JPH0436071Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、正の抵抗温度特性を有する磁器半導
体発熱体を用いた発熱体装置に係り、特に熱効率
の向上を図ることができる発熱体装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、例えば実公昭44−21744号公報に示され
ているように、正の抵抗温度特性を有する磁器半
導体発熱体を複数個用い、これを金属ケース内に
密着固定するようにした発熱体装置は一般に知ら
れている。

ところがこの種の従来の発熱体装置において
は、磁器半導体発熱体の両面に接着したオーム性
接触電極に、導線を直接接着固定する方法を採つ
ているため、予め各発熱体を所定配列に配置した
状態で行なわなければならず、作業が容易でない
とともに、充分な接触状態が得られず、また導線
をロウ付けにより電極に固定する場合には、ロウ
付け時の熱的ストレスにより発熱体が破損するお
それがある。

また従来の発熱体装置においては、磁器半導体
発熱体を金属ケース内に単に密着封入しているに
過ぎないため、発熱体で発生した熱が金属ケース
に充分に伝わらず、熱効率が悪いとともに、発熱
体が熱破損するおそれがある。

そこで本出願人は、先に特願昭61−42384号に
おいて、所定間隔で対向し周縁部が相互に連結さ
れる金属製の第１ケース板および第２ケース板か
らなる放熱ケースと、第１ケース板の中心部から
立上がり第２ケース板と中心部を貫通する筒状の
中心部材と、前記放熱ケース内の中心部材周囲位
置に配置され各ケース板の内面に対向する面にオ
ーム性接触電極がそれぞれ一体に配された板状の
複数の正の抵抗温度特性を有する磁器半導体発熱
体と、前記オーム性接触電極に圧接される電極板
と、この電極板と放熱ケース内面との間を絶縁す
る絶縁層と、一端が前記電極板に接続され前記中
心部材の内部を通して外部に引出される導線と、
前記中心部材に装着されて両ケース板を接近方向
に締付ける締付部材とを具備することを特徴とす
る発熱体装置を提案した。

〔考案が解決しようとする問題点〕

前記発熱体装置は、磁器半導体発熱体と放熱ケ
ースとが大きな力で圧接するため、熱伝導が良好
になつて熱効率を向上されることができるととも
に、発熱体の熱破損を防止することができる等の
多くの利点を有している。

ところで前記発熱体装置は、両ケース板がアル
ミ合金で形成されているため、強酸溶液あるいは
アルカリ溶液中で使用すると、ケース板が比較的
短時間で損傷してしまうという問題がある。

これを防止する方法としては、両ケース板を、
ジルコニウム、チタン、またはステンレス鋼等の
耐蝕性および耐薬品性に優れた金属材料で形成す
る方法が考えられる。

ところが、この種の金属材料は熱伝導率が非常
に悪く、例えばチタンはアルミニウムの1/10以下
である。このため、この種の金属材料をケース板
として用いると、発熱体装置としての熱効率が非
常に悪くなるという問題がある。

本考案は、かかる現況に鑑みなされたもので、
外ケースの材料として、耐蝕性および耐薬品性に
優れた金属を用いた場合でも、高い熱効率が得ら
れ、さらに高絶縁性が得られる発熱体装置を提供
することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案は、所定間隔で対向し周縁部が相互に連
結される第１ケース板および第２ケース板からな
る金属製の外ケースと；この外ケース内に任意の
配列で複数個配置され、前記各ケース板の内面に
対向する面にオーム性接触電極がそれぞれ一体に
配された板状の正の抵抗温度特性を有する磁器半
導体発熱体と；前記各オーム性接触電極にそれぞ
れ圧接された電極板と；各電極板とこれに対応す
る各ケース板内面との間を絶縁する絶縁層と；を
備え、前記各電極板とこれに対応する各ケース板
とは、少なくとも表面が熱溶融した絶縁層を介し
て圧接され、絶縁層を介して圧接され、絶縁層を
介して一体化されていることを特徴とする。

〔作用〕

本考案に係る発熱体装置においては、各電極板
とこれに対応する各ケース板とが、少なくとも表
面が熱溶融した絶縁層を介して圧接され、絶縁層
を介して一体化されている。そしてこの電極板
が、正の抵抗温度特性を有する磁器半導体発熱体
のオーム性接触電極に圧接される。このため、オ
ーム性接触電極と電極板との接触状態を安定させ
ることができるとともに、外ケースと電極板との
間の熱伝導が良好になり、外ケースが仮え熱伝導
率の悪い金属材料で形成されている場合であつて
も、熱効率を向上させることが可能となるととも
に、高い絶縁性が保たれる。また、発熱体の熱破
損を防止することも可能となる。

〔実施例〕

以下本考案の一実施例を図面を参照して説明す
る。

第１図は、本考案に係る発熱体装置の一例を示
すもので、この発熱体装置１は、第１ケース板２
ａと第２ケース板２ｂとからなる円板容器状の外
ケース２を備えており、この外ケース２内には発
熱機構３が組込まれ、その導線４ａ，４ｂは、外
ケース２の中心部に配した筒状の中心部材５の内
部を通して外部に引出されている。

前記第１ケース板２ａは、第２図ないし第４図
に示すように周縁に外フランジ６を有する浅底の
円筒容器状をなしており、その中心部には、後に
詳述する中心部材５の一端を溶接により位置決め
固定するための外側に凸の凹部７が設けられ、ま
たこの凹部７と前記外フランジ６との間には、第
１ケース板２ａの内側に凸に屈曲するリング状の
押圧加工部８が設けられている。

また前記第２ケース板２ｂは、第５図および第
６図に示すように周縁に前記第１ケース板２ａの
外フランジ６と突合わされる外フランジ９を有す
る浅絞り蓋状をなしており、その中心部には、大
径部１０ａと小径部１０ｂとからなる段付筒部１
０が外法に向かつて一体的に突設されている。こ
の段付筒部１０の段部には、第５図および第６図
に示すように外側に凸の２条のリング条凸部１１
が設けられている。また前記第２ケース板２ｂの
外フランジ９と段付筒部１０との間には、第５図
および第６図に示すように第２ケース板２ｂの内
側に凸に屈曲するリング状の押圧加工部１２が設
けられ、この押圧加工部１２は、両ケース板２
ａ，２ｂを一体に連結して外ケース２を構成した
際に前記第１ケース板２ａの押圧加工部８に符合
し、発熱機構３を両側から押圧挾持するようにな
つている。

前記両ケース板２ａ，２ｂは、例えばチタン、
ジルコニウム、あるいはステンレス鋼等、耐蝕性
および耐薬品性に優れた金属材料で形成されてお
り、これら両ケース板２ａ，２ｂの外フランジ
６，９は、両ケース板２ａ，２ｂの中心部を中心
部材５で連結した後、第１図に示すように不活性
雰囲気中で溶接１３により一体に連結されるよう
になつている。

このように構成された外ケース２の内部に配さ
れる発熱機構３は、第７図および第８図に示すよ
うに正の抵抗温度特性を有する円板状の６個の磁
器半導体発熱体（以下PTCと称す）１４を備え
ており、各PTC１４の両面には、オーム性接触
電極１４ａがそれぞれ一体的に配されている。

これら各PTC１４は、第７図および第８図に
示すように例えば集成マイカ製でドーナツ円板状
をなす位置決め板１５に周方向に等間隔で設けた
６個の位置決め孔１５ａに収容されており、その
両面側には、アルミニウム、銅、銀あるいはこれ
らの合金により稍厚肉のドーナツ円板状に形成さ
れた放熱板を兼ねる電極板１６がそれぞれ配置さ
れ、その外面側には、例えばポリイミドあるいは
ポリテトラフロロエチレン等の耐熱性を有するド
ーナツ薄円板状の絶縁シート１７がそれぞれ配置
されている。そしてこの絶縁シート１７により、
各電極板１６とこれに対応する各ケース板２ａ，
２ｂの内面との間が電気的に絶縁されるようにな
つているとともに、これらが絶縁シート１７を介
して一体に溶着されるようになつている。

すなわち、各電極板１６とこれに対応する各ケ
ース板２ａ，２ｂとは、その間に絶縁シート１７
を介装した状態で押圧加熱され、絶縁シート１７
の表面を軟化溶融させた後に冷却されるようにな
つている。そしてこれにより、溶融した絶縁シー
ト１７の表面層が、電極板１６およびケース板２
ａ，２ｂの表面の凹凸内に入り込んだ状態で固化
し、各電極板１６と各ケース板２ａ，２ｂとが絶
縁シート１７を介して一体化されるようになつて
いる。各電極板１６および各ケース板２ａ，２ｂ
の絶縁シート１７との接触部分は、絶縁シート１
７のアンカー効果による接着力を向上させるた
め、所定の粗面加工がそれぞれ施されている。

前記各電極板１６の内端縁部には、第７図およ
び第８図に示すように導線４ａ，４ｂの一端がそ
れぞれ接続されており、これら両導線４ａ，４ｂ
は、発熱機構３の中心部を通され、さらに第１図
に示すように中心部材５の内部を通されて外部に
引出されている。

前記中心部材５は、第９図に示すように前記第
１ケース板２ａ内側中央部の凹部７にスポツト溶
接される基端部材１８と、この基端部材１８の先
端側に螺装連結される筒状の雄ねじ部材１９と、
この雄ねじ部材１９内に挿入されて導線４ａ，４
ｂを保護する保護チユーブ２０とを備えている。

前記基端部材１８は、第１０図に示すように前
記凹部７に嵌入されてスポツト溶接される円板状
の溶接部１８ａと、この溶接部１８ａから立上が
る筒状の雌ねじ部１８ｂとから構成されており、
雌ねじ部１８ｂ周面の径方向に対向する二箇所に
は、先端から軸方向にスリツト２１が設けられて
いる。そして前記各導線４ａ，４ｂは、このスリ
ツト２１を通して中心部材５の内部に引入れられ
るようになつている。

また前記雄ねじ部材１９は、第９図および第１
１図に示すように前記基端部材１８の雌ねじ部１
８ｂに螺装される小径雄ねじ部１９ａと、この小
径雄ねじ部１９ａに段付状に連続する大径雄ねじ
部１９ｂとから構成されており、大径雄ねじ部１
９ｂには、第１図に示すように発熱体装置１を取
付対象物２２に取付けるための取付ナツト２３が
螺装されるようになつている。

なお第１図において、符合２４，２５は樹脂製
またはゴム製のパツキングであり、発熱体装置１
で加熱される溶液の種類に応じ、最適な材料が適
宜選択されるようになつている。

次に、本実施例の作用について説明する。

発熱体装置１の製作に際しては、まず第１ケー
ス板２ａ内側中央部の凹部７に、基端部材１８の
溶接部１８ａをスポツト溶接する。

次いで、各ケース板２ａ，２ｂの内面と各電極
板１６との間に絶縁シート１７をそれぞれ介装
し、各ケース板２ａ，２ｂと各電極板１６とを押
圧しながら加熱する。すると、絶縁シート１７の
表面が軟化溶融し、各ケース板２ａ，２ｂおよび
各電極板１６の表面の凹凸部分に入り込む。そこ
で、各ケース板２ａ，２ｂおよび各電極板１６を
冷却し、絶縁シート１７を固定させる。これによ
り、各ケース板２ａ，２ｂと各電極板１６とが絶
縁シート１７を介して一体化される。

次いで、絶縁両電極板１６の間に、PTC１４
および位置決め板１５を第７図に示す組立状態で
配置し、各導線４ａ，４ｂをスリツト２１を介し
て雌ねじ部１８ｂ内に引入れる。そしてさらに、
この導線４ａ，４ｂを保護チユーブ２０および雄
ねじ部材１９内に通した状態で、雄ねじ部材１９
の小径雄ねじ部１９ａを前記雌ねじ部１８ｂに螺
装する。これにより、第９図に示すように第２ケ
ース板２ｂ中央の段付筒部１０の小径部１０ｂ先
端が、雌ねじ部１８ｂの先端と大径雄ねじ部１９
ｂの端面との間で挾持固定され、両ケース板２
ａ，２ｂの中心部が、相互に接近する方向に締付
けられた状態で固定される。この際、基端部材１
８の雌ねじ部１８ｂにはスリツト２１が設けられ
ているので、通常であれば、雄ねじ部材１９の締
付けにより雌ねじ部１８ｂが外径側に拡つてしま
うが、第９図に示すように雌ねじ部１８ｂの先端
は、その外周部が段付筒部１０の小径部１０ｂに
よりの支持されるので、このようなおそれが全く
ない。このため、雄ねじ部材１９を強く締付ける
ことができる。

このようにして両ケース板２ａ，２ｂの中央部
を相互に連結したならば、両ケース板２ａ，２ｂ
を外側から押圧し、外周縁の外フランジ６，９を
相互に密着させる。そしてこの状態で、両フラン
ジ６，９を溶接１３により一体に連結する。この
際、両ケース板２ａ，２ｂの酸化を防止するた
め、溶接１３は不活性雰囲気中で行なうのが好ま
しく、また溶接１３の熱により絶縁シート１７等
が損傷しないようにするため、両ケース板２ａ，
２ｂは、溶接１３部分以外の箇所を積極的に冷却
することが好ましい。

しかして、両ケース板２ａ，２ｂは、中央部が
中心部材５により締付けられるとともに、周縁部
が、押圧された状態で溶接１３により連結される
ので、各電極板１６とPTC１４のオーム性接触
電極１４ａとが強い力で圧接することになる。し
かも、各電極板１６と各ケース板２ａ，２ｂとは
絶縁シート１７を介して一体化されているので、
ケース板２ａ，２ｂがチタン等の熱伝導の悪い金
属で形成されていても、率効率を大幅に向上させ
ることができるとともに、高い絶縁性が得られ、
また部分加熱がなくなつてPTC１４の熱破損を
有効に防止することができる。またケース板２
ａ，２ｂと電極板１６との熱膨張係数が異なつて
も、絶縁シート１７が緩衝材として機能し、両者
の密着状態が損なわれることがない。

なお前記実施例では、絶縁層がポリイミドある
いはポリテトラフロロエチレン等の絶縁シート１
７で形成されている場合について説明したが、こ
れらを塗布して絶縁層としてもよい。また第１２
図に示すように天然マイカ２６の外面を二枚の絶
縁シート１７を包んで絶縁層としてもよい。

また前記実施例では、外ケース２が円形をなし
ている場合について説明したが、方形等の他の形
状であつてもよく、同様の効果が期待できる。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案は、外ケースを構成
する各ケース板と各電極板とを、少なくとも表面
が熱溶融した絶縁層を介して圧接し、絶縁層を介
して一体化させるようにしたので、外ケースが熱
伝導の悪い金属で形成されていても、高い熱効率
が得られるとともに、高い絶縁性が得られ、また
部分加熱によるPTCの熱破損を防止することが
できる。また各ケース板と各電極板との熱膨張係
数が異なつていても、絶縁槽が緩衝材として機能
し、両者の一体性が損なわれることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す発熱体装置の
部分断面図、第２図は第１ケース板を内側から見
た詳細図、第３図は第２図の−線断面図、第
４図は第３図の右側面図、第５図は第２ケース板
を内側から見た詳細図、第６図は第５図の−
線断面図、第７図は発熱機構の断面図、第８図は
同様の分解斜視図、第９図は中心部材の詳細を示
す断面図、第１０図は基端部材の斜視図、第１１
図は雄ねじ部材および保護チユーブの断面図、第
１２図は絶縁層の他の例を示す断面図である。 １……発熱体装置、２……外ケース、２ａ……
第１ケース板、２ｂ……第２ケース板、３……発
熱機構、５……中心部材、６，９……外フラン
ジ、１３……溶接、１４……PTC、１４ａ……
オーム性接触電極、１６……電極板、１７……絶
縁層、２６……天然マイカ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 所定間隔で対向し周縁部から相互に連結され
   る第１ケース板および第２ケース板からなる金
   属製の外ケースと；この外ケース内に任意の配
   列で複数個配置され、前記各ケース板の内面に
   対向する面にオーム性接触電極がそれぞれ一体
   に配された板状の正の抵抗温度特性を有する磁
   器半導体発熱体と；前記各オーム性接触電極に
   それぞれ圧接された電極板と；各電極板とこれ
   に対応する各ケース板内面との間を絶縁する絶
   縁層と；を備え、前記各電極板とこれに対応す
   る各ケース板とは、少なくとも表面が熱溶融し
   た絶縁層を介して圧接され、絶縁層を介して一
   体化されていることを特徴とする発熱体装置。 ２ 第１ケース板および第２ケース板は、少なく
   とも外面がジルコニウム、チタン、またはステ
   ンレス鋼等の耐蝕性および耐薬品性に優れた金
   属で形成されてい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 第１ケース板および第２ケース板の周縁部
   は、不活性雰囲気中での溶接により相互に連結
   されている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 絶縁層は、ポリイミドまたはポリテトラフロ
   エチレン等の耐熱性樹脂シートで形成されてい
   る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 電極板は、アルミニウム、銅、銀またはこれ
   らの合金である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。 ６ 電極板およびケース板は、絶縁層との対向面
   に粗面加工が施されている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、第４項または第５項記載の発熱体装置。