(57)【要約】【課題】低融点金属チップつきヒューズにあって、負荷サイクルなどの中電流域でのロック電流などの繰り返しの耐久波形に対して放射熱向上させることで低融点金属を溶断することなく、その耐久性能を向上させることができ、しかも大電流域および低電流域では溶断特性を現行ヒューズと同様に維持させることができるヒューズを提供する。【解決手段】金属製板状導体エレメントの略中央に低融点金属チップ１０Ｔを搭載して成る中電流溶断部１０Ｍと、中電流溶断部１０Ｍの両端部位に形成される大電流溶断部１０Ｂと、大電流溶断部１０Ｂに繋がって形成される導電部１０Ｄと、を備えた金属製板状導体エレメントから成るヒューズ１０において、中電流溶断部１０Ｍを除く板状導体エレメントの表面に黒色塗料１０Ｃを塗布した。【選択図】図１
2010287443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製板状導体エレメントの略中央に低融点金属チップを搭載して成る中電流溶断部と、前記中電流溶断部の両端部位に形成される大電流溶断部と、前記大電流溶断部に繋がって形成される導電部と、を備えた金属製板状導体エレメントから成るヒューズにおいて、
前記中電流溶断部を除く前記板状導体エレメントの表面に黒色塗料を塗布したことを特徴とする金属製板状導体エレメントから成るヒューズ。
【請求項２】
金属製板状導体エレメントの略中央の幅狭部から成る大中電流溶断部と、前記大中電流溶断部の両端部位に形成される導電部と、を備えた金属製板状導体エレメントから成るヒューズにおいて、
前記大中電流溶断部を除く前記板状導体エレメントの表面（ひょうめん）に黒色塗料を塗布したことを特徴とする金属製板状導体エレメントから成るヒューズ。
【請求項３】
前記黒色塗料が前記板状導体エレメントの表（おもて）面又は裏面、又はその両面に塗布されたことを特徴とする請求項１または２記載の金属製板状導体エレメントから成るヒューズ。
【請求項４】
前記黒色塗料が炭素繊維であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の金属製板状導体エレメントから成るヒューズ。
【請求項５】
定格値に合わせて前記黒色塗料に抵抗値をチューニングすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の金属製板状導体エレメントから成るヒューズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の電気回路に組み込まれるヒューズに関し、特に、中・低電流域での負荷サイクルに対して溶断することなくその耐久性能を向上させることができかつ大電流（過電流）域での溶断特性を確実にして接続電線の発煙保護性を向上させることができるヒューズに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の電気回路に組み込まれる従来のヒューズの場合、頻繁に発生するモータロック電流である定格の２００％程度の電流が短かい時間で流れ、かつ、これが繰返された場合、比較的早いサイクルで溶断し、耐久性に劣るという問題点があった。
【０００３】
例えば、自動車ドアのパワウインド開閉の際は、モータロック電流として短かい時間（例えば１０ｓｅｃ）で、定格の２倍程度の中電流域の電流が流れ、これが頻繁に繰返されるが、このような場合ヒューズは切れるべきではない。
この種のヒューズには従来より２つのタイプがある。
１つは可溶金属導体の溶断部に低融点金属チップを乗せてなるヒューズであり、もう１つは一対のメス端子間をつなぐ細幅状エレメント部の中央に幅狭の溶断部を挟んでなるヒューズである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１６６４５３号公報
【特許文献２】特開平９−０９７５５７号公報
【０００５】
〈従来の「低融点金属チップ」つきヒューズ〉
特許文献１には、可溶金属導体の溶断部に低融点金属チップを乗せてなるヒューズが記載されている。図５はこのタイプのヒューズ５０の斜視図である。
図５において、５０Ａは線状に押出し成形後に切断して数本まとめて成る低融点金属チップ、５０Ｂは板状の可溶金属導体としてのエレメントであり、５０Ａと５０Ｂの両者によりヒューズ５０が構成される。エレメント５０Ｂは接続されるべき配線用電線の断面積より小さな断面積（例えば０．３ｍｍ2）の可溶部５３を有し、この両端において図で直角に下方に曲る平形端子５２、５２を有している。端子５２、５２はジャンクションブロック又はコネクタハウジング等に取付けられる穴５５、５５を備えている。チップ５０Ａはエレメント５０Ｂの可溶部５３に乗せられ、一体に両側に突出する耳部５４、５４により可溶部５３に加締められ取付けられている。
エレメントである可溶金属導体５０Ｂの材質は、母材が導電線と同じ材質で銅（Ｃｕ）の合金である。即ち、ＣｕにＦｅ及びＰなどを若干含むＣｕ合金である。
また、低融点金属チップ５０Ａの材質はＣｕとＣｕより融点の低い錫（Ｓｎ）との合金からなっている。
【０００６】
〈従来のヒューズ５０の長所〉
以上のように、可溶金属導体の母材と同一材質の金属であるＣｕが低融点金属Ｓｎのチップ中に含まれているため、導体の母材Ｃｕはチップ中の小量のＣｕの存在により、チップＳｎへの侵食・拡散がチップ中の小量のＣｕの作用時間及びその量だけ遅れ、抑制されるもので、従って、中低電流域での負荷サイクルにおいて発熱温度３００℃位までは早期にヒューズ溶断を生ぜず、耐久性が向上したものとなる。また、３００℃を越える大電流域、即ち異常電流が流れた場合は、チップ５０Ａ中のＣｕが小量であるためただちに低融点金属Ｓｎのチップ５０Ａが溶け、この溶けたＳｎに可溶部５３のＣｕが侵食拡散し、このＣｕ−Ｓｎの侵食拡散作用により可溶部５３が切断し、Ｃｕの融点より低い温度でヒューズを溶断させるというものである。
【０００７】
〈従来の「幅狭の溶断部」つきヒューズ〉
また、引用文献２には、従来の幅狭の溶断部つきヒューズが記載されている。
図６はこのタイプのヒューズ６０の斜視図である。
図６に示すように、このヒューズエレメント６０は一対のメス端子６１Ａ、６１Ｂの上端部間をつなぐ細幅状エレメント部６２の中央の溶断部６３を挟んで、その両側に、幅狭の短い渡し６４を介してウィング６５を一枚の導電板の打ち抜きにより形成したものである。ウィング６５は予想される蓄熱量の大きさに応じて幾重にも折り畳むことで調整できる。
【０００８】
〈従来のヒューズ６０の長所〉
このタイプのヒューズ６０においては、上述の構成により、過電流の初期においてはウイング６５により熱が吸収され蓄熱されるので、負荷サイクルにおいて細幅状エレメント部６２の中央溶断部６３が直ちに溶断することがなくなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
低融点金属チップつきヒューズの課題は、大電流域・低電流域での溶断特性を現行ヒューズと同様に維持して、中電流域での負荷サイクルに対して早く溶断することなく、その耐久性能を向上させなくてはならないこと、であった。
また、低融点金属チップのないヒューズの課題は、大電流域での溶断特性を現行と同様に維持して、接続電線の発煙保護性を達成すること、すなわち、電線接続部（導電部）への熱影響を減少させ、周囲部品への熱影響を減少させなければならないことである。言い換えれば、後述の「電線発煙特性」を超えないようにして電線保護領域を拡大することである。
【００１０】
本発明は、これらの課題を解決するためになされたもので、低融点金属チップつきヒューズにあっては、中電流域での負荷サイクルに対して早く溶断することなく、その耐久性能を向上させることのできるようにし、また、低融点金属チップのないヒューズにあっては、接続電線の発煙保護性が確実となるようなヒューズを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本願第１発明に係る板状導体エレメントのヒューズは、金属製板状導体エレメントの略中央に低融点金属チップを搭載して成る中電流溶断部と、前記中電流溶断部の両端部位に形成される大電流溶断部と、前記大電流溶断部に繋がって形成される導電部と、を備えた金属製板状導体エレメントから成るヒューズにおいて、前記中電流溶断部を除く前記板状導体エレメントの表面（ひょうめん）に黒色塗料を塗布したことを特徴としている。
【００１２】
本願第２発明に係る板状導体エレメントのヒューズは、金属製板状導体エレメントの略中央の幅狭部から成る大中電流溶断部と、前記大中電流溶断部の両端部位に形成される導電部と、を備えた金属製板状導体エレメントから成るヒューズにおいて、前記大中電流溶断部を除く前記板状導体エレメントの表面（ひょうめん）に黒色塗料を塗布したことを特徴としている。
【００１３】
また、本願第３発明に係るヒューズは、前記第１又は第２発明において、前記黒色塗料が前記板状導体エレメントの表（おもて）面又は裏面、又はその両面に塗布されたことを特徴としている。
【００１４】
さらに、本願第４発明に係るヒューズは、前記第１〜第３発明のいずれかにおいて、前記黒色塗料が炭素繊維であることを特徴としている。
【００１５】
そして、本願第５発明に係るヒューズは、前記第１〜第４発明のいずれかにおいて、定格値に合わせて前記黒色塗料に抵抗値をチューニングすることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
〈中電流域での負荷サイクル効果〉
上記構成により、低融点金属チップつきヒューズにあっては、黒色塗料が塗布されたことで、負荷サイクルなどの中電流域でのロック電流などの繰り返しの耐久波形に対して放射熱向上させることで低融点金属を溶断することなく、その耐久性能を向上させることができ、しかも大電流域および低電流域では溶断特性を現行ヒューズと同様に維持させることができる。
〈発煙保護性の向上効果〉
また、低融点金属チップのないヒューズにあっては、黒色塗料が塗布されたことで、放射により放熱性が良くなり、したがって抵抗値を上げ、中電流域以下で溶断特性を改善し、電線の保護領域を拡大し、しかも繰り返し耐久性能は劣化させないようにできる。
〈炭素繊維の効果〉
さらに、黒色塗料として炭素繊維を塗布されたことで熱導伝率が高くなり発煙保護性や、さらに電線接続部への熱影響の減少を著しく向上することができる。
〈抵抗値のチューニング効果〉
そして、定格値に合わせて黒色塗料に抵抗値をチューニングすることで特性を変えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は実施例１に係る低融点金属チップつきヒューズで、（ａ）は表側、（ｂ）は裏側である。
【図２】図２は本発明の実施例１に係るヒューズと従来ヒューズのそれぞれの通電値対溶断時間を示す溶断特性線図である。
【図３】図３は実施例２に係るヒューズで、（ａ）は表側、（ｂ）は裏側である。
【図４】図４は本発明の実施例２に係るヒューズと従来ヒューズのそれぞれの通電値対溶断時間を示す溶断特性線図である。
【図５】図５は特許文献１に記載された可溶金属導体の溶断部に低融点金属チップを乗せてなるタイプのヒューズの斜視図である。
【図６】図６は特許文献２に記載された幅狭の溶断部つきヒューズの斜視図である。
【図７】図７は実施例１で使用する金属製の板状導体エレメントの斜視図で、（ａ）は低融点金属チップの搭載側（表側）、（ｂ）は裏側である。
【図８】図８は実施例２が使用する金属製の板状導体エレメントの斜視図で、（ａ）は表側、（ｂ）は裏側である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係るヒューズの最良の実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１９】
〈実施例１が使用する板状導体エレメント〉
図７は実施例１が使用する板状導体エレメント１０’の斜視図で、（ａ）は低融点金属チップの搭載側（表側）、（ｂ）は裏側である。
図７において、板状導体エレメント１０’は低融点金属チップ１０Ｔを搭載する中低電流域溶断部１０Ｍと、中低電流域溶断部１０Ｍに両方から繋がる大電流域溶断部１０Ｂ、１０Ｂと、それぞれ大電流域溶断部１０Ｂ、１０Ｂに繋がる導電部１０Ｄ（図で右側の導電部が１０ＤＲ、左側の導電部が１０ＤＬ）で構成されている。その中低電流域溶断部１０Ｍの両側に耳部１０Ｅ、１０Ｅが立設され、低融点金属チップ１０Ｔを両耳部１０Ｅ、１０Ｅの間に挟んで加締めて固定される。
エレメントである可溶金属導体５０Ｂの材質は、母材が導電線と同じ材質で銅（Ｃｕ）の合金である。即ち、ＣｕにＦｅ及びＰなどを若干含むＣｕ合金である。
また、低融点金属チップ５０Ａの材質はＣｕとＣｕより融点の低い錫（Ｓｎ）との合金からなっている。中低電流域溶断部１０Ｍは低融点金属チップ１０Ｔの拡散化による合金部である。
【００２０】
〈実施例１に係る低融点金属チップつきヒューズ〉
図１は実施例１に係る低融点金属チップつきヒューズで、（ａ）は表側、（ｂ）は裏側である。このヒューズ１０は、炭素繊維で構成される黒色塗料１０Ｃを図７の板状導体エレメント１０’に塗布して成るものである。黒色塗料１０Ｃは図１のサークル１０Ｈ、１０Ｈで囲った部分（すなわち、板状導体エレメント１０’の中央の中低電流域溶断部１０Ｍを除く全域）の表側および裏側にそれぞれ塗布されている。塗布の方法はスプレー等の塗布によりエレメント表面に炭素繊維を付着させ、付着させたくない部位には予めマスキングを施しておけばよい。
【００２１】
〈ヒューズ１０の作用〉
このように図１のヒューズ１０は熱導伝率の高い炭素繊維１０Ｃが塗布されたことで、板状導体エレメントに熱放射面が形成され、ヒューズエレメントで発熱される熱量は熱導伝率の高い金属から熱導伝率の高い放射面に伝わり易くなり、しかも放射面が黒色であるため金属表面の放射率（０．０５〜０．３）よりも高く、放射率は１に近い値となる。
例えば、金属表面の放射率が０．３の場合、銅合金の融点である１０００℃に達するのに６０秒かかったとき、金属表面の放射率が０．９の場合にはヒューズエレメントから熱が放散されるため、同じ条件下で銅合金の融点である１０００℃に達するのに７８秒もかかり、約２０秒程度も遅延することが確認できた。
このように熱溶断部以外の炭素繊維１０Ｃから盛んに熱放射することで、溶断部以外の周囲の温度が大きく下がり、これにより溶断部の温度も下がるので現行よりも低融点金属の拡散を抑え、耐久性を向上させることができ、負荷サイクルに対して溶断しにくくなる。
【００２２】
〈ヒューズ１０の効果〉
このように実施例１に係るヒューズは熱導伝率の高い炭素繊維が塗布されたことで、現行ヒューズと同じく大電流域、低電流域での溶断特性は損なわず、中電流域での耐久特性を向上する中電流域でのロック電流などの繰り返しの耐久波形に対して現行ヒューズよりも放射熱が向上していることである。このように放射熱を向上させることで、低融点金属の拡散を抑え、耐久性を向上させることができた。
【００２３】
〈図２の線図の説明〉
図２は低融点金属を備えた本発明の実施例１に係るヒューズ１０（図１）と従来のヒューズ５０（図５）のそれぞれの通電値（単位：アンペア）対溶断までの時間（単位：秒）の溶断特性線図である。細線で従来のヒューズ５０の溶断特性を、実線で実施例１に係る低融点金属を備えたヒューズ１０の溶断特性を、そして点線で電線発煙特性をそれぞれ示してる。「自動車部品−低圧電線における限界過電流容量」についてのＪＡＳＯ（自動車技術者協会規格）Ｄ６０９によれば、「限界電流」とは「外部要因などが原因で、電線に一時的に許容電流を超えて通電があった場合、その通電時間に応じて定まる過電流の限界値」と定義されており、「通電時間」は「絶縁体が発煙する時」とされている。したがって、限界過電流容量と通電時間との特性をグラフ化したものが、発煙特性となる。
図２から判ることは、低融点金属を備えた本発明の実施例１に係るヒューズは現行ヒューズと同じく大電流域、低電流域での溶断特性は損なわず、中電流域での耐久特性を向上する中電流域でのロック電流などの繰り返しの耐久波形に対して現行ヒューズよりも放射熱が向上していることである。このように中電流域でのロック電流などの繰り返しの耐久波形に対して放射熱を向上させることで、低融点金属の拡散をおさえ耐久性を向上させることができる。
【実施例２】
【００２４】
〈実施例２が使用する板状導体エレメント〉
図８は実施例２が使用する金属製の板状導体エレメント３０’の斜視図で、（ａ）は表側、（ｂ）は裏側である。
図８において、板状導体エレメント３０’は電流の流れ方向に対して直角方向の幅が狭くなっている大中低電流域溶断部３０Ｂとこの大中低電流域溶断部３０Ｂにそれぞれ繋がる幅広の導電部３０Ｄ（図８（ａ）で右側の導電部が３０ＤＲ、左側の導電部が３０ＤＬ）で構成されている。幅広の導電部３０Ｄから通電される電流に対して大中低電流域溶断部３０Ｂは幅が狭くなっているので発熱量が大きい箇所となっている。なお、図では導電部３０ＤＲと導電部３０ＤＬは大中低電流域溶断部３０Ｂに対して線対称に形成されているので、表側および裏側共に同じ形状となっている。
【００２５】
〈実施例２に係るヒューズ〉
図３は実施例２に係るヒューズで、（ａ）は表側、（ｂ）は裏側である。
このヒューズ３０は、炭素繊維で構成される黒色塗料３０Ｃを図８の板状導体エレメント３０’に塗布して成るものである。黒色塗料３０Ｃは図３のサークル３０Ｈ、３０Ｈで囲った部分（すなわち、板状導体エレメント３０’の中央の大中低電流域溶断部３０Ｂを除く全域）の表側および裏側にそれぞれ塗布されている。塗布の方法はスプレー等の塗布によりエレメント表面に炭素繊維を付着させ、付着させたくない部位には予めマスキングを施しておけばよい。
【００２６】
〈ヒューズ３０の作用〉
このように図３のヒューズ３０は熱導伝率の高い炭素繊維３０Ｃが塗布されたことで、板状導体エレメントに熱放射面が形成され、ヒューズエレメントで発熱される熱量は熱導伝率の高い金属から熱導伝率の高い放射面に伝わり易くなり、しかも放射面が黒色であるため金属表面の放射率（０．０５〜０．３）よりも高く、放射率は１に近い値となる。
このように熱溶断部以外から熱放射することで放熱性が良くなり、したがって抵抗値を上げ、中電流域以下で溶断特性を改善し、電線の保護領域を拡大できた。
【００２７】
〈ヒューズ３０の効果〉
このように実施例２に係るヒューズ３０は熱導伝率の高い炭素繊維３０Ｃが塗布されたことで、放射により放熱性が良くなり、したがって抵抗値を上げ、中電流域以下で溶断特性を改善し、電線の保護領域を拡大できる。しかも抵抗値のチューニングによって電線発煙特性を超えないようにしているので繰り返し耐久性能は劣化させないようにできた。
【００２８】
〈図４の線図の説明〉
図４は低融点金属を備えないタイプの本発明の実施例２に係るヒューズ３０（図３）と従来のヒューズ６０（図６）のそれぞれの通電値（単位：アンペア）対溶断までの時間（単位：秒）の溶断特性線図である。細線で従来のヒューズ６０の溶断特性を、実線で実施例２に係る低融点金属を備えないタイプのヒューズ３０の溶断特性を、そして点線で電線発煙特性をそれぞれ示している。
図４から判ることは、低融点金属のないタイプのヒューズは熱導伝率の高い炭素繊維が塗布されたことで放射により放熱性が良くなり、したがって抵抗値を上げ、中電流域以下で溶断特性を改善し、電線の保護領域を拡大していることであり、しかも電線発煙特性を超えないようにしているので繰り返し耐久性能は劣化させない。この場合、放熱面に単に黒色塗料を塗って放熱特性を上げると通電電流が上昇するが、定格値に合わせて抵抗値をチューニングすることによって特性を変えている。
【００２９】
〈炭素繊維の塗布面〉
以上の実施例１および２では、ヒューズエレメントの表側および裏側にそれぞれ炭素繊維を塗布する例を示したが、本発明はこれに限るものではなく、ヒューズエレメントの表側か又は裏側だけに炭素繊維を厚めに塗布するようにしても同様の効果が得られた。
【符号の説明】
【００３０】
１０  実施例１に係る低融点金属チップつきヒューズ
１０’  板状導体エレメント
１０Ｂ  大電流域溶断部
１０Ｍ  中低電流域溶断部
１０Ｃ  炭素繊維で構成される黒色塗料
１０Ｄ  導電部
１０ＤＲ  右側の導電部
１０ＤＬ  左側の導電部
１０Ｅ  耳部
１０Ｔ  低融点金属チップ
３０  実施例２に係るヒューズ
３０’  板状導体エレメント
３０Ｂ  大中低電流域溶断部
３０Ｃ  炭素繊維で構成される黒色塗料
３０Ｄ  導電部
３０ＤＲ  右側の導電部
３０ＤＬ  左側の導電部
【図１】
2010287443.tif 000003
【図２】
2010287443.tif 000004
【図３】
2010287443.tif 000005
【図４】
2010287443.tif 000006
【図５】
2010287443.tif 000007
【図６】
2010287443.tif 000008
【図７】
2010287443.tif 000009
【図８】
2010287443.tif 000010