JPH0374803A - 正特性サーミスタ発熱体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、自己温度制御作用を有した正特性サーミスタ
を用いた正特性サーミスタ発熱体に関するもので、特に
金属放熱体を用いて発熱量を大きくした温風用発熱体に
関するものである。

従来の技術 正特性サーミスタは周知のように、ある温度（キュリー
温度）以上になると、急激にその抵抗値が上昇する性質
を持った半導体セラミクスである。したがって、正特性
サーミスタに電圧を印加すると自己発熱が起こり、自己
制御作用により一定の温度を保つ。このような正特性サ
ーミスタを用いた発熱体は、加熱しない安全な発熱体と
いうことで幅広く応用されている。さらに、この正特性
サーミスタを用いて、これに金属放熱体を貼合せ、その
発熱量を大きくする方式が考えられている。

このような正特性サーミスタと金属放熱体とを組合せて
発熱体を構成し、大きな発熱量を得て、かつ信頼性の高
い発熱体を得るためには、次のような３点がポイン＋と
なる。すなわち、（１）　　正特性サーミスタの発熱が
均一かつ最大になること。

（２）放熱体の表面積が最大、細密に構成され、かつ熱
の伝導が良好なこと。

（３）　　そして、正特性サーミスタと放熱体とが熱的
、電気的かつ機械的に信頼性良く固着されること。

といったことが必要である。

そして、上記（１）の正特性サーミスタの発熱を均一に
し、かつ最大にするためには、良く知られているように
、正特性サーミスタ素子の最大面に電極を設け、その電
極面に放熱体を固着すれば良い。本発明は、上記ポイン
トの＋２１．　＋３１に対して、最も効果的な手段を提
供するものである。

第３図は、従来の正特性サーミスタ発熱体を示す斜視図
である。第３図において、金属放熱体１は金属の薄板を
連続歯形状（または波形状）にし、金属端子板３をその
片面にブレージング法で固着し、反対面を直接正特性サ
ーミスタ２の電極面に固着しである。この金属放熱体１
には熱伝導性の良好なアルミニウムが一般的に使用され
ており、また放熱体１と正特性サーミスタ２はネジ等の
圧接または、導電性接着剤で固着されている。

第４図は、さらに別の従来の正特性サーミスタ発熱体を
示す斜視図であり、金属の薄板を折曲して連続波形状（
または歯形状）にした金属放熱体１と、正特性サーミス
タ２ａの電極面との間に薄板の金属板４をはさんだもの
である。

さらに、第５図は別の従来の正特性サーミスタ発熱体を
示す斜視図で、金属放熱体１ｂは金属の薄板を連続Ｚ形
影状にし、それに金属板４をブレージング法などにより
固着させて放熱体を形成し、その金属板４を正特性サー
ミスタ２ａの両面に付与された電極面に固着しである（
特開昭５３−８０８４４号公報）。

発明が解決しようとする課題 前述したように正特性サーミスタ発熱体の発熱量を大き
くするには、（１）正特性サーミスタ素子の最大面に電
極を設け、さらに、（２）放熱体の表面積が最大かつ細
密に構成され、かつ熱伝導が良好なこと、そして、（３
）正特性サーミスタと放熱体が熱的、電気的、かつ機械
的に信頼性良く固着されることが必要である。

第３図に示す従来の正特性サーミスタ発熱体においては
、放熱体は薄板を折曲して形成され、その表面積は大き
く、かつ細密に形成することができる。しかしながら放
熱体が正特性サーミスタに固着されている面積は、放熱
体が交互に折り曲げられているため、最大でも正特性サ
ーミスタ全体の面積の１／２にしかならない。そのため
、正特性サーミスタで発生した熱は、十分に放熱体に伝
わらず、基本性能である発熱量が非常に少なかった。

第４図に示す従来の正特性サーミスタ発熱体は、このよ
うな問題点を解決するもので、アルミニウムの薄板を折
曲した放熱体に金属板をブレージングして構成した金属
放熱体に、正特性サーミスタを固着したもので、放熱体
の表面積が大きく細密に構成され、かつ金属板と放熱体
とがブレージングで固着されているため、両者は完全な
金属同志の結合となり、熱伝導も良好な金属放熱体が得
られる。また、放熱体と正特性サーミスタとの結合面も
金属板がはさまれているため、その面積は減少すること
なく最大にすることができ、正特性サーミスタで発生し
た熱は効率良く金属放熱体に伝えることができ、太き４
発熱量の正特性サーミスタ発熱体が得られる。しかしな
がら、金属とセラミックの熱膨張係数が大きく異なるこ
とから、発熱体が動作して温度が上がる度にその接合面
では両者のズレが生じ、そのズレは正特性サーミスタと
金属放熱体の接合面の差し渡し距離ｌに比例して生じる
。特に、第４図に示す従来の正特性サーミスタ発熱体で
は、接合の面が一枚のものでかつ大きいのでそのズレは
大きくなる。そのため、長期間使用すると両者の熱結合
が悪くなって発熱量が少なくなったり、ひいては両者が
はがれたりして信頼性上大きな問題点があった。

第５図に示す従来の正特性サーミスタ発熱体は、薄板の
金属板を連続Ｚ形状に折曲し、金属板を介して正特性サ
ーミスタに固着しであるもので、金属放熱体は第４図に
示した例と同様に細密で、かつ正特性サーミスタとの結
合も金属板をブレージングなどで接合して、それを正特
性サーミスタに固着しであるので、熱効率が良く発熱量
の大きな発熱体が得られる。しかしながら、正特性サー
ミスタと金属放熱体との接合面は、第４図に示した例と
同様に熱膨張係数の差によるズレが大きく生じ、長期的
な使用による信頼性に大きな問題があった。

また、上記に述べたように従来の正特性サーミスタ発熱
体においては、放熱体を構成するに当り、複数の部品を
用いた場合、それらを結合するのにブレージング方法を
用いるのが一般的であった。このブレージングは金属同
志を完全に金属によって結合するため、両者の熱結合が
十分に行われ、熱効率の良好な金属放熱体を得るには有
効な方法であった。しかしながら、固着のために通常６
００℃以上の加熱を必要とし、金属の薄板が焼鈍され、
強度が弱くなる。そのため、強い力でこの金属放熱体を
正特性サーミスタに圧着して熱結合を良くして大きな発
熱量を得ようとすると、つぶれてしまい、大きな発熱量
の正特性サーミスタ発熱体が得られなかった。

本発明は上記のような従来の問題点を解決する正特性サ
ーミスタ発熱体を提供することを目的とするものである
。

課題を解決するための手段 このような従来の正特性サーミスタ発熱体の課題を解決
するために、本発明の正特性サーミスタ発熱体は、両面
に電極が付与された正特性サーミスタと、金属の薄板を
連続Ｚ形に折曲した金属放熱体と、金属端子板とを有し
、上記金属放熱体は上記正特性サーミスタの両電極に直
接固着され、上記金属端子板は上記金属放熱体に溶接に
よって固着されてなる構成としたも５のである。

作用 このように構成された本発明の正特性サーミスタ発熱体
では、金属端子板に電圧を印加すると金属放熱体を通じ
て正特性サーミスタに電圧が印加され、自己発熱をして
キュリー温度付近でその温度は一定になる。そして、正
特性サーミスタから発熱する熱は金属放熱体に伝わり、
金属放熱体に空気を通過させると熱は空気に伝わり、温
風が得られることとなる。そして、本発明の構成によれ
ば連続Ｚ形の金属放熱体と正特性サーミスタは直接固着
されているため、両者が接合している一体となったもの
の長さは、Ｚ形の放熱体の１つの山の長さに相当し、そ
の接合面は細かく分断されており、セラミックと金属と
の熱膨張係数の差によって生じる歪を小さくすることが
でき、長期的な使用による信頼性が高いものとなる。ま
た、正特性サーミスタと金属放熱体との接合面は、隙間
なくＺ形の金属放熱体の底面で接合することができ、そ
の面積は最大となり、熱結合が良好となるため発熱量も
大きいものとなる。さらに、金属放熱体の熱の受熱部と
放熱部は、ブレージングをせずに一体のもので形成する
ことができ、放熱体に充分に熱が伝わり、発熱量が大き
いものとなる。

また、金属端子板を放熱体に溶接で固着しており、電気
的、１１！械的に良好な接合が得られ、実用上有効な正
特性サーミスタが得られることとなる。そして、金属放
熱体の作製に御坊ブレージングなどの熱処理を必要とし
ないので、強度が強く発熱量の高い正特性サーミスタ発
熱体が得られることとなる。

実施例 第１図は、本発明による正特性サーミスタ発熱体の一実
施例を示す。第１図の斜視図において、１１は薄板状の
正特性サーミスタであり、その両面にはアルミニウム溶
射による電極（図示せず）が付与されている。１２はア
ルミニウムの薄板を連続Ｚ形に折曲して形成した金属放
熱体であり、この金属放熱体１２は上記正特性サーミス
タ１１の両面に絶縁性（または導電性）の接着剤（図示
せず）によって直接固着されている。また、１３は金属
端子板であり、上記放熱体１２の一端部に溶接により固
着されており、１４は溶接部である。

ここで、セラミックと金属との熱膨張係数の差による歪
は、正特性サーミスタ１１の金属放熱体１２と接触して
いる面の最大長さに比例する。この場合、図の１！　＋
（Ｚ形の放熱体１２の１つの底部の長辺）と１２（Ｚ形
の放熱体１２の１つの底部の短辺）の長い方によって決
まる。従って、１１よりｆ２を短くしておけば、その歪
はｉｔによってのみ決まる。この時、１２の長さをＩ！
ｌより長くすれば熱歪の減少の効果はなくなってしまう
ので、１１より１２を短くしておく方が良い。

また、Ｚ形の放熱体１２の底部はなるべく平面にして、
正特性サーミスタ１１との接触面の熱結合が良好となる
ようにすることが好ましい。さらに、放熱体１２と端子
板１３とは溶接によって固着しであるが、溶接を容易に
するためには両者を同一の材質にした方が良い。また、
端子板１３は熱結合に関しては自ら制約を受けず、むし
ろ端子板１３の温度はなるべく低い方が良いので、溶接
の位置はＺ形の放熱体１２の頂部全てにする必要がなく
、最小限にすれば良い。

第２図は本発明の別の実施例で、金属端子板１３ａが２
形の放熱体１２の片面全体に渡って覆う長さになってい
る。このようにすれば複数の正特性サーミスタ１１（第
１図、第２図では共に４個）を用いた時、それらの間で
変形ズレが生じる恐れがあったものが、片面全体に端子
板１３ａを溶接で固定しているため、放熱体１２の形状
が決まり、その変形はないものとなる。

また、溶接は抵抗スポット溶接により、放熱体１２と端
子板１３ａとを電極チップで挟んで行っても良い。ここ
で、発熱量を上げるためＺ形の放熱体１２のピッチを細
かくした場合、電極チップの挿入が困難なので、外側の
みから溶接のできるレーザ溶接などの方法が良い。

発明の効果 本発明の正特性サーミスタ発熱体によると、正特性サー
ミスタとの接合面が一平面となり最大面積で接合でき、
かつ放熱部の表面積が細密な金属放熱体を、ブレージン
グ処理などの高熱処理をしないで提供でき、これを用い
た正特性サーミスタ発熱体は、固着強度を強くしても金
属放熱体が変形せず、発熱量が大きなものとすることが
できる。また、正特性サーミスタと金属放熱体との接合
面は細かく分割されており、そのため熱歪が緩和され、
長期的な使用による信頼性を高いものとすることができ
る。さらに、金属端子板の金属放熱体への接合も点の溶
接によるため、端子板への熱伝導は悪くなり、端子板の
温度が低くて使いやすい正特性サーミスタ発熱体を提供
することができるものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はそれぞれ本発明の実施例による正特性
サーミスタ発熱体を示す斜視図、第３図〜第５図は従来
の正特性サーミスタ発熱体の斜視図である。 １１・・・・・・正特性サーミスタ、１２・・・・・・
金属放熱体、１３，１３ａ・・・・・・金属端子板、１
４・・・・・・溶接部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　両面に電極が付与された正特性サーミスタと、金属の
   薄板を連続Ｚ形に折曲した金属放熱体と、金属端子板と
   を有し、上記金属放熱体は上記正特性サーミスタの両電
   極に直接固着され、上記金属端子板は上記金属放熱体に
   溶接によって固着されてなる正特性サーミスタ発熱体。