JP7389469B2

JP7389469B2 - 抵抗素子収納用ケース及び抵抗器

Info

Publication number: JP7389469B2
Application number: JP2019237168A
Authority: JP
Inventors: 大宇川崎; 康裕森; 芳行溝尻
Original assignee: 帝国通信工業株式会社
Priority date: 2019-12-26
Filing date: 2019-12-26
Publication date: 2023-11-30
Anticipated expiration: 2039-12-26
Also published as: JP2021106225A

Description

本発明は、給湯器の凍結防止ヒータ用の抵抗器などとして用いて好適な抵抗素子収納用ケース及び抵抗器に関するものである。

従来、例えば、給湯器の通水パイプの凍結防止のため、通水パイプにヒータ用の抵抗器を取り付ける場合がある。この種の抵抗器は、例えば特許文献１の図１，図２などに示すように、セラミック製のケース（１０）の収納部（１１）内に、両端にリード線（５５），（５７）を接続した抵抗素子（５０）を収納した上で、当該収納部（１１）内に充填材（８０）として液体ワニスを使用した液体セメントを充填して構成されていた。

特開２０１７－００４７００号公報

上述のように、従来は、充填材（８０）として液体ワニスを使用した液体セメントを収納部（１１）に充填していたが、充填した液体ワニスを硬化させる際に気泡が発生しないようにするため、２４時間程度自然乾燥させる必要があり、製品完成までに時間を要してしまうという課題があった。

そこで本願発明者は、液体セメントの代わりに、粉体セメントを使用することを試みた。粉体セメントは、絶縁粉体の表面にワニスを塗布したものであり、これをケースの収納部内に充填した後に加熱し、前記ワニスを溶かして粉体同士を接着後、冷却・硬化（固化）させる。このように粉体セメントを使用した場合は、上記液体セメントのような長時間の自然乾燥の必要がないので、製品完成までの時間を短縮することができる。

しかし、粉体セメントは液体セメントに比べて軽いため、リード線をケースに設けた凹状のリード線挿入部に挿入した際に、当該リード線がリード線挿入部の内底面から浮き上がり易く、このためリード線挿入部の内底面とリード線との間に隙間が生じ易くなる。しかも、その後充填するセメントが粉体セメントの場合は粘性が無いため、液体セメントに比べて当該隙間に粉体セメントが入り込みにくい。そしてこの隙間がセメントによって充填されないと、当該隙間がそのまま残ってしまうので、当該隙間から液体や湿気が入り込み易くなり、抵抗素子の防水・絶縁が確実に行えなくなってしまう虞があった。

この問題は、液体セメントの場合でも生じる虞があるが、上述のように、粉体セメントの場合はその恐れが顕著になる。

本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、防水・絶縁を確実に行うことができる抵抗素子収納用ケース及び抵抗器を提供することにある。

本発明は、抵抗素子を収納する抵抗素子収納部を有する抵抗素子収納用ケースにおいて、前記抵抗素子収納用ケースの上面には、前記抵抗素子収納部の開口を設け、且つ少なくとも前記抵抗素子収納用ケースの前記抵抗素子収納部周囲の一側面に、リード線挿入溝を設けてその溝用開口を前記開口に繋げ、前記リード線挿入溝の対向する内壁の少なくとも何れか一方に、前記抵抗素子に接続するリード線の外径寸法よりも当該対向する内壁間の幅寸法を狭くする突起部を形成し、且つ、前記リード線挿入溝の内底面に前記リード線を当接させる弾性を有するシール層を形成したことを特徴としている。
本発明によれば、突起部によって、リード線挿入溝に挿入される抵抗素子のリード線の浮き上がりを確実に防止することができる。これによって、リード線挿入部の内底面とリード線との間に隙間が生じなくなり、この抵抗素子収納用ケースを用いて構成される抵抗器内部（抵抗素子）の防水・絶縁を確実に行うことができる。

また本発明は、上記特徴に加え、前記リード線挿入溝の対向する内壁は、前記突起部から前記溝用開口側に向けてその幅寸法が広がる形状に形成されていることを特徴としている。
本発明によれば、リード線をリード線挿入溝に挿入して突起部の下側まで押し込んでいく際に、その挿入作業をスムーズに行うことができる。

また本発明は、上記抵抗素子収納用ケースの抵抗素子収納部内に抵抗素子を収納すると共に、当該抵抗素子に接続したリード線を前記リード線挿入溝に挿入して当該リード線挿入溝の突起部の下側まで押し込んで当該リード線を前記シール層に当接させた状態で前記抵抗素子収納用ケースの外部に引き出し、さらに前記抵抗素子収納部に充填材を充填することで構成される抵抗器にある。
本発明によれば、抵抗素子の防水・絶縁を確実に行った抵抗器を提供することができる。
特に、充填材として粉体セメントを使用した場合は、上述のように、製品完成までの時間を短縮することができる上、効果的な防水・絶縁を図ることができる。

本発明によれば、防水・絶縁を確実に行うことができる抵抗素子収納用ケース及び抵抗器を提供することができる。

抵抗器１の斜視図（但し、溝封止用シール材８５の記載を省略）である。抵抗器１の製造方法説明図である。抵抗器１の分解斜視図である。抵抗素子収納用ケース１０を示す図であり、図４（ａ）は斜視図、図４（ｂ）は図４（ｃ）のＡ－Ａ断面図、図４（ｃ）は平面図、図４（ｄ）は図４（ｃ）のＢ－Ｂ断面図である。リード線挿入溝１５を側面１０ｆの外側から見た要部拡大図である。抵抗器１の製造方法説明図（図４（ｄ）に相当する断面図）である。抵抗器１の製造方法説明図（図５に相当する部分）である。抵抗器１の製造方法説明図（図５に相当する部分）である。抵抗器１の製造方法説明図（図５に相当する部分）である。抵抗器１の製造方法説明図（図４（ｄ）に相当する断面図）である。抵抗器１の製造方法説明図（図５に相当する部分）である。抵抗器１の製造方法説明図（図４（ｄ）に相当する断面図）である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の１実施形態に係る抵抗器１の斜視図（但し、溝封止用シール材８５の記載を省略している）である。また図３は、抵抗器１の分解斜視図である。これらの図に示すように、抵抗器１は、抵抗素子収納用ケース（以下「ケース」という）１０に設けた抵抗素子収納部１１内に抵抗素子４０を収納すると共に、当該抵抗素子収納部１１内に充填材６０を充填し、当該充填材６０の上面にシール材７０を塗布し、前記抵抗素子４０に接続したリード線５１，５１をケース１０の外部に引き出し、さらにリード線５１，５１を引き出す部分を防水するための溝封止用シール材８１，８５を塗布して構成されている。なお以下の説明において、「上」とはケース１０から抵抗素子４０や充填材６０側を見る方向をいい、「下」とはその反対方向をいうものとする。

図４はケース１０を示す図であり、図４（ａ）は斜視図、図４（ｂ）は図４（ｃ）のＡ－Ａ断面図、図４（ｃ）は平面図、図４（ｄ）は図４（ｃ）のＢ－Ｂ断面図である。これらの図に示すように、ケース１０は、四角柱状のセラミックス製であって、その上面（天面）１０ａに略矩形凹状の抵抗素子収納部１１を設け、またケース１０の底面１０ｃをこの抵抗器１によって加熱される図示しない被加熱体を当接する被装着面としている。

抵抗素子収納部１１は、抵抗素子４０を収納できる寸法形状に形成されており、図４（ｂ）に示すように、横断面が略Ｕ字形状になっていて、ケース１０の上面にこの抵抗素子収納部１１の開口１３を設けている。また抵抗素子収納部１１の内底面の長手方向の両端側には、抵抗素子位置決め部１９，１９が、当該内底面から突出して段部となるように設けられている。

ケース１０の長手方向の両側面１０ｅ，１０ｆには、その上辺に凹溝状（略Ｕ字状）となるリード線挿入溝１５，１５が形成されている。リード線挿入溝１５，１５は、収納部１１に連通しており、またその上端の溝用開口１７，１７は前記開口１３に繋がっている。リード線挿入溝１５の幅寸法は、リード線５１の外径寸法とほぼ同じ寸法に形成されている。またリード線挿入溝１５の内底面２１は、リード線５１の外径寸法形状とほぼ同一内径寸法形状の半円弧状に形成されている。

図５は、リード線挿入溝１５を、側面１０ｆの外側から見た要部拡大図である。同図に示すように、リード線挿入溝１５は、対向面となる内壁１５ａ，１５ａの上下方向の中間位置に、それぞれ突起部２３，２３を形成して構成されている。

両突起部２３，２３は、何れも対向する同一高さ位置に同一形状（左右対称）で形成されており、両突起部２３，２３の先端部分ａ１，ａ１間を結ぶ幅寸法Ｌ１は、上記リード線５１の外径寸法よりも小さく（狭く）なっている。また、リード線挿入溝１５の両突起部２３，２３よりも下側のエリアは、リード線５１を収納するリード線収納部２５となっている。リード線収納部２５の幅寸法Ｌ２、即ち、リード線収納部２５における対向する内壁１５ａ，１５ｂ間の幅寸法Ｌ２は、リード線５１の外径寸法とほぼ同一に形成されている。

また、リード線挿入溝１５の溝用開口１７の部分は、内壁１５ａ，１５ａ間の幅寸法を上方向に向かって大きく広げていく傾斜面からなるリード線挿入口部２７となっている。リード線挿入口部２７の下端の部分（挿入ガイド部始端部分）ａ２と、前記突起部２３の先端部分ａ１とを結ぶ内壁１５ａは、直線状の緩い傾斜面となっており、両突起部２３，２３の先端部分ａ１，ａ１間を結ぶ幅寸法Ｌ１は、前記挿入ガイド部始端部分ａ２，ａ２間を結ぶ幅寸法Ｌ３よりも少し小さく（狭く）なっている。これによって、先端部分ａ１と挿入ガイド部始端部分ａ２を結ぶ内壁１５ａは、下方向に向かってゆるやかに内側に向かって傾斜する傾斜面からなるリード線挿入ガイド部２９を形成している。ここで幅寸法Ｌ３は、この実施形態では、前記幅寸法Ｌ２と同様、リード線５１の外径寸法とほぼ同一に形成されている。

以上説明したように、本実施形態に用いるケース１０のリード線挿入溝１５の内壁１５ａ，１５ａには、抵抗素子４０に接続するリード線５１の外径寸法よりも当該内壁１５ａ，１５ａの幅寸法Ｌ１を狭くする突起部２３，２３を形成し、またリード線挿入溝１５の内壁１５ａ，１５ａは、突起部２３，２３から溝用開口１７側に向けてその幅寸法が広がる形状に形成されている．

図１～図３に戻って、抵抗素子（固定抵抗器）４０は、円柱状の絶縁棒の外周に抵抗線を巻き付け、その両端に金属製のキャップ４１，４１を被せ、その際、リード線５１，５１から引き出した電線５３，５３をキャップ４１，４１に挟み込み、この状態でキャップ４１，４１の外周側面をかしめて構成されている。なお抵抗素子４０の構造がこの実施形態の構造に限定されないことは言うまでもない。

充填材６０は、この実施形態では、粉体セメントを用いている。粉体セメントとは、粒径の異なる複数種類の絶縁粉（この例では珪石の粉）にワニスを塗布した粉体であり、熱を加えることでワニスを溶融して粉体同士を相互に結合して接着し、冷却することで一体に固化するものである。

シール材７０と溝封止用シール材８１，８５は、シリコン樹脂（シリコンゴム）である。

次に、抵抗器１の製造方法を説明する。図２及び図６乃至図１２は、抵抗器１の製造方法説明図であり、図６，図１０，図１２は図４（ｄ）に相当する断面を示しており、図７乃至図９，図１１は図５に相当する部分を示している。まず図６に示すように、ケース１０の両リード線挿入溝１５，１５の内底面２１，２１に、溝封止用シール材８１，８１を塗布し乾燥する。これによって内底面２１上に、弾性を有するシール層１５Ａが形成される。

次に、図２，図６に示すように、ケース１０の開口１３から抵抗素子収納部１１内に抵抗素子４０を収納し、その際、抵抗素子４０の両端に接続された一対のリード線５１，５１をそれぞれケース１０の各リード線挿入溝１５，１５に挿入（圧入）する。このとき、抵抗素子４０は、一対の抵抗素子位置決め部１９，１９の間に挿入されて位置決めされる。

図７乃至図９は、リード線挿入溝１５にリード線５１を挿入する際の挿入状態を示す図である。これらの図において、リード線挿入溝１５の内底面２１には、前記シール層１５Ａが形成されている。まず図７に示すように、リード線挿入溝１５の溝用開口１７からリード線５１をリード線挿入口部２７に挿入すると、リード線５１は、挿入ガイド部始端部分ａ２に当接する。そのままリード線５１を押し込んでいくと、リード線５１はリード線挿入ガイド部２９内に挿入されてゆくが、リード線挿入ガイド部２９における幅寸法はリード線５１の外径寸法よりも下方向に向かって小さくなっていくので、図８に示すように、弾性を有するリード線５１の外周部分がリード線挿入ガイド部２９の内壁１５ａによって圧縮され、少しずつ変形していく。そして、図９に示すように、リード線５１が突起部２３を乗り越えると（突起部２３の下側まで押し込まれると）、変形していた外形形状がほぼ元の形状に戻るとともに、リード線収納部２５内に収納される。リード線収納部２５内に収納されたリード線５１は、前記シール層１５Ａに弾接した状態で、その上部は突起部２３に係止される。シール層１５Ａは、ケース１０を構成するセラミックの表面と相違し、弾性を有する上に、表面が滑らかなので、容易にリード線５１に密着する。

次に、図１０，図１１に示すように、抵抗素子４０を収納した収納部１１内に充填材６０を充填する。このとき、両リード線挿入溝１５，１５内にも充填材６０を満たす。そしてこの充填材６０を加熱して粉体同士を接着・一体化した後に冷却して固化する。これによって、抵抗素子４０は密封される。

次に、図１２に示すように、ケース１０の両側面１０ｅ，１０ｆのリード線５１，５１の上部であって、各リード線挿入溝１５，１５を塞ぐ位置に、溝封止用シール材８５を塗布する。次に、図１２に示すように、充填材６０の開口１３及び溝用開口１７側の上面を覆うようにシール材７０を塗布し、自然乾燥させる。これによって抵抗器１が完成する。なお上記組立手順はその一例であり、他の各種異なる組立手順を用いて組み立てても良いことはいうまでもない。

そして組み立てられた抵抗器１は、例えば給湯器用の熱交換器の通水パイプの外周面に、その底面（被装着部）１０ｃが当接するように装着される。そして一対のリード線５１，５１間に通電を行えば、抵抗素子４０が加熱され、通水パイプが加熱され、その凍結が防止される。

以上説明したように、ケース１０及びこれを用いた抵抗器１は、リード線挿入溝１５の対向する内壁１５ａ，１５ａに、抵抗素子４０に接続するリード線５１の外径寸法よりも対向する内壁１５ａ，１５ａ間の幅寸法Ｌ１を狭くする突起部２３，２３を形成したので、突起部２３，２３によって、リード線挿入溝１５に挿入されるリード線５１の浮き上がりを確実に防止することができ、リード線５１をリード線挿入部１５の内底面（上記実施形態ではシール層１５Ａの上面が内底面となる。以下同様）に密着させることができる。これによって、リード線挿入部１５の内底面とリード線５１との間に隙間が生じなくなり、当該隙間からの液体や湿気の浸入を防止することができ、抵抗器１内部の防水・絶縁を確実に行うことができる。

特に、充填材６０として粉体セメントを使用した場合は、液体セメントの場合に比べて軽いため、リード線挿入部１５に挿入したリード線５１がリード線挿入部１５の内底面から浮き上がり易く、このためリード線挿入部１５の内底面とリード線５１との間に隙間が生じ易くなるが、本実施形態においては突起部２３を設けているので、前記浮き上がりを確実に防止できる。

また上記ケース１０及びこれを用いた抵抗器１は、リード線挿入溝１５の内壁１５ａ，１５ａが、突起部２３，２３から溝用開口１７側に向けてその幅寸法が広がる形状（Ｌ１＜Ｌ３）に形成されているので、リード線５１をリード線挿入溝１５に挿入して突起部２３，２３の下側まで押し込んでいく際に、その挿入作業をスムーズに行うことができる。

また上記ケース１０を用いた抵抗器１を構成する充填材６０として粉体セメントを使用した場合は、上述のように、製品完成までの時間を短縮することができる上、上述のような効果的な防水・絶縁を図ることができる。

さらに抵抗器１は、ケース１０の抵抗素子収納部１１内に充填した充填材６０の開口１３側の上面を覆うようにシール材７０を塗布したので、抵抗素子収納部１１内への液体又は湿気の浸入をさらに確実に防止でき、ケース１０内部の抵抗素子４０の絶縁をさらに確実に維持することができる。特に、この実施形態では、充填材６０として使用している粉体セメントの防水性が、液体セメントに比べて良いとは言えない、即ち、液体セメントによる充填材は内部が密に固まっているが、粉体セメントによる充填材は内部が粗な状態に固まっているので、液体セメントに比べて絶縁性が低くまた水や湿気が入り易く、このためシール材７０による効果は大きい。また充填材６０として粉体セメントを使用した場合は、その表面が削れ易くなるが、当該表面をシール材７０で覆うので、前記削れの問題も解消できる。

また上記抵抗器１においては、溝封止用シール材８５がリード線５１上部のリード線挿入溝１５を塞ぐので、リード線挿入溝１５側から抵抗素子収納部１１内への液体又は湿気の浸入をさらに効果的に防止することができる。

以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。例えば、上記実施形態では、リード線挿入溝１５の内底面２１に、シール層１５Ａを形成し、このシール層１５Ａ（この場合はシール層１５Ａの上面が内底面となる。）の上にリード線５１を当接する構成としたが、シール層１５Ａを省略し、リード線５１をリード線挿入溝１５の内底面２１に直接当接する構成としても良い。また突起部２３の形状に種々の変更が可能であることは言うまでもなく、要は抵抗素子４０に接続するリード線５１の外径寸法よりも、対向する内壁１５ａ，１５ａ間の幅寸法Ｌ１を狭くする形状であればどのような形状の突起部であっても良い。また突起部２３は何れか一方の内壁１５ａのみに設けても良い。

また上記実施形態では、ケース１０の長手方向の両側面１０ｅ，１０ｆにそれぞれリード線挿入溝１５，１５を設けたが、リード線挿入溝を設ける側面は１つでもよく、その場合は当該１つの側面に２つのリード線挿入溝を設ければよい。またリード線挿入溝は１つだけ設けて、この１つのリード線挿入溝に２本のリード線を挿入しても良い。この場合は、上下２段にわたって２組の突起部を設けても良いし、上側のリード線の上方向への移動を阻止する突起部を１組設けても良い。また３つ以上のリード線挿入溝を設け、これらにそれぞれリード線を挿入しても良い。また本発明にかかる抵抗器は、ヒータ用の抵抗器に限定されず、ヒータ用以外の各種用途に用いる抵抗器に適用しても良い。また上記実施形態では、充填材として粉体セメントを用いたが、その代わりに液体セメントを用いて抵抗器を構成しても良い。

また、上記記載及び各図で示した実施形態は、その目的及び構成等に矛盾がない限り、互いの記載内容を組み合わせることが可能である。また、上記記載及び各図の記載内容は、その一部であっても、それぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は上記記載及び各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。

１抵抗器
１０抵抗素子収納用ケース（ケース）
１１抵抗素子収納部
１３開口
１５リード線挿入溝
１５ａ内壁
１７溝用開口
２３突起部
４０抵抗素子
５１リード線
６０充填材

Claims

抵抗素子を収納する抵抗素子収納部を有する抵抗素子収納用ケースにおいて、
前記抵抗素子収納用ケースの上面には、前記抵抗素子収納部の開口を設け、
且つ少なくとも前記抵抗素子収納用ケースの前記抵抗素子収納部周囲の一側面に、リード線挿入溝を設けてその溝用開口を前記開口に繋げ、
前記リード線挿入溝の対向する内壁の少なくとも何れか一方に、前記抵抗素子に接続するリード線の外径寸法よりも当該対向する内壁間の幅寸法を狭くする突起部を形成し、
且つ、前記リード線挿入溝の内底面に前記リード線を当接させる弾性を有するシール層を形成したことを特徴とする抵抗素子収納用ケース。
請求項１に記載の抵抗素子収納用ケースであって、
前記リード線挿入溝の対向する内壁は、前記突起部から前記溝用開口側に向けてその幅寸法が広がる形状に形成されていることを特徴とする抵抗素子収納用ケース。
請求項１又は２に記載の抵抗素子収納用ケースの抵抗素子収納部内に抵抗素子を収納すると共に、当該抵抗素子に接続したリード線を前記リード線挿入溝に挿入して当該リード線挿入溝の突起部の下側まで押し込んで当該リード線を前記シール層に当接させた状態で前記抵抗素子収納用ケースの外部に引き出し、さらに前記抵抗素子収納部に充填材を充填することで構成される抵抗器。