JP6338359B2 - セメント抵抗器 - Google Patents

Description

本発明は、セメント抵抗器に関し、特に、セラミック基板に厚膜ペーストを印刷した厚膜抵抗素子等をセメントで封入した抵抗器に関する。

セメント抵抗器は、比較的大電力用として広く一般的に用いられており、例えば、図１１及び図１２に示すように、抵抗素子８５を磁器ケース８２に収め、セメント８９により封止したものである。磁器ケース８２からは、内部で抵抗素子８５に接続された２本のコード８７が導出される。このセメント抵抗器８１を取付対象物９１に取り付けるには、抵抗素子８５で生じた熱を外部に放出することも考慮し、セメント抵抗器８１の外周面を覆うように装着された金属板８６を取付対象物９１の上面に面接触させ、取付穴８６ａに取付ねじ９２を挿通させて金属板８６を取付部材９１に固定する。

また、特許文献１には、箱状の磁器ケースの内部に抵抗素子と、放熱用の金属板の一部等をセメントで封止し、この金属板を磁器ケースの外側に導出させて抵抗素子で生じた熱を逃がすセメント抵抗器が記載されている。

特開２００７−３０５６９５号公報

しかし、上記セメント抵抗器８１は、金属板８６と磁器ケース８２との接触面積を大きくしなければ放熱効率を高く維持することができないため、平面度の高い金属板８６を必要とし、その分コストが増加する。

さらに、上記コスト面や安全性の問題以外にも、近年ではセメント抵抗器の小型化が要望されており、小型化を実現するには放熱効率を高める必要がある。

一方、特許文献１に記載のセメント抵抗器は、放熱用の金属板の一部が磁器ケース内にセメントで封止されているため、金属板の変形を考慮する必要がなく、経時的な放熱効率の低下を防止することができる。

しかし、この文献に記載のセメント抵抗器でも、抵抗素子と金属板との間にセメント材が介在するため、抵抗素子と金属板との間の熱伝導が十分ではなく、満足な放熱効率を得難いため、セメント抵抗器の小型化を実現することは困難であった。

そこで、本発明は、上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであって、低コストで放熱効率が高く小型化が可能なセメント抵抗器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のセメント抵抗器は、セラミック基板に厚膜ペーストを印刷して形成される抵抗素子と、該抵抗素子の端子と、前記抵抗素子と前記端子を収容する絶縁ケースと、前記セラミック基板の前記厚膜ペーストを印刷した面の反対側の面に面接触すると共に、前記絶縁ケースから導出され、前記端子とは別に設けられる熱拡散板とを備え、前記抵抗素子及び前記端子を前記絶縁ケースに収容した状態で該絶縁ケース内にセメントを充填して硬化させたことを特徴とする。

本発明によれば、抵抗素子に直接面接触させた熱拡散板によって抵抗素子で生じた熱を直接絶縁ケースの外部へ導くため、効率よく熱を放散させることができ、低コストで放熱効率が高く小型のセメント抵抗器を提供することができる。

また、前記熱拡散板を、該セメント抵抗器を取付対象物に取り付けるための取付部材としても機能させることで、部品点数及び接続箇所の削減を図ることができる。

前記熱拡散板を、前記取付対象物に少なくとも１本のねじにより取り付けることができ、ねじ座面からの確実な熱拡散を行うことができると共に、簡易な構成で取付対象物への取付を行うことができる。

前記熱拡散板を、該セメント抵抗器の電極の一つとしても機能させることができ、これによって部品点数が削減されると共に、熱拡散板の取付状態が悪くなっても通電が防止され安全である。

以上のように、本発明によれば、低コストで放熱効率が高く小型化が可能なセメント抵抗器を提供することができる。

本発明に係るセメント抵抗器の第１の実施形態を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は左側面図、（ｅ）は右側面図、（ｆ）は底面図である。 図１のセメント抵抗器のセメント封止前の状態を示す斜視図である。 図１のセメント抵抗器のセメント封止前の状態を示す一部破断斜視図である。 図１のセメント抵抗器の動作を説明するための概略断面図である。 本発明に係るセメント抵抗器の第２の実施形態を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は左側面図、（ｅ）は右側面図、（ｆ）は底面図である。 本発明に係るセメント抵抗器の第３の実施形態を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は左側面図、（ｅ）は右側面図、（ｆ）は底面図である。 本発明に係るセメント抵抗器の第４の実施形態を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は左側面図、（ｅ）は右側面図、（ｆ）は底面図である。 本発明に係るセメント抵抗器の第５の実施形態を示す図であって、（ａ）は俯瞰図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は左側面図、（ｅ）は右側面図、（ｆ）は迎観図である。 本発明に係るセメント抵抗器の第６の実施形態を示す斜視図である。 本発明に係るセメント抵抗器の第７の実施形態を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は上面図、（ｄ）は右側面図、（ｅ）は左側面図、（ｆ）、（ｇ）は斜視図である。 従来のセメント抵抗器の一例を示す斜視図である。 図１１のセメント抵抗器の動作を説明するための概略断面図である。

図１乃至図４は、本発明に係るセメント抵抗器（以下適宜「抵抗器」と略称する。）の第１の実施形態を示し、この抵抗器１は、セラミック基板３に厚膜ペースト４を印刷して形成された厚膜抵抗素子（以下「抵抗素子」と略称する。）５と、抵抗素子５等を収容する絶縁ケース２と、抵抗素子５のセラミック基板３に当接して絶縁ケース２から導出される熱拡散板６と、抵抗素子５等を絶縁ケース２に収容した状態で封止するセメント９等で構成される。

絶縁ケース２は、セラミック等の絶縁体からなり、凹状に形成された収容凹部２ａに抵抗素子５等が収容される。

抵抗素子５のセラミック基板３の上面には、抵抗体として機能する厚膜ペースト４が印刷される。

熱拡散板６は、抵抗素子５で発生した熱を外へ逃がすために設けられ、鉄、アルミニウム、銅等の熱伝導率の高い板状の金属を屈曲させて形成される。絶縁ケース２に収容された収容部６ａの上面とセラミック基板３の下面とは、極薄で熱伝導率及び耐熱温度の高い接着剤１０によって接着され、両面が接着剤１０を介して面接触する。また、絶縁ケース２の外側に位置し、取付穴６ｂが形成された取付部６ｃが、図４に示すように、この抵抗器１を取付対象物１１に取り付けるための取付部材としても機能する。取付部６ｃは、ねじ１２によって取付対象物１１に固定される。収容部６ａと取付部６ｃの中間に位置する中間部６ｄによって絶縁ケース２の側面側の一つの開口が閉じられている。

セメント９は、抵抗素子５等を絶縁ケース２に収容した状態で絶縁ケース２内に充填して硬化することで抵抗素子５等を絶縁ケース２内に封止する。このセメント９には、砂状又は粉末状の石英、ジルコニア、アルミナ、雲母等からなる耐熱絶縁材を主成分とし、シリコーン樹脂等のバインダー材を少量含む耐熱絶縁充填剤等を用いることができる。

上記構成を有する抵抗器１によれば、抵抗素子５で発生した熱が直接接着剤１０、熱拡散板６の収容部６ａ、中間部６ｄ、取付部６ｃ、ねじ１２を伝わって取付対象物１１に逃げる。この際、抵抗素子５を構成するセラミック基板３の下面と熱拡散板６の収容部６ａの上面とが接着剤１０を介して面接触し、取付部６ｃの下面も取付対象物１１の上面と面接触し、ねじ１２によって取付部６ｃの下面と取付対象物１１の上面との接触が安定した状態で維持され、ねじ１２を通じても熱が伝導されるため、抵抗器１を小型化した場合でも放熱効果に優れる。

尚、上記実施の形態においては、熱拡散板６の中間部６ｄによって絶縁ケース２の側面側の一つの開口を閉じたが、絶縁ケース２を箱状に形成し、その内壁に熱拡散板６の中間部６ｄを沿わせた後、上記取付部６ｃのみを箱状の絶縁ケース２から導出するように構成することもできる。

次に、本発明に係るセメント抵抗器の第２の実施形態について図５を参照しながら説明する。

この抵抗器２１は、熱拡散板２６の絶縁ケース２からの導出要領が第１の実施形態における抵抗器１と異なり、絶縁ケース２の長手方向の側面側に導出される。図示を省略するが、熱拡散板２６は、絶縁ケース２の内部において、セラミック基板と厚膜ペーストからなる抵抗素子のセラミック基板に接着剤を介して面接触する。その他の構成は抵抗器１と同様であって、抵抗器１と同一の構成要素については同一の参照番号を付して説明を省略する。

この抵抗器２１も、熱拡散板２６の取付穴２６ａに、図４に示したねじ１２を挿通させて取付対象物１１に固定することができ、抵抗素子で発生した熱を直接接着剤、熱拡散板２６、ねじ１２を経由させて取付対象物１１に逃がすことができ、放熱効果に優れる。

次に、本発明に係るセメント抵抗器の第３の実施形態について図６を参照しながら説明する。

この抵抗器３１は、熱拡散板３６の絶縁ケース２から導出された取付部３６ａ、３６ｂを２つ有するものであって、各々の取付部３６ａ、３６ｂに取付穴３６ｃ、３６ｄが形成され、図４に示したねじ１２を用いて２点で取付対象物１１に固定することができる。図示を省略するが、熱拡散板３６は、絶縁ケース２の内部において、セラミック基板と厚膜ペーストからなる抵抗素子のセラミック基板に接着剤を介して面接触する。その他の構成は抵抗器１と同様であって、抵抗器１と同一の構成要素については同一の参照番号を付して説明を省略する。

この抵抗器３１によっても、抵抗素子で発生した熱を直接接着剤、熱拡散板３６の２つの取付部３６ａ、３６ｂ、ねじ１２を経由させて取付対象物１１に逃がすことができ、放熱効果に優れる。また、２点で抵抗器３１を支持することで、抵抗器３１が多少大きくとも安定して取付対象物１１に取り付けることができる。

次に、本発明に係るセメント抵抗器の第４の実施形態について図７を参照しながら説明する。

この抵抗器４１は、熱拡散板４６の絶縁ケース２から導出された取付部４６ａ、４６ｂ、４６ｃを３つ有するものであって、各々の取付部４６ａ〜４６ｃに取付穴４６ｄ〜４６ｆが形成され、図４に示したねじ１２を用いて３点で取付対象物１１に固定することができる。図示を省略するが、熱拡散板４６は、絶縁ケース２の内部において、セラミック基板と厚膜ペーストからなる抵抗素子のセラミック基板に接着剤を介して面接触する。その他の構成は抵抗器１と同様であって、抵抗器１と同一の構成要素については同一の参照番号を付して説明を省略する。

この抵抗器４１によっても、抵抗素子で発生した熱を直接接着剤、熱拡散板３６の３つの取付部４６ａ〜４６ｃ、ねじ１２を経由させて取付対象物１１に逃がすことができ、放熱効果に優れる。また、３点で抵抗器３１を支持することで、抵抗器３１が多少大きくとも安定して取付対象物１１に取り付けることができる。

次に、本発明に係るセメント抵抗器の第５の実施形態について図８を参照しながら説明する。

この抵抗器５１は、第１の実施形態において屈曲していた熱拡散板６を屈曲させずに帯板状のまま絶縁ケース２に収容した熱拡散板５６を備え、絶縁ケース２に形成したスリット状の開口部から導出させたものである。取付穴５６ａに図４に示したねじ１２を挿入し、取付対象物１１に固定することができる。図示を省略するが、熱拡散板５６は、絶縁ケース２の内部において、セラミック基板と厚膜ペーストからなる抵抗素子のセラミック基板に接着剤を介して面接触する。その他の構成は抵抗器１と同様であって、抵抗器１と同一の構成要素については同一の参照番号を付して説明を省略する。

この抵抗器５１によっても、抵抗素子で発生した熱を直接接着剤、熱拡散板５６の取付部、ねじ１２を経由させて取付対象物１１に逃がすことができ、放熱効果に優れる。

次に、本発明に係るセメント抵抗器の第６の実施形態について図９を参照しながら説明する。

この抵抗器６１は、第１の実施形態における抵抗器１の熱拡散板６に厚膜ペースト４からの片極（マイナス極）４ａを接続し、熱拡散板６を電極の一つとして機能させたものである。その他の構成は抵抗器１と同様であって、抵抗器１と同一の構成要素については同一の参照番号を付して説明を省略する。これによって、部品点数が削減されると共に、熱拡散板６を電極の一つとしてバスバー等に接続し、ねじ１２が緩んでも通電しなくなって安全である。

次に、本発明に係るセメント抵抗器の第７の実施形態について図１０を参照しながら説明する。

この抵抗器７１は、第１の実施形態における抵抗器１にブラケット７８を設け、ブラケット７８に強度部材としての役割を担わせたものである。図示を省略するが、絶縁ケース２の内部には、セラミック基板に厚膜ペーストを印刷して形成された厚膜抵抗素子が収容され、厚膜抵抗素子等がセメント等で封止される。

ブラケット７８は、矩形板状の基部７８ａから取付部７８ｂが突出し、取付部７８ｂに取付穴７８ｃが形成される。基部７８ａから上方に向かって側面部７８ｄ、７８ｅが立ち上がり、各々の側面部７８ｄ、７８ｅから爪部７８ｆが突出する。基部７８ａ、側面部７８ｄ、７８ｅ、爪部７８ｆによってブラケット７８全体が絶縁ケース２に装着される。

この抵抗器７１は、熱拡散板６の取付穴６ｂに図４に示したねじ１２を挿通させて取付対象物１１に固定することができると共に、ブラケット７８の取付穴７８ｃにねじを挿通させて取付対象物に固定することができ、抵抗器７１が大きくとも安定して取付対象物１１等に取り付けることができる。

尚、本実施の形態におけるブラケット７８の形状や構造は、上記のものに限定されることなく種々の形状等を採用することができ、絶縁ケース２への装着要領も種々の形態を採ることができる。

尚、上記各実施の形態においては、熱拡散板６等が取付対象物１１に取り付けるための取付部材や電極の一つとしても機能していたが、別途上記ブラケット７８のような取付部材を設け、熱拡散板６等を熱の拡散のための専用部品として用いることもできる。

１、２１、３１、４１、５１、６１、７１ 抵抗器
２ 絶縁ケース
３ セラミック基板
４ 厚膜ペースト
５ 抵抗素子
６、２６、３６、４６、５６ 熱拡散板
７ コード
９ セメント
１０ 接着剤
１１ 取付対象物
１２ ねじ
７８ ブラケット

Claims (4)

1. セラミック基板に厚膜ペーストを印刷して形成される抵抗素子と、
   該抵抗素子の端子と、
   前記抵抗素子と前記端子を収容する絶縁ケースと、
   前記セラミック基板の前記厚膜ペーストを印刷した面の反対側の面に面接触すると共に、前記絶縁ケースから導出され、前記端子とは別に設けられる熱拡散板とを備え、
   前記抵抗素子及び前記端子を前記絶縁ケースに収容した状態で該絶縁ケース内にセメントを充填して硬化させたことを特徴とするセメント抵抗器。
2. 前記熱拡散板は、該セメント抵抗器を取付対象物に取り付けるための取付部材としても機能す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. 前記熱拡散板は、前記取付対象物に少なくとも１本のねじにより取り付けられることを特徴とする請求項２に記載のセメント抵抗器。
4. 前記熱拡散板は、該セメント抵抗器の電極の一つとしても機能することを特徴とする請求項１、２又は３に記載のセメント抵抗器。