JPH0134317Y2

JPH0134317Y2 -

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Publication number: JPH0134317Y2
Application number: JP1981151350U
Authority: JP
Priority date: 1981-10-12
Filing date: 1981-10-12
Publication date: 1989-10-18
Also published as: JPS5855391U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は発熱体装置に係り、特に正の抵抗温度
特性を有する磁器半導体発熱体を加熱源とする発
熱体装置に関する。

一般に、チタン酸バリウム系磁器半導体あるい
はチタン酸鉛ランタン系磁器半導体等の磁器を用
いた発熱体は、第１図に示すような抵抗温度特性
があるため、ある特定温度から急激な抵抗増加を
起こす抵抗急上昇点（キユリー点）ａを有し、温
度の上昇に伴なつて抵抗が増加し、抵抗温度特性
極大点ｂに達した後は抵抗を減少させる傾向にあ
る。そしてこの種の発熱体を前記キユリー点ａか
ら抵抗温度特性極大点ｂに到るまでの温度領域に
おいて加熱源として用いることにより、バイメタ
ル等の温度調節装置を用いることなく被加熱体を
所定の温度まで上昇させ、その後一定温度に保つ
ことができる。

ところで、この種の磁器半導体（以下正特性サ
ーミスタと称す）を電気半田ごて用の発熱体とし
て使用する場合には、前記キユリー点ａが300℃
を越えるものを使用する必要がある。そして、こ
のように高いキユリー点ａを有する正特性サーミ
スタにおいては、その形状によつて若干の差異は
あるが、一般的に温度上昇後は６〜10Wの消費電
力であるのに対し、通電開始時には170〜200Wと
20〜30倍の電流が流れるのが通例である。この場
合、正特性サーミスタの表面に形成される電極部
とこの電極部に圧接される電極との圧接力が不充
分な場合には、前記電極部のNiメツキ層や銀電
極部が化学変化を起こし、正特性サーミスタに充
分な電力を供給できなくなるおそれがある。

また発熱体を筒状とし、その内周面と外周面と
にそれぞれ形成された電極部に電極を接触させる
とともに、発熱体の外周面から主として熱エネル
ギを取出すようにした場合、従来は発熱体の外周
面に形成される外周電極部のほぼ全面に筒状の外
側電極を接触させるようにしているため、発熱体
で発生した熱エネルギは外側電極およびその外面
側に配される電気絶縁物を介して取出されること
により、したがつて熱効率が悪いという欠点があ
る。特にこの種の構造の発熱体を電気半田ごてに
組込んだ場合には、こて先温度が規定の温度にな
らず実用に供し得ないおそれがある。

すなわち、エレクトロニクス部品の半田付けに
は、錫と鉛との比が60：40の半田が通常用いられ
るが、この半田の最適半田付け温度は250〜260℃
である。いま前記キユリー点ａが300℃の正特性
サーミスタを発熱体として半田ごてに組込んだと
すると、構造部品の加熱および伝達ロスを含めて
約10％程度のロスはあるので、理想設計でこて先
温度は270℃である。ところが従来のように発熱
体の外周電極部全面に外側電極を接触させた場合
には、本出願人が行なつた実験によりこて先温度
が240〜245℃にしかならないことが確認されてい
る。そしてこの程度の温度では半田ごてとして実
用に供し得ない。

本考案はかかる現状に鑑み創案されたもので、
その目的とするところは、発熱体に形成される電
極部の化学変化に伴なう電力供給不能を有効に防
止することができ、かつ発熱体から熱エネルギを
有効に取出すことができ、さらに耐電圧の向上を
図ることができる発熱体装置を提供するにある。

本考案は、電極部の化学変化を防止する手段と
して、内側電極を軸方向にスリツトを有する切欠
き筒状に形成するとともに、この内側電極をその
スプリングバツクにより発熱体の内周電極部に弾
圧止着し、また熱エネルギを有効に取出す手段と
して、外側電極の外周電極部との接触面積を外周
電極部の面積の1/2〜1/6とし、さらに耐電圧を向
上させる手段として、円筒状をなす発熱体の外周
面を、放熱部材の穴内周面に密着させるととも
に、発熱体の内周側を、空間として残して発熱体
の外周面側からのみ熱エネルギを取出すようにし
たことを特徴とする。

以下本考案を図示する電気半田ごてを例に採つ
て説明する。

第２図において１は合成樹脂からなる筒状の把
手であり、この把手１の先端側には筒状のキヤツ
プ２が嵌入され止めねじ３を介して位置固定され
ている。また把手１の後端側からは電源コード４
と同時成形されて一体をなすコードプロテクタ５
が嵌入されており、このコードプロテクタ５はコ
ード止めねじ６を介して把手１に固定されてい
る。

一方前記キヤツプ２には、第２図に示すように
ステンレス鋼その他の耐蝕性金属材料で形成され
たパイプ７の基端部が挿入固定され、このパイプ
７の先端部には純鋼製等のこて先８が圧入固定さ
れている。

こて先８は、第３図に示すように前記パイプ７
に圧入される筒状の圧入部８ａと、この圧入部８
ａの先端に鍔部８ｃを介して一体に連結されるこ
て先本体８ｂとから構成されており、鍔部８ｃは
圧入部８ａをパイプ７に圧入する際のストツパを
なしている。そして前記圧入部８ａ内には、２個
の正特性サーミスタ９が挿入されている。

各正特性サーミスタ９は、第３図および第４図
に示すように軸方向の長さが短かい円筒状に形成
され、その外周面積S₁に対する内周面積S₂の割合
S₂／S₁が0.8以下となるように設定されている。
これら両正特性サーミスタ９は、ドーナツ円板状
の絶縁体１０を介して軸方向に連続配置されてお
り、その内周面側には軸方向にスリツト１１ａを
有するＣ形筒状の内側電極１１がそのスプリング
バツクにより500ｇ／cm²（より好ましくは５Kg／
cm²）以上の力で弾圧止着され、また外周面側には
樋状の外側電極１２がその外面側に巻設される絶
縁シート１３により圧接されて両サーミスタ９を
並列に接続している。この外側電極１２は、第３
図および第４図に示すようにその軸方向の長さが
両サーミスタ９および絶縁体１０を合わせた軸方
向の長さにほぼ等しく、かつ幅がサーミスタ９の
周長の1/2〜1/6に設定されている。すなわち、外
側電極１２と各サーミスタ９との接触面積が、各
サーミスタ９の外周面に形成される電極部の面積
の1/2〜1/6となつている。また前記内側電極１１
は、図示していないがサーミスタ９への挿入を容
易にするため挿入先端部にテーパ部を有してい
る。これら両電極１１，１２からは、第２図ない
し第４図に示すように保護チユーブ１４で被覆さ
れたリード線１５がそれぞれ引出されており、各
リード線１５は第２図に示すように端子１６を介
して前記電源コード４に接続されている。また前
記圧入部８ａの底部には、第２図および第３図に
示すように円板状の絶縁体１７が配されている。

次に作用について説明する。

正特性サーミスタ９等のこて先８への組付けに
際しては、まず２個の正特性サーミスタ９を絶縁
体１０を介して軸方向に連続配置し、その内部に
内側電極１１を配置する。この際、内側電極１１
には軸方向のスリツト１１ａが設けられているの
で、そのスプリングバツクにより500ｇ／cm²以上
の力でサーミスタ９内周面の電極部に弾圧止着さ
れる。またこの際、両サーミスタ９内径の製作誤
差を考慮して、内側電極１１の絶縁体１０に対応
する位置にスリツト１１ａから周方向に所要長の
別のスリツトを設けておくようにしてもよい。

内側電極１１により両サーミスタ９を軸方向に
一体に連結した後、両サーミスタ９の外面側に外
側電極１を配置し、その外側に絶縁シート１３を
巻設する。そしてこの組立体を、予め底部に絶縁
体１７が配された圧入部８ａ内に圧入する。する
と、サーミスタ９の外周面は圧入部８ａの内周面
に絶縁シート１３を介して強い力で密着する。こ
れにより、外側電極１２とサーミスタ９外周面の
電極部とは500Kg／cm²以上の力で圧接される。な
お必要に応じて圧入部８ａの外周面側から押圧加
工を施してもよい。

使用に際しては、まず電源コード４を介して正
特性サーミスタ９に通電する。すると、サーミス
タ９は第１図に示すキユリー点ａ付近から極大点
ｂに到るまでの範囲で発熱し、受熱板として機能
する圧入部８ａを介して熱がこて先本体８ｂに伝
えられ、こて先８の温度は安定状態に入る。これ
は正特性サーミスタ９の抵抗がキユリー点ａ以上
に急増して電流が制限されるためである。

なお実使用状態では、熱負荷を加えるとこて先
本体８ｂの温度が下がり、圧入部８ａを介してサ
ーミスタ９の温度が下がつて抵抗も下がるため電
流が増加する。

しかして、サーミスタ９はキユリー点付近で無
接点のサーマルスイツチとして機能する。

この際、内側電極１１はそのスプリングバツク
により、また外側電極１２は圧入部８ａへの圧入
あるいは必要に応じて圧入部８ａの外周面側から
施される押圧加工により、サーミスタ９の各電極
部に500ｇ／cm²以上の力で圧接しているので、電
極部のNiメツキ層や銀電極部が化学的変化を起
こしてサーミスタ９に充分な電力を供給できなく
なるおそれがない。前記圧接力を５Kg／cm²以上の
値にすれば、より有効に電極部の化学的変化を防
止できる。

また外側電極１２は、サーミスタ９との接触面
積がサーミスタ９の外周面に形成される電極部の
面積に対して1/2〜1/6となつているので、サーミ
スタ９が絶縁シート１３を介して直接圧入部８ａ
に圧接することになり、したがつてサーミスタ９
の熱を有効にこて先８側に取出すことが可能とな
る。本出願人が、第１図におけるキユリー点ａが
300℃のサーミスタを半田ごてに組込んで実験を
行なつたところ、サーミスタの外周面を電極によ
りほぼ完全に被う従来構造のものでは前述のよう
に240〜245℃のこて先温度しか得られなかつた
が、本実施例に係る外側電極１２を用いた場合に
は260〜265℃のこて先温度が得られた。特に外側
電極１２の接触面積がサーミスタ９の外周電極部
面積に対して1/3の場合に良好な結果が得られた。
なお外側電極１２の接触面積を前記外周電極部面
積に対して1/6未満とした場合には、熱エネルギ
の取出しはより良好となるが、立上り時の電流容
量をカバーできなくなり電極部が化学変化を起こ
して電力供給ができなくなるおそれがあるので好
ましくない。

また、サーミスタ９は外周面積S₁に対する内周
面積S₂の割合S₂／S₁が0.8以下となつているので、
0.8以上の場合に比較して耐電圧を向上させるこ
とができる。

すなわち、正特性サーミスタは金属酸化物を焼
結してなる多結晶体であるため、個々の結晶の大
きさが不揃いとなるとともに、結晶と結晶との間
の粒界の大きさにもバラ付きが生じる。これは単
一の正特性サーミスタ中において抵抗の大きい部
分と小さい部分とが生じることを意味する。そし
て前記するS₂／S₁が0.8以上の場合にはサーミス
タの径方向の電流密度差が小さいため抵抗の小さ
い部分の電流密度が高くなつて瞬時的に部分加熱
となり、この部分が第１図における極大点ｂを越
えジユール熱破壊が起こり易くなる。これに対し
て前記S₂／S₁が0.8以下の場合には、過渡現象に
おいて、内外電極部面積の差に起因してサーミス
タの内側の電流密度が外側の電流密度に比較して
大幅に高くなる。このためサーミスタは経時的に
内側から外側に向かつて加熱され、したがつて内
側から外側に向かつて高抵抗の輪が拡がつていく
ことになる。このため、内側の抵抗が第１図にお
ける極大点ｂ付近であるときには外側は極大点ｂ
には達しておらず、外側の抵抗が極大点ｂに近付
いたときにはサーミスタは全体として極大点ｂ以
下のところで安定状態に入る。しかして、サーミ
スタに内在する抵抗の部分的なバラ付きは問題と
ならず、したがつて耐電圧を向上させることがで
きる。

以上説明したように本実施例によれば以下の如
き効果を奏する。

(1) 電極１１，１２はサーミスタ９の電極部に
500ｇ／cm²以上の力で圧接されているので、電
極部の化学変化を有効に防止することができ
る。

(2) 外側電極１２の接触面積がサーミスタ９の外
周電極部面積に対して1/2〜1/6となつているの
で、サーミスタ９の熱を有効に取出すことがで
き、しかも電極部に化学変化が生じて電力供給
が不能となるおそれもない。

(3) 耐電圧を向上させることができるので、例え
ば自動車のバツテリを電源とする半田ごてをそ
のままの構造で商用電源でも使用できる。この
ため、使用電圧に合わせて各別に製作する必要
がない。

(4) 両サーミスタ９は、絶縁体１０により電気的
に絶縁されているので、電極１１，１２とサー
ミスタ９との接触抵抗が相互に異なる場合でも
何等支障がない。

なお前記実施例においては、外側電極１２が樋
状をなすものについて説明したが、サーミスタ９
との接触面積がサーミスタ９の外周電極部の面積
に対して1/2〜1/6であればいかなる形状でもよ
い。また半田ごて以外の加熱源としても使用する
ことができる。

以上本考案を好適な実施例に基づいて説明した
が、本考案は、内側電極を軸方向にスリツトを有
する切欠き筒状に形成するとともに、この内側電
極をそのスプリングバツクにより発熱体の内周電
極部に弾圧止着しているので、電極部の化学変化
に伴なう給電不能を有効に防止することができ
る。また外側電極の外周電極部との接触面積を外
周電極部の面積の1/2〜1/6としているので、電極
部の化学変化を招くことなく有効に熱エネルギを
取出すことができる。また、円筒状をなす発熱体
の外周面を、放熱部材の穴内周面に密着させると
ともに、発熱体の内周内側を、空間として残して
発熱体の外周面側からのみ熱エネルギを取出すよ
うにしているので、発熱体の組成および厚さを変
更することなく耐電圧を向上させ、低電圧から高
電圧まで使用することができるとともに、熱効率
および耐衝撃性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は正特性サーミスタの抵抗温度特性を示
すグラフ、第２図は本考案の一実施例を示す断面
図、第３図は第２図の要部拡大図、第４図は正特
性サーミスタと電極との関係を示す分解斜視図で
ある。８……こて先、８ａ……圧入部、８ｂ……こて
先本体、９……正特性サーミスタ、１０，１７…
…絶縁体、１１……内側電極、１１ａ……スリツ
ト、１２……外側電極、１３……絶縁シート、１
５……リード線。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】１正の抵抗温度特性を有する円筒状の磁器半導
体を発熱体として用い、その内周面と外周面と
に形成される内周電極部と外周電極部とに、内
側電極と外側電極とをそれぞれ接触させて給電
するようにした発熱体装置において、前記内側
電極を、軸方向にスリツトを有する切欠き円筒
状に形成するとともに、この内側電極を、その
スプリングバツクにより前記内周電極部に弾圧
止着して発熱体の内周側を空間として残し、か
つ前記外側電極の外周電極部との接触面積を、
外周電極部の面積の1/2〜1/6とし、さらに発熱
体および外側電極を、放熱部材に設けられた穴
内に電気絶縁物を介し圧入して発熱体の外周面
を穴内周面に密着させ、発熱体の外周面側から
のみ熱エネルギを取出すようにしたことを特徴
とする発熱体装置。２内側電極を、内周電極部に500ｇ／cm²以上の
力で圧接させることを特徴とする実用新案登録
請求の範囲第１項記載の発熱体装置。３外側電極を、発熱体の軸方向の長さに対応す
る帯板状に形成し、かつその幅を、外周電極部
の周長の1/3としたことを特徴とする実用新案
登録請求の範囲第１項または第２項記載の発熱
体装置。４内側電極の挿入先端部に、挿入を容易にする
ためのテーパ部を設けたことを特徴とする実用
新案登録請求の範囲第１項、第２項または第３
項記載の発熱体装置。５内周電極部の面積の割合を、外周電極部の面
積に対して0.8以下としたことを特徴とする実
用新案登録請求の範囲第１項、第２項、第３項
または第４項記載の発熱体装置。