(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロジンを主成分とするフラックスを塗布した低融点可溶合金片をヒュ−ズエレメントとする温度ヒューズにおいて、水酸基を有するカルボン酸をフラックスに配合したことを特徴とする合金型温度ヒューズ。
【請求項２】
水酸基を有するカルボン酸が、同一炭素原子に水酸基とカルボキシル基を有する請求項１記載の合金型温度ヒューズ。
【請求項３】
カルボン酸が、カルボキシル基中の炭素以外の炭素数が３以下のカルボン酸である請求項１または２記載の合金型温度ヒューズ。
【請求項４】
カルボン酸がリンゴ酸である請求項１記載の合金型温度ヒューズ。
【請求項５】
低融点可溶合金片がＺｎまたはＩｎの少なくとも一方を含有する合金である請求項１乃至４何れか記載の合金型温度ヒューズ。
【請求項６】
通電発熱体を有し、該通電発熱体の通電発熱によりヒュ−ズエレメントが溶断される請求項１乃至５何れか記載の合金型温度ヒューズ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、合金型温度ヒュ−ズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
合金型温度ヒュ−ズは、リ−ド線間に低融点可溶合金片を接続し、低融点可溶合金片にフラックスを塗布し、このフラックス塗布低融点可溶合金片を絶縁ケ−スで包囲し、このケ−スをエポキシ樹脂等の接着剤で封止した構成である。
この合金型温度ヒュ−ズの作動機構は、機器の異常に起因する発熱で低融点可溶合金片が溶融され、この溶融金属が既に溶融されたフラックスの活性作用を受けつつリ−ド線との濡れによる界面張力で球状化分断され、この分断距離が所定のア−ク遮断距離に達したときにア−クが遮断されて機器への通電遮断が完結されることにある。
【０００３】
上記フラックスには、低融点可溶合金片の酸化膜の除去、溶融合金の酸化防止、溶融合金の濡れ促進等が期待される。
従来、低融点可溶合金片のフラックスには、ロジンを主成分とし、必要に応じ、有機塩化物や有機臭化物等の活性剤を添加したものが使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、温度ヒュ−ズにおいては、平常時でも、負荷電流に基づく低融点可溶合金片の自己発熱や機器の負荷電流に基づく発熱のために、低融点可溶合金片の加熱が不可避である。従って、温度ヒュ−ズの作動温度をＴ℃とすると、最高温度（Ｔ−２０）℃で長時間加熱されても、正常に動作させ得ることが要求されている。例えば、温度ヒュ−ズの作動温度を１２６±３℃とすると、最高温度１０６℃で長時間加熱されても、正常に動作させ得ることが要求されている。
【０００５】
しかしながら、フラックスにロジンを用いた従来の合金型温度ヒュ−ズでは、常時の低融点可溶合金片温度をこのような高い温度にすると、ロジンと低融点可溶合金片との反応による金属石けんの生成が避けられない。
かかるもとでは、ロジンのフラックス作用の減退が避けられず、低融点可溶合金片が溶融したときに、ロジンのフラックスとしての上記した作用、すなわち溶融合金の酸化防止、溶融合金の濡れ性促進等の作用が満足に行われずに合金型温度ヒュ−ズの作動性低下が懸念される。
【０００６】
そこで、本出願人においては、かかる不都合を排除するために、活性化温度がロジンよりも高い有機酸、例えばアジピン酸をパラフィンに添加した組成物をロジンに代えて使用することを提案した（特開平１１−４００２４号公報）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この合金型温度ヒュ−ズでは、フラックスとして伝統的に使用されてきたロジンを使用できなくなるので、フラックス調製上の制約が厳しい。
【０００８】
本発明の目的は、合金型温度ヒュ−ズにおいて、ロジンをフラックスの主成分として使用する場合でも、低融点可溶合金片の平常時加熱にもかかわらず、合金型温度ヒュ−ズの作動時にフラックス作用を満足に営ませて合金型温度ヒュ−ズの良好な作動特性を保証することにある。
【０００９】
【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−ズは、フラックスを塗布した低融点可溶合金片をヒュ−ズエレメントとするヒュ−ズにおいて、水酸基を有するカルボン酸をフラックスに配合したことを特徴とする構成であり、水酸基を有するカルボン酸には、同一炭素原子に水酸基とカルボキシル基を有するカルボン酸を使用することが好ましく、特に、カルボキシル基中の炭素以外の炭素数が３以下のカルボン酸、例えばリンゴ酸を使用することが好ましい。
本発明に係る合金型温度ヒュ−ズには、通電発熱体を有し、該通電発熱体の通電発熱によりヒュ−ズエレメントが溶断される、発熱体付きヒュ−ズも含まれる。
【００１０】
〔作用〕
合金型温度ヒュ−ズにおいて、ロジン系フラックスと低融点可溶合金片成分との反応により金属石けんが生成される過程は、温度ヒュ−ズ作動前の平常時加熱によってロジンのカルボキシル基と低融点可溶合金片の反応性金属元素、特にＩｎやＺｎとが反応することにある。而るに、この金属石けんがフラックスの作用、すなわち溶融合金の酸化防止作用や溶融合金の濡れ促進作用等を阻害するフラックス作用阻害性であり、合金型温度ヒュ−ズの作動性が損じられる。
而るに、本発明に係る合金型温度ヒュ−ズにおいては、水酸基を有するカルボン酸が上記金属に、ロジンよりも優先的に作用してフラックス順応性金属石けんを生成し、金属石けんの生成にもかかわらず、ロジンのフラックス作用が満足に営まれる結果、平常時の加熱にもかかわらず、温度ヒュ−ズの作動性が良好に保証される。
上記水酸基を有するカルボン酸が、ロジンよりも優先的に低融点可溶合金片表面の反応性金属と反応する理由は、水酸基を有するカルボン酸のカルボキシル基と低融点可溶合金片表面の反応性金属とが結合すると、ロジン中のカルボン酸のカルボキシル基がその結合箇所に接近することが前記水酸基で静電的に反発されて阻止され、逆に、ロジン中のカルボン酸のカルボキシル基が先に低融点可溶合金片表面の反応性金属に結合しても、その結合箇所に水酸基が存在しないために、水酸基を有するカルボン酸の当該結合箇所へ接近が阻止されない結果であると推定され、水酸基を有するカルボン酸のその水酸基の位置が前記結合箇所に近いほどその阻止効果が大きいと推定される。従って、水酸基を有するカルボン酸は、同一炭素原子に水酸基とカルボキシル基を有するカルボン酸であることが望ましい。
更に、水酸基を有するカルボン酸と金属との反応により生成された金属石けんが、その分子量が低いほど、合金片表面にこれらの分子が密に集合することができるから、上記水酸基を有するカルボン酸はカルボキシル基中の炭素以外の炭素数が３以下のカルボン酸であること、例えばリンゴ酸であることが望ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明に係る合金型温度ヒュ−ズの一例を示している。
図１において、１，１は一対のリ−ド線（通常、銅線である）であり、裸線、被覆線の何れも使用できる。２はリ−ド線１，１間に接続した低融点可溶合金片である。３は低融点可溶合金片２上に塗布したフラックスであり、水酸基を有するカルボン酸を配合してある。
４はフラックス塗布低融点可溶合金片上に挿通した耐熱性・良熱伝導性の絶縁筒、例えば、セラミックス筒、ソーダ石灰ガラス等のガラス筒、５は絶縁筒４の各端と各リ−ド線１との間を封止した常温硬化の接着剤であり、例えば、エポキシ樹脂を使用できる。
【００１２】
上記フラックス中の水酸基を有するカルボン酸としては、リンゴ酸、グリコ−ル酸、酒石酸、乳酸、ヒドロキシ酪酸、ベンジル酸、サリチル酸、ヒドロキシ安息香酸、ヒドロキシニコチン酸、ヒドロキシフタル酸、ヒドロキシケイ皮酸、ヒドロキシパルミチン酸、ヒドロキシステアリン酸、ヒドロキシドデカン酸等を挙げることができ、就中、同一炭素原子に水酸基とカルボキシル基をカルボン酸、特にこれらのなかでも、カルボキシル基中の炭素以外の炭素数が３以下のカルボン酸、すなわち、リンゴ酸、グリコ−ル酸、酒石酸、乳酸、ヒドロキシ酪酸を使用することが好ましく、特にこれらのなかでも、リンゴ酸を使用することが好ましい。
本発明において、上記カルボン酸は一種または二種以上の混合物で使用することもできる。
前記同一炭素原子に水酸基とカルボキシル基を有するカルボン酸の炭素原子が不斉炭素原子であるときのカルボン酸の光学異性体の構造は、特に限定されたものではなく、これらのラセミ混合物はもちろんのこと、任意の比率で混合することもできる。
【００１３】
上記ロジンには、天然ロジン、重合ロジン、水添ロジン、マレイン変性ロジン、ホルミル化ロジン、フェノ−ル変性ロジン、グリコ−ル酸変性ロジン、不均化ロジン等を挙げることができる。また、フラックスの活性力を高めるために、活性剤、例えば、アミン類のハロゲン化水素酸塩や有機酸や有機ハロゲン化合物を配合することもできる。更に、塗布時のべたつきを排除するためにパラフィン等のワックスを配合したり、また、軟化点を調整するためにアセトアミド等の軟化点降下剤を配合することもできる。
【００１４】
フラックス中の上記水酸基を有するカルボン酸は、前記した通り、合金型温度ヒュ−ズの平常時加熱時に低融点可溶合金片表面の反応性金属と反応してフラックス順応性金属石けんを優先的に生成し、ロジン中カルボン酸によるフラックス阻害性金属石けんの生成を阻害すると推定され、その配合量は、低融点可溶合金片の反応性金属、特にＩｎやＺｎの含有量により設定されるが、通常０．１〜１０重量％とされる。
また、ロジンの配合量は通常５０〜９０重量％、ワックスの配合量は通常５〜２０重量％、軟化点降下剤の配合量は通常５〜２０重量％、活性剤の配合量は通常０．１〜１０重量％とされる。
【００１５】
本発明は、平常時でのヒュ−ズエレメントの加熱温度が相当に高温になることが予定されている合金型温度ヒュ−ズに好適に適用されるが、特に、低融点可溶合金にＩｎやＺｎが含有されている合金型温度ヒュ−ズに好適に適用できる。その低融点可溶合金としては、Ｉｎ６１．３重量％，Ｂｉ３１．６重量％，Ｐｂ３．７重量％、Ａｇ３．４重量％の融点７２℃の合金、Ｓｎ４６重量％，Ｉｎ５０重量％，Ｂｉ４重量％の融点１１０℃の合金、Ｓｎ４３重量％，Ｉｎ４６．５重量％，Ｐｂ１０．５重量％の融点１２６℃の合金、Ｓｎ４８重量％，Ｉｎ３４重量％，Ｐｂ１８重量％の融点１３０℃の合金、Ｓｎ４６．５重量％，Ｐｂ３０重量％，Ｃｄ１７重量％，Ｉｎ６．５重量％の融点１３５℃の合金、Ｓｎ５２重量％，Ｐｂ２７重量％，Ｉｎ２１重量％の融点１４７℃の合金、Ｓｎ４７．５重量％，Ｐｂ４０．５重量％，Ｂｉ１２．０重量％の融点１６４℃の合金等を挙げることができる。
【００１６】
本発明に係る合金型温度ヒュ−ズは、上記の筒型ケ−スタイプ以外に、ケ−ス型ラジアルタイプ、基板タイプ、樹脂モ−ルドラジアルタイプ、テ−プタイプ等の形式で実施することもできる。
図２はケ−ス型ラジアルタイプを示し、並行リ−ド導体１，１の先端部間にヒュ−ズエレメント２を溶接により接合し、ヒュ−ズエレメント２にフラックス３を塗布し、このフラックス塗布ヒュ−ズエレメントを一端開口の絶縁ケ−ス４、例えばセラミックスケ−スで包囲し、この絶縁ケ−ス４の開口をエポキシ樹脂等の封止材５で封止してある。
【００１７】
図３は基板タイプを示し、絶縁基板４、例えばセラミックス基板上に一対の膜電極１，１を導電ペ−スト（例えば銀ペ−スト）の印刷焼付けにより形成し、各電極１にリ−ド導体１１を溶接等により接続し、電極１，１間にヒュ−ズエレメント２を溶接により接合し、ヒュ−ズエレメント２にフラックス３を塗布し、このフラックス塗布ヒュ−ズエレメントを封止材４例えばエポキシ樹脂で封止してある。
【００１８】
図４は樹脂モ−ルドラジアルタイプを示し、並行リ−ド導体１，１の先端部間にヒュ−ズエレメント２を溶接により接合し、ヒュ−ズエレメント２にフラックス３を塗布し、このフラックス塗布ヒュ−ズエレメントを樹脂液ディッピングにより樹脂モ−ルド５してある。
【００１９】
図５はテ−プタイプを示し、樹脂ベ−スフィルム４１に一対の帯条リ−ド導体１，１を接着剤や融着により固着し、これらの帯条リ−ド導体先端部間にヒュ−ズエレメント２を溶接により接合し、ヒュ−ズエレメント２にフラックス３を塗布し、このフラックス塗布ヒュ−ズエレメントを樹脂カバ−フィルム４２の周辺部の接着または融着により封止してある。
【００２０】
また、通電式発熱体付きヒュ−ズ、例えば、基板タイプの合金型ヒュ−ズの絶縁基板に抵抗体（膜抵抗）を付設し、機器の異常時、抵抗体を通電発熱させ、その発生熱で低融点可溶合金片を溶断させる抵抗付きの基板型ヒュ−ズの形式で実施することもできる。
【００２１】
【実施例】
〔実施例１〕
図１の筒型ケ−スタイプにおいて、リ−ド線（銅線）の線径をφ０．６ｍｍとし、セラミックス絶縁筒の内径をφ１．５ｍｍ、同外径をφ２．５ｍｍ、同長さを９．０ｍｍとし、封止樹脂にはエポキシ樹脂を用いた。低融点可溶合金片には、線径φ０．６ｍｍ、組成Ｓｎ４３重量％，Ｉｎ４６．５重量％，Ｐｂ１０．５重量％を使用し、フラックスには、水酸基を有するカルボン酸としてＤＬ−リンゴ酸０．６重量％、活性剤としてのジエチルアミン塩化水素酸塩、ワックスとしてのパラフィン１０重量％、軟化点降下剤としてのアセトアミド１５重量％、残部天然ロジンの組成物を使用した。
【００２２】
〔実施例２〜５〕
フラックスとして、表１（配合量の単位は、重量％）に示す組成のものを使用した以外、実施例１に同じとした。
【００２３】
〔比較例１〕
フラックスにカルボン酸を配合しないものを使用した以外、実施例に同じとした。
【００２４】
〔比較例２〕
カルボン酸として、水酸基を有しないアジピン酸を使用した以外、実施例に同じとした。
【００２５】
【表１】
0003874055.tif 000002
【００２６】
これらの実施例品並びに比較例品につき（各試料数４０箇）、オ−ブン加熱の前後のものに対し作動温度を測定したところ（オイルバスに浸漬し、０．０５アンペアの通電下、オイルを１℃／分の速度で昇温して温度ヒュ−ズの電流遮断時のオイル温度を作動温度とし、その作動温度を測定する）、オ−ブン加熱前では、実施例品及び比較例品ともに１２６℃であった。
しかし、１０５℃のオ−ブンで５０００時間加熱したのちでの作動温度の測定結果は、表１に示す通りであり、比較例は実施例に対し、１．５〜ほぼ２．０℃も高く、顕著な作動性の差が認められた。
比較例２では、フラックスにカルボン酸（アジピン酸）を配合しているが、水酸基を有していないために、ロジンを脂肪酸とするフラックス阻害性金属石けんの生成があると推定される。
また、実施例として示されたカルボン酸は、すべて同一炭素原子に水酸基とカルボキシル基を有するものであり、カルボキシル基中の炭素以外の炭素数が３以下である実施例１〜４は、上記炭素数３を越える実施例５と比較して優れており、中でもリンゴ酸の優位性が確認された。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は、フラックスにロジンを使用した従来の合金型温度ヒュ−ズでは、負荷電流による低融点可溶合金片の平常時加熱時に低融点可溶合金片とフラックスとの反応によりフラックス作用を減退させる金属石けん、すなわちフラックス阻害性金属石けんの生成があることを勘案し、水酸基を有するカルボン酸の配合によりフラックス阻害性金属石けんの生成を排除しつつフラックス順応性金属石けんを生成させるようにしたから、温度ヒュ−ズ作動時でのフラックスの溶融合金の酸化防止、溶融合金の濡れ性促進を満足に行わせ得て優れた作動性を保証できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る合金型温度ヒュ−ズの実施例を示す図面である。
【図２】本発明に係る合金型温度ヒュ−ズの上記とは別の実施例を示す図面である。
【図３】本発明に係る合金型温度ヒュ−ズの上記とは別の実施例を示す図面である。
【図４】本発明に係る合金型温度ヒュ−ズの上記とは別の実施例を示す図面である。
【図５】本発明に係る合金型温度ヒュ−ズの上記とは別の実施例を示す図面である。
【符号の説明】
２            低融点可溶合金片
３            フラックス
【図１】
0003874055.tif 000003
【図２】
0003874055.tif 000004
【図３】
0003874055.tif 000005
【図４】
0003874055.tif 000006
【図５】
0003874055.tif 000007