JP7440074B2 - 固定抵抗器用のケース及び固定抵抗器 - Google Patents

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固定抵抗器用のケース及び固定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に示すように、セラミック製のケース（４）の収納部（１０）内に、両端にリード線（１），（２）を接続した抵抗素子（３）を収納し、その際、予め一方のリード線（１）を他方のリード線（２）と平行になるように折り曲げておくことで両リード線（１），（２）をケース（４）の同一の側壁に設けた一対の溝（６），（６´）に挿入し、さらに当該収納部（１０）内に充填材（１１）を充填して構成されていた。

実開昭５１－４４５号公報

上記充填材（１１）として、従来は、液体ワニスを使用した液体セメントが用いられていた。しかし、ケースの収納部内に液体セメントを充填した後、すぐに熱を加えて乾燥しようとすると、気泡が発生して乾燥後に空洞ができてしまう虞があった。空洞ができると、通水パイプなどの被加熱体の加熱効率が悪くなる。一方、前記液体セメントを充填した後、２４時間程度自然乾燥させれば気泡の発生を防ぐことはできるが、製品完成までに時間を要してしまう。

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、液体セメントに比べて粉体セメントは粘性がないため、狭い隙間（特にケース内で折り返して収納するリード線の下側）への充填が行いにくく、このため抵抗素子及びリード線を収納したケースの収納部内に粉体セメントが充分に充填されず、内部に空間が残ってしまう虞があった。内部に空間が残った状態で加熱すると、充填材の中に空洞ができてしまい、所望の加熱性能が発揮できない虞があった。さらにリード線の下に空間があると、粉体セメントを加熱して固める際に、当該空間の膨張によってリード線が持ち上がってしまい、当該リード線を正規の位置に位置させることができず、同時にリード線の持ち上がりに伴って充填材も持ち上がってしまう虞もあった。

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、ケースの収納部内にリード線付きの抵抗素子を収納して充填材を充填した際、充填材の充填されない空間（特にリード線下側の空間）が生じにくい固定抵抗器用のケース及び固定抵抗器を提供することにある。

本発明は、両端にリード線を接続した抵抗素子がその一方のリード線を折り返して前記抵抗素子と並列にさせた状態で収納され且つ充填材が充填される収納部を有する固定抵抗器用のケースにおいて、前記ケースの一面に前記収納部の開口を設け、且つ前記ケースの前記収納部周囲の一側壁に、前記一対のリード線を引き出す引出部を設け、前記ケースの開口側から前記収納部底面を投影した際に、前記折り返したリード線を配置する収納部底面の少なくとも前記引出部近傍の高さを、前記抵抗素子を配置する収納部底面の高さ、及び、他方の折り返していないリード線を配置する収納部底面の少なくとも前記引出部近傍の高さよりも高い位置としたことを特徴としている。
本発明によれば、収納部内に抵抗素子を収納した際、折り返したリード線と、これに対向する収納部底面との間の隙間を小さくすることができるので、当該収納部内に充填材を充填した際、収納部底面と折り返したリード線の間に生じる空間（空洞）の発生を効果的に抑制・防止することができる。

また本発明は、上記固定抵抗器用のケースと、両端にリード線を接続した抵抗素子と、充填材と、を具備し、前記抵抗素子はその一方のリード線を折り返して前記抵抗素子と並列にさせた状態で前記ケースの収納部に収納されており、且つ前記抵抗素子に接続されている一対のリード線は前記ケースの引出部から引き出されており、前記充填材は前記ケースの収納部に充填されている固定抵抗器にある。
本発明によれば、ケースの収納部底面と折り返したリード線の間に生じる空間の発生を効果的に抑制・防止した固定抵抗器を提供することができる。この固定抵抗器によれば、充填材中に空洞が生じにくいので、所望の加熱性能を発揮することができる。また空間（空洞）によるリード線の持ち上がりを防止でき、当該リード線を正規の位置に位置させることができる。

本発明によれば、ケースの収納部内にリード線付きの抵抗素子を収納して充填材を充填した際、収納部底面と折り返したリード線の間に生じる空間（空洞）の発生を抑制・防止することができる。

固定抵抗器１の斜視図である。 固定抵抗器１の分解斜視図である。 ケース１０を示す図であり、図３（ａ）は斜視図、図３（ｂ）は平面図、図３（ｃ）は図３（ｂ）のＡ－Ａ断面矢視図、図３（ｄ）は図３（ｂ）のＢ－Ｂ断面矢視図である。 固定抵抗器１の製造方法説明図である。 固定抵抗器１の製造方法説明図である。 固定抵抗器１の製造方法説明図である。 固定抵抗器１の製造方法説明図である。 固定抵抗器１の製造方法説明図である。 固定抵抗器１の製造方法説明図である。

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実施形態にかかる固定抵抗器１の斜視図、図２は固定抵抗器１の分解斜視図である。これらの図に示すように、固定抵抗器１は、両端にリード線５１，５３を接続した抵抗素子４０を、その一方のリード線５１を折り返して抵抗素子４０と並列にさせた状態で、ケース１０に設けた収納部１１内に収納すると共に、当該収納部１１内に充填材６０を充填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から充填材６０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３はケース１０を示す図であり、図３（ａ）は斜視図、図３（ｂ）は平面図、図３（ｃ）は図３（ｂ）のＡ－Ａ断面矢視図、図３（ｄ）は図３（ａ），（ｂ）のＢ－Ｂ断面矢視図である。これらの図に示すように、ケース１０は、略四角柱状のセラミックス製であって、その上面（天面）１０ａに略矩形凹状の収納部１１の開口１３を設け、またケース１０の下面１０ｂをこの固定抵抗器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構成されている。

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３（ｄ）に示すように、その横断面は、略Ｕ字形状になっている。また収納部１１の外周４つの側壁１０１，１０３，１０５，１０７の内の一つの側壁１０１（ケース１０の長手方向に直交する一対の側壁の一方）には、その上辺に凹溝状（略Ｕ字状）となる一対の引出部１５，１７が並列に形成されている。引出部１５，１７は、収納部１１に連通している。引出部１５，１７は同一形状であり、その幅寸法は、リード線５１，５３の外径寸法と略同じ寸法に形成されている。

また、ケース１０の開口１３側から収納部底面１１１（１１１Ａ，１１１Ｂ）を投影した際、折り返したリード線５１を配置する収納部底面１１１Ａの部分、即ち、収納部底面１１１の内の、折り返したリード線５１に対向する部分は、前記引出部１５を設けた側壁１０１側から当該側壁１０１に対向する側壁１０５側に向けて高さが徐々に低くなっていく勾配面（スロープ）となっている。さらに言えば、前記収納部底面１１１（１１１Ａ，１１１Ｂ）の内の、折り返したリード線５１を配置する収納部底面１１１Ａの少なくとも前記引出部１５近傍の高さを、抵抗素子４０を配置する収納部底面１１１Ｂの高さよりも高い位置としている。

抵抗素子（固定抵抗素子）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４１，４３を被せ、その際、リード線５１，５３から引き出した電線５２，５４をキャップ４１，４３に挟み込み、この状態でキャップ４１，４３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。

次に、固定抵抗器１の製造方法を説明する。図４乃至図９は、固定抵抗器１の製造方法説明図であり。図６，図８は図３（ｃ）に相当する断面を示し、図７，図９は図３（ａ），（ｂ）のＣ－Ｃ線における断面相当部分を示している。まず図２に示すように、一方のリード線５１をその電線５２部分からキャップ４１の端面の外側を回して折り返し、抵抗素子４０と並列させた状態とする。そしてこの状態の抵抗素子４０及びリード線５１，５３を、図４，図５に示すように、ケース１０の開口１３から収納部１１内に収納し、その際、両リード線５１，５３をそれぞれケース１０の各引出部１５，１７に挿入（圧入）する。

このとき、図７に示すように、上記折り返した側のリード線５１は、折り返した位置から引出部１５に向けてその高さを高くしていくように勾配を有しているが、同時にケース１０のリード線５１に対向する収納部底面１１１Ａも同様に傾斜しているので、リード線５１は収納部底面１１１Ａ上に略当接・載置される状態、即ちリード線５１と収納部底面１１１Ａとの間に隙間が略存在しない状態となる。

そして、図１，図８，図９に示すように、抵抗素子４０などを収納した収納部１１及び両引出部１５，１７内に充填材６０を充填する。このとき、もしケース１０の収納部底面１１１Ａに勾配を設けていなかったとすると、抵抗素子４０に接続して折り返したリード線５１が引出部１５に向かって斜め上方に傾斜することでその下側に形成される収納部底面１１１Ａとの間の隙間（スペース）が大きくなり、この隙間に上記充填材６０が充填されにくくなり、空間が生じ、上記「発明が解決しようとする課題」で説明したような問題が生じる。一方、本実施形態のように、ケース１０の収納部底面１１１Ａに勾配を形成しておくと、上記空間がほとんど生じず、下記する充填材６０の加熱時に、当該空間によるリード線５１の持ち上がりを防止できる。

そして前記充填した充填材６０を加熱乾燥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、固定抵抗器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固定抵抗器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、その被装着面（底面）１０ｂが当接するように装着される。そして一対のリード線５１，５３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。この固定抵抗器１の充填材６０中には、上述のように空洞が生じにくいので、所望の加熱性能を発揮することができる。

ところで上記ケース１０では、リード線５１を配置する収納部底面１１１Ａを直線状の勾配面とすることで、当該勾配面とリード線５１との間の隙間を小さくする構成としたが、勾配面以外の各種形状によって、収納部底面１１１Ａとリード線５１との間の隙間を小さくするように構成しても良い。即ち、折り返したリード線５１を配置する収納部底面１１１Ａの少なくとも引出部１５近傍の高さを、抵抗素子４０を配置する収納部底面１１１Ｂの高さよりも高い位置とすることで、収納部底面１１１Ａとリード線５１との間の隙間（少なくともその一部）を小さくする構成であればよい。

また上記実施形態では、充填材６０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も良い。粉体セメントを充填する場合に比べて液体セメントを充填する方が、収納部底面１１１Ａとリード線５１との間の空隙は生じにくいが、空隙が生じる場合もあるので、液体セメントからなる充填材においても効果がある。

以上説明したように、固定抵抗器１用のケース１０は、両端にリード線５１，５３を接続した抵抗素子４０を、その一方のリード線５１を折り返して抵抗素子４０と並列にさせた状態で収納する収納部１１を有し、前記ケース１０の上面（一面）１０ａに前記収納部１１の開口１３を設け、且つ前記ケース１０の前記収納部１１周囲の一側壁１０１に、前記一対のリード線５１，５３を引き出す引出部１５，１７を設け、前記ケース１０の開口１３側から前記収納部底面１１１を投影した際に、前記折り返したリード線５１を配置する収納部底面１１１Ａの少なくとも前記引出部１５近傍の高さを、前記抵抗素子４０を配置する収納部底面１１１Ｂの高さよりも高い位置としたので、収納部１１内に抵抗素子４０を収納した際、折り返したリード線５１と、これに対向する収納部底面１１１Ａとの間の隙間を小さくすることができる。これによって当該収納部１１内に充填材６０を充填した際、収納部底面１１１Ａとリード線５１の間に生じる空間（空洞）の発生を効果的に抑制・防止することができる。

特に上記ケース１０は、折り返したリード線５１を配置する収納部底面１１１Ａに、前記引出部１５を設けた側壁１０１側から当該側壁１０１に対向する側壁１０５側に向けて高さが低くなるような勾配を設けているので、ケース１０の収納部１１内に抵抗素子４０を収納した際、折り返したリード線５１は、折り返した部分から引出部１５に向けて徐々に高さが高くなるような勾配を有するが、当該勾配に合わせた上記収納部底面１１１Ａによって、両者間の隙間を全体にわたって小さくすることができる。これによって、当該収納部１１内に充填材６０を充填した際、収納部底面１１１Ａとリード線５１の間に生じる空間の発生をさらに効果的に抑制・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、本発明にかかる固定抵抗器は、ヒータ用の固定抵抗器とそのケースに限定されず、ヒータ用以外の各種用途に用いる固定抵抗器とそのケースに適用しても良い。また上記実施形態では、リード線５１，５３として、電線をビニールなどの絶縁被覆で覆った構造の電線（ビニール等の被覆電線）を用いたが、鋼線などの他の構造のリード線を用いても良い。鋼線を用いた場合は、鋼線をキャップ４１，４３に溶接してもよい。その際、折り返した鋼線には被覆を施すことが好ましい。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 固定抵抗器
１０ ケース
１０ａ 上面（天面）
１０ｂ 下面
１０１，１０３，１０５，１０７ 側壁
１１ 収納部
１１１（１１１Ａ，１１１Ｂ） 収納部底面
１３ 開口
１５ 引出部
１７ 引出部
４０ 抵抗素子
５１ リード線
５３ リード線

Claims (2)

1. 両端にリード線を接続した抵抗素子がその一方のリード線を折り返して前記抵抗素子と並列にさせた状態で収納され且つ充填材が充填される収納部を有する固定抵抗器用のケースにおいて、
   前記ケースの一面に前記収納部の開口を設け、且つ前記ケースの前記収納部周囲の一側壁に、前記一対のリード線を引き出す引出部を設け、
   前記ケースの開口側から前記収納部底面を投影した際に、前記折り返したリード線を配置する収納部底面の少なくとも前記引出部近傍の高さを、前記抵抗素子を配置する収納部底面の高さ、及び、他方の折り返していないリード線を配置する収納部底面の少なくとも前記引出部近傍の高さよりも高い位置としたことを特徴とする固定抵抗器用のケース。
2. 請求項１に記載の固定抵抗器用のケースと、両端にリード線を接続した抵抗素子と、充填材と、を具備し、
   前記抵抗素子はその一方のリード線を折り返して前記抵抗素子と並列にさせた状態で前記ケースの収納部に収納されており、且つ前記抵抗素子に接続されている一対のリード線は前記ケースの引出部から引き出されており、
   前記充填材は前記ケースの収納部に充填されている固定抵抗器。

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