特許 6799456 ヒューズエレメント及びヒューズユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6799456

(24)【登録日】2020年11月25日

(45)【発行日】2020年12月16日

(54)【発明の名称】ヒューズエレメント及びヒューズユニット

(51)【国際特許分類】

   H01H 85/11 20060101AFI20201207BHJP

   H01H 85/12 20060101ALI20201207BHJP

【ＦＩ】

   H01H85/11

   H01H85/12

【請求項の数】5

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2016-245794(P2016-245794)

(22)【出願日】2016年12月19日

(65)【公開番号】特開2018-101506(P2018-101506A)

(43)【公開日】2018年6月28日

【審査請求日】2019年11月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006895

【氏名又は名称】矢崎総業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002000

【氏名又は名称】特許業務法人栄光特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大橋 紀弘

(72)【発明者】

【氏名】大下 慎史

(72)【発明者】

【氏名】川上 広紀

(72)【発明者】

【氏名】松本 拓巳

【審査官】 北岡 信恭

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−０６７４７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０９９３７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６２−００１３４９（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｈ ８５／００−８７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属材料から構成された導電体と、前記金属材料の融点よりも低い融点を有する低融点金属材料から構成された低融点体と、を備えたヒューズエレメントであって、
前記導電体は、
該導電体における所定の目標溶断箇所と、前記低融点体と、を繋ぐ案内路であって、溶融した前記低融点体の濡れ広がりの度合いが該案内路とは異なる部分よりも大きいことにより、溶融した前記低融点体を前記目標溶断箇所に向けて案内可能な案内路、を有し、
前記低融点体は、
前記案内路のうちの該低融点体に近い部分のみに該低融点体の一部が入り込むように配置された、
ヒューズエレメント。

【請求項2】

請求項１に記載のヒューズエレメントにおいて、
前記案内路が、
前記低融点体から前記目標溶断箇所に向けて延びるように前記導電体に設けられた溝を含み、
前記低融点体が、
前記溝のうちの該低融点体に近い部分のみに該低融点体の一部が入り込むように配置された、
ヒューズエレメント。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載のヒューズエレメントにおいて
前記案内路が、
前記導電体に形成された貫通孔と、前記貫通孔の一端から前記目標溶断箇所に向けて延びるように前記導電体に設けられた溝と、を含み、
前記低融点体が、
前記貫通孔の他端のみに該低融点体の一部が入り込むように配置された、
ヒューズエレメント。

【請求項4】

請求項１〜請求項３の何れか一項に記載のヒューズエレメントにおいて、
前記導電体が、
該導電体の本体部から延出した延出部であって、前記本体部を覆うように折り返されて前記本体部と該延出部との間に空隙を画成する延出部、を含み、
前記案内路が、
前記延出部に形成された貫通孔であって該貫通孔の一端が前記空隙に開口した貫通孔と、前記貫通孔の前記一端と前記目標溶断箇所との間の前記空隙と、を含み、
前記低融点体が、
前記貫通孔の他端のみに該低融点体の一部が入り込むように配置された、
ヒューズエレメント。

【請求項5】

請求項１〜請求項４の何れか一項に記載のヒューズエレメントと、前記ヒューズエレメントを収容するハウジングと、を備えたヒューズユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金属材料から構成された導電体と、その金属材料の融点よりも低い融点を有する低融点金属材料から構成された低融点体と、を備えたヒューズエレメント、及び、そのヒューズエレメントとハウジングとを備えたヒューズユニット、に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、金属材料から構成された導電体と、その金属材料の融点よりも低い融点を有する低融点金属材料から構成された低融点体と、を備えたヒューズエレメントが提案されている（例えば、特許文献１〜４を参照。）。この種のヒューズエレメントの原理は、以下の通りである。まず、導電体に電流が流れたときの発熱（ジュール熱）により、低融点体が導電体よりも先に溶融する。溶融した（液相の）低融点体が導電体に接触すると、導電体そのものは未だ融点に達していなくても、導電体を構成する金属材料が低融点体の中に拡散する。この拡散によって導電体が徐々に侵食され、最終的に導電体が切断（溶断）される。

【0003】

上述した原理から、導電体の温度が低融点体の融点に達した時点にて（導電体を構成する金属材料の融点に達していなくても）、導電体を溶断させられることになる。これにより、ヒューズエレメントをより実用的な温度（低融点体の融点）にて溶断させられる。

【0004】

例えば、従来のヒューズエレメントの一つは、導電体の目標溶断箇所に凹凸構造や多数の貫通孔を設けると共に、その目標溶断箇所に低融点体を配置している。これにより、この従来のヒューズエレメントは、導電体と低融点体との接触面積を大きくし、出来る限り速やかな導電体の溶断を図るようになっている（例えば、特許文献１を参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００９−９９３７２号公報

【特許文献2】特開２０１３−７３６７４号公報

【特許文献3】特開２０１４−１５４２３５号公報

【特許文献4】特開平１−２４１７２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

発明者が行った実験および検討等によれば、導電体と低融点体との接触箇所では、低融点体の融点よりも低い温度であっても（低融点体が固相であっても）、導電体と低融点体とが徐々に合金層を構成し、この合金層に起因してヒューズエレメントが設計通りに機能しない場合があることが明らかになった。

【0007】

具体的には、上記検討等によれば、導電体と低融点体との合金層の融点は、低融点体の融点よりも高い。例えば、導電体が銅（Ｃｕ）から構成され、低融点体が錫（Ｓｎ）から構成される場合、低融点体の融点（純Ｓｎ：２３２℃）よりも、合金層の融点（Ｃｕ_６Ｓｎ_５（η相）：４１５℃，Ｃｕ_６Ｓｎ_５（ε相）：６７６℃）は高温である。その結果、ヒューズエレメントが溶断温度（低融点体の融点）に達しても、溶融した低融点体が（溶融していない）合金層上に表面張力によって留まり、導電体に接触できない場合がある（例えば、図４を参照。）。

【0008】

上記の場合、液相の低融点体と導電体とが接触していないため、導電体の拡散（侵食）は生じない。その結果、導電体の温度が設計した溶断温度（低融点体の融点）に達しても導電体が溶断されず、同温度が合金層の融点に達した際にようやく導電体が溶断されることになる。換言すると、ヒューズエレメントが設計通りに機能しないことになる。

【0009】

以上の理由から、上述した従来のヒューズエレメントは、場合によっては（合金層の形成の度合いによっては）設計通りに機能しない可能性があると考えられる。

【0010】

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ヒューズエレメントを出来る限り設計通りの温度にて確実に溶断させることが可能なヒューズエレメント、及び、そのヒューズエレメントを用いたヒューズユニット、を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

前述した目的を達成するために、本発明に係る「ヒューズエレメント」は、下記（１）〜（４）を特徴としている。
（１）
金属材料から構成された導電体と、前記金属材料の融点よりも低い融点を有する低融点金属材料から構成された低融点体と、を備えたヒューズエレメントであって、
前記導電体は、
該導電体における所定の目標溶断箇所と、前記低融点体と、を繋ぐ案内路であって、溶融した前記低融点体の濡れ広がりの度合いが該案内路とは異なる部分よりも大きいことにより、溶融した前記低融点体を前記目標溶断箇所に向けて案内可能な案内路、を有し、
前記低融点体は、
前記案内路のうちの該低融点体に近い部分のみに該低融点体の一部が入り込むように配置された、
ヒューズエレメントであること。
（２）
上記（１）に記載のヒューズエレメントにおいて、
前記案内路が、
前記低融点体から前記目標溶断箇所に向けて延びるように前記導電体に設けられた溝を含み、
前記低融点体が、
前記溝のうちの該低融点体に近い部分のみに該低融点体の一部が入り込むように配置された、
ヒューズエレメントであること。
（３）
上記（１）又は上記（２）に記載のヒューズエレメントにおいて
前記案内路が、
前記導電体に形成された貫通孔と、前記貫通孔の一端から前記目標溶断箇所に向けて延びるように前記導電体に設けられた溝と、を含み、
前記低融点体が、
前記貫通孔の他端のみに該低融点体の一部が入り込むように配置された、
ヒューズエレメントであること。
（４）
上記（１）〜上記（３）の何れか一つに記載のヒューズエレメントにおいて、
前記導電体が、
該導電体の本体部から延出した延出部であって、前記本体部を覆うように折り返されて前記本体部と該延出部との間に空隙を画成する延出部、を含み、
前記案内路が、
前記延出部に形成された貫通孔であって該貫通孔の一端が前記空隙に開口した貫通孔と、前記貫通孔の前記一端と前記目標溶断箇所との間の前記空隙と、を含み、
前記低融点体が、
前記貫通孔の他端のみに該低融点体の一部が入り込むように配置された、
ヒューズエレメントであること。

【0012】

上記（１）の構成のヒューズエレメントによれば、導電体が、溶融した（液相の）低融点体を導電体の目標溶断箇所に案内可能な案内路を備えている。そして、その案内路のうちの低融点体に近い部分に（固相の）低融点体の一部が入り込むように、低融点体が配置されている。このとき、従来のヒューズエレメントと同様、低融点体と導電体とが接触している箇所（案内路の中であっても）には、上述した合金層が形成され得る。

【0013】

しかし、導電体の温度が設計した溶断温度に達したとき、溶融した（液相の）低融点体のうちの一部でも案内路に接触すれば、案内路の特性（低融点体の濡れ広がりの度合いが大きい）から、溶融した低融点体が、案内路に引き込まれるように移動し得る。換言すると、溶融した低融点体が、表面張力に打ち勝って合金層の外側に向けて流れ出ることが可能となる。そして、低融点体が案内路に一旦流れ込めば、低融点体が目標溶断箇所に案内され、設計通りに目標溶断箇所が溶断（低融点体によって侵食）されることになる。

【0014】

よって、上述した案内路が存在しない場合、又は、案内路に低融点体の一部が入り込むように配置されていない場合に比べ、溶融した低融点体が表面張力に打ち勝って合金層の外側に（ひいては、目標溶断箇所に向けて）移動し易いことになる。

【0015】

したがって、本構成のヒューズエレメントは、ヒューズエレメントを出来る限り設計した温度にて確実に溶断させることが可能である。

【0016】

上記（２）の構成のヒューズエレメントによれば、案内路の一例として、溝が導電体に形成される。この溝に低融点体の一部が入り込むように配置されていれば、低融点体が溶融したとき、例えば溝の形状に起因した毛細管現象によって溶融した低融点体が溝の中に引き込まれ、溶融した低融点体が合金層の外側に移動することになる。よって、本構成のヒューズエレメントは、ヒューズエレメントを出来る限り設計通りの温度にて確実に溶断させることが可能である。

【0017】

上記（３）の構成のヒューズエレメントによれば、案内路の一例として、貫通孔および溝が導電体に形成される。この貫通孔に低融点体の一部が入り込むように配置されていれば、低融点体が溶融したとき、溶融した低融点体は、まず、貫通孔を通り抜けるように移動し、次いで、毛細管現象などによって溝に沿って目標溶断箇所に向けて案内されることになる。これにより、案内路が溝のみである場合に比べ、溶融した低融点体の流れを制御し易い等の効果が期待される。よって、本構成のヒューズエレメントは、ヒューズエレメントを出来る限り設計通りの温度にて確実に溶断させることが可能である。

【0018】

上記（４）の構成のヒューズエレメントによれば、案内路の一例として、延出部に設けられた貫通孔および延出部と本体部との間の空隙が、導電体に形成される。この貫通孔に低融点体の一部が入り込むように配置されていれば、低融点体が溶融したとき、溶融した低融点体は、まず、貫通孔を通り抜けるように移動し、次いで、毛細管現象などによって隙間を通じて目標溶断箇所に向けて案内されることになる。これにより、案内路が溝のみである場合に比べ、溶融した低融点体の流れを制御し易い等の効果が期待される。更に、導電体（本体部）に溝および貫通孔を設けないため、導電体（本体部）の通電断面積への影響がない（例えば、意図せず、目標溶断箇所よりも通電断面積が小さくなることがない）。よって、本構成のヒューズエレメントは、ヒューズエレメントの導電特性（本体部の通電断面積）に影響を及ぼすことなく、ヒューズエレメントを出来る限り設計通りの温度にて確実に溶断させることが可能である。

【0019】

更に、前述した目的を達成するために、本発明に係る「ヒューズユニット」は、下記（５）を特徴としている。
（５）
上記（１）〜上記（４）の何れか一つに記載のヒューズエレメントと、前記ヒューズエレメントを収容するハウジングと、を備えたヒューズユニットであること。

【0020】

上記（５）の構成のヒューズユニットによれば、ヒューズエレメントが上記（１）〜（４）と同様、出来る限り設計した温度にて確実に溶断される。よって、このようなヒューズエレメントを備えた本構成のヒューズユニットは、出来る限り設計した温度にて確実に回路を遮断（ヒューズエレメントを溶断）させることが可能である。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、ヒューズエレメントを出来る限り設計した温度にて確実に溶断させることが可能なヒューズエレメント、及び、そのヒューズエレメントを用いたヒューズユニット、を提供できる。

【0022】

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係るヒューズユニットを示す斜視図である。

【図2】図２は、図１に示すヒューズエレメントを示す斜視図である。

【図3】図３（ａ）は、図１に示すヒューズ部を拡大して示す斜視図であり、図３（ｂ）は、低融点体を配置する前のヒューズ部を拡大して示す斜視図であり、図３（ｃ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

【図4】図４（ａ）は、比較例に係るヒューズ部における図３（ｃ）に対応する図であり、図４（ｂ）は、そのヒューズ部の低融点体が溶融して液相になった状態における図４（ａ）に対応する図である。

【図5】図５（ａ）は、図３（ｃ）における溝の周辺を拡大して示す断面図であり、図５（ｂ）は、低融点体が溶融して液相になった状態における図５（ａ）に対応する図であり、図５（ｃ）は、ヒューズ部の温度分布を示すグラフである。

【図6】図６は、溶断部の金属材料が液相の低融点体中に拡散することにより、溶断部が侵食される様子を示す図である。

【図7】図７（ａ）は、本発明の実施形態の変形例に係るヒューズエレメントのヒューズ部における図３（ａ）に対応する図であり、図７（ｂ）は、そのヒューズ部における図３（ｂ）に対応する図であり、図７（ｃ）は、そのヒューズ部を裏側からみた斜視図であり、図７（ｄ）は、そのヒューズ部における図３（ｃ）に対応する図である。

【図8】図８（ａ）は、図７に示すヒューズ部における図５（ｂ）に対応する図であり、図８（ｂ）は、そのヒューズ部における図５（ｃ）に対応する図である。

【図9】図９（ａ）は、本発明の実施形態の他の変形例に係るヒューズエレメントのヒューズ部における図３（ａ）に対応する図であり、図９（ｂ）は、そのヒューズ部における図３（ｂ）に対応する図であり、図９（ｃ）は、そのヒューズ部における図３（ｃ）に対応する図である。

【図10】図１０（ａ）は、図９に示すヒューズ部における図５（ｂ）に対応する図であり、図１０（ｂ）は、そのヒューズ部における図５（ｃ）に対応する図である。

【図11】図１１は、本発明の実施形態の他の変形例に係るヒューズエレメントのヒューズ部における図３（ｂ）に対応する図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

＜実施形態＞
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るヒューズエレメント、及び、ヒューズユニットについて説明する。

【0025】

図１に示すように、本発明の実施形態に係るヒューズユニット１は、ヒューズエレメント１０と、樹脂製のハウジング２０と、を備える。ハウジング２０は、ヒューズエレメント１０の大部分を覆う（収容する）ように、樹脂材料によりヒューズエレメント１０と一体的に成形（モールド成形）されている。ヒューズユニット１は、バッテリ（図示省略）と各種外部負荷（図示省略）から延びる各種電線（図示省略）とを電気的に接続すると共に、電線に定格を超える電流が流れたときにバッテリと電線との電気的接続を断つ機能を有する。

【0026】

図２に示すように、ヒューズエレメント１０は、バスバー３０（板状の金属部材）と、バスバー３０における複数（本例では、３つ）のヒューズ部４０にそれぞれ配置された複数（本例では、３つ）の低融点体６０と、を備える。

【0027】

バスバー３０は、ハウジング２０から外部に（少なくとも一部が）露出している部位として、バッテリ接続部３１と、第１接続部３２と、第２接続部３３と、第３接続部３４と、複数のヒューズ部４０と、を備える。バスバー３０の板厚は、本例では、全域に亘って一定である。

【0028】

ヒューズユニット１（ヒューズエレメント１０）は、バッテリ端子（図示省略）を介して、バッテリに接続される。具体的には、このバッテリ端子は、バッテリの上面に配置されたバッテリポスト（図示省略）に接続されると共に、円柱状の電極（スタッドボルト。図示省略）を有している。バッテリ接続部３１は、自身に設けられた貫通孔３１ａにこのスタッドボルトが挿通されてボルト締結されることにより、スタッドボルトに固定される。これにより、バッテリ接続部３１が、バッテリ端子を介してバッテリポスト（ひいてはバッテリ）に電気的に接続された状態にて固定されることになる。

【0029】

第１接続部３２は、自身の端子部３２ａを電線の端子部（図示省略）と接続することにより、その電線と電気的に接続される。また、第１接続部３２は、自身の貫通孔３２ｂに挿通される円柱状の電極２１（オルタネータ用ボルト。図１を参照）を用いて、オルタネータに接続される電線の端末に設けられた端子部（図示省略）と接続されることにより、オルタネータと電気的に接続される。第２接続部３３は、自身の端子部３３ａを他の電線の端子部（図示省略）と接続することにより、その電線と電気的に接続される。第３接続部３４は、自身の端子部３４ａを更に他の電線の端子部（図示省略）と接続することにより、その電線と電気的に接続される。

【0030】

図２に示すように、板状のバッテリ接続部３１は、板状の第１〜第３接続部３２〜３４と、対応する略矩形状の板状のヒューズ部４０を介してそれぞれ接続されている。換言すると、バッテリと、各電線（及び、オルタネータに接続される電線）とは、対応するヒューズ部４０を介してそれぞれ電気的に接続されている。

【0031】

各ヒューズ部４０は、定格を超える電流が流れたときにジュール熱により、溶断されるように設計されている。ヒューズ部４０が溶断されると、第１〜第３接続部３２〜３４のうち溶断したヒューズ部４０と接続されている接続部と、バッテリ接続部３１との電気的接続が断たれる。複数のヒューズ部４０の形状は同形である。以下、説明の便宜上、第１〜第３接続部３２〜３４を、「第１接続部３２等」と総称することもある。

【0032】

以下、図３〜図６を参照しながら、ヒューズ部４０について説明する。図３に示すように、ヒューズ部４０は、第１接続部３２等からバッテリ接続部３１に向けて延びる矩形状の延在部４１と、バッテリ接続部３１から第１接続部３２等に向けて延びる矩形状の溶断部４２と、延在部４１及び溶断部４２の双方の先端部を繋ぐ円形状の載置部４３と、から構成される。

【0033】

載置部４３の表（おもて）面（図３における上面）には、固相の低融点体６０が載置されている。本例では、低融点体６０は半球状の形状を有する。低融点体６０を構成する材料（低融点金属材料）は、例えば、錫（Ｓｎ）を主成分とする合金である。一方、ヒューズ部４０（バスバー３０）を構成する金属材料は、例えば、銅（Ｃｕ）を主成分とする合金である。低融点体６０を構成する低融点金属材料の融点（純Ｓｎ：２３２℃）は、ヒューズ部４０を構成する金属材料の融点（純Ｃｕ：１０８５℃）よりも低い。

【0034】

溶断部４２の幅は延在部４１の幅より狭く、載置部４３の幅は延在部４１の幅より大きい。即ち、ヒューズ部４０において、電流が流れる面積（以下「通電断面積」という。）が最も小さいのは溶断部４２である。通電断面積が小さいほど、電気抵抗がより大きくなるため、ジュール熱がより多く発生する。よって、ヒューズ部４０に電流が流れる際、溶断部４２の温度がヒューズ部４０の他の部分の温度よりも高くなる。

【0035】

溶断部４２と載置部４３との境界部の表（おもて）面には、ヒューズ部４０の延在方向に沿って両者を跨ぐように延びるガイド溝４４が設けられている。本例では、同形の２本のガイド溝４４が、ヒューズ部４０の延在方向と直交する方向に並ぶように設けられている。図３（ｃ）等に示すように、低融点体６０の一部は、ガイド溝４４に入り込んでいる。

【0036】

後述するように、ガイド溝４４は、溶融した低融点体６０を目標溶断箇所４５（図３（ｃ）等を参照）に向けて案内するために設けられている。目標溶断箇所４５とは、ヒューズ部４０において溶断させる目標とする箇所である。目標溶断箇所４５は、ヒューズ部４０における固相の低融点体６０が載置されていない面に対応する箇所に設定されている。図３（ｃ）等に示すように、本例では、目標溶断箇所４５は、溶断部４２側に位置するガイド溝４４の端部（バッテリ接続部３１に近い方の端部）の近傍に位置している。

【0037】

ガイド溝４４の断面形状は、特に制限されないが、溶融した低融点体６０を毛細管現象によって案内可能な程度の溝幅を有している。更に、ガイド溝４４の内壁面の表面は、平滑な面であってもよく、微細な凹凸が形成された面であってもよい。換言すると、ガイド溝４４は、液相の低融点体６０の濡れ性（濡れ広がりの度合い）が、ヒューズ部４０の他の部分における液相の低融点体６０の濡れ性と比べて大きくなるように構成されている。なお、ガイド溝４４の表面に微細な凹凸を形成する手法として、例えば、ガイド溝４４を切削加工で形成すること等が挙げられる。

【0038】

以下、図３に示すヒューズ部４０における溶断動作を説明するにあたり、その準備として、まず、図４に示す比較例における溶断動作を説明する。図４に示すように、この比較例のヒューズ部では、図３に示すヒューズ部４０とは異なり、ガイド溝４４が形成されていない。そして、半球状の固相の低融点体６０の全体が、円形の載置部４３の上面（平面）に載置されている。

【0039】

なお、この種のヒューズ部の溶断原理は、以下の通りである。まず、ヒューズ部に電流が流れたときの発熱（ジュール熱）により、低融点体が優先的に溶融する。溶融した低融点体がヒューズ部に接触するとヒューズ部は融点に達していなくても、ヒューズ部と液相の低融点体との接触箇所において、ヒューズ部を構成する金属材料が液相の低融点体の中に拡散する。この拡散により、ヒューズ部が徐々に侵食され、最終的にヒューズ部が溶断（切断）される。このように、ヒューズの温度が低融点体の融点に達した時点で（ヒューズ部を構成する金属材料の融点に達していなくても）、ヒューズ部を溶断することができる。換言すると、ヒューズ部をより実用的な温度（低融点体の融点）にて溶断することができる。

【0040】

以上の原理から、図４に示す比較例のヒューズ部では、目標溶断箇所４５は、固相の低融点体６０が載置されている面（即ち、載置部４３）に対応する箇所に位置している。換言すると、低融点体６０が目標溶断箇所４５に配置されている。

【0041】

ところで、発明者が行った実験および検討等によれば、低融点体の融点よりも低い温度（例えば、室温）であっても、ヒューズ部と低融点体との接触箇所（界面）にて、両者の合金層が徐々に形成されることが明らかになった。更に、この合金層の融点は、低融点体の融点よりも高いことが明らかになった。例えば、導電体が銅（Ｃｕ）から構成され、低融点体が錫（Ｓｎ）から構成される場合、低融点体の融点（純Ｓｎ：２３２℃）よりも、合金層の融点（Ｃｕ_６Ｓｎ_５（η相）：４１５℃，Ｃｕ_６Ｓｎ_５（ε相）：６７６℃）は高温である。

【0042】

その結果、図４に示す比較例では、図４（ａ）に示すように、低融点体６０が固相の状態であっても、ヒューズ部（具体的には、載置部４３）と低融点体６０との接触箇所（界面）に、合金層４６が形成されている。

【0043】

このように合金層４６が形成されている状態では、図４（ｂ）に示すように、低融点体６０が溶融して液相になっても、液相の低融点体６０が合金層４６上に表面張力によって留まり、ヒューズ部（具体的には、載置部４３）に接触しない場合があることが明らかになった。この理由は、液相の低融点体６０の周縁部が、表面張力に打ち勝って径方向外側に移動しようとする際の移動のし易さが、全周に亘って同程度になっている（バランスしている）ことに因ると考えられる。

【0044】

この場合、液相の低融点体６０とヒューズ部（具体的には、載置部４３の表面）とが接触しないため、上述したヒューズ部を構成する金属材料の拡散（侵食）は生じない。そのため、図４に示す比較例では、設計した溶断温度（低融点体６０の融点）に達しても、ヒューズ部が溶断されない場合が発生し得る。

【0045】

以下、図３に示した本発明の実施形態に係るヒューズ部４０における溶断動作について説明する。図５（ａ）に示すように、このヒューズ部４０においても、図４に示す比較例と同様、低融点体６０が固相の状態であっても、ヒューズ部４０と低融点体６０との接触箇所において合金層４６が形成され得る。図５（ａ）に示す例では、合金層４６は、載置部４３の上面、及び、ガイド溝４４における低融点体６０の一部が入り込んだ部分の表面４４ａに形成されている。

【0046】

ここで、ヒューズ部４０に電流が流れて低融点体６０が溶融すると、低融点体６０の一部がガイド溝４４に入り込んでいるため、ガイド溝４４の幅が狭いことに起因する毛細管現象により、低融点体６０のガイド溝４４に入り込んだ部分が、目標溶断箇所４５に向けてガイド溝４４内に引き込まれるように移動する。これにより、溶融した低融点体６０が、表面張力に打ち勝って合金層４６の外側に向けて流れ出ることが可能となる。そして、低融点体６０がガイド溝４４に一旦流れ込めば、低融点体６０が目標溶断箇所４５に案内され、設計通りに目標溶断箇所４５が溶断（後述するように、低融点体６０によって侵食）されることになる。

【0047】

更に、ヒューズ部４０では、図４に示す比較例と異なり、延在部４１と、幅が狭い溶断部４２と、が載置部４３によって接続されている（図３を参照。）。よって、図５（ｃ）に示すように、ヒューズ部４０に電流が流れる際、溶断部４２の温度がヒューズ部４０の他の部分（載置部４３等）の温度より高くなる。その結果、溶断部４２の温度が低融点体６０の融点に達し且つヒューズ部４０の他の部分の温度が同融点に達していない状態が発生し得る。

【0048】

そのため、図５（ｂ）に示すように、載置部４３に載置されている低融点体６０のうち溶融部４２側（図中の左側）の部分（特に、ガイド溝４４に入り込んだ部分）が優先的に溶融し得る。なお、図５（ｂ）に示す例では、低融点体６０のうち溶融部４２と反対側（図中の右側）の部分は未だ溶融していない（固相のまま）である。発明者が行った実験等によれば、このようなヒューズ部４０の温度勾配により、低融点体６０におけるガイド溝４４に入り込んだ部分を中心に液相の領域が広がりながら、液相の低融点体６０がガイド溝４４に向けて集まり、最終的に表面張力に打ち勝ってガイド溝４４（目標溶断箇所４５）に向けて流れ込むことが明らかになった。

【0049】

更に、ヒューズエレメント１０が実際に使用される際、ガイド溝４４と低融点体６０との上下関係が図５に示す通りであれば、ガイド溝４４の底面が載置部４３より低い位置にあることになる。そのため、溶融した低融点体６０に働く重力の影響によっても、液相の低融点体６０がガイド溝４４に向けて集まり、最終的に表面張力に打ち勝ってガイド溝４４（目標溶断箇所４５）に向けて流れ込み得る。

【0050】

更に、ガイド溝４４の表面の微細な凹凸を設けた場合、ガイド溝４４の内壁面における液相の低融点体６０の濡れ性がヒューズ部４０の他の部分の表面と比べて更に大きくなる。そのため、この濡れ性の相違によっても、液相の低融点体６０が、表面張力に打ち勝ってガイド溝４４（目標溶断箇所４５）に向けて流れ込み得る。

【0051】

以上のように、ヒューズ部４０では、ガイド溝４４の存在（更に、温度勾配の存在）により、液相の低融点体６０の周縁部における径方向外側への移動のし易さにアンバランスが生じ、低融点体６０におけるガイド溝４４に入り込んだ部分が、表面張力に打ち勝って径方向外側（目標溶断箇所４５）に向けて移動し易くなっている。

【0052】

このため、溶断部４２の温度が所定の溶断温度（低融点体６０の融点）に達すると、図５（ｂ）に太い黒矢印で示すように、低融点体６０におけるガイド溝４４に入り込んだ部分が、表面張力に打ち勝って、目標溶断箇所４５に向けてガイド溝４４に引き込まれ、これに続いて低融点体６０のうちガイド溝４４の外にあった部分がガイド溝４４に流れ込む。

【0053】

これにより、図６に示すように、液相の低融点体６０が、ガイド溝４４における合金層４６が形成されていない表面４４ｂ上を移動し（図中の太い黒矢印を参照）、目標溶断箇所４５に到達する。その結果、液相の低融点体６０とヒューズ部４０（具体的には、表面４４ｂ）とが接触し、上述したヒューズ部４０を構成する金属材料の拡散（侵食）が発生する。この金属材料の拡散（侵食）が進行することにより、最終的に、目標溶断箇所４５の近傍にてヒューズ部４０が溶断する。

【0054】

以上のように、本発明の実施形態に係るヒューズエレメント１０、及び、ヒューズユニット１によれば、ヒューズ部４０が、溶融した低融点体６０をヒューズ部４０の目標溶断箇所４５に案内可能なガイド溝４４を備えており、そのガイド溝４４のうちの低融点体６０に近い部分に低融点体６０の一部が入り込むように、低融点体６０が配置されている。

【0055】

これにより、ヒューズ部４０（具体的には、溶断部４２）の温度が所定の溶断温度に達すると、低融点体６０のうちのガイド溝４４に入り込んでいた部分がガイド溝４４に引き込まれ、これに続いて低融点体６０のうちのガイド溝４４の外にあった部分がガイド溝４４に流れ込む。これにより、低融点体６０の一部がガイド溝４４に入り込んでいない形態に比べ、表面張力に打ち勝って溶融した低融点体６０が目標溶断箇所４５に向けて移動し易い。

【0056】

したがって、本実施形態のヒューズエレメント１０、及び、ヒューズユニット１は、ヒューズエレメント１０（ヒューズ部４０）を出来る限り設計した温度にて確実に溶断させることが可能である。

【0057】

＜他の態様＞
なお、本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用できる。例えば、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

【0058】

例えば、上記実施形態では、図３に示すように、載置部４３に貫通孔が設けられておらず、且つ、溶断部４２と載置部４３との境界部の表（おもて）面に両者を跨ぐようにガイド溝４４が設けられている。これに対し、図７に示すように、載置部４３に貫通孔４７が設けられ、且つ、溶断部４２と載置部４３との境界部の裏面（下面）に両者を跨ぐようにガイド溝４８が設けられていてもよい。

【0059】

図７に示す例では、図７（ｃ）に示すように、固相の低融点体６０が、貫通孔４７を覆い、且つ、貫通孔４７の上側部分（一方の開口端）にその一部が入り込むように、載置部４３に載置されている。この場合、溶断部４２の温度が所定の溶断温度（低融点体６０の融点）に達すると、図８（ａ）に太い黒矢印で示すように、液相の低融点体６０における貫通孔４７に入り込んだ部分が、毛細管現象（及び、使用時の上下関係が図７の通りであれば、更に重力）により、表面張力に打ち勝って、貫通孔４７内を下降して貫通孔４７の下端部（他方の開口端）まで移動する。

【0060】

そして、貫通孔４７の下端部まで移動した液相の低融点体６０は、ガイド溝４８の存在（濡れ性の相違、及び、毛細管現象の影響）及び温度勾配の存在（図８（ｂ）を参照）の存在により、ガイド溝４８に引き込まれ、目標溶断箇所４５に到達する。なお、貫通孔４７の下端部まで移動した液相の低融点体６０の一部は、図８（ａ）に示すように、延在部４１側（図中右側）へも移動し得るが、延在部４１側へ移動した液相の低融点体６０は、温度の低下によって再び固相に戻る場合もある。よって、延在部４１側へ移動した液相の低融点体６０が延在部４１側（図中右側）へ更に移動することはない。

【0061】

このように、図７に示す例では、溶融した低融点体６０が、一旦、貫通孔４７を通り抜けるように移動した後、ガイド溝４８に沿って目標溶断箇所４５に案内されることになる。そのため、図３に示した上記実施形態に比べて、溶融した低融点体６０の流れを制御し易い。

【0062】

更に、図９に示すように、載置部４３に、延出部４９が設けられていてもよい。延出部４９は、載置部４３（ヒューズ部４０の本体部）における幅方向一方側から延在する舌状部分を、載置部４３を覆うように折り返すことにより、載置部４３の上面と平行に対向配置された部分である。延出部４９には貫通孔５１が設けられ、且つ、載置部４３の上面と延出部４９の下面との間には、隙間５２が設けられている。

【0063】

図９に示す例では、図９（ｃ）に示すように、固相の低融点体６０が、貫通孔５１を覆い、且つ、貫通孔５１の上側部分（一方の開口端）にその一部が入り込むように、延出部４９に載置されている。この場合、溶断部４２の温度が所定の溶断温度（低融点体６０の融点）に達すると、図１０（ａ）に太い黒矢印で示すように、液相の低融点体６０における貫通孔５１に入り込んだ部分が、毛細管現象（及び、使用時の上下関係が図１０の通りであれば、更に重力）により、表面張力に打ち勝って、貫通孔５１内を下降して貫通孔５１の直下の隙間５２まで移動する。

【0064】

貫通孔５１の直下の隙間５２まで移動した液相の低融点体６０は、隙間５２の存在（毛細管現象の影響）及び温度勾配の存在（図１０（ｂ）を参照）により、溶断部４２側（図中左側）の隙間５２に引き込まれ、目標溶断箇所４５に到達する。なお、貫通孔５１の直下の隙間５２まで移動した液相の低融点体６０の一部は、図１０（ａ）に示すように、延在部４１側（図中右側）へも移動し得るが、延在部４１側へ移動した液相の低融点体６０は、温度の低下によって再び固相に戻ることにある。よって、延在部４１側へ移動した液相の低融点体６０が延在部４１側（図中右側）へ更に移動することはない。

【0065】

このように、図９に示す例では、溶融した低融点体６０が、一旦、貫通孔５１を通り抜けるように移動した後、隙間５２に沿って目標溶断箇所４５に案内されることになる。そのため、図３に示した上記実施形態に比べて、溶融した低融点体６０の流れを制御し易い。更に、ヒューズ部４０（より正確には、ヒューズ部４０における電流が流れる部分、通電断面積に影響を与える部分、本体部）に溝および孔を設けないため、通電断面積が変化せず、導電特性に影響を与え難い。

【0066】

更に、上記実施形態では、図３に示すように、溶断部４２と載置部４３との境界部の表（おもて）面に両者を跨ぐようにガイド溝４４が設けられている。しかし、図１１に示すように、ガイド溝４４が設けられる領域におけるヒューズ部４０の上面に、ガイド溝４４（即ち、凹部）に代えて、周囲の上面との段差がなく且つ微細な凹凸が形成された平面５３が形成されていてもよい。この場合、低融点体６０の一部が、平面５３上に載っている。

【0067】

図１１に示す例では、平面５３の存在に起因する上述した濡れ性の相違により、低融点体６０における平面５３上に載った部分が、表面張力に打ち勝って径方向外側（目標溶断箇所４５）に向けて移動し易くなっている。

【0068】

加えて、上記実施形態では、溶断部４２の幅が延在部４１の幅より狭いことにより、溶断部４２の通電断面積が延在部４１と比べて小さくなっている。しかし、溶断部４２の厚さが延在部４１の厚さより小さいことにより、溶断部４２の通電断面積を延在部４１と比べて小さくしてもよい。

【0069】

ここで、上述した本発明に係るヒューズエレメント及びヒューズユニットの実施形態の特徴をそれぞれ以下（１）〜（５）に簡潔に纏めて列記する。
（１）
金属材料から構成された導電体（４０）と、前記金属材料の融点よりも低い融点を有する低融点金属材料から構成された低融点体（６０）と、を備えたヒューズエレメント（１０）であって、
前記導電体（４０）は、
該導電体における所定の目標溶断箇所（４５）と、前記低融点体（６０）と、を繋ぐ案内路（４４，４７，４８，５１，５２，５３）であって、溶融した前記低融点体の濡れ広がりの度合いが該案内路とは異なる部分よりも大きいことにより、溶融した前記低融点体を前記目標溶断箇所に向けて案内可能な案内路（４４，４７，４８，５１，５２，５３）、を有し、
前記低融点体（６０）は、
前記案内路のうちの該低融点体に近い部分（４４ａ，４７，５１）に該低融点体の一部が入り込むように配置された、
ヒューズエレメント。
（２）
上記（１）に記載のヒューズエレメントにおいて、
前記案内路（４４）が、
前記低融点体（６０）から前記目標溶断箇所（４５）に向けて延びるように前記導電体に設けられた溝（４４）を含み、
前記低融点体（６０）が、
前記溝のうちの該低融点体に近い部分（４４ａ）に該低融点体の一部が入り込むように配置された、
ヒューズエレメント。
（３）
上記（１）又は上記（２）に記載のヒューズエレメントにおいて
前記案内路（４７，４８）が、
前記導電体に形成された貫通孔（４７）と、前記貫通孔の一端から前記目標溶断箇所に向けて延びるように前記導電体に設けられた溝（４８）と、を含み、
前記低融点体（６０）が、
前記貫通孔（４７）の他端に該低融点体の一部が入り込むように配置された、
ヒューズエレメント。
（４）
上記（１）〜上記（３）の何れか一つに記載のヒューズエレメントにおいて、
前記導電体（４０）が、
該導電体の本体部（４３）から延出した延出部（４９）であって、前記本体部を覆うように折り返されて前記本体部と該延出部との間に空隙（５２）を画成する延出部、を含み、
前記案内路（５１，５２）が、
前記延出部に形成された貫通孔（５１）であって該貫通孔の一端が前記空隙（５２）に開口した貫通孔と、前記貫通孔の前記一端と前記目標溶断箇所（４５）との間の前記空隙（５２）と、を含み、
前記低融点体（６０）が、
前記貫通孔の他端に該低融点体の一部が入り込むように配置された、
ヒューズエレメント。
（５）
上記（１）〜上記（４）の何れか一つに記載のヒューズエレメント（１０）と、前記ヒューズエレメントを収容するハウジング（２０）と、を備えたヒューズユニット（１）。

【符号の説明】

【0070】

１ ヒューズユニット
１０ ヒューズエレメント
２０ ハウジング
３０ バスバー（導電体）
４０ ヒューズ部（導電体）
４４ ガイド溝（案内路、溝）
４５ 目標溶断箇所
４７ 貫通孔（案内路）
４８ ガイド溝（案内路、溝）
４９ 延出部
５１ 貫通孔（案内路）
５２ 隙間（案内路）
５３ 凹凸が形成された面
６０ 低融点体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】