(57)【要約】【課題】抵抗合金として銅・ニッケル系合金を用いつつ、電流印加時のペルチェ効果により発生する電流流入側電極の発熱を低減し、熱起電力による検測誤差を小さくすると共に信頼性を高めた金属板抵抗器を提供する。【解決手段】銅・ニッケル系合金からなる抵抗体１１と、その両端に接合した銅の電極１２，１３とを備えた金属板抵抗器１０であって、抵抗器の検出対象電流の流入側電極１２を、流出側電極１３と比較して実質的に大きくし、銅・ニッケル系合金と銅との接合面における熱起電力の影響を抑制した。電流の流入側電極１２を、流出側電極１３と比較して、体積比で実質的に２００倍以上大きくする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅・ニッケル系合金からなる抵抗体と、その両端に接合した銅の電極とを備えた金属板抵抗器であって、
前記抵抗器の検出対象電流の流入側電極を、流出側電極と比較して実質的に大きくし、銅・ニッケル系合金と銅との接合面における熱起電力の影響を抑制したことを特徴とする抵抗器。
【請求項２】
前記電流の流入側電極を、流出側電極と比較して、体積比で実質的に２００倍以上大きくしたことを特徴とする請求項１記載の抵抗器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流検出用抵抗器に係り、特に銅・ニッケル系合金などの抵抗合金からなる抵抗体の両端に銅電極を備えた金属板抵抗器に関する。
【背景技術】
【０００２】
銅・ニッケル系合金、銅・マンガン系合金、鉄・クロム系合金、ニッケル・クロム系合金等の抵抗合金からなる抵抗体の両端部に、銅の電極を接合して構成されている電流検出用抵抗器（金属板抵抗器）が知られている（例えば、特許文献１）。上記抵抗器は、例えば１ｍΩ等の低抵抗値を有し、抵抗体に流れる例えば数十Ａ程度の電流の大きさを、その両端に生じる電圧から検出することが可能である。
【特許文献１】特開２００２−５７００９号公報
【０００３】
上記金属板抵抗器においては、抵抗体として抵抗合金を使用し、電極として銅を使用したものであるので、異種金属の接合面において、検出対象電流を印加するとペルチェ効果により電流の抵抗体への流入側電極（＋電極）で発熱し、電流の抵抗体からの流出側電極（−電極）で吸熱する。抵抗体は検出対象電流によるジュール熱により発熱するが、上記ペルチェ効果の発熱により、発熱側である＋電極が−電極に比べて、２０℃程度熱くなってしまう場合がある。
【０００４】
このため、ゼーベック効果により抵抗体両端の電極温度差に相当する起電力が発生し、検測電圧の誤差を生じる。例えば、銅・ニッケル系合金（ＣＮ４９）は、抵抗合金として好ましい特性を有するが、銅に対する熱起電力が大きく、４０μＶ／℃程度である。抵抗体両端部の電流流入側電極と流出側電極の温度差は、その温度差分の熱起電力を出力する結果となり、特に抵抗器両端の出力電圧が小さい場合には大きな検測電圧誤差が発生する等の問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、抵抗合金として銅・ニッケル系合金を用いつつ、電流印加時のペルチェ効果により発生する電流流入側電極の発熱を低減し、熱起電力による検測誤差を小さくすると共に信頼性を高めた金属板抵抗器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の抵抗器は、銅・ニッケル系合金からなる抵抗体と、その両端に接合した銅の電極とを備えた金属板抵抗器であって、抵抗器の検出対象電流の流入側電極を、流出側電極と比較して実質的に大きくし、銅・ニッケル系合金と銅との接合面における熱起電力の影響を抑制したことを特徴とする。電流の流入側電極を、流出側電極と比較して、体積比で実質的に２００倍以上大きくすることが好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
抵抗体への電流印加時に、ペルチェ効果により電流流入側電極は流出側電極に対して発熱量が大きいが、流入側電極を大きくすることで放熱性を良好なものとすることができ、ペルチェ効果による流入側電極の流出側電極に対する温度上昇を低減できる。そして、流入側電極と流出側電極の温度差が小さくなると、ゼーベック効果による抵抗器両端の熱起電力による電圧を低減できる。これにより、検測誤差が小さくなり、パルス電流のオン・オフ時の残留電圧の発生という問題が無くなり、また長時間使用時の電流流入側電極の温度上昇を低減できることから、信頼性の高い金属板抵抗器を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。なお、各図中、同一の機能を有する部材または要素には同一の符号を付して、その重複した説明を省略する。
【０００９】
図１は、本発明の一実施形態の金属板抵抗器を示す。銅・ニッケル系合金からなる抵抗体１１と、その両端に接合された銅の板体からなる電極１２，１３により金属板抵抗器１０が構成されている。電極１２は抵抗体１１への電流の流入側電極（＋電極）であり、電極１３は抵抗体１１からの電流の流出側電極（−電極）である。＋電極１２は大きく、−電極１３は小さく構成されていて、＋電極１２は体積比で−電極１３の２００倍以上大きいことが好ましい。
【００１０】
この実施形態では、抵抗体１１は、＋電極１２との接合面が大きく、−電極１３との接合面が小さく、その間の断面積が段階的に変化している。接合面は、溶接面、または熱と圧力を印加して圧接する拡散接合面により形成されている。なお、電極１２，１３の表面には実装性の向上のためにハンダメッキ層等を備えていても勿論よい。また、図示はしないが＋電極１２と−電極１３に貫通孔を備え、電流供給端子にネジ止めで固定するようにしてもよい。
【００１１】
図２は、本発明の他の実施形態の金属板抵抗器を示す。この実施形態においても、銅・ニッケル系合金からなる抵抗体１１と、その両端に接合された銅の板体からなる電極１２，１３により金属板抵抗器１０が構成されている点で共通し、また、＋電極１２は大きく、−電極１３は小さく構成されている。そして、＋電極１２は体積比で−電極１３の２００倍以上大きい。しかしながら、この実施形態では、抵抗体１１は矩形状（直方体状）をなしている点で、上記実施形態と相違する。
【００１２】
図３は、本発明のさらに他の実施形態の金属板抵抗器を示す。この実施形態は、図２の変形例を示すもので、＋電極１２が電極板１２ａと電極板１２ｂの２枚の銅板で構成されている。電極板１２ａと電極板１２ｂとは、ボルト１５とナット１６により締結固定されている。このように、複数の銅板からなる電極板を必要な枚数だけ重ねて固定締結することで、＋電極１２の大きさを必要な大きさに調整可能である。以上のとおり、流入側電極のサイズを流出側電極よりも実質的に大きくすればよく、図１から図２のように流入側電極そのもののサイズを大きくする構造でも、図３のように流入側電極に別の金属を固定する構造でも、どちらでも採用することができる。
【００１３】
金属板抵抗器タイプの電流検出用抵抗器において、銅・ニッケル系合金は、耐酸化、耐蝕、耐熱性などに優れ、且つＴＣＲが低く、材料コストも低いので、抵抗体材料として極めて好適な材料であるが、上述したように銅電極との接合面で熱起電力が比較的大きいという問題がある。このため、数ｍΩ以下の低抵抗値領域においては、熱起電力による検測誤差が無視できない程度に大きくなる。また、従来の金属板抵抗器の構造（例えば特許文献１参照）では、電流印加時のペルチェ効果による抵抗器への電流流入側電極（＋電極）の発熱があり、これに抵抗体のジュール熱による発熱が加わり、電流流入側電極（＋電極）の温度を著しく上昇させていた。
【００１４】
そこで、本発明においては、銅・ニッケル系合金を比較的低い抵抗値領域の抵抗器として使用するため、発熱が大きな＋電極を−電極に比べ、好ましくは２００倍以上大きくする。上述したように、断続過負荷試験などにおいて、ペルチェ効果により＋電極は−電極に対して発熱量が大きいが、＋電極を大きくすることで放熱性を良好なものとすることができ、ペルチェ効果による＋電極の−電極に対する温度上昇を著しく低減できる。すなわち、＋電極を大きくすることによって＋電極と−電極の温度差を小さくすることができる。例えば従来の金属板抵抗器の構造（特許文献１参照）では、＋電極と−電極の温度差が２０℃程度あった場合に、上記＋電極を−電極に対して体積比で２００倍以上大きくすることで、＋電極と−電極の温度差を殆どゼロとすることができる。
【００１５】
電流印加時の＋電極と−電極の温度差が殆どゼロとなると、ゼーベック効果による熱起電力電圧が殆どゼロとなり、熱起電力による検測誤差を殆どゼロとすることができる。例えば、従来構造の金属板抵抗器（特許文献１参照）の場合、抵抗値１ｍΩ／１Ｗ印加／電極温度差２０℃の場合は、４０μＶ／℃の熱起電力により約２．５％の検測誤差が発生していたが、この検測誤差を殆どゼロとすることができる。
【００１６】
また、従来構造の金属板抵抗器（特許文献１参照）の場合、電流をオフした場合にも、＋電極と−電極との間のペルチェ効果による温度差が残留するため、上記熱起電力による残留電圧が残り、電流をオフしたのにオンの状態が続いているような状態を引き起こしていた。これにより、制御回路に誤動作を引き起こす場合がある。しかしながら、本発明の金属板抵抗器では、＋電極と−電極との間のペルチェ効果による温度差が殆ど存在しないので、上記熱起電力による残留電圧という問題を抑制することができる。
【００１７】
また、従来の金属板抵抗器の構造（例えば特許文献１参照）では、電流印加時のペルチェ効果による抵抗器への電流流入側電極（＋電極）の発熱があり、これに抵抗体のジュール熱による発熱が加わり、電流流入側電極（＋電極）の温度を著しく上昇させていたので、長期耐久試験（例えば断続過負荷試験）をした場合は温度が高くなる＋電極側が壊れやすくなるという傾向がある。すなわち、＋電極と−電極との間のペルチェ効果による温度差は、抵抗器の耐久性を劣化させる原因にもなっていたが、上記本発明の電極構造を採用することで、＋電極の著しい温度上昇を防止でき、金属板抵抗器の信頼性を向上させることができる。
【００１８】
大電力タイプの金属板抵抗器においては、形状が大きくなるため、使用する抵抗合金材料の量が大きくなる。このような金属板抵抗器に、従来は熱起電力の問題から使用が困難であった銅・ニッケル系合金を使用することができ、熱起電力が低い高価な合金を使用する場合に比べて、１／３程度の材料コストで生産が可能となる。
【００１９】
なお、図１から図３の実施形態は、抵抗体の側端面に電極を接合したものであるが、特許文献１に示すような、抵抗体の下面に電極を接合したものにも、同様に本発明の電極構造の適用が可能である。
【００２０】
これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態の金属板抵抗器を示す斜視図である。
【図２】本発明の他の実施形態の金属板抵抗器を示す斜視図である。
【図３】本発明のさらに他の実施形態の金属板抵抗器を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０  金属板抵抗器
１１  抵抗体
１２  ＋電極（電流流入側電極）
１２ａ，１２ｂ  電極板
１３  −電極（電流流出側電極）
１５  ボルト
１６  ナット
【図１】
2008016590.tif 000003
【図２】
2008016590.tif 000004
【図３】
2008016590.tif 000005