JP5110572B2 - セメント抵抗器及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ケースに抵抗体をセメントで封入したセメント抵抗器およびその製造方法に関するものである。

従来、安全性を考慮した電子部品として、抵抗体をセラミックケース等の絶縁性ケース内に無機セメント等で封入して、難燃化を図ったセメント抵抗器が用いられている。

封入される抵抗体としては、特許文献１に開示されているように、円筒状の碍子上に抵抗皮膜を着膜し、両端にキャップを圧入後、螺旋状に抵抗値修正のための溝切りを行い、両端にリード線を溶接した抵抗素子を用いるものや、特許文献２に開示されているように、抵抗線を用い、絶縁性ケース内において絶縁性芯板により支持したものが知られている。また、金属板をプレス切断した抵抗体を用いたものもある。
実公平６−１４４０１号公報 特開２００２−２３１５０４号公報

従来技術における抵抗素子を封入したセメント抵抗器や抵抗線を用いたセメント抵抗器は、抵抗体が周囲を絶縁性充填物で取り囲まれているから、放熱性が良好でないという問題がある。また、抵抗線を用いたものでは、支持のために絶縁性芯板を必要とし、コスト面からの問題がある。金属板をプレス切断した抵抗体を用いたセメント抵抗器では、抵抗体の切断面に歪みが発生し、抵抗値のドリフトが生じるという問題がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、放熱性を向上でき、組立の際の抵抗体の支持を必要としないセメント抵抗器およびその製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明は、絶縁性ケース内の収納空間に、リボン状または線状の抵抗体がＵ字状に曲げられて収納され、前記収納空間の前記抵抗体の内側に絶縁性充填物が充填されているセメント抵抗器であって、前記収納空間は、前記抵抗体の外側の表面が接触する内壁が、前記Ｕ字状と同じ形状であり、前記抵抗体は、前記Ｕ字状に曲げられた状態において、拡開する向きの弾性を有して前記収納空間に収納されているとともに、前記絶縁性ケース外に延びて接続電極を構成していることを特徴とするものである。

また、本発明は、絶縁性ケース内の収納空間に、リボン状または線状の抵抗体がＵ字状に曲げられ、かつ、前記絶縁性ケース外に延びて接続電極を構成するように収納され、前記収納空間における前記抵抗体の外側の表面が接触する内壁が前記Ｕ字状と同じ形状であり、前記収納空間の前記抵抗体の内側に絶縁性充填物が充填されているセメント抵抗器の製造方法であって、前記抵抗体を、拡開する向きの弾性を有する状態に曲げて、前記リボン状の抵抗体の外側の表面が前記内壁と接触するように前記絶縁性ケースの前記収納空間に収納した後、前記収納空間に絶縁性充填物を充填することを特徴とするものである。

本発明によれば、Ｕ字状に曲げられたリボン状の抵抗体の外側の表面が絶縁性ケースの内壁に接触しているので、抵抗体で発生した熱を絶縁性ケースに熱伝導して外部に放熱させることができ、放熱性を向上させることができる。また、リボン状の抵抗体は、Ｕ字状に曲げられた状態において、拡開する向きの弾性を有して絶縁性ケースの収納空間に収納されるから、リボン状の抵抗体と絶縁性ケースの内壁との接触を良好にできるとともに、収納空間に絶縁性充填物を充填するときに、リボン状の抵抗体を絶縁性ケースに弾性によって保持できるので、絶縁性充填物の充填作業が容易となる。抵抗体がＵ字状に曲げられいることにより、抵抗体の形状に角部がなく、電流集中が生じることはない。さらに、接続電極を抵抗体自体で構成することにより構造を簡単にできる。

図１は、本発明のセメント抵抗器の一実施例の外観を示すもので、図１（Ａ）は斜視図、図１（Ｂ）は正面図、図１（Ｃ）は側面図である。図中、１は絶縁性ケース、２は接続電極、３は絶縁性充填物である。

絶縁性ケース１は、セラミックを用いるのが一般的であるが、ある程度の機械的な強度と耐熱性を有する材料であればよく、セラミック以外の材料でもよい。絶縁性ケース１内には、収納空間が形成されており、抵抗体が収納され、絶縁性充填物３が充填されている。絶縁性充填物３としては、無機セメント、あるいは、シリコーン樹脂等の合成樹脂など絶縁性の材料が用いられる。接続電極２は、収納空間に収納されている抵抗体自体が延長されて、セメント抵抗器の取付、接続に必要な長さをもって絶縁性ケース１から突出している。

図２は、図１における絶縁性ケースを説明するためのもので、図２（Ａ）は図１（Ｃ）のＣ−Ｃ線断面図における絶縁性ケースのみの断面図、図２（Ｂ）は、図１（Ｂ）のＢ−Ｂ線断面図における絶縁性ケースのみの断面図である。図中、図１と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略する。４は収納空間、５は内壁である。

収納空間４は、厚みを有するＵ字状の形状であり、図２（Ａ）に内壁５のＵ字状の形状が示され、図２（Ｂ）に厚みが示されている。Ｕ字状の形状および厚みについては、後述する。

図３は、図１で説明したセメント抵抗器の内部構造を説明するためのもので、図３（Ａ）は図１（Ｃ）のＣ−Ｃ線断面図、図２（Ｂ）は図１（Ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。図中、図１と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略する。６は抵抗体である。

抵抗体６は、Ｕ字状の形状をもって、図２で説明した絶縁性ケース１の収納空間４に収納されている。接続電極２は、抵抗体６が延長して必要な長さをもって絶縁性ケース１の底部から突き出している。抵抗体６を収納空間４に収納した後、絶縁性ケース１の底部から、絶縁性充填材３が充填され、抵抗体６が固定される。接続電極２が抵抗体６から延びていることにより、リボン状の抵抗体６の外側の表面が絶縁性ケースの内壁５（図２）に接触することを接続電極２が妨げることがなく、より良好な放熱性を実現できる。

図４は、抵抗体を説明するためのもので、図４（Ａ）は接続電極を取り付けた状態の抵抗体の平面図、図４（Ｂ）は、Ｕ字状に曲げた状態の抵抗体の説明図、図４（Ｃ）はＵ字状の形状の説明図である。図中、図１〜図３と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略する。

抵抗体６は、銅ニッケル系やニッケルクロム系等の抵抗材料からなる薄いリボン状の抵抗板を用いて切断したもので、両端部に接続電極２となる部分が余分に用意される。抵抗素子の抵抗値は、リボン状の抵抗板の固有抵抗値と幅Ｗと厚さＤおよび長さＬで決定される。長さＬの決定は、抵抗板の切断後に接続電極２となる部分の表面に抵抗体の固有抵抗値よりも低い固有抵抗値を有する導電性の被覆を施すことによって決定することができる。この決定方法では、被覆部分の一部が絶縁性ケース内に入ってもよい。また、切断後の段階で導電性の被覆を施すことをせずに、抵抗体を絶縁性ケースに収納して、絶縁性充填物を充填した後に、絶縁性ケースから突き出された部分に導電性の被覆を施すことによって抵抗体の長さＬを決定するようにしてもよい。すなわち、絶縁性ケース内に納められて絶縁性充填物が充填されることによって長さＬが決定される。この決定方法は、抵抗値の精度が出しにくい面が考えられるが、セメント抵抗器の取付におけるハンダ付けによって底面から突き出した抵抗体の表面にハンダが被覆され、あるいは、絶縁性充填物の充填後に底面から突き出した抵抗体の表面に抵抗体の固有抵抗値よりも低い固有抵抗値を有する導電性の被覆を施こすことなどによって、長さＬを決定することができる。これら導電性の被覆は、１層の鍍金、下地金属とハンダなどの２層以上の鍍金や、ディッピングなどによって行うようにしてもよく、薄い金属管を被せてかしめるなどの方法を採用してもよい。

図４（Ａ）に示すように、抵抗体６の両端部を接続電極２とした抵抗素子の抵抗体６の部分を図４（Ｂ）に示すようにＵ字状に曲げて、図２で説明した絶縁性ケース１の収納空間４に挿入する。抵抗体６がＵ字状に曲げられた状態においては、抵抗体自身の弾性により、２つの接続電極２の間が拡開する方向の弾性を有している。すなわち、拡開する方向のバネ力を有していることによって、抵抗素子が図２の絶縁性ケース１の収納空間４に挿入された状態においては、図３で説明したように、抵抗体６のＵ字状の形状が内部空間４の内壁５のＵ字状の形状とが同じとなり、Ｕ字状に曲げられた抵抗体６の外側の表面が、内部空間４の内壁５に密着するように接触する。したがって、抵抗体６から絶縁性ケース１への熱伝導が良好となる。

絶縁性ケース１の内部空間４の内壁５のＵ字状の形状については、少なくとも接続電極２の近傍の内壁は、平行（絶縁性ケース１の底面に対しては直角）であり、その先は、曲面であればよい、曲面の投影形状については、半円形、半楕円形、放物線形、などの２次曲線や、あるいは、３次曲線などを用いることができるが、図４（Ｃ）に示すように、用いるリボン状の抵抗体６において、接続電極２を含めた直線部をａ−ｂ，ｃ−ｄとして、両直線部の間隔を決定したときに、直線部以外の部分が自由にとる曲線形状が、抵抗体６に与える歪みが小さいと考えられるから、その曲線形状が好ましい。しかし、直線部も厳密に直線である必要もないから、Ｕ字状の形状については、「底面から見て角部を有しない上方に凸の曲線形状」であれば足りるものであり、本明細書においては、このような曲線形状をＵ字状と呼んでいる。

図２における絶縁性ケース１の内部空間４の厚みは、リボン状の抵抗体６の幅Ｗが収納できる厚みであればよいから、Ｗ以上の厚みであればよい。コンパクト化の観点からは、Ｗよりも僅かに大きければ足りるものである。

図５は、図３で説明したセメント抵抗器の基本的な製造方法を説明するための工程図である。まず、抵抗体となるリボン状の金属板を用意し、Ｓ１の工程において、カットを行う。カットは、図４で説明した長さＬとその両側の接続電極の長さを考慮して行い、抵抗値が調整される。もちろん、リボン状の金属板の材質と幅や厚みは、所望の抵抗値となるように用意されるものである。次の工程Ｓ２は、接続電極となる端子部分の処理であり、この実施例では、図４（Ａ）の接続電極２となる部分の表面に上述した導線性の被膜処理が行われる。この処理によって抵抗体の長さＬが決定される。絶縁性充填物を充填したことによって、抵抗体の長さＬを決定する方法の場合には、Ｓ２の工程は不要である。Ｓ３の挿入工程では、抵抗体を図２で説明した収納空間４に挿入できるように曲げて挿入する。このときの抵抗体の曲げは、抵抗体が収納空間内に挿入された状態においてリード端子間に拡開するバネ力が残るように、弾性限界を考慮して曲げるようにする。したがって、挿入時に抵抗体を曲げる形状は、内壁の形状と同じ形状とする必要はない。抵抗体が挿入された状態においては、このバネ力によって、抵抗体を納空間のＵ字状の内壁に密着状態で接触させることができる。また、このバネ力によって、抵抗体を収納空間内に保持できるので、セメントを充填することが容易となる。Ｓ４のセメントの充填工程ににおいて、セメントが充填される。セメントとして無機セメントを用いた場合は、充填後に焼成処理を行う。絶縁性充填物を充填した後に、接続電極に導電性の被覆を施す処理を行う方法の場合には、Ｓ４の工程の後に、被覆処理工程が行われる。

なお、上述した実施例では、抵抗体として、リボン状の抵抗体を用いたが、本発明の抵抗体は、弾性力（バネ力）をもたらすことができる抵抗体の形状であればよく、線状の抵抗体を用いることもできる。線状の抵抗体の断面形状は、円形に限らず、楕円形や四角形、多角形など、適宜の断面形状を用いることができる。線状の抵抗体を用いた場合は、図２で説明した内壁５は、上述した実施例のように平面形状でもよいが、線状の抵抗体の断面形状に合わせるように、半円形、半楕円形、多角形等、抵抗体と内壁との接触面積を大きくできるように凹ませた形状としてもよい。

また、接続電極の形状は、上述した実施例では、直線状の形状のものとして説明したが、本発明の接続電極は、直線状の形状に限られるものではなく、Ｌ形など、適宜の形状に曲げられた形状でもよい。また、リボン状の抵抗体を用いた場合の断面の形状も、抵抗体の平面形状と同じ形状にする必要もなく、Ｌ字鋼のように断面Ｌ形の形状など、適宜の形状に変形させてもよい。この変形工程は、図５のＳ２の工程で行われるのがよい。また、絶縁性ケースはリード端子が突き出している底面側に開口を設けて、製造の際に、底面側から抵抗体を挿入するようにしたが、Ｕ字状の内壁が見える正面側の壁を蓋部材として、正面側を開口として、抵抗体を挿入するようにしてもよい。蓋部材は、セメントの充填前、または、充填後に装着すればよい。さらに、絶縁性充填物として、無機セメント、あるいは、シリコーン系樹脂等の合成樹脂で抵抗体を覆うように充填させてもよい。また、底面側の開口を蓋部材で覆うようにしてもよい。

本発明のセメント抵抗器の一実施例の外観を示すもので、図１（Ａ）は斜視図、図１（Ｂ）は正面図、図１（Ｃ）は側面図である。 図１における絶縁性ケースを説明するためのもので、図２（Ａ）は図１（Ｃ）のＣ−Ｃ線断面図における絶縁性ケースのみの断面図、図２（Ｂ）は、図１（Ｂ）のＢ−Ｂ線断面図における絶縁性ケースのみの断面図である。 図１で説明したセメント抵抗器の内部構造を説明するためのもので、図３（Ａ）は図１（Ｃ）のＣ−Ｃ線断面図、図２（Ｂ）は図１（Ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。 抵抗体を説明するためのもので、図４（Ａ）は接続電極を取り付けた状態の抵抗体の平面図、図４（Ｂ）は、Ｕ字状に曲げた状態の抵抗体の説明図、図４（Ｃ）はＵ字状の形状の説明図である。 図３で説明したセメント抵抗器の基本的な製造方法を説明するための工程図である。

符号の説明

１…絶縁性ケース、２…接続電極、３…絶縁性充填物、４…収納空間、５…内壁、６…抵抗体。

Claims (7)

1. 絶縁性ケース内の収納空間に、リボン状または線状の抵抗体がＵ字状に曲げられて収納され、前記収納空間の前記抵抗体の内側に絶縁性充填物が充填されているセメント抵抗器であって、
   前記収納空間は、前記抵抗体の外側の表面が接触する内壁が、前記Ｕ字状と同じ形状であり、
   前記抵抗体は、前記Ｕ字状に曲げられた状態において、拡開する向きの弾性を有して前記収納空間に収納されているとともに、前記絶縁性ケース外に延びて接続電極を構成していることを特徴とするセメント抵抗器。
2. 前記接続電極の表面に、前記抵抗体の固有抵抗値よりも低い固有抵抗値を有する導電性の被覆が施されていることを特徴とする請求項１に記載のセメント抵抗器。
3. 前記導電性の被覆が前記絶縁性ケース内の抵抗体の一部をも被覆して、実質的に抵抗体の長さを決定していることを特徴とする請求項１に記載のセメント抵抗器。
4. 絶縁性ケース内の収納空間に、リボン状または線状の抵抗体がＵ字状に曲げられ、かつ、前記絶縁性ケース外に延びて接続電極を構成するように収納され、前記収納空間における前記抵抗体の外側の表面が接触する内壁が前記Ｕ字状と同じ形状であり、前記収納空間の前記抵抗体の内側に絶縁性充填物が充填されているセメント抵抗器の製造方法であって、
   前記抵抗体を、拡開する向きの弾性を有する状態に曲げて、前記リボン状の抵抗体の外側の表面が前記内壁と接触するように前記絶縁性ケースの前記収納空間に収納した後、前記収納空間に絶縁性充填物を充填することを特徴とするセメント抵抗器の製造方法。
5. 前記抵抗体を前記絶縁性ケースに収納する前に、前記接続電極の表面に前記抵抗体の固有抵抗値よりも低い固有抵抗値を有する導電性の被覆を施すことを特徴とする請求項４に記載のセメント抵抗器の製造方法。
6. 前記導電性の被覆が前記絶縁性ケース内に位置する抵抗体の一部をも被覆して、実質的に抵抗体の長さを決定することを特徴とする請求項５に記載のセメント抵抗器の製造方法。
7. 前記絶縁性充填物を充填した後に、前記接続電極の表面に前記抵抗体の固有抵抗値よりも低い固有抵抗値を有する導電性の被覆を施すことを特徴とする請求項４に記載のセメント抵抗器の製造方法。

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