JP2009087813A - ヒューズ抵抗器 - Google Patents

Abstract

【課題】ばねの蓄勢力を利用して速動性を向上できるとともに、組立の際にばね力を一定にでき、保護効果も十分なヒューズ抵抗器を提供する。
【解決手段】抵抗素子１は、抵抗体の両端に導電性のキャップ部２ａ，２ｂが設けられ、リード線３ａが絶縁性基板５を貫通するように取り付けられている。コイルばね４は、一方のアーム部４ａが絶縁性基板５を貫通するように取り付けられており、コイル部４ｃは絶縁性基板５の凹部５ｂに挿入されて、取付方向が規制されている。コイルばね４の他方のアーム部４ｂの先端は、その弾性力に抗してキャップ部２ｂに低融点金属６により固定されている。このヒューズ抵抗器を回路に挿入して、過電流が流れると、その熱によりキャップ部２ｂが加熱され、低融点金属６が溶断し、回路が開放される。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気回路における過電流に対する保護素子として用いられるヒューズ抵抗器に関するものである。

ヒューズ抵抗器は、産業用電気機器や民生用電気器における熱的な異常を検出して、その回路を遮断するために用いられているものであり、抵抗素子と温度ヒューズ素子とが回路的に直列に接続されているとともに、抵抗素子の熱が温度ヒューズ素子に伝導されるように構成されている。

図５は、従来のヒューズ抵抗器の構造の説明図である。図中、１１は抵抗素子、１２ａ，１２ｂはキャップ部、１３ａ，１３ｂはリード線、１４は温度ヒューズ、１４ａ，１４ｂはリード線、１５はケースである。

抵抗素子１１は、例えば巻線抵抗器であり、リード線１３ａ，１３ｂが取り付けられたキャップ部１２ａ，１２ｂが両端部に取り付けられている。一方のリード線１３ｂに温度ヒューズ１４の一方のリード線１４ｂが溶接され、抵抗１１の他方のリード線１３ａと温度ヒューズ１４の他方のリード線１４ａが端子部となるようにケース１５に収納され、図示しない封入剤で封入されている。このヒューズ抵抗器の組立は、ケース１５の下部に設けられた一方の取付孔に抵抗素子１１の一方のリード線１３ａを挿入し、他方の取付孔に温度ヒューズ１４の一方のリード線１４ａを挿入して、抵抗素子１１と温度ヒューズ１４とを並ぶように配置する。抵抗素子１１の他方のリード線１３ｂと温度ヒューズ１４の他方のリード線１４ｂとを溶接した後、ケース１５内の空間に図示しない封入剤を充填して組み立てられる。抵抗素子１１で発生する異常電流による発熱は、封入剤を介して温度ヒューズ１４に伝導され、温度ヒューズ１４が断となり、ヒューズ抵抗器を挿入した回路が遮断される。

このヒューズ抵抗器は、小型で安価であることから、用途としては、ＡＣアダプタなどのＡＣ電源に多く使用されている。しかしながら、抵抗素子１１の自己発熱を封入剤を介して間接的に温度ヒューズ１４へ与えて溶断させるために、抵抗素子１１の表面温度が非常に高温になるという問題がある。また、温度ヒューズ１４が溶断されて開回路になったかどうかの外観上の見分けがつかないという問題もある。

特許文献１に記載されたヒューズ抵抗器では、上記の外観上の見分けの問題の解決に着目して、第１，第２のリード線を有し第２のリード線を形状記憶合金により構成した抵抗素子をケース内に収納するとともに、第２のリード線に接触する第３のリード線をケースにより保持して配設し、第２のリード線と第３のリード線とは、形状記憶合金の原形復帰温度未満で接触するとともに原形復帰温度以上で離れ、かつ接触部分が外部から目視可能なように配設したものである。

しかし、接点となる第２のリード線と第３のリード線との接触部分の接触圧を一定にすることが困難な構造であり、また、その接触圧で接触した状態で導通がなされていることから、リード線の酸化等の表面状態の変化により、導通状態が不安定となる。さらに、速動性にも問題がある。
実願昭６３−５６５８号（実開平１−１１０４０１号）のマイクロフィルム

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、ばねの蓄勢力を利用して速動性を向上できるとともに、組立の際にばね力を一定に防止でき、保護効果も十分なヒューズ抵抗器を提供することを目的とするものである。

本発明は、両端に導電性のキャップ部を有し前記両端の導電性のキャップ部に接続された抵抗体を有する抵抗素子と、コイル部とその両端に延びるアーム部を有するコイルばねと、絶縁性基板とを有し、前記抵抗素子の一方のキャップ部に接続されたリード線を一方の端子とし、前記コイルばねの一方のアーム部を他方の端子とするヒューズ抵抗器であって、前記絶縁性基板には、前記リード線を挿通できる第１の貫通孔が設けられているとともに、前記コイル部の少なくとも一部を挿入するための第１の凹部と前記コイルばねの前記一方のアーム部を挿通できる第２の貫通孔が設けられており、前記抵抗素子は、前記リード線が前記第１の貫通孔に挿通されて前記一方のキャップ部側が前記絶縁性基板に固定されており、前記コイルばねは、前記コイル部の少なくとも一部が前記第１の凹部に挿入され、かつ、前記一方のアーム部が前記第２の貫通孔に挿通されており、前記コイルばねの他方のアーム部が前記コイルばねに蓄勢力を生じるように前記抵抗素子の他方のキャップ部に低融点金属により固定されており、前記コイルばねは、前記第２の貫通孔によってその取付位置が規制され、前記第１の凹部によってその取付方向が規制されていることを特徴とするものである。

また、本発明は、両端に導電性のキャップ部を有し前記両端の導電性のキャップ部に接続された抵抗体を有する抵抗素子と、コイル部とその両端に延びるアーム部を有するコイルばねと、絶縁性基板とを有し、前記抵抗素子の一方のキャップ部に接続されたリード線を一方の端子とし、前記コイルばねの一方のアーム部を他方の端子とするヒューズ抵抗器であって、前記絶縁性基板には、前記リード線を挿通できる第１の貫通孔が設けられているとともに、前記コイル部の少なくとも一部を挿入するための第１の凹部と前記コイルばねの前記一方のアーム部を挿通できる第２の貫通孔が設けられており、前記抵抗素子は、前記リード線が前記第１の貫通孔に挿通されて前記一方のキャップ部側が前記絶縁性基板に固定されており、前記コイルばねは、前記コイル部の少なくとも一部が前記第１の凹部に挿入され、かつ、前記一方のアーム部が前記第２の貫通孔に挿通されており、前記コイルばねの他方のアーム部が前記コイルばねに蓄勢力を生じるように前記抵抗素子の他方のキャップ部に接続されたリード線に低融点金属により固定されており、前記コイルばねは、前記第２の貫通孔によってその取付位置が規制され、前記第１の凹部によってその取付方向が規制されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、他方のアーム部にコイルばねの蓄勢力によって生じる付勢力が与えられているので、速動性を向上できるとともに、コイルばねの取付位置と取付方向が規制されるので、組立の際にばね力を一定にすることができる。また、コイルばねは、他方のアーム部が、絶縁性基板に固定された抵抗素子の他方のキャップ部、あるいは、他方のキャップ部に接続されたリード線に固定されるので、ヒューズ抵抗器の取付の際に端子である一方のアーム部に力が加えられても、軸方向の移動を阻止できるという効果がある。

図１は、本発明のヒューズ抵抗器の第１の実施例の概略の構造を説明するためのもので、図１（Ａ）は正面図、図１（Ｂ）はＡ−Ａ線断面図、図１（Ｃ）はＢ−Ｂ線断面図である。図中、１は抵抗素子、２ａ，２ｂはキャップ部、３ａはリード線、４はコイルばね、４ａ，４ｂはアーム部、４ｃはコイル部、５は絶縁性基板、５ａ，５ｂは凹部、６は低融点金属、７はケースである。

抵抗素子１は、この例では、円筒形のセラミックやガラスを絶縁性基体として、両端に導電性金属のキャップ部２ａ，２ｂが取り付けられ、ＮｉＣｒ等の抵抗線が螺旋状に巻かれ、抵抗線の両端は、キャップ部２ａ，２ｂに溶接されたものである。この溶接に用いられる金属の融点は、低融点金属６の融点よりも高い値である。キャップ部２ａには、リード線３ａが取り付けられるが、リード線付のキャップを用いてもよい。リード線付のキャップを用いる場合は、キャップ部２ｂ側にはリード線は不要であるので、リード線を切り落としてもよい。抵抗素子１の表面には絶縁コートが施されているが、必ずしも絶縁コートは必要ない。

この実施例では、抵抗素子として巻線抵抗器を用いたが、本発明の抵抗素子は巻線抵抗器に限られるものではなく、酸化金属等の被膜抵抗器や、セメント抵抗器等、適宜の抵抗器が用いられる。被膜抵抗器の場合は、絶縁性基体に被膜抵抗を形成した後に、両端部にキャップ部を被せることによって、キャップ部が抵抗体に接続される。

コイルばね４は、燐青銅等のばね性を有するワイヤを用いて、一部をコイル状に巻いて形成したコイル部４ｃの両側にアーム部４ａ，４ｂをやや長めに残してしておく。一方のアーム部４ａが接続用の足となり、他方のアーム部４ｂが後述するように、キャップ部２ｂに接続されるから、アーム部４ａ，４ｂには、そのための長さが必要である。コイル部４ｃは、１回または複数回巻かれる。このコイルばねは、ワイヤの曲げによるばね性を利用するので、コイル部４ｃの巻数が多いほどばね定数は小さくなるから、巻数によってばね定数を設定できる。なお、アーム部４ａ，４ｂは、コイルばねのコイル部４ｃから延長されて形成されているが、アーム部４ａ，４ｂを別部材で形成して、コイル部４ｃに接続してもよい。

絶縁性基板５は、熱伝導率が低く、高温に耐える材料、例えば、熱硬化性プラスチックを用いるのがよい。熱伝導率の低い材料を用いると、抵抗素子１に流れる異常電流による発熱が絶縁性基板側に逃げることを防止できるからである。絶縁性基板５には、抵抗素子１の一方のリード線３ａを挿入するための貫通孔が開けられているとともに、上面（抵抗素子１の取付面側）にキャップ部２ａが挿入できる凹部５ａが形成されている。凹部５ａは、キャップ部２ａが嵌入されるように、キャップ部２ａの外径よりも僅かに大きい内径であることが抵抗素子１を固定する目的からは望ましいといえるが、必ずしも、凹部５ａを設けなくてもよい。抵抗素子１は、凹部５ａ内において、接着剤（例えば、シリコン系の接着剤）によって固定される。凹部５ａを設けない場合は、絶縁性基板５の上面に、接着剤（例えば、シリコン系の接着剤）で固定される。

絶縁性基板５には、コイルばね４の一方のアーム部４ａを挿入するための貫通孔が、抵抗素子１の一方のリード線３ａを挿入するための貫通孔に対して所定のピッチとなるように開けられているとともに、上面（コイルばね４の取付面側）にコイルばね４のコイル部４ｃが緩く挿入できる凹部５ｂが設けられている。コイルばね４のコイル部４ｃが緩く挿入できるようにすることは、凹部５ｂにコイル部４ｃを挿入することによってばねを締め付けることがないようにして、ばね定数に影響を与えないようにするためである。したがって、ばね定数への影響がさほど問題とならないときは、緩くなくてもよい。いずれにしても、アーム部４ａを挿入するための貫通孔に対して凹部が偏った位置に形成されていることにより、コイルばね４の向きを規制することができる。コイルばね４のアーム部４ａを貫通孔に挿入するに際して、接着剤（例えば、シリコン系の接着剤）を用いてアーム部４ａをも絶縁性基板５に固定してもよい。

低融点金属６は、キャップ部２ｂとコイルばね４のアーム部４ｂとの間に設けられ、それが一定の温度に達すると溶断する金属であり、ヒューズメタルはその一種である。所定の融点の半田を用いてもよい。

ケース７は、絶縁性基板５の周縁に嵌合するようにして被せられ、内部となる抵抗素子１とコイルばね４を収納して保護する。透明な材料（例えば、アクリル樹脂等）を用いると、内部を透視でき、作動したか否かの確認が容易となる。もちろん、ケース７は不可欠のものではない。

このヒューズ抵抗器の組立について説明する。絶縁性基板５の上述した貫通孔に、抵抗素子１の一方のリード線３ａを挿入して、キャップ部２ａが凹部５ａに挿入されて、接着剤によって、抵抗素子１が絶縁性基板５に固定される。抵抗素子１の固定に際しては、上部のキャップ部２ｂにおける抵抗線の溶接部分が外側に向くように固定されるのがよい。溶接部分が、コイルばね４のアーム部４ｂとの低融点金属による接続の邪魔にならないからである。コイルばね４は、アーム部４ａが貫通孔に挿通され、コイル部４ｃが凹部５ｂに挿入される。アーム部４ａの挿通に際して接着剤を用いてもよいことは上述したとおりである。この状態では、アーム部４ｂはキャップ部２ｂから十分に離れている。この状態で、キャップ部２ｂの側面を一方の接点部分とし、コイルばね４のアーム部４ｂの曲げられた先端が他方の接点部分となるように、コイルばね４の弾性力に抗して接触させて、低融点金属６で溶接する。その後、ケース７を被せて、ヒューズ抵抗器が組み立てられる。なお、この実施例では、アーム部４ｂの先端をキャップ部２ｂに対してほぼ垂直となるように曲げているが、先端部の形状は適宜でよく、必ずしも曲げなけれならないものではない。

図２は、図１で説明した第１の実施例の変形例を説明するためのもので、図１（Ｃ）に対応する図である。この例は、コイル部４ｃの巻数を３としたものである。したがって、図１で説明した実施例に対して、コイル部４ｃの幅が大きくなっており、コイル部４ｃを挿入する凹部５ｂもそれに対応して大きくなっている。

なお、凹部４ｃの深さは、絶縁性基板５の厚みによって制限されるが、取付方向を規制できる深さであれば足りるものであり、必ずしもコイル部４ｃを十分に没入できる必要はなく、コイル部４ｃの一部を挿入できればよい。

図３は、図１で説明したヒューズ抵抗器の動作の説明図であり、図３（Ａ）は正常状態、図３（Ｂ）は異常電流による遮断状態を示している。図中、図１と同様の部分には同じ符号を付して説明を省略する。

正常状態では、図３（Ａ）に示すように、アーム部４ｂはキャップ部２ｂに接続された状態を維持しており、リード線３ａとアーム部４ａの間は閉回路となっている。過電流が流れると、抵抗素子１で発生する熱によりキャップ部２ｂが加熱され、低融点金属６が溶ける。同時に、コイルばね４に蓄勢されているばね力によって、アーム部４ｂは急速にキャップ部２ｂから離れ、図３（Ｂ）に示すように、リード線３ａとアーム部４ａの間は開回路となって、ヒューズ抵抗器が挿入された回路を遮断する。

また、過電流によらずとも、周囲温度がなんらかの異常によって上昇して、低融点金属６がその熱によって溶融した場合も、同様に、リード線３ａとアーム部４ａの間が開回路となって、ヒューズ抵抗器が挿入された回路が遮断される。

図４は、本発明のヒューズ抵抗器の第２の実施例の概略の構造を説明するための正面図である。図中、図１，図３と同様の部分には同じ符号を付して説明を省略する。３ｂはリード線である。

この実施例では、キャップ部２ｂにもリード線３ｂが取り付けられている。そして、リード線３ｂを一方の接点部分として用いた。他方の接点部分であるアーム部４ｂとが低融点金属６で接続されていることは第１の実施例と同様である。このヒューズ抵抗器の動作は、キャップ部の熱がリード線３ｂに伝導されて、低融点金属が溶断するのであり、図３で説明したと同様であるので詳細な説明は省略する。

本発明のヒューズ抵抗器の第１の実施例の概略の構造を説明するためのもので、図１（Ａ）は正面図、図１（Ｂ）はＡ−Ａ線断面図、図１（Ｃ）はＢ−Ｂ線断面図である。 本発明のヒューズ抵抗器の第１の実施例の図１（Ｃ）に対応する変形例である。 図１で説明したヒューズ抵抗器の動作の説明図であり、図２（Ａ）は正常状態、図２（Ｂ）は異常電流による遮断状態を示している。 本発明のヒューズ抵抗器の第２の実施例の概略の構造を説明するための正面図である。 従来のヒューズ抵抗器の構造の説明図である。

符号の説明

１…抵抗素子、２ａ，２ｂ…キャップ部、３ａ…リード線、４…コイルばね、４ａ，４ｂ…アーム部、４ｃ…コイル部、５…絶縁性基板、５ａ，５ｂ…凹部、６…低融点金属、７…ケース。

Claims (5)

1. 両端に導電性のキャップ部を有し前記両端の導電性のキャップ部に接続された抵抗体を有する抵抗素子と、コイル部とその両端に延びるアーム部を有するコイルばねと、絶縁性基板とを有し、前記抵抗素子の一方のキャップ部に接続されたリード線を一方の端子とし、前記コイルばねの一方のアーム部を他方の端子とするヒューズ抵抗器であって、
   前記絶縁性基板には、前記リード線を挿通できる第１の貫通孔が設けられているとともに、前記コイル部の少なくとも一部を挿入するための第１の凹部と前記コイルばねの前記一方のアーム部を挿通できる第２の貫通孔が設けられており、
   前記抵抗素子は、前記リード線が前記第１の貫通孔に挿通されて前記一方のキャップ部側が前記絶縁性基板に固定されており、
   前記コイルばねは、前記コイル部の少なくとも一部が前記第１の凹部に挿入され、かつ、前記一方のアーム部が前記第２の貫通孔に挿通されており、
   前記コイルばねの他方のアーム部が前記コイルばねに蓄勢力を生じるように前記抵抗素子の他方のキャップ部に低融点金属により固定されており、
   前記コイルばねは、前記第２の貫通孔によってその取付位置が規制され、前記第１の凹部によってその取付方向が規制されていることを特徴とするヒューズ抵抗器。
2. 両端に導電性のキャップ部を有し前記両端の導電性のキャップ部に接続された抵抗体を有する抵抗素子と、コイル部とその両端に延びるアーム部を有するコイルばねと、絶縁性基板とを有し、前記抵抗素子の一方のキャップ部に接続されたリード線を一方の端子とし、前記コイルばねの一方のアーム部を他方の端子とするヒューズ抵抗器であって、
   前記絶縁性基板には、前記リード線を挿通できる第１の貫通孔が設けられているとともに、前記コイル部の少なくとも一部を挿入するための第１の凹部と前記コイルばねの前記一方のアーム部を挿通できる第２の貫通孔が設けられており、
   前記抵抗素子は、前記リード線が前記第１の貫通孔に挿通されて前記一方のキャップ部側が前記絶縁性基板に固定されており、
   前記コイルばねは、前記コイル部の少なくとも一部が前記第１の凹部に挿入され、かつ、前記一方のアーム部が前記第２の貫通孔に挿通されており、
   前記コイルばねの他方のアーム部が前記コイルばねに蓄勢力を生じるように前記抵抗素子の他方のキャップ部に接続されたリード線に低融点金属により固定されており、
   前記コイルばねは、前記第２の貫通孔によってその取付位置が規制され、前記第１の凹部によってその取付方向が規制されていることを特徴とするヒューズ抵抗器。
3. 前記絶縁性基板に、前記一方のキャップ部の少なくとも一部を挿入するための第２の凹部が設けられ、前記抵抗素子の少なくとも一部が前記第２の凹部に挿入されて固定されていることを特徴とする請求項１または２に記載のヒューズ抵抗器。
4. 前記抵抗素子と前記コイルばねが内部に収納されるように前記絶縁性基板の周縁に嵌合するようにして被せられたケースを有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のヒューズ抵抗器。
5. 前記ケースが透明な材料で形成されていることを特徴とする請求項４に記載のヒューズ抵抗器。

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