JPS6235214B2 - - Google Patents

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JPS6235214B2
JPS6235214B2 JP3620879A JP3620879A JPS6235214B2 JP S6235214 B2 JPS6235214 B2 JP S6235214B2 JP 3620879 A JP3620879 A JP 3620879A JP 3620879 A JP3620879 A JP 3620879A JP S6235214 B2 JPS6235214 B2 JP S6235214B2
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JP
Japan
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fuse element
weight
temperature
present
fuse
Prior art date
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JP3620879A
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Japanese (ja)
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JPS55130036A (en
Inventor
Hiroo Arikawa
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Esu Oo Shii Kk
Original Assignee
Esu Oo Shii Kk
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

産業上の利用分野 本発明はヒユーズエレメントに関し、特に温度
特性と溶断特性を改善したフイラメント型ヒユー
ズエレメントに関する。 従来技術及びその問題点 従来のポリアクリロニトリル系のフイラメント
の単糸表面に化学メツキ、あるいは化学メツキ
後、電解メツキを施した導電性フイラメント型ヒ
ユーズは公知である。しかし、この種のヒユーズ
の欠点の一つは、ヒユーズエレメントの金属被膜
が比較的低温で溶融する点にある。これは単糸表
面の金属被膜の溶融温度が支持体であるアクリロ
ニトリル樹脂の軟化温度(125℃又はそれ以下)
によつて制約される為である。実際上、周囲温度
がヒユーズエレメントとして使われる金属の物性
に大なり小なりの影響を及ぼすことは避けられな
いが、溶融点が比較的高い金属ほどヒユーズとし
て周囲温度に影響される割合が少なくヒユーズ材
料として性能を安定させる。 一般的に金属の物性が変化する再結晶温度
(T)は金属の融点にほぼ比例して高くなり、そ
してこの温度(T)が周囲温度よりはるかに高い
程、周囲温度からの影響を受けることが少ないか
らである。このように考えると、ヒユーズエレメ
ントとしては、銀又は銀合金が、比較的融点も高
く周囲温度の影響を受けにくく、その他、いくつ
かのヒユーズとしての周知の優れた特性を有する
ため、使用上望ましい金属である。 しかし従来の銀又は銀合金被膜には温度特性が
不安定であり、そのため溶断特性にもバラツキが
でるという欠点がある。 本発明は、上述の問題点に鑑み、温度特性およ
び溶断特性に優れかつ経年使用に耐えるヒユーズ
エレメントを提供するものである。 問題点を解決するための手段 本発明によるヒユーズエレメントは、石英ガラ
スフアイバの単糸を基体とし、該基体外周に
Ag、Cu、Sn及びSbからなりそれぞれの含有率が
70乃至73重量%、22乃至24重量%、2乃至4重量
%及び1乃至3重量%である銀合金被膜を形成し
てなることを特徴とする。本発明にしたがつて特
定含有率のSbを含む銀合金被膜は従来の銀合金
被膜に比して格段に安定した温度特性と溶断特性
をもたらす。典型的には、上記銀合金被膜は、
Ag72.3重量%、Cu23.2重量%、Sn2.7重量%及び
Sb1.8重量%からなる。本発明のヒユーズエレメ
ントは、特に1mA−250mAの低容量電流を定
格とする電気機器に使用される。 本発明によるヒユーズエレメントの特性上の第
一の特色としては経年の使用に対して安定してい
ることである。これは本発明によるヒユーズエレ
メントの融点及び再結晶温度がそれぞれ872℃及
び245℃と非常に高いことによる。これらの温度
は低融点金属よりも高い。事実、金属の再結晶温
度は大体において融点に比例する。実際、150℃
又はそれ以下で溶融する低融点金属の再結晶温度
は20℃又はそれ以下であるが、この20℃という温
度は充分に通常周囲温度の範囲内である。だか
ら、低融点(150℃)の金属でできたヒユーズエ
レメントでは再結晶効果は室温においても起るか
もしれない。このように低温において再結晶が起
ることは望ましくない。なぜならば、それにより
金属の物性を変化させ、本来意図したものとは異
なる溶断特性をもたらすことになる。このような
ことはヒユーズとして決定的な欠点である。しか
るに、本発明によるヒユーズエレメントはヒユー
ズが使用される時の温度サイクル、或は245℃と
いう周囲温度よりはるかに高い温度で長い時間使
用されてもその物性により大きな安定性を維持し
得るものである。 本発明の第二の特色は、ヒユーズエレメントの
低過負荷時に於ての溶断特性が安定していること
である。これは金属被膜の成分に3%またはそれ
以下(好適には約2%)の割合で添加されたSb
がヒユーズエレメントの温度係数を引下げて低過
負荷時に於ける溶断に周囲温度が及ぼす影響を減
少させ、溶断時間のバラツキを少なくさせる。 本発明の第三の特色は、ヒユーズエレメントの
基体となる石英ガラス繊維の耐熱性が大きいこと
である。それは1000℃又はそれ以下の連続使用に
耐え、温度1500℃においても、4.6x107ポアズ
(poise)の粘度を維持している。これは本発明に
よるヒユーズエレメントの銀合金の融点875℃に
比しなお相当の余裕を残す高温である。従つて、
基体の融点がその表面に施された金属皮膜の融点
より低い樹脂性の基体とは異なり、本発明のヒユ
ーズエレメントでは溶断は専ら銀合金被膜の特性
により行われ、石英ガラスフアイバ製の基体の温
度により影響を受けることはなく、遮断が完了す
る。本発明の第四の特色は、ヒユーズエレメント
が極めて正確で優れた溶断特性を有する点にあ
る。
INDUSTRIAL APPLICATION FIELD The present invention relates to a fuse element, and more particularly to a filament type fuse element with improved temperature characteristics and fusing characteristics. Prior Art and its Problems Conductive filament type fuses are known in which the surface of a single filament of a conventional polyacrylonitrile filament is chemically plated or electrolytically plated after chemical plating. However, one of the disadvantages of this type of fuse is that the metal coating of the fuse element melts at relatively low temperatures. This means that the melting temperature of the metal coating on the surface of the single fiber is the softening temperature of the acrylonitrile resin that is the support (125℃ or lower).
This is because it is restricted by. In reality, it is unavoidable that the ambient temperature has a greater or lesser effect on the physical properties of the metal used as the fuse element, but the higher the melting point of the metal, the less the fuse is affected by the ambient temperature. Stable performance as a material. In general, the recrystallization temperature (T) at which the physical properties of metals change increases almost in proportion to the melting point of the metal, and the much higher this temperature (T) is than the ambient temperature, the more it is influenced by the ambient temperature. This is because there are few. Considering this, silver or silver alloys are preferable for use as fuse elements because they have a relatively high melting point, are not easily affected by ambient temperature, and have several other excellent properties that are well known as fuses. It is metal. However, conventional silver or silver alloy coatings have unstable temperature characteristics, and therefore have the disadvantage that their fusing characteristics also vary. In view of the above-mentioned problems, the present invention provides a fuse element that has excellent temperature characteristics and fusing characteristics and can withstand use over time. Means for Solving the Problems The fuse element according to the present invention has a single thread of quartz glass fiber as a base, and the outer periphery of the base is
Consisting of Ag, Cu, Sn and Sb, each content is
It is characterized by forming a silver alloy coating of 70 to 73% by weight, 22 to 24% by weight, 2 to 4% by weight, and 1 to 3% by weight. According to the present invention, the silver alloy coating containing a specific content of Sb provides much more stable temperature characteristics and fusing characteristics than conventional silver alloy coatings. Typically, the silver alloy coating is
Ag72.3wt%, Cu23.2wt%, Sn2.7wt% and
Consists of 1.8% by weight of Sb. The fuse element of the present invention is particularly used in electrical equipment rated for a low capacity current of 1 mA to 250 mA. The first characteristic feature of the fuse element according to the present invention is that it is stable over time. This is because the fuse element according to the present invention has a very high melting point and recrystallization temperature of 872°C and 245°C, respectively. These temperatures are higher than low melting point metals. In fact, the recrystallization temperature of a metal is roughly proportional to its melting point. In fact, 150℃
The recrystallization temperature of low melting metals that melt at or below 20°C is well within normal ambient temperatures. Therefore, recrystallization effects may occur even at room temperature in fuse elements made of metals with low melting points (150°C). It is undesirable for recrystallization to occur at such low temperatures. This is because it changes the physical properties of the metal, resulting in fusing characteristics different from those originally intended. This is a definite drawback for fuses. However, the fuse element according to the present invention can maintain great stability due to its physical properties even when the fuse is used for a long period of time at a temperature much higher than the ambient temperature of 245° C. or the temperature cycle at which the fuse is used. . A second feature of the present invention is that the fusing characteristics of the fuse element are stable under low overload conditions. This is Sb added to the metal coating component at a rate of 3% or less (preferably about 2%).
lowers the temperature coefficient of the fuse element, reduces the influence of ambient temperature on fusing at low overloads, and reduces variation in fusing time. A third feature of the present invention is that the quartz glass fiber that forms the base of the fuse element has high heat resistance. It withstands continuous use at 1000°C or below and maintains a viscosity of 4.6x10 7 poise even at temperatures of 1500°C. This is a high temperature that still leaves a considerable margin compared to the melting point of 875° C. of the silver alloy of the fuse element according to the present invention. Therefore,
Unlike a resin base whose melting point is lower than the melting point of the metal coating applied to its surface, the fuse element of the present invention is fused solely due to the characteristics of the silver alloy coating and is controlled by the temperature of the quartz glass fiber base. It is not affected by this and the shutdown is completed. A fourth feature of the present invention is that the fuse element has extremely precise and excellent fusing characteristics.

【表】 第一表に示す如く、ヒユーズエレメントの支持
体を構成するガラスフアイバは、樹脂材料(5−
20x10-5deg-1)や金属材料(4〜60x10-6deg-1)よ
りも熱膨張係数がはるかに小さいのでジユール熱
発生による熱膨張は電流が流れる時にもほとんど
起らない。従つて極めて正確な溶断特性が期待さ
れる。(事実、どのヒユーズエレメントでも構造
的に導電性端子の両端間に結ばれ固定されている
ので、通電時にジユール熱の発生によりヒユーズ
エレメントは線膨張してたるみを作る。一般に、
ヒユーズエレメントは容器内に格納されているの
で、上記のようにたるみを作つた部分は容器の内
壁の方に近づき、或は内壁に接触することすら起
る。これは、発生したジユール熱を伝導すること
により溶断時間のバラツキを起す原因の一つであ
る。) 実施例 本発明のヒユーズエレメントの実施例を図面に
より説明する。 第1図において横軸は温度変化(℃)を縦軸は
抵抗温度変化(%)を示す。 第1図の線1,2,3,4,5は銀合金被膜
(その組成は、Agの含有率が70乃至73重量%、
Cuの含有率が22乃至24重量%、Soの含有率が2
乃至4重量%.Sbの含有率が0乃至6重量%で
ある)において、Sbの含有率がそれぞれ1重量
%、2重量%、3重量%、6重量%、0重量%の
場合の抵抗温度係数特性を示したもので、図から
明らかなように、Sbの含有率が1重量%では−
75ppm/℃、2重量%では−150ppm/℃、3重
量%でも−300ppm/℃にすぎなく、従来の銀合
金被膜(Sbを含まない、すなわち含有率が0重
量%であるときの特性線図5)の−2000ppm/
℃Cと比較して顕著な差(改善)である。(ここ
で、ppmは100万分の1(10-6)を意味する。)こ
のことは、ヒユーズエレメントの温度特性が極め
て安定していることを示す。即ち周囲温度の変化
に対して抵抗値が安定し、従つて溶断特性が安定
することを示している。 なお第1図から判るように、Sbの含有率が3
重量%を越えると、例えば6重量%では、抵抗温
度係数が比較的大きくなつて実用的な改善が得ら
れない。 第2図は、本発明によるヒユーズエレメントと
従来技術によるヒユーズエレメントとの温度特性
の差を示す。横軸は周囲温度変化(℃)を、縦軸
は定格電流値の変化(%)を示す。 図の6は従来技術によるヒユーズエレメント
(即ち、ポリアクリロニトリル系、ポリエステル
系、又はポリエチレン系等の絶縁性樹脂製の基体
の上にAgとCuとの合金(その組成は、Agの含有
率が72重量%、Cuの含有率が28重量%である)
製の被膜をしたもの)の温度特性を示し、図の7
は本発明のヒユーズエレメントの温度特性を示
す。直径80ミクロン(μm)の石英ガラスフアイ
バ単糸製の支持体の上に厚さ1μmの銀合金皮膜
(この実施例では、Ag72.3重量%、Cu23.2重量
%、Sn2.7重量%及びSb1.8重量%)を施したヒユ
ーズエレメントを使つたテストにおいて63mAの
定格電流値を得た。この図に示されているように
6(従来技術のヒユーズエレメント)は周囲温度
150℃において最大限70%の変化を受けるが、7
(本発明によるヒユーズエレメント)は5%程度
の変化しか受けない。これは、本発明によるヒユ
ーズエレメントが絶縁性基体に石英ガラス単糸体
を使用していることと、上記のような組成の銀合
金被膜を施したヒユーズエレメントを使用してい
ることとの複合効果であるが、第1図に示したよ
うにSbを添加したことによる影響が大きいこと
から、この第2図に示した効果の主役はヒユーズ
エレメントに施した金属材料であると考えられ
る。 第3図は、横軸に溶断時間(秒)を縦軸に定格
電流に対する変化(%)を示した図で、8は従来
技術によるヒユーズエレメント(その金属材料は
上記第2図の説明に於けるものと同じ組成の銀合
金である)、9は本発明による銀合金被膜(この
実施例ではAg72.3重量%、Cu23.2重量%、Sn2.7
重量%及びSb1.8重量%)を施したヒユーズエレ
メントの溶断特性である。従来技術によるヒユー
ズエレメントが、ある場合には8、他の場合には
8′のカーブを示すのに対して、本発明によるヒ
ユーズエレメントでは9と9′のような狭い幅の
範囲を維持している。これは本発明のヒユーズエ
レメントの溶断特性がバラツキが少ないことを表
している。 発明の効果 以上の如く、本発明によるヒユーズエレメント
は、温度特性と溶断特性に優れ、その上、長時間
使用に耐えることができる。
[Table] As shown in Table 1, the glass fibers constituting the support of the fuse element are made of resin material (5-
Since the coefficient of thermal expansion is much smaller than that of metal materials (20x10 -5 deg -1 ) and metal materials (4 to 60x10 -6 deg -1 ), thermal expansion due to Joule heat generation hardly occurs even when current flows. Therefore, extremely accurate fusing characteristics are expected. (In fact, since any fuse element is structurally connected and fixed between both ends of a conductive terminal, the fuse element linearly expands and sag due to the generation of joule heat when energized. Generally,
Since the fuse element is housed within the container, the slackened portion may approach or even come into contact with the inner wall of the container. This is one of the causes of variations in fusing time due to conduction of the generated Joule heat. ) Embodiment An embodiment of the fuse element of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, the horizontal axis shows temperature change (°C), and the vertical axis shows resistance temperature change (%). Lines 1, 2, 3, 4, and 5 in Figure 1 indicate a silver alloy coating (its composition is 70 to 73% by weight of Ag,
Cu content is 22 to 24% by weight, So content is 2% by weight.
to 4% by weight. The temperature coefficient of resistance characteristics were shown when the Sb content was 1%, 2%, 3%, 6%, and 0% by weight, respectively. As is clear from the figure, when the Sb content is 1% by weight, -
At 75ppm/℃, at 2% by weight, it is -150ppm/℃, and even at 3% by weight, it is only -300ppm/℃. 5) -2000ppm/
This is a remarkable difference (improvement) compared to °C. (Here, ppm means one millionth (10 -6 ).) This shows that the temperature characteristics of the fuse element are extremely stable. That is, this shows that the resistance value is stable against changes in ambient temperature, and therefore the fusing characteristics are stable. As can be seen from Figure 1, the Sb content is 3.
If it exceeds 6% by weight, for example, the temperature coefficient of resistance becomes relatively large and no practical improvement can be obtained. FIG. 2 shows the difference in temperature characteristics between a fuse element according to the invention and a fuse element according to the prior art. The horizontal axis shows the change in ambient temperature (°C), and the vertical axis shows the change in rated current value (%). 6 in the figure shows a conventional fuse element (i.e., an alloy of Ag and Cu on a base made of insulating resin such as polyacrylonitrile, polyester, or polyethylene (its composition is such that the content of Ag is 72%). weight%, Cu content is 28% by weight)
Figure 7 shows the temperature characteristics of
shows the temperature characteristics of the fuse element of the present invention. A silver alloy film with a thickness of 1 μm (in this example, 72.3% by weight of Ag, 23.2% by weight of Cu, 2.7% by weight of Sn, and In a test using a fuse element coated with Sb (1.8% by weight), a rated current value of 63mA was obtained. As shown in this figure, 6 (prior art fuse element) is at ambient temperature.
It undergoes a maximum change of 70% at 150℃, but 7
(The fuse element according to the invention) is subject to changes of only about 5%. This is due to the combined effect of the fact that the fuse element according to the present invention uses a single silica glass material as an insulating base, and that it uses a fuse element coated with a silver alloy coating having the composition as described above. However, as shown in Fig. 1, the effect of adding Sb is large, so it is thought that the main effect of the effect shown in Fig. 2 is the metal material applied to the fuse element. Figure 3 is a diagram showing the melting time (seconds) on the horizontal axis and the change (%) with respect to the rated current on the vertical axis, and 8 is a fuse element according to the prior art (its metal material is as described in the explanation of Figure 2 above). 9 is a silver alloy coating according to the present invention (in this example, Ag72.3% by weight, Cu23.2% by weight, Sn2.7
% by weight and the fusing characteristics of a fuse element treated with 1.8% by weight of Sb. Whereas fuse elements according to the prior art exhibit a curve of 8 in some cases and 8' in others, the fuse element according to the invention maintains narrow width ranges such as 9 and 9'. There is. This indicates that the fusing characteristics of the fuse element of the present invention have little variation. Effects of the Invention As described above, the fuse element according to the present invention has excellent temperature characteristics and fusing characteristics, and can withstand long-term use.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、銀合金被膜に添加されたSbが抵抗
温度変化にどのような影響を与えるかを示す図で
あり、第2図は、本発明のヒユーズエレメントの
温度特性を示す図であり、第3図は、本発明のヒ
ユーズエレメントの溶断特性を示す図である。 1,2,3,4,5……銀合金皮膜に添加され
たSbの含有率が1重量%、2重量%、3重量
%、6重量%、0重量%のもの、6,8,8′…
…従来技術によるヒユーズエレメント、7,9,
9′……本発明のヒユーズエレメント。
FIG. 1 is a diagram showing how Sb added to the silver alloy coating affects the resistance temperature change, and FIG. 2 is a diagram showing the temperature characteristics of the fuse element of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing the fusing characteristics of the fuse element of the present invention. 1, 2, 3, 4, 5...The content of Sb added to the silver alloy film is 1% by weight, 2% by weight, 3% by weight, 6% by weight, 0% by weight, 6, 8, 8 '...
... Fuse element according to prior art, 7, 9,
9'... Fuse element of the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 石英ガラスフアイバの単糸を基体とし、該基
体外周にAg、Cu、Sn及びSbからなりそれぞれの
含有率が70乃至73重量%、22乃至24重量%、2乃
至4重量%である銀合金皮膜を形成してなるヒユ
ーズエレメント。
1 A silver alloy having a single thread of quartz glass fiber as a base, and containing Ag, Cu, Sn, and Sb on the outer periphery of the base, each containing 70 to 73% by weight, 22 to 24% by weight, and 2 to 4% by weight. A fuse element formed by forming a film.
JP3620879A 1979-03-29 1979-03-29 Fuse element Granted JPS55130036A (en)

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