JPH06504875A - 高定格電流用平形ヒューズ - 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】 この発明は定格値２０アンペア−以上の電流用の差し込み式ヒユーズ、特に自動 車用の差し込み式平形ヒユーズに関する。

平形ヒユーズは自動車用ヒユーズとして多く用いられている。これは取付スペー スが小さくてすむこと、保護機能が優れていること、差し込みやすいことなどの 利点があるためである。このタイプのヒユーズは絶縁ケースと、このケースに一 部分が収容されている導電ユニットとからなり、導電ユニットはヒユーズリンク 部材、即ち溶融部によって互いに接続されている２枚の端子板で構成されている 。

この種のヒユーズはアメリカ特許出１１Ｎ１３９０９７６１やフランス特許出願 部８２−１３８４７に開示されている。

これらの平形差し込み式ヒユーズは、構造上および材質上の制約により、定格電 流が３０アンペア未満の用途に専ら用いられている。

定格電流が１００アンペア以上の用途にこれらのヒユーズを用いた場合、ヒユー ズリンク部材が溶けて垂れ下がり、絶縁ケースの内面と接触する恐れがある。

ケースはプラスチック製なので、ヒユーズリンク部材と接触すると、ケースが溶 けて使いものにならなくなってしまうことがある。

過電流がながれると溶融部の中央部で最も温度が高くなり、この部分で溶融部が ｑれて垂れ下がることが多い。この溶融部が垂れ下がる問題を解決するために、 溶融部の最も温度が高くなる部分（ホットスポット）の断面積を小さくしたり、 金属ワイヤーを溶融部の中央部に付着させたり、ホットスポットの発生する部分 に孔を形成し、この孔の両側に金属を付着させたりすることが提案されている。

上記３つの解決策はイギリス特許出１１Ｎａ２０９００８１およびアメリカ特許 出願＆４６３５０２３で提案されているものである。この内、中央の孔の両側に スズ等の金属を付着させる方法の場合、定格電流の大きさによってヒユーズの構 造を変えなくてはならない、たとえば定格電流が４０アンペアの場合と６０アン ペアの場合とでは、長さ、幅、厚さが異なるヒユーズリンク部材を使う必要があ る、したがってこのようなヒユーズは大量生産には適さない、さらにヒユーズリ ンク部材の長さによって、スズを付着させる位置および中央の孔の位置を変える 必要がある。

ドイツ特許出１１Ｎａ２５００３６４は、接続端子板と一体に形成されたヒユー ズリンク部材を開示している。このヒユーズリンク部の中央には凹部が設けてあ り、この部分が厚さおよび横断面形状が一定の溶融部になっている。

ＰＣＴ／ＵＳ８８１０９２４の特許出願は、ヒユーズリンク部の溶融部に切欠を 設け、この切欠によって加熱を防ぐことによって溶融部が垂れ下がるのを防止す ることを提案している。

この発明の目的は、上記問題を解決して、平形のヒユーズリンク部と平形の接続 端子板とからなり、ヒユーズが切れる前に接続端子板に伝わる熱の量を減らすこ とができる差し込み式の平形ヒユーズを提供することである。

上記問題を解決するためにこの発明は、ケースと、ケース内に一部が収容されて いる導電ユニットとからなり、導電ユニットは一端がケースから突出している２ 枚の接続端子板を有し、前記接続端子板は前記ケース内で平形のヒユーズリンク 部によって互いに接続されており、前記ヒユーズリンク部の少なくとも片面のほ ぼ中央部には金属層が形成されている高定格電流用ヒユーズにおいて、前記ヒユ ーズリンク部は少なくとも１個の中央溶融部と、溶融部を各接続端子板に接続し ている側部とからなり、前記溶融部の幅は前記各側部の幅よりも短く、前記金属 層の溶融部との接触面の面積は溶融部の面積の半分以上であることを特徴とする ヒユーズを提供する。

この発明の一つの利点は、金属層が溶融すると、接続端子板に接触する恐れなし に、溶融部のほぼ全面に広がるようにした点にある。

この発明のもう一つの利点は、溶融部の長さを短くでき、またヒユーズの定格電 流の大きさに関係なくその厚さを一定にできることである。

この発明の別の実施例では、ヒユーズリンク部を、互いに平行に設けた２つの平 形の溶融部で構成し、この溶融部の少なくともどちらか一方のほぼ中央部に金属 層を設けた。

この発明の他の特徴や利点は、添付の図面に基づき以下の好ましい実施例の詳細 な説明を読めば明らかになる。

図１は、図２に示す導電ユニットを保護ケースに収容した状態を示すこの発明の 平形差し込み式ヒユーズの平面図、 図２はこの発明の一実施例の導電ユニットの平面図、図３は図２の■−■線に沿 った拡大断面図、図４は図２のＩＶ−ｒＶ線に沿った拡大断面図、図５は折り返 し部を金属層状に折り返した状態を示す、図２の溶融部の部分上面図、 図６は台形状の膨張制限板の正面図、 図７はこの発明の第２の実施例の導電ユニットの平面図である。

図１に示すケース１は、一体型のものでも２つの別体部材からなるものでもどち らでもよい。このケースの前部カバー２は、例えばフランス特許出願陳８７−０ ４３８２に示すように、圧着等によって後部支持体３に取り付けられている。

図２に示す本発明の導電ユニット４をケースｌに収容する。

導電ユニットは２枚の接続端子板５．６からなり、各端子板の端部７はテーパー 状に形成し、相互接続ボックス等の様々な受容器のハウジング内に容易に挿入で きるようにしている。ヒユーズリンク部８が接続端子板５．６の間に設けてあり 、各端子板の内縁５ａ、６ａに接続されている。

好ましい実施例では、ヒユーズリンク部８は厚さが一定で、少なくとも１個の亜 鉛合金ＩＩ（亜鉛含有量的９９．７％）中央溶融部と、その両側に設けられ各端 子板５．６に接続される側板１Ｏ１１１とからなる。中央溶融部９の幅１１は隣 接する側板１Ｏ１１１の輻１２より狭いため、肩部１２が形成される。また溶融 部の長さＬｌはヒユーズリンク部の長さＬ２の２／３以下にする（図４）。

好ましくはスズ−銀またはスズー鉛合金製の金属層１３を溶融部９に形成する、 この金属層３の溶融部９との接触面の面積８１は、金属層が形成されている側の 溶融部９の表面積Ｓ２の半分よりも大きい値になるようにする。好ましくは金属 層の接触面積３１は溶融部の表面積Ｓ２とほぼ等しい値にする。

金属層１３が溶けたときその膨張を制限する手段が溶融部９に設けである。この 手段は高さの低い少なくとも１枚のブレード、好ましくは溶融部９の長手方向縁 部１６．１７に接続されており、溶融部を含む平面に対して直角方向にのびる２ 枚のブレード１４．１５からなる（図４）。

一つの実施例（図３）では、各ブレード１４．１５は山形の側面形状を有し、接 続端子板５．６に設けた接続部１８の内縁からほぼ等距離の位置に設けられてい る。ヒユーズ接続部８は、図２の平面図から明らかなように、接続端子板５．６ の下面に溶接またはシーム溶接によって電気的に接続されている。接続部８はな るべく薄く形成し、金属層１３のハウジングを溶融部９と接続端子板５．６の内 縁１８の間に簡単に挿入できるようにするのがよい。

各倒板１０．１１の一部、すなわち肩部１２と対応する溶接部２２の間の部分２ １も、他の部分と同様に後述の放熱部としての役目をする。

金属層１３は極少量の金属からなり、その形は正多面体形状であってもそうでな くてもよく、球状、平行六面体その他様々な形に成形できる。金属層は溶融部と は別に融解等により形成する。

好ましくは、金属層と同じかそれ以上の高さを有するブレード１４．１５には、 上端に折り返し部２３．２４を設け、この部分を金属層１３上に折り返す、こう すれば金属層はブレード１４．１５があるため横方向に膨張できないだけでなく 、折り返し部２３．２４があるため、上方にも膨張出来なくなる。したがって金 属層中を高電流が流れて金属が溶けると、金属層はブレード１４．１５に沿って 肩部１２の方に広がることしかできない。実験の結果、金属層１３は溶けると図 ５に示すように端部２５がメニスカス状になることがわかった。

図６に示す別の実施例では、ブレード１４．１５は上縁４０がほぼ直線状をなし 、両側縁４１．４２が弧状をなす台形の形状を有する。

ヒユーズリンク部８の側板１０．１１が接続されている、接続端子板５．６の各 中間部２６．２７の両側には、中間部２６．２７から切欠３０．３１によって隔 てられた放熱フィン２８．２９が設けである。この放熱フィンは接続端子板５． ６、および接続端子板を図１に示すケースｌに取り付けている４箇所の接続部を 冷却する役目を果たしている。

接続端子板５．６の各々には、これらを圧着、あるいは保護ケース１の支持体３ に設けたスラノグによりケースに取り付けるための２個の孔３２．３３が形成さ れている。

各接続端子板５．６の内縁５ａ、６ａに対向する外縁５ｂ、６ｃには、バンド状 の導電ユニット４を連続生産する工程中に、このユニット４をケースｌ内に収容 しておくのに用いられる切欠３４．３５が形成されている。

次にこの装置の作用を説明する。ヒユーズリンク部８に接続端子板５．６を介し て電流が流れると、溶融部９のほぼ中央に温度の高い部分（ホットスポット）が 生じる。

例えばケース１を流れる電流が定格値ＩＮ’　の場合は、金属層１３を構成して いる合金は固体の状態を保ち、溶融部の温度は金属層の合金の共融点よりも低い 定格値を少し上回る電流（１，３５ＸＩＮ、３０秒間）が流れると、金属層は上 記ホットスポットの周辺で液化し、亜鉛層の溶融部９中に拡散する。溶融部９の 融点は、金属層１３を構成している合金の融点と、亜鉛の融点の中間の値に設定 する。こうすれば溶融速度がかなり低いうちは、接続端子板５．６に伝わる熱の 量を減らせる。また溶融部の長さが短いため、過電流の程度が小さいうちは、溶 融部が垂れ下がってケースｌに接触する恐れは全くない。

過電流の程度がもう少し大きくなると（２−３，５ＸＩＮ）、金属層１３の溶融 時間が、２．３秒と短くなる。この場合はぼ亜鉛の融点に達した時点で、金属層 のどちらかの側で溶融部の切断が起こる。これは溶融部の温度が急激に上昇する ため、金属層を構成している合金が溶融部の亜鉛中に拡散する時間的余裕がない ためである。溶融部がψれると多少垂れ下がるが、ケースに接触することはない 。

さらに大きな（８００アンペアまでの）過電流が流れると、溶融部９は金属層１ ３のどちらかの側で、金属層が熔ける前に切れる。すなわち金属層は固体の状態 に保たれる。したがって溶融部が垂れ下がって、ヒユーズリンク部の下面から突 出する恐れはない。

ヒユーズリンク部８と各接続端子板、より具体的にはヒユーズリンク部の側板ｌ ０１１１と接続端子板を結合するために、輪状の溶接電極を転がす際に、接続端 子板５．６の放熱フィン２８．２９には溝２２ａが形成される。

導電ユニットの別の実施例を図７に示す、この実施例では、ヒユーズリンク部は 互いに平行に、同一平面上、すなわち接続端子板５．６を含む平面より少し低い 同一平面上に設けた２個の溶融部９ａ、９ｂからなる。各溶融部９ａ、９ｂの寸 法は前の実施例の溶融部９と同じである。金属層１３ａを溶融部９ａ、９ｂの少 なくともどちらか一方に、必要に応じて図７に示すように両方に、形成する。

また図２−７に示すものと同様の金属層の膨張を制限するための囲い板も、溶融 部９ａ、９ｂのどちらか一方にだけ設けてもよいし、両方に設けてもよい、金属 層１３ａはスズ−銀合金で形成する。溶融部９ａ、９ｂの厚さは約０．３ｍｍと し、金属層を形成する場合は片面にのみ形成する。金属層が溶融した際、亜鉛製 の溶融部９ａ、９ｂ中に拡散してスズー銀／亜鉛合金が容易に形成されるように するためには上記厚さが最も適していることがわかった。

金属層１３ａとしては、はんだ材用フラックスを含有する溶接ワイヤーや、図２ −６に示すようなスラップを用いることができる。また図２−６に示す金属層の 膨張を制限する手段」４．１５は、溶融部９ａ、９ｂのどちらか一方に設けても よいし、両方に設けてもよい。

接続端子板５．６を介してヒユーズリンク部８に電流を流すと、各溶融部９ａ、 ９ｂの中心部にホットスポットが生じる。電流が平板上ヒユーズの定格値ＩＮの 間は（たとえば５０アンペア）、ホットスポットの温度は２２１℃より低いため 、金属層１３Ａａは固体の状態に保たれる。

電流が定格値を少し上回ると（１，３５ＸＩＮまでの電流が最長３０分）、ホッ トスポットの温度は２２０℃を超えるが、金属層を設けない場合の溶融部９ａの 融点には達しない、この状態で金属層１３ａは液化する。したがって接続端子板 ５．６にはあまり熱は伝わらず、溶融部９ａ、９ｂがケース３に接触するのを防 止できる。温度の上昇により溶融部のどちらか一方が切断されると、他方の溶融 部も同時に切れる。この場合、金属層の右側で切れる場合もあれば左側で切れる 場合もある。

平均的な大きさの過電流の場合（約２ＸｒＮ）、金属層１３ａによってホットス ポットの温度上昇が抑制される。そして金属層は左右どちらか一方向あるいは両 方向に流動する。この場合溶融部が切断されるまでの時間は約１０秒と短いので 、スズーｌＩ／亜鉛合金が形成される時間的余裕はない。溶融部９ａ、９ｂはホ ットスポットの部分、即ちほぼ中心部で切れる。

さらに大きな過電流（４ＸＩＮをはるかに超える電流）が流れると、金属層１３ ａが溶ける前に、溶融部が任意の地点（通常断面積が最小の部分）で切れる。

本発明のヒユーズの各部品は、ビーズ等で相互に結合してコイル状に巻いた状態 で連続的に大量生産することができる。たとえば図示省略しているが、ケースの 支持体とカバーにはそれぞれ取付部が設けてあり、この取付部によつて複数の支 持体およびカバーを横方向に結合した状態で連続的に製造することができる。

同様にヒユーズの電気部品、すなわち接続端子板と溶融部の場合も、ビーズを介 して複数個を結合した状態で連続生産することができる。こうして製造された各 部品を、ビーズや取付部によって結合されたままの状態で、ヒユーズの形に組み 立てる。こうして組み立てられた複数のヒユーズを、ビーズと取付部を切断する ことによって切り離す。

国際調査報告 ｔ＋ｍ’ｍｉｗ＋ｅ＋ｍ−陶　ＰＣＴ／ＦＲ９２１０００２１国際調査報告 フロントページの続き （８１）指定国ＥＰ（ＡＴ、　ＢＥ、　ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、ＳＥ）、ＣＡ、ＪＰ 、ＵＳ

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. １．ケース（１）と、ケース内に一部が収容されている導電ユニット（５、６、 ９、１０）とからなり、導電ユニットは一端（７）がケースから突出している２ 枚の接続端子板（５、６）を有し、前記接続端子板は前記ケース内で平形のヒュ ーズリンク部（８）によって互いに接続されており、前記ヒューズリンク部の少 なくとも片面のほぼ中央部には金属層（１３）が形成されている高定格電流用平 形ヒューズにおいて、前記ヒューズリンク部は少なくとも１個の中央溶融部（９ ）と、溶融部（９）を各接続端子板に接続している側部（２１）とからなり、前 記溶融部の幅（１１）は前記各側部の幅（１２）よりも短く、前記金属層（１３ ）の溶融部との接触面（３１）の面積（Ｓ１）は溶融部（９）の面積（Ｓ２）の 半分以上であることを特徴とするヒューズ。
2. ２．前記金属層の（１３）の前記接触面積（Ｓ１）が前記溶融部の面積（Ｓ２） とほぼ等しいことを特徴とする請求項１に記載のヒューズ。
3. ３．前記溶融部（９）の長さ（Ｌ１）がヒューズリンク部（８）の長さ（Ｌ２） の２／３以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のヒューズ。
4. ４．前記溶融部（９）に前記溶融部と金属層の接触面に対して直角方向にのびる 、金属層（１３）の膨張を制限する手段（１４、１５）を設けたことを特徴とす る請求項１−３のいずれか１項に記載のヒューズ。
5. ５．前記膨張制限手段が少なくとも１枚の高さの低い板であることを特徴とする 請求項４に記載のヒューズ。
6. ６．前記膨張制限手段が、前記金属層の両側に配置した２枚の高さの低い板であ ることを特徴とする請求項４に記載のヒューズ。
7. ７．前記板の少なくともどちらか一方の上部に、前記金属層（１３）上に折り返 すことができる折り返し部（２３、２４）を設けたことを特徴とする請求項５ま たは６に記載のヒューズ。
8. ８．前記各板を台形状に形成したことを特徴とする請求項７に記載のヒューズ。
9. ９．前記ヒューズリンク部を接続端子板に接続することによって、金属層を収容 するハウジング（２０）を形成したことを特徴とする請求項１に記載のヒューズ 。
10. １０．ヒューズリンク部の前記側部（１０）が放熱部の機能を備えていることを 特徴とする請求項１に記載のヒューズ。
11. １１．溶融部（９）の長さがヒューズリンク部の長さの２／３以下であることを 特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のヒューズ。
12. １２．前記接続端子板の少なくともどちらか一方に放熱フィン（２８、２９）を 設けたことを特徴とする請求項１に記載のヒューズ。
13. １３．各接続端子板は、ヒューズリンク部（２６）の中央接続部（２６）の両側 に、放熱フィン（２８、２９）を備えていることを特徴とする請求項１または１ ２に記載のヒューズ。
14. １４．放熱フィンと中央接続部を、切欠（３０）によって隔てたことを特徴とす る請求項１３に記載のヒューズ。
15. １５．各接続端子板の、ヒューズリンク部に接続された内縁（５ａ、６ｂ）に対 向する外縁（５ｂ、６ｃ）に、ケース１をバンド状に結合した状態で製造するこ とを可能にする凹部（３４、３５）を形成したことを特徴とする請求項１に記載 のヒューズ。
16. １６．金属層（１３）をスズ−銀合金で形成したことを特徴とする請求項１−１ ５のいずれか１項に記載のヒューズ。
17. １７．金属層（１３）を融点が１８０℃−４２０℃の間の範囲にあるスズ−鉛合 金で形成したことを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載のヒューズ 。
18. １８．ヒューズリンク部（８）と各接続端子板（５、６）とを、電気溶接によっ て接続したことを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項に記載のヒューズ。
19. １９．ヒューズリンク部（８）と各接続端子板（５、６）とを、連続シーム溶接 によって設続したことを特徴とする請求項１−１８のいずれか１項に記載のヒュ ーズ。
20. ２０．ヒューズリンク部と接続端子板を輪状の溶接電極を転がすことによって接 続する際、接続端子板（５、６）の放熱フィン（２８、２９）に溝（２２ａ）を 形成することを特徴とする請求項１２または１３に記載のヒューズ。
21. ２１．前記ヒューズリンク部（８）を２つの溶融部（９ａ、９ｂ）で構成し、こ の溶融部の少なくともどちらか一方のほぼ中央部に金属層を形成したことを特徴 とする請求項１〜２１のいずれか１項に記載のヒューズ。
22. ２２．前記金属（１３ａ）を各溶融部の片面にのみ形成したことを特徴とする請 求項２１に記載のヒューズ。
23. ２３．金属層（１３ａ）の膨張を制限する手段（１４、１５）を前記溶融部（９ ａ、９ｂ）の少なくともいずれか一方に設けたことを特徴とする請求項２１また は２２に記載のヒューズ。