(57)【要約】【課題】Ｚｎ系ヒューズ材料を自動車用ヒューズ素子に利用するときの優れた特性（溶断特性など）を生かしながら、当該ヒューズ端子と相手方端子との間でアーク放電が発生するのを有効に抑止する。【解決手段】外部回路に接続される一対のヒューズ端子１２と、過剰電流発生時に溶断する溶断部１４とを有し、かつ前記溶断部は亜鉛を５０質量％以上含むヒューズ用材料によって形成されたものである自動車用ヒューズ素子１０において、前記ヒューズ端子１２の表面であって少なくとも相手方の端子と最初に接触する部位の表面が、亜鉛の沸点よりも高い沸点をもつ金属を８０質量％以上含有するアーク抑止材料によって構成されている。このヒューズ素子１０は、端子間電圧３６Ｖ，端子間電流３０Ａ以下の用途に使用する。【選択図】　　　図１
2004127523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部回路に接続される一対のヒューズ端子と、これらヒューズ端子同士の間に設けられ、過剰電流発生時に溶断する溶断部とを有する自動車用ヒューズ素子において、
前記溶断部は亜鉛を５０質量％以上含むヒューズ用材料によって形成されたものであり、
前記ヒューズ端子の表面であって少なくとも相手方の端子と最初に接触する部位の表面が、亜鉛の沸点よりも高い沸点をもつ金属を８０質量％以上含有するアーク抑止材料によって構成されており、
ヒューズ端子と相手方端子とが離間した直後の端子間電圧が３６Ｖであり、ヒューズ端子と相手方端子とが接触しているときの電流が３０Ａ以下となる用途に使用することを特徴とするアーク抑止機能をもつ自動車用ヒューズ素子。
【請求項２】
前記ヒューズ端子及び溶断部が亜鉛を５０質量％以上含むヒューズ用材料によって一体に形成されており、このヒューズ端子の表面であって少なくとも相手方の端子と最初に接触する部位の表面が、前記アーク抑止材料によって被覆されていることを特徴とする請求項１記載のアーク抑止機能をもつ自動車用ヒューズ素子。
【請求項３】
前記アーク抑止材料において亜鉛の沸点よりも高い沸点をもつ金属の含有量が９５質量％以上であることを特徴とする請求項１又は２記載のアーク抑止機能をもつ自動車用ヒューズ素子。
【請求項４】
前記アーク抑止材料に含有される、亜鉛の沸点よりも高い沸点をもつ金属が、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｓｎ，Ｆｅ、Ｗ，Ａｇ，Ａｌ，Ｍｏ，Ａｕ，及びＰｔから選択された少なくとも１種である請求項１〜３のいずれかに記載のアーク抑止機能をもつ自動車用ヒューズ素子。
【請求項５】
前記アーク抑止材料は、沸点が２０００℃以上の金属成分の含有量が９８．５質量％以上であり、かつ、前記成分として、Ｃｕ、ＮｉおよびＳｎよりなる群から選択される少なくとも１種の金属を合計８０質量％以上含有しているものである請求項１に記載の自動車用ヒューズ素子。
【請求項６】
前記アーク抑止材料は、Ｃｕ、ＮｉおよびＳｎよりなる群から選択される少なくとも１種の金属を合計９５質量％以上含有するものである請求項５に記載の自動車用ヒューズ端子。
【請求項７】
前記アーク抑止材料は、Ｃｕを９５質量％以上含有するものである請求項６に記載の自動車用ヒューズ端子。
【請求項８】
前記アーク抑止材料中、沸点が２０００℃以上の金属成分の含有量は９９．６質量％以上である請求項５〜７のいずれかに記載の自動車用ヒューズ端子。
【請求項９】
前記アーク抑止材料中、沸点が２０００℃以上の金属成分の含有量は９９．８５質量％以上である請求項８に記載の自動車用ヒューズ端子。
【請求項１０】
前記沸点が２０００℃以上の金属成分は、Ｆｅ、Ｗ，Ａｇ、Ａｌ、Ｍｏ、Ａｕ、及び、Ｐｔよりなる群から選択される少なくとも１種の金属である請求項５〜９のいずれかに記載の自動車用ヒューズ端子。
【請求項１１】
前記アーク抑止材料中、Ｚｎ、Ｍｇ、ＰｂおよびＰの合計含有量は、１．５質量％未満である請求項５〜１０のいずれかに記載の自動車用ヒューズ端子。
【請求項１２】
外部回路に接続される一対のヒューズ端子と、これらヒューズ端子同士の間に設けられ、過剰電流発生時に溶断する溶断部とを有する自動車用ヒューズ素子において、
前記溶断部は亜鉛を５０質量％以上含むヒューズ用材料によって形成されたものであり、
前記ヒューズ端子の表面であって少なくとも相手方の端子と最初に接触する部位の表面が、下記（１）及び（２）で特定されるアーク抑止材料で構成されており、
ヒューズ端子と相手方端子とが離間した直後の端子間電圧が３６Ｖであり、ヒューズ端子と相手方端子とが接触しているときの電流が３０Ａ以下となる用途に使用することを特徴とするアーク抑止機能をもつ自動車用ヒューズ素子。
（１）Ｃｕの含有量が９０質量％以上である
（２）Ｚｎ及びＰの合計含有量が０．１５質量％以下（０質量％を含む）である
【請求項１３】
前記アーク抑止材料中、沸点がＺｎと同等以下である成分の合計含有量が０．１５質量％以下（０質量％を含む）である請求項１２記載のアーク抑止機能をもつ自動車用ヒューズ素子。
【請求項１４】
前記アーク抑止材料中、沸点がＳｎよりも低い成分（Ａｇ，Ａｌを除く）の含有量が０．１５質量％以下（０質量％を含む）である請求項１２記載のアーク抑止機能をもつ自動車用ヒューズ素子。
【請求項１５】
前記アーク抑止材料中、Ｆｅ、Ｗ、Ａｇ、Ａｌ、Ｍｏ、ＡｕおよびＰｔの合計含有量が１０質量％以下（０質量％を含む）である請求項１２〜１４のいずれかに記載のアーク抑止機能をもつ自動車用ヒューズ素子。
【請求項１６】
前記アーク抑止材料中、Ｆｅ、Ｗ、Ａｇ、Ａｌ、Ｍｏ、ＡｕおよびＰｔの合計含有量が５質量％以下（０質量％を含む）である請求項１５記載のアーク抑止機能をもつ自動車用ヒューズ素子。
【請求項１７】
前記アーク抑止材料中、Ｆｅ、Ｗ、Ａｇ、Ａｌ、Ｍｏ、ＡｕおよびＰｔの合計含有量が０．２質量％以下（０質量％を含む）である請求項１５記載のアーク抑止機能をもつ自動車用ヒューズ素子。
【請求項１８】
外部回路に接続される一対のヒューズ端子と、これらヒューズ端子同士の間に設けられ、過剰電流発生時に溶断する溶断部とを有する自動車用ヒューズ素子において、
前記溶断部は亜鉛を５０質量％以上含むヒューズ用材料によって形成されたものであり、
前記ヒューズ端子の表面であって少なくとも相手方の端子と最初に接触する部位の表面が、下記（１）、（２）及び（３）で特定されるアーク抑止材料で構成されていることを特徴とするアーク抑止機能をもつ自動車用ヒューズ素子。
（１）Ｚｎ及びＰの合計含有量が０．１５質量％以下（０質量％を含む）である
（２）Ｆｅ、Ａｇ、Ａｌの合計含有量が１０質量％以下（０質量％を含む）である
（３）残部はＣｕ、Ｓｎ、及びＮｉから選択された少なくとも１種並びに不可避的不純物である
【請求項１９】
外部回路に接続される一対のヒューズ端子と、これらヒューズ端子同士の間に設けられ、過剰電流発生時に溶断する溶断部とを有する自動車用ヒューズ素子において、
前記溶断部は亜鉛を５０質量％以上含むヒューズ用材料によって形成されたものであり、
前記ヒューズ端子の表面であって少なくとも相手方の端子と最初に接触する部位の表面が、下記（１）、（２）及び（３）で特定されるアーク抑止材料で構成されており、
ヒューズ端子と相手方端子とが離間した直後の端子間電圧が３６Ｖであり、ヒューズ端子と相手方端子とが接触しているときの電流が３０Ａ以下となる用途に使用することを特徴とするアーク抑止機能をもつ自動車用ヒューズ素子。
（１）Ｚｎ及びＰの合計含有量が０．１５質量％以下（０質量％を含む）である
（２）Ｆｅの含有量が０．２質量％以下（０質量％を含む）である
（３）残部はＣｕ、Ｓｎ、及びＮｉから選択された少なくとも１種並びに不可避的不純物である
【請求項２０】
請求項１〜１９のいずれかに記載のアーク抑止機能をもつ自動車用ヒューズ素子のヒューズ端子が、電力回路中に設けられた相手方端子に嵌合されるヒューズ接続構造であって、前記相手方端子の表面であって少なくとも当該相手方端子と前記ヒューズ端子とが最初に接触する部位を含む領域の表面が亜鉛の沸点よりも高い沸点をもつ金属を８０質量％以上含有するアーク抑止材料によって構成されていることを特徴とするヒューズ接続構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車において過剰電流発生時に回路を遮断するための自動車用ヒューズ素子の端子部におけるアーク放電抑止対策に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車に搭載される電力回路には、過剰電流発生時に当該回路を速やかに遮断するための手段としてヒューズ素子が設けられる。このヒューズ素子は、前記電力回路に接続される一対のヒューズ端子と、両ヒューズ端子の間に介在して過剰電流発生時に溶断する形状をもつ溶断部とを有している。
【０００３】
ここで、前記ヒューズ素子の具体的な材質としては、自動車用の場合、その使用電流、溶断特性、及びコスト面などの観点から亜鉛を主成分とした材料（Ｚｎ系材料）が多用されている。（例えば、特許文献１参照。）
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１５０９１９号公報（段落０００２、００２７等）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、自動車用電源の高電圧化が進められており、これに伴って、端子挿抜時にアーク放電が発生するおそれが生じてきている。
【０００６】
ここで前記ヒューズ素子は、一般に、その溶断部が切れた後に交換されるものであるため、当該ヒューズ素子のヒューズ端子をその相手方端子（前記電力回路中に設けられている端子）から引き抜く際にアーク放電を発生するおそれはほとんどないが、当該ヒューズ端子及び相手方端子の表面には微少な凹凸が多数存在しているために、交換用の新しいヒューズ素子のヒューズ端子を相手方端子と結合する際にアーク放電が発生するおそれがある。特にヒューズ端子が前記のようなＺｎ系材料で構成されている場合、大きなアーク放電が発生することが確認されており、かかるアーク放電の発生によって前記ヒューズ端子やその相手方端子が損傷するおそれが生ずる。
【０００７】
本発明は、このような事情に着目してなされたものであって、電圧３６Ｖ程度の用途に使用する自動車用ヒューズ素子を提供するに際して、優れた特性（溶断特性など）を生かしながら、当該ヒューズ端子と相手方端子との間でアーク放電が発生するのを有効に抑止することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、バッテリ電圧３６Ｖ程度、電流３０Ａ以下程度の自動車用途においては、亜鉛を主成分とする材料（Ｚｎ系材料）が溶断特性などの点で最も優れていることにまず着目した。すなわち溶断部材料としてはＣｕやＡｌなども知られているものの、ＣｕやＡｌは導電性が高いため、電圧３６Ｖ程度であっても電流が極めて大きくなるような（例えば、３０Ａ超となるような）用途に使用しなければ、ＣｕやＡｌの溶断性を利用することができない。Ｚｎはバッテリ電圧を３６Ｖとしたとき、３０Ａ以下程度の電流であっても溶断させることができ、溶断材料として優れている。
【０００９】
ところが、かかるＺｎ系材料をヒューズ素子の端子として用いたのでは、相手方端子と接触するときに（より正確には、接続操作時に、ヒューズ用端子と相手方端子とが一旦接触した後で僅かに離間するときに）著しいアーク放電を発生するのに対し、少なくともヒューズ端子の表面を、前記亜鉛の沸点（９０７℃）よりも沸点の高い金属、例えば銅といった高沸点金属で構成すると、自動車用途（３６Ｖ，３０Ａ以下程度）におけるＺｎ系材料の優れた特性を維持できるだけでなく、相手方端子と接続するときのアーク放電を抑止できることを見出した。
【００１０】
本発明は、このような観点からなされたものであり、本発明の自動車用ヒューズ素子及びヒューズ接続構造は、全て端子間電圧３６Ｖ、端子間電流３０Ａ以下となる用途に使用するものである。
【００１１】
そして本発明の自動車用ヒューズ素子は、外部回路に接続される一対のヒューズ端子と、これらのヒューズ端子同士の間に設けられ、過剰電流発生時に溶断する溶断部とを有する自動車用ヒューズ素子において、前記溶断部は亜鉛を５０質量％以上含むヒューズ用材料（Ｚｎ系材料）によって形成されており、前記ヒューズ端子の表面であって少なくとも相手方の端子と最初に接触する部位の表面（以下、初期接触部位と称する場合がある）が、亜鉛の沸点よりも高い沸点をもつ金属（以下、高沸点金属と称する場合がある）を８０質量％以上含有するアーク抑止材料によって構成されているものである。
【００１２】
この構成によれば、溶断部がＺｎ系材料からなるヒューズ用材料で形成されているので、この材料の自動車のヒューズ用途における優れた特性（溶断特性など）を生かすことができる。しかも端子の初期接触部位が高沸点金属を８０質量％以上含有するアーク抑止材料によって構成されているため、相手方端子との間で発生するアーク放電を有効に抑止できる。
【００１３】
前記ヒューズ端子と溶断部とは前記Ｚｎ系材料からなるヒューズ用材料によって一体に形成するのが望ましく、この場合にはヒューズ端子の初期接触部位は前記高沸点金属を８０質量％以上含有するアーク抑止材料で被覆する。ヒューズ端子と溶断部とをヒューズ用材料によって一体に形成すると、部品点数が少なくて量産性に優れるため、コストの削減に寄与し得る。しかも初期接触部位が高沸点金属を８０質量％以上含有するアーク抑止材料によって被覆されているため、ヒューズ端子がＺｎ系材料からなるにも拘わらず、相手方端子との間で発生するアーク放電を有効に抑止できる。
【００１４】
アーク放電抑止効果は、アーク抑止材料中の高沸点金属の含有量が９５質量％以上である場合により顕著となる。前記高沸点金属としては、例えば、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｓｎ，Ｆｅ，Ｗ，Ａｇ，Ａｌ，Ｍｏ，Ａｕ，Ｐｔが挙げられる。
【００１５】
前記アーク抑止材料としては、沸点が２０００℃以上の金属成分の含有量が９８．５質量％以上であり、かつ、前記成分として、Ｃｕ、Ｎｉ、およびＳｎよりなる群から選択される少なくとも１つの金属を合計８０質量％以上含有していることが好ましい。沸点が２０００℃以上の金属成分を主成分とすることによって、アーク抑止効果を高め、さらに、沸点が２０００℃以上の成分の中でもアーク抑止効果の高いＣｕ、ＮｉおよびＳｎを主成分とすることで、ヒューズ素子のアーク抑止機能を一層高めることができる。前記アーク抑止材料は、Ｃｕ、ＮｉおよびＳｎよりなる群から選択される少なくとも１種の金属を合計９５質量％以上含有することが好ましく、より好ましくはＣｕを９５質量％以上含有する。前記アーク抑止材料中、沸点が２０００℃以上の金属成分の含有量は９９．６質量％以上、より好ましくは９９．８５質量％以上であることが望ましい。前記沸点が２０００℃以上の金属成分は、例えば、Ｆｅ、Ｗ，Ａｇ、Ａｌ、Ｍｏ、Ａｕ、及び、Ｐｔよりなる群から選択される少なくとも１種の金属である。こられの金属は、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎなどに次いで、アーク抑止効果が高いので、アーク抑止材料中に、一定量含有することができる。前記アーク抑止材料中、アークを発生させやすいＺｎおよびＰの合計含有量は、１．５質量％未満であることが好ましい。
【００１６】
また、前記アーク抑止材料は、例えば、Ｃｕの含有量が９０質量％以上であり、Ｚｎ及びＰの合計含有量が０．１５質量％以下（０質量％を含む）下に抑制されている材料、より好ましくはＺｎ及びＰのみならず沸点がＺｎと同等以下（すなわち９０７℃以下）である成分そのものの合計含有量が０．４質量％以下（０質量％を含む）、特に０．１５質量％以下に抑制されている材料、さらに好ましくは沸点がＳｎよりも低い成分（Ａｇ，Ａｌを除く）そのものの合計含有量が０．４質量％以下（０質量％を含む）、特に０．１５質量％以下に抑制されている材料でもよい。また、前記アーク抑止材料中、Ｆｅ，Ｗ，Ａｇ，Ａｌの合計の含有量を１０質量％以下（０質量％以下を含む）、特に０．２質量％以下に抑制することも望ましい。Ｃｕは、不可避的不純物と共に、前記抑制成分以外の残部を構成することも望ましい。
【００１７】
前記アーク抑止材料として特に好ましいのは、Ｚｎ及びＰの合計含有量が０〜０．１５質量％、Ｆｅ、Ａｇ、Ａｌ（特にＦｅ）の合計含有量が０〜１０質量％（特に０〜０．２質量％）であり、残部がＣｕ、Ｓｎ、Ｎｉなどと不可避的不純物で構成されている材料である。
【００１８】
また本発明は、前記アーク抑止機能をもつ自動車用ヒューズ素子が、電力回路中に設けられ、前記アーク抑止機能をもつ自動車用ヒューズ素子のヒューズ端子が嵌合可能な形状をもつ相手方端子に接続されるヒューズ接続構造であって、前記相手方端子の表面であって少なくとも当該相手方端子と前記ヒューズ端子とが最初に接触する部位を含む領域の表面（初期接触部位）が高沸点金属を８０質量％以上含有するアーク抑止材料によって構成されているものである。
【００１９】
この構造によれば、自動車用ヒューズ素子のヒューズ端子に加え、その相手方端子の初期接触部位もアーク抑止材料で構成されているので、さらに優れたアーク放電抑止効果を得ることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１及び図２に示す自動車用ヒューズ素子１０は、左右一対のヒューズ端子１２と、両ヒューズ端子１２の上部同士の間に設けられた溶断部１４とを有している。図例では、これらヒューズ端子１２及び溶断部１４が所定のヒューズ用材料によって一体に形成されるとともに、前記ヒューズ端子１２の上部及び溶断部１４が樹脂製のカバー１６によって覆われている。
【００２２】
両ヒューズ端子１２は、図例では、上下に延びて下端に相手方端子２０との接触部をもつ雄型端子となっており、これらのヒューズ端子１２が互いに平行な姿勢で前記溶断部１４を介して連結されている。溶断部１４は、ヒューズ端子１２に比して幅及び断面積が小さく、かつ、その電流経路を長くすべく蛇行する形状となっている。
【００２３】
これらヒューズ端子１２及び溶断部１４は、例えばヒューズ用材料からなる単一の原板をプレスで打ち抜くことにより量産することが可能である。なお本発明は、前記ヒューズ端子１２及び溶断部１４の一体形成後に当該溶断部１４を部分的に除去加工してその厚み及び断面積を削減することを妨げない。また前記ヒューズ端子１２及び溶断部１４は、別個に製造した後、溶接などの慣用の接続方法によって接合してもよい。
【００２４】
一方、前記各ヒューズ端子１２が嵌入される相手方端子２０は、図例では角筒の雌型端子とされ、その上端開口２２から内部にヒューズ端子１２が挿入可能となっている。相手方端子２０の内部には、挿入されるヒューズ端子１２の表面と弾性的に接触して電気的に接続される図略の接触ばね片が設けられている。
【００２５】
次に、前記ヒューズ素子１０の材質について説明する。
【００２６】
この自動車用ヒューズ素子１０の溶断部１４を構成するヒューズ用材料には、亜鉛を５０質量％以上（好ましくは９０質量％以上）含むもの（Ｚｎ系材料）が用いられる。なお残部は、実質的にＦｅである。このＺｎ系材料は、自動車用ヒューズ素子に多用されているものであり、仕様電流、溶断特性、コスト面などの点で優れている。
【００２７】
しかし亜鉛の沸点は９０７℃程度である。そのためＺｎ系材料で自動車用ヒューズ素子１０のヒューズ端子１２を形成すると、特に高電圧高電流下においては大きなアーク放電が発生しやくなる。そこで、この実施の形態では、前記ヒューズ端子１２の表面であって、少なくとも相手方端子２０との結合時に当該相手方端子２０と最初に接触する部位を含む領域の表面（例えば図２に網目模様を施したヒューズ端子１２の先端部分１２ａの表面；初期接触部位）を、前記ヒューズ用材料の主成分である亜鉛よりも沸点の高い高沸点金属を８０質量％以上含有するアーク抑止材料で構成することにより、アーク放電の抑止が図られている。すなわち、前記のような高沸点金属を多量に含む材料で初期接触部位１２ａの表面を構成することにより、ヒューズ端子１２と相手方端子２０とを接続する際に、両端子１２，２０間にアーク放電が発生するのを有効に抑制することができるのである。
【００２８】
前記高沸点金属の具体的な沸点値としては、好ましくは１０００℃以上、より好ましくは２０００℃以上、さらに好ましくは２５００℃以上である。当該沸点の上限は特にないが、例えば、６０００℃以下程度であり、３０００℃以下程度であることが多い。
【００２９】
アーク抑止材料における高沸点金属の好ましい含有量は、９０質量％以上、さらに好ましくは９５質量％以上である。高沸点金属の含有量が多い程、アーク抑止機能を高めることができる。含有量の上限は特になく、例えば１００質量％であってもよく、９９質量％程度であってもよい。前記高沸点金属としては、亜鉛の沸点９０７℃より、高い沸点を有するものであれば、特に限定されず、例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｗ、Ａｇ、Ａｌ、Ｍｏ、ＡｕおよびＰｔなどが挙げられる。これら高沸点金属は、単独で又は２種以上組み合わせて使用できる。
【００３０】
本発明において各成分の沸点は、化学便覧（日本化学会編、第４版、基礎編ＩＩ、１１８〜１２１ページ、８．４純物質の蒸気圧、表８．２６）に示されている沸点を採用し、例えば、Ｗ（沸点：５９２７℃）、Ｍｏ（沸点４８０４℃）、Ａｕ（沸点：２９６６℃）、Ｆｅ（沸点：２７３５℃）、Ｎｉ（沸点：２７３２℃）、Ｃｕ（沸点：２５９５℃）、Ｓｎ（沸点：２２７０℃）、Ａｇ（沸点：２２１２℃）、Ａｌ（沸点：２０５６℃）、Ｐｂ（沸点：１７４４℃）、Ｍｇ（沸点：１１０７℃）、Ｚｎ（沸点：９０７℃）、Ｐ（沸点：２８０．３℃）、Ｃｒ（沸点：２８４２℃）、Ｍｎ（沸点：２１５１℃）、Ｓｉ（２２８７℃）、Ｐｔ（沸点：４４０７℃）などである。
【００３１】
なお、本発明にかかるアーク抑止材料には、前記のような高沸点金属とともに少量の低沸点金属（亜鉛の沸点と同等またはそれよりも低い沸点をもつ金属）の成分が含まれていてもよい。このような低沸点成分としては、例えばＣｄ（沸点：７６５℃）、Ｐ（沸点：４５３℃）、さらにはＺｎ（沸点：９０７℃）も含まれる。特にＺｎ及びＰは端子母材をアーク抑止材料で形成する場合に含まれてくることが多く、Ｐは端子母材をアーク抑止材料で無電解めっきする場合に含まれてくることが多い。
【００３２】
また高沸点金属は、いずれもアークを抑制するのに有用であるものの、沸点が高くなってくると（例えば、１５００℃程度、特に２０００℃程度を越えると）沸点の影響よりも他の因子も影響してくるのか（例えば、表面の酸化物の存在などが推定される）、沸点とアーク抑止効果との間の相関性が低くなる。高沸点金属のうちでも、最もアーク抑止効果に優れる金属（第１群金属）は、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｎｉである。次いで、アーク抑止効果に優れる金属（第２群金属）はＦｅ、Ｗ、Ａｇ、Ａｌ、Ｍｏ、Ａｕ及びＰｔであり、その次にアーク抑止効果に優れる金属（第３群金属）は沸点がＳｎよりも低い金属（Ａｌ，Ａｇを除く）である。
【００３３】
以下、アーク抑止材料を主としてＣｕ、Ｓｎ、Ｎｉなど（特にＣｕ）で構成する態様について詳細に説明する。本発明において、前記アーク抑止材料は、沸点が２０００℃以上の金属成分を９８．５質量％以上含有し、かつ、前記成分として、Ｃｕ、Ｎｉ、およびＳｎよりなる群から選択される少なくとも１種の金属を合計８０質量％以上含有していることが好ましい。沸点が２０００℃以上の金属成分は、アーク抑止効果を有しているので、かかる成分の含有量を９８．５質量％以上として、アーク抑止効果を高めるためである。前記沸点が２０００℃以上の金属成分の含有量は、好ましくは９９．６質量％以上、より好ましくは９９．８５質量％以上とする。アーク抑止効果を一層高めることができるからである。
【００３４】
また、前記アーク抑止材料は、沸点が２０００℃以上の金属成分を９８．５質量％以上含有すると同時に、前記成分として、Ｃｕ，Ｎｉ、およびＳｎよりなる群から選択される少なくとも１種の金属を（アーク抑止材料中）合計８０質量％以上含有することが好ましい。すなわち、Ｃｕ、Ｎｉ、およびＳｎのいずれか、または、Ｃｕ、Ｎｉ，およびＳｎの少なくとも２種以上の金属が、前記沸点が２０００℃以上の金属成分の一部または全部を構成する。沸点が２０００℃以上であるＣｕ，Ｎｉ、およびＳｎよりなる群から選択される少なくとも１種の金属を主成分とするのは、上述したように、これらの金属は単体でのアーク抑止効果に優れるからである。
【００３５】
前記Ｃｕ，Ｎｉ，およびＳｎよりなる群から選択される少なくとも１種の金属の合計含有量は、８０質量％以上、好ましくは９５質量％以上であることが望ましい。前記アーク抑止材料として、特に好ましいのは、Ｃｕを９０質量％以上、より好ましくはＣｕを９５質量％以上含有する場合である。Ｃｕは、アーク抑止効果のみならず、導電性にも優れるからである。
【００３６】
また、アーク抑止効果の比較的低い成分を抑制しておくことも好ましい態様である。例えば、Ｃｕ、ＮｉおよびＳｎの他、前記沸点が２０００℃以上の金属成分としては、Ｆｅ、Ｗ、Ａｇ、Ａｌ、Ｍｏ、ＡｕおよびＰｔよりなる群から選択される少なくとも１種の金属（第２群金属）であることが好ましい。これらの第２群金属は、Ｃｕ、Ｎｉ，およびＳｎなどに次いで、アーク抑止効果に優れるので、アーク抑止材料の一成分として一定量許容することができるからである。このような観点から、これらの第２群金属の含有量は、１０質量％以下、好ましくは５質量％以下、より好ましくは１質量％以下、さらに好ましくは０．２質量％以下とするのが望ましい。
【００３７】
また、Ｃｕなどの第１群金属、および、Ｆｅなどの第２群金属に比べて、アーク抑止効果が一層低いものとして、例えば、沸点がＳｎよりも低い成分（Ａｇ，Ａｌを除く）（第３群金属等）を挙げることができ、より具体的には、Ｚｎ、Ｍｇ，ＰｂおよびＰなどを挙げることができる。従って、前記アーク抑止材料中、沸点がＳｎよりも低い成分、より具体的には、Ｚｎ、Ｍｇ、ＰｂおよびＰよりなる群から選択される少なくとも１種の成分の合計含有量を１．５質量％未満、好ましくは０．４質量％以下、より好ましくは０．１５質量％以下（０質量％も含む）としておくことも本発明の好ましい態様である。特に、Ｚｎ及びＰは、アーク抑止効果が比較的小さいというよりは、アークを発生させやすい成分と考えられることもできるので、ＺｎおよびＰの合計含有量は、０．１５質量％以下（０質量％を含む）とするのが好ましい。
【００３８】
さらにＺｎ及びＰのみならず、沸点がＺｎと同等以下（すなわち９０７℃以下）である低沸点成分全体の量も抑制するのが望ましい。かかる低沸点成分も、アークを発生させやすいと考えられるからである。従って、前期低沸点成分の含有量は、例えば、０．１５質量％以下程度（０質量％を含む）とするのが望ましい。
【００３９】
本発明で使用するアーク抑止材料は、上記記載に限定されるものではなく、例えば、次のように変更してもよい。
（１）Ｃｕの含有量が９０質量％以上であり、Ｚｎ及びＰの合計含有量が０．１５質量％以下（０質量％を含む）であるアーク抑止材料。前記アーク抑止材料中、沸点がＺｎと同等以下である成分の合計含有量が０．１５質量％以下（０質量％を含む）であることが好ましい。また、沸点がＳｎよりも低い成分（Ａｇ，Ａｌを除く）の含有量が０．１５質量％以下（０質量％を含む）であることが好ましい。前記アーク抑止材料中、Ｆｅ、Ｗ、Ａｇ、Ａｌ、Ｍｏ、ＡｕおよびＰｔの合計含有量が１０質量％以下（０質量％を含む）、より好ましくは５質量％以下（０質量％を含む）、さらに好ましくは、０．２質量％以下（０質量％を含む）であることが望ましい。
【００４０】
（２）Ｚｎ及びＰの合計含有量が０．１５質量％以下（０質量％を含む）、Ｆｅ、Ａｇ，Ａｌの合計含有量が１０質量％以下（０質量％を含む）であって、残部は前記Ｃｕ、Ｓｎ、及びＮｉから選択された少なくとも１種並びに不可避的不純物であるようなアーク抑止材料。
【００４１】
（３）Ｚｎ及びＰの合計含有量が０．１５質量％以下（０質量％を含む）、Ｆｅの含有量が０．２質量％以下（０質量％を含む）であって、残部は前記Ｃｕ、Ｓｎ、及びＮｉから選択された少なくとも１種並びに不可避的不純物であるようなアーク抑止材料。
【００４２】
上述したアーク抑止材料は、少なくとも初期接触部位１２ａの表面に設けられていれば十分であるが、ヒューズ端子１２の表面全体に亘って設けることを否定するものではない。また表面のみならず母材部分も含めてヒューズ端子１２全体をアーク抑止材料で形成してもよいが、ヒューズ端子１２の母材は上記Ｚｎ系材料で形成するのが望ましい。Ｚｎ系材料で母材を形成すると、ヒューズ端子１２の母材と溶断部１４とを同一の材料から製造することができるため、単一の原板をプレスで打ち抜くことによりヒューズ端子１２及び溶断部１４を一体に量産することが可能となる。この場合、Ｚｎ系材料からなるヒューズ端子１２の表面は、種々の手段によってアーク抑止材料で被覆する。
【００４３】
すなわちアーク抑止材料を被覆する手段としてはメッキを採用するのが一般的であるが、メッキに限らず、例えば当該アーク抑止材料によってヒューズ端子とは別のカバー部材を形成しておき、このカバー部材をヒューズ端子に被せてカシメ等の手段によって固定するようにしてもよい。
【００４４】
ヒューズ端子に被覆されるアーク抑止材料の厚みは、相手方端子に対する着脱時の磨耗損傷等を考慮すると、３μｍ以上に設定するのがより好ましい。ただし、メッキの場合、１０μｍを超えるとメッキ層の形成に長大な時間を要することになるので、良好なコスト削減効果を維持するには前記厚みを１０μｍ以下にするのがよい。
【００４５】
上記アーク抑止材料は、ヒューズ端子１２のみならず、その相手方端子２０にも設けることによって、さらに優れたアーク放電抑止効果を得ることが可能になる。この場合にも、当該アーク抑止材料は、少なくとも相手方端子２０がヒューズ端子１２と最初に接触する部位を含む領域の表面に設けられていればよく、必ずしも相手方端子２０の全表面に設けられていなくてもよい。また、相手方端子２０全体を前記アーク抑止材料で形成するようにしてもよい。アーク抑止材料の厚みは、上記ヒューズ端子１２の場合と同様である。
【００４６】
本発明によるアーク抑止効果は、高電圧高電流下であっても達成できる。図４は、その効果を説明するためのグラフである。このグラフの横軸は試験用端子対を相互離間させた直後の両部材間にかかる電圧（以下、単に端子間電圧と称する場合がある）を示しており、縦軸は端子対を接触した時の端子間に流れる電流（以下、単に端子間電流と称する場合がある）を示している。そして図４の曲線Ａは高沸点金属を８０質量％以上含む材料を使用した場合に大きなアーク放電（エネルギー１５Ｊ以上のアーク放電）が発生するか否かの境界を示している。すなわち図４の曲線Ａを超えない範囲であれば、高電圧高電流下であっても、アーク放電を抑止できる。そしてこの図４より明らかなように、端子間電圧が３６Ｖ以上（６０Ｖ以下）であっても、端子間電流が３０Ａ程度以下であれば、アーク放電を抑止できるため、自動車用電源の高電圧化に十分に対応できるヒューズ素子を提供できる。なお端子間電圧が３６Ｖ以上（６０Ｖ以下）であっても、端子間電流が３０Ａ程度以下であれば、Ｚｎ系材料の溶断特性を有効に利用することができる。
【００４７】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００４８】
実験例では、ヒューズ端子１２及び相手方端子２０のモデルとして、表１に示したアーク抑止材料からなる端子セット１〜１０を使用した。
【００４９】
【表１】
2004127523.tif 000003
【００５０】
表１中、端子５〜７は、雄型端子及び雌型端子であり、端子１〜４、８〜１０は直径２ｍｍの丸棒型端子対である。、
実験例１
図３に示す回路においてモデル端子セット５を用いて、アーク放電の発生の有無を確認した。すなわち第１の９８％Ｃｕからなる雄型端子及び雌型端子を接触（嵌合）させ、バッテリー１００に接続し、バッテリー１００と両端子との間には可変抵抗１０１を介挿し、回路に流れる電流量を制御可能とした。回路に流れる電流量は、バッテリー１００と雄雌両端子Ａ１，Ａ２との間にシャント抵抗（規格：５０ｍＶ／５０Ａ）を介挿し、このシャント抵抗と並列にオシロスコープ１０２を設置することによって測定可能とした。また端子間電圧は、両端子Ａ１，Ａ２と並列にオシロスコープ１０３を設置することによって測定可能とした。
【００５１】
そして１２Ｖ，２４Ｖ，又は３６Ｖのバッテリーを使用すると共に、前記可変抵抗の抵抗値を切り替えて電流値を切り替えながら、モデル端子を離間速度＝１００ｍｍ／ｍｉｎで離間させ、アーク放電の発生の有無を前記オシロスコープ１０２，１０３の波形及び目視に基づいて判断した。また電圧と電流の積を時間で積分することによってアーク放電に伴うアーク発生エネルギーを求めた。なおオシロ波形が矩形波となる場合には時間が計測限界以下になってしまうため、僅かに閃光が観察される場合であっても０Ｊであるとして処理した。また僅かな閃光は、端子を実質的に損傷させないため、アーク放電無しに分類した。
【００５２】
実験例２
実験例１と同様にして、モデル端子セット１〜４、及び、６〜１０を用いて、モデル端子同士を接触させた後、離間するときのアーク放電の発生の有無を調べた。
【００５３】
モデル端子セット１〜１０の評価結果を表１に示すと共に、モデル端子セット１〜３および５〜７を用いたときの評価結果を図４に整理した。なお図４中、○印はモデル端子１〜３および５〜７のいずれを用いてもアーク放電が発生しないことを意味しており、×印はモデル端子１〜３および５〜７のいずれかを用いたときにアーク放電が発生したことを意味している。
【００５４】
【表２】
2004127523.tif 000004
【００５５】
表２より明らかなように、端子間電圧が３６Ｖ程度まで高くなり、端子接触部の材質が亜鉛ではアーク放電が発生するような場合でも、材質を高沸点金属とすることによってアーク放電を抑止することができる。このようなアーク放電抑止効果は、図４より明らかなように、曲線Ａまでの範囲で達成することができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように本発明は、溶断部が亜鉛を５０質量％以上含むヒューズ用材料によって形成されているため、この材料の自動車のヒューズ用途における優れた特性（溶断特性など）を生かすことができる。しかも端子の初期接触部位が高沸点金属を８０質量％以上含有するアーク抑止材料によって構成されているため、相手方端子との間で発生するアーク放電を有効に抑止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明にかかる自動車用ヒューズ素子をそのカバーを透過して示した正面図である。
【図２】前記ヒューズ素子の接続構造を示す斜視図である。
【図３】図４は実験例の回路図である。
【図４】図４は本発明が有効な使用電圧及び使用電流の範囲を示すグラフである。
【符号の説明】
１０　自動車用ヒューズ素子
１２　ヒューズ端子
１４　溶断部
２０　相手方端子
【図１】
2004127523.tif 000005
【図２】
2004127523.tif 000006
【図３】
2004127523.tif 000007
【図４】
2004127523.tif 000008