JP2001143591A - 合金型温度ヒュ−ズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】作動温度７２℃〜７９℃のもとでの正確な作動
を、５００μｍφ未満の細径のヒュ−ズエレメントでも
保証できる合金型温度ヒュ−ズを提供する。 【解決手段】Ｂｉ２８〜３８重量％、Ｐｂ１２超〜２０
重量％、残部Ｉｎの組成の合金をヒュ−ズエレメント４
とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は作動温度が７２℃〜
７９℃の合金型温度ヒュ−ズに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】合金型温度ヒュ−ズは、一対のリ−ド線
間に低融点可溶合金片（ヒュ−ズエレメント）を接続
し、低融点可溶合金片上にフラックスを塗布し、このフ
ラックス塗布合金片を絶縁体で包囲した構成であり、保
護すべき電気機器に取り付けて使用され、電気機器が過
電流により発熱すると、その発生熱により低融点可溶合
金片が液相化され、その溶融金属が既に溶融したフラッ
クスとの共存下、表面張力により球状化され、球状化の
進行により分断されて機器への通電が遮断される。

【０００３】上記低融点可溶合金に要求される基本的な
条件は、保護しようとする機器の許容温度から求められ
る融点を有し、その融点の固相線と液相線との間の固液
共存域巾が狭いことである。すなわち、通常、合金にお
いては、固相線と液相線との間に固液共存域巾が存在
し、この領巾においては、液相中に固相粒体が分散した
状態にあり、液相様の性質も備えているために、上記の
球状化分断が発生する可能性があり、従って、液相線温
度（この温度をＴとする）以前に固液共存域巾に属する
温度範囲（ΔＴとする）で、低融点可溶合金片が球状化
分断される可能性がある。而して、かかる低融点可溶合
金片を用いた温度ヒュ−ズにおいては、ヒュ−ズエレメ
ント温度が（Ｔ−ΔＴ）〜Ｔとなる温度範囲で動作する
ものとして取り扱わなければならず、従って、ΔＴが小
であるほど、すなわち、固液共存域巾が狭いほど、温度
ヒュ−ズの動作温度範囲のバラツキを小として、温度ヒ
ュ−ズを所定の設定温度で正確に動作させ得るのであ
る。

【０００４】従来、動作温度がほぼ７０℃の合金型温度
ヒュ−ズとして、溶融温度７２℃（固相線温度７０℃、
液相線温度７２℃）のＢｉ−Ｐｂ−Ｓｎ−Ｃｄ合金（Ｂ
ｉ５０重量％、Ｐｂ２５重量％、Ｓｎ１２．５重量％、
Ｃｄ１２．５重量％）をヒュ−ズエレメントとしたもの
が使用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近来、温度ヒュ−ズの
薄型化のために、ヒュ−ズエレメントの細線化が要求さ
れ、例えば３００μｍφもの細線化が求められている。
しかし、前記のＢｉ−Ｐｂ−Ｓｎ−Ｃｄ合金（Ｂｉ５０
重量％、Ｐｂ２５重量％、Ｓｎ１２．５重量％、Ｃｄ１
２．５重量％）では、Ｂｉの配合量が多いために脆性が
高く、線引き加工が難しく、ヒュ−ズエレメントを３０
０μｍφといった細径にすることは至難である。

【０００６】かかるヒュ−ズエレメントの細線化のもと
では、ヒュ−ズエレメントの電気抵抗値がかなり増加
し、定格通電時でも、ヒュ−ズエレメントがジュ−ル発
熱により相当高温になり、誤作動の発生が懸念される。
すなわち、ヒュ−ズエレメントのジュ−ル発熱による温
度上昇をΔθ、ヒュ−ズエレメントの融点をＴとする
と、温度（Ｔ−Δθ）で温度ヒュ−ズが動作されること
になるから、ヒュ−ズエレメントの電気抵抗値が高くな
ってΔθを無視できなくなると、機器が所定の許容温度
に達するまえに通電遮断されてしまうことがあり、電気
抵抗値を低くして上記Δθを僅小に抑える必要がある。

【０００７】本発明の目的は、作動温度７２℃〜７９℃
のもとでの正確な作動を、５００μｍφ未満の細径のヒ
ュ−ズエレメントでも保証できる合金型温度ヒュ−ズを
提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る合金型温度
ヒュ−ズは、Ｂｉ２８〜３８重量％、Ｐｂ１２超〜２０
重量％、残部Ｉｎの組成の合金をヒュ−ズエレメントと
したことを特徴とする構成であり、前記合金組成１００
重量部に対しＡｇを０．５〜５重量部添加することもで
きる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明に係る温度ヒュ−ズにおい
て、ヒュ−ズエレメントには、外径５００μｍφ未満で
２００μｍφ以上の円形線、または当該円形線と同一断
面積の扁平線を使用できる。

【００１０】このヒュ−ズエレメントの合金は、Ｂｉ２
８〜３８重量％、Ｐｂ１２超〜２０重量％、残部Ｉｎ、
好ましくはＢｉ２８〜３５重量％、Ｐｂ１３〜２０重量
％、残部Ｉｎ、のＢｉ−Ｐｂ−Ｉｎ系であり、基準組成
は、Ｂｉ３１．５重量％，Ｐｂ１５．５重量％，Ｉｎ５
３．０重量％であり，その液相線温度は７５℃，固液共
存域巾は４℃である。

【００１１】前記Ｐｂ１２〜２０重量％及び残部Ｉｎに
より線引きに必要な延性と充分に低い電気抵抗が付与さ
れ、Ｂｉ２８〜３８重量％により前記の延性と低抵抗性
とが保持されつつ融点が７０℃〜７７℃の固液共存域に
設定される。かかる合金組成の最も高い液相線温度は７
７℃、最も低い固相線温度は７０℃で、固液共存域巾は
平均で４℃程度である。温度ヒュ−ズのヒュ−ズエレメ
ントと機器との間には、その間の熱抵抗のために約２℃
の温度差が生じるから、この基準組成を使用した温度ヒ
ュ−ズの作動温度は７２℃〜７９℃である。前記ヒュ−
ズエレメントの比抵抗は、ほぼ３５〜４５μΩ・ｃｍで
ある。

【００１２】上記合金組成１００重量部にＡｇを０．５
〜５重量部添加することにより、比抵抗を前記３５〜４
５μΩ・ｃｍよりも一段と低くすることができ、例え
ば、２重量部添加することにより、比抵抗を３０μΩ・
ｃｍ程度と低くできる。

【００１３】本発明に係る温度ヒュ−ズのヒュ−ズエレ
メントは、合金母材の線引きにより製造され、断面丸形
のまま、または、さらに扁平に圧縮加工して使用でき
る。

【００１４】図１の（イ）は本発明に係る薄型の合金型
温度ヒュ−ズを示す平面説明図、図１の（ロ）は図１の
（イ）におけるロ−ロ断面図であり、厚み１００〜３０
０μｍのプラスチックベ−スフィルム１１に厚み１００
〜２００μｍの帯状リ−ド導体３，３を接着剤または融
着により固着し、帯状リ−ド導体間に線径５００μｍφ
未満のヒュ−ズエレメント４を接続し、このヒュ−ズエ
レメント４にフラックス５を塗布し、このフラックス塗
布ヒュ−ズエレメントを厚み１００〜３００μｍのプラ
スチックカバ−フィルム１２の接着剤または融着による
固着で封止してある。

【００１５】本発明の合金型温度ヒュ−ズは、ケ−ス
型、基板型、或いは、樹脂ディッピング型の形態でも実
施できる。ケ−ス型としては、互いに一直線で対向する
リ−ド線間に線状片のヒュ−ズエレメントを溶接し、ヒ
ュ−ズエレメント上にフラックスを塗布し、このフラッ
クス塗布ヒュ−ズエレメント上にセラミックス筒を挿通
し、該筒の各端と各リ−ド線との間を接着剤、例えばエ
ポキシ樹脂で封止したアキシャルタイプ、または、平行
リ−ド線間の先端に線状片のヒュ−ズエレメントを溶接
し、ヒュ−ズエレメント上にフラックスを塗布し、この
フラックス塗布ヒュ−ズエレメント上に扁平をセラミッ
クキャップを被せ、このキャップの開口とリ−ド線との
間をエポキシ樹脂で封止したラジアルタイプを使用でき
る。

【００１６】上記の樹脂ディッピング型としては、セラ
ミックキャップの包囲に代え、フラックス塗布ヒュ−ズ
エレメント上にエポキシ樹脂液への浸漬によるエポキシ
樹脂被覆層を設けたラジアルタイプを使用できる。

【００１７】上記の基板型としては、片面に一対の層状
電極を設けた絶縁基板のその電極間先端に線状片のヒュ
−ズエレメントを溶接し、ヒュ−ズエレメント上にフラ
ックスを塗布し、各電極の後端にリ−ド線を接続し、絶
縁基板片面上にエポキシ樹脂被覆層を設けたものを使用
でき、アキシャルまたはラジアルの何れの方式にもでき
る。

【００１８】上記のフラックスには、通常、融点がヒュ
−ズエレメントの融点よりも低いものが使用され、例え
ば、ロジン９０〜６０重量部、ステアリン酸１０〜４０
重量部、活性剤０〜３重量部を使用できる。この場合、
ロジンには、天然ロジン、変性ロジン（例えば、水添ロ
ジン、不均化ロジン、重合ロジン）またはこれらの精製
ロジンを使用でき、活性剤には、ジエチルアミンの塩酸
塩や臭化水素酸塩等を使用できる。

【００１９】

【実施例】〔実施例〕Ｂｉ：３１．５重量％，Ｐｂ：１
５．５重量％，Ｉｎ：５３．０重量％の合金組成を使用
した。この合金の液相線温度は７５℃、固液共存域巾は
４℃である。この合金組成の母材を線引きして直径３０
０μｍφの線に加工した。１ダイスについての減面率を
６．５％とし、線引き速度を３０ｍ／ｍｉｎとしたが、
断線は皆無であった。この線の比抵抗を測定したとこ
ろ、４１μΩ・ｃｍであった。この線を長さ４ｍｍに切
断してヒュ−ズエレメントとし、基板型温度ヒュ−ズを
作成した。フラックスにはロジン８０重量部とステアリ
ン酸２０重量部とジエチルアミン臭化水素酸塩１重量部
の組成を、樹脂材には常温硬化のエポキシ樹脂を使用し
た。

【００２０】この実施例品５０箇について、０．１アン
ペアの電流を通電しつつ、昇温速度１℃／分のオイルバ
スに浸漬し、溶断による通電遮断時のオイル温度を測定
したところ、７５±１℃の範囲内であった。更に、実施
例品５０箇を、１アンペアの電流を通電しつつ約６５℃
の雰囲気中、１０００時間のエージングに曝したが、溶
断したものはなく、自己発熱に起因する誤動作は回避で
きていた。これらについて、更に前記と同様にして溶断
による通電遮断時のオイル温度を測定したところ、実質
的に前記の７５±１℃の範囲内であった。

【００２１】〔比較例１〕低融点可溶合金に、前記溶融
温度７２℃（固相線温度７０℃、液相線温度７２℃）の
Ｂｉ−Ｐｂ−Ｓｎ−Ｃｄ合金（Ｂｉ５０重量％、Ｐｂ２
５重量％、Ｓｎ１２．５重量％、Ｃｄ１２．５重量％）
を用い、減面率５．０％、線引き速度を２０ｍ／ｍｉｎ
で３００μｍφの細線への線引きを試みたが、断線が多
発し、至難であったので、回転ドラム式紡糸法により直
径３００μｍφの細線に加工した。この線の比抵抗は、
６９μΩ・ｃｍであった。この細線をヒュ−ズエレメン
トとして実施例と同様にして基板型温度ヒュ−ズを作成
し、０．１アンペアの電流を通電しつつ、昇温速度１℃
／分のオイルバスに浸漬し、溶断による通電遮断時のオ
イル温度を測定したところ、液相線温度７２℃に達して
も溶断しないものが多数存在した。これは、回転ドラム
式紡糸法のためにヒュ−ズエレメント表面に厚い酸化皮
膜が形成され、この酸化皮膜が鞘となってヒュ−ズエレ
メントが溶断され難くなるためであると推定される。

【００２２】〔比較例２〕Ｂｉ：３３．０重量％，Ｐ
ｂ：１１．０重量％，Ｉｎ：５１．０重量％の合金組成
を使用した。実施例と同様にして線引きにより直径３０
０μｍφの線に加工した。この線の比抵抗を測定したと
ころ、５０μΩ・ｃｍであった。実施例と同様にして基
板型温度ヒュ−ズを製作し、１アンペアの電流を通電し
つつ約６５℃の雰囲気中、１０００時間のエージングに
曝したところ、すべてが自己発熱により溶断した。

【００２３】

【発明の効果】本発明に係る合金型温度ヒュ−ズは、固
液共存域が７０℃〜７７℃、固液共存域巾が４℃以内
で、比抵抗が３０〜４０μΩ・ｃｍ程度の低い比抵抗の
合金をヒュ−ズエレメントとしているから、ヒュ−ズエ
レメント径が３００μｍφという細径であっても、自己
発熱による誤作動をよく排除して７２℃〜７９℃の所定
の温度にて機器の通電を遮断でき、しかもヒュ−ズエレ
メントがＣｄのような有害金属を含有せず、作動温度７
２℃〜７９℃の薄型合金型温度ヒュ−ズとして極めて有
用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る合金型温度ヒュ−ズの一例を示す
図面である。

【符号の説明】

４ ヒュ−ズエレメント

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｂｉ２８〜３８重量％、Ｐｂ１２超〜２０
   重量％、残部Ｉｎの組成の合金をヒュ−ズエレメントと
   したことを特徴とする合金型温度ヒュ−ズ。
2. 【請求項２】Ｂｉ２８〜３８重量％、Ｐｂ１２超〜２０
   重量％、残部Ｉｎの１００重量部にＡｇを０．５〜５重
   量部添加した組成の合金をヒュ−ズエレメントとしたこ
   とを特徴とする合金型温度ヒュ−ズ。