JP2819408B2 - 合金型温度ヒユーズ - Google Patents

合金型温度ヒユーズ

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JP2819408B2 JP2033401A JP3340190A JP2819408B2 JP 2819408 B2 JP2819408 B2 JP 2819408B2 JP 2033401 A JP2033401 A JP 2033401A JP 3340190 A JP3340190 A JP 3340190A JP 2819408 B2 JP2819408 B2 JP 2819408B2
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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は合金型温度ヒューズに関するものである。
<従来の技術> 温度ヒューズは、保護すべき電機機器が過電流により
発熱すると、その発生熱により作動して電機機器への通
電を遮断し、当該電機機器の損傷を未然に防止し、ひい
ては、火災の発生を事前に防止するものであり、合金型
とペレット型とに大別できる。前者の合金型温度ヒュー
ズにおいては、フラックスを塗布せる低沸点可溶合金片
をヒューズエレメントに使用し、過電流に基づき電機機
器の発熱によりヒューズエレメントを溶断し、機器への
通電を遮断するものであって、その作動機構は、低融点
可溶合金片が溶融し、各リード導体端を核として溶融金
属がその表面張力により球状化し、この球状化の進行に
よって溶融金属が分断されることにある。この場合、フ
ラックスは低融点可溶合金片の表面酸化を防止し、低融
点可溶合金片の表面に万一酸化皮膜が存在しても、加熱
による活性のために、この酸化皮膜を可溶化し、上記球
状化分断を保証する作用を営む。
従来、合金型温度ヒューズのヒューズエレメントとし
ては、(I)Pb:61〜65重量%、Sn:35〜39重量%からな
るSn−Sb系、(II)Sn:16〜20重量%、Pb:30〜34重量
%、Bi:48〜52重量%からなるSn−Pb−Bi系、(III)S
n:46〜50重量%、Pb:13〜19重量%、IN:33〜39重量%か
らなるSn−Pb−In系、(IV)Sn:48〜52重量%、Pb:30〜
34重量%、Cd:16〜20重量%からなるSn−Pb−Cd系、
(V)Sn:44〜48重量%、In:48〜52重量%、Bi:2〜6重
量%からなるSn−In−Bi系、(VI).Sn:44〜48重量%、
Pb:28〜32重量%、Cd:14〜18重量%、In:5〜9重量%か
らなるSn−Pb−Cd−In系(VII).Sn:11〜15重量%、Pb:
25〜29重量%、Bi:48〜52重量%、Cd:8〜12重量%、か
らなるSn−Pb−Bi−Cd系が公知である。これら公知の温
度ヒューズ用エレメントにおいては、固相線温度と液相
線温度とが実質上、一致し、この液相線温度で温度ヒュ
ーズを作動させている。
<解決しようとする課題> 而して、ヒューズエレメントがこの液相線温度に達す
ると、固相のヒューズエレメントが溶融し、液相とな
り、この液相が表面張力によって上記の球状化分断を行
うが、その液相化はヒューズエレメント(線状)の外周
から中心部に向かって生じていき、中心部までが完全に
液相化されてから、上記の球状化分断が開始される。
しかしながら、上記合金をヒューズエレメントとする
従来の合金型温度ヒューズにおいては、ヒューズエレメ
ント表面が液相線温度に加熱されたのち球状化分断する
までに要する時間が長く、その時間の短縮化が望まれて
いる。
本発明の目的は、合金型温度ヒューズにおいて、ヒュ
ーズエレメント表面が液相線温度に加熱されたのち球状
化分断するまでに要する時間の短縮化を図ることにあ
る。
<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ーズは、(I).Sn:61〜
65重量%、Pb:35〜39重量%、 (II).Sn:16〜20重量%、Pb:30〜34重量%、Bi:48〜52
重量%、 (III).Sn:46〜50重量%、Pb:13〜19重量%、In:33〜3
9重量%、 (IV).Sn:48〜52重量%、Pb:30〜34重量%、Cd:16〜20
重量%、 (V).Sn:44〜48重量%、In:48〜52重量%、Bi:2〜6
重量%、 (VI).Sn:44〜48重量%、Pb:28〜32重量%、Cd:14〜18
重量%、In:5〜9重量%、 (VII).Sn:11〜15重量%、Pb:25〜29重量%、Bi:48〜5
2重量%、Cd:8〜12重量%、 の何れかの低融点合金に、Cu、Sb、Bi、Cd、InまたはAg
の何れか1種または2種以上であって、かつ当該合金の
成分以外の金属を1重量%以下添加してなる合金をヒュ
ーズエレメントとすることを特徴とする構成である。
本発明において、Cu、Sb、Bi、Cd、In、Ag等を添加す
る理由は、各合金において、固相線温度と液相線温度と
に差を生じさせるか、または差を拡大することにある。
各合金系の添加金属をCu、Sb、Bi、Cd、In、Agで、かつ
添加量を1重量%以下に限定した理由は、各合金系の液
相線温度を充分に保持して、各合金系ヒューズエレメン
トの作動温度を維持するためである。
<作用> 本発明の構成によれば、作動温度に達した瞬時、ヒュ
ーズエレメントの表面部が液相線温度になるが、エレメ
ント中心部の温度は固相線温度と液相線温度との間にあ
って、その相状態は、合金組成低融点側成分の融液中に
高融点側成分の微小結晶が共存している状態であり、固
相に較べて著しく強度を低く、ヒューズエレメント全体
が液相化しなくてもある程度の深さまで液相化が進行す
ると、この液相の表面張力のためにその深さよりも内部
の上記の共存状態部分が破断されて、溶融ヒューズエレ
メントの球状化が開始されるのである。
<実施例の説明> 以下、図面により本発明を説明する。
第1図は本発明の一実施例を示す縦断面図である。第
1図において、1,1は一対のリード線である。2はリー
ド線間に溶接により橋設したヒューズエレメントであ
る。3はヒューズエレメント上に塗布したフラックスで
ある。4はヒューズエレメント上に被せた絶縁筒であ
り、例えば、セラミックス管を使用することができる。
5,5は絶縁筒各端と各リード線との間を封止せる硬化性
樹脂、例えばエポキシ樹脂である。
上記ヒューズエレメントには、(I).Sn:61〜65重量
%、Pb:35〜39重量%、 (II).Sn:16〜20重量%、Pb:30〜34重量%、Bi:48〜52
重量%、 (III).Sn:46〜50重量%、Pb:13〜19重量%、In:33〜3
9重量%、 (IV).Sn:48〜52重量%、Pb:30〜34重量%、 (V).Sn:44〜48重量%、In:48〜52重量%、Bi:2〜6
重量%、 (VI).Sn:44〜48重量%、Pb:28〜32重量%、Cd:14〜18
重量%、In:5〜9重量%、 の何れかの低融点可溶合金に、Cu、Sb、Bi、Cd、Inまた
はAgの何れかの1種または2種以上であって、かつ当該
合金の成分以外の金属を1重量%以下添加してなる合金
を使用している。
上記温度ヒューズは、保護すべき電気機器に取着して
使用する。この取着状態において、電気機器が過電流の
ために発熱し、許容温度限度にまで加熱されると、ヒュ
ーズエレメントの表面が液相化されて、この液相化がエ
レメント内部に拡がっていき前述した表面張力による分
断が開始される。この場合、本発明に係る温度ヒューズ
においては、ヒューズエレメントとして、Cu、Sb、Bi、
Cd、InまたはAgの何れかの1種または2種以上であっ
て、かつ当該合金の成分以外の金属を添加することによ
り液相線温度と固相線温度とに差をつけたものを用い
て、固相から液相に至る間に中間相を存在させており、
ヒューズエレメント表面が液相になったとき、その液相
線温度よりやや低いヒューズエレメント中心部が中間相
状態にあり、この中間相は、融液に微小結晶が共存した
状態にあって、この共存状態の強度が極めて低いので、
ヒューズエレメントがある程度の深さまで液相化されれ
ば、その液相の球状化表面張力のために、ヒューズエレ
メント中心部の上記の共存状態部分が破断され、ヒュー
ズエレメント全体が液相化される以前に分断が開始さ
れ、それだけ早く電流を遮断できる。
次に本発明の各種実施例を比較例との対比のもとで説
明する。
実施例並びに比較例において使用した温度ヒューズの
型式は、第1図に示す直線タイプであり、ヒューズエレ
メントの長さは3mm、直径は0.6mmとし、リード線には、
直径0.5mmの銅線を用い、絶縁筒には内径(直径)1.4m
m、厚さ0.3mmのセラミックス管を用い、封止実施にはエ
ポキシ樹脂を、フラックスには、ジメチルアミン塩酸塩
を1重量%添加W・Wロジンを使用した。
実施例1〜6 何れの実施例においても、Pb:37重量%、Sn:63重量%
の低融点可溶合金(I)をベースとし、実施例1ではBi
を、実施例2ではInを、実施例3ではCdを、実施例4で
はSdを、実施例5ではCuを、実施例6ではAgをそれぞれ
0.5重量%添加してなる合金をヒューズエレメントとし
て使用した。
実施例7 上記の低融点可溶合金(I)をベースとし、Bi、In、
Cd、Sb、Cu、Agをそれぞれ0.1重量%添加してなる合金
をヒューズエレメントとして使用した。
比較例1 上記の低融点可溶合金(I)をヒューズエレメントと
して使用した。
上記実施例1〜7並びに比較例1につき、温度188℃
のオイルバス中に浸漬し、浸漬直後から分断までの時間
を測定したところ、実施例品においては何れも1.5〜2.0
秒であったが、比較例品では4.5〜4.0秒で、実施例品は
比較例品よりも短時間であった。
実施例8〜13並びに比較例2 低融点可溶合金としてPb:32重量%、Sn:18重量%、B
i:50重量%を用い、各実施例における添加金属量(重量
%)を第1表の通りとした。
これらの実施例品並びに比較例品につき、オイルバス
温度も110℃とし、浸漬から分断までの時間を測定した
ところ、比較例品では5.0〜8.0秒であったが、実施例品
ではすべて3.0秒以下であった。
実施例14〜19並びに比較例3 低融点可溶合金としてPb:16.5重量%、Sn:48重量%、
In:35.5重量%を用い、各実施例における添加金属量
(重量%)を第2表の通りとした。
これらの実施例品並びに比較例品につき、オイルバス
温度を140℃とし、浸漬から分断までの時間を測定した
ところ、比較例品では4.0〜7.0秒であったが、実施例品
ではすべて3.0秒以下であった。
実施例20〜25並びに比較例4 低融点可溶合金としてPb:32重量%、Sn:50重量%、C
d:18重量%を用い、各実施例における添加金属量(重量
%)を第3表の通りとした。
これらの実施例品並びに比較例品につきオイルバス温
度を160℃とし、浸漬から分断までの時間を測定したと
ころ、比較例品では4.0〜7.0秒であったが、実施例品で
はすべて3.0秒以下であった。
実施例26〜30並びに比較例4 低融点可溶合金としてSn:46重量%、In:50重量%、B
i:4重量%を用い、各実施例における添加金属量(重量
%)を第4表の通りとした。
これらの実施例品並びに比較例品につき、オイルバス
温度を120℃とし、浸漬から分断までの時間を測定した
ところ、比較例品では5.0〜8.0秒であったが、実施例品
ではすべて3.0秒以下であった。
実施例31〜35並びに比較例5 低融点可溶合金としてPb:30重量%、Sn:46重量%、C
d:16重量%:In:7重量%を用い、各実施例における添加
金属量(重量%)を第5表の通りとした。
これらの実施例品並びに比較例品につき、オイルバス
温度を140℃とし、浸漬から分断までの時間を測定した
ところ、比較例品では6.0〜12.0秒であったが実施例品
ではすべて4.0秒以下であった。
実施例36〜40並びに比較例6 低融点可溶合金としてPb:27重量%、Sn:13重量%、C
d:10重量%:Bi:50重量%を用い、各実施例における添加
金属量(重量%)を第6表の通りとした。
これらの実施例品並びに比較例品につきオイルバス温
度を80℃とし、浸漬から分断までの時間を測定したとこ
ろ、比較例品では6.0〜11.0秒であったが実施例品では
すべて4.0秒以下であった。
本発明の適用範囲は、上記した直線タイプに限定され
るものではない。例えば、第2図に示すように、平行な
一対のリード線1,1の先端部にヒューズエレメント2を
溶接により橋設し、ヒューズエレメント上にフラックス
3を塗布し、一端開口の絶縁ケース4をヒューズエレメ
ント上に被せ、ケース4の一端開口41とリード線1,1と
の間を硬化性樹脂5で封止する型式、第3図に示すよう
に、平行な一対のリード性1線1の先端部にヒューズエ
レメント2を溶接により橋設し、ヒューズエレメント上
にフラックス3を塗布し、これらの外部に硬化性樹脂5
をデッピング塗装する型式、或いは第4図に示すよう
に、耐熱性の絶縁基板6の片面上に一対の膜状電極7,7
を設け、各電極7にリード線1をハンダ付けし、これら
電極間にヒューズエレメント2を溶接により橋設し、ヒ
ューズエレメント上にフラックス3を塗布し、絶縁基板
の片面上に硬化性樹脂5をモールド被覆する型式等を使
用できる。
<発明の効果> 本発明に係る合金型温度ヒューズは上述した通りの構
成であり、従来のヒューズエレメントに対し、液相線温
度がほぼ等しく、この液相線温度と固相線温度とに差を
付けたヒューズエレメントを使用しているので、ヒュー
ズエレメント全体の液相化を待たずにエレメント表面か
らある程度の深さまで液相化が進んだ段階でエレメント
を分断させ得、ヒューズエレメントの分断をそれだけ早
く行わしめ得る。従って、温度ヒューズの電流遮断速度
を高速化でき、保護すべき機器の損傷度をそれだけ軽度
にとどめ得る。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図、第3図並びに第4図はそれぞれ本発明
の実施例を示す説明図である。 2……ヒューズエレメント。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(I).Sn:61〜65重量%、Pb:35〜39重量
    %、 (II).Sn:16〜20重量%、Pb:30〜34重量%、Bi:48〜52
    重量%、 (III).Sn:46〜50重量%、Pb:13〜19重量%、In:33〜3
    9重量%、 (IV).Sn:48〜52重量%、Pb:30〜34重量%、Cd:16〜20
    重量%、 (V).Sn:44〜48重量%、In:48〜52重量%、Bi:2〜6
    重量%、 (VI).Sn:44〜48重量%、Pb:28〜32重量%、Cd:14〜18
    重量%、In:5〜9重量%、 (VII).Sn:11〜15重量%、Pb:25〜29重量%、Bi:48〜5
    2重量%、Cd:8〜12重量%、 の何れかの低融点合金に、Cu、Sb、Bi、Cd、InまたはAg
    の何れか1種または2種以上であって、かつ当該合金の
    成分以外の金属を1重量%以下添加してなる合金をヒュ
    ーズエレメントとすることを特徴とする合金型温度ヒュ
    ーズ。
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