温度ヒューズ
【課題】Ｐｂ、Ｃｄ、Ｈｇ等の有害金属を含まない低融点金属感温材を用い、動作温度２５０℃以上である長期信頼性に優れた動作温度２５０℃以上の温度ヒューズを提供する。
【解決手段】絶縁支持部材１１の溝部分に嵌め込まれたリード部材１２、１３の一端に固定接点体１５と可動接点体１６が装着され、当該固定接点体１５は一方の当該リード部材１２の延長した先端部分を成形加工して支持部を設け、これに接点部を形成し、可動接点体１６は他方の当該リード部材１３と共にリベット１４でかしめ固定した弾性部材１７の先端部分に接点部を形成する。当該絶縁性支持部材１１の略中央に形成された円形状の深溝１８に、動作温度が２５０℃以上のＢｉ系あるいはＺｎ系の低融点金属感温材２０が一部もしくは全部が外気に直接触れる状態で収容配置される。
【解決手段】絶縁支持部材１１の溝部分に嵌め込まれたリード部材１２、１３の一端に固定接点体１５と可動接点体１６が装着され、当該固定接点体１５は一方の当該リード部材１２の延長した先端部分を成形加工して支持部を設け、これに接点部を形成し、可動接点体１６は他方の当該リード部材１３と共にリベット１４でかしめ固定した弾性部材１７の先端部分に接点部を形成する。当該絶縁性支持部材１１の略中央に形成された円形状の深溝１８に、動作温度が２５０℃以上のＢｉ系あるいはＺｎ系の低融点金属感温材２０が一部もしくは全部が外気に直接触れる状態で収容配置される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感温材の温度検知により通電回路を遮断する温度ヒューズ、特に、絶縁支持体に固定接点および可動接点の導出リードを装着し、感温材の溶融変形と弾性部材の作用により可動接点を揺動させてカットオフする温度ヒューズに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気・電子回路の過昇温から機器の焼損を防止するための開閉装置として、通電路にＯＮ−ＯＦＦするスイッチ接点を配置し、その開閉動作を可動筒体内に可溶金属体を収容して筒体摺動方向に弾発力を与え、加熱溶解で弾性力を消勢させることを特徴とする温度ヒューズが特許文献１に示される。同様に、開閉電流経路にスイッチ接点を配置し、開閉要素部分を熱式釈放器の溶融はんだと伝達ピンにより作動させる開閉装置が特許文献２に示されている。さらに、特許文献３に示すような有機系フラックスを表面に塗布した低融点合金を用いた可溶合金型温度ヒューズが知られている。可溶合金型温度ヒューズは直接通電する低融点合金の溶断によって回路を遮断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許文献１：特開平０２−１９７０３９号公報
特許文献２：特開平０４−２１２２３４号公報
特許文献３：特開２００５−２７６５７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、有機系フラックスを合金表面に塗布する可溶合金型温度ヒューズは、２００℃を超える環境下でフラックスが劣化し、フラックスに期待される作用効果を失い、所望する流動性が得られず、長期的信頼性の確保が困難であった。そのため動作温度が２５０℃を超える温度ヒューズは実現され難く、加えて、低融点合金の固有抵抗値が高いと通電発熱が生ずるため、合金材料の選定が制約される。一方、環境に配慮して使用する合金材料の制限から、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｈｇ等の有害元素を含有しない金属合金が強く要求されることでも材料の選定が難しくなっている。特に、低融点金属感温材を開放または半開放状態で空気中に曝される状態で使用される特許文献１および特許文献２の構造で使用される低融点金属感温材は、耐湿性や耐酸化性に優れてかつ荷重の印加に対し長期にわたり安定な強度や寸法精度を維持できることが求められている。
【０００５】
従って、本発明の目的は、上述する可溶合金型温度ヒューズの欠点を排除し、２５０℃を越える高温下で動作することができ、高温度、高湿度下でも所期の特性を維持し、有害物質を含まずに機械的強度を有し、かつ、通電回路外に配置した低融点金属感温材を用いた温度ヒューズの提供にある。すなわち、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｈｇ等の有害元素を含有しない低融点金属感温材として単体金属または合金を使用するが、通電回路から絶縁した位置に配置され、温度検知して軟化・溶融による変形で通電路を遮断する温度ヒューズである。具体的に、絶縁性支持部材に装着した一対の導出リード部材に固定接点体と可動接点体とを接続可能に配置して、正常時には低融点金属感温材と可動接点体とを弾性的に係留させる押圧作用を付与し、両接点体同士の接触を安定的に維持し、異常時には感温材の軟化・溶融による変形で可動接点体を動かして通電路を遮断する温度ヒューズの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、一対の導出端子を有する絶縁性支持部材に可動する開閉要素を設け、この開閉要素を、導通保持部材を介した低融点金属感温材で保持し係留する。ここで、感温材は端子間の電流経路外に配置され、高温時の異常時にばね部材の作用と感温材自体の変形により、開閉要素部分を開離させる温度ヒューズにおいて、感温材はＢｉ系あるいはＺｎ系の無鉛低融点金属材料であって、その一部もしくは全部を外気に曝される状態で配置され、動作温度を２５０℃以上に設定した温度ヒューズが提供される。すなわち、電気回路の通電路を形成する一対のリード部材を固定する絶縁性支持部材と、この通電路と独立して配置した環境に有害な金属を含まない低融点金属感温材と、リード部材の一端に装着した固定接点体と、この固定接点体と電気的に接離自在に揺動して接触または開離する可動接点体と、この可動接点体を揺動するために弾性押圧力を低融点金属感温材に付与するばね手段とを具備する温度ヒューズにおいて、低融点金属感温材は空気中に一部もしくは全部が曝される状態であっても確実に作動し、かつ動作温度が２５０℃を超える領域の動作温度を設定する温度ヒューズである。この温度ヒューズは、電気回路の正常動作時に、ばね手段の弾性力により可動接点体と固定接点体との接触が維持され通電状態の閉回路となるが、設定された動作温度に達する異常時には低融点金属感温材が軟化・溶融して変形し、ばね手段の弾性作用により可動接点体を揺動させて通電状態の閉回路をカットオフの開放状態に切換える。なお、低融点金属感温材は金属組成がＢｉ系もしくはＺｎ系の単体金属またはその合金である。例えば、具体的金属組成は、Ａｇが１〜１０質量％で残部がＢｉである合金、またはＺｎが１〜１０質量％で残部がＢｉである合金、またはＡｌが２〜１０質量％で残部がＺｎである合金、またはＡｌが２〜１０質量％、Ｍｇが１〜５質量％、残部がＺｎである合金、またはＭｇが１〜１０質量％、残部がＺｎである合金、またはＭｇが３０〜６０質量％、残部がＺｎの合金が使用される。具体的には、９７Ｂｉ−３Ａｇ合金、９９．３Ｂｉ−０．５Ａｇ−０．２Ｃｕ合金、９７Ｂｉ−３Ｚｎ合金、９５Ｚｎ−５Ａｌ合金、９３Ｚｎ−４Ａｌ−３Ｍｇ合金、９７Ｚｎ−３Ｍｇ合金、５４Ｚｎ−４６Ｍｇ合金群から選ばれた金属材料であり、さらに動作温度の調整または低融点金属感温材の酸化防止のために添加剤としてＧｅ、Ｇａ、Ｐ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｓｂ、Ｂｉ、ＡｌおよびＳｎの群から選ばれた少なくとも１元素を０．０５から１質量％の範囲で添加した温度ヒューズが開示される。
【０００７】
本発明の温度ヒューズは、例えば、固定接点体と可動接点体の接点同士を弾性部材で押圧して接触させるが、ばね手段である弾性部材は可動接点体と一体構成して絶縁支持体に装着し、リード部材と共に通電回路を形成する。一方、温度ヒューズの動作温度を設定する低融点金属感温材は、通電路とは絶縁して通電回路から独立して配置される。温度ヒューズの作動は、可動接点体と係留する低融点金属感温材が、機器の過熱によって所定の動作温度に達すると軟化・溶融で変形し、それにより係留が解かれたばね手段の弾性部材から押圧力の変動により、固定接点と可動接点の間の接続を開放して通電を遮断する仕組みである。一例を挙げると、有機材料を感温材もしくは感温材の動作手段に使わない下記構造において、有害物質を含まない低融点金属感温材を用いた温度ヒューズを構成するため、Ｕ字状絶縁支持体の溝に一対のリード部材を嵌め込んでリベット固定し、各リード部材の一端に固定接点体と可動接点体を装着し、絶縁性支持部材の略中央に形成した深溝に環境に有害な金属を含まない低融点金属感温材を熱伝導の良好なカップに収め、これに可動接点体と関連配置した弾性部材の押圧力を、導通保持部材を介して付与する。動作温度に達すると低融点金属感温材の変形で弾性部材が変化し、その影響で可動接点体を揺動して、リード部材間の通電路を遮断する仕組みの温度ヒューズを開示する。
【０００８】
本発明の別の観点において、本温度ヒューズでは、低融点金属感温材が通電路に配置されずに独立して配置するので、従来の可溶合金型温度ヒューズに比べて感温材自体の抵抗発熱がない。例えば、低融点金属感温材はスティックまたはペレット形状に加工され、通電回路を形成せずに絶縁状態で独立して絶縁支持体に配置装着するので、感温材自体の抵抗とは無関係にリード部材の許容範囲内の大電流定格が設定でき、大電流用としての高信頼性を達成できる。また、大電流かつ高温の動作温度範囲を有する温度ヒューズを提供することができると共に、低融点合金製感温材の使用により温度ヒューズの動作範囲を低温側に拡張することができる。また、回路の解放・遮断はブロック状低融点金属感温材の動作温度における軟化・溶融に伴う変形を利用するので、合金溶融時にフラックスの表面張力低減作用を利用し球状化溶断させる可溶合金型温度ヒューズの欠点を解消する。特に、本発明に用いる低融点金属感温材は、一部または全部が空気中に曝された状態で配置しても本来の機能を発揮するＢｉ系またはＺｎ系の無鉛金属感温材を用いることを特徴とするもので、従来の耐熱限界が約２００℃以下であるフラックス材料を使用せず、また、密閉状態での保管を要せずに開放または半開放状態でよく、簡単な絶縁ケース構造でよい。従って、従来の可溶合金型温度ヒューズの使用範囲を超える高温側の動作温度範囲に拡張でき、２５０℃以上の動作温度の温度ヒューズを、密閉を必要としない簡易な構造で実現する。
【０００９】
また、従来、環境技術に対応し、かつ高温で使用可能な合金等がなかったが、本発明による温度ヒューズでは当該温度ヒューズの特性を満たす合金等を見出し、高温度下あるいは高湿度下で動作温度だけでなく、導通維持に必要な機械的強度も長期にわたり維持可能な低融点合金型温度ヒューズを提供することができる。
【００１０】
本発明の温度ヒューズに使用する低融点金属感温材は、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｈｇ等の環境上有害とされる金属材料を避けて選択され、好ましい金属組成の幾種類かを挙げると次のような低融点金属感温材がある。例えば、動作温度２７１℃でＢｉ単体金属、動作温度２６３℃で９７Ｂｉ−３Ａｇ合金、動作温度２６４℃で９９．３Ｂｉ−０．５Ａｇ−０．２Ｃｕ合金、動作温度３８４℃で９５Ｚｎ−５Ａｌ合金があり、動作温度３６３℃で９７Ｚｎ−３Ｍｇ合金、動作温度３３８℃で５４Ｚｎ−４６Ｍｇ合金がそれぞれに選ばれる金属組成である。これら合金組成の温度ヒューズでは高温保管および恒温恒湿保管の長期試験にも耐えて高い信頼性評価を得ている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の低融点金属感温材は環境問題に有害な物質を包含せず、かつフラックスを使用せずに半開放の絶縁ケース等による簡素化構造の温度ヒューズを提供すると共に高温保管および恒温恒湿保管の長期試験にも耐えて高い信頼性評価を得る。特に、Ｂｉ系またはＺｎ系の低融点金属感温材を使用することで動作温度を２５０℃以上の高温度帯に拡大することができ、長期にわたる動作上の信頼性に関して高い評価を得る。すなわち、高温度下および高湿度下での保管に耐え、製品品質の安定化を図る有害物質を使用しない温度ヒューズが提供される。また、本発明の構造は、低融点金属感温材を通電路とは別の位置に配置して使用する低融点金属の選択範囲を拡大し、かつその固有抵抗に左右されることがなく、内部抵抗を一定の抵抗値に保つことができるため、大電流に対応し、高温度環境下でも安定した動作ができる温度ヒューズが提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る温度ヒューズの２つの実施態様について、それぞれ動作前後の状態を概念的に示す模式図である。
【図２】本発明に係る実施例の温度ヒューズで、図２（ａ）は動作前、図２（ｂ）は動作後の各状態を示す側面断面図である。
【図３】本発明に係る実施例の温度ヒューズの変形例で、図３（ａ）は動作前、図３（ｂ）は動作後の各状態を示す側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の温度ヒューズは、構成部品の全てについて基本的に環境に有害な材料を使用しないことを特徴する。電気回路の通電路を形成する一対のリード部材を固定する絶縁性支持部材と、この通電路と独立して配置した環境に有害な金属を含まない低融点金属感温材と、リード部材の一端に装着した固定接点体と、この固定接点体と電気的に接離自在に揺動する可動接点体と、低融点金属感温材に導通保持部材を介して押圧力を付与して可動接点体を揺動させるばね手段とを具備して構成される。固定接点体は一対のリード部材の一方または両方の端部に設けられ、可動接点体は一対のリード部材の一方の端部またはリード部材とは別に独立して設けられる。ばね部材は弾性部材として可動接点体と一体的に設けたり、あるいはスプリング部材の押圧力に付勢された状態で揺動自在にして設けたりされる。すなわち、可動接点体は、通電回路を形成する一対のリード部材の延長部品として、リード部材とは独立する別の構成部品として装着することができ、あるいはリード部材の表面を良電導性のめっきにしてもよく、通電回路の構成において、前者は通電路が単一接点接触により形成され、後者は双接点接触により形成される。
【００１４】
本発明の特徴である無鉛の耐酸化性低融点金属感温材は、最善の注意を払って所望する動作温度を得るように選定される。すなわち、動作温度２５０℃〜２８０℃の温度範囲内に設定するために、Ｂｉ１００質量％の単体金属、Ａｇが１〜１０質量％で残部がＢｉからなる金属合金、Ｚｎが１〜１０質量％で残部がＢｉからなる金属合金の３種類の金属群から選定され、これに融点調整剤や酸化防止剤として、０．０５〜１．０質量％の範囲でＧｅ、Ｇａ、Ｐ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｓｂ、Ｂｉ、ＡｌおよびＳｎの元素群から選ばれる少なくとも一種類を添加剤として添加することが有効であることを見出した。また、動作温度３３０℃〜４２０℃の温度範囲に設定するための低融点金属感温材は、Ｚｎ１００％の金属単体、Ａｌが２〜１０質量％で残部がＺｎ、Ａｌが２〜１０質量％とＭｇが１〜５質量％で残部がＺｎの金属合金、Ｍｇが１〜１０質量％で残部がＺｎの金属合金、およびＭｇが３０〜６０質量％で残部がＺｎの金属合金の５種類の金属群から選定される、同様にこれらの金属合金にも上述の添加剤が融点調整剤や酸化防止剤として、低融点金属感温材に０．０５〜１質量％の範囲で添加することが有効であることを見出した。
【００１５】
上述する添加剤は合金材料の溶融温度を調整する融点調整剤として使用できるが、合金材料の酸化を防止する酸化防止剤は、上述する添加剤のうち特にＰおよびＮｉが有効である。添加剤の添加量は各元素とも０．０５〜１質量％の範囲で使用することが望ましく、上限値を超えると主成分の融点設計に影響し、下限値未満では添加剤としての本来の酸化防止の作用効果を満足に奏しないことが判明した。
【００１６】
動作温度が２５０℃から２８０℃の低融点金属感温材のうち、具体的にＢｉ金属単体では動作温度が２７１±５℃、９７Ｂｉ−３Ａｇ合金は動作温度が２６３±５℃、９９．３Ｂｉ−０．５Ａｇ−０．２Ｃｕ合金は動作温度が２６４±５℃、９７Ｂｉ−３Ｚｎ合金は動作温度が２５６±５℃となる。一方、動作温度が３３０℃〜４２０℃の低融点金属感温材のうち、Ｚｎ金属単体では動作温度が４１８±５℃、９５Ｚｎ−５Ａｌ合金は動作温度が３８４±５℃、９３Ｚｎ−４Ａｌ−３Ｍｇ合金は動作温度が３４４±５℃、９７Ｚｎ−３Ｍｇ合金は動作温度が３６３±５℃、および５４Ｚｎ−４６Ｍｇ合金は動作温度が３３８±５℃となる。
【００１７】
本発明に係る温度ヒューズの異なる接点方式を模式的に示す図１に示す。第１の方式は、図１のＡに示すように、一対のリード部材の端部にそれぞれ固定接点体の接点部１と可動接点体の接点部２を設ける単一接点方式であり、第２の方式は、図１のＢに示すように、一対のリード部材の両方の端部に固定接点体の接点７を設け、可動接点体の接点部８を独立して接点部７に対応する位置に設けた双接点方式とがある。いずれの方式も、接点部２、７を有する可動接点体がばね手段３により低融点金属感温材４に押圧力が付与されるが、低融点金属感温材４を通電回路から独立配置するように導通保持手段５が介在する。これらを模式的に示す図１のＡおよびＢにおいて、正常時における接続状態と動作温度に達した異常時における遮断状態とを矢印を介して示される。動作温度では溶融低融点金属感温材６に対して導通保持手段５が変動して可動接点体の接点部２、８を揺動させて通電路を開放状態に遮断する。なお、双接点方式の可動接点体に作用するばね手段では強弱圧縮ばねを用いて低融点金属感温材４へ押圧力が付与され、それぞれ２個の接点部間で接触して通電路が形成される。換言すると、本発明の通電路形成の実施態様は、一対のリード部材間に配置するスイッチング機能部品によって、図１に示すように、２通りの通電方式があり、図１のＡの単一接点方式はリード部材の一端に固定接点部および可動接点部を設けるもので簡素化に役立ち、図１のＢの双接点方式は一対のリード部材の終端に固定接点部を設けて安定化に役立つ構造を提供する。
【実施例１】
【００１８】
本発明の低融点金属感温材を、以下具体的構造例を示す実施例の温度ヒューズに組込んで製作し信頼性試験を実施した。なお、比較例は従来の可溶合金型温度ヒューズを用いた。実施例の具体的構造例として、温度ヒューズ１０は、図２に示すように、断面凹字状の溝部分を有するセラミックまたは耐熱プラスチックからなる絶縁性支持部材１１に、良導電性の一対のリード部材１２、１３が装着される。すなわち、リード部材１２、１３は絶縁性支持部材１１の溝部分に嵌め込まれ、リベット１４によって強固に固定され、各リード部材の一端に固定接点体１５と可動接点体１６が装着される。固定接点体１５は一方のリード部材１２の延長した先端部分を成形加工して支持部を設け、これに接点部を形成し、可動接点体１６は他方のリード部材１３と共にリベット１４でかしめ固定した弾性部材１７を利用し、その先端部分に接点部を形成する。絶縁性支持部材１１の略中央には円形状の深溝１８が形成され、この深溝１８に低融点金属感温材２０が収容配置される。好ましくは、この深溝１８には熱電導良好なアルミニウムカップ２２を介して低融点金属感温材２０を収容する。この時、低融点金属感温材２０は、一部もしくは全部が外気と直接接する構造となっている。この低融点金属感温材２０に押圧力を有効に付与するために、導通保持部材としての絶縁ロッド１９が弾性部材１７と低融点金属感温材２０との間に介在配置される。なお、温度ヒューズ用の絶縁性支持部材１１は、セラミックや耐熱プラスチックを使用することができるが、構造上両者を適宜組み合わせて使用してもよい。
【００１９】
上述の実施例の変形例として、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、セラミックまたは耐熱樹脂製ケース枠体の絶縁性支持部材３１に一対のリード部材３２、３３をエンボス部のかしめにより固定し、ケース内に延びた各リード部材の一端に接点部を有する固定接点体３５を設ける。可動接点体３６は導電板の表面に例えば良電導性のＡｇめっき等からなる接点部を形成した金属板材からなり、その両面に配置した強弱圧縮ばね３７、３８により挟持して保持される。通常、導通保持部材としての強圧縮ばね３７の押圧力で可動接点体３６は、一対のリード部材３２、３３の延長上で絶縁性支持部材３１に確実に固定した固定接点体３５と接触状態を保つ。ここで、強圧縮ばね３７は一方が開放の絶縁ケース３９に、また、低融点金属感温材４０は一方が開放の金属キャップ４２に、それぞれ収納する。そして、絶縁ケース３９に金属キャップ４２を収容し、絶縁ケース３９の底板部を平板金属表面にＡｇめっきを施した可動接点体３６に当接する。その結果、低融点金属感温材４０は強圧縮ばね３７と絶縁性支持部材３１の蓋状天板４１との間に介在する状態で配置される。ここで、低融点金属感温材４０と強圧縮ばね３７との係合を安定にするために、さらに押圧円板４６を介在させる。
【００２０】
このような構成において、可動接点体３６は、２個のスプリング状強弱ばね３７、３８により揺動自在に挟持される。通常、図３（ａ）に示すように、可動接点体３６に対する押圧力は強圧縮ばね３７が弱圧縮ばね３８に打ち勝つように設定され、可動接点体３６の接点部は固定接点体３５の接点部と安定した接触状態を維持する。一方、図３（ｂ）に示すように、動作温度に達すると低融点金属感温材４０は軟化・溶融による変形でストローク長を短くする。その結果、弱圧縮ばね３８が伸びて可動接点体３６を揺動させ、可動接点と固定接点の間の接続を開離させ、一対のリード部材３２、３３の電気的接続が切り離される。換言すると、セラミックまたは耐熱樹脂製ケース枠体の絶縁性支持部材に導電性のリード部材３２、３３を貫通植設させ、内側に導出の両リード先端部にＡｇ接点部を設けて固定電極３５とする。両リード部材に挟まれた位置に浅い溝の凹部を形成し、コイルスプリングの弱圧縮ばね３８を収容する。表面をＡｇめっきした可動接点体３６が固定側の２つの接点部の上部を覆うように配置される。その上に金属キャップ４２を被せた低融点金属感温材４０と介在用押圧円板４６とがコイルスプリングの強圧縮ばね３７を収めた絶縁ケース３９を配置し、絶縁性支持部材３１の開口に良熱伝導性の蓋状天板４１を嵌めたものである。この温度ヒューズ３０は、低融点金属感温材４０を通電路から絶縁すると共に、弾性部材の弱圧縮ばねからの付勢力を押圧板で受け止め別のコイルスプリングの圧縮ばね３７および押圧円板４６を組み込んだ低融点金属感温材４０を押圧する構造としている。
【００２１】
ここで、本発明の特徴である無鉛耐酸化性低融点金属感温材は、動作温度の設計基準値を２５０℃〜２８０℃とするには金属組成にはＢｉ単体金属、９７Ｂｉ−３Ａｇ合金、９７Ｂｉ−３Ｚｎ合金を採用した。また、動作温度を３３０℃〜４２０℃とするための金属組成にはＺｎ単体金属、９５Ｚｎ−５Ａｌ合金、９３Ｚｎ−４Ａｌ−３Ｍｇ合金、９７Ｚｎ−３Ｍｇ合金、および５４Ｚｎ−４６Ｍｇ合金のいずれか一つを用い、さらに、添加剤としてＧｅ、Ｇａ、Ｐ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｓｂ、Ｂｉ、ＡｌおよびＳｎのいずれかの元素を採用した。実施例に適用した試作品の温度ヒューズは、図２に示す温度ヒューズ１０の構造であり、比較例には従来の可溶合金型温度ヒューズの代表的低融点合金を実施例構造の感温材として組み込み試作し検査した。評価方法として各試作品の高温保管と恒温恒湿保管による長期信頼性を所定時間毎に検査して検証した。なお、試験標本数は、全ての検査において５個とし、この検証結果を、試作例については表１−１〜表１−８に、比較例については表２に示す。
【００２２】
試作例１００は、低融点金属感温材が動作温度２７１℃でＢｉ単体金属を使用した温度ヒューズ１０の試作品であり、その高温保管と恒温恒湿保管による検査結果である。まず、高温保管試験は、温度ヒューズの動作温度から約１０℃低い２６１℃で保管し、５０００時間後の動作温度を検査した。次に、恒温恒湿保管試験では８５℃９５％Ｒ．Ｈ．で保管し、５０００時間後と１００００時間後の動作温度を検査した。検査の判定には判定基準２７１±５℃に対して、範囲内か範囲外かで良否決定した。この試作例の結果、高温保管５０００時間後の検査と、恒温恒湿保管５０００時間後の検査ではいずれも範囲内となった。
【００２３】
試作例１０１および試作例１０２は、上述のＢｉ単体金属に、添加剤としてＡｇ、ＣｕまたはＳｎを添加した温度ヒューズである。まず、高温保管試験では、試作例１０１を２５４℃で、試作例１０２を２５９℃で、それぞれ保管し、５０００時間後の動作温度を検査した。次に、恒温恒湿保管試験は、８５℃９５％Ｒ．Ｈ．で保管し、５０００時間後と１００００時間後の動作温度を検査した。判定基準は、試作例１０１が２６４±５℃、試作例１０２が２６９±５℃とした。その結果、高温保管５０００時間後ならびに恒温恒湿保管５０００時間後と１００００時間後の全ての検査で温度ヒューズがいずれも精度良く動作することが判明した。なお、Ｂｉ単体金属を用いた温度ヒューズでは、恒温恒湿保管１００００時間後の検査で判定基準の範囲外となったが、Ａｇ、Ｃｕ、またはＳｎを添加することによって１００００時間後の検査でも判定基準の範囲内となった。このことから添加剤は酸化防止剤として本発明に係る温度ヒューズの動作精度維持に役立ち、有効であることが判明した。
【００２４】
試作例２００は低融点金属感温材が９７Ｂｉ−３Ａｇ合金を使用して温度ヒューズを試作した。判定基準は２６３±５℃であり、高温保管と恒温恒湿保管による長期信頼性を前述同様に検証した。その結果、高温保管５０００時間後ならびに恒温恒湿保管５０００時間後と１００００時間後のいずれの検査においても温度ヒューズが精度良く動作することが判明した。
【００２５】
試作例３００は低融点金属感温材が９７Ｂｉ−３Ｚｎ合金を使用した判定基準が２５６±５℃温度ヒューズである。高温保管試験では２４６℃で保管し、５０００時間後の動作温度を検査した。次に、恒温恒湿保管試験では、８５℃９５％Ｒ．Ｈ．で保管し、５０００時間後と１００００時間後の動作温度を検査した。その結果、高温保管５０００時間後ならびに恒温恒湿保管５０００時間後と１００００時間後の両検査とも温度ヒューズが精度良く動作することが判明した。
【００２６】
試作例４００は低融点金属感温材がＺｎ単体金属を使用した判定基準が４１８±５℃の温度ヒューズである。まず、高温保管試験では３００℃で保管し、５０００時間後の動作温度を検査し、次に、恒温恒湿保管試験では８５℃９５％Ｒ．Ｈ．で保管し、５０００時間後と７０００時間後の動作温度を検査した。その結果、高温保管５０００時間後と恒温恒湿保管５０００時間後の両検査で範囲内であった。
【００２７】
試作例４０１は、Ｚｎ単体金属に添加剤のＡｌを添加した温度ヒューズで、判定基準は４１７±５℃を用いた。まず、高温保管試験では３００℃で保管し、５０００時間後の動作温度を検査し、次に、恒温恒湿保管試験は８５℃９５％Ｒ．Ｈ．で保管し、５０００時間後と７０００時間後の動作温度を検査した。その結果、高温保管５０００時間後ならびに恒温恒湿保管５０００時間後と７０００時間後の全ての検査で温度ヒューズがいずれも精度良く動作することが判明した。これにより、Ｚｎ単体金属を使った温度ヒューズでは、恒温恒湿保管７０００時間後の検査で動作温度が基準範囲外であったのが、Ａｌを添加することによって７０００時間後の検査でも範囲内となり、Ａｌを添加することにより、本発明構造の温度ヒューズの動作精度悪化を阻止できることが判明した。
【００２８】
試作例５００は低融点金属感温材に９５Ｚｎ−５Ａｌ合金を使用した判定基準３８４±５℃の温度ヒューズである。まず、高温保管試験では３００℃で保管し、５０００時間後の動作温度を検査し、次に、恒温恒湿保管試験では、８５℃９５％Ｒ．Ｈ．で保管し、５０００時間後と７０００時間後の動作温度を検査した。その結果、高温保管５０００時間後ならびに恒温恒湿保管５０００時間後の検査では基準範囲内となった。
【００２９】
試作例５０１は低融点金属感温材として９５Ｚｎ−５Ａｌ合金に添加剤Ｍｇを使用した判定基準３８３±５℃の温度ヒューズである。まず、高温保管試験では３００℃で保管し、５０００時間後の動作温度を検査した。次に、恒温恒湿保管試験では、いずれの試験品も８５℃９５％Ｒ．Ｈ．で保管し、５０００時間後と７０００時間後の動作温度を検査した。その結果、高温保管５０００時間後ならびに恒温恒湿保管５０００時間後と７０００時間後の検査において温度ヒューズが精度良く動作することがわかった。９５Ｚｎ−５Ａｌ合金を使った温度ヒューズは、恒温恒湿保管７０００時間後の検査により動作温度が規定の範囲外となったが、Ｍｇを添加することによって７０００時間後の検査でも基準範囲内になり、Ｍｇ添加は、本発明構造の温度ヒューズの動作精度の悪化阻止に役立つことが判明した。同様にして９５Ｚｎ−５Ａｌ合金に添加剤Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｕ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｎを添加した試作例５０２〜５１１についても、高温保管５０００時間後ならびに恒温恒湿保管５０００時間後と７０００時間後の検査において温度ヒューズが精度良く動作することがわかり、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｕ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｎの添加が、本発明構造の温度ヒューズの動作精度の悪化阻止に役立つことが判明した。
【００３０】
試作例６００は低融点金属感温材が９３Ｚｎ−４Ａｌ−３Ｍｇ合金を使用した判定基準３４４±５℃の温度ヒューズである。まず、高温保管試験では３００℃で保管し、５０００時間後の動作温度を検査した。次に、恒温恒湿保管試験では、８５℃９５％Ｒ．Ｈ．で保管し、５０００時間後と７０００時間後の動作温度を検査した。その結果、高温保管５０００時間後ならびに恒温恒湿保管５０００時間後の検査で温度ヒューズが精度良く動作することが判明した。
【００３１】
試作例６０１は低融点金属感温材として９３Ｚｎ−４Ａｌ−３Ｍｇ合金に添加剤Ｐを使用した判定基準３４４±５℃の温度ヒューズである。まず、高温保管試験では３００℃で保管し、５０００時間後の動作温度を検査した。次に、恒温恒湿保管試験では、いずれの試験品も８５℃９５％Ｒ．Ｈ．で保管し、５０００時間後と７０００時間後の動作温度を検査した。その結果、高温保管５０００時間後ならびに恒温恒湿保管５０００時間後と７０００時間後の検査において温度ヒューズが精度良く動作することがわかった。９３Ｚｎ−４Ａｌ−３Ｍｇ合金を使った温度ヒューズは、恒温恒湿保管７０００時間後の検査では
動作温度が規定の範囲外となったが、Ｐを添加することによって７０００時間後の検査でも基準範囲内になり、Ｐ添加は、本発明構造の温度ヒューズの動作精度の悪化阻止に役立つことが判明した。
【００３２】
試作例６０２は低融点金属感温材として９３Ｚｎ−４Ａｌ−３Ｍｇ合金に添加剤Ｎｉを使用した判定基準３４４±５℃の温度ヒューズである。まず、高温保管試験では３００℃で保管し、５０００時間後の動作温度を検査した。次に、恒温恒湿保管試験では、いずれの試験品も８５℃９５％Ｒ．Ｈ．で保管し、５０００時間後と７０００時間後の動作温度を検査した。その結果、高温保管５０００時間後ならびに恒温恒湿保管５０００時間後と７０００時間後の検査において温度ヒューズが精度良く動作することがわかった。９３Ｚｎ−４Ａｌ−３Ｍｇ合金を使った温度ヒューズは、恒温恒湿保管７０００時間後の検査では動作温度が規定の範囲外となったが、Ｎｉを添加することによって７０００時間後の検査でも基準範囲内になり、Ｎｉ添加は、本発明構造の温度ヒューズの動作精度の悪化阻止に役立つことが判明した。
【００３３】
試作例７００は低融点金属感温材が９７Ｚｎ−３Ｍｇ合金を使用した判定基準３６３±５℃の温度ヒューズである。高温保管試験では３００℃で保管し、５０００時間後の動作温度を検査し、次に、恒温恒湿保管試験では８５℃９５％Ｒ．Ｈ．で保管し、３０００時間後と５０００時間後の動作温度を検査した。その結果、高温保管５０００時間後ならびに恒温恒湿保管３０００時間後と５０００時間後の全ての検査で温度ヒューズがいずれも精度良く動作することが判明した。
【００３４】
試作例８００は低融点金属感温材が５４Ｚｎ−４６Ｍｇ合金を使用した判定基準３３８±５℃の温度ヒューズである。高温保管試験では３００℃で保管し、５０００時間後の動作温度を検査し、次に、恒温恒湿保管試験では８５℃９５％Ｒ．Ｈ．で保管し、３０００時間後と５０００時間後の動作温度を検査した。その結果、高温保管５０００時間後ならびに恒温恒湿保管３０００時間後と５０００時間後の全ての検査で温度ヒューズがいずれも精度良く動作することが判明した。
【００３５】
比較例１は、判定基準２６３±５℃として、従来の可溶合金型温度ヒューズのヒューズエレメントに、低融点金属感温材９７Ｂｉ−３Ａｇ合金を使用した温度ヒューズである。高温保管試験では２５０℃で保管し、５００時間後の動作温度を検査し、次に、恒温恒湿保管試験では８５℃９５％Ｒ．Ｈ．で保管し、５００時間後と１０００時間後の動作温度を検査した。その結果、高温保管５００時間後の検査において温度ヒューズが動作せず判定不能となった。この理由としては、有機系のフラックスを合金表面に塗布して使用しているために、２００℃を超える環境下においてフラックス材料が劣化しやすく、フラックスに期待される作用効果を失い、所望する流動性が得られず、長期信頼性を確保することが困難となったためと考えられる。また、恒温恒湿保管１０００時間後の検査においても温度ヒューズが動作せず判定不能となったが、その理由として有機系のフラックスを表面に塗布した低融点合金を収納する絶縁ケースを気密封止するエポキシ樹脂が、高温高湿度によって気密性を失い、フラックス材料が劣化し、長期信頼性を確保することが困難となったためと考えられる。これに対し、本発明の温度ヒューズ１０はばね部材により低融点金属感温材を変形させて開閉部品を開離させるため、フラックス材料を使用せず高い信頼性が確保できる。
【００３６】
比較例２は、従来の可溶合金型温度ヒューズのヒューズエレメントに、低融点金属感温材９３Ｚｎ−４Ａｌ−３Ｍｇ合金を使用した判定基準３４５±５℃の温度ヒューズである。高温保管試験では３００℃で保管し、５００時間後の動作温度を検査し、次に、恒温恒湿保管試験では８５℃９５％Ｒ．Ｈ．で保管し、５００時間後の動作温度を検査した。その結果、高温保管５００時間後の検査において温度ヒューズが動作せず判定不能となったが、その理由は、比較例１と同様に有機系のフラックスを合金表面に塗布して使用しているために、２００℃を超える環境下においてフラックス材料が劣化し、フラックスに期待される作用効果を失い、所望する流動性が得られず、長期信頼性の確保が困難となったためと考えられる。また、恒温恒湿保管５００時間後の検査においても、温度ヒューズが動作せず判定不能となったが、その理由は、比較例１と同様に有機系のフラックスを表面に塗布した低融点合金を収納する絶縁ケースを気密に封止するエポキシ樹脂が、高温高湿度によって気密性を失い、フラックス材料が劣化したことと考えられる。
【００３７】
比較例３は試作例に適用した温度ヒューズ１０に、低融点金属感温材として８７．３Ｚｎ−３．８Ａｌ−２．５Ｍｇ−６．４Ｉｎ合金を適用した温度ヒューズである。初期動作特性から高温保管試験の合否判定基準を３３０±５℃とした。高温保管試験では３００℃で保管し、５０００時間後の動作温度を検査し、次に、恒温恒湿保管試験では８５℃９５％Ｒ．Ｈ．で保管し、１００時間後の動作温度を検査した。その結果、高温保管５０００時間後の検査、ならびに恒温恒湿保管１００時間後の検査ともに全数動作せず基準範囲外となり製品信頼性が劣っていることが分かった。
【００３８】
比較例４は実施例に適用した温度ヒューズ１０に、低融点金属感温材として８６．９Ｚｎ−４Ａｌ−３．２Ｍｇ−５．９Ｓｎ合金を適用した温度ヒューズである。初期動作特性から高温保管試験の合否判定基準を３３２±５℃とした。高温保管試験では３００℃で保管し、５０００時間後の動作温度を検査し、次に、恒温恒湿保管試験では８５℃９５％Ｒ．Ｈ．で保管し、１００時間後、および５００時間後の動作温度を検査した。その結果、高温保管５０００時間後の検査において温度ヒューズが精度良く動作することがわかったが、恒温恒湿保管５００時間後の検査では基準範囲外となり、耐湿性に劣っていることが分かった。
【実施例２】
【００３９】
本発明の温度ヒューズは構造上、可動接点体を揺動させるばねからの押圧力が、絶縁ロッドにより、低融点金属感温材に常時荷重がかった状態で使用される。そのため、ペレットの機械的強度の確保が要請される。しかし、高温保管や恒温恒湿保管中に低融点金属感温材のペレットに割れ、欠け、膨れが生じた場合、絶縁ロッドの位置が変動し、その結果可動接点体の位置が変動し、動作温度精度や抵抗値のばらつきや、意図せぬ断線の要因になることが想定される。そこで、低融点金属感温材を直径２ｍｍ、高さ２ｍｍの円柱状ペレットに加工し、これを２５０℃の高温オーブン中および８５℃９５％Ｒ．Ｈ．の恒温恒湿オーブン中で保管し、低融点金属感温材の割れ、欠け、膨れの発生状況を把握するため、欠陥の有無を倍率１０倍の光学顕微鏡により調査した。その調査結果を試作例については表１−１〜表１−８に、比較例については表２に示す。
【００４０】
試作例１００は、低融点金属感温材をペレット状に加工したＢｉ単体金属について、高温保管と恒温恒湿保管による割れ、欠け、膨れの発生の有無を調査した結果を示す。この結果によると、高温保管５０００時間後の調査において金属に割れ、欠け、膨れは皆無であり、また、恒温恒湿保管１００００時間後の調査においても金属に割れ、欠け、膨れが皆無であることが判明した。
【００４１】
試作例１０１および試作例１０２はＢｉ単体金属にＡｇ、Ｃｕ、またはＳｎを添加した低融点金属感温材をペレット状に加工したものについて、高温保管と恒温恒湿保管による割れ、欠け、膨れの発生の有無を調査した結果を示す。この結果によると、高温保管５０００時間後の調査でいずれの合金についても割れ、欠け、膨れが無く、また、恒温恒湿保管１００００時間後の調査についても割れ、欠け、膨れが無いことが判明した。
【００４２】
試作例２００は低融点金属感温材をペレット状に加工した９７Ｂｉ−３Ａｇ合金について、高温保管と恒温恒湿保管による割れ、欠け、膨れの発生の有無を調査した結果を示す。この結果、高温保管５０００時間後および恒温恒湿保管１００００時間後の両調査においても合金に割れ、欠け、膨れが無いことが判明した。
【００４３】
試作例３００は低融点金属感温材をペレット状に加工した９７Ｂｉ−３Ｚｎ合金について、高温保管と恒温恒湿保管による割れ、欠け、膨れの発生の有無を調査した結果を示す。この結果によると、高温保管５０００時間後および恒温恒湿保管１００００時間後の調査においても合金に割れ、欠け、膨れが無いことが判明した。
【００４４】
試作例４００は低融点金属感温材をペレット状に加工したＺｎ単体金属について、高温保管と恒温恒湿保管による割れ、欠け、膨れの発生の有無を調査した結果を示す。この結果によると、高温保管５０００時間後および恒温恒湿保管５０００時間後の両調査においては金属に割れ、欠け、膨れが無いことが判明した。
【００４５】
試作例４０１はＺｎ単体金属にＡｌを添加した低融点金属感温材をペレット状に加工したものについて、高温保管と恒温恒湿保管による割れ、欠け、膨れの発生の有無を調査した結果を示す。この結果によると、高温保管５０００時間後および恒温恒湿保管７０００時間後の両調査で合金に割れ、欠け、膨れが無いことが判明した。この結果から、Ａｌの添加により、ペレット状に加工した低融点金属感温材に割れが発生せず、温度ヒューズの動作精度の悪化阻止に役立ち、Ｚｎ単体金属の酸化抑制の効果があることが判明した。
【００４６】
試作例５００は低融点金属感温材をペレット状に加工した９５Ｚｎ−５Ａｌ合金について、高温保管と恒温恒湿保管による割れ、欠け、膨れの発生の有無を調査した結果を示す。この結果によると、高温保管５０００時間後および恒温恒湿保管５０００時間後の両調査においては金属に割れ、欠け、膨れが無かった。
【００４７】
試作例５０１は９５Ｚｎ−５Ａｌ合金にＭｇを添加した低融点金属感温材をペレット状に加工したものについて、高温保管と恒温恒湿保管による割れ、欠け、膨れの発生の有無を調査した結果を示す。この結果によると、高温保管５０００時間後および恒温恒湿保管７０００時間後の両調査で合金に割れ、欠け、膨れが無いことが判明した。ここで、Ｍｇの添加が、ペレット状に加工した低融点金属感温材の割れの発生を防ぎ、温度ヒューズの動作精度を悪化阻止に役立ち、９５Ｚｎ−５Ａｌ合金の酸化を抑える効果があることを見出した。これと同様にしてＧｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｕ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｎを添加した試作例５０２〜５１１についても、高温保管５０００時間後および恒温恒湿保管７０００時間後の両調査で合金に割れ、欠け、膨れが無いことが判明し、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｕ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｎの添加が、ペレット状に加工した低融点金属感温材に割れの発生を防ぎ、温度ヒューズの動作精度の悪化阻止に役立ち、９５Ｚｎ−５Ａｌ合金の酸化を抑える効果があることを見出した。
【００４８】
試作例６００は低融点金属感温材をペレット状に加工した９３Ｚｎ−４Ａｌ−３Ｍｇ合金について、高温保管と恒温恒湿保管による割れ、欠け、膨れの発生の有無を調査した結果を示す。この結果によると、高温保管５０００時間後および恒温恒湿保管５０００時間後の両調査において合金に割れ、欠け、膨れが無いことが判明した。
【００４９】
試作例６０１は９３Ｚｎ−４Ａｌ−３Ｍｇ合金にＰを添加した低融点金属感温材をペレット状に加工したものについて、高温保管と恒温恒湿保管による割れ、欠け、膨れの発生の有無を調査した結果を示す。この結果によると、高温保管５０００時間後および恒温恒湿保管７０００時間後の両調査で合金に割れ、欠け、膨れが無いことが判明した。ここで、Ｐの添加が、ペレット状に加工した低融点金属感温材に割れの発生を防ぎ、温度ヒューズの動作精度の悪化阻止に役立ち、９３Ｚｎ−４Ａｌ−３Ｍｇ合金の酸化を抑える効果があることを見出した。同様にしてＮｉを添加した試作例６０２についても、高温保管５０００時間後および恒温恒湿保管７０００時間後の両調査で合金に割れ、欠け、膨れが無いことが判明し、Ｎｉの添加が、ペレット状に加工した低融点金属感温材に割れの発生を防ぎ、温度ヒューズの動作精度の悪化阻止に役立ち、９３Ｚｎ−４Ａｌ−３Ｍｇ合金の酸化を抑える効果があることを見出した。
【００５０】
試作例７００は低融点金属感温材をペレット状に加工した９７Ｚｎ−３Ｍｇ合金について、高温保管と恒温恒湿保管による割れ、欠け、膨れの発生の有無を調査した結果を示す。この結果によると、高温保管５０００時間後および恒温恒湿保管５０００時間後の両調査において合金に割れ、欠け、膨れが無いことが判明した。
【００５１】
試作例８００は低融点金属感温材をペレット状に加工した５４Ｚｎ−４６Ｍｇ合金について、高温保管と恒温恒湿保管による割れ、欠け、膨れの発生の有無を調査した結果を示す。この結果によると、高温保管５０００時間後および恒温恒湿保管５０００時間後の両調査において合金に割れ、欠け、膨れが無いことが判明した。
【００５２】
比較例３は、低融点金属感温材をペレット状に加工した８７．３Ｚｎ−３．８Ａｌ−２．５Ｍｇ−６．４Ｉｎ合金について、高温保管と恒温恒湿保管による割れ、欠け、膨れの発生の有無を調査した結果を示す。この結果によると、高温保管５０００時間後の調査において合金に膨れが発生した。また、恒温恒湿保管１００時間後の調査において合金に割れが発生した。この理由は、８７．３Ｚｎ−３．８Ａｌ−２．５Ｍｇ−６．４Ｉｎ合金の酸化物が生成され、体積が膨張し、膨れや割れが発生したと考えられる。
【００５３】
比較例４は低融点金属感温材をペレット状に加工した８６．９Ｚｎ−４Ａｌ−３．２Ｍｇ−５．９Ｓｎ合金について、高温保管と恒温恒湿保管による割れ、欠け、膨れの発生の有無を調査した結果を示す。この結果によると、高温保管５０００時間後および恒温恒湿保管１００時間後の両調査においては金属に割れ、欠け、膨れが無いことが判明した。しかし、恒温恒湿保管５００時間後の調査では合金に割れ、欠けが発生した。この理由として、８６．９Ｚｎ−４Ａｌ−３．２Ｍｇ−５．９Ｓｎ合金の酸化物が生成され、体積が膨張し、割れ、欠けが発生したと考えられる。一方、前述した実施例に記載した低融点金属感温材のペレット状加工品では、高温保管と恒温恒湿保管による割れ、欠け、膨れの発生が皆無であるか、発生するまでに相当な長時間を要する。それ故、実施例は比較例との対比で明らかに優位であることが分かる。また、本発明の温度ヒューズに用いる低融点金属感温材は高温保管や恒温恒湿保管による酸化劣化が少なく、機械的強度において有利である。そのため、温度ヒューズの構造が気密構造でなく、開放型の配置装着でかつ押し圧荷重がかかった使用法であっても信頼性が良い温度ヒューズを提供することができる。
【００５４】
【表１−１】
【００５５】
【表１−２】
【００５６】
【表１−３】
【００５７】
【表１−４】
【００５８】
【表１−５】
【００５９】
【表１−６】
【００６０】
【表１−７】
【００６１】
【表１−８】
【００６２】
【表２】
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明の温度ヒューズは、低い内部抵抗を保持しながら動作信頼性を長期間損なうことなく、低温度帯から高温度帯まで広い動作温度範囲に適用可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１，７・・・固定接点体の接点部、 ２，８・・・可動接点体の接点部、
３・・・ばね手段、 ４・・・低融点金属感温材、
５・・・導通保持手段、 ６・・・溶融低融点金属感温材、
１０，３０・・・温度ヒューズ、 １１，３１・・・絶縁性支持部材、
１２，１３，３２，３３・・・一対のリード部材、
１４・・・リベット、 １５，３５・・・固定接点体、
１６，３６・・・可動接点体、 １７・・・弾性部材、
１８・・・深溝、 １９・・・絶縁ロッド（導通保持部材）、
２０，４０・・・低融点金属感温材、２２，４２・・・金属キャップ、
２４，４４・・・変形感温材、 ３７・・・強圧縮ばね（導通保持部材）、
３８・・・弱圧縮ばね、 ３９・・・絶縁ケース、
４１・・・蓋状天板、 ４６・・・押圧円板。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感温材の温度検知により通電回路を遮断する温度ヒューズ、特に、絶縁支持体に固定接点および可動接点の導出リードを装着し、感温材の溶融変形と弾性部材の作用により可動接点を揺動させてカットオフする温度ヒューズに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気・電子回路の過昇温から機器の焼損を防止するための開閉装置として、通電路にＯＮ−ＯＦＦするスイッチ接点を配置し、その開閉動作を可動筒体内に可溶金属体を収容して筒体摺動方向に弾発力を与え、加熱溶解で弾性力を消勢させることを特徴とする温度ヒューズが特許文献１に示される。同様に、開閉電流経路にスイッチ接点を配置し、開閉要素部分を熱式釈放器の溶融はんだと伝達ピンにより作動させる開閉装置が特許文献２に示されている。さらに、特許文献３に示すような有機系フラックスを表面に塗布した低融点合金を用いた可溶合金型温度ヒューズが知られている。可溶合金型温度ヒューズは直接通電する低融点合金の溶断によって回路を遮断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許文献１：特開平０２−１９７０３９号公報
特許文献２：特開平０４−２１２２３４号公報
特許文献３：特開２００５−２７６５７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、有機系フラックスを合金表面に塗布する可溶合金型温度ヒューズは、２００℃を超える環境下でフラックスが劣化し、フラックスに期待される作用効果を失い、所望する流動性が得られず、長期的信頼性の確保が困難であった。そのため動作温度が２５０℃を超える温度ヒューズは実現され難く、加えて、低融点合金の固有抵抗値が高いと通電発熱が生ずるため、合金材料の選定が制約される。一方、環境に配慮して使用する合金材料の制限から、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｈｇ等の有害元素を含有しない金属合金が強く要求されることでも材料の選定が難しくなっている。特に、低融点金属感温材を開放または半開放状態で空気中に曝される状態で使用される特許文献１および特許文献２の構造で使用される低融点金属感温材は、耐湿性や耐酸化性に優れてかつ荷重の印加に対し長期にわたり安定な強度や寸法精度を維持できることが求められている。
【０００５】
従って、本発明の目的は、上述する可溶合金型温度ヒューズの欠点を排除し、２５０℃を越える高温下で動作することができ、高温度、高湿度下でも所期の特性を維持し、有害物質を含まずに機械的強度を有し、かつ、通電回路外に配置した低融点金属感温材を用いた温度ヒューズの提供にある。すなわち、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｈｇ等の有害元素を含有しない低融点金属感温材として単体金属または合金を使用するが、通電回路から絶縁した位置に配置され、温度検知して軟化・溶融による変形で通電路を遮断する温度ヒューズである。具体的に、絶縁性支持部材に装着した一対の導出リード部材に固定接点体と可動接点体とを接続可能に配置して、正常時には低融点金属感温材と可動接点体とを弾性的に係留させる押圧作用を付与し、両接点体同士の接触を安定的に維持し、異常時には感温材の軟化・溶融による変形で可動接点体を動かして通電路を遮断する温度ヒューズの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、一対の導出端子を有する絶縁性支持部材に可動する開閉要素を設け、この開閉要素を、導通保持部材を介した低融点金属感温材で保持し係留する。ここで、感温材は端子間の電流経路外に配置され、高温時の異常時にばね部材の作用と感温材自体の変形により、開閉要素部分を開離させる温度ヒューズにおいて、感温材はＢｉ系あるいはＺｎ系の無鉛低融点金属材料であって、その一部もしくは全部を外気に曝される状態で配置され、動作温度を２５０℃以上に設定した温度ヒューズが提供される。すなわち、電気回路の通電路を形成する一対のリード部材を固定する絶縁性支持部材と、この通電路と独立して配置した環境に有害な金属を含まない低融点金属感温材と、リード部材の一端に装着した固定接点体と、この固定接点体と電気的に接離自在に揺動して接触または開離する可動接点体と、この可動接点体を揺動するために弾性押圧力を低融点金属感温材に付与するばね手段とを具備する温度ヒューズにおいて、低融点金属感温材は空気中に一部もしくは全部が曝される状態であっても確実に作動し、かつ動作温度が２５０℃を超える領域の動作温度を設定する温度ヒューズである。この温度ヒューズは、電気回路の正常動作時に、ばね手段の弾性力により可動接点体と固定接点体との接触が維持され通電状態の閉回路となるが、設定された動作温度に達する異常時には低融点金属感温材が軟化・溶融して変形し、ばね手段の弾性作用により可動接点体を揺動させて通電状態の閉回路をカットオフの開放状態に切換える。なお、低融点金属感温材は金属組成がＢｉ系もしくはＺｎ系の単体金属またはその合金である。例えば、具体的金属組成は、Ａｇが１〜１０質量％で残部がＢｉである合金、またはＺｎが１〜１０質量％で残部がＢｉである合金、またはＡｌが２〜１０質量％で残部がＺｎである合金、またはＡｌが２〜１０質量％、Ｍｇが１〜５質量％、残部がＺｎである合金、またはＭｇが１〜１０質量％、残部がＺｎである合金、またはＭｇが３０〜６０質量％、残部がＺｎの合金が使用される。具体的には、９７Ｂｉ−３Ａｇ合金、９９．３Ｂｉ−０．５Ａｇ−０．２Ｃｕ合金、９７Ｂｉ−３Ｚｎ合金、９５Ｚｎ−５Ａｌ合金、９３Ｚｎ−４Ａｌ−３Ｍｇ合金、９７Ｚｎ−３Ｍｇ合金、５４Ｚｎ−４６Ｍｇ合金群から選ばれた金属材料であり、さらに動作温度の調整または低融点金属感温材の酸化防止のために添加剤としてＧｅ、Ｇａ、Ｐ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｓｂ、Ｂｉ、ＡｌおよびＳｎの群から選ばれた少なくとも１元素を０．０５から１質量％の範囲で添加した温度ヒューズが開示される。
【０００７】
本発明の温度ヒューズは、例えば、固定接点体と可動接点体の接点同士を弾性部材で押圧して接触させるが、ばね手段である弾性部材は可動接点体と一体構成して絶縁支持体に装着し、リード部材と共に通電回路を形成する。一方、温度ヒューズの動作温度を設定する低融点金属感温材は、通電路とは絶縁して通電回路から独立して配置される。温度ヒューズの作動は、可動接点体と係留する低融点金属感温材が、機器の過熱によって所定の動作温度に達すると軟化・溶融で変形し、それにより係留が解かれたばね手段の弾性部材から押圧力の変動により、固定接点と可動接点の間の接続を開放して通電を遮断する仕組みである。一例を挙げると、有機材料を感温材もしくは感温材の動作手段に使わない下記構造において、有害物質を含まない低融点金属感温材を用いた温度ヒューズを構成するため、Ｕ字状絶縁支持体の溝に一対のリード部材を嵌め込んでリベット固定し、各リード部材の一端に固定接点体と可動接点体を装着し、絶縁性支持部材の略中央に形成した深溝に環境に有害な金属を含まない低融点金属感温材を熱伝導の良好なカップに収め、これに可動接点体と関連配置した弾性部材の押圧力を、導通保持部材を介して付与する。動作温度に達すると低融点金属感温材の変形で弾性部材が変化し、その影響で可動接点体を揺動して、リード部材間の通電路を遮断する仕組みの温度ヒューズを開示する。
【０００８】
本発明の別の観点において、本温度ヒューズでは、低融点金属感温材が通電路に配置されずに独立して配置するので、従来の可溶合金型温度ヒューズに比べて感温材自体の抵抗発熱がない。例えば、低融点金属感温材はスティックまたはペレット形状に加工され、通電回路を形成せずに絶縁状態で独立して絶縁支持体に配置装着するので、感温材自体の抵抗とは無関係にリード部材の許容範囲内の大電流定格が設定でき、大電流用としての高信頼性を達成できる。また、大電流かつ高温の動作温度範囲を有する温度ヒューズを提供することができると共に、低融点合金製感温材の使用により温度ヒューズの動作範囲を低温側に拡張することができる。また、回路の解放・遮断はブロック状低融点金属感温材の動作温度における軟化・溶融に伴う変形を利用するので、合金溶融時にフラックスの表面張力低減作用を利用し球状化溶断させる可溶合金型温度ヒューズの欠点を解消する。特に、本発明に用いる低融点金属感温材は、一部または全部が空気中に曝された状態で配置しても本来の機能を発揮するＢｉ系またはＺｎ系の無鉛金属感温材を用いることを特徴とするもので、従来の耐熱限界が約２００℃以下であるフラックス材料を使用せず、また、密閉状態での保管を要せずに開放または半開放状態でよく、簡単な絶縁ケース構造でよい。従って、従来の可溶合金型温度ヒューズの使用範囲を超える高温側の動作温度範囲に拡張でき、２５０℃以上の動作温度の温度ヒューズを、密閉を必要としない簡易な構造で実現する。
【０００９】
また、従来、環境技術に対応し、かつ高温で使用可能な合金等がなかったが、本発明による温度ヒューズでは当該温度ヒューズの特性を満たす合金等を見出し、高温度下あるいは高湿度下で動作温度だけでなく、導通維持に必要な機械的強度も長期にわたり維持可能な低融点合金型温度ヒューズを提供することができる。
【００１０】
本発明の温度ヒューズに使用する低融点金属感温材は、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｈｇ等の環境上有害とされる金属材料を避けて選択され、好ましい金属組成の幾種類かを挙げると次のような低融点金属感温材がある。例えば、動作温度２７１℃でＢｉ単体金属、動作温度２６３℃で９７Ｂｉ−３Ａｇ合金、動作温度２６４℃で９９．３Ｂｉ−０．５Ａｇ−０．２Ｃｕ合金、動作温度３８４℃で９５Ｚｎ−５Ａｌ合金があり、動作温度３６３℃で９７Ｚｎ−３Ｍｇ合金、動作温度３３８℃で５４Ｚｎ−４６Ｍｇ合金がそれぞれに選ばれる金属組成である。これら合金組成の温度ヒューズでは高温保管および恒温恒湿保管の長期試験にも耐えて高い信頼性評価を得ている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の低融点金属感温材は環境問題に有害な物質を包含せず、かつフラックスを使用せずに半開放の絶縁ケース等による簡素化構造の温度ヒューズを提供すると共に高温保管および恒温恒湿保管の長期試験にも耐えて高い信頼性評価を得る。特に、Ｂｉ系またはＺｎ系の低融点金属感温材を使用することで動作温度を２５０℃以上の高温度帯に拡大することができ、長期にわたる動作上の信頼性に関して高い評価を得る。すなわち、高温度下および高湿度下での保管に耐え、製品品質の安定化を図る有害物質を使用しない温度ヒューズが提供される。また、本発明の構造は、低融点金属感温材を通電路とは別の位置に配置して使用する低融点金属の選択範囲を拡大し、かつその固有抵抗に左右されることがなく、内部抵抗を一定の抵抗値に保つことができるため、大電流に対応し、高温度環境下でも安定した動作ができる温度ヒューズが提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る温度ヒューズの２つの実施態様について、それぞれ動作前後の状態を概念的に示す模式図である。
【図２】本発明に係る実施例の温度ヒューズで、図２（ａ）は動作前、図２（ｂ）は動作後の各状態を示す側面断面図である。
【図３】本発明に係る実施例の温度ヒューズの変形例で、図３（ａ）は動作前、図３（ｂ）は動作後の各状態を示す側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の温度ヒューズは、構成部品の全てについて基本的に環境に有害な材料を使用しないことを特徴する。電気回路の通電路を形成する一対のリード部材を固定する絶縁性支持部材と、この通電路と独立して配置した環境に有害な金属を含まない低融点金属感温材と、リード部材の一端に装着した固定接点体と、この固定接点体と電気的に接離自在に揺動する可動接点体と、低融点金属感温材に導通保持部材を介して押圧力を付与して可動接点体を揺動させるばね手段とを具備して構成される。固定接点体は一対のリード部材の一方または両方の端部に設けられ、可動接点体は一対のリード部材の一方の端部またはリード部材とは別に独立して設けられる。ばね部材は弾性部材として可動接点体と一体的に設けたり、あるいはスプリング部材の押圧力に付勢された状態で揺動自在にして設けたりされる。すなわち、可動接点体は、通電回路を形成する一対のリード部材の延長部品として、リード部材とは独立する別の構成部品として装着することができ、あるいはリード部材の表面を良電導性のめっきにしてもよく、通電回路の構成において、前者は通電路が単一接点接触により形成され、後者は双接点接触により形成される。
【００１４】
本発明の特徴である無鉛の耐酸化性低融点金属感温材は、最善の注意を払って所望する動作温度を得るように選定される。すなわち、動作温度２５０℃〜２８０℃の温度範囲内に設定するために、Ｂｉ１００質量％の単体金属、Ａｇが１〜１０質量％で残部がＢｉからなる金属合金、Ｚｎが１〜１０質量％で残部がＢｉからなる金属合金の３種類の金属群から選定され、これに融点調整剤や酸化防止剤として、０．０５〜１．０質量％の範囲でＧｅ、Ｇａ、Ｐ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｓｂ、Ｂｉ、ＡｌおよびＳｎの元素群から選ばれる少なくとも一種類を添加剤として添加することが有効であることを見出した。また、動作温度３３０℃〜４２０℃の温度範囲に設定するための低融点金属感温材は、Ｚｎ１００％の金属単体、Ａｌが２〜１０質量％で残部がＺｎ、Ａｌが２〜１０質量％とＭｇが１〜５質量％で残部がＺｎの金属合金、Ｍｇが１〜１０質量％で残部がＺｎの金属合金、およびＭｇが３０〜６０質量％で残部がＺｎの金属合金の５種類の金属群から選定される、同様にこれらの金属合金にも上述の添加剤が融点調整剤や酸化防止剤として、低融点金属感温材に０．０５〜１質量％の範囲で添加することが有効であることを見出した。
【００１５】
上述する添加剤は合金材料の溶融温度を調整する融点調整剤として使用できるが、合金材料の酸化を防止する酸化防止剤は、上述する添加剤のうち特にＰおよびＮｉが有効である。添加剤の添加量は各元素とも０．０５〜１質量％の範囲で使用することが望ましく、上限値を超えると主成分の融点設計に影響し、下限値未満では添加剤としての本来の酸化防止の作用効果を満足に奏しないことが判明した。
【００１６】
動作温度が２５０℃から２８０℃の低融点金属感温材のうち、具体的にＢｉ金属単体では動作温度が２７１±５℃、９７Ｂｉ−３Ａｇ合金は動作温度が２６３±５℃、９９．３Ｂｉ−０．５Ａｇ−０．２Ｃｕ合金は動作温度が２６４±５℃、９７Ｂｉ−３Ｚｎ合金は動作温度が２５６±５℃となる。一方、動作温度が３３０℃〜４２０℃の低融点金属感温材のうち、Ｚｎ金属単体では動作温度が４１８±５℃、９５Ｚｎ−５Ａｌ合金は動作温度が３８４±５℃、９３Ｚｎ−４Ａｌ−３Ｍｇ合金は動作温度が３４４±５℃、９７Ｚｎ−３Ｍｇ合金は動作温度が３６３±５℃、および５４Ｚｎ−４６Ｍｇ合金は動作温度が３３８±５℃となる。
【００１７】
本発明に係る温度ヒューズの異なる接点方式を模式的に示す図１に示す。第１の方式は、図１のＡに示すように、一対のリード部材の端部にそれぞれ固定接点体の接点部１と可動接点体の接点部２を設ける単一接点方式であり、第２の方式は、図１のＢに示すように、一対のリード部材の両方の端部に固定接点体の接点７を設け、可動接点体の接点部８を独立して接点部７に対応する位置に設けた双接点方式とがある。いずれの方式も、接点部２、７を有する可動接点体がばね手段３により低融点金属感温材４に押圧力が付与されるが、低融点金属感温材４を通電回路から独立配置するように導通保持手段５が介在する。これらを模式的に示す図１のＡおよびＢにおいて、正常時における接続状態と動作温度に達した異常時における遮断状態とを矢印を介して示される。動作温度では溶融低融点金属感温材６に対して導通保持手段５が変動して可動接点体の接点部２、８を揺動させて通電路を開放状態に遮断する。なお、双接点方式の可動接点体に作用するばね手段では強弱圧縮ばねを用いて低融点金属感温材４へ押圧力が付与され、それぞれ２個の接点部間で接触して通電路が形成される。換言すると、本発明の通電路形成の実施態様は、一対のリード部材間に配置するスイッチング機能部品によって、図１に示すように、２通りの通電方式があり、図１のＡの単一接点方式はリード部材の一端に固定接点部および可動接点部を設けるもので簡素化に役立ち、図１のＢの双接点方式は一対のリード部材の終端に固定接点部を設けて安定化に役立つ構造を提供する。
【実施例１】
【００１８】
本発明の低融点金属感温材を、以下具体的構造例を示す実施例の温度ヒューズに組込んで製作し信頼性試験を実施した。なお、比較例は従来の可溶合金型温度ヒューズを用いた。実施例の具体的構造例として、温度ヒューズ１０は、図２に示すように、断面凹字状の溝部分を有するセラミックまたは耐熱プラスチックからなる絶縁性支持部材１１に、良導電性の一対のリード部材１２、１３が装着される。すなわち、リード部材１２、１３は絶縁性支持部材１１の溝部分に嵌め込まれ、リベット１４によって強固に固定され、各リード部材の一端に固定接点体１５と可動接点体１６が装着される。固定接点体１５は一方のリード部材１２の延長した先端部分を成形加工して支持部を設け、これに接点部を形成し、可動接点体１６は他方のリード部材１３と共にリベット１４でかしめ固定した弾性部材１７を利用し、その先端部分に接点部を形成する。絶縁性支持部材１１の略中央には円形状の深溝１８が形成され、この深溝１８に低融点金属感温材２０が収容配置される。好ましくは、この深溝１８には熱電導良好なアルミニウムカップ２２を介して低融点金属感温材２０を収容する。この時、低融点金属感温材２０は、一部もしくは全部が外気と直接接する構造となっている。この低融点金属感温材２０に押圧力を有効に付与するために、導通保持部材としての絶縁ロッド１９が弾性部材１７と低融点金属感温材２０との間に介在配置される。なお、温度ヒューズ用の絶縁性支持部材１１は、セラミックや耐熱プラスチックを使用することができるが、構造上両者を適宜組み合わせて使用してもよい。
【００１９】
上述の実施例の変形例として、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、セラミックまたは耐熱樹脂製ケース枠体の絶縁性支持部材３１に一対のリード部材３２、３３をエンボス部のかしめにより固定し、ケース内に延びた各リード部材の一端に接点部を有する固定接点体３５を設ける。可動接点体３６は導電板の表面に例えば良電導性のＡｇめっき等からなる接点部を形成した金属板材からなり、その両面に配置した強弱圧縮ばね３７、３８により挟持して保持される。通常、導通保持部材としての強圧縮ばね３７の押圧力で可動接点体３６は、一対のリード部材３２、３３の延長上で絶縁性支持部材３１に確実に固定した固定接点体３５と接触状態を保つ。ここで、強圧縮ばね３７は一方が開放の絶縁ケース３９に、また、低融点金属感温材４０は一方が開放の金属キャップ４２に、それぞれ収納する。そして、絶縁ケース３９に金属キャップ４２を収容し、絶縁ケース３９の底板部を平板金属表面にＡｇめっきを施した可動接点体３６に当接する。その結果、低融点金属感温材４０は強圧縮ばね３７と絶縁性支持部材３１の蓋状天板４１との間に介在する状態で配置される。ここで、低融点金属感温材４０と強圧縮ばね３７との係合を安定にするために、さらに押圧円板４６を介在させる。
【００２０】
このような構成において、可動接点体３６は、２個のスプリング状強弱ばね３７、３８により揺動自在に挟持される。通常、図３（ａ）に示すように、可動接点体３６に対する押圧力は強圧縮ばね３７が弱圧縮ばね３８に打ち勝つように設定され、可動接点体３６の接点部は固定接点体３５の接点部と安定した接触状態を維持する。一方、図３（ｂ）に示すように、動作温度に達すると低融点金属感温材４０は軟化・溶融による変形でストローク長を短くする。その結果、弱圧縮ばね３８が伸びて可動接点体３６を揺動させ、可動接点と固定接点の間の接続を開離させ、一対のリード部材３２、３３の電気的接続が切り離される。換言すると、セラミックまたは耐熱樹脂製ケース枠体の絶縁性支持部材に導電性のリード部材３２、３３を貫通植設させ、内側に導出の両リード先端部にＡｇ接点部を設けて固定電極３５とする。両リード部材に挟まれた位置に浅い溝の凹部を形成し、コイルスプリングの弱圧縮ばね３８を収容する。表面をＡｇめっきした可動接点体３６が固定側の２つの接点部の上部を覆うように配置される。その上に金属キャップ４２を被せた低融点金属感温材４０と介在用押圧円板４６とがコイルスプリングの強圧縮ばね３７を収めた絶縁ケース３９を配置し、絶縁性支持部材３１の開口に良熱伝導性の蓋状天板４１を嵌めたものである。この温度ヒューズ３０は、低融点金属感温材４０を通電路から絶縁すると共に、弾性部材の弱圧縮ばねからの付勢力を押圧板で受け止め別のコイルスプリングの圧縮ばね３７および押圧円板４６を組み込んだ低融点金属感温材４０を押圧する構造としている。
【００２１】
ここで、本発明の特徴である無鉛耐酸化性低融点金属感温材は、動作温度の設計基準値を２５０℃〜２８０℃とするには金属組成にはＢｉ単体金属、９７Ｂｉ−３Ａｇ合金、９７Ｂｉ−３Ｚｎ合金を採用した。また、動作温度を３３０℃〜４２０℃とするための金属組成にはＺｎ単体金属、９５Ｚｎ−５Ａｌ合金、９３Ｚｎ−４Ａｌ−３Ｍｇ合金、９７Ｚｎ−３Ｍｇ合金、および５４Ｚｎ−４６Ｍｇ合金のいずれか一つを用い、さらに、添加剤としてＧｅ、Ｇａ、Ｐ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｓｂ、Ｂｉ、ＡｌおよびＳｎのいずれかの元素を採用した。実施例に適用した試作品の温度ヒューズは、図２に示す温度ヒューズ１０の構造であり、比較例には従来の可溶合金型温度ヒューズの代表的低融点合金を実施例構造の感温材として組み込み試作し検査した。評価方法として各試作品の高温保管と恒温恒湿保管による長期信頼性を所定時間毎に検査して検証した。なお、試験標本数は、全ての検査において５個とし、この検証結果を、試作例については表１−１〜表１−８に、比較例については表２に示す。
【００２２】
試作例１００は、低融点金属感温材が動作温度２７１℃でＢｉ単体金属を使用した温度ヒューズ１０の試作品であり、その高温保管と恒温恒湿保管による検査結果である。まず、高温保管試験は、温度ヒューズの動作温度から約１０℃低い２６１℃で保管し、５０００時間後の動作温度を検査した。次に、恒温恒湿保管試験では８５℃９５％Ｒ．Ｈ．で保管し、５０００時間後と１００００時間後の動作温度を検査した。検査の判定には判定基準２７１±５℃に対して、範囲内か範囲外かで良否決定した。この試作例の結果、高温保管５０００時間後の検査と、恒温恒湿保管５０００時間後の検査ではいずれも範囲内となった。
【００２３】
試作例１０１および試作例１０２は、上述のＢｉ単体金属に、添加剤としてＡｇ、ＣｕまたはＳｎを添加した温度ヒューズである。まず、高温保管試験では、試作例１０１を２５４℃で、試作例１０２を２５９℃で、それぞれ保管し、５０００時間後の動作温度を検査した。次に、恒温恒湿保管試験は、８５℃９５％Ｒ．Ｈ．で保管し、５０００時間後と１００００時間後の動作温度を検査した。判定基準は、試作例１０１が２６４±５℃、試作例１０２が２６９±５℃とした。その結果、高温保管５０００時間後ならびに恒温恒湿保管５０００時間後と１００００時間後の全ての検査で温度ヒューズがいずれも精度良く動作することが判明した。なお、Ｂｉ単体金属を用いた温度ヒューズでは、恒温恒湿保管１００００時間後の検査で判定基準の範囲外となったが、Ａｇ、Ｃｕ、またはＳｎを添加することによって１００００時間後の検査でも判定基準の範囲内となった。このことから添加剤は酸化防止剤として本発明に係る温度ヒューズの動作精度維持に役立ち、有効であることが判明した。
【００２４】
試作例２００は低融点金属感温材が９７Ｂｉ−３Ａｇ合金を使用して温度ヒューズを試作した。判定基準は２６３±５℃であり、高温保管と恒温恒湿保管による長期信頼性を前述同様に検証した。その結果、高温保管５０００時間後ならびに恒温恒湿保管５０００時間後と１００００時間後のいずれの検査においても温度ヒューズが精度良く動作することが判明した。
【００２５】
試作例３００は低融点金属感温材が９７Ｂｉ−３Ｚｎ合金を使用した判定基準が２５６±５℃温度ヒューズである。高温保管試験では２４６℃で保管し、５０００時間後の動作温度を検査した。次に、恒温恒湿保管試験では、８５℃９５％Ｒ．Ｈ．で保管し、５０００時間後と１００００時間後の動作温度を検査した。その結果、高温保管５０００時間後ならびに恒温恒湿保管５０００時間後と１００００時間後の両検査とも温度ヒューズが精度良く動作することが判明した。
【００２６】
試作例４００は低融点金属感温材がＺｎ単体金属を使用した判定基準が４１８±５℃の温度ヒューズである。まず、高温保管試験では３００℃で保管し、５０００時間後の動作温度を検査し、次に、恒温恒湿保管試験では８５℃９５％Ｒ．Ｈ．で保管し、５０００時間後と７０００時間後の動作温度を検査した。その結果、高温保管５０００時間後と恒温恒湿保管５０００時間後の両検査で範囲内であった。
【００２７】
試作例４０１は、Ｚｎ単体金属に添加剤のＡｌを添加した温度ヒューズで、判定基準は４１７±５℃を用いた。まず、高温保管試験では３００℃で保管し、５０００時間後の動作温度を検査し、次に、恒温恒湿保管試験は８５℃９５％Ｒ．Ｈ．で保管し、５０００時間後と７０００時間後の動作温度を検査した。その結果、高温保管５０００時間後ならびに恒温恒湿保管５０００時間後と７０００時間後の全ての検査で温度ヒューズがいずれも精度良く動作することが判明した。これにより、Ｚｎ単体金属を使った温度ヒューズでは、恒温恒湿保管７０００時間後の検査で動作温度が基準範囲外であったのが、Ａｌを添加することによって７０００時間後の検査でも範囲内となり、Ａｌを添加することにより、本発明構造の温度ヒューズの動作精度悪化を阻止できることが判明した。
【００２８】
試作例５００は低融点金属感温材に９５Ｚｎ−５Ａｌ合金を使用した判定基準３８４±５℃の温度ヒューズである。まず、高温保管試験では３００℃で保管し、５０００時間後の動作温度を検査し、次に、恒温恒湿保管試験では、８５℃９５％Ｒ．Ｈ．で保管し、５０００時間後と７０００時間後の動作温度を検査した。その結果、高温保管５０００時間後ならびに恒温恒湿保管５０００時間後の検査では基準範囲内となった。
【００２９】
試作例５０１は低融点金属感温材として９５Ｚｎ−５Ａｌ合金に添加剤Ｍｇを使用した判定基準３８３±５℃の温度ヒューズである。まず、高温保管試験では３００℃で保管し、５０００時間後の動作温度を検査した。次に、恒温恒湿保管試験では、いずれの試験品も８５℃９５％Ｒ．Ｈ．で保管し、５０００時間後と７０００時間後の動作温度を検査した。その結果、高温保管５０００時間後ならびに恒温恒湿保管５０００時間後と７０００時間後の検査において温度ヒューズが精度良く動作することがわかった。９５Ｚｎ−５Ａｌ合金を使った温度ヒューズは、恒温恒湿保管７０００時間後の検査により動作温度が規定の範囲外となったが、Ｍｇを添加することによって７０００時間後の検査でも基準範囲内になり、Ｍｇ添加は、本発明構造の温度ヒューズの動作精度の悪化阻止に役立つことが判明した。同様にして９５Ｚｎ−５Ａｌ合金に添加剤Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｕ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｎを添加した試作例５０２〜５１１についても、高温保管５０００時間後ならびに恒温恒湿保管５０００時間後と７０００時間後の検査において温度ヒューズが精度良く動作することがわかり、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｕ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｎの添加が、本発明構造の温度ヒューズの動作精度の悪化阻止に役立つことが判明した。
【００３０】
試作例６００は低融点金属感温材が９３Ｚｎ−４Ａｌ−３Ｍｇ合金を使用した判定基準３４４±５℃の温度ヒューズである。まず、高温保管試験では３００℃で保管し、５０００時間後の動作温度を検査した。次に、恒温恒湿保管試験では、８５℃９５％Ｒ．Ｈ．で保管し、５０００時間後と７０００時間後の動作温度を検査した。その結果、高温保管５０００時間後ならびに恒温恒湿保管５０００時間後の検査で温度ヒューズが精度良く動作することが判明した。
【００３１】
試作例６０１は低融点金属感温材として９３Ｚｎ−４Ａｌ−３Ｍｇ合金に添加剤Ｐを使用した判定基準３４４±５℃の温度ヒューズである。まず、高温保管試験では３００℃で保管し、５０００時間後の動作温度を検査した。次に、恒温恒湿保管試験では、いずれの試験品も８５℃９５％Ｒ．Ｈ．で保管し、５０００時間後と７０００時間後の動作温度を検査した。その結果、高温保管５０００時間後ならびに恒温恒湿保管５０００時間後と７０００時間後の検査において温度ヒューズが精度良く動作することがわかった。９３Ｚｎ−４Ａｌ−３Ｍｇ合金を使った温度ヒューズは、恒温恒湿保管７０００時間後の検査では
動作温度が規定の範囲外となったが、Ｐを添加することによって７０００時間後の検査でも基準範囲内になり、Ｐ添加は、本発明構造の温度ヒューズの動作精度の悪化阻止に役立つことが判明した。
【００３２】
試作例６０２は低融点金属感温材として９３Ｚｎ−４Ａｌ−３Ｍｇ合金に添加剤Ｎｉを使用した判定基準３４４±５℃の温度ヒューズである。まず、高温保管試験では３００℃で保管し、５０００時間後の動作温度を検査した。次に、恒温恒湿保管試験では、いずれの試験品も８５℃９５％Ｒ．Ｈ．で保管し、５０００時間後と７０００時間後の動作温度を検査した。その結果、高温保管５０００時間後ならびに恒温恒湿保管５０００時間後と７０００時間後の検査において温度ヒューズが精度良く動作することがわかった。９３Ｚｎ−４Ａｌ−３Ｍｇ合金を使った温度ヒューズは、恒温恒湿保管７０００時間後の検査では動作温度が規定の範囲外となったが、Ｎｉを添加することによって７０００時間後の検査でも基準範囲内になり、Ｎｉ添加は、本発明構造の温度ヒューズの動作精度の悪化阻止に役立つことが判明した。
【００３３】
試作例７００は低融点金属感温材が９７Ｚｎ−３Ｍｇ合金を使用した判定基準３６３±５℃の温度ヒューズである。高温保管試験では３００℃で保管し、５０００時間後の動作温度を検査し、次に、恒温恒湿保管試験では８５℃９５％Ｒ．Ｈ．で保管し、３０００時間後と５０００時間後の動作温度を検査した。その結果、高温保管５０００時間後ならびに恒温恒湿保管３０００時間後と５０００時間後の全ての検査で温度ヒューズがいずれも精度良く動作することが判明した。
【００３４】
試作例８００は低融点金属感温材が５４Ｚｎ−４６Ｍｇ合金を使用した判定基準３３８±５℃の温度ヒューズである。高温保管試験では３００℃で保管し、５０００時間後の動作温度を検査し、次に、恒温恒湿保管試験では８５℃９５％Ｒ．Ｈ．で保管し、３０００時間後と５０００時間後の動作温度を検査した。その結果、高温保管５０００時間後ならびに恒温恒湿保管３０００時間後と５０００時間後の全ての検査で温度ヒューズがいずれも精度良く動作することが判明した。
【００３５】
比較例１は、判定基準２６３±５℃として、従来の可溶合金型温度ヒューズのヒューズエレメントに、低融点金属感温材９７Ｂｉ−３Ａｇ合金を使用した温度ヒューズである。高温保管試験では２５０℃で保管し、５００時間後の動作温度を検査し、次に、恒温恒湿保管試験では８５℃９５％Ｒ．Ｈ．で保管し、５００時間後と１０００時間後の動作温度を検査した。その結果、高温保管５００時間後の検査において温度ヒューズが動作せず判定不能となった。この理由としては、有機系のフラックスを合金表面に塗布して使用しているために、２００℃を超える環境下においてフラックス材料が劣化しやすく、フラックスに期待される作用効果を失い、所望する流動性が得られず、長期信頼性を確保することが困難となったためと考えられる。また、恒温恒湿保管１０００時間後の検査においても温度ヒューズが動作せず判定不能となったが、その理由として有機系のフラックスを表面に塗布した低融点合金を収納する絶縁ケースを気密封止するエポキシ樹脂が、高温高湿度によって気密性を失い、フラックス材料が劣化し、長期信頼性を確保することが困難となったためと考えられる。これに対し、本発明の温度ヒューズ１０はばね部材により低融点金属感温材を変形させて開閉部品を開離させるため、フラックス材料を使用せず高い信頼性が確保できる。
【００３６】
比較例２は、従来の可溶合金型温度ヒューズのヒューズエレメントに、低融点金属感温材９３Ｚｎ−４Ａｌ−３Ｍｇ合金を使用した判定基準３４５±５℃の温度ヒューズである。高温保管試験では３００℃で保管し、５００時間後の動作温度を検査し、次に、恒温恒湿保管試験では８５℃９５％Ｒ．Ｈ．で保管し、５００時間後の動作温度を検査した。その結果、高温保管５００時間後の検査において温度ヒューズが動作せず判定不能となったが、その理由は、比較例１と同様に有機系のフラックスを合金表面に塗布して使用しているために、２００℃を超える環境下においてフラックス材料が劣化し、フラックスに期待される作用効果を失い、所望する流動性が得られず、長期信頼性の確保が困難となったためと考えられる。また、恒温恒湿保管５００時間後の検査においても、温度ヒューズが動作せず判定不能となったが、その理由は、比較例１と同様に有機系のフラックスを表面に塗布した低融点合金を収納する絶縁ケースを気密に封止するエポキシ樹脂が、高温高湿度によって気密性を失い、フラックス材料が劣化したことと考えられる。
【００３７】
比較例３は試作例に適用した温度ヒューズ１０に、低融点金属感温材として８７．３Ｚｎ−３．８Ａｌ−２．５Ｍｇ−６．４Ｉｎ合金を適用した温度ヒューズである。初期動作特性から高温保管試験の合否判定基準を３３０±５℃とした。高温保管試験では３００℃で保管し、５０００時間後の動作温度を検査し、次に、恒温恒湿保管試験では８５℃９５％Ｒ．Ｈ．で保管し、１００時間後の動作温度を検査した。その結果、高温保管５０００時間後の検査、ならびに恒温恒湿保管１００時間後の検査ともに全数動作せず基準範囲外となり製品信頼性が劣っていることが分かった。
【００３８】
比較例４は実施例に適用した温度ヒューズ１０に、低融点金属感温材として８６．９Ｚｎ−４Ａｌ−３．２Ｍｇ−５．９Ｓｎ合金を適用した温度ヒューズである。初期動作特性から高温保管試験の合否判定基準を３３２±５℃とした。高温保管試験では３００℃で保管し、５０００時間後の動作温度を検査し、次に、恒温恒湿保管試験では８５℃９５％Ｒ．Ｈ．で保管し、１００時間後、および５００時間後の動作温度を検査した。その結果、高温保管５０００時間後の検査において温度ヒューズが精度良く動作することがわかったが、恒温恒湿保管５００時間後の検査では基準範囲外となり、耐湿性に劣っていることが分かった。
【実施例２】
【００３９】
本発明の温度ヒューズは構造上、可動接点体を揺動させるばねからの押圧力が、絶縁ロッドにより、低融点金属感温材に常時荷重がかった状態で使用される。そのため、ペレットの機械的強度の確保が要請される。しかし、高温保管や恒温恒湿保管中に低融点金属感温材のペレットに割れ、欠け、膨れが生じた場合、絶縁ロッドの位置が変動し、その結果可動接点体の位置が変動し、動作温度精度や抵抗値のばらつきや、意図せぬ断線の要因になることが想定される。そこで、低融点金属感温材を直径２ｍｍ、高さ２ｍｍの円柱状ペレットに加工し、これを２５０℃の高温オーブン中および８５℃９５％Ｒ．Ｈ．の恒温恒湿オーブン中で保管し、低融点金属感温材の割れ、欠け、膨れの発生状況を把握するため、欠陥の有無を倍率１０倍の光学顕微鏡により調査した。その調査結果を試作例については表１−１〜表１−８に、比較例については表２に示す。
【００４０】
試作例１００は、低融点金属感温材をペレット状に加工したＢｉ単体金属について、高温保管と恒温恒湿保管による割れ、欠け、膨れの発生の有無を調査した結果を示す。この結果によると、高温保管５０００時間後の調査において金属に割れ、欠け、膨れは皆無であり、また、恒温恒湿保管１００００時間後の調査においても金属に割れ、欠け、膨れが皆無であることが判明した。
【００４１】
試作例１０１および試作例１０２はＢｉ単体金属にＡｇ、Ｃｕ、またはＳｎを添加した低融点金属感温材をペレット状に加工したものについて、高温保管と恒温恒湿保管による割れ、欠け、膨れの発生の有無を調査した結果を示す。この結果によると、高温保管５０００時間後の調査でいずれの合金についても割れ、欠け、膨れが無く、また、恒温恒湿保管１００００時間後の調査についても割れ、欠け、膨れが無いことが判明した。
【００４２】
試作例２００は低融点金属感温材をペレット状に加工した９７Ｂｉ−３Ａｇ合金について、高温保管と恒温恒湿保管による割れ、欠け、膨れの発生の有無を調査した結果を示す。この結果、高温保管５０００時間後および恒温恒湿保管１００００時間後の両調査においても合金に割れ、欠け、膨れが無いことが判明した。
【００４３】
試作例３００は低融点金属感温材をペレット状に加工した９７Ｂｉ−３Ｚｎ合金について、高温保管と恒温恒湿保管による割れ、欠け、膨れの発生の有無を調査した結果を示す。この結果によると、高温保管５０００時間後および恒温恒湿保管１００００時間後の調査においても合金に割れ、欠け、膨れが無いことが判明した。
【００４４】
試作例４００は低融点金属感温材をペレット状に加工したＺｎ単体金属について、高温保管と恒温恒湿保管による割れ、欠け、膨れの発生の有無を調査した結果を示す。この結果によると、高温保管５０００時間後および恒温恒湿保管５０００時間後の両調査においては金属に割れ、欠け、膨れが無いことが判明した。
【００４５】
試作例４０１はＺｎ単体金属にＡｌを添加した低融点金属感温材をペレット状に加工したものについて、高温保管と恒温恒湿保管による割れ、欠け、膨れの発生の有無を調査した結果を示す。この結果によると、高温保管５０００時間後および恒温恒湿保管７０００時間後の両調査で合金に割れ、欠け、膨れが無いことが判明した。この結果から、Ａｌの添加により、ペレット状に加工した低融点金属感温材に割れが発生せず、温度ヒューズの動作精度の悪化阻止に役立ち、Ｚｎ単体金属の酸化抑制の効果があることが判明した。
【００４６】
試作例５００は低融点金属感温材をペレット状に加工した９５Ｚｎ−５Ａｌ合金について、高温保管と恒温恒湿保管による割れ、欠け、膨れの発生の有無を調査した結果を示す。この結果によると、高温保管５０００時間後および恒温恒湿保管５０００時間後の両調査においては金属に割れ、欠け、膨れが無かった。
【００４７】
試作例５０１は９５Ｚｎ−５Ａｌ合金にＭｇを添加した低融点金属感温材をペレット状に加工したものについて、高温保管と恒温恒湿保管による割れ、欠け、膨れの発生の有無を調査した結果を示す。この結果によると、高温保管５０００時間後および恒温恒湿保管７０００時間後の両調査で合金に割れ、欠け、膨れが無いことが判明した。ここで、Ｍｇの添加が、ペレット状に加工した低融点金属感温材の割れの発生を防ぎ、温度ヒューズの動作精度を悪化阻止に役立ち、９５Ｚｎ−５Ａｌ合金の酸化を抑える効果があることを見出した。これと同様にしてＧｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｕ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｎを添加した試作例５０２〜５１１についても、高温保管５０００時間後および恒温恒湿保管７０００時間後の両調査で合金に割れ、欠け、膨れが無いことが判明し、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｕ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｎの添加が、ペレット状に加工した低融点金属感温材に割れの発生を防ぎ、温度ヒューズの動作精度の悪化阻止に役立ち、９５Ｚｎ−５Ａｌ合金の酸化を抑える効果があることを見出した。
【００４８】
試作例６００は低融点金属感温材をペレット状に加工した９３Ｚｎ−４Ａｌ−３Ｍｇ合金について、高温保管と恒温恒湿保管による割れ、欠け、膨れの発生の有無を調査した結果を示す。この結果によると、高温保管５０００時間後および恒温恒湿保管５０００時間後の両調査において合金に割れ、欠け、膨れが無いことが判明した。
【００４９】
試作例６０１は９３Ｚｎ−４Ａｌ−３Ｍｇ合金にＰを添加した低融点金属感温材をペレット状に加工したものについて、高温保管と恒温恒湿保管による割れ、欠け、膨れの発生の有無を調査した結果を示す。この結果によると、高温保管５０００時間後および恒温恒湿保管７０００時間後の両調査で合金に割れ、欠け、膨れが無いことが判明した。ここで、Ｐの添加が、ペレット状に加工した低融点金属感温材に割れの発生を防ぎ、温度ヒューズの動作精度の悪化阻止に役立ち、９３Ｚｎ−４Ａｌ−３Ｍｇ合金の酸化を抑える効果があることを見出した。同様にしてＮｉを添加した試作例６０２についても、高温保管５０００時間後および恒温恒湿保管７０００時間後の両調査で合金に割れ、欠け、膨れが無いことが判明し、Ｎｉの添加が、ペレット状に加工した低融点金属感温材に割れの発生を防ぎ、温度ヒューズの動作精度の悪化阻止に役立ち、９３Ｚｎ−４Ａｌ−３Ｍｇ合金の酸化を抑える効果があることを見出した。
【００５０】
試作例７００は低融点金属感温材をペレット状に加工した９７Ｚｎ−３Ｍｇ合金について、高温保管と恒温恒湿保管による割れ、欠け、膨れの発生の有無を調査した結果を示す。この結果によると、高温保管５０００時間後および恒温恒湿保管５０００時間後の両調査において合金に割れ、欠け、膨れが無いことが判明した。
【００５１】
試作例８００は低融点金属感温材をペレット状に加工した５４Ｚｎ−４６Ｍｇ合金について、高温保管と恒温恒湿保管による割れ、欠け、膨れの発生の有無を調査した結果を示す。この結果によると、高温保管５０００時間後および恒温恒湿保管５０００時間後の両調査において合金に割れ、欠け、膨れが無いことが判明した。
【００５２】
比較例３は、低融点金属感温材をペレット状に加工した８７．３Ｚｎ−３．８Ａｌ−２．５Ｍｇ−６．４Ｉｎ合金について、高温保管と恒温恒湿保管による割れ、欠け、膨れの発生の有無を調査した結果を示す。この結果によると、高温保管５０００時間後の調査において合金に膨れが発生した。また、恒温恒湿保管１００時間後の調査において合金に割れが発生した。この理由は、８７．３Ｚｎ−３．８Ａｌ−２．５Ｍｇ−６．４Ｉｎ合金の酸化物が生成され、体積が膨張し、膨れや割れが発生したと考えられる。
【００５３】
比較例４は低融点金属感温材をペレット状に加工した８６．９Ｚｎ−４Ａｌ−３．２Ｍｇ−５．９Ｓｎ合金について、高温保管と恒温恒湿保管による割れ、欠け、膨れの発生の有無を調査した結果を示す。この結果によると、高温保管５０００時間後および恒温恒湿保管１００時間後の両調査においては金属に割れ、欠け、膨れが無いことが判明した。しかし、恒温恒湿保管５００時間後の調査では合金に割れ、欠けが発生した。この理由として、８６．９Ｚｎ−４Ａｌ−３．２Ｍｇ−５．９Ｓｎ合金の酸化物が生成され、体積が膨張し、割れ、欠けが発生したと考えられる。一方、前述した実施例に記載した低融点金属感温材のペレット状加工品では、高温保管と恒温恒湿保管による割れ、欠け、膨れの発生が皆無であるか、発生するまでに相当な長時間を要する。それ故、実施例は比較例との対比で明らかに優位であることが分かる。また、本発明の温度ヒューズに用いる低融点金属感温材は高温保管や恒温恒湿保管による酸化劣化が少なく、機械的強度において有利である。そのため、温度ヒューズの構造が気密構造でなく、開放型の配置装着でかつ押し圧荷重がかかった使用法であっても信頼性が良い温度ヒューズを提供することができる。
【００５４】
【表１−１】
【００５５】
【表１−２】
【００５６】
【表１−３】
【００５７】
【表１−４】
【００５８】
【表１−５】
【００５９】
【表１−６】
【００６０】
【表１−７】
【００６１】
【表１−８】
【００６２】
【表２】
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明の温度ヒューズは、低い内部抵抗を保持しながら動作信頼性を長期間損なうことなく、低温度帯から高温度帯まで広い動作温度範囲に適用可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１，７・・・固定接点体の接点部、 ２，８・・・可動接点体の接点部、
３・・・ばね手段、 ４・・・低融点金属感温材、
５・・・導通保持手段、 ６・・・溶融低融点金属感温材、
１０，３０・・・温度ヒューズ、 １１，３１・・・絶縁性支持部材、
１２，１３，３２，３３・・・一対のリード部材、
１４・・・リベット、 １５，３５・・・固定接点体、
１６，３６・・・可動接点体、 １７・・・弾性部材、
１８・・・深溝、 １９・・・絶縁ロッド（導通保持部材）、
２０，４０・・・低融点金属感温材、２２，４２・・・金属キャップ、
２４，４４・・・変形感温材、 ３７・・・強圧縮ばね（導通保持部材）、
３８・・・弱圧縮ばね、 ３９・・・絶縁ケース、
４１・・・蓋状天板、 ４６・・・押圧円板。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性支持部材に一対の導出端子、可動接点およびばね部材を含む開閉部品と共に感温材を、開放または半開放状態で大気中に暴露して装着し、前記開閉部品の可動接点を通電回路外に配置された前記感温材により保持し、異常時に前記ばね部材により感温材を変形させて開閉部品を開離させる温度ヒューズであって、前記感温材はＢｉ系あるいはＺｎ系の無鉛耐酸化性金属材料からなる低融点金属感温材で、その一部もしくは全部を外気に曝される状態にあり、２５０℃以上の動作温度を有することを特徴とする温度ヒューズ。
【請求項２】
前記低融点金属感温材は、Ｂｉ単体、またはＡｇを１から１０質量％、Ｂｉを残部％とする合金、またはＺｎを１から１０質量％、Ｂｉを残部％とする合金、またはＺｎ単体、またはＡｌを２から１０質量％、Ｚｎを残部％とする合金、またはＡｌを２から１０質量％、Ｍｇを１から５質量％、Ｚｎを残部％とする合金、またはＭｇを１から１０質量％、Ｚｎを残部％とする合金、またはＭｇを３０から６０質量％、Ｚｎを残部％とする合金の群から選ばれる金属組成であることを特徴とした請求項１に記載の温度ヒューズ。
【請求項３】
前記低融点金属感温材が、９７Ｂｉ−３Ａｇ合金、９９．３Ｂｉ−０．５Ａｇ−０．２Ｃｕ合金、９７Ｂｉ−３Ｚｎ合金、９５Ｚｎ−５Ａｌ合金、９３Ｚｎ−４Ａｌ−３Ｍｇ合金、９７Ｚｎ−３Ｍｇ合金、５４Ｚｎ−４６Ｍｇ合金群から選ばれた金属材料であることを特徴とした請求項２に記載の温度ヒューズ。
【請求項４】
前記低融点金属感温材に、さらに添加剤としてＧｅ、Ｇａ、Ｐ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｓｂ、Ｂｉ、ＡｌおよびＳｎの群から選ばれた少なくとも１元素を０．０５から１質量％の範囲で添加したことを特徴とした請求項１ないし３に記載の温度ヒューズ。
【請求項１】
絶縁性支持部材に一対の導出端子、可動接点およびばね部材を含む開閉部品と共に感温材を、開放または半開放状態で大気中に暴露して装着し、前記開閉部品の可動接点を通電回路外に配置された前記感温材により保持し、異常時に前記ばね部材により感温材を変形させて開閉部品を開離させる温度ヒューズであって、前記感温材はＢｉ系あるいはＺｎ系の無鉛耐酸化性金属材料からなる低融点金属感温材で、その一部もしくは全部を外気に曝される状態にあり、２５０℃以上の動作温度を有することを特徴とする温度ヒューズ。
【請求項２】
前記低融点金属感温材は、Ｂｉ単体、またはＡｇを１から１０質量％、Ｂｉを残部％とする合金、またはＺｎを１から１０質量％、Ｂｉを残部％とする合金、またはＺｎ単体、またはＡｌを２から１０質量％、Ｚｎを残部％とする合金、またはＡｌを２から１０質量％、Ｍｇを１から５質量％、Ｚｎを残部％とする合金、またはＭｇを１から１０質量％、Ｚｎを残部％とする合金、またはＭｇを３０から６０質量％、Ｚｎを残部％とする合金の群から選ばれる金属組成であることを特徴とした請求項１に記載の温度ヒューズ。
【請求項３】
前記低融点金属感温材が、９７Ｂｉ−３Ａｇ合金、９９．３Ｂｉ−０．５Ａｇ−０．２Ｃｕ合金、９７Ｂｉ−３Ｚｎ合金、９５Ｚｎ−５Ａｌ合金、９３Ｚｎ−４Ａｌ−３Ｍｇ合金、９７Ｚｎ−３Ｍｇ合金、５４Ｚｎ−４６Ｍｇ合金群から選ばれた金属材料であることを特徴とした請求項２に記載の温度ヒューズ。
【請求項４】
前記低融点金属感温材に、さらに添加剤としてＧｅ、Ｇａ、Ｐ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｓｂ、Ｂｉ、ＡｌおよびＳｎの群から選ばれた少なくとも１元素を０．０５から１質量％の範囲で添加したことを特徴とした請求項１ないし３に記載の温度ヒューズ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−２０４５１６（Ｐ２０１１−２０４５１６Ａ）
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７１５６４（Ｐ２０１０−７１５６４）
【出願日】平成２２年３月２６日（２０１０．３．２６）
【出願人】（３０００７８４３１）エヌイーシー ショット コンポーネンツ株式会社 (75)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２６日（２０１０．３．２６）
【出願人】（３０００７８４３１）エヌイーシー ショット コンポーネンツ株式会社 (75)
【Ｆターム（参考）】
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