(57)【要約】【課題】抵抗素子２と温度ヒューズ３との直列接続体Ａを開口部を有する耐熱ケース１内に収容し、該直列接続体Ａのリード導体２１，３１をケース１のスリット１２，１３から引出し、無機質粉末を主成分とし耐熱性効果樹脂をバインダーとする封止材４をケース１内に充填してなり、抵抗素子２の異常通電発熱で温度ヒューズ３を動作させるようにしたヒューズ抵抗器において、高負荷印加のもとでも、封止材４からの易気化成分の蒸発を抑制して白煙の発生を軽減乃至は実質的に零にする。【解決手段】抵抗素子２に接し温度ヒューズ３上に延在する熱伝達板５を封止材４内に埋設している。封止材からの水分の蒸発継続時間及び単位時間当たりの蒸発量を共に抑制でき、白煙の発生を効果的に防止できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
抵抗素子と温度ヒューズとの直列接続体を開口部を有する耐熱ケース内に収容し、該直列接続体のリード導体をケースのスリットから引出し、無機質粉末を主成分とし耐熱性効果樹脂をバインダーとする封止材をケース内に充填してなり、抵抗素子の異常通電発熱で温度ヒューズを動作させるようにしたヒューズ抵抗器において、抵抗素子に接し温度ヒューズ上に延在する熱伝達板を封止材内に埋設したことを特徴とする温度ヒューズ内蔵型抵抗器。
【請求項２】
封止材のバインダーがシリコーン樹脂であることを特徴とする請求項１記載の温度ヒューズ内蔵型抵抗器。
【請求項３】
熱伝達板がセラミックス板であることを特徴とする請求項１〜２記載の温度ヒューズ内蔵型抵抗器。
【請求項４】
温度ヒューズが動作温度１１０℃〜１６０℃の筒型温度ヒューズであることを特徴とする請求項１〜３何れか記載の温度ヒューズ内蔵型抵抗器。
【請求項５】
ケースが底壁と四方側壁とからなるセラミックス製であり、温度ヒューズのリード導体引出用スリット及び抵抗素子のリード導体引出用スリットを前方側壁に有することを特徴とする請求項１〜４何れか記載の温度ヒューズ内蔵型抵抗器。
【請求項６】
ケース開口における充填封止材表面に遮蔽板を埋着したことを特徴とする請求項１〜５何れか記載の温度ヒューズ内蔵型抵抗器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は温度ヒューズ内蔵型抵抗器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ヒューズ抵抗器は、抵抗素子が過電流により所定の許容温度にまで昇温すると通電を遮断して火災等の事故発生を未然に防止するのに使用され、そのヒューズ抵抗器として、図４の（イ）〜（ニ）に示すような温度ヒューズ内蔵型抵抗器（例えば、特許文献１参照）が汎用されている。
【特許文献１】実開昭４８−１０５０３８号  図４の（イ）は温度ヒューズ内蔵型抵抗器の縦断面図を、図４の（ロ）は図４の（イ）におけるロ−ロ断面図を、図４の（ハ）は図４の（イ）におけるハ−ハ断面図を、図４の（ニ）は同温度ヒューズ内蔵型抵抗器の正面図をそれぞれ示している。
【０００３】
図４において、１’は開口を有するセラミックケースである。Ａ’は巻線型抵抗素子２’と筒型温度ヒューズ３’との直列接続体であり、ケース１’内に収容し、抵抗素子２’のリード導体２１’及び温度ヒューズ３’のリード導体３１’をケース前方側壁のスリット１２’及び１３’から引出してある。
４’はケース１’内に充填した耐熱性封止材である。
【０００４】
この温度ヒューズ内蔵型抵抗器に過電流が流れると、抵抗素子が発熱し、その発生熱が抵抗素子からケース外に向け放出され、熱抵抗と熱容量とで定まる時定数で昇温されていく。
この間、温度ヒューズには、抵抗素子と温度ヒューズ間の接続導体や抵抗素子と温度ヒューズとの間の封止材部分を経て抵抗素子の発生熱の一部が伝播されて温度ヒューズも昇温されていく。
この温度ヒューズのヒューズエレメントの温度が融点に達すると温度ヒューズの溶断が開始され、溶断が完結されると通電が遮断される。
溶断開始から溶断完結までの間、抵抗素子の発熱が続いて昇温が継続されるが、溶断完結による通電遮断で抵抗素子の発熱が停止され、それまで熱容量に応じチャージされた熱量が放熱されて全体が所定の時定数で常温に向け冷却されていく。
図２の点線はこの昇温・降温経過を示している。
図２の点線（イ）は抵抗素子の昇温・降温経過を、図２の点線（ロ）は温度ヒューズの昇温・降温経過をそれぞれ示し、時間ｔ０は温度ヒューズの動作開始時点、温度Ｔｓは温度ヒューズの動作開始温度、ｔ１は温度ヒューズの動作完結時点であり、温度ヒューズの動作完結時点ｔ１まではそれぞれ所定の時定数で昇温し、時点ｔ１以降は、それぞれ所定の時定数で降温している。
点線（ハ）に示すように、封止材も時点ｔ１までは昇温し、時点ｔ１以降は降温していく。
その封止材の昇温・降温の温度は場所により異なるが、温度ヒューズとは異なり抵抗素子からの金属導体を経ての熱伝播がないから、温度ヒューズの最高温度である動作完結温度ＴRよりも低い温度にとどめられる。
【０００５】
温度ヒューズ内蔵型抵抗器では、温度ヒューズに動作温度（０．１Ａ以下の電流で１分間に１℃上昇するオイル中で通電が遮断されるときのオイル温度）がほぼ１３５℃の筒型温度ヒューズを使用し、封止材に石英粉末を主成分としシリコーン樹脂をバインダーとしたものを使用しており、石英粉末は炭化されず、バインダーには耐熱性材料を選択しているから、封止材の炭化面での耐熱性の問題はない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、温度ヒューズの動作完結時、封止材が１００℃以上に加熱されるから、この加熱により封止材中の水分等の易気化性物質が蒸発され、周囲温度の如何によっては、その蒸発気体が凝結されて霧粒となり、火災の白煙と錯覚される畏れがある。
特に、前記バインダーとしてのシリコーン樹脂では、未架橋の反応性シリコーンエマルジョンを無機質粉末に混合分散させ、反応性シリコーンのシラノール基間を脱水縮合させて生成されているから、水分を相当に含んでおり、前記白煙の発生が顕著である。
【０００７】
本発明の目的は、抵抗素子と温度ヒューズとの直列接続体を開口部を有する耐熱ケース内に収容し、該直列接続体のリード導体をケースのスリットから引出し、無機質粉末を主成分とし耐熱性効果樹脂をバインダーとする封止材をケース内に充填してなり、抵抗素子の異常通電発熱で温度ヒューズを動作させるようにしたヒューズ抵抗器において、高負荷印加のもとでも、封止材からの易気化成分の蒸発を抑制して白煙の発生を軽減乃至は実質的に零にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る温度ヒューズ内蔵型抵抗器は、抵抗素子と温度ヒューズとの直列接続体を開口部を有する耐熱ケース内に収容し、該直列接続体のリード導体をケースのスリットから引出し、無機質粉末を主成分とし耐熱性効果樹脂をバインダーとする封止材をケース内に充填してなり、抵抗素子の異常通電発熱で温度ヒューズを動作させるようにしたヒューズ抵抗器において、抵抗素子に接し温度ヒューズ上に延在する熱伝達板を封止材内に埋設したことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る温度ヒューズ内蔵型抵抗器は、請求項２の温度ヒューズ内蔵型抵抗器において、封止材のバインダーがシリコーン樹脂であることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る温度ヒューズ内蔵型抵抗器は、請求項１〜２の温度ヒューズ内蔵型抵抗器において、熱伝達板がセラミックス板であることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る温度ヒューズ内蔵型抵抗器は、請求項１〜３の何れかの温度ヒューズ内蔵型抵抗器において、温度ヒューズが動作温度１１０℃〜１６０℃の筒型温度ヒューズであることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に係る温度ヒューズ内蔵型抵抗器は、請求項１〜４の何れかの温度ヒューズ内蔵型抵抗器において、ケースが底壁と四方側壁とからなるセラミックス製であり、温度ヒューズのリード導体引出用スリット及び抵抗素子のリード導体引出用スリットを前方側壁に有することを特徴とする。
【００１３】
請求項６に係る温度ヒューズ内蔵型抵抗器は、請求項１〜５の何れかの温度ヒューズ内蔵型抵抗器において、ケース開口における充填封止材表面に遮蔽板を埋着したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
ヒューズ抵抗器に高負荷が印加されて封止材が加熱されても、封止材にはその加熱で炭化されない耐熱性が付与されているから耐熱性の問題はないが、封止材中の易気化性成分、例えば水分が蒸発されると、周囲温度の如何によっては、水蒸気が凝結されて霧粒化され火災の白煙と錯覚される畏れがある。
しかしながら、熱伝達板のために抵抗素子の発生熱が温度ヒューズに迅速に伝達されて温度ヒューズの溶断動作が速く行われ、それだけ封止材の加熱時間が短くされると共に温度ヒューズに伝達されて温度ヒューズのリード導体を経て外部に放出される熱量の増大分だけ封止材側に伝達される熱量が減じられて封止材の上昇温度がそれだけ低く抑えられるる。この結果、封止材の加熱時間と加熱温度が共に減じられる。
従って、封止材からの水分の蒸発継続時間及び単位時間当たりの蒸発量を共に抑制でき、白煙の発生を効果的に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１の（イ）は本発明に係る温度ヒューズ内蔵型抵抗器の実施例の縦断面図、図１の（ロ）は図１の（イ）におけるロ−ロ断面図、図１の（ハ）は図１の（イ）におけるハ−ハ断面図、図１の（ニ）は同実施例の正面図である。
図１において、１は耐熱性例えばセラミックス製の上側開放ケースであり、低壁と四方側壁とを有し、前方側壁にはリード導体挿通用スリット１２，１３を設けてある。
２は抵抗素子であり、セラミックス等の耐熱コアの両端にリード導体付きキャツプ電極を装着し、コア上に抵抗線を巻き付け、その両端のそれぞれを各キャツプ電極に溶接等により接続してある。
３は温度ヒューズ、例えば筒型温度ヒューズであり、可溶合金片からなるヒューズエレメントの両端にリード導体を溶着し、ヒューズエレメントにフラックスを塗布し、フラックス塗布ヒューズエレメント上に耐熱性筒、例えばセラミックス筒を挿通し、その両端と各リード導体との間を耐熱性封止材、例えば無機質フイラー入りエポキシ樹脂で封止してある。
この筒型温度ヒューズには、動作温度（０．１Ａ以下の電流で１分間に１℃上昇するオイル中で通電が遮断されるときのオイル温度）１１０℃〜１６０℃のものが使用される。
これら抵抗素子２と温度ヒューズ３とは一方のリード導体２１，３１の間隔を所定の間隔とするように他方のリード導体２１１，３１１において直列に接続してある。この接続は溶接により行うことができ、温度ヒューズのヒューズエレメントの熱的損傷を防止するために、温度ヒューズ３の他方のリード導体３１１の長さを充分に長くし、しかも短時間溶接、例えばスポット抵抗溶接、レーザ溶接等を使用している。かしめ接続や捩じり接続を使用することもできる。
この抵抗素子・温度ヒューズ接続体Ａをケース１内に収容し、抵抗素子２のリード導体２１及び温度ヒューズ３のリード導体３１をスリット１２及び１３から引出してある。
４はケース１内に充填した封止材であり、無機質粉末に硬化性樹脂のバインダーを配合してある。無機質粉末には粉末状の石英、アルミナ、雲母、ジルコニア、二酸化チタン等を使用でき、バインダーにはシリコーン樹脂を使用できる。無機質粉末量は８０重量％以上とされ、シリコーン樹脂量は１〜４重量％とされる。
この封止材４をケース１内に充填するには、無機質粉末とシリコーンエマルジョンと触媒（錫、亜鉛、鉄、鉛等の塩類及び有機アミン酸）とを混合し、これをケース内に注入し、常温若しくは加熱下でシリコーンエマルジョンを硬化させていく。この硬化は、シラノール基の脱水縮合反応による架橋に基づくものであり、水の発生がある。
図１において、５は充填封止材４内に埋着した熱伝達板であり、抵抗素子２に接触させ温度ヒューズ３上にまで延在させてあり、外郭をケース内郭に等しいか、やや小さい寸法としてある。熱伝達板５を温度ヒューズ３にも接触させることが好ましい。
熱伝達板５の材質には、封止材４よりも熱伝導性の高いものが使用され、例えばセラミックス板、アルミ板、銅板を使用することができる。
【００１６】
この温度ヒューズ内蔵型抵抗器を製作するには、ケース１内に抵抗素子・温度ヒューズ直列接続体Ａを収容し、リード導体２１，３１をケース前方側壁のスリット１２，１３の底に当てて抵抗素子２及び温度ヒューズ３の位置を決め、抵抗素子２の頂上レベルまで封止材４を注入し、次で熱伝達板５をケース１内に嵌め、更に封止材４を注入し、ケース内の全封止材の硬化をまって製作を終了する。
【００１７】
温度ヒューズ内蔵型抵抗器に高負荷が印加されると、抵抗素子が発熱し、抵抗素子、温度ヒューズ及び封止材が昇温されていき、温度ヒューズが動作開始温度Ｔｓに達すると、ヒューズエレメント合金が溶融され、この溶融合金が表面張力によるリード導体端部への濡れ拡がりにより時間Δｔ後に球状化分断されて温度ヒューズの遮断動作が完結され、この動作完結による通電遮断で抵抗素子、温度ヒューズ及び封止材が共に降温変化に転じられる。
図２において、点線（イ）は従来の温度ヒューズ内蔵型抵抗器、すなわち熱伝達板非埋設の温度ヒューズ内蔵型抵抗器の抵抗素子の昇温・降温状態を、点線（ロ）は同温度ヒューズ内蔵型抵抗器の温度ヒューズの昇温・降温状態を、点線（ハ）は同温度ヒューズ内蔵型抵抗器の封止材の昇温・降温状態をそれぞれ示し、時点ｔ０は温度ヒューズの動作開始時点、温度Ｔｓは温度ヒューズの動作開始温度、ｔ１は時点ｔ０に対しΔｔ後の温度ヒューズの動作完結時点である。
図２において、実線（イ’）は本発明に係る温度ヒューズ内蔵型抵抗器、すなわち熱伝達板埋設の温度ヒューズ内蔵型抵抗器の抵抗素子の昇温・降温状態を、実線（ロ’）は同じく温度ヒューズ内蔵型抵抗器の温度ヒューズの昇温・降温状態を、実線（ハ’）は同じく温度ヒューズ内蔵型抵抗器の封止材の昇温・降温状態をそれぞれ示し、時点ｔ０’は温度ヒューズの動作開始時点、ｔ１’は温度ヒューズの動作完結時点である。
【００１８】
本発明に係る温度ヒューズ内蔵型抵抗器においては、抵抗素子から温度ヒューズに至る熱伝達板を封止材中に埋設してあるから、抵抗素子から温度ヒューズへの熱伝播が効率よく行われ、従来の温度ヒューズ内蔵型抵抗器よりも温度ヒューズが迅速に昇温されるから、図２の実線（ロ’）の時点ｔ０’で示すように、温度ヒューズが動作開始温度Ｔｓに達する時点が従来の温度ヒューズ内蔵型抵抗器での前記時点ｔ０よりも早くなり、これに追従して図２の実線（ロ’）のｔ１’で示すように、温度ヒューズが動作完結温度に達する時点が従来の温度ヒューズ内蔵型抵抗器での前記時点ｔ１よりも早くなり、従って、図２の実線（ロ’）と点線（ロ）との比較から明らかなように温度ヒューズの動作が完結するまでの封止材の加熱時間が従来の温度ヒューズ内蔵型抵抗器よりも短縮される。
また、本発明に係る温度ヒューズ内蔵型抵抗器においては、抵抗素子発生熱のうち、抵抗素子から温度ヒューズに伝播される熱量が熱伝達板のために増し、温度ヒューズから温度ヒューズのリード導体を経て外部に放出される熱量が増える（＋ΔＱ）から、抵抗素子から封止材に伝播される熱量がその分（＋ΔＱ）だけ減り、図２の点線（ハ）と実線（ハ’）との対比から明らかなように、それだけ封止材の加熱温度が低くなる。
従って、抵抗素子の発熱により封止材が加熱される時間、加熱温度が共に減じられるから、水分の蒸発をよく防止でき、白煙発生を充分に軽減できる。
【００１９】
図３の（イ）は本発明に係る温度ヒューズ内蔵型抵抗器の別実施例の縦断面図を、図３の（ロ）は図３の（イ）におけるロ−ロ断面図を、図３の（ハ）は図３の（イ）におけるハ−ハ断面図を、図３の（ニ）は同実施例の正面図をそれぞれ示し、図１に示した実施例において、充填封止材４の表面に、水蒸気等の蒸発を遮断するための気密遮蔽板６を埋着してある。
この気密遮蔽板６の材質を封止材４よりも良熱伝導性とすれば、その良放熱性により封止材の温度上昇を抑制でき、水等の蒸発をより一層効果的に防止できるので、この気密遮蔽板には、例えば、セラミックス板、アルミ板、銅板を使用することが好ましい。
なお、図３において、図１と同一の符号は同一の構成要素を示している。
【実施例】
【００２０】
開口ケースには、長さ２５ｍｍ、巾１４ｍｍ、高さ９．０ｍｍのセラミックス製を、抵抗素子には外径４．６ｍｍφの１０Ω巻線型抵抗を、温度ヒューズには動作温度１３５℃，外径２．５ｍｍφの筒型温度ヒューズをそれぞれ使用した。温度ヒューズのリード導体径は０．６ｍｍφ、抵抗素子のリード導体径は０．８ｍｍφ、両者のリード導体間隔は５．５ｍｍとした。
封止材には石英粉末９６．０重量％、シリコーン樹脂４．０重量％を使用し、熱伝達板には長さ１８．５ｍｍ，巾１０．２ｍｍ，厚み０．８ｍｍの９６％アルミナセラミックス板を使用した。
この温度ヒューズ内蔵型抵抗器の定格は１．６Ｗである。
室温２５℃のもとで負荷２５０Ｗを印加したところ（試料数２０箇）、線香の立上り煙よりも弱い煙の発生が６．０〜７．０秒間観られただけであった。
これに対し遮蔽板を省略したものでは、タバコの煙よりも多い煙の発生が１３．９秒〜１４．６秒間も続き、火災と錯覚される蓋然性が大であった。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る温度ヒューズ内蔵型抵抗器の一実施例を示す図面である。
【図２】本発明に係る温度ヒューズ内蔵型抵抗器と従来の温度ヒューズ内蔵型抵抗器との過負荷時での抵抗素子、温度ヒューズ及び封止材の温度変化を示す図面である。
【図３】本発明に係る温度ヒューズ内蔵型抵抗器の別実施例を示す図面である。
【図４】従来の温度ヒューズ内蔵型抵抗器を示す図面である。
【符号の説明】
【００２２】
１          ケース
１２        スリット
１３        スリット
２          抵抗素子
２１        抵抗素子のリード導体
３          温度ヒューズ
３１        温度ヒューズのリード導体
４          封止材
５          熱伝達板
６          遮蔽板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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