JPH04233122A

JPH04233122A - ２要素フューズ装置

Info

Publication number: JPH04233122A
Application number: JP3230241A
Authority: JP
Inventors: Ian Salisbury; イアン　サリスベリィ
Original assignee: AVX Corp
Current assignee: Kyocera AVX Components Corp
Priority date: 1990-12-07
Filing date: 1991-09-10
Publication date: 1992-08-21
Also published as: US5099218A; EP0560908A1; EP0560908A4; WO1992010846A1

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電気フューズの改良に関
し、特に、（タンタル）コンデンサのような電子部品の
要素として使用されるに適し、以下のような特性を有す
る改良された小型フューズ装置に関する。イ．　　完全状態にある間の低い直列抵抗ロ．　　迅速
な作動ハ．　　製造を容易にする高い強度と安定性ニ．　　短
時間高温度サイクルをもたらす、低温度初期作動ホ．　　低い製造コスト

【０００２】

【従来の技術とその問題点】回路を流れる電流が所定量
を越えたとき回路を切断するフューズ機構を、保護装置
として使用することは、従来からの慣行である。フュー
ズ装置を、コンデンサのような電子部品内に囲み込むこ
とも従来から行われている。特に、タンタルコンデンサ
は、マグネシウムのように燃えるタンタルコンデンサを
点火させる作用をする過剰な電流に対する保護手段とし
て、内部フューズを有して製作されて来た。かかるフュ
ーズをもつタンタルコンデンサの例が、米国特許４，７
２０，７７２と４，２２４，６５６に記載されている。

【０００３】既知のフューズ機構、特に、電子装置内に
結合された部品として使用されるフューズ機構は、これ
まで、次に述べる２つの一般原理の何れかによって作動
させられて来た。

【０００４】既知のフューズの第１の型は、低融点低抵
抗導電体の鉛または鉛合金で作られた細い線により成っ
ている。所望の量を越えた電流がフューズ線を流れると
、線の成分に応じて約３００℃で線が融解する。融解し
た線は分離され、回路を開放する。低融点金属型のフュ
ーズは、多くの点で不利である。第１に、融けた材料が
分散するように、フューズ線を取り囲む相当広い空虚な
空間を設ける必要がある。もし、このような空間を設け
ないと、融けた線が、フューズの端末の間に導電路を形
成し続ける。低融点線型のフューズの第２の不利な点は
、線材料が弱く、特に低い値、従って小さい直径の線が
使用された場合破壊し易いことである。線が破壊し易い
という性質と、その低融点とは、特にヒューズがコンデ
ンサなどに組み込まれる場合、残りの製作工程が自動工
程を基にして実施されることを困難にする。さらに、フ
ューズ線の低融点特性を考慮すると、最終使用環境およ
び全ての製作工程が、フューズの融点以下の温度に維持
しつつ実施しなければならぬことは明らかであろう。

【０００５】第２の種類の型式のフューズの構造は、所
謂パイロフューズＴＭである。このようなフューズの例
は、米国特許４，８９９，２５８と４，８１４，９４６
とに見られる。一般的に、この型式のフューズは、パラ
ジウムまたは銅を塗布されたアルミニウムを使用し、ま
た、線を流れる電流が限界的な高温度、すなわち６６０
℃の領域に達した場合に、材料が熱的に合金化し、この
反応が最終的に金属を点火させるという原理に基づいて
作動する。点火された金属により生じた高温が、包囲し
ている材料の全ての局部的崩壊をもたらすであろう。こ
の熱合金点火型のフューズは、燃焼のために必要な酸素
を包むため、フューズ線回りに、取り囲む空所を設ける
必要があるということを含め、多くの欠点を生じさせる
。さらに、比較的長時間の金属燃焼により生じる非常に
高い温度のため、タンタルに点火することがないように
、金属をタンタルコンデンサから相当隔離しなければな
らぬ。上述した２型式のフューズには多数の変形が存在
するが、しかし、これら変形は全て、上述した欠点を多
かれ少なかれ背負っている。

【０００６】

【本発明の目的および目的を達成するための手段】本発
明は、要約すれば、既知のフューズとは全く異なる原理
により作動する２要素フューズ装置に関している。さら
に詳しくは、本発明のフューズは、高いオーム抵抗と高
い融点とを特徴とする芯金属から成っている。芯金属は
、芯金属に対して濡れないことが好ましい低融点低抵抗
の金属を被覆されている。オプションとして好ましくは
、芯金属はニッケルクローム合金であり、被覆金属は鉛
または鉛合金である。

【０００７】本発明のフューズが、閾値を越える電流を
受けると、フューズは２段階のシーケンスを経て開放状
態へと作動される。特に、電流が複合フューズを、低融
点周囲金属の温度以上の温度にまで熱すると、融けた金
属は、芯金属の長さに沿って、好ましくは濡れ可能な端
末に向かって引き込むか、または、芯の中央部に溜まり
、導体が高融点高抵抗の芯線からだけ構成されるように
なる。周囲金属の収縮には、フューズ抵抗の突然の増加
が伴い、その結果、芯金属が、非常に短時間の高温フラ
ッシュを生成しつつ、融解または蒸発する。以上の説明
から明らかなように、本発明のフューズは、上述の２型
式の従来のフューズに見られない多くの利点を有してい
る。より詳しくは、本フューズは、パパジウムのような
高価な貴金属の使用を必要とせず、また、低融点型式の
フューズに使用される脆弱なはんだ型の線を取り扱う必
要がない。

【０００８】本発明のフューズは、低抵抗低融点の被覆
金属が、回路開放に先だってフューズの中心部から引き
込まれるから、非常に短い長さにすることが出来る。さ
らに、フューズが２段階を経て開放されるため、中心芯
材料により発生される高熱は、被覆金属を酸化させ、フ
ューズ端末の間に再度電流をとおす結合の可能性を除去
するのに充分である。さらに、芯線が短時間の高温を発
生させるから、フューズは、最初は閉じ込められても、
作動されると、壊された包囲材料の空虚部を、芯の中央
部に形成させ、フューズ端末間の再結合の機会をさらに
減少させる。本発明のフューズは、かくて、低温度作動
（被覆金属の溶融に基づき）、迅速な抵抗増加、それに
伴う中心金属の高温、短時間の作動などの利点を有して
いる。

【０００９】一般に、鉛または鉛合金の塗布金属は、は
んだ付けにより端末に容易に連結できるが、なお、この
フューズ線は、芯金属のお蔭で、従来のはんだフューズ
に較べて、遙かに耐久性について勝っている。

【００１０】従って、本発明の目的は、改良されたフュ
ーズ装置を提供することである。より詳しくは、本発明
の目的は、高融点高抵抗金属の芯線と、高抵抗芯に対し
て濡れないことが好ましい低融点低抵抗金属の被覆材と
により構成されている。

【００１１】

【図面の詳細な説明（実施例）】図面を参照し、図１に
は、第１セクション１１と第２セクション１２とを含む
リード枠装置１０が示され、第２セクション１２はフュ
ーズ線１３を介して以外は、セクション１１から電気的
に絶縁されており、フューズ線１３の両端１４、１５は
それぞれリード枠セクション１１、２１と連結されてい
る。連結１４、１５は、はんだ付け、溶接、クリンプな
どにより実施される。また、フューズ部材１３は、リー
ド枠に連結して使用されるように図示されているが、フ
ューズが多数の他の形態の一つによっても取り付け得ら
れ、また、コンデンサのような閉じ込められた電子部品
内に包含され得ることは、当業者には容易に認められよ
う。場合によっては、より好ましく、リード枠セクショ
ン１１、１２がそれぞれ、切欠き部１６、１７を有し、
該切欠き部はフューズ部材１３の中央部１８により橋渡
しされている。

【００１２】図２に示すように２要素フューズ１３は、
普通ニクロムとして知られているニッケル、クローム合
金（８０％Ｎｉ、２０％Ｃｒ）のような高抵抗高融点金
属より成る中央芯金属２０を有している。芯２０は、鉛
のような低抵抗低融点金属より成る被覆金属２１内に閉
じ込められている。ニクロム線は、標準の鉛塗布槽を利
用し被覆され、鉛の付着は、先ずニクロムの上に、ニッ
ケルを薄く予備被覆しておくことにより容易になる。制
限を与える訳ではないが例として、１．５アンペアで吹
き飛ぶフューズの線の設計は、２５ミクロンの太さを有
し、２３ミクロンの厚みの鉛を被覆されたニクロム線に
使用して形成される。上述のフューズは、全体の長さが
０．０６ｍｍ、抵抗が０．０８オームである。上述のフ
ューズでは、ニクロム線の抵抗は１．３オーム、鉛被覆
材の抵抗は０．０９オームである。

【００１３】下記の表１に、ニクロム芯線と鉛被覆とを
利用した多くのフューズ値の詳細が示されている。本表
は、説明だけのためのものであり、フューズアンペア、
フューズ速度などのようなフューズ特性が、所望の値の
変化に応じて、芯および被覆部材の寸法や成分特性を変
化させることにより、調整され得ることは当業者には容
易に理解できよう。

【表１】

【００１４】現在は、ニッケル、クローム合金が好適な
芯材料と考えられているが、多くの他の金属や合金もニ
クロムの代わりに利用できることは容易に認められよう
。制限では無く一例として挙げれば、クローム、アルミ
ニウム、鉄の合金；ニッケル、クローム、アルミニウム
、シリコンの合金；ニッケル、マグネシゥム、シリコン
の合金などを用いて良い成績が得られている。同様に、
好成績を得られた代替被覆金属または合金として、錫、
亜鉛、金−ゲルマニゥム、鉛−インジゥム、鉛−アンチ
モニー、鉛−銀、亜鉛−アルミニウムがある。被覆金属
は、芯線の融点より少なくとも３００℃低い温度で、理
想的には、芯線の融点より９００℃以上低い温度で融解
しなければならない。望ましくは、被覆金属は、約２３
０℃から４５０℃までの範囲で、７００℃より高くない
温度で融解すべきである。芯線の融点は、少なくとも１
０００℃以上でなければならない。

【００１５】全体としてのフューズ抵抗を同じ値に維持
しながら、芯線の直径を増加させることにより、フュー
ズ速度を増加させることが可能である。遅いフューズ速
度が望まれる場合には、比率は逆の方向に変えねばなら
ぬことは明らかである。先に指摘したように、フューズ
部材をポリマ材料内に閉じ込めることが多くの場合望ま
しい。ポリマ材料は、芯線の融点温度に曝されたときに
崩壊し、融解する線により占められていた位置を取り巻
く空間または空所を生じさせる。制限ではないが一例と
して推奨できる閉じ込め材料は、芯線の融点以下の温度
で崩壊し、ガスを発散し、融解する線により占められて
いた位置を取り巻く空所を生成じさせるシリコン樹脂が
ある。

【００１６】本発明のフューズは、３００直流ボルトの
フューズ吹き飛ばしの後の電圧破壊により、３０メグオ
ーム以上の開放回路抵抗が生じることを示している。フ
ューズが過剰な電流を受けると、最初に被覆材が融解し
、一般に被覆材料の端末に向かって引き込まれるか、溜
まり、ついで、暴露された芯線が急速に、融解および／
または揮発することが観察される。融解した被覆材料の
引き込みは、高い開放回路抵抗を犠牲にすることなしに
、非常に短いフューズ長さを可能にする。

【００１７】

【発明の効果】以上から判るように、本発明により、フ
ューズ材料の取り扱いの容易さ、低コスト、急速なフュ
ーズ吹き飛ばし、高い開放回路抵抗と低コスト等の特徴
を有するフューズ装置が得られる。フューズ線の極端に
短い長さだけが要求され、短い耐久時間と、高温の最終
フューズ作動のお蔭で、フューズは、パイロフューズ型
式のフューズの場合におけるような最初の爆発の危険な
しに、閉じ込め材料の局部的崩壊を可能にする。本開示
を読まれた当業者には明らかなように、フューズの構造
、寸法、成分の詳細に関する多くの変形が、本発明の趣
旨から外れることなしに行われよう。従って、本発明は
、添付された特許請求の範囲の範囲内で広く解釈される
べきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】リード枠に固定された本発明のフューズの部分
斜視図。

【図２】図１の線２−２に沿う拡大横断面図。

【符号の説明】

１０　　リード枠１３　　フューズ線２０　　芯金属２１　　被覆金属

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　フューズが作動したとき高抵抗の開放
回路を形成するように構成され、第１金属により作られ
た芯線と、該芯線を囲む第２金属の被覆材とを有するフ
ューズ要素を備えた急速作動小型２要素フューズ装置に
おいて、（イ）前記芯線のオーム抵抗が少なくとも前記
被覆材のオーム抵抗のほぼ１０倍であり、（ロ）前記第
１金属が、少なくとも約１０００℃にして、前記被覆材
の融解温度よりも少なくとも約３００℃高い融解温度を
有し、（ハ）前記第１金属が前記第２金属により濡らさ
れることなく、前記被覆材が融解時に溜まりを形成し、
（ニ）前記フューズ要素が前記芯線の融解温度以下の温
度において熱崩壊するポリマ材料内に閉じ込められ、フ
ューズ要素の作動に応答するポリマ材料の熱崩壊の結果
として、拡大された空所領域を形成する、という改良が
なされている２要素フューズ装置。
【請求項２】　　前記第１金属がニクロムである請求項
１に記載のフューズ組立体。
【請求項３】　　前記ポリマ材料が、前記第１金属の融
解温度以下の温度に熱せられたときガスを放出し、それ
により、それまでフューズ要素により占められていた場
所を取り囲む領域内の拡大された空所領域を増大させる
ような、シリコン合成物である請求項１に記載のフュー
ズ組立体。