JP2003013165A - 温度ヒューズ用可溶性合金および温度ヒューズ用線材および温度ヒューズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶融温度がほぼ１００℃以下で、かつ鉛を含
有しない温度ヒューズ用可溶性合金、およびこの可溶性
合金からなる温度ヒューズ用線材、およびこの線材を用
いた温度ヒューズを提供することを課題とする。 【解決手段】 本発明の温度ヒューズ用可溶性合金は、
３４重量％以上６３重量％以下のＢｉと１重量％以上２
４重量％以下のＳｎとを含み、残部がＩｎと不可避不純
物とからなることを特徴とする。並びに、本発明の温度
ヒューズ用可溶性合金は、２８重量％以上３４重量％以
下のＢｉと１６重量％以上２１重量％以下のＳｎとを含
み、残部がＩｎと不可避不純物とからなることを特徴と
する。また、本発明の温度ヒューズ用線材は、上記組成
を有する可溶性合金からなることを特徴とする。さら
に、本発明の温度ヒューズは、この温度ヒューズ用線材
からなる温度ヒューズ素子を持つことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は過度の温度上昇によ
る電気機器の熱破損を防止する温度ヒューズ、およびこ
の温度ヒューズの温度ヒューズ素子を形成する温度ヒュ
ーズ用線材、およびこの温度ヒューズ用線材を形成する
温度ヒューズ用可溶性合金に関する。

【０００２】

【従来の技術】温度ヒューズは、テレビやビデオあるい
はトランスや二次電池といった電気機器の電気回路に組
み込まれている。そして、これらの電気機器が過度の温
度上昇により熱破損することを防止している。例えば、
二次電池において、何らかの事情により正極と負極とが
短絡すると、急激な放電が起こる。そしてこの放電によ
り電池は発熱する。発熱により電池が過度に昇温する
と、電池が熱破損するおそれがある。このとき、電池に
組み込まれている温度ヒューズは、周囲温度が動作温度
に到達したことを検知し、溶断する。そして、この溶断
により正極と負極との短絡を断ち、電池の温度を下降さ
せる。

【０００３】ところで、温度ヒューズを構成する部材の
うち、実際に溶断するのは可溶性合金製の温度ヒューズ
素子である。したがって、温度ヒューズの動作温度と温
度ヒューズ素子を形成する可溶性合金の溶融温度とは、
ほぼ一致する。近年においては、特に動作温度が１００
℃以下の温度ヒューズの需要が高まっている。従来か
ら、動作温度が１００℃以下の温度ヒューズには、溶融
温度が１００℃以下であるウッドメタル（Ｓｎ−Ｂｉ−
Ｐｂ−Ｃｄ）、セルロー（Ｓｎ−Ｂｉ−Ｐｂ−Ｃｄ−Ｉ
ｎ）、ニュートン合金（Ｂｉ−Ｐｂ−Ｓｎ）などの可溶
性合金が使用されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記列
挙した可溶性合金は、いずれも鉛を含有している。そし
て近年、廃棄された電気機器の温度ヒューズから自然環
境中に鉛が溶出することが問題となっている。このた
め、工業材料として可能な限り鉛を使用しないことが世
界的な趨勢となっている。また、鉛の代替材料の検討
が、業界において重要な課題の一つとなっている。

【０００５】そこで、鉛を含まない温度ヒューズ用可溶
性合金について鋭意研究を重ねた結果、本発明者は、鉛
を含まなくてもほぼ１００℃以下の温度において溶融す
る可溶性合金を得ることができるとの知見を得た。

【０００６】本発明の温度ヒューズ用可溶性合金および
温度ヒューズ用線材および温度ヒューズは、上記知見に
基づいてなされたものである。したがって、本発明は、
溶融温度がほぼ１００℃以下で、かつ鉛を含有しない温
度ヒューズ用可溶性合金、およびこの可溶性合金からな
る温度ヒューズ用線材（以下、適宜「線材」と称
す。）、およびこの線材からなる温度ヒューズ素子を有
する温度ヒューズを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の温度ヒューズ用可溶性合金は、３４重量％
以上６３重量％以下のビスマスと１重量％以上２４重量
％以下のスズとを含み、残部がインジウムと不可避不純
物とからなることを特徴とする。

【０００８】並びに、上記課題を解決するため、本発明
の温度ヒューズ用可溶性合金は、２８重量％以上３４重
量％以下のビスマスと１６重量％以上２１重量％以下の
スズとを含み、残部がインジウムと不可避不純物とから
なることを特徴とする。

【０００９】本発明の温度ヒューズ用可溶性合金は鉛を
含有しない。このため、この可溶性合金を用いた温度ヒ
ューズが廃棄されても、自然環境に与える影響は極めて
小さい。また、上記組成範囲を有する本発明の温度ヒュ
ーズ用可溶性合金は、従来の鉛を含有した可溶性合金と
同様に、１００℃以下の溶融温度を有する。なお、本明
細書および図面中において、重量％およびｗｔ％とは質
量（ｍａｓｓ）％を意味する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の温度ヒューズ用可
溶性合金および温度ヒューズ用線材および温度ヒューズ
の実施の形態について説明する。

【００１１】〈温度ヒューズ用可溶性合金〉第一に、本
発明の温度ヒューズ用可溶性合金について説明する。本
発明の可溶性合金は、不可避不純物を除外すれば、ビス
マス（Ｂｉ）とスズ（Ｓｎ）とインジウム（Ｉｎ）とか
ら形成されている。

【００１２】（１）まず、可溶性合金にＢｉとＳｎとＩ
ｎとを含有させた理由について説明する。Ｂｉを可溶性
合金に含有させた理由は、Ｂｉは、他の金属と比較し
て、合金の溶融温度を低下させる効果が著しく大きいか
らである。またＳｎを可溶性合金に含有させた理由は、
Ｓｎを含有させると可溶性合金の濡れ性が向上するから
である。またＩｎを可溶性合金に含有させた理由は、Ｉ
ｎもＢｉ同様に、合金の溶融温度を低下させる効果が大
きいからである。

【００１３】（２）次に、可溶性合金の固相化温度およ
び液相化温度と、可溶性合金の溶融温度との関係につい
て説明する。温度ヒューズが昇温され溶断する過程にお
いて、温度ヒューズ素子を形成する可溶性合金は固相→
固液共存相→液相と相変化する。ここで固相と固液共存
相との境界温度が、可溶性合金の固相化温度である。ま
た固液共存相と液相との境界温度が、可溶性合金の液相
化温度である。

【００１４】温度ヒューズ素子の溶断温度、つまり可溶
性合金の溶融温度は、固相化温度と液相化温度との間に
ある。ただし、これらの温度間の相状態である固液共存
相において、固相に対する液相の割合がより高い方が、
温度ヒューズ素子は溶断しやすい。このため、溶融温度
は、固相化温度と液相化温度との間において、液相化温
度寄りに存在する傾向が高い。したがって、例えば可溶
性合金の固相化温度が７０℃であり液相化温度が１００
℃であれば、この可溶性合金の溶融温度は７０℃から１
００℃の間において１００℃近傍にある場合が多い。

【００１５】図１にＢｉ−Ｓｎ−Ｉｎ合金の液相面図を
示す。また図中に、１００℃の等温線と７５℃の等温線
とを、それぞれ実線で示す。ちなみに等温線で囲まれた
領域は、その等温線の温度よりも低い液相化温度を有す
る領域である。また、図において右上がり斜線および左
上がり斜線を引いた平行四辺形状の範囲が、本発明の可
溶性合金の組成範囲である。図に示すように、この組成
範囲のほとんどの部分は、１００℃の等温線内の領域に
入っている。すなわち本発明の可溶性合金の液相化温
度、つまり溶融温度は、ほぼ１００℃以下である。

【００１６】（３）次に、本発明の可溶性合金の組成範
囲を、上記範囲に決定した理由について説明する。

【００１７】まず、Ｂｉの含有割合を３４重量％以上６
３重量％以下とし、Ｓｎの含有割合を１重量％以上２４
重量％以下とし、残部をＩｎと不可避不純物とした組成
範囲（図中、右上がり斜線部分）について、このように
組成範囲を限定した理由を説明する。

【００１８】まず、Ｂｉの含有割合を３４重量％以上に
限定した理由について説明する。図に示すように、Ｂｉ
含有割合が３４重量％未満の領域であっても、その分Ｉ
ｎ含有割合を高くすれば、液相化温度は１００℃以下と
なる。しかしながら、Ｂｉは延性が低い一方、硬度が高
いという性質を有する。またＢｉとは対称的に、Ｉｎは
延性が高い一方、硬度が低いという性質を有する。この
ためＢｉ含有割合を３４重量％未満とすると、Ｂｉの硬
度が高いという性質が合金に発現しにくくなる。その一
方、Ｉｎの延性が高いという性質が合金に過度に発現す
る。したがって、可溶性合金が過度に柔らかくなり、例
えば可溶性合金を線材に加工する際の作業性が低下す
る。またＩｎは、ＢｉおよびＳｎと比較して高価であ
る。このためＢｉの含有割合を低くしＩｎの含有割合を
高くすると、可溶性合金の製造コストが高くなる。Ｂｉ
含有割合を３４重量％以上に限定したのは以上の理由か
らである。

【００１９】次に、Ｂｉの含有割合を６３重量％以下に
限定した理由について説明する。Ｂｉの含有割合が６３
重量％を超えると、図に示すように、１００℃の等温線
に囲まれる領域からはみ出す部分、すなわち液相化温度
が１００℃を超える部分が広くなる。また、Ｂｉ含有割
合が６３重量％を超えると、Ｂｉの硬度が高い性質が可
溶性合金に過度に発現する。このため可溶性合金が脆化
するおそれもある。Ｂｉ含有割合を６３重量％以下に限
定したのは以上の理由からである。

【００２０】次に、Ｓｎの含有割合を１重量％以上に限
定した理由について説明する。図に示すように、Ｓｎを
全く含有しない領域であっても、液相化温度が１００℃
以下の領域は存在する。しかしながら、Ｓｎを含有させ
ると、この液相化温度が１００℃以下の領域が、線状か
ら面状になる。すなわち液相化温度が１００℃以下の領
域がより広くなる。このことは、同一の液相化温度を有
する可溶性合金を、種々の組成により作製できることを
意味する。このため、同一の動作温度でありながら機械
的特性のみ異なるバリエーションに富んだ温度ヒューズ
を提供することができる。また、Ｓｎの含有割合が１重
量％未満だと可溶性合金の濡れ性が低下する。つまり、
Ｓｎの有する濡れ性向上効果が可溶性合金に充分に発現
しない。可溶性合金の濡れ性が低いと、この可溶性合金
から形成される温度ヒューズ素子を温度ヒューズに組み
込む際、具体的には温度ヒューズ素子の両端をリード線
と接合する際、接合が困難で作業性が低下する。Ｓｎの
含有割合を１重量％以上に限定したのは以上の理由から
である。

【００２１】次に、Ｓｎの含有割合を２４重量％以下に
限定した理由について説明する。ＳｎはＢｉおよびＩｎ
と比較して、可溶性合金の溶融温度を下げる効果が小さ
い。したがって、Ｓｎの含有割合が高いと可溶性合金の
溶融温度が高くなる。具体的には、図に示すように、Ｓ
ｎの含有割合が２４重量％を超える場合、液相化温度が
１００℃を超える部分が広くなる。Ｓｎの含有割合を２
４重量％以下に限定したのは以上の理由からである。

【００２２】なお、残部をＩｎとしたのは、上述したよ
うに、ＩｎはＢｉ同様に可溶性合金の溶融温度を低下さ
せる効果が大きいからである。また、Ｂｉとは対称的に
硬度が低く延性に富む性質を有するため、特にＢｉと組
み合わせて含有させると、可溶性合金の機械的特性を操
作しやすいからである。

【００２３】（４）本発明の可溶性合金は、上記組成範
囲内において所望の溶融温度となるように組成を調整す
ることができる。なかでも、図中右上がり斜線部分の上
から横縞を重ね描いた部分のように、３４重量％以上４
２重量％以下のビスマスと１重量％以上２０重量％以下
のスズとを含むとともに残部がインジウムと不可避不純
物とからなる組成範囲が好ましい。この組成範囲に限定
することにより、特に液相化温度が７５℃以下、つまり
溶融温度が７５℃以下の可溶性合金を作製することがで
きる。

【００２４】ここで、Ｂｉを３４重量％以上に限定した
のは、上述したように、３４重量％未満だと合金が過度
に柔らかくなるからである。またＢｉを４２重量％以下
に限定したのは、図に示すように、４２重量％を超える
と液相化温度が７５℃を超える部分が広くなるからであ
る。

【００２５】また、Ｓｎを１重量％以上に限定したの
は、上述したように、１重量％未満だとＳｎの濡れ性向
上効果が可溶性合金にあまり発現しないからである。ま
たＳｎを２０重量％以下に限定したのは、図に示すよう
に、２０重量％を超えると液相化温度が７５℃を超える
部分が広くなるからである。

【００２６】（５）また、図中右上がり斜線部分の上か
ら縦縞を重ね描いた部分のように、５５重量％以上６２
重量％以下のビスマスと５重量％以上２４重量％以下の
スズとを含むとともに残部がインジウムと不可避不純物
とからなる組成範囲が好ましい。この組成範囲に限定す
ることにより、特に液相化温度が７５℃を超え１００℃
以下、つまり溶融温度が７５℃を超え１００℃以下の可
溶性合金を作製することができる。

【００２７】ここで、Ｂｉを５５重量％以上に限定した
のは、図に示すように、５５重量％未満だと液相化温度
が７５℃以下の部分が発生するからである。またＢｉを
６２重量％以下に限定したのは、上述したように、６２
重量％を超えると液相化温度が１００℃を超える部分が
広くなるからである。

【００２８】また、Ｓｎを５重量％以上に限定したの
は、図に示すように、５重量％未満だと液相化温度が１
００℃を超える部分が広くなるからである。またＳｎを
２４重量％以下に限定したのは、２４重量％を超えても
液相化温度が１００℃を超える部分が広くなるからであ
る。

【００２９】（６）次に、Ｂｉの含有割合を２８重量％
以上３４重量％以下とし、Ｓｎの含有割合を１６重量％
以上２１重量％以下とし、残部をＩｎと不可避不純物と
した組成範囲（図中、左上がり線部分）について、この
ように組成範囲を限定した理由を説明する。

【００３０】Ｂｉを２８重量％以上としたのは、図に示
すように、２８重量％未満だと液相化温度が７５℃を越
える部分が発生するからである。また可溶性合金が過度
に柔らかくなり、線材加工する際や温度ヒューズに組み
込む際の作業性が低下するからである。またＢｉを３４
重量％以下としたのも、図に示すように、３４重量％を
超えると液相化温度が７５℃を超える部分が発生するか
らである。

【００３１】Ｓｎを１６重量％以上に限定したのは、１
６重量％未満だと可溶性合金の濡れ性が低下し、この可
溶性合金から形成される温度ヒューズ素子を温度ヒュー
ズに組み込む際の作業性が低下するからである。またＳ
ｎを２１重量％以下としたのは、図に示すように、２１
重量％を超えると液相化温度が７５℃を超える部分が広
くなるからである。

【００３２】（７）以上、本発明の温度ヒューズ用可溶
性合金の組成について説明した。本発明の温度ヒューズ
用可溶性合金によると、上記いずれかの組成範囲内にお
いて、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｉｎの含有割合を調整することによ
り、合金の溶融温度を自在にコントロールすることがで
きる。そして１００℃以下さらには７５℃以下の任意の
動作温度に対応する温度ヒューズ用線材および温度ヒュ
ーズを提供することができる。

【００３３】ここで、好ましくは可溶性合金の組成を、
上記いずれかの組成範囲内において、図中一点鎖線で示
す三本の二元系共融線近傍あるいは、これら三本の二元
系共融線が集まる三元系共融点近傍の組成とする構成が
よい。

【００３４】上述したように、可溶性合金の溶融温度は
固相化温度と液相化温度との間のいずれかに存在する。
言い換えると、溶融温度は、固相化温度と液相化温度と
の間に、一定のばらつきを持って存在する。したがっ
て、例えば、同じ組成の可溶性合金を用いて複数の温度
ヒューズを作製しても、これらの温度ヒューズの動作温
度はばらつくことになる。温度ヒューズの動作温度、つ
まり可溶性合金の溶融温度のばらつきは、固相化温度と
液相化温度との間隔（以下、「△Ｔ」と称す。）が小さ
い程、より小さくなる。

【００３５】本構成の可溶性合金の組成は、二元系共融
線近傍および三元系共融点近傍に設定されている。そし
て、二元系共融線近傍および三元系共融点近傍において
は、固相化温度と液相化温度とが近接している。このた
め、本構成の可溶性合金の△Ｔは極めて小さい。したが
って、本構成の可溶性合金は溶融温度のばらつきが極め
て小さい。よって、本構成の可溶性合金を温度ヒューズ
に用いると、動作温度のばらつきが極めて小さく高精度
の温度ヒューズを提供することができる。

【００３６】〈温度ヒューズ用線材〉第二に、本発明の
温度ヒューズ用線材について説明する。本発明の温度ヒ
ューズ用線材は、上記組成範囲を有する温度ヒューズ用
可溶性合金により形成されている。本発明の線材は、従
来から線材の製造に用いられてきた種々の方法により製
造することができる。その一例として引抜き法について
説明する。

【００３７】（１）引抜き法は、線材を形成する可溶性
合金の原料を溶融炉に配合する原料配合工程、配合した
原料を溶融させ合金を調製し型に流し込みビレットを作
るビレット作製工程、ビレットから粗線材を作製する粗
線材作製工程、粗線材を細線化し線材を作製する細線化
工程からなる。

【００３８】まず、原料配合工程では、線材の原料であ
るＢｉ、Ｓｎ、Ｉｎの地金を所望の組成となるように秤
量、配合し溶融炉に投入する。次に、ビレット作製工程
では、配合原料を３００〜３２０℃の温度下で溶融させ
Ｂｉ−Ｓｎ−Ｉｎ合金を調製する。そしてこの溶融状態
の調製合金を型に流し込み、柱状のビレットを作製す
る。次に、粗線材作製工程では、型からビレットを取り
出し、押出し成形機により押し出し成形することで線径
の大きい粗線材を作製する。最後に、細線化工程では、
この粗線材を引抜き成形機にかけ、成形機の型に設けら
れたダイス隙間から引き抜くことにより粗線材の線径の
小径化、つまり細線化を行う。この細線化は、具体的に
は粗線材を直列に並んだ複数のダイス隙間に通すことに
より行う。ダイス隙間は下流側ほど小径に設定されてい
る。このため、粗線材は複数のダイス隙間を通る間に徐
々に細線化される。したがって、粗線材を通過させるダ
イス隙間の数を増減することで、線材の線径を調整する
ことができる。

【００３９】（２）引抜き法では、押し出し成形工程の
後に、引抜き成形を行う細線化工程が設定されている。
この引き抜き法のように、引抜き成形を行う工程を持つ
製造方法の利点は、他の製造方法、例えば押し出し成形
工程のみを有する製造方法と比較して、より線径の細い
線材を作製できる点である。ここで、可溶性合金、すな
わち粗線材中のＢｉ含有割合が高いと、引抜き成形を行
う工程において、脆性により粗線材が切れるおそれがあ
る。この点、本発明の温度ヒューズ用線材は、Ｂｉ含有
割合が適切で適度の延性を有する。したがって、引抜き
成形を行う工程を有する製造方法により作製することが
できる。このため、本発明の温度ヒューズ用線材は、線
径の細線化が容易である。したがって、本発明の線材
は、例えばボビンなどに巻回して収納する場合でも巻回
数を多くすることができ、収納性に優れている。

【００４０】また、本発明の温度ヒューズ用線材の溶断
温度は、１００℃以下さらには７５℃以下である。近
年、この温度域で溶断する線材を用いた温度ヒューズ
は、携帯電話、ビデオカメラ、ノート型パソコンなどの
機器の二次電池用として需要が高まっている。これらの
機器は利用の便から小型化の一途をたどっている。そし
て機器の小型化のため、二次電池の小型化が急務となっ
ている。ここで二次電池を小型化するためには、その部
品である温度ヒューズを小型化すればよい。このため温
度ヒューズに用いる線材もより細い方が好ましく、具体
的には断面積が０．３ｍｍ²以下である方が好ましい。
この点、本発明の温度ヒューズ用線材は細線化が容易で
ある。このため、特別な成形装置などを用いることな
く、線材の断面積を０．３ｍｍ²以下にすることができ
る。

【００４１】なお、本発明の線材の断面形状は特に限定
するものではない。すなわち断面が真円状のものは勿
論、楕円状あるいは多角形状など従来から用いられてい
る様々の形状とすることができる。

【００４２】〈温度ヒューズ〉第三に、本発明の温度ヒ
ューズについて説明する。図２に本発明の温度ヒューズ
の一例として筒型温度ヒューズの断面図を示す。

【００４３】（１）まず、温度ヒューズ１の構成につい
て説明する。温度ヒューズ１は、温度ヒューズ素子１０
とリード線１３とフラックス１１とセラミックケース１
２とからなる。温度ヒューズ素子１０は、長手方向両端
にこぶのある棒状、すなわちダンベル状を呈している。
この温度ヒューズ素子１０は本発明の可溶性合金からな
る。リード線１３は、温度ヒューズ素子１０の長手方向
両端に接合されている。リード線１３は銅製である。フ
ラックス１１は、ヒューズ素子１０の表面を覆って配置
されている。フラックス１１は、松脂を主成分とし、こ
れに活性剤やチキソ剤などを添加したものである。この
フラックス１１は、活性の高い温度ヒューズ素子１０の
表面に酸化膜が形成されるのを抑制する役割を有する。
またフラックス１１は、温度ヒューズ素子１０が溶断し
たとき溶断面を包み込み、再び溶断面同士がつながるの
を防止する役割を有する。セラミックケース１２は円筒
状を呈しており、上記温度ヒューズ素子１０、リード線
１３、フラックス１１を密閉収納して設置されている。
セラミックケース１２は、これらの部材を保護する役割
を有する。またセラミックケース１２は、温度ヒューズ
素子１０が溶断し、可溶性合金が液化した際、この液状
の可溶性合金が電気回路に漏出するのを防止する役割を
有する。

【００４４】次に、温度ヒューズ１の動作について説明
する。何らかの事情により、温度ヒューズ１の周辺温度
が上昇し温度ヒューズ１の動作温度に達すると、温度ヒ
ューズ素子１０は溶断する。そして溶断した温度ヒュー
ズ素子１０の溶断面をフラックス１１が覆う。これによ
り温度ヒューズ１０両端に接合されたリード線１３間の
電気的導通を遮断する。

【００４５】（２）次に、温度ヒューズ１の製造方法に
ついて説明する。温度ヒューズ１は、従来からヒューズ
の製造に用いられている種々の方法により製造すること
ができる。例えば、まず上記温度ヒューズ用線材を切断
し温度ヒューズ素子１０を作製する。次に、作製した温
度ヒューズ素子１０の両端をレーザにより半溶融状態と
し、この両端にリード線１３を接合する。それから、温
度ヒューズ素子１０の表面にフラックス１１を塗布す
る。そして最後に、この温度ヒューズ素子１０とリード
線１３とフラックス１１との接合体を、セラミックケー
ス１２内に封入、収納する。以上のような方法により製
造することができる。

【００４６】本発明の温度ヒューズに組み込まれる温度
ヒューズ素子は、適度な延性および硬度を持っている。
このため機械的な衝撃などにより断線するおそれが小さ
い。また、この温度ヒューズ素子は濡れ性が高い。した
がってリード線との接合性が良好で、機械的な衝撃など
によりリード線から分離するおそれが小さい。このため
本発明の温度ヒューズは機械的衝撃に対する信頼性が高
い。

【００４７】（３）なお、本発明の温度ヒューズの形状
は、図に示す筒型ヒューズの他、従来から用いられてい
る様々の形状に具現化することができる。例えば温度ヒ
ューズ素子とリード線とフラックスとの接合体を、二枚
の絶縁板で挟持したカード型温度ヒューズとして具現化
してもよい。

【００４８】〈その他〉以上、本発明の温度ヒューズ用
可溶性合金、温度ヒューズ用線材、温度ヒューズの実施
形態について説明した。しかしながら、実施形態は上記
形態に限定されるものではない。当業者が行いうる種々
の変形的形態あるいは改良的形態で実施してもよい。

【００４９】

【実施例】上記実施形態に基づいて、所定の組成を有す
る可溶性合金からなるインゴットを作製した。そしてこ
のインゴットから粉末サンプルと線材サンプルを採取し
た。これら二つのサンプルのうち、粉末サンプルにより
可溶性合金の溶融温度特性を測定した。また線材サンプ
ルにより、可溶性合金からなる線材の溶断温度特性を測
定した。

【００５０】〈サンプルの作製方法〉 （１）実施例１−１、実施例１−２ 実施例１−１および実施例１−２のサンプルは、３３重
量％のＢｉ、１６重量％のＳｎ、５１重量％のＩｎとい
う組成を有する可溶性合金からなる。これらのサンプル
は以下の方法により作製した。まず、純度９９．９９％
のＢｉ、純度９９．９９％のＳｎ、純度９９．９９％の
Ｉｎを所定量秤量し、溶融炉に投入した。次に、投入し
たＢｉ、Ｓｎ、Ｉｎを３００℃の温度下で溶融攪拌し合
金の調製を行った。そして調製後の合金を型に流し込み
放冷および脱型することでインゴットを作製した。

【００５１】このようにして作製したインゴットから質
量１ｇの粉末サンプルを採取した。そして、このサンプ
ルを実施例１−１とした。また同様に、インゴットから
断面積０．１２ｍｍ²の線材サンプルを作製した。なお
線材サンプルの作製方法は、前述した引抜き法により行
った。そして、このサンプルを実施例１−２とした。な
お、調整後の合金を型に流し込む際、化学分析にて合金
組成の確認を行った。

【００５２】（２）実施例２−１、実施例２−２ 実施例２−１および実施例２−２のサンプルは、４０重
量％のＢｉ、１５重量％のＳｎ、４５重量％のＩｎとい
う組成を有する可溶性合金からなる。実施例２−１およ
び実施例２−２のサンプルも、実施例１−１および実施
例１−２のサンプルと同様の方法により作製した。

【００５３】実施例２−１のサンプルの質量は、実施例
１−１のサンプルの質量と同量とした。また、実施例２
−２のサンプルの断面積は、実施例１−２のサンプルの
断面積と同面積とした。なお、実施例２−１および実施
例２−２のサンプルも、実施例１−１および実施例１−
２のサンプルと同様に化学分析にて合金組成の確認を行
った。

【００５４】（３）実施例３−１、実施例３−２ 実施例３−１および実施例３−２のサンプルは、３４重
量％のＢｉ、２重量％のＳｎ、６４重量％のＩｎという
組成を有する可溶性合金からなる。実施例３−１および
実施例３−２のサンプルも実施例１−１および実施例１
−２のサンプルと同様の方法により作製した。

【００５５】実施例３−１のサンプルの質量は、実施例
１−１のサンプルの質量と同量とした。また、実施例３
−２のサンプルの断面積は、実施例１−２のサンプルの
断面積と同面積とした。なお、実施例３−１および実施
例３−２のサンプルも、実施例１−１および実施例１−
２のサンプルと同様に化学分析にて合金組成の確認を行
った。

【００５６】（４）実施例４−１ 実施例４−１のサンプルは、６１重量％のＢｉ、２１重
量％のＳｎ、１８重量％のＩｎという組成を有する可溶
性合金からなる。実施例４−１のサンプルも実施例１−
１のサンプルと同様の方法により作製した。

【００５７】実施例４−１のサンプルの質量は、実施例
１−１のサンプルの質量と同量とした。なお、実施例４
−１のサンプルも、実施例１ー１のサンプルと同様に化
学分析にて合金組成の確認を行った。

【００５８】（５）実施例５−１、実施例５−２ 実施例５−１および実施例５−２のサンプルは、６１重
量％のＢｉ、２３重量％のＳｎ、１６重量％のＩｎとい
う組成を有する可溶性合金からなる。実施例５−１およ
び実施例５−２のサンプルも実施例１−１および実施例
１−２のサンプルと同様の方法により作製した。

【００５９】実施例５−１のサンプルの質量は、実施例
１−１のサンプルの質量と同量とした。また、実施例５
−２のサンプルの断面積は、実施例１−２のサンプルの
断面積と同面積とした。なお、実施例５−１および実施
例５−２のサンプルも、実施例１−１および実施例１−
２のサンプルと同様に化学分析にて合金組成の確認を行
った。

【００６０】（６）実施例６−１ 実施例６−１のサンプルは、６０重量％のＢｉ、８重量
％のＳｎ、３２重量％のＩｎという組成を有する可溶性
合金からなる。実施例６−１のサンプルも実施例１−１
のサンプルと同様の方法により作製した。

【００６１】実施例６−１のサンプルの質量は、実施例
１−１のサンプルの質量と同量とした。なお、実施例６
−１のサンプルも、実施例１−１のサンプルと同様に化
学分析にて合金組成の確認を行った。

【００６２】〈測定方法〉 （１）可溶性合金の溶融温度特性の測定 測定に用いたサンプルは、実施例１−１、２−１、３−
１、４−１、５−１、６−１の粉末サンプルである。測
定は、これらのサンプルを、加熱炉にて徐々に加熱し、
熱分析計（以下、「ＴＡ」と称す。）、示差走査熱量計
（以下、「ＤＳＣ」と称す。）を用いて溶融温度特性を
調べることにより行った。また加熱炉の昇温パターン
は、測定前の温度を４０℃、昇温速度を毎分１０℃、最
終保持温度を１５０℃とした。

【００６３】（２）線材の溶断温度特性の測定 測定に用いたサンプルは、実施例１−２、２−２、３−
２、５−２の線材サンプルである。測定は、電流を流す
ことによりこれらのサンプルを加熱し、サンプルが完全
に溶断したときの温度を測定することにより行った。な
お溶断温度のばらつきを調べるため、サンプルは複数本
作製した。そして測定も複数回行った。

【００６４】〈測定結果〉 （１）可溶性合金の溶融温度特性の測定結果 実施例１−１のサンプルを昇温したときの、ＴＡによる
測定結果を図３に示す。図中、測定曲線において昇温し
てもサンプルの温度が上昇しない部分、すなわち測定曲
線の傾きが平らになっている部分は、サンプルを形成す
る可溶性合金が、固相から固液共存相に、または固液共
存相から液相に相変化している部分である。したがっ
て、このときの温度が固相化温度または液相化温度に相
当する。図から、温度が約６０℃のとき測定曲線の傾き
が平らになっているのが判る。

【００６５】また、ＤＳＣによる測定結果を図４に示
す。図中、測定曲線は下方に突出するピークを示してい
る。このピーク開始点は、サンプルを形成する可溶性合
金が、固相から固液共存相に相変化する点に相当する。
したがって、このときの温度が固相化温度に相当する。
図から、温度が約６０℃のときに測定曲線にピーク開始
点があることが判る。

【００６６】これらのことから、実施例１−１のサンプ
ルを形成する可溶性合金は、約６０℃で、固相から固液
共存相を経て液相へと相変化することが判る。すなわ
ち、実施例１−１においては約６０℃が固相化温度であ
るとともに液相化温度であり、△Ｔは約０℃であること
が判る。

【００６７】同様に実施例２−１のサンプルを昇温した
ときの、ＴＡによる測定結果を図５に示す。図から、温
度が約６４℃のとき測定曲線の傾きが平らになっている
のが判る。また、ＤＳＣによる測定結果を図６に示す。
図から、温度が約６１℃のときに測定曲線にピーク開始
点があることが判る。すなわち、実施例２−１において
は約６１℃が固相化温度、約６４℃が液相化温度であ
り、△Ｔは約３℃であることが判る。

【００６８】同様に実施例３−１のサンプルを昇温した
ときの、ＴＡによる測定結果を図７に示す。図から、温
度が約７２℃のとき測定曲線の傾きが平らになっている
のが判る。また、ＤＳＣによる測定結果を図８に示す。
図から、温度が約７１℃のときに測定曲線にピーク開始
点があることが判る。すなわち、実施例３−１において
は約７１℃が固相化温度、約７２℃が液相化温度であ
り、△Ｔは約１℃であることが判る。

【００６９】同様に実施例４−１のサンプルを昇温した
ときの、ＴＡによる測定結果を図９に示す。図から、温
度が約７９℃および約９１℃のとき測定曲線の傾きが平
らになっているのが判る。また、ＤＳＣによる測定結果
を図１０に示す。図から、温度が約７９℃のときに測定
曲線にピーク開始点があることが判る。すなわち、実施
例４−１においては約７９℃が固相化温度、約９１℃が
液相化温度であり、△Ｔは約１２℃であることが判る。

【００７０】同様に実施例５−１のサンプルを昇温した
ときの、ＴＡによる測定結果を図１１に示す。図から、
温度が約７９℃および約９５℃のとき測定曲線の傾きが
平らになっているのが判る。また、ＤＳＣによる測定結
果を図１２に示す。図から、温度が約７９℃のときに測
定曲線にピーク開始点があることが判る。すなわち、実
施例５−１においては約７９℃が固相化温度、約９５℃
が液相化温度であり、△Ｔは約１６℃であることが判
る。

【００７１】同様に実施例６−１のサンプルを昇温した
ときの、ＴＡによる測定結果を図１３に示す。図から、
温度が約８０℃および約９５℃のとき測定曲線の傾きが
平らになっているのが判る。また、ＤＳＣによる測定結
果を図１４に示す。図から、温度が約８０℃のときに測
定曲線にピーク開始点があることが判る。すなわち、実
施例６−１においては約８０℃が固相化温度、約９５℃
が液相化温度であり、△Ｔは約１５℃であることが判
る。

【００７２】以上の測定結果から各サンプルの組成、固
相化温度、液相化温度、△Ｔをまとめて表１に示す。

【００７３】

【表１】

【００７４】表１から、実施例１−１、２−１、３−１
の液相化温度は、いずれも７５℃以下であることが判
る。またこれらのサンプルの△Ｔは、いずれも３℃以内
と極めて小さいことが判る。

【００７５】また表１から、実施例４−１、５−１、６
−１の液相化温度は、いずれも７５℃を超え、かつ１０
０℃以下であることが判る。またこれらのサンプルの△
Ｔは、いずれも２０℃以内と小さいことが判る。

【００７６】（２）線材の溶断温度特性の測定結果 実施例１−２、２−２、３−２、５−２の各サンプルに
電流を流し、各サンプルが完全に溶断したときの温度を
溶断温度とした。溶断温度の測定は、上述したように各
サンプルにつき複数回行った。そして、各サンプルごと
に溶断温度の平均値を算出した。各サンプルの組成、溶
断温度をまとめて表２に示す。

【００７７】

【表２】

【００７８】表２から、実施例１−２、２−２、３−２
の溶断温度は、いずれも７５℃以下であることが判る。
また、溶断温度のばらつきは、いずれも±３℃以下と極
めて小さいことが判る。

【００７９】また表２から、実施例５−２の溶断温度は
９５℃であり、７５を超え、かつ１００℃以下であるこ
とが判る。また、溶断温度のばらつきは、±５℃以下と
小さいことが判る。

【００８０】

【発明の効果】本発明によると、鉛を含有せずかつ１０
０℃以下の溶融温度を有する温度ヒューズ用可溶性合
金、およびこの可溶性合金から形成された温度ヒューズ
用線材、およびこの線材から形成された温度ヒューズ素
子を有する温度ヒューズを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 Ｂｉ−Ｓｎ−Ｉｎ合金の液相面図である。

【図２】 温度ヒューズの断面図である。

【図３】 実施例１−１のＴＡによる測定結果を示すグ
ラフである。

【図４】 実施例１−１のＤＳＣによる測定結果を示す
グラフである。

【図５】 実施例２−１のＴＡによる測定結果を示すグ
ラフである。

【図６】 実施例２−１のＤＳＣによる測定結果を示す
グラフである。

【図７】 実施例３−１のＴＡによる測定結果を示すグ
ラフである。

【図８】 実施例３−１のＤＳＣによる測定結果を示す
グラフである。

【図９】 実施例４−１のＴＡによる測定結果を示すグ
ラフである。

【図１０】 実施例４−１のＤＳＣによる測定結果を示
すグラフである。

【図１１】 実施例５−１のＴＡによる測定結果を示す
グラフである。

【図１２】 実施例５−１のＤＳＣによる測定結果を示
すグラフである。

【図１３】 実施例６−１のＴＡによる測定結果を示す
グラフである。

【図１４】 実施例６−１のＤＳＣによる測定結果を示
すグラフである。

【符号の説明】

１：温度ヒューズ、１０：ヒューズ素子、１１：フラッ
クス、１２：セラミックケース、１３：リード線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉浦 正洋 愛知県名古屋市緑区鳴海町字長田75番地の １ ソルダーコート株式会社内 (72)発明者 久保田 敏弘 愛知県名古屋市緑区鳴海町字長田75番地の １ ソルダーコート株式会社内 (72)発明者 加藤 伸一 東京都武蔵村山市伊奈平２丁目34番地の１ 安全電具株式会社内 (72)発明者 勝本 憲幸 東京都武蔵村山市伊奈平２丁目34番地の１ 安全電具株式会社内 Ｆターム(参考） 5G502 AA02 BB01

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３４重量％以上６３重量％以下のビスマ
   スと１重量％以上２４重量％以下のスズとを含み、残部
   がインジウムと不可避不純物とからなる温度ヒューズ用
   可溶性合金。
2. 【請求項２】 前記ビスマスの含有割合は３４重量％以
   上４２重量％以下であり、前記スズの含有割合は１重量
   ％以上２０重量％以下である請求項１に記載の温度ヒュ
   ーズ用可溶性合金。
3. 【請求項３】 前記ビスマスの含有割合は５５重量％以
   上６２重量％以下であり、前記スズの含有割合は５重量
   ％以上２４重量％以下である請求項１に記載の温度ヒュ
   ーズ用可溶性合金。
4. 【請求項４】 ２８重量％以上３４重量％以下のビスマ
   スと１６重量％以上２１重量％以下のスズとを含み、残
   部がインジウムと不可避不純物とからなる温度ヒューズ
   用可溶性合金。
5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項４のいずれかに記
   載の温度ヒューズ用可溶性合金により形成された温度ヒ
   ューズ用線材。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の温度ヒューズ用線材に
   より形成された温度ヒューズ素子を有する温度ヒュー
   ズ。