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

合金型温度ヒュ−ズ

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JP2001143591A
JP2001143591A JP32756899A JP32756899A JP2001143591A JP 2001143591 A JP2001143591 A JP 2001143591A JP 32756899 A JP32756899 A JP 32756899A JP 32756899 A JP32756899 A JP 32756899A JP 2001143591 A JP2001143591 A JP 2001143591A
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JP
Japan
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temperature
alloy
fuse
fuse element
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JP32756899A
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Yoshiaki Tanaka
嘉明 田中
Toshiaki Saruwatari
利章 猿渡
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Uchihashi Estec Co Ltd
Original Assignee
Uchihashi Estec Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H37/00Thermally-actuated switches
    • H01H37/74Switches in which only the opening movement or only the closing movement of a contact is effected by heating or cooling
    • H01H37/76Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material
    • H01H2037/768Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material characterised by the composition of the fusible material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H37/761Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material with a fusible element forming part of the switched circuit

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。
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