セメント抵抗とは？構造・熱設計・信頼性の基礎 What is a cement resistor? – Basics of structure, thermal design and reliability
「白いブロック」の中身と使いこなし方 What’s inside the “white block” and how to use it well
カーエアコン用ブロアレジスタをはじめ、多くの電力回路で使われるセメント抵抗。
外観はシンプルな白いブロックですが、内部構造や熱設計、寿命の考え方にはいくつかのポイントがあります。
本コラムでは、セメント抵抗の構造・熱設計・信頼性の基本を、設計現場の「勘どころ」とともに整理します。
Cement resistors are widely used in power circuits such as automotive A/C blower resistors.
Although they look like simple white blocks, there are important points regarding internal structure,
thermal design and lifetime behavior.
In this column, we summarize the basics of cement resistors from the viewpoint of practical circuit design.
0. なぜ今あらためて「セメント抵抗」なのか 0. Why we revisit “cement resistors” now
巻線抵抗・アルミケース抵抗・厚膜抵抗など電力用抵抗のラインアップが増える中で、
セメント抵抗は今もなお多くの車載・産業用途で採用されています。
特に、コストと放熱性能のバランス や、
一定のパルス耐量 を持つ点が評価されている部品です。
While power resistor options such as wirewound, aluminum-housed and thick-film types have increased,
cement resistors are still widely used in automotive and industrial applications.
They are appreciated especially for their balance of cost and thermal capability and
their certain pulse handling capacity.
1. セメント抵抗とは ─ 構造と基本イメージ 1. What is a cement resistor? – Structure and basic image
セメント抵抗は、一般的に次のような構造を持つ電力用抵抗です。 A cement resistor is a power resistor generally composed of the following elements:
- 内部に「抵抗素子」（巻線や金属皮膜など）がある An internal resistive element such as wirewound or metal film
- それを 耐熱セメント（耐火性充填材） で固める The element is encapsulated with heat-resistant cement
- セラミックケースや耐熱ケース に収めて一体化する The whole is housed in a ceramic or heat-resistant case
いわば、
「抵抗素子＋セメント＋ケース」で一体化された電力用抵抗 というイメージです。
In short, it is a unified block of
“resistive element + cement + housing” for power applications.
- 比較的 低コスト で大きな電力を扱える Handles relatively high power at low cost
- 難燃性・耐熱性 に優れる（セメントで固められている） Good flame and heat resistance due to cement encapsulation
- 一定の パルス耐量 を持ち、負荷変動の大きい箇所にも使いやすい Has certain pulse handling capability, suitable for fluctuating loads
- ブロック状で、基板実装・シャーシ固定などレイアウトしやすい Block-shaped and easy to place on PCBs or chassis
2. どこで使われるか ─ 用途例 2. Typical applications
セメント抵抗は、次のような用途で多く使われています。 Cement resistors are widely used in the following applications:
- カーエアコンのブロアレジスタの抵抗素子 Resistor elements in automotive A/C blower resistor assemblies
- 電動ファン・ヒータ回路の負荷抵抗 Load resistors in fan and heater circuits
- 電源装置の放電抵抗・ダミーロード Discharge resistors and dummy loads in power supplies
- 産業機器のブレーキ抵抗（小〜中容量） Small–medium braking resistors in industrial equipment
- モータ起動抵抗、突入電流制御用抵抗 など Motor starting and inrush current limiting resistors, etc.
「中〜大きめの電力を扱うが、アルミケースほどの放熱機構は不要」といったポジションで採用されることが多く、 コストと放熱性能のバランスが良い 部品と言えます。 They are often chosen where medium to relatively high power is required, but a full-scale aluminum-housed heat sink is not necessary. In other words, they offer a good balance between cost and thermal performance.
3. 熱設計の考え方 ─ 定格電力とケース温度 3. Thermal design – Rated power and case temperature
セメント抵抗の設計では、まず 「定格電力」と「温度上昇」 の関係を押さえることが重要です。 In thermal design of cement resistors, it is crucial to understand the relationship between rated power and temperature rise.
- カタログの「定格電力」は、周囲温度 70℃ など条件付き の値であり、 無限大ヒートシンクを仮定した理想状態ではない。 Rated power in datasheets is specified under certain conditions (e.g. ambient temperature of 70 °C) and does not assume an ideal “infinite heat sink”.
- 実際には、取り付け基板・銅箔面積・空気の流れ・筐体構造によって、 許容できる電力は大きく変化する。 In practice, allowable power varies greatly depending on PCB, copper area, airflow and housing structure.
- 抵抗の表面温度（ケース温度）と周囲温度から 温度上昇 ΔT を把握し、 メーカーの寿命条件と比較することが重要。 It is important to determine the temperature rise ΔT from case and ambient temperature and compare it with the manufacturer’s lifetime conditions.
4. 実装と放熱 ─ 「取り付け方」で性能が変わる 4. Mounting and heat dissipation – Performance depends on how you mount it
セメント抵抗は、取り付け方によって放熱性能が大きく変わる部品です。 Cement resistors are components whose thermal performance strongly depends on how they are mounted.
- 基板実装（スルーホール）： 抵抗の下に銅箔面積を確保すると放熱に有利。狭いランドで浮いた状態だと温度が上がりやすい。 Through-hole PCB mounting: Providing enough copper area under the resistor improves heat dissipation; small pads with the resistor “floating” tend to cause higher temperature.
- シャーシ固定・金属板への取り付け： ケースと金属面をしっかり接触させることで、熱を筐体側に逃がすことが可能。 Chassis or metal plate mounting: Firm contact between housing and metal surface allows heat to escape into the chassis.
- ダクト内・風路内への配置： 走行風やブロア風を利用して効率よく冷却できるが、「風が止まった状態」の温度も必ず確認が必要。 Placement inside ducts / air paths: Airflow from driving or blower can cool the resistor effectively, but temperature under “no-airflow” conditions must also be checked.
設計初期段階で、
「セメント抵抗自体の定格」ではなく、「取り付けた状態全体での実力」を評価することが、
トラブル未然防止につながります。
In early design stages, evaluating not only the catalog rating but the
actual performance of the entire mounted system is essential to prevent problems in the field.
5. 信頼性・劣化モード ─ どこが傷みやすいか 5. Reliability and failure modes – What tends to wear out
高温連続動作や温度サイクルにより、巻線や皮膜の抵抗値がじわじわ変化。 · Resistance value drift of the element:
Long-term high-temperature operation and temperature cycling gradually change resistance.
機械的ストレスや大きな温度サイクルでクラックが入り、そこから湿気・汚れが浸入。 · Cracks in cement or housing:
Mechanical stress and large temperature swings cause cracks, through which moisture and contaminants may enter.
温度サイクル＋振動で、リードと基板との接合部が疲労し、断続的な接触不良として現れることも。 · Cracks at leads or solder joints:
Temperature cycling plus vibration cause fatigue at lead–PCB joints, sometimes appearing as intermittent contact failure.
設計段階では、温度・振動・湿度を組み合わせた評価を行い、 どのモードが支配的になりそうかをあらかじめ見極めておくことが重要です。 In design, it is important to evaluate combined stress of temperature, vibration and humidity and identify which failure mode is likely to dominate.
6. アルミケース抵抗など他形式との使い分け 6. How to choose between cement and other types
同じ電力用抵抗でも、セメント抵抗・アルミケース抵抗・厚膜抵抗モジュールでは向き不向きが異なります。 Even among power resistors, suitable applications differ between cement, aluminum-housed and thick-film module types.
- セメント抵抗：コスト重視・中程度の電力。構造が単純で実装しやすい。 Cement: cost-oriented, medium power range, simple structure and easy mounting.
- アルミケース抵抗：ヒートシンク取り付け前提で、より高い電力密度に対応。 Aluminum-housed: for higher power density with heat sink or chassis mounting.
- 厚膜抵抗モジュール：コンパクトに多機能（複数抵抗＋保護素子など）をまとめる用途。 Thick-film module: for compact integration of multiple functions (e.g., several resistors and protection devices).
7. まとめ ─ セメント抵抗を使いこなすために 7. Summary – How to make the most of cement resistors
セメント抵抗は、「白いブロックの電力抵抗」として昔から馴染み深い部品ですが、 その実力を最大限に引き出すためには、 Cement resistors are familiar “white block” power components, but to fully utilize their capability, it is essential to:
- 定格電力だけでなく実装状態での温度上昇を見る Evaluate not only catalog power rating but temperature rise in the actual mounted state
- 熱パス（抵抗 → 基板／シャーシ → 周囲空気）を設計する Design the thermal path (resistor → PCB / chassis → ambient air)
- 温度サイクル・振動・湿度を意識した寿命設計を行う Consider lifetime design under temperature cycling, vibration and humidity
これらを押さえることで、セメント抵抗は今後も コストと信頼性を両立できる電力部品として、 カーエアコン用ブロアレジスタをはじめ、さまざまな用途で活躍し続けます。 By keeping these points in mind, cement resistors will continue to play an important role as cost-effective and reliable power components in many applications, including blower resistors for automotive A/C.
図面・使用条件をお送りいただければ、最適な抵抗仕様・構造をご提案いたします。 From reviewing existing specifications to applying cement resistors in new circuits,
send us your drawings and operating conditions and we will propose optimal specifications and structures.