回路を守る「最後の砦」を、数値で選ぶ
電子工作でLEDドライバを組み上げ、意気揚々と電源を投入した瞬間、パチンと弾ける音とともにヒューズが飛んだ——あるいは、ヒューズなしで試したら基板のパターンが焦げた。こんな経験、電子工作やDIYをやっていると一度はあるはず。
ヒューズ選定計算機は、回路の定常電流・突入電流・使用温度を入力するだけで必要な定格電流とI²t値を自動計算し、標準定格から最適なヒューズを提案するツールだ。温度ディレーティングも自動で反映し、速断型とタイムラグ型の使い分けまでガイドしてくれる。
なぜヒューズ選定計算機を作ったのか
開発のきっかけ
趣味でDC-DCコンバータの試作をしていたとき、入力側のヒューズ選びで地味に困った。定常電流1.5Aの回路に2Aヒューズを入れたら、電源投入時の突入電流で毎回溶断する。じゃあ5Aにすればいいかと思ったが、今度はショート時の保護が遅れて基板を焦がした。
「定常電流に対してどれくらいマージンを取るべきか」「温度が高い環境だとヒューズの定格が下がるって聞いたけど、具体的に何%？」「突入電流のI²tって何？」——こういった疑問にまとめて答えてくれるツールを探してみた。
ヒューズメーカーのWebサイトには選定ツールがあるが、当然自社品番に紐づいた結果しか出てこない。汎用的に「この回路条件なら定格何Aが必要で、I²tはこれくらい」と教えてくれるツールは見つからなかった。それなら自分で作ろうと思った。
こだわった設計判断
- 温度ディレーティングの自動反映: ヒューズの定格電流は25℃基準。実際の使用環境が60℃なら定格の78%まで低下する。この補正を入力温度から自動で線形補間しているので、データシートの曲線を読む手間がない
- I²t検証: 突入電流の問題は「電流の大きさ」だけでは判断できない。「電流の2乗×時間」で評価するI²t値を自動計算し、ヒューズの不溶断I²tに必要な安全マージン（5倍）を提示する
- 速断型/タイムラグ型の使い分けガイド: 突入電流比に応じて最適なヒューズ種別を自動推奨する。突入電流比が20倍を超える場合は、ヒューズだけでなくNTCサーミスタ等の突入電流制限回路の追加を警告する
ヒューズ選定の基礎知識 — 定格電流・I²t・ディレーティングとは
ヒューズ 定格電流 とは
ヒューズの定格電流とは、「この電流値までなら連続して流しても溶断しない」上限値のこと。ただし、これは25℃の静止空気中という理想条件での値だ。実際の回路では周囲温度やエアフローの影響で、定格通りの電流を流してもヒューズが劣化したり、予期せず溶断したりすることがある。
日常の例えで言うと、「耐荷重100kgの椅子」に常時90kgの人が座り続ければ、いつか脚が折れるのと同じ。ヒューズも定格ギリギリで使い続けると寿命が縮む。だから実務では定格の75%以下で使用するのが標準的なプラクティスだ。
ヒューズ ディレーティング とは
ディレーティング（derating）とは、周囲温度の上昇に応じてヒューズの定格電流を低減すること。ヒューズは内部の可溶体（エレメント）が熱で溶けて回路を遮断する部品なので、周囲温度が高いとそれだけ溶断しやすくなる。
UL 248シリーズやIEC 60127で規定されるディレーティング曲線は、おおむね以下のような関係だ:
25℃: 100%（基準）
40℃: 92%
50℃: 85%
60℃: 78%
70℃: 70%
80℃: 62%
85℃: 58%
100℃: 48%
たとえば定格5Aのヒューズを60℃環境で使う場合、実効的な定格は 5A × 0.78 = 3.9A まで低下する。「定格5Aだから4Aまで大丈夫」と思って使っていると、真夏の密閉筐体内で溶断する——これがディレーティングを無視したときの典型的なトラブルだ。
I²t ヒューズ 計算 の意味
I²t（アイ・スクエア・ティー）は「電流の2乗×時間」で表されるエネルギー指標。ヒューズの溶断特性を定量的に評価するための値だ。
I²t [A²s] = I² × t
I: 電流 [A]
t: 通電時間 [s]
なぜ「電流×時間」ではなく「電流の2乗×時間」なのか？ それはジュール熱が電流の2乗に比例するから。ヒューズの可溶体が溶けるのは熱エネルギーによる現象なので、I²tが本質的な指標になる。
ヒューズのデータシートには「溶断I²t」と「不溶断I²t」の2つが記載されている。溶断I²tは「確実に切れるエネルギー」、不溶断I²tは「ここまでなら切れない」エネルギー。突入電流でヒューズを飛ばさないためには、突入電流のI²tがヒューズの不溶断I²tを下回る必要がある。
速断型 タイムラグ型 違い
速断型（Fast-Blow）ヒューズは、定格を超える電流が流れると瞬時に溶断する。半導体デバイスのように過電流耐量が小さい部品の保護に向いている。
タイムラグ型（Time-Lag / Slow-Blow）ヒューズは、短時間の過電流（突入電流）には耐えつつ、持続的な過電流で溶断する。モータの起動電流やトランスの励磁突入電流がある回路では、速断型だと毎回ヒューズが飛ぶのでタイムラグ型が必要だ。
| 特性 | 速断型 | タイムラグ型 |
|---|---|---|
| 溶断速度 | 非常に速い | 遅延あり |
| 突入電流耐性 | 低い | 高い |
| 主な用途 | 半導体保護、計測器 | モータ、トランス、電源 |
| I²t値 | 小さい | 大きい |
選定ミスが招く実害 — なぜヒューズの数値を正確に求めるべきか
過電流事故と火災リスク
ヒューズ選定を軽視すると、最悪の場合は火災に至る。消防庁の統計では電気火災の原因のうち「配線・配線器具」に起因するものが毎年上位を占めている。ヒューズはその最後の防波堤だ。
定格が大きすぎるヒューズを入れると、異常電流が流れても溶断せず、電線の被覆が溶けて発火する。逆に定格が小さすぎると、正常な突入電流でもヒューズが飛んで装置が動かない。どちらも「適正な定格を計算で求める」ことで防げる。
PSE法・UL規格との関係
日本国内で販売する電気製品は電気用品安全法（PSE）の規制を受ける。ヒューズはPSE法の「特定電気用品」に該当し、適合したヒューズの使用が義務付けられている。また、北米市場向けではUL認証が必須で、UL 248シリーズへの準拠が求められる。
安全規格はヒューズの「定格」だけでなく「定格遮断電流」（ショート時に安全に回路を遮断できる最大電流）も要求する。特にDC48V超の回路ではアーク遮断が困難になるため、定格遮断電流の確認が不可欠だ。このツールでは、DC48V超を検知すると自動で警告を表示する。
3つのシーンで頼りになる場面
電子工作のプロトタイプ保護
Arduino・Raspberry Piを使った工作で、電源ラインにヒューズを入れるのは基本中の基本。定常電流0.5A・突入電流3A（SDカードアクセス時）のような条件を入れれば、1Aの速断型で十分か、2Aのタイムラグ型が要るかがすぐわかる。
自動車電装品のDIY取り付け
カーオーディオやドラレコの電源を車のヒューズボックスから取り出すとき、「何Aのヒューズタップを使えばいいか」で迷うことが多い。定常電流と車内温度（夏場は60℃以上）を入力すれば、ディレーティング込みの適正定格が出る。
産業機器の保護設計
PLC盤やインバータ回路のヒューズ選定は、設計審査で必ず根拠を求められる。このツールの計算結果をコピーすれば、「定常5A / 温度40℃ / ディレーティング0.92 → 必要定格7.25A → 10A選定」という根拠資料がそのまま使える。
基本の使い方
回路の情報を入力するだけで、最適なヒューズ仕様が自動計算される。
Step 1: 回路条件を入力する
回路種別（AC/DC）、定常電流、回路電圧、周囲温度を入力してみて。数値を入れた瞬間にリアルタイムで結果が更新される。
Step 2: 突入電流を設定する
モータやトランスなど突入電流がある回路では、トグルをONにしてピーク電流と持続時間を入力すればOK。I²t値が自動計算され、ヒューズの不溶断I²tに必要なマージンが表示される。
Step 3: 選定結果を確認する
推奨定格（標準値）が大きく表示されるので、その値のヒューズを選べばいい。速断型/タイムラグ型のどちらが適しているかも、StatusCardで色分け表示される。結果は「結果をコピー」ボタンで一発コピーできる。
6つの回路で検証 — 具体的な使用例
ケース1: Arduino Uno + センサー回路（小電流・室温）
入力値:
- 回路種別: DC
- 定常電流: 0.2A
- 回路電圧: 5V
- 周囲温度: 25℃
- 突入電流: なし
- ヒューズ種別: 速断型
計算結果:
- 必要定格電流: 0.27A
- 推奨定格: 0.5A
- 温度ディレーティング: 1.00
→ 解釈: 0.5Aの速断型ミニヒューズで十分。USBの500mA制限とも整合する。
ケース2: DC モータ回路（突入電流あり）
入力値:
- 回路種別: DC
- 定常電流: 3A
- 回路電圧: 24V
- 周囲温度: 40℃
- 突入電流: ON / ピーク30A / 持続50ms
- ヒューズ種別: タイムラグ型
計算結果:
- 必要定格電流: 4.35A
- 推奨定格: 5A
- 温度ディレーティング: 0.92
- 突入 I²t: 0.045 A²s
- 必要ヒューズ I²t: 0.225 A²s
- 種別推奨: タイムラグ型
→ 解釈: 突入電流比が10倍あるのでタイムラグ型が必須。5Aタイムラグ型のI²tがデータシート上で0.225 A²s以上あることを確認して選定する。
ケース3: LED電源（高温環境）
入力値:
- 回路種別: DC
- 定常電流: 2A
- 回路電圧: 48V
- 周囲温度: 70℃
- 突入電流: なし
計算結果:
- 必要定格電流: 3.81A
- 推奨定格: 5A
- 温度ディレーティング: 0.70
→ 解釈: 70℃環境ではディレーティングが30%に達する。2Aの回路に5Aヒューズが必要になるのは直感に反するが、温度補正を考えると妥当だ。
ケース4: 車載アクセサリー（夏場のダッシュボード裏）
入力値:
- 回路種別: DC
- 定常電流: 5A
- 回路電圧: 14V
- 周囲温度: 60℃
- 突入電流: なし
計算結果:
- 必要定格電流: 8.55A
- 推奨定格: 10A
- 温度ディレーティング: 0.78
→ 解釈: 車内は夏場に60℃を超える。定常5Aの回路に10Aヒューズが必要。車のヒューズボックスから分岐する場合、元のヒューズ定格以下であることも確認が必要だ。
ケース5: AC100V家電の保護
入力値:
- 回路種別: AC
- 定常電流: 8A
- 回路電圧: 100V
- 周囲温度: 35℃
- 突入電流: ON / ピーク80A / 持続5ms
計算結果:
- 必要定格電流: 11.35A
- 推奨定格: 15A
- 温度ディレーティング: 0.94
- 突入 I²t: 0.032 A²s
- 必要ヒューズ I²t: 0.160 A²s
- 種別推奨: タイムラグ型
→ 解釈: 突入電流比10倍なのでタイムラグ型。AC100Vの回路なのでPSE適合品を選ぶこと。
ケース6: 大容量バッテリー充放電回路（DC48V超）
入力値:
- 回路種別: DC
- 定常電流: 20A
- 回路電圧: 72V
- 周囲温度: 40℃
- 突入電流: ON / ピーク100A / 持続20ms
計算結果:
- 必要定格電流: 29.0A
- 推奨定格: 30A
- 温度ディレーティング: 0.92
- 突入 I²t: 0.200 A²s
- 必要ヒューズ I²t: 1.000 A²s
- 種別推奨: タイムラグ型
- 警告: DC48V超 → アーク遮断能力要確認
→ 解釈: ギリギリ30A標準定格に収まるが、DC72Vの警告が出ている。アーク遮断定格が回路電圧以上のヒューズ（HRC等の産業用）を選定すべきだ。
仕組み・アルゴリズム — ディレーティング計算とI²t評価
採用しているアルゴリズム
ヒューズ選定の計算は、以下の3段階で行われる:
- 温度ディレーティング補正: 周囲温度からディレーティング係数を線形補間で求める
- 必要定格電流の算出: 定常電流 ÷ 定常ディレーティング（0.75）÷ 温度ディレーティング
- I²t検証: 突入電流のI²tを計算し、必要な不溶断I²t（5倍マージン）を算出
温度ディレーティングの補間には、メーカー各社のデータシートを参考にした8点のテーブルを使用している。25℃から100℃までの範囲で線形補間するため、中間温度でも滑らかな値が得られる。
具体的な計算例
定常電流3A、周囲温度50℃の場合:
Step 1: 温度ディレーティング係数
50℃ → テーブルから 0.85
Step 2: 必要定格電流
3A ÷ 0.75 ÷ 0.85 = 4.71A
Step 3: 標準定格から選択
COMMON_RATINGS = [0.1, 0.25, 0.5, 1, 2, 3, 5, 7, 10, 15, 20, 30]
4.71A 以上の最小値 → 5A
→ 推奨: 5A ヒューズ
突入電流がある場合（ピーク20A、持続10ms）:
Step 4: 突入 I²t
20² × (10/1000) = 400 × 0.01 = 4.0 A²s
Step 5: 必要ヒューズ I²t（不溶断側）
4.0 × 5（安全係数） = 20.0 A²s
→ 選定する5Aヒューズの不溶断I²tが20.0 A²s以上であることを確認
なぜこの方式を選んだか
代替案として「メーカーのデータベースから品番を推奨する方式」も検討した。しかしメーカーごとにI²t値やディレーティング特性が異なり、完全なデータベース構築は現実的ではない。そこで「汎用的な計算で必要スペックを算出し、最終的な品番選びはユーザーがデータシートで確認する」という方針を選んだ。これが最も幅広い回路条件・メーカーに対応できる。
メーカーツールにない強み
特定品番に縛られない
パナソニック、Littelfuse、Bel Fuse等のメーカーツールは自社製品の品番選定に特化しており、「この回路条件で必要な定格は何Aか」という汎用的な回答は得られない。このツールは品番に依存しないスペック計算に集中している。
温度ディレーティングの自動計算
多くのオンライン計算機は「定格の75%で使いましょう」で終わり。温度ディレーティングを入力パラメータとして扱い、リアルタイムで補正するツールは少ない。
スマホでもすぐ使える
作業現場やハンダ付けの手を止めて、その場でスマホから計算できる。メーカーツールのPDFデータシートをスマホで開いてディレーティング曲線を目視で読み取る手間がなくなる。
ヒューズの雑学 — 知っておくと面白い豆知識
ヒューズの歴史は170年以上
ヒューズの原理を最初に提案したのは、1847年のフランスの物理学者ブレゲ。彼は電信線の保護に細い銅線を使う方法を考案した。その後1890年代にトーマス・エジソンが商用電力網でヒューズを実用化し、現代の電気安全の基盤を築いた。170年以上経った今でも、基本原理——「過電流で金属が溶ける」——は変わっていない。
参考: Fuse (electrical) - Wikipedia
自己復帰型ヒューズ（PTC）の仕組み
ポリスイッチ・リセッタブルヒューズとも呼ばれるPTC（Positive Temperature Coefficient）素子は、過電流で発熱すると内部の結晶構造が変化して高抵抗になり、電流を制限する。温度が下がると結晶構造が戻り、再び通電可能になる。USB端子の保護など、ヒューズ交換が難しい場所で広く使われている。
ただしPTCは溶断ヒューズと比べて応答が遅く、I²t耐量の制御が難しいため、精密な保護が必要な産業用途には向かない。用途に応じた使い分けが重要だ。
参考: ポジスタの動作原理 - TDK
選定精度を上げるコツ
Tip 1: 安全マージンは「最低75%ルール」で
定格電流の75%以下で使用するのが業界標準。このツールのデフォルトディレーティング係数0.75はこのルールに基づいている。特に24時間連続通電する回路では、さらに余裕（65-70%）を持たせると寿命が伸びる。
Tip 2: ヒューズホルダーの接触抵抗に注意
ヒューズ本体の定格が適切でも、ホルダーの接触不良で発熱→誤溶断するケースがある。安物のヒューズクリップは接触抵抗が高いので、信頼性が必要な回路では品質の確かなホルダーを選ぶこと。
Tip 3: 選定後のテスト方法
新しいヒューズを入れたら、以下の手順で確認するのがベストだ:
- 正常動作時の電流をテスターで実測
- 突入電流をオシロスコープまたはクランプメーターで確認
- 計算値と実測値が±20%以内に収まっていればOK
よくある疑問
Q: ヒューズの定格電流を計算値より大きめにしても大丈夫？
小さすぎると正常動作で溶断するが、大きすぎると保護機能が働かなくなる。推奨定格（標準値）の1サイズ上までが許容範囲。たとえば計算結果が4.71Aなら推奨5A、最大でも7Aまで。それ以上は過電流保護として機能しないリスクがある。
Q: AC回路とDC回路でヒューズを兼用できる？
物理的には同じヒューズを使えるが、定格遮断電流がAC/DCで異なることに注意。DC回路はACと違って電流のゼロクロス（零点）がないため、アーク遮断が困難。DC用のヒューズには「DC定格」が明記されているものを選ぶべきだ。特にDC48V超では専用のDCヒューズが必要になる。
Q: 計算で使われるディレーティングデータの出典は？
本ツールのディレーティングテーブルは、IEC 60127（小形ヒューズ）およびLittelfuse・Bel Fuseの公開技術ガイドを参考に、一般的なガラス管ヒューズ・セラミックヒューズに共通する代表値を採用している。メーカーや品番によって±5%程度の差があるため、最終的にはデータシートの値で確認してほしい。
Q: このツールで計算したデータはサーバーに送信される？
一切送信されない。すべての計算はブラウザ内のJavaScriptで完結しており、入力データや計算結果がサーバーに送られることはない。安心して使ってほしい。
まとめ
ヒューズ選定は「定常電流の何倍」という直感ではなく、温度ディレーティング・I²t・速断型/タイムラグ型の特性を踏まえた数値計算で行うべきだ。このツールなら、回路条件を入力するだけで必要なスペックが一発で出る。
電気回路の保護設計に興味がある人は、ブレーカー・電線選定シミュレーターも試してみて。回路保護の上流工程であるブレーカーと電線の選定を自動化できる。
不具合や要望があれば、X (@MahiroMemo)から気軽に教えて。