JP2014150164A - ヒューズ抵抗器 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、大電流への対応が容易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。
【解決手段】本発明のヒューズ抵抗器は、金属板で構成した抵抗体１１と、金属体で構成したヒューズ部１２と、前記抵抗体１１の一端部１１ａの下面に形成された板状の第１の金属端子１３と、前記抵抗体１１の他端部１１ｂの下面および前記ヒューズ部１２の一端部１２ａの下面に形成された板状の第２の金属端子１４と、前記ヒューズ部１２の他端部１２ｂの下面に形成された板状の第３の金属端子１５とを備え、前記ヒューズ部１２の抵抗値を前記抵抗体１１の抵抗値より高くしたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、定格電流印加時は電流値を電圧値として検出する抵抗器として機能し、過負荷時は溶断して各種電子機器を保護するヒューズとして機能するヒューズ抵抗器に関するものである。

従来のこの種のヒューズ抵抗器は、図６に示すように、アルミナで構成された絶縁基板１と、この絶縁基板１の両端部に設けられた一対の上面電極２と、この一対の上面電極２間に形成された抵抗体３およびヒューズ部４とを備え、この抵抗体３とヒューズ部４は直列に接続され、かつともに印刷で形成されていた。

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開平７−１０５８２５号公報

上記した従来のヒューズ抵抗器においては、抵抗体３が印刷で形成されているため、抵抗体３の厚みを厚くし、また、その抵抗値を低くすることができず、これにより、定格電流が大きくなった場合、定格電流が印加されただけで抵抗体３が断線する可能性があるため、大電流への対応が困難になるという課題を有していた。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、大電流への対応が容易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。

上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、金属体で構成した抵抗体と、金属体で構成したヒューズ部と、前記抵抗体の一端部の下面に形成された板状の第１の金属端子と、前記抵抗体の他端部の下面および前記ヒューズ部の一端部の下面に形成された板状の第２の金属端子と、前記ヒューズ部の他端部の下面に形成された板状の第３の金属端子とを備え、前記ヒューズ部の抵抗値を前記抵抗体の抵抗値より高くしたもので、この構成によれば、抵抗体を金属板で構成しているため、抵抗体の厚みを厚くし、その抵抗値を低くすることができ、これにより、大電流への対応が容易となり、さらに、ヒューズ部の抵抗値は高いため抵抗体より発熱量が多く、かつ溶融し易いため、過負荷時には確実にヒューズ部を溶断させることができ、また、ヒューズ部と抵抗体が別々に構成されているため、ヒューズ抵抗器に流れる電流値を高い精度で検出できるという作用効果が得られるものである。

本発明の請求項２に記載の発明は、金属板で構成した抵抗体と、前記抵抗体の両端部の下面に形成された板状の第１、第２の金属端子と、前記抵抗体の少なくとも中央部の表面に形成された断熱材とを備え、前記断熱材は、内部が中空もしくは粗で非晶質のシリカまたはアルミナを主成分とする複数のフィラーとガラスまたは樹脂との混合物、あるいは珪藻土と樹脂との混合物で構成されたもので、この構成によれば、抵抗体で発生する熱が断熱材によって逃げにくくなるため、抵抗体の断熱材で覆われた中央部を高温とすることができ、これにより、過負荷時に抵抗体を溶断させることができるため、ヒューズ部を別途構成する必要はなく、材料費を削減することができるという作用効果が得られるものである。

本発明の請求項３に記載の発明は、特に、断熱材で覆われた抵抗体の中央部の互いに対向する側縁それぞれから溝を形成し、前記溝の先端部同士が対向するようにしたもので、この構成によれば、抵抗体の中央部は２本の溝によって幅が狭くなるため、抵抗体の中央部をより高温とすることができ、これにより、過負荷時に抵抗体を確実に溶断させることができるという作用効果が得られるものである。

以上のように本発明のヒューズ抵抗器は、抵抗体を金属板で構成しているため、抵抗体の厚みを厚くし、その抵抗値を低くすることができ、これにより、大電流への対応が容易となり、さらに、ヒューズ部の抵抗値を抵抗体の抵抗値より高くしているため、ヒューズ部が抵抗体より発熱量が多くかつ溶融し易くなり、これにより、過負荷時には確実にヒューズ部を溶断させることができるという優れた効果を奏するものである。

本発明の実施の形態１におけるヒューズ抵抗器の主要部の上面図 図１のＡ−Ａ線断面図 同ヒューズ抵抗器の他の例の上面図 本発明の実施の形態２におけるヒューズ抵抗器の断面図 同ヒューズ抵抗器の他の例の上面図 従来の抵抗器の上面図

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるヒューズ抵抗器の主要部の上面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。

本発明の実施の形態１におけるヒューズ抵抗器は、図１、図２に示すように、金属板で構成した抵抗体１１と、金属体で構成したヒューズ部１２と、前記抵抗体１１の一端部１１ａの下面に形成された板状の第１の金属端子１３と、前記抵抗体１１の他端部１１ｂの下面および前記ヒューズ部１２の一端部１２ａの下面に形成された板状の第２の金属端子１４と、前記ヒューズ部１２の他端部１２ｂの下面に形成された板状の第３の金属端子１５とを備えている。また、前記ヒューズ部１２の抵抗値を前記抵抗体１１の抵抗値より高くしている。

上記構成において、前記抵抗体１１は、銅ニッケル、ニクロム、マンガニン等の金属板により構成されている。そして、この抵抗体１１の一端部１１ａは第１の金属端子１３の上面に接続され、抵抗体１１の他端部１１ｂは第２の金属端子１４の上面に接続されており、抵抗体１１は第１の金属端子１３と第２の金属端子１４との間に設けられる。

また、前記ヒューズ部１２は、アルミニウム、亜鉛、すず、またはこれらを主成分とする合金からなる金属体で構成される。さらに、ヒューズ部１２はめっき、スパッタ、印刷で形成するのではなく、ヒューズ部１２自身が自立できるように板状、断面四角形状、断面円形状等の形状に形成されている。そして、このヒューズ部１２の一端部１２ａは第２の金属端子１４の上面に接続され、ヒューズ部１２の他端部１２ｂは第３の金属端子１５の上面に接続されており、ヒューズ部１２は第２の金属端子１４と第３の金属端子１５との間に設けられる。したがって、第２の金属端子１４を共通端子として、抵抗体１１とヒューズ部１２は直列に配置される。

また、定格電流印加時は、抵抗体１１、ヒューズ部１２はともに断線させず、過負荷時にはヒューズ部１２を溶断させる必要がある。したがって、第２の金属端子１４と第３の金属端子１５との間のヒューズ部１２の抵抗値を、第１の金属端子１３と第２の金属端子１４との間の抵抗体１１の抵抗値より高くし、ヒューズ部１２の発熱量を多くて溶融し易いようにする。このとき、第２の金属端子１４と第３の金属端子１５の間のヒューズ部１２の抵抗値は、その材料や厚み、幅を調整して、第１の金属端子１３と第２の金属端子１４との間の抵抗体１１の抵抗値より高くなるように構成する。そして、ヒューズ部１２の融点を抵抗体１１の融点より低い材料で構成すれば、過負荷時にヒューズ部１２を抵抗体１１より早く確実に溶断させることができるため、好ましい。

また、前記第１、第２、第３の金属端子１３、１４、１５は、抵抗体１１、ヒューズ部１２より電気伝導度が大きな金属、例えば金、銀、銅、アルミニウム等の金属により板状に構成されている。そして、この第１、第２、第３の金属端子１３、１４、１５は抵抗体１１、ヒューズ部１２の下面に、レーザ溶接、超音波溶接、電気溶接、熱間接合、クラッド接合等の方法で接合され、これにより、第１、第２、第３の金属端子１３、１４、１５は抵抗体１１、ヒューズ部１２の下面と電気的に接続される。

そしてまた、抵抗体１１、ヒューズ部１２の上面、下面、側面と、第１、第２、第３の金属端子１３、１４、１５の上面には、エポキシ樹脂等で構成される保護膜１６が形成され、さらに、第１、第２、第３の金属端子１３、１４、１５の露出部にはめっき層（図示せず）が形成されている。なお、図１では保護膜１６を省略している。

ここで、このヒューズ抵抗器は、定格電流印加時は抵抗体１１によって電流値を電圧値として検出し、過負荷時（定格電流より大きい電流が印加された時）はヒューズ部１２が溶断する。

そして、ヒューズ部１２は、自己発熱で溶断するもので、抵抗体１１の発熱で溶断するものではない。抵抗体１１の発熱による影響が大きいと、ヒューズ部１２が劣化したり、溶断特性が変化したりするからである。したがって、第２の金属端子１４上では、抵抗体１１とヒューズ部１２とを直接接触しないようにするのが好ましく、さらに、抵抗体１１とヒューズ部１２との間に位置する第２の金属端子１４に貫通孔を設ける等して抵抗体１１とヒューズ部１２とが熱結合しないようにしてもよい。

一方、抵抗体１１で発生した熱は逃がし、ヒューズ部１２で発生した熱は逃がさないようにする必要があるため、第１の金属端子１３の体積を、第３の金属端子１５の体積より大きくしてもよい。また、第２の金属端子１４は、熱を逃がさなければならない抵抗体１１と、熱を逃がさないようにしなければならないヒューズ部１２に接続されているため、第２の金属端子１４の体積は、第１の金属端子１３の体積と第３の金属端子１５の体積との間に設定するのが好ましい。さらに、抵抗体１１（第１の金属端子１３側）から電流を流入させると、熱電効果によって第２の金属端子１４の流入側（抵抗体１１側）の発熱を小さくし、流出側（ヒューズ部１２側）の発熱を大きくすることができるため、ヒューズ部１２の温度をより上昇させることができ、これにより、過負荷時により確実にヒューズ部１２を溶断させることができる。

上記したように本発明の一実施の形態においては、抵抗体１１を金属板で構成しているため、抵抗体１１の厚みを厚くし、その抵抗値を低くすることができ、これにより、大電流が流れても抵抗体１１が断線する可能性を低くすることができるため、定格電流が大きくなった場合でも定格電流で断線せず、大電流への対応が容易となり、さらに、ヒューズ部１２の抵抗値を抵抗体１１の抵抗値より高くしているため、ヒューズ部１２が抵抗体１１より発熱量が多くかつ溶融し易くなり、これにより、過負荷時には確実にヒューズ部１２を溶断させることができるという効果が得られるものである。

また、ヒューズ部１２と抵抗体１１が別々に構成されているため、ヒューズ抵抗器に流れる電流値を抵抗体１１の両端部１１ａ、１１ｂ間で測定でき、これにより、ヒューズ部１２の抵抗値等の影響を受けることはないため、高い精度で電流値検出ができる。

なお、上記本発明の一実施の形態においては、抵抗体１１とヒューズ部１２を直列に配置したが、図３に示すように、並列に配置してもよい。

この場合、通常時は抵抗体１１に電流が流れるようにし、過負荷時にはヒューズ部１２に電流が流れるように設定する。

（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２におけるヒューズ抵抗器の断面図である。なお、この本発明の実施の形態２においては、上記した本発明の実施の形態１と同様の構成を有するものについては、同一符号を付しており、その説明は省略する。

本発明の実施の形態２が上記した本発明の実施の形態１と相違する点は、図４に示すように、ヒューズ部１２を無くし、抵抗体１１の中央部の上面および下面に断熱材１７を備えた点である。そして、断熱材１７は、内部が中空もしくは粗で非晶質のシリカまたはアルミナを主成分とする複数のフィラーとガラスまたは樹脂との混合物、あるいは珪藻土と樹脂との混合物としている。また、抵抗体１１は、定格電流印加時は電流値を検出する機能を有し、過負荷時は断熱材１７で覆われた部分が溶断するヒューズとして機能する。

断熱材１７として、シリコン等の樹脂またはＳｉＯ₂等からなるガラスと、内部が中空もしくは内部の密度が粗になっている粒径が約１０μｍのシリカまたはアルミナを主成分とするフィラーとを混合させたもので構成した場合、フィラーの混合割合を１０〜９０体積％とし、さらに、このフィラーの混合割合は５０〜６０体積％とするのが特に好ましい。ここで、フィラーの混合割合が１０体積％より小さいと、断熱材１７の内部の空気が少なくなるため、抵抗体１１で発生した熱が、逃げ易くなる可能性があり、これにより、速断性が劣化（低下）する場合がある。そしてまた、フィラーの混合割合が９０体積％より大きいと、その表面の凹凸が大きくなるため、断熱材１７と抵抗体１１に密着性が悪化したり、断熱材１７にピンホールが発生したりしてしまう可能性がある。

さらに、このフィラーは、シリカまたはアルミナを主成分としており、そして、このシリカまたはアルミナは科学的に安定し、かつ耐熱性、耐火性に優れているため、大電流の過電流が流れて抵抗体１１がかなりの高温になっても、断熱材１７自身の劣化を防ぐことができる。

また、フィラーはその内部に空気が含まれているため、熱伝導率が非常に低く、さらにガラスや樹脂も熱伝導率が低いため、抵抗体１１の熱が外へ拡散するのを抑制することができる。したがって、耐インラッシュ性を向上させるために抵抗体１１の断面積を大きくしても、抵抗体１１で発生した熱を抵抗体１１内に蓄熱することができ、これにより、過電流が流れた際には抵抗体１１を速く溶融させることができるため、耐インラッシュ性と速断性を両立させることができる。

断熱材１７として、珪藻土とシリコン樹脂を混合させた混合物で構成する場合も、珪藻土およびシリコン樹脂の熱伝導率は低く、同様に、抵抗体１１の熱が外へ拡散するのを抑制することができる。

上述したように、抵抗体１１の中央部で発生する熱が断熱材１７によって逃げにくくなるため、抵抗体１１の断熱材１７で覆われた中央部を高温とすることができ、これにより、過負荷時にこの断熱材１７で覆われた部分を溶断させることができるため、ヒューズ部１２を別途構成する必要はない。なお、断熱材１７は、抵抗体１１の上面または下面のいずれか一方に形成してもよく、また、抵抗体１１の中央部だけでなく抵抗体１１の略全体を覆うように形成してもよい。

さらに、図５に示すように、断熱材１７で覆われた抵抗体１１の中央部の互いに対向する側縁１１ｃそれぞれから溝１８を２本形成し、溝１８の先端部１８ａ同士が対向するようにしてもよい。これにより、抵抗体１１の中央部は２本の溝１８によって幅が狭くなるため、抵抗体１１の中央部をより高温とすることができ、これにより、過負荷時に抵抗体１１を確実に溶断させることができる。

本発明に係るヒューズ抵抗器は、大電流への対応が容易なものであり、特に定格電流印加時は電流値を電圧値として検出する抵抗器として機能し、過負荷時は溶断して各種電子機器を保護するヒューズとして機能するヒューズ抵抗器等において有用となるものである。

１１ 抵抗体
１２ ヒューズ部
１３ 第１の金属端子
１４ 第２の金属端子
１５ 第３の金属端子
１７ 断熱材
１８ 溝

Claims (3)

1. 金属板で構成した抵抗体と、金属体で構成したヒューズ部と、前記抵抗体の一端部の下面に形成された板状の第１の金属端子と、前記抵抗体の他端部の下面および前記ヒューズ部の一端部の下面に形成された板状の第２の金属端子と、前記ヒューズ部の他端部の下面に形成された板状の第３の金属端子とを備え、前記ヒューズ部の抵抗値を前記抵抗体の抵抗値より高くしたヒューズ抵抗器。
2. 金属板で構成した抵抗体と、前記抵抗体の両端部の下面に形成された板状の第１、第２の金属端子と、前記抵抗体の少なくとも中央部の表面に形成された断熱材とを備え、前記断熱材は、内部が中空もしくは粗で非晶質のシリカまたはアルミナを主成分とする複数のフィラーとガラスまたは樹脂との混合物、あるいは珪藻土と樹脂との混合物で構成されたヒューズ抵抗器。
3. 断熱材で覆われた抵抗体の中央部の互いに対向する側縁それぞれから溝を形成し、前記溝の先端部同士が対向するようにした請求項２記載のヒューズ抵抗器。

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