KR101392889B1 - 저항타입 퓨즈 및 그를 구비하는 퓨즈 저항 조립체 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 길이 방향으로 연장 형성되는 로드; 상기 길이 방향을 따르는 상기 로드의 양단부에 각각 배치되는 한 쌍의 도전성 캡; 상기 한 쌍의 도전성 캡을 연결하며, 입력되는 열 또는 전류에 의해 단락되는 도전성의 단락부; 및 상기 단락부를 감싸도록 배치되어, 상기 단락부의 단락을 촉진하도록 형성되는 트리거링부를 포함하는, 저항타입 퓨즈 및 그를 구비하는 퓨즈 저항 조립체을 제공한다.
Description
본 발명은 저항타입 퓨즈 및 그를 구비하는 퓨즈 저항 조립체에 관한 것이다.
일반적으로, 전자제품의 전기회로는 전원을 켤 때 발생하는 돌입전류, 내부 온도 상승, 지속적인 과전류 등으로 인해 손상될 수 있다.
이러한 손상에 의해 발생하는 기기 고장을 방지하기 위해, 전기회로의 전원 입력단에 저항기나 퓨즈 등을 설치하여 전원회로를 보호한다.
그런데, 이러한 저항기 또는 퓨즈를 이용함에 있어서, 기존보다 작은 전력을 소모하는 전원회로에 대한 보호가 쉽지 않다.
이는 저항기나 퓨즈가 보다 낮은 온도 또는 낮은 전류에도 민감하게 반응하여야하기 때문이다.
본 발명의 일 목적은, 종래 보다 낮은 전류 또는 낮은 온도에도 민감하게 반응하여 단락됨에 의해 전원회로를 보다 안정적으로 보호할 수 있는, 저항타입 퓨즈 및 그를 구비하는 퓨즈 저항 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 종래 보다 짧은 시간 내에 단락됨에 의해 전원회로를 보다 안정적으로 보호할 수 있는, 저항타입 퓨즈 및 그를 구비하는 퓨즈 저항 조립체를 제공하는 것이다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예와 관련된 저항타입 퓨즈는, 길이 방향으로 연장 형성되는 로드; 상기 길이 방향을 따르는 상기 로드의 양단부에 각각 배치되는 한 쌍의 도전성 캡; 상기 한 쌍의 도전성 캡을 연결하며, 입력되는 열 또는 전류에 의해 단락되는 도전성의 단락부; 및 상기 단락부를 감싸도록 배치되어, 상기 단락부의 단락을 촉진하도록 형성되는 트리거링부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 트리거링부는, 상기 로드의 둘레 방향을 따라 배치되어, 상기 단락부의 승온을 촉진하는 에폭시막을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 단락부는, 상기 로드의 외주면과 상기 에폭시막 사이에 배치되는 주석층을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 주석층은, 상기 로드가 염산에 세척된 상태에서 상기 로드의 외주면에 질산은으로 도금어 형성되는 질산은막; 및 상기 질산은막 상에 주석합금이 도금되어 형성되는 주석막을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 주석층은, 상기 로드의 외주면 상에 2㎛ 내지 10㎛ 두께로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 로드는, 산부; 및 상기 산부의 양 옆 중 적어도 일측에 형성되는 골부를 포함하고, 상기 주석층은 상기 산부와 상기 골부의 표면에 형성될 수 있다.
여기서, 상기 트리거링부는, 상기 로드의 외주면을 감싸도록 배치되고, 상기 단락부와 이격되게 위치하는 이격 튜브를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 이격 튜브는, 열수축성 수지로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 단락부는, 상기 로드의 연장 방향을 따라 연장되게 배치되며, 상기 로드와 이격되게 배치되는 석동 와이어를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 로드의 외주면에 도포되어, 상기 석동 와이어의 단락에 따른 폭음을 방지하는 실리콘층이 더 구비될 수 있다.
여기서, 상기 로드는, 알루미나를 55 중량% 내지 70 중량% 함유하는 세라믹을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 캡은, 구리 재질의 플레이트; 및 상기 플레이트 100 중량% 대비 30 중량% 내지 40 중량%의 주석이 상기 플레이트의 표면에 도금되어 형성된 도금층을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 퓨즈 저항 조립체는, 제1 리드선을 구비하는 저항체; 및 상기 도전성 캡에서 연장하여 상기 제1 리드선에 연결되는 제2 리드선을 구비하는 위에서 설명된 저항타입 퓨즈를 포함하고, 상기 제1 리드선 및 상기 제2 리드선에 의해 결정되는 상기 저항체와 상기 저항타입 퓨즈 사이의 간격은 3mm 내지 8mm일 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 관련된 저항타입 퓨즈 및 그를 구비하는 퓨즈 저항 조립체에 의하면, 종래 보다 낮은 전류 또는 낮은 온도에도 민감하게 반응하여 단락됨에 의해 전원회로를 보다 안정적으로 보호할 수 있게 된다.
또한, 종래 보다 짧은 시간 내에 단락됨에 의해 전원회로를 보다 안정적으로 보호할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저항 퓨즈 조립체(1000)를 보인 사시도이다.
도 2는 도 1에 예시되며 본 발명의 일 실시예에 따른 저항타입 퓨즈(200)의 내부 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 도 2의 저항타입 퓨즈(200)의 일 변형예에 따른 저항타입 퓨즈(200')의 내부 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 도 2의 저항타입 퓨즈(200)의 다른 형태이며 본 발명의 다른 실시예에 따른 저항타입 퓨즈(300)의 내부 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 도 1에 예시되며 본 발명의 일 실시예에 따른 저항타입 퓨즈(200)의 내부 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 도 2의 저항타입 퓨즈(200)의 일 변형예에 따른 저항타입 퓨즈(200')의 내부 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 도 2의 저항타입 퓨즈(200)의 다른 형태이며 본 발명의 다른 실시예에 따른 저항타입 퓨즈(300)의 내부 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저항타입 퓨즈 및 그를 구비하는 퓨즈 저항 조립체에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저항 퓨즈 조립체(1000)를 보인 사시도이다.
본 도면을 참조하면, 저항 퓨즈 조립체(1000)는, 저항체(100)와, 저항타입 퓨즈(200)를 포함할 수 있다.
저항체(100)는 통상적으로 사용되는 시멘트 저항기나 파워(Power)용 NTC(Negative Temperature Coefficient) 등의 돌입전류를 제한하기 위한 소자이다. 저항체(100)의 재질로는 높은 전류에 용단되지 않고 견딜 수 있도록 바람직하게는, 구리(Cu)와 니켈(Ni)의 합금선을 세라믹 로드에 권선하여 사용한다. 저항체(100)의 일 측에는 저항타입 퓨즈(200)와 연결되기 위한 제1 리드선(101)이 구비된다.
저항타입 퓨즈(200)는 저항체(100)에 직렬로 연결되는 퓨즈이다. 구체적으로, 저항타입 퓨즈(200)는 제1 리드선(101)에 연결되는 제2 리드선(201)을 구비한다. 제1 리드선(101)과 제2 리드선(201)은 아크 또는 스팟 용접에 의해 상호 결합 된다.
이렇게 구성되는 저항 퓨즈 조립체(1000)는, 저항체(100)를 통해 저항타입 퓨즈(200)에 전달되는 열이나 전류에 반응하여, 저항타입 퓨즈(200)가 전원회로를 단락시키게 된다.
이때, 제1 리드선(101)과 제2 리드선(201)에 의해 결정되는 저항체(100)와 저항타입 퓨즈(200) 간의 간격(D)은 3mm 내지 8mm로 결정될 수 있다. 이에 대해서는 표 1의 실험 결과를 참조하여 설명한다.
| 간격(D) | 단락 시간(s) | 평균(s) | ||||
| 3mm | 36 | 35 | 42 | 40 | 43 | 39 |
| 6mm | 55 | 52 | 50 | 45 | 54 | 51 |
| 8mm | 57 | 60 | 54 | 61 | 62 | 59 |
| 12mm | 81 | 74 | 69 | 66 | 59 | 70 |
| 18mm | 120↑ | 120↑ | 120↑ | 120↑ | 120↑ | 120↑ |
위의 실험에서는, 제1 리드선(101)과 제2 리드선(201)은 스폿 용접에 의해 서로 연결되었다. 또한, 위의 간격(D)을 3mm, 6mm, 8mm, 12mm, 18mm 등으로 설정하여, 저항타입 퓨즈(200)의 단락 시간[단위: 초(s)]을 측정하였다.
여기서, 스폿 용접의 작업성을 고려하면, 간격(D)이 3mm 미만이 되는 것은 어려움이 있다. 따라서 간격(D)은 3mm 이상이어야 한다.
그러나, 간격(D)의 증가는 단락 시간의 증대를 또한 수반한다. 본 저항타입 퓨즈(200)가 60초 이내에 단락되는 것을 목표로 하여, 간격(D)의 최대치는 8mm로 설정할 수 있다.
이상으로부터, 간격(D)은 제1 리드선(101)과 제2 리드선(201)의 연결 작업성 및 단락 시간의 단축을 고려하여 3mm 내지 8mm 범위 내로 결정될 수 있는 것이다.
다음으로, 이상의 저항타입 퓨즈(200)의 구체적 구조에 대해 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 도 1에 예시되며 본 발명의 일 실시예에 따른 저항타입 퓨즈(200)의 내부 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
본 도면을 참조하면, 저항타입 퓨즈(200)는, 로드(210)와, 캡(230)과, 단락부(250)와, 트리거링부(270)와, 커버(290)를 포함할 수 있다.
로드(210)는 길이 방향으로 연장 형성된다. 로드(210)는 알루미나를 함유하는 세라믹 재질로 형성될 수 있다. 이때, 상기 세라믹은 55 중량% 내지 85 중량%의 알루미나 함유할 수 있다. 알루미나가 55 중량% 미만이면, 알루미나를 제외한 타 성분의 함량이 높아지면서 경제성이 급격히 저하되는 문제가 있다. 또한, 알루미나가 80 중량% 초과이면, 전기 전도성이 급격히 낮아지는 문제가 있다. 이러한 알루미나의 함량은 55 중량% 내지 70 중량%가 보다 바람직한 것으로 발명자는 파악하고 있다.
캡(230)은 로드(210)의 길이 방향을 따르는 양단부에 배치된다. 이를 위해, 캡(230)은 한 쌍으로 구비된다. 캡(230)은 또한 도전성 재질로 형성된다. 구체적으로, 캡은 구리 재질의 플레이트와, 상기 플레이트 100 중량% 대비 30 중량% 내지 40 중량%의 주석이 상기 플레이트의 표면에 도금되어 형성된 도금층을 포함할 수 있다. 여기서, 구리는 경제적이면서 전기 저항성이 낮은 이점이 있다. 또한, 주석은 제2 리드선(201)과 캡(230) 간의 용접성이 좋게 한다. 구체적으로, 제2 리드선(201) 역시 구리 선에 주석이 도금된 형태일 수 있다. 상기 주석이 30 중량% 미만이면 용접성이 우수하지 못하고, 40 중량% 초과이면 전기 전도성이 우수하지 못한 문제가 있다.
단락부(250)는 한 쌍의 도전성 캡(230)을 연결하는 부분이다. 단락부(250)는 구체적으로, 로드(210)의 외주면에 도포되는 주석층을 포함할 수 있다. 상기 주석층은, 구체적으로 염산에 세척된 로드(210)의 외주면에 질산은으로 도금된 질산은막(251)과, 질산은막(251) 상에 주석합금이 도금된 주석막(253)으로 구성될 수 있다. 상기 주석층은, 로드(210)의 외주면 상에 2㎛ 내지 10㎛ 두께로 형성될 수 있다. 상기 주석층의 두께가 2㎛ 미만이면, 도금에 어려움이 크고 단락부(250)의 단락이 제대로 이루어지지 않는다. 또한, 상기 주석층의 두께가 10㎛ 초과이면, 단락부(250)의 단락이 너무 빨라지는(지나치게 민감한) 문제가 있다.
트리거링부(270)는 단락부(250)를 감싸도록 배치되어, 단락부(250)의 단락을 촉진하도록 형성된다. 구체적으로, 트리거링부(270)는 로드(210)의 둘레 방향을 따라 배치되어, 단락부(250)에 인가된 열에 의한 단락부(250)의 승온을 촉진하는 에폭시로 형성된 에폭시막을 포함할 수 있다.
커버(290)는 트리거링부(270)[및 캡(230)]을 감싸서 저항타입 퓨즈(200)의 외관을 형성하게 된다.
이러한 구성에 의하면, 저항타입 퓨즈(200)로 인가되는 설정 기준 이상의 열에 의해, 단락부(250)가 용단될 수 있다. 이때, 단락부(250)는 상기 주석층을 구비함에 의해, 종래보다 짧은 시간 내에 용단될 수 있다. 구체적으로, 종래에 사용되는 니켈의 녹는점은 1,455 ℃, 구리의 녹는점은 1084.5 ℃이나, 주석막(253)의 주석의 녹는점은 231.93 ℃이고 질산은막(251)의 질산은의 녹는점은 212 ℃에 불과하다. 다시 말해, 단락부(250)의 녹는점은 종래의 재료에 비해 1/5 ~ 1/7에 불과한 수준이므로, 단락부(250)는 보다 신속하게 용단될 수 있다.
이러한 상기 주석층의 주된 성분인 주석은 로드(210)에 직접 도금되지 않는다. 그를 해결하기 위해, 본 실시예에서는 염산에 세척된 로드(210)의 외주면에 질산은으로 도금된 질산은막(251)을 먼저 형성하고, 다음으로 질산은막(251) 상에 주석합금이 도금된 주석막(253)을 형성한 구성을 채택하였다. 이러한 구성에 의해, 단락부(250)가 저항체(100)를 통해 인가되는 기준 이상의 열에 반응하여 신속하게 단락될 수 있게 된다.
또한, 단락부(250)의 용단은 트리거링부(270)에 의해 더욱 가속화된다. 그에 대해, 트리거링부(270)로서 상기 에폭시막을 채용한 저항타입 퓨즈(200)에 대한 표 2의 실험 결과를 참조하여 구체적으로 설명한다.
| 1회차 | 2회차 | 3회차 | 4회차 | 5회차 | 평균(s) | |
| 에폭시막 적용 |
36.4 | 42.3 | 39.2 | 37.5 | 43.3 | 39.74 |
| 에폭시막 미적용 |
45.6 | 50.4 | 52.1 | 50.7 | 46.5 | 49.04 |
이상의 실험 결과를 참조하면, 트리거링부(270)로서 상기 에폭시막을 적용한 결과 평균 39.74초 만에 저항타입 퓨즈(200)의 단락이 이루어졌다. 그러나, 상기 에폭시막을 적용하지 않은 경우에는, 평균 49.04초 만에 저항타입 퓨즈의 단락이 이루어졌다. 따라서 트리거링부(270)로서 상기 에폭시막은 평균 9.7초가량 단락 시간이 단축되도록 함을 알 수 있다. 이는 대략 20% 가량의 단락 시간 단축 효과를 제공한다.
이상의 저항타입 퓨즈(200)의 일 변형예에 대해 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 도 2의 저항타입 퓨즈(200)의 일 변형예에 따른 저항타입 퓨즈(200')의 내부 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
본 도면을 참조하면, 저항타입 퓨즈(200')는 앞선 실시예의 저항타입 퓨즈(200)와 대체로 동일하나, 로드(210')의 형상에서 차이가 있다.
구체적으로, 로드(210')에는 산부(211)와 골부(213)가 형성된다. 산부(211)는 양 옆에 위치하는 한 쌍의 골부(213)에 의해, 상대적으로 돌출된 부분이다. 본 실시예에서는 산부(211)의 양 옆에 골부(213)가 한 쌍으로 형성된 것을 예시하나, 하나의 골부(213)만 형성되는 것도 가능하다.
이때, 단락부(250')인 주석층은 산부(211)와 골부(213)에 걸쳐서 형성된다.
이러한 구성에 의하면, 저항타입 퓨즈(200')에 입력되는 열에 의해 단락부(250')가 녹을 때, 산부(211)에 대응하는 단락부(250')의 일 부분에서 용단이 쉽게 발생할 수 있다. 이는 산부(211)에 대응하는 단락부(250')의 일 부분이 녹으면서, 골부(213)를 향한 방향으로 흘러내리기 때문이다. 그에 의해, 산부(211)에 대응하는 단락부(250')의 일 부분이 보다 쉽게 용단될 수 있다.
또한, 골부(213)에 트리거링부(270)로서 에폭시가 다른 부분보다 많이 구비됨에 의해, 산부(211) 및 골부(213)에 대응하는 단락부(250')의 부분들이 보다 강력하게 승온되게 한다. 이는 앞서 설명한 산부(211)에 대응하는 단락부(250')의 일 부분의 보다 빠른 용단에 도움을 줄 수 있다.
다음으로, 저항타입 퓨즈(200)의 또 다른 형태에 대해 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 도 2의 저항타입 퓨즈(200)의 다른 형태이며 본 발명의 다른 실시예에 따른 저항타입 퓨즈(300)의 내부 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
저항타입 퓨즈(300)는, 앞선 실시예의 저항타입 퓨즈(200)와 유사하게, 로드(310), 캡(330), 단락부(350), 및 트리거링부(370)를 포함하고, 나아가 실리콘층(390)을 포함할 수 있다.
로드(310)와 캡(330)은, 앞선 실시예의 로드(210) 및 캡(230)과 실질적으로 동일하다.
단락부(350)는 한 쌍의 캡(330)을 연결하는 석동 와이어로 형성될 수 있다. 상기 석동 와이어는, 구리 재질의 선(151)에 주석(153)이 피복되어 구성된다. 그에 의해, 구리 선(151)에 의한 전기 전도성이 좋고, 주석(153)에 의해 캡(330)과의 용접성이 좋으며 작은 열에 의해 쉽게 녹게 된다. 이러한 석동 와이어는 로드(310)와 이격되게 배치된다.
트리거링부(370)는 로드(310)의 외주면을 감싸도록 배치되며, 단락부(350) 및 로드(310)와 이격되게 배치되는 이격 튜브이다. 상기 이격 튜브는 열수축성 수지로 형성되어, 수축되면서 캡(330)에 결합되고 또한 상기 튜브 내부에서 로드(310) 및 상기 석동 와이어 사이에서의 빈 공간을 형성할 수 있다.
실리콘층(390)은 로드(310)의 외주면에 도포되어 단락부(350)의 단락에 따른 폭음을 방지하게 된다. 구체적으로, 단락부(350)가 단락되어 그의 단락된 단부가 로드(310)에 접촉되어 폭음이 발생되는 것을, 로드(310)에 도포된 실리콘층(390)이 방지하는 것이다.
이러한 구성에 의하면, 저항타입 퓨즈(300)에 과전류가 인가되면, 단락부(350)인 석동 와이어가 끊어진다. 이때, 이격 튜브(370)는 상기 석동 와이어의 단락되려는 부분이 다른 물질에 붙어서 단락이 지연되는 것을 막아준다. 이렇게 상기 석동 와이어가 주변 물질에 의해 단락에 대한 저항을 받지 않게 함에 의해, 단락부(350)의 단락 시간이 보다 짧아질 수 있게 된다.
상기와 같은 저항타입 퓨즈 및 그를 구비하는 퓨즈 저항 조립체은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.
100: 저항체 200,200',300: 저항타입 퓨즈
210,210',310: 로드 230,330: 캡
250,250',350: 단락부 270,370: 트리거링부
290: 커버 390: 실리콘층
210,210',310: 로드 230,330: 캡
250,250',350: 단락부 270,370: 트리거링부
290: 커버 390: 실리콘층
Claims (13)
- 길이 방향으로 연장 형성되는 로드;
상기 길이 방향을 따르는 상기 로드의 양단부에 각각 배치되는 한 쌍의 도전성 캡;
상기 한 쌍의 도전성 캡을 연결하며, 입력되는 열 또는 전류에 의해 단락되는 도전성의 단락부; 및
상기 단락부를 감싸도록 배치되어, 상기 단락부의 단락을 촉진하도록 형성되는 트리거링부를 포함하는, 저항타입 퓨즈.
- 제1항에 있어서,
상기 트리거링부는,
상기 로드의 둘레 방향을 따라 배치되어, 상기 단락부의 승온을 촉진하는 에폭시막을 포함하는, 저항타입 퓨즈.
- 제2항에 있어서,
상기 단락부는,
상기 로드의 외주면과 상기 에폭시막 사이에 배치되는 주석층을 포함하는, 저항타입 퓨즈.
- 제3항에 있어서,
상기 주석층은,
상기 로드가 염산에 세척된 상태에서 상기 로드의 외주면에 질산은으로 도금어 형성되는 질산은막; 및
상기 질산은막 상에 주석합금이 도금되어 형성되는 주석막을 포함하는, 저항타입 퓨즈.
- 제3항에 있어서,
상기 주석층은, 상기 로드의 외주면 상에 2㎛ 내지 10㎛ 두께로 형성되는, 저항타입 퓨즈.
- 제3항에 있어서,
상기 로드는,
산부; 및
상기 산부의 양 옆 중 적어도 일측에 형성되는 골부를 포함하고,
상기 주석층은 상기 산부와 상기 골부의 표면에 형성되는, 저항타입 퓨즈.
- 제1항에 있어서,
상기 트리거링부는,
상기 로드의 외주면을 감싸도록 배치되고, 상기 단락부와 이격되게 위치하는 이격 튜브를 포함하는, 저항타입 퓨즈.
- 제7항에 있어서,
상기 이격 튜브는, 열수축성 수지로 형성되는, 저항타입 퓨즈.
- 제7항에 있어서,
상기 단락부는,
상기 로드의 연장 방향을 따라 연장되게 배치되며, 상기 로드와 이격되게 배치되는 석동 와이어를 포함하는, 저항타입 퓨즈.
- 제9항에 있어서,
상기 로드의 외주면에 도포되어, 상기 석동 와이어의 단락에 따른 폭음을 방지하는 실리콘층을 더 포함하는, 저항타입 퓨즈.
- 제1항에 있어서,
상기 로드는, 알루미나를 55 중량% 내지 70 중량% 함유하는 세라믹을 포함하는, 저항타입 퓨즈.
- 제1항에 있어서,
상기 캡은
구리 재질의 플레이트; 및
상기 플레이트 100 중량% 대비 30 중량% 내지 40 중량%의 주석이 상기 플레이트의 표면에 도금되어 형성된 도금층을 포함하는, 저항타입 퓨즈.
- 제1 리드선을 구비하는 저항체; 및
제1항에 따르는 저항타입 퓨즈를 포함하고,
상기 저항타입 퓨즈는, 상기 도전성 캡에서 연장하여 상기 제1 리드선에 연결되는 제2 리드선을 더 포함하고,
상기 저항체와 상기 저항타입 퓨즈 사이의 간격은, 상기 제1 리드선 및 상기 제2 리드선에 의해 결정되는 것으로서 3mm 내지 8mm인, 퓨즈 저항 조립체.
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