性、変圧器の過電圧保護の改良、およびシス
テムのコンパクト化に対する要請が増大するに伴って、
エクスパルジョンヒューズカットアウトを引き続き使用
することは今日の需要者のニーズには必ずしも合致しな
くなっている。既に説明したエクスパルジョンヒューズ
の問題点の多くは、限流ヒューズおよびヒューズホルダ
の使用により克服できるであろう。しかし、従来の限流
ヒューズ自体にも特有の欠点があった。
【００１５】前記問題点を克服する従来の試みとして
は、例えば米国特許第３，８２７，０１０号および第
４，０１１，５３７号に開示された装置がある。これら
の装置は、ドロップアウトを組み合わせたアセンブリで
あって、限流ヒューズをエクスパルジョン型ヒューズと
並べて直列に接続したものであり、ヒューズカットアウ
トによってフルレンジの保護が確保される。しかし、こ
の装置の全長は、既存の配電システムに見られる一般的
な装着器のゲート（端子間の間隔）よりも大きい。した
がって、上記発明を効果的に利用するには、需要者は現
在用いられている文字どおり何百万基というカットアウ
トを交換しなくてはならない。このような対処の仕方
は、設備コストの面からだけでなく、恐らくもっと重大
なこととして、カットアウトの交換に伴う途方も無い労
働コストの面からも、実現性が無い。更に、この装置は
火災に対しても間隔を必要とする点でも十分な解決策に
なっていないし、直列接続された装置に対する部分的な
素子の損傷に起因する問題や、直列接続された２つ部分
の一方の再融解に起因する調整不良の問題もある。
【００１６】もう一つの従来の対策は米国特許第３，８
６３，１８７号に開示されており、エクスパルジョン型
ヒューズを限流ヒューズと直列に接続するが、後者の
「アウトゲート」はドロップアウトアセンブリの一部を
構成しないように配置する。この装置の一つの欠点は、
限流ヒューズが所定位置にボルト留めされているため、
特に悪天候のときなどは、限流ヒューズの交換が難しい
ということである。更に難しい点は、ヒューズの交換は
典型的にはネットワークが活状態のときに行われるとい
うことである。また、エクスパルジョンヒューズは作動
してドロップオープン(dropped open)していても、そこ
の限流ヒューズが作動したのかどうかを直ちに判断する
方法は無い。したがって、装置のエクスパルジョンヒュ
ーズ部分が作動した箇所では、エクスパルジョンヒュー
ズも限流ヒューズも両方共に交換するのが良い。また、
普通のエクスパルジョンヒューズに必要なスペースより
も余分に限流ヒューズの分のスペースが必要である。ま
た、、融解したヒューズにかかっていた電圧負荷がエク
スパルジョンヒューズのドロップアウト動作によって除
去できたというヒューズ作動の有無が確実に明示できる
ためには、２つのヒューズ部材を電気的に適正に調整す
る必要がある。
【００１７】もう一つ別のヒューズカットアウトが米国
特許第４，１８４，１３８号に開示されており、その設
計では、直列接続した限流／エクスパルジョンヒューズ
の軸にオフセットを与えることにより、この組み合わせ
が既存の互換型カットアウトの中に物理的に収まるよう
に考慮されている。しかし、前記の３件の特許と同じよ
うに、この発明もエクスパルジョンヒューズを用いた場
合に特有の欠点として、騒音、火炎を上げるアーク生成
物の放出、調整が必要であること等の欠点がある。更
に、この装置を取り付けるための余分な機器および取付
具はやっかい物であり望ましくない。また、米国特許第
３，８６３，１８７号に関して説明したように、エクス
パルジョンヒューズの作動の際に、限流ヒューズも試験
しなければならず、あるいは交換後に試験しなければな
らず、他でコスト削減の努力をした分を食いつぶすこと
になる。
【００１８】更にもう一つ、エクスパルジョンヒューズ
部分には依存しない形の従来の対策が米国特許第３，６
１１，２４０号に示されている。この特許は限流ドロッ
プアウトヒューズホルダを開示している。しかし、この
ヒューズは、今日産業界に広く普及している工業規格の
互換型カットアウト装着器の中にぴったり収まるように
は設計されていない。また、ドロップアウト機構で爆薬
を用いており、その爆発によりヒューズがドロップオー
プン運動（drop-open movement）をする。同様に、米国
特許第３，８２５，８７１号でもヒューズのドロップア
ウトを開始させるのに爆薬を用いている。このように爆
薬を用いて一般には好結果が得られてはいるが、爆薬が
爆発し損なったために、異常電流を断ち切った後にヒュ
ーズがドロップオープンし損なうことは稀ではない。こ
のような不具合の主な原因は、長期の使用中に粉末が湿
気を多量に吸収して発火できないことである。不具合の
原因が何であれ、ドロップアウトヒューズが作動後にド
ロップオープンしない不具合があると、作動したヒュー
ズの位置が作業員には単純な目視で分からないため、も
っと時間がかかり不便な手段でどのヒューズが作動した
のかを検査しなくてはならず、非常に大きな障害と作業
の遅れの原因になる。また、ドロップオープンし損なっ
たヒューズホルダには活状態のネットワークによる電圧
負荷が引き続き掛かっているため、電流路生成（tracki
ng）や放電短絡（flash over）の起き易い状態になって
いる。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
ここ１０年来でヒューズ技術分野には多くの進歩があっ
たにもかかわらず、一層の進歩が産業界から望まれてい
る。特に、限流ヒューズの使用に対する需要の増大と既
存のカットアウト装着器を使うというコスト上の要請と
によって、現に使用中の互換型カットアウト装着器のゲ
ートの中にぴったりと入るような寸法のフルレンジ（fu
ll-range）の限流ヒューズホルダに対する要望がある。
作業員の危険性を無くし、火災の発生の恐れを解消し、
保護対象の設備や他の構造物の近くに安全に設置できる
ように、限流ヒューズホルダは全体を非エクスパルジョ
ン型にすると共に、エクスパルジョンヒューズの作動に
伴う騒音や電圧降下を起こさずに作動するものにする。
望ましくは、このようなヒューズホルダは、ドロップア
ウトによる変化によって、ヒューズの作動の有無を示
し、融解後のヒューズを電圧負荷から解放し、設置およ
び保守が容易にできるものにする。理想的には、ドロッ
プアウト機構が、ヒューズホルダのドロップオープン運
動を開始させるのに爆薬を用いず、機械的に作動し、定
格電流の低いヒューズでも高いヒューズでも又異常電流
が大きくても小さくても安定してドロップアウトを起こ
す機構とする。
【００２０】本発明は、フルレンジの異常電流遮断能力
があり、ヒューズホルダ本体を通る多数の電流路を有す
る限流ヒューズホルダを提供する。本発明のヒューズホ
ルダは異常電流を順次種々の電流路に切り換えること
で、１２アンペア程度あるいはそれ以下のような低い定
格電流値のヒューズホルダにおいて全てのレベルの異常
電流に対応してドロップアウト機構が確実に作動するよ
うにした。本発明は機械的に作動するものであり、ヒュ
ーズホルダのドロップオープン運動を開始させるために
爆薬を用いない。本発明はもう一つの利点として、構造
がコンパクトなため、今日種々の電気設備で広く用いら
れている互換型カットアウト装着器のゲートの中にヒュ
ーズホルダを取り付けることができる。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本発明は、ヒューズ本体
の端子間に主電流路があり、この電流路に大電流融解素
子を備えている。大電流融解素子は、間隔を開けて配置
された複数の断面減少部を持つ第１の導電セグメント
と、第１の導電セグメントの断面減少部のＩ2 Ｔ融解特
性と同じＩ2 Ｔ融解特性となる全長を持つ第２の導電セ
グメントとが、直列になっている。第１と第２の導電セ
グメントが同じ材料（例えば銀）で作られているとする
と、第２セグメントとして横断面積が第１セグメントの
断面減少部の横断面積と実質的に同じものにすれば、両
セグメントのＩ2 Ｔ融解特性が揃う。本発明において
は、第１電流路と平行な第２電流路と、大電流融解素子
が融解したときに異常電流を第１電流路から第２電流路
へ切り換える手段とを備えている。第２電流路にはトリ
ガー用導体があって、これがヒューズ本体の外部に延び
ており、支持ラッチに装着されている。この支持ラッチ
は、ヒューズ本体の下で支持位置と非支持位置との間を
移動できる。第１のスパークギャップが、トリガー用導
体と下部端子の導通位置との間に形成されている。異常
電流が第２電流路に切り換わると、このスパークギャッ
プが導通し始める。この第１ギャップ間のアークは燃焼
を起こしてトリガー用導体を切断し、ラッチ部材を解放
してヒューズホルダのドロップアウトを起こさせる傾向
がある。定格電流値の小さいヒューズホルダにおいてト
リガー用導体を切断するのに十分な時間にわたって異常
電流が第１スパークギャップ間を流れるようにするため
に、第２スパークギャップを第１電流路と第２電流路と
の間に設けた。望ましくは、第２スパークギャップは、
第１、第２電流路間に、大電流融解素子の第１セグメン
トと第２セグメントとを繋ぐジャンクションとして形成
する。この第２スパークギャップはヒューズホルダを通
る第３電流路を作っている。すなわち、第３電流路は、
大電流融解素子の第１導電セグメントと、第２スパーク
ギャップと、第２電流路および第１スパークギャップの
それぞれ下部とで構成される。第３電流路が存在するこ
とによって、異常電流が第２電流路に切り換わる時点と
異常電流が完全に遮断される時点との間にどのような電
流が存在したとしても、その電流が第１スパークギャッ
プ間を流れてトリガー用導体の切断を援助することがで
きる。
【００２２】このように本発明は、工業規格の互換型カ
ットアウト装着器に用いることができ、爆薬を必要とせ
ずにヒューズの作動時に取付箇所からドロップアウトす
るフルレンジの限流ドロップアウトヒューズホルダを提
供することにより、ヒューズおよびヒューズホルダの技
術を大きく進歩させることができる特徴と利点を兼備す
るものである。更に、本発明は、定格電流値が小さいヒ
ューズホルダでも大きいヒューズホルダでも、小さい異
常電流と大きい異常電流のいずれでも、ドロップアウト
を起こす。
【００２３】以下に、添付図面を参照して、実施例によ
り本発明を更に詳細に説明する。
【００２４】
【実施例】図１に、本発明の限流ドロップアウトヒュー
ズホルダ５０を従来公知の互換型カットアウト装着器１
０に取り付けた状態を示す。一般にカットアウト装着器
１０は絶縁部材１２の両端に上部および下部の端子支持
具１７および３４で上部および下部の端子アセンブリ１
６および１８をそれぞれ装着して成る。一般に上部端子
アセンブリ１６は、送電線（図示せず）を受け入れた締
め付けるための端子パッド４２と、導電ストラップ２８
と、導電ストラップ２８と一体に形成されているカップ
コンタクト２６とで構成される。導電ストラップ２８は
カップコンタクト２６と端子パッド４２とを端子シャン
ト２９を介して電気的に接続している。一般に下部端子
アセンブリ１８は、端子パッド４４と、電流シャント４
７と、装着ヒンジ３５とで構成される。ヒンジ３５は一
対のハンガーアーム３６を有し、真鍮等の導電材料で作
られている。アーム３６の中にはヒューズホルダ５０を
支持するためのＵ字形エルボー４０が形成されている。
装着ヒンジ３５の上面４１に取り付けられた導電スプリ
ングクリップ４５はヒューズホルダ５０のヒンジアセン
ブリに押し付けられていて、良好な電気的接触を確保し
てある。端子パッド４４は送電線（図示せず）を受入れ
て締め付けるために設けてある。下部電流シャント４７
は、装着ヒンジ３５と下部端子パッド４４との間に良好
な電気的接触を提供している。
【００２５】この望ましい実施態様においては、ヒュー
ズホルダ５０は、米国特許出願第０７／９４６，９６１
号（１９９２年９月１７日出願。その全開示内容を本願
で参考とした。）に記載のものと同様なフルレンジの限
流ドロップアウトヒューズホルダを用いている。上記出
願に開示した新規の特徴ある限流ヒューズおよびドロッ
プアウトヒューズホルダは、先行技術のヒューズおよび
ヒューズホルダに対して多くの格別な利点を有し、例え
ば、先行技術のエクスパルジョンヒューズに特有な危険
や不快を生ずることなくフルレンジの電流遮断を行う。
また、米国特許出願第０７／９４６，９６１号のヒュー
ズおよびヒューズホルダは、先行技術の限流ヒューズよ
りも大幅に小型化・コンパクト化できるので、装着スペ
ースやクリアランスの比較的小さな場所に用いることが
できる。
【００２６】本発明のヒューズホルダ５０は、概ね定格
１２アンペア以下等の定格電流の低いヒューズホルダ向
けを想定したもので、基本的にはヒューズ本体５２に上
部キャップアセンブリ５４と下部キャップアセンブリ５
８とを備えたものである。上部キャップアセンブリ５４
は頂部コンタクト５６で構成される。下部キャップアセ
ンブリ５８は導電ヒンジ部材６０を含み、ヒンジ部材６
０は、後に詳述するように、ヒンジ部材６０と頂部コン
タクト５６との間でヒューズ本体５２を通る連続的な電
流路が存在するように接続されている。頂部コンタクト
５６はカップコンタクト２６の窪みの中に配置されてお
り、ヒンジ部材６０はカットアウト装着器１０のハンガ
ーアーム３６で係合している。
【００２７】図２に示したように、ヒューズ本体５２
は、ヒューズ長軸５１に沿って配された絶縁カートリッ
ジであるヒューズチューブ７０で構成される。ヒューズ
チューブ７０の中には大電流融解素子７８および小電流
融解素子８０が収容されていて、上部および下部の素子
端部材８４、８６の間に直列に接続されている。ヒュー
ズチューブ７０は一般には管状部材の両端をそれぞれ上
部および下部の蓋７２、７４で閉じたものである。ヒュ
ーズ本体５２内に収容された絶縁支持構造であるスパイ
ダー７６が融解素子７８および８０を支持している。高
純度シリカ砂８２等の適当な遮断・絶縁特性を持つ材料
が、スパイダー７６と融解素子７８、８０の周囲を取り
巻き、ヒューズ本体５２内部の空間部分を充填してい
る。スパイダー７６は無機質の雲母製であり、長軸５１
から４本のアーム１００が延びており、図２ではその内
３本が見える。個々のアーム１００の長さ方向に等間隔
にあるのは素子支持表面１０２である。
【００２８】上部および下部の素子端部材８４、８６は
それぞれ導電材料、望ましくは銅、で形成されており、
スパイダー７６のアーム１００を支持すると共に、下記
のように融解素子７８、８０と補助ワイヤ１２０の端部
保持を行っている。素子端部材８４、８６はアングルタ
ブ２０９を有し、スパイダーのアーム１００同士の間隔
を維持している。
【００２９】図２〜図１３に示したように、大電流融解
素子７８自体は、第１のリボン素子９０と直列接続され
たワイヤ素子９４という２個の部材を直列に組み合わせ
たものである。リボン９０とワイヤ９４とは直列接続材
９６で接続されており、接続材９６は、スパイダー７６
上に支持された銅製導電ストラップ９７で形成されてい
て、リボン９０とワイヤ９４は各々がストラップ９７に
半田付けしてある。リボン９０の上端は上部端部材８４
上の導電タブ１５６に半田付けしてある。
【００３０】この望ましい実施態様においては、リボン
素子９０およびワイヤ素子９４は共に銀で作られている
が、それ以外の導電材料を用いることもできる。銀リボ
ン９０は幅が約０．１２５〜０．２５インチの範囲内で
あり、望ましくは０．１８８インチである。リボン９０
の厚さは約０．００２〜０．００６インチの範囲内にす
べきである。リボン素子９０は長さ方向に沿って間隔を
置いて断面積をかなり減少させた箇所がもうけてあり、
これは厚さ方向に貫通した孔を開けて断面積減少部９２
を形成したものである。孔の代わりにリボンの縁部に沿
って切欠を形成しても良いし、あるいは他の手段により
素子９０の導電材料を取り除いて断面積を減少させても
良い。米国特許出願第０７／９４６，９６１号に記載し
たように、ヒューズホルダ５０の全長および径を小さく
できるように、断面積減少部９２はスパイダーアーム１
００同士の間で且つ素子支持表面１０２とヒューズチュ
ーブ７０から離して配置してある。例えば、断面積減少
部９２の中心をスパイダーアーム１００の素子支持表面
１０２から少なくとも０．１８インチ程度離すことが望
ましい。また、断面積減少部９２の中心とヒューズチュ
ーブ７０の内壁７１との間のクリアランスを、ヒューズ
軸５１からの半径に沿って測って、約０．１８〜０．２
５インチの範囲内にするのが望ましく、０．２３インチ
にするのが最も望ましい。
【００３１】大電流融解素子７８のワイヤ素子９４は全
長に渡ってＩ2 Ｔ融解特性が、リボン素子９０の断面積
減少部９２のＩ2 Ｔ融解特性と同じになるように選択す
る。すなわち、リボン９０の断面積減少部９２を溶解さ
せる電流がワイヤ素子９４の全長を溶解させるように、
ワイヤ素子９４を選択する。素子９０と素子９４が共に
同じ抵抗の材料で作られている、例えば両方とも望まし
い銀で作られている場合には、ワイヤ素子９４の断面積
をリボン素子９０の断面積減少部９２の断面積と実質的
に同じにすれば、断面積減少部９２とワイヤ素子９４の
Ｉ2 Ｔ融解特性が揃う。ワイヤ素子９４の長さは、大電
流融解素子７８の全長の５０％以下になるように選択す
る。ワイヤ素子９４の長さは、大電流融解素子７８の全
長の３０％程度であることが望ましい。直列に接続され
たリボン素子９０とワイヤ素子９４は、スパイダーアー
ム１００の素子支持表面１０２上に螺旋状に巻かれてい
て、やはりスパイダーアーム１００の周りに螺旋状に配
置されている小電流融解素子８０と直列に接続されてい
る。
【００３２】図２および図３において、ワイヤ素子９４
と小電流融解素子８０との間の直列接続材は、スパイダ
ー７６上に支持された銅製導電ストラップ７９によって
形成されている。小電流融解素子８０は、大電流融解素
子７８が作動するように設計されている電流レベルより
も低い電流レベルで作動するように設計されている。ヒ
ューズホルダ５０の定格電流値に応じて、小電流融解素
子８０は一本またはそれ以上の並列接続された導電ワイ
ヤ１１０（図２に１本を示す）を含み、導電ワイヤ１１
０は望ましくは銀等の良導体で作られていてシリコーン
ゴム被覆１１４内に絶縁されている。被覆されたワイヤ
１１０はスパイダー７６の下部の周りに螺旋状に巻き付
けてある。ワイヤ１１０の一端は端部点１１６で導電ス
トラップ７９に半田付けしてある。ワイヤ１１０の他端
は下部素子端部材８６のタブ２１１にやはり半田付けに
より導電的に取り付けてある。
【００３３】融解素子８０のワイヤ１１０はほぼ長さの
等しい２本のワイヤで作ってあり、これら２本のワイヤ
同士はジャンクション１１２で、ワイヤ１１０よりも融
点の低い半田で半田付けしてある。ワイヤ１１０用に用
いる導電材料もしくはジャンクション１１２で用いる半
田は、ヒューズに必要な時間・電流特性に適合した温度
で融解するものである。ジャンクション１１２は被覆１
１４で完全に絶縁されているが、図２では理解し易くす
るために被覆１１４を切り取った状態のワイヤ１１０を
示してある。
【００３４】ヒューズ本体５２の中には補助ワイヤ１２
０も配置されている。補助ワイヤ１２０は、定格電流値
が大きいヒューズについては銀で形成し、定格電流値が
小さいヒューズについては電気抵抗の高い導体で形成す
ることが望ましい。スパイダーアーム１００には素子支
持表面１０２同士の間に切欠１０６が形成してあり、補
助ワイヤ１２０はこの切欠１０６の部分でスパイダー７
６に巻き付けてある。図示したように、補助ワイヤ１２
０は、リボン９０とワイヤ９４および１１０でできた螺
旋形の中にほぼ同心円状に配置されている。この形態で
は、補助ワイヤ１２０は、下記に説明するように、端部
の上部点の近く以外ではリボン９０あるいはワイヤ９
４、１１０と接触しない。補助ワイヤ１２０の、接続点
９６に最も近い１巻（ターン）を、接続点９６の非常に
近傍に配置して両者間にスパークギャップ９８を形成し
てある。望ましくは、スパークギャップ９８は接続点９
６と補助ワイヤ１２０の最近接点との間で測って約０．
１２インチである。スパークギャップ９８を形成するた
めに、補助ワイヤ１２０は切欠１０７のスパイダーアー
ムセグメント１０８上に配置してある。セグメント１０
８は、接続点９６に最も近い素子支持表面１０２に隣接
しており、切欠１０７の他の部分よりも浅くしてあっ
て、ワイヤ１２０がリボン素子９０およびワイヤ素子９
４との間に適切な間隔が開く高い位置を通るようにして
ある。切欠１０７の浅いセグメント１０８を設けてスパ
イダー７６を作製する代わりに、接続点９６に隣接した
スパイダーアーム１００に絶縁延長部（図示せず）を締
め付け等の手段により固定してもよい。これにより、延
長部上に位置した補助ワイヤ１２０と接続点９６との距
離は、適切な寸法のスパークギャップ９８を形成するの
に必要な距離になる。あるいは、導電クリップ（図示せ
ず）を、補助ワイヤ１２０と一点で接触し、他端は接続
点９６との間に適切な寸法のスパークギャップ９８を持
つように配置してもよい。
【００３５】補助ワイヤ１２０の下部セグメント１２１
は、小電流融解素子８０のワイヤ１１０が作る螺旋形が
占める空間内に入る部分を、シリコーンゴム被覆中に絶
縁してある。補助ワイヤ１２０の上端は上部素子端部材
８４上のタブ１５６に半田付けしてある。補助ワイヤ１
２０の下部セグメント１２１はフランジ付ソケット１８
６に端部が位置している。ソケット１８６は真鍮等の導
電材料で作られており、スパイダー７６の下端にヒュー
ズ軸５１に沿って形成された中央ソケット１８５内に収
められている。導電インサート１８８はソケット１８６
内に挿入されていて、トリガーワイヤ２０４と電気的に
接続されている。トリガーワイヤ２０４の材質は高強度
高電気抵抗のニクロムが望ましい。トリガーワイヤ２０
４は下部の蓋７４を通ってヒューズ本体５２の外部へ延
びている。導電ソケット１８６、インサート１８８、お
よびトリガーワイヤ２０４は全て下部蓋７４に対して電
気的に絶縁されている。
【００３６】図２に最も良く示されているように、一般
に上部キャップアセンブリ５４は、頂部コンタクト５
６、プルリング１３２、頂部エンドキャップ１３８、お
よび上部素子端部材８４を含み、これらは全て組付けら
れていて、相互の位置は１本のボルトスタッド１３４を
用いて固定してある。Ｏリングシール１３６がスタッド
１３４の周りに頂部コンタクト５６とエンドキャップ１
３８との間に配置されている。ヒューズホルダ５０を組
み付けるときにヒューズチューブ７０に砂８２を充填で
きるように、スタッド１３４には中心に細長い孔（図示
せず）が設けてある。
【００３７】下部蓋７４は一般に、底部エンドキャップ
１８０、下部素子端部材８６、シール材１８２、位置決
め材１８４、導電ワッシャ１７６、および絶縁スペーサ
１７４で構成される。底部エンドキャップ１８０は銅合
金等の導電材料で形成されていて、ヒューズチューブ７
０の周りに配置された筒状本体部分１９０と、ほぼ筒状
で直径を絞った延長部１９４とを含み、延長部１９４は
筒状本体部分１９０の中心から繋がって延びて内部の凹
部を形成している。延長部１９４と本体１９０はヒュー
ズ軸５１と同軸上にほぼ同心円状になっている。開口部
１９６は、延長部１９４の下面１９５のほぼ中心で軸５
１と交わるところに形成されている。
【００３８】下部素子端部材８６は、ほぼ軸５１と同軸
のた中心開口２１４と、図２に示したように小電流融解
素子８０のワイヤ１１０を端部で保持する点として作用
する導電タブ２１１とで構成される。下部素子端部材８
６は導電タブ１９２により底部エンドキャップ１８０と
電気的に接続されている。タブ１９２は素子端部材８６
上に形成されていて、底部エンドキャップ１８０内に形
成された孔１９３を通して素子端部材８６から延びてい
る。
【００３９】エンドキャップ１８０を通して延びている
タブ１９２の部分はキャップ１８０の上に曲げられて半
田付けされている。エンドキャップ延長部１９４内に
は、絶縁スペーサ１７４、導電ワッシャ１７６、ワイヤ
位置決め材１８４、およびシール材１８２が同心円状に
配置されている。シール材１８２は、中心開口２００を
持つゴムワッシャで構成される。ワイヤ位置決め材１８
４は雲母、ナイロン等の絶縁材料で作られた絶縁ワッシ
ャで構成され、中心開口２０２を持つ。ワッシャ１７６
は、導電材料で作られていることが望ましく、中心開口
１７８と外縁表面１７７とを有し、この外縁表面１７７
は延長部１９４の壁と係合して電流路を構成している。
絶縁スペーサ１７４は、例えばゴムやナイロンで作られ
ていてよく、中心開口１７５を持つ。トリガワイヤ２０
４、真鍮で形成されることが望ましい導電インサート１
８８にろう付けまたは半田付けされている。インサート
１８８は、シール材１８２と位置決め材１８４との間に
配置されたフランジ１８９を持つ。ワイヤ位置決め材１
８４の開口２０２は、導電ワッシャ１７６の開口１７８
の直径よりも小さい直径を持ち、それによりトリガーワ
イヤ２０４を開口１７８の中心に位置決めしている。
【００４０】ソケット１８６は、インサート１８８を受
入れ且つこれと電気的に係合するもので、中心孔２１４
を通して下部素子端部材８６内に配置され、スパイダー
７６の下端内の中心凹部１８５内に保持されている。ソ
ケット１８６は、前述のように補助ワイヤ１２０の電気
的係合して取り付けてあるが、素子端部材８６とは接触
していない。導電インサート１８８は、ヒューズ本体の
組付け時に、トリガーワイヤ２０４と一緒に、下部素子
端部材８６の孔２１４を通して導電ソケット１８６内に
挿入される。トリガーワイヤ２０４は、開口１９６を通
り、スペーサ１７４、導電ワッシャ１７６、位置決め材
１８４、シール１８２の各開口１７５、１７８、２０
２、２００を通って、ヒューズ本体５２の外部へ延びて
いる。補助ワイヤ１２０の下部セグメント１２１、ソケ
ット１８６、インサート１８８、およびトリガーワイヤ
２０４は全て下部のキャップとヒンジのアセンブリ５８
に対して電気的に絶縁されている。スパークギャップ２
１０は、ヒューズホルダ５０の全ての定格電流・電圧値
について約０．０４０インチが望ましく、上記のように
してトリガーワイヤ２０４とワッシャ１７６との間に形
成される。
【００４１】ヒューズホルダ５０の下部のキャップとヒ
ンジのアセンブリ５８は、ヒンジ材６０、ラッチ板６
２、スプリング６３、電流伝達材６８、スリーブ６９、
および接続材６４を含む。図３〜図５を参照すると、接
続材６４は、クランプのように作用し、一般にストラッ
プ部分２１５とこれに接続した一対のヒンジ支持材２１
７とを含む。ヒンジ支持材２１７の両端は対の内側に曲
がっていてヒンシ支持材２１７に対してほぼ直角に形成
してある。ヒンジ支持材２１７には、２対の同軸孔２１
８および２２０が形成されている。図３に最も良く示さ
れているように、ネジ２２５が同軸孔２２０を通して配
置されており、ヒンジ支持材２１７同士を引き付け合
い、底部エンドキャップ１８０の周りで接続材６４のス
トラップ部分２１５を固定および締め付ける。
【００４２】図３、６、７に示したように、ヒンジ材６
０は一般にベース部分２３２と、外へ延びた一対の側部
材２３４とで構成される。側部材２３４はテーパ付エッ
ジ２４０と、ショルダ部２４４と、２対の同軸孔２３
６、２５０とを含む。孔２３６は側部材２３４のテーパ
付エッジ２４０の隣に形成されている。ショルダ部２４
４はそこから外へ延びたトラニオン(trunion) ２４６を
持ち、カム状の電気的コンタクト面２４８が、図１およ
び図３に示した装着ヒンジ３５の導電スプリングクリッ
プ４５と電気的に係合する。側部材２３４の孔２３６と
ショルダ部２４４との間に孔２５０が形成されている。
ベース２３２は側部材２３４同士の間に延びていて、ス
ロット２５４を持つ。スロット２５４がベース２３２を
ほぼ２分して一対の脚部２５６を形成している。脚部２
５６は端部２５８がベース２３２に対してほぼ４５°の
傾きで外へ延びてショルダ部を形成し、このショルダ部
が図３に最も良く示されている電流伝達材６８の一端と
係合しこれを支持する。
【００４３】図３と図８を参照すると、スリーブ６９は
一般に、両端の直径減少部２２４がショルダ部２２８を
形成している筒状本体２２２で構成される。中心孔２２
６がスリーブ６９を長手方向に貫通して形成されてい
る。直径減少部２２４は、支持材２１７がショルダ部２
２８と当接するように、接続材６４（図４）のヒンジ支
持材２１７の孔の内部に配置される。スリーブ６９は、
ヒンジ支持材２１７同士の間に適切な間隔を維持する手
段であると共に、中心孔２２６を通して配置されヒンジ
材６０（図３）を支持するピン２３０のための軸受手段
でもある。
【００４４】図３、９、１０に示したように、ラッチ６
２は一般にベース２６０、側部材２６２、およびヒュー
ズ拘束端部２６８とで構成される。側部材２６２はベー
ス２６０に接続し且つそこからほぼ直角に延びている。
側部材２６２の耳２６４には同軸孔２６６が形成されて
いる。ラッチ６２がピン２５２（図３）の周りを回転で
きるように、ピン２５２が同軸孔２６６を通って配置さ
れている。側部材２６２同士の間にピン２５２を取り巻
くスプリング６３も配置されていて、図３に示したよう
にラッチ６２にピン２５２の周りを時計回りに回転させ
るように、付勢している。ラッチ６２のベース２６０は
ラッチ面２６７が側部２６２同士の間を延びて、下記に
詳述するようにラッチ板６２に係合する。図３に最も良
く示されているように、切欠２６９がラッチ面２６７に
形成されていてスプリング６３のスプリングアーム６５
を受け入れるようになっている。ラッチ６２の自由端
は、細長い開口２７２を持つヒューズ保持端部２６８に
なっている。ラッチ材６２はステンレス鋼製が望ましい
が、十分な剛性と強度がある導電材あるいは絶縁材であ
れば用いることができる。
【００４５】また図２および図３を参照すると、ラッチ
６２はトリガーワイヤ２０４とボビン１２４とによって
エンドキャップ１８０の下にラッチ位置あるいは支持位
置に保持されている。ボビン１２４はナイロン等の絶縁
材料で作られており、一般に糸巻き状本体１２６と、こ
れに接続した環状延長部１２８とで構成される。中心開
口１２９が本体１２６と延長部１２８とを貫通して形成
されている。ヒューズホルダ５０を組み付ける際には、
ラッチ６２のヒューズ保持端部２６８を回転して支持位
置にして底部エンドキャップ１８０の延長部１９４に当
接させる。ラッチ６２の保持端部２６８内にある開口２
７２をスロット状にしたのは、ボビン１２４の環状延長
部をヒューズ軸５１と正しく軸合わせできるようにする
ためである。ボビン１２４の環状延長部１２８はラッチ
６２内の開口２７２を通して配置され、ヒューズホルダ
５２から延びているトリガーワイヤ２０４の端部はボビ
ン１２４の中心孔１２９を通して配置される。次に、ト
リガーワイヤ２０４を曲げて糸巻き状本体１２６の下面
にある半径方向の溝１２７に押し込み、クランピングバ
ンド１３０で本体１２６の両側面の所定位置に当接させ
て保持する。このように取り付けると、ラッチ６２のラ
ッチ面２６７がラッチ板６６のラッチ面と係合して、ヒ
ンジ材６０と接続材６４とを互いに所定角度になる「収
縮」「装備」位置（"contaracted" and "charged" posi
tion）になり、ジョイント手段すなわちピン２３０とス
リーブ６９の周りの回転を防止する。
【００４６】図３および図１１と参照すると、ラッチ板
６６は一般に平坦な金属板であり、張り出したラッチ面
２７６がラッチ６２（図１０）のラッチ面と係合する。
ラッチ板６６は更に、切欠２７８が接続材６４のネジ２
２５を受入れ、キイ溝２８０が「高温スティック」（"h
ot stick")によりヒューズホルダ５０の着脱用であり、
開口２８４が図３に示したピン２９０を受け入れる。ラ
ッチ板６６はまた、開口２８２がスリーブ６９の本体２
２２を受入れる。スリーブ６９は前述のように接続材６
４のヒンジ支持材２１７同士の間に配置される。ピン２
３０は、スリーブ６９の中心孔２２６とヒンジ材６０の
孔２３６とを通して配置される。ラッチ板６６はヒンジ
材６０（図６）のスロット２５４内に受入れられ、その
停止ショルダ２２７で、ピン２５２を介したピン２３０
周りの回転を制限される。接続材６４の回転装着部およ
びスリーブ６９の周りのラッチ板６６は、切欠２７８内
のネジと内側で係合することにより、ラッチ板６６が回
転できない状態で接続材６４に留められる。この接続手
段により、ラッチ板６６と接続材６４が常に一体となっ
てヒューズ本体５２に沿ってジョイント手段であるピン
２３０とスリーブ６９の周りを回転する。
【００４７】電流伝達材６８は図３および図１２に最も
良く示されている。ピン２９０はラッチ板６６の開口２
８４を通して配置され、電流伝達材６８を支持する。電
流伝達材６８は、良好な導電材料であり、スプリングと
しても適している燐青銅で形成することが望ましい。電
流伝達材６８は、一対のＵ字形脚部２９２、２９３がス
ロット２９４で分離されセグメント２９６で接続されて
いる。電流伝達材６８は、ヒューズ本体５２の底部エン
ドキャップ１８０とヒンジ材６０との間に電流を通す手
段を持つ。脚部２９２、２９３はラッチ板６６に跨が
り、ラッチ板６６から張り出したピンに支持される。接
続セグメント２９６は底部エンドキャップ１８０と電気
的に係合し、脚部２９２、２９３の端部２９８はヒンジ
材６０の脚部２５６の端部２５８と電気的に係合する。
ヒューズ本体５２とヒンジ６０との間に係合すると、電
流伝達材６８はスプリングとして作用し、ヒンジ６０と
ヒューズ本体５２との間に１２インチ・ポンド程度のト
ルクを付与し、それに助けられてヒンジ材６０がその延
長位置まで回転し、ヒューズホルダ５０がカットアウト
装着器１０との係合状態からドロップアウトできる。
【００４８】図１および図３には、ヒューズホルダ５０
と、縮小・装備状態になっているヒンジ材６０および接
続材６４と、ラッチ６２とラッチ板６６がラッチした状
態を示す。このラッチ状態では、ヒューズホルダ５０は
その延長位置にあり、電流は、底部エンドキャップ１８
０と、電流伝達材６８と、ヒンジ材６０と、下部端子ア
センブリ１８のヒンジ３５を装着するためのスプリング
クリップとを介して、カットアウト装着器１０の上部端
子１６からヒューズホルダ５０を通り下部端子アセンブ
リ１８まで導かれる。
【００４９】図１３に、ヒューズホルダ５０を通る種々
の電流路を模式的に示す。一般に、ヒューズホルダ５０
の作動中の種々の時点で、電流は全く異なる３種類の電
流路に沿って頂部キャップ１３８から底部キャップ１８
０まで導かれる。第１の電流路は、直列接続された大電
流融解素子７８および小電流融解素子８０で構成される
ものである。第２の電流路は、電気的には第１の電流路
と並列であり、補助胴体１２０、トリガーワイヤ２０
４、スパークギャップ２１０、および導電ワッシャ１７
６で構成される。第３の電流路は、リボン素子９０、ス
パークギャップ９８、補助ワイヤ１２０の下部、スパー
クギャップ２１０、および導電ワッシャ１７６で構成さ
れる。
【００５０】先ず、定常作動時には、すなわちヒューズ
ホルダ５０が作動するように設計された所定強度より低
い電流レベルでは、電流は第１の電流路に沿ってヒュー
ズホルダ５０を流れる。これは、リボン素子９０、ワイ
ヤ素子９４、および小電流融解素子１１０で構成される
第１電流路は、比較的インピーダンスが高いスパークギ
ャップ９８または２１０を含む電流路に比べて、インピ
ーダンスが非常に小さいからである。所定の高強度また
は低強度の過電流が生ずると、直列接続された素子７
８、８０の一方がその全長の１箇所または何箇所かで融
解し始め、素子の溶解した部分を渡るアークが生成す
る。
【００５１】高強度の異常が発生した場合は、大電流融
解素子７８がリボン素子９０の断面積減少部９２で融解
し始めると同時にワイヤ素子９４は全長で融解し始め
る。ワイヤ素子９４のＩ2 Ｔ融解特性は、リボン素子９
０の断面積減少部９２のＩ2 Ｔ融解特性と同じである。
融解部分の各々でアークが発生する。これらのアークは
大量の熱を放出し、アークに晒された素子部分の周りの
砂を溶解もしくは融解して、フルグライトと呼ばれるガ
ラス質のトンネルを形成する。フルグライトがワイヤ素
子９４の全長とリボン素子９０の個々の短い断面積減少
部９２に出来上がると、素子７８および８０が構成する
電流路のインピーダンスが増加するので、このインピー
ダンスを挟む電圧も増加する。図２および図１３に最も
良く示されているように、導電ワッシャ１７６のエッジ
１７７が下部エンドキャップ１８０を介して、直列接続
された素子７８、８０（第１の電流路）の一端と電気的
に接続しているという理由で、またトリガーワイヤ２０
４が補助ワイヤ１２０と導電ソケット１８６とインサー
ト１８８と（第２の電流路）を介して、直列接続された
素子７８、８０の他端と電気的に接続しているという理
由で、直列接続された素子７８、８０の両端での電圧
は、スパークギャップ２１０の両端に直接現れる。第１
電流路の両端の電圧がギャップ２１０のスパークレベル
を超えると、ギャップ２１０が破壊（ブレークダウン）
されて導通し始め、異常電流は抵抗の増大した第１電流
路から低い抵抗の第２電流路へと切り換わる。
【００５２】この状態で、大電流は第２電流路を素早く
流れて補助ワイヤ１２０の融解が開始する。ワイヤ１２
０の第２電流路でフルグライトが形成するのに伴って生
成する第２電流路の抵抗は、第１電流路の素子７８、８
０を挟む電圧を上昇させる。この電圧が上昇すると、リ
ボン素子９０内に生成した短いフルグライト部ではその
ブレークダウン電圧レベルに達する。しかし、ワイヤ素
子９４で形成した長いフルグライト部での絶縁耐力は、
隣接する補助ワイヤ１２０の部分で発生し得る電圧より
大きい。したがって、ギャップ９８がブレークダウン
し、リボン素子９０内のフルグライト部が短いことも原
因となって、最後の第３電流路がヒューズホルダ５０内
に形成される。これが起こると、電流は強制的に大電流
用リボン素子９０の残留構造部分に戻されるため、最終
的に第３電流路は異常電流を大電流用リボン素子９０を
通りギャップ９８を超えて、また補助ワイヤ１２０の残
部を通りギャップ２１０を超えて、エンドキャップ１８
０まで導く。このように異常電流が第２電流路から第３
電流路へ切り換わることにより、電流が第２電流路へ切
り換わる時点から全体の遮断が完了する時点までの間に
ヒューズホルダ５０を流れる電流は何でも、必ずエアギ
ャップ２１０を超えて導かれ、下記のようにトリガーワ
イヤ２０４の切断を助ける。
【００５３】トリガーワイヤ２０４は高抵抗を持ってい
る。ギャップ２１０がブレークダウンしてトリガーワイ
ヤ２０４を電流が流れると、トリガーワイヤ２０４を介
して高Ｉ2 Ｒ加熱が、ギャップ２１０を超えるアークに
より発生した熱と一緒になって、トリガーワイヤ２０４
を切断し、トリガーワイヤ２０４およびボビン１２４に
よる保持状態にあるラッチ６２を解放して自由にする解
放手段として働く。これが起こると、ラッチ６２のヒュ
ーズ拘束端部２６８は、底部エンドキャップ１８０との
接触状態は解消しており、スプリング６３によりエンド
キャップ１８０から付勢される。ヒューズホルダ５０の
重量と、互換型カットアウト装着器１０の頂部端子アセ
ンブリ１６および導電スプリングクリップ４５によりヒ
ューズホルダ５０に負荷される力と、電流伝達材６８か
らのスプリング力とによって、下部のキャップとヒンジ
のアセンブリ５８がピン２３０の周りに潰れ始めて延長
位置に達し、ヒューズ本体５２の上部キャップアセンブ
リ５４と頂部端子アセンブリ１６との係合が外れる（ド
ロップアウトする）。これが起こると、ヒューズ本体５
２と下部のキャップおよびヒンジのアセンブリ５８とが
トラニオン２４６の周りを図３のように時計回りに回転
し始め、ヒューズホルダ５０はドロップアウト位置に達
して互換型カットアウト１０のハンガーアーム３６に当
接する。
【００５４】最終的なドロップアウト状態は、保守作業
員にとってヒューズが作動したという明瞭で十分に目視
できる表示となる。更に、過電流が発生したときにヒュ
ーズホルダ５０が互換型カットアウト装着器１０との係
合を解かれるようにしたことによって、作動後のヒュー
ズは電圧の負荷を受けなくて済む。この電圧の負荷が無
くならないと、ヒューズホルダ５０の外表面に沿って電
流路生成（tracking）の原因になり、互換型カットアウ
ト装着器１０の上部および下部の端子アセンブリ１６と
１８の間で放電短絡（flash over）が起こる原因にな
る。
【００５５】以上詳細に説明したように、ヒューズホル
ダ５０のドロップアウトは、異常電流が融解素子７８、
８０から補助ワイヤ１２０に切り換わり、それにより、
スパークギャップ２１０を超える電流として形成される
アークから発生する熱によってトリガーワイヤ２０４が
切断されることによって起こる。このように、ヒューズ
ホルダ５０にドロップオープンさせる立場から、補助ワ
イヤ１２０があまり早く融解せずに、トリガーワイヤ２
０４を切断するアークがギャップ２１０に発生するのに
十分な時間導通を維持することが重要である。
【００５６】補助ワイヤ１２０の融解時間は、このワイ
ヤと流れる電流の強さと、ワイヤの寸法と、ワイヤの材
質とに依存している。したがって、個々のワイヤで融解
特性の曲線は異なる。２本のワイヤが同じ材料で作られ
ていて寸法が違う場合、どちらのワイヤも融解するのに
十分な強さの異常電流に対して、これら２本のワイヤの
融解速度は異なる。具体例を示すと、直径０．００６３
インチのＮｉＣｒワイヤは６アンペアの電流に晒される
と約０．０３５秒で融解する。これに対して、直径０．
００８インチのＮｉＣｒワイヤは同じ電流に晒されたと
きに約０．３秒で融解する。したがって、太い方のワイ
ヤを補助ワイヤ１２０として用いれば、ギャップ２１０
を渡るアークの持続時間を延ばしてトリガーワイヤ２０
４を確実に切断することができる。
【００５７】これに対して、ヒューズホルダの異常電流
遮断能力と、ヒューズホルダ５０の上部コンタクトアセ
ンブリ５４とカットアウト装着器１０のカップコンタク
ト２６との間がヒューズホルダ５０のドロップアウト動
作により間隔が開く前に上記遮断を行う能力にとって、
ドロップアウト機能は二義的な重要性がある。ヒューズ
ホルダ５０の定格電流値が減少するに連れて、ヒューズ
が遮断できる電流レベルと、遮断中の許容可能な放任電
流（let through current)（放任Ｉ2 Ｔ）とは全ての異
常電流レベルで減少する。定格電流値の大きいヒューズ
に用いられる補助ワイヤ１２０の寸法は、そのようなヒ
ューズの遮断性能に悪影響を及ぼすことなく比較的大き
くすることができる。これに対して、定格電流値の大き
いヒューズに通常用いられる補助ワイヤ１２０の寸法
は、定格電流値の小さいヒューズに用いた場合、定格電
流値の小さいヒューズに用いられる大電流融解素子７８
の寸法に近くなることがあるので、定格電流値の小さい
ヒューズホルダ５０についての放任Ｉ2 Ｔが過剰に大き
くなって遮断性能に悪影響を及ぼすことがある。また、
これら定格電流値の小さいヒューズホルダ５０が遮断す
べき電流の最低レベルでも、補助ワイヤ１２０を含む第
２電流路に異常電流が切り換わった後に、６０Ｈｚの数
サイクル以内でトリガーワイヤ２０４が切断される。こ
れらの場合、補助ワイヤ１２０は、６０Ｈｚ電流の次の
数サイクル以内で融解してこれら低レベルの電流を遮断
できるように十分に細い必要がある。この時間内に遮断
が完了しないと、ヒューズホルダ５０の上部コンタクト
アセンブリ５４とカットアウト装着器１０のカップコン
タクト２６との間にアークが生成する。このアークによ
って、カットアウト装着器１０の放電短絡（flash ove
r）が起こる。補助ワイヤ１２０の寸法を決定する諸要
件には矛盾がある。一方では、トリガーワイヤ２０４の
切断を完全に行うために十分に大きな寸法でなくてはな
らず、他方では、異常電流をヒューズによって首尾よく
堰き止められるように十分に細くなくてはならない。こ
れらの両立は、トリガーワイヤ２０４の機械的な要件に
よってトリガーワイヤ２０４を必要なだけ細くできない
ため、定格電流値が小さいヒューズの場合には、更に困
難になる。
【００５８】１２アンペア以上の定格電流値が大きいヒ
ューズの場合には、ヒューズは１２アンペア以上の定常
電流を連続して流せるように設計されており、補助ワイ
ヤ１２０が十分に早く融解して異常電流を遮断するとい
う要件と、スパークギャップ２１０の導通が十分な時間
持続してトリガーワイヤ２０４を切断するという要件と
の間に、矛盾は生じない。しかし、８アンペア以下とい
うように定格電流値の小さいヒューズになると、ヒュー
ズホルダ５０が晒される種々の異常電流の全てを適正に
遮断するように補助ワイヤ１２０を選択すると、寸法は
小さくなるはずである。そのような制約の下では、ワイ
ヤ１２０は早く融解し過ぎるため、トリガーワイヤ２０
４が切断される前にギャップ２１０を超える電流が流れ
なくなる。したがって、大電流素子７８内にワイヤ素子
９４と融解素子９０および９４の接続部に隣接したスパ
ークギャップ９８とを組み合わせて用いることにより、
どのようなレベルの異常電流を遮断する際にも、トリガ
ーワイヤ２０４を切断するのに十分長い時間に渡ってギ
ャップ２１０を渡って電流を流すことができる。
【００５９】以上、本発明の望ましい実施態様を示し説
明したが、本発明の趣旨および教示から逸脱することな
く当業者が種々の変更を行うことは可能である。上記実
施態様は単なる典型例に過ぎず、本発明はそれのみに限
定されるものではない。ここに開示した本発明は多くの
変更および改変が可能であり、それらは全て本発明の範
囲内にある。したがって、本発明の範囲は上記実施態様
の記載ではなく、特許請求の範囲によってのみ規定され
るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の限流ドロップアウトヒューズ
ホルダを従来の互換型カットアウト装着器に装着した状
態を示す側面図である。
【図２】図２は、図１の限流ヒューズホルダのヒューズ
本体を示す断面図である。
【図３】図３は、図１の限流ヒューズホルダの下部のキ
ャップとヒンジのアセンブリを示す側面図である。
【図４】図４は、図３の下部キャップ・ヒンジ・アセン
ブリの接続材を示す上面図である。
【図５】図５は、図４の接続材の側面図である。
【図６】図６は、 図３の下部キャップ・ヒンジ・アセ
ンブリのヒンジ材を示す上面図である。
【図７】図７は、図６のヒンジ材の側面図である。
【図８】図８は、図３の下部キャップ・ヒンジ・アセン
ブリ用のスリーブを一部断面で示す側面図である。
【図９】図９は、図３の下部キャップ・ヒンジ・アセン
ブリのラッチ材を示す側面図である。
【図１０】図１０は、図９のラッチの上面図である。
【図１１】図１１は、図３の下部キャップ・ヒンジ・ア
センブリのラッチ板を示す側面図である。
【図１２】図１２は、図３の下部キャップ・ヒンジ・ア
センブリの電流伝達材を示す斜視図である。
【図１３】図１３は、図１のヒューズホルダを通る多数
の電流路を示す模式図である。
【符号の説明】
１０…従来公知の互換型カットアウト装着器 ５０…本発明の限流ドロップアウトヒューズホルダ ７０…ヒューズチューブ（絶縁カートリッジ） ７６…スパイダー（絶縁支持構造） ７８…大電流融解素子 ８０…小電流融解素子 ８２…高純度シリカ砂 ９０…リボン素子 ９２…断面積減少部 ９４…ワイヤ素子 ９８…スパークギャップ １００…スパイダーのアーム １２０…補助ワイヤ ２０４…トリガーワイヤ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スティーブン ポール ジョンソン アメリカ合衆国，ニューヨーク 14760, オレアン，ウインドフォール ロード，ル ーラルデリバリー ナンバー１ ボックス 475 (72)発明者 ジョン ラップ アメリカ合衆国，ウィスコンシン 53132, フランクリン，サウス フォーティーンフ ォース 8506

Claims (32)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ヒューズ本体と、 該本体上の第１および第２の導電端子、 該端子間の第１電流路であって、直列に接続された第１
    融解素子と第２融解素子とを含み、該第１融解素子は間
    隔を開けて配置された断面積減少部を有し、該第２融解
    素子は該第１融解素子の断面積減少部と同じＩ2 Ｔ融解
    特性を持つ、第１電流路と、 該端子間の第２電流路であって、該第１電流路と電気的
    に並列であり、第１スパークギャップと直列になった導
    電体を含む第２電流路と、 該第１電流路と該第２電流路との間の第２スパークギャ
    ップとを含むヒューズ。
  2. 【請求項２】 該第２融解素子の長さが、該直列に接続
    された第１および第２融解素子の合計長さの５０％以下
    である請求項１記載のヒューズ。
  3. 【請求項３】 該直列に接続された第１および第２の融
    解素子が大電流融解素子を含み、該第２電流路が、該大
    電流融解素子と直列の小電流融解素子を含む請求項２記
    載のヒューズ。
  4. 【請求項４】 該第１融解素子および該第２融解素子が
    ジャンクションで相互に接合されており、該第２スパー
    クギャップが該ジャンクションと該第２電流路の該導電
    体との間に形成されている請求項１記載のヒューズ。
  5. 【請求項５】 該第２スパークギャップが約０．１２イ
    ンチである請求項４記載のヒューズ。
  6. 【請求項６】 該第２融解素子の長さが、該直列に接続
    されたリボン素子とワイヤ素子の合計長さの５０％以下
    である請求項４記載のヒューズ。
  7. 【請求項７】 該第２融解素子が、該第１融解素子の断
    面積減少部とほぼ同じ断面積のワイヤを含む請求項１記
    載のヒューズ。
  8. 【請求項８】 ヒューズ本体と、 該本体上の第１および第２の端子と、 該端子間の第１および第２の電流路であって、該第１電
    流路は直列に接続された大電流融解素子と小電流融解素
    子とを含み、該大電流融解素子は間隔を開けて配置され
    た複数の断面積減少部を持つ第１導電体を含む、第１お
    よび第２の電流路と、 該第１導電体と直列の第２導電体であって、該第１導電
    体の該断面積減少部のＩ2 Ｔ融解特性と同じＩ2 Ｔ融解
    特性を持つ第２導電体とを含む限流ヒューズホルダ。
  9. 【請求項９】 該第２導電体は断面積が長手方向に対し
    て均一であって、該第２導電体の断面積が該第１導電体
    の該断面積減少部の断面積とほぼ同じである請求項８記
    載のヒューズホルダ。
  10. 【請求項１０】 該第１および第２の電流路同士の間の
    第１スパークギャップを更に含む請求項９記載のヒュー
    ズホルダ。
  11. 【請求項１１】 該大電流融解素子の該第１および第２
    導電体がジャンクションで相互に接続されており、該第
    １スパークギャップが該ジャンクションと該第２電流路
    との間に形成されている請求項１０記載のヒューズホル
    ダ。
  12. 【請求項１２】 該第２電流路が第２スパークギャップ
    と直列の補助導電体を含む請求項８記載のヒューズホル
    ダ。
  13. 【請求項１３】 該第１スパークギャップが約０．１２
    インチである請求項１１記載のヒューズホルダ。
  14. 【請求項１４】 ヒューズ本体と、 該本体上の第１および第２の端子と、 融解素子を含み、過電流を該ヒューズ本体内で最初に導
    く、該端子間の第１電流路と、 該第１電流路と電気的に並列であり、直列になった上部
    導電部と下部導電部を含む、該端子間の第２電流路と、 該第１および第２の電流路の間の第１スパークギャップ
    を含む、該端子間の第３電流路と、 該過電流を該第１電流路から該第２電流路へ切り換える
    第１手段と、 該過電流を該第２電流路から該第３電流路へ切り換える
    第２手段とを含む限流ヒューズホルダ。
  15. 【請求項１５】 該第１切り換え手段が該第２電流路内
    の第２スパークギャップを含む請求項１４記載の限流ヒ
    ューズホルダ。
  16. 【請求項１６】 該融解素子が、 間隔を開けて配置された複数の断面積減少部を有する第
    １導電体と、 該第１導電体と直列であって、断面積が該第１導電体の
    該断面積減少部の断面積とほぼ等しい第２導電体とを含
    む請求項１５記載の限流ヒューズホルダ。
  17. 【請求項１７】 該第３電流路が該融解素子の該第１導
    電体と該第２電流路の該下部導電部とを更に含む請求項
    １６記載の限流ヒューズホルダ。
  18. 【請求項１８】 該第２導電体の長さが、直列に接続さ
    れた該第１および第２導電体の合計長さの５０％以下で
    ある請求項１７記載の限流ヒューズホルダ。
  19. 【請求項１９】 該第１および第２の導電体同士がジャ
    ンクションで相互に接続されており、該第１スパークギ
    ャップが該ジャンクションと該第２電流路との間に配置
    されている請求項１７記載の限流ヒューズホルダ。
  20. 【請求項２０】 該第２電流路の該下部導電部は該第２
    電流路の該上部導電部よりも抵抗が高く、該第２スパー
    クギャップが該下部導電部と該端子のいずれか一方との
    間に配置されている請求項１５記載の限流ヒューズホル
    ダ。
  21. 【請求項２１】 該第１導電体がリボン素子を含む請求
    項１６記載の限流ヒューズホルダ。
  22. 【請求項２２】 上部および下部の端子アセンブリを持
    つカットアウト装着器内に取り付けるための限流ドロッ
    プアウトヒューズホルダであって、 ヒューズ本体と、 該カットアウト装着器の該上部端子アセンブリと係合す
    るための、該ヒューズ本体上の頂部キャップアセンブリ
    と、 該カットアウト装着器の該下部端子アセンブリと係合す
    るための、該ヒューズ本体上の下部キャップ・ヒンジ・
    アセンブリと、 該頂部キャップアセンブリと該下部キャップ・ヒンジ・
    アセンブリとの間の、大電流融解素子を含む第１電流路
    であって、該大電流融解素子は間隔を開けて配置された
    複数の断面積減少部を持つ第１導電体と該第１導電体の
    該断面積減少部の断面積とほぼ等しい断面積の第２導電
    体とを含む、第１電流路と、 所定強度の電流が該第１電流路を流れたときに該ヒュー
    ズホルダの該頂部キャップアセンブリを該カットアウト
    装着器の該上部端子アセンブリとの係合状態から解放す
    る手段とを含む限流ドロップアウトヒューズホルダ。
  23. 【請求項２３】 該係合解放手段が、 該頂部キャップアセンブリと該下部キャップ・ヒンジ・
    アセンブリとの間の第２電流路と、 該所定強度の電流を該第１電流路から該第２電流路は切
    り換える第１手段とを含む請求項２２記載のヒューズホ
    ルダ。
  24. 【請求項２４】 該第１切り換え手段が該第２電流路内
    の第１スパークギャップを含む請求項２３記載のヒュー
    ズホルダ。
  25. 【請求項２５】 該下部キャップ・ヒンジ・アセンブリ
    は、該ヒューズ本体上のエンドキャップと、該キャップ
    の下で非支持位置と支持位置との間を移動できる支持材
    とを含み、該第２電流路は、該ヒューズ本体から延びて
    いて該支持材に取り付けられているトリガーワイヤを含
    み、該係合解放手段は、該所定強度の過電流が該第２電
    流路に切り換わったときに該トリガーワイヤを切断する
    手段を更に含む、請求項２３記載のヒューズホルダ。
  26. 【請求項２６】 該切断手段が、該第２電流路内の該ト
    リガーワイヤと該エンドキャップとの間に形成された第
    １スパークギャップを含む請求項２５記載のヒューズホ
    ルダ。
  27. 【請求項２７】 該切断手段が、該第１および第２の電
    流路同士の間の第２スパークギャップを更に含む請求項
    ２６記載のヒューズホルダ。
  28. 【請求項２８】 該融解素子の該第１および第２の導電
    体同士がジャンクションで相互に接続されており、該第
    ２スパークギャップが該ジャンクションと該第２電流路
    との間に形成されている請求項２７記載のヒューズホル
    ダ。
  29. 【請求項２９】 該第２電流路が該トリガーワイヤと直
    列の補助導電体を含み、該トリガーワイヤが該補助導電
    体よりも抵抗が高く、該第２スパークギャップが該第２
    電流路と該補助導電体との間に形成されている請求項２
    ７記載のヒューズホルダ。
  30. 【請求項３０】 該第２電流路は上部導電部と下部導電
    部を持つ補助導電体を含み、該係合解放手段は、該頂部
    キャップアセンブリと該下部キャップ・ヒンジ・アセン
    ブリとの間の第３電流路であって、該大電流融解素子の
    該第１導電体および該補助導電体の該下部導電部を含む
    第３電流路と、該過電流を該第２電流路から該第３電流
    路へ切り換える第２手段とを含む請求項２３記載のヒュ
    ーズホルダ。
  31. 【請求項３１】 該第１導電体はジャンクションで該第
    ２導電体と接続されており、該第２切り換え手段は該ジ
    ャンクションと該補助導電体の間のスパークギャップを
    含む請求項３０記載のヒューズホルダ。
  32. 【請求項３２】 該第２電流路は該補助導電体と直列に
    なったトリガー導電体を更に含み、該下部キャップ・ヒ
    ンジ・アセンブリは該ヒューズホルダを支持するラッチ
    材を含み、該トリガー導電体は該ラッチ材に取り付けら
    れている請求項３１記載のヒューズホルダ。
JP6325038A 1993-12-27 1994-12-27 ヒューズおよびヒューズホルダ Pending JPH07254348A (ja)

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