JPH0734390B2 - 正特性サーミスタ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ）産業上の利用分野 この発明は発熱体あるいは電流制御用として使用される
正特性サーミスタ素子と放熱板からなる正特性サーミス
タ装置に関する。

（ｂ）従来の技術 従来、たとえば温風ヒータやエアコン用の補助ヒータな
どに用いられる発熱装置は、カンタルなどのクロム合金
からなる電熱線と、この電熱線による熱を放熱する放熱
板から構成されている。ところが、このような電熱線を
用いた発熱装置は、回路の故障などによって異常過熱す
るなど、安全性の面で難点があった。そこでこれに変わ
るものとして正特性サーミスタ素子を発熱体として用い
た正特性サーミスタ発熱装置が開発されている。

第12図（Ａ），（Ｂ）はこのような正特性サーミスタ発
熱装置の構造を表す図であり、（Ａ）は正面、（Ｂ）は
側面を示している。図において７は円板状の正特性サー
ミスタ素子であり、その両主面に電極が形成されてい
る。この正特性サーミスタ素子７の両主面を挟持するよ
うに放熱板１′と３′が設けられている。放熱板１′と
３′にはそれぞれ放熱フィン２と４が形成されていて、
これらの放熱板や放熱フィンを通過する空気が加熱され
る。

従来の正特性サーミスタ発熱装置の他の構造として、端
子板間に複数の正特性サーミスタ素子をラダー状に配列
し、素子間に空気を流通させるいわゆるハーモニカ型の
発熱装置や、素子自体にハニカム形状の貫通孔を形成し
た発熱装置や、波板状のコルゲートフィンを形成した放
熱板に正特性サーミスタ素子を接着した発熱装置なども
開発されている。

（ｃ）発明が解決しようとする問題点 ところが、このような従来の正特性サーミスタ発熱装置
は何れの形式においても正特性サーミスタ素子が露出さ
れていて、放熱板や放熱フィンに対して送風された空気
が正特性サーミスタ素子に直接触れる。このため外部か
ら正特性サーミスタ発熱装置内に塵埃が侵入し、正特性
サーミスタ素子が劣化するおそれがあった。また、正特
性サーミスタ素子と放熱板とが接着によって組み立てら
れている場合には、装置全体の機械的強度が低い。さら
に、前述のように正特性サーミスタ素子に直接送風され
た空気が触れるため、風上側と風下側とで素子の発熱温
度差が大きくなり、いわゆるピンチ効果によって発熱効
率が低下し、高出力が得られないという問題があった。

この発明の目的はこのような従来の問題点を解消するも
のであり、高信頼性と高出力を得ることのできる正特性
サーミスタ装置を提供することにある。

（ｄ）問題点を解決するための手段 この発明の正特性サーミスタ装置は、板状正特性サーミ
スタ素子と、この正特性サーミスタ素子の両主面に接触
または近接して放熱を行う一対の放熱板からなる正特性
サーミスタ装置において、 正特性サーミスタ素子を内部に保持するとともに、この
正特性サーミスタ素子の側面部を囲む枠体を設け、前記
正特性サーミスタ素子および前記枠体を対向して保持す
る一対の放熱体が、その両側面部において弾性体を介し
て互いに弾発固定されていることを特徴とする。

また、前記弾性体としては、スプリングピン、板バネ、
合成樹脂またはゴムを用いることができる。

（ｅ）作用 この発明の正特性サーミスタ装置においては、正特性サ
ーミスタ素子の側面部が枠体により囲まれた状態で、正
特性サーミスタ素子および枠体が一対の放熱板により保
持される。したがって、正特性サーミスタ素子の主面方
向への移動が規制され、絶縁状態が確実に維持される。
正特性サーミスタ素子は外部に露出せず、安全性、防塵
性が確保されるとともに、正特性サーミスタ素子が発生
した熱が効率的に放熱板から放熱される。

また、一対の放熱板は、正特性サーミスタ素子および枠
体を保持した状態で、弾性体により弾発固定される。し
たがって、少ない構成部品で一対の放熱板が確実に固定
され、組立作業が簡略化される。組立作業時に正特性サ
ーミスタ素子に加わる最大圧力が略一定になり、正特性
サーミスタ素子が破壊されることがない。

（ｆ）実施例 この発明の実施例である正特性サーミスタ発熱装置の構
造とその特性を第１図〜第７図に示す。

第１図（Ａ），（Ｂ）は装置の正面と側面を示し、図に
おいて1,3は放熱板、2,4は放熱板1,3に対してそれぞれ
形成された複数の放熱フィンである。この２つの放熱板
1,3の組み合わせによって構成される内部の空間に正特
性サーミスタ素子が組み込まれている。５は正特性サー
ミスタ素子の位置決めなどを行う枠体、6aは正特性サー
ミスタ素子の一方の電極に接触する端子板の外部端子で
ある。同図（Ｂ）に示すように、２つの放熱板1,3の両
側部に後述するフランジ部が形成されていて、この発明
の弾性体である２つのスプリングピン９によって嵌合さ
れている。

第２図は装置内部の構造を表す斜視図であり、図におい
て7,7は２つの板状の正特性サーミスタ素子であり、枠
体５によってその側部が囲まれている。このため、枠体
５は防塵作用を果たし、また素子7,7の電気的絶縁と位
置決めを容易にしている。

第３図は同装置の側断面図であり、図において1a,1bは
放熱板１の両側部に形成されたフランジ部、3a,3bは放
熱板３の両側部に形成されたフランジ部であり、２つの
スプリングピン９を介してこれらのフランジ部で嵌合さ
れている。このため、２つの放熱板によって構成される
内部の空間は両放熱板のフランジ部とスプリングピンと
の嵌合によって閉鎖されている。この内部空間の底面に
は絶縁板８、端子板６、正特性サーミスタ素子７が順に
積層され、素子７の周囲に枠体５が配置されている。素
子７の両主面には電極が形成されていて、上部の電極は
放熱板１に接触して電気的に接続され、下部の電極は端
子板６に接触して電気的に接続されている。したがっ
て、端子板６と放熱板との間に給電される。

第４図は端子板の形状を枠体とともに表す平面図であ
る。図に示すように端子板６は枠体５の枠内形状と略同
一形状の金属板からなり、枠体の一方から外部端子6aが
突出されている。端子板６と外部端子6aとの間に細幅部
6bが形成されていて、過電流に対するフューズ機能を持
たせている。細幅部6bの溶断が安定して行われるよう
に、枠体５には孔部5aが形成されている。なお、枠体５
は左右表裏何れの方向にも使用できるように対称構造と
なっている。

第５図（Ａ）〜（Ｃ）は前述の２つの放熱板の嵌合の際
用いられるスプリングピンの形状を表す斜視図であり、
このスプリングピン９はバネ材料からなる金属板を断面
Ｃ字状に成形したものが用いられる。全体形状としては
同図（Ａ）に示すほぼ円筒状のスプリングピン以外に、
（Ｂ）に示す、１本のスプリングピンに複数の独立した
バネ部分を形成したものや、（Ｃ）に示すように完全に
独立した複数のスプリングピンを片方のフランジ部に挿
入して用いることもできる。なお、この発熱装置に給電
を行う際、スプリングピンの一端を放熱板の側部から突
出させておき、そのスプリングピンを放熱板側の端子と
して用いることができる。この場合、放熱板とスプリン
グピンは弾性力によって係合するため、取り付けが容易
で、かつ放熱部からの熱伝導の少ない部分であるため、
接触面の熱による電気特性劣化の心配がない。

以上のようにして構成された正特性サーミスタ発熱装置
を例えば温風ヒータ装置内に取り付ける場合は次のよう
にして行う。第６図（Ａ），（Ｂ）は前述の正特性サー
ミスタ発熱装置にホルダ10を取り付けた状態を表す正面
図と側面図であり、図に示すようにホルダ10は枠体５の
表裏に形成された凹部と係合する係合部10bが形成され
ていて、２つのホルダ10が枠体５の両端を保持してい
る。ホルダ10にはネジ止め用の切欠部10aが形成されて
いて、これによって温風ヒータの装置内において風向き
と直交している係止面に平行に取り付けることができ
る。ホルダ10を電気的および熱的絶縁性材料から構成す
れば取付部との電気的絶縁や耐熱性を維持することがで
きる。

以上に示した正特性サーミスタ発熱装置における正特性
サーミスタ素体の温度分布を第７図（Ａ），（Ｂ）に示
す。（Ａ）は素子の幅方向すなわち送風方向の温度分
布、（Ｂ）は素子の長手方向すなわち送風方向に直角方
向の温度分布であり、実線は上記実施例における素子の
温度分布を表し、破線は比較のための従来の発熱装置に
おける正特性サーミスタ素子の温度分布をそれぞれ表し
ている。放熱板の側面部にフランジ部を形成したことに
より、放熱板全体の熱容量が増大し、同図（Ａ）に示す
ように伝熱に寄与する素子温度が全体的に上昇する。ま
た、放熱板に形成したフランジ部によって素子に直接冷
風が接しないため、図に示すように素子の発熱温度のピ
ークが中央付近でしかも幅が広くなり、素子全体で発熱
し、発熱効率が向上する。さらに放熱板に形成したフラ
ンジ部によって長さ方向の断面積が増大したたため、素
子からの熱を直上直下以外の放熱フィンにも十分伝える
ことが可能となり、同図（Ｂ）に示すように長さ方向に
ついても温度分布が平均化されて放熱効率が向上する。

上記実施例は、正特性サーミスタ素子の一方の電極を端
子板に接続し、他方の電極を放熱板に直接接続した例で
あったが、第８図や第９図に示すように２つの端子板6,
6′を設けることもできる。第８図に示す例は一方の端
子板を絶縁板８を介して放熱板３などから電気的に絶縁
するとともに他方の端子板６′は放熱板１との間に直接
積層している。このような構造の場合、給電用の専用端
子を用いることによって、端子板の電気的信頼性の高い
材料を放熱板に無関係に選択できるという特徴がある。
第９図に示す例は端子板6,6′の何れも絶縁板8,8′を介
して放熱板から絶縁した例であり、双方の端子板を放熱
板から電気的に絶縁したことにより感電や漏電が防止で
きるため機器への取り付けが容易である。

第10図（Ａ）〜（Ｃ）は前述の、端子板を２つ用いた正
特性サーミスタ発熱装置にホルダを取り付けた状態を表
している。（Ａ）と（Ｂ）はホルダ10を取り付けた状態
の正面図と側面図であり、（Ｃ）は（Ａ）におけるＡ−
Ａの断面図を示している。同図（Ｃ）に示すように端子
板6,6′は枠体５とホルダ10,10の係合部にて挟持されて
固定されている。このように枠体の端部にホルダを係合
することによって端子板の位置決めと固定、およびホル
ダと枠体との固定が同時に行われる。

以上に示した実施例はいずれも２つの放熱板の端部に形
成したフランジ部にスプリングピンを挿入した例であっ
たが、第11図に示すような構造とすることもできる。第
11図（Ａ）は側断面図（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ断
面を表している。図において９′は金属の板バネ、11は
ゴムシートや室温硬化型樹脂などの弾性体である。この
ように構成すれば、弾性体が装置側部からの塵埃や水分
の浸入を確実に阻止する。

なお、上記実施例はこの発明を発熱装置として用いた例
を示したが、この発明は電流制限用装置としてそのまま
使用できるものである。

（ｇ）発明の効果 以上のようにこの発明によれば次の効果を奏する。

正特性サーミスタ素子は、側面部を枠体に囲まれた
状態で両主面に放熱板が接触して保持されるため、正特
性サーミスタ素子の主面方向への移動を規制して、絶縁
状態を確実に維持することができる。

正特性サーミスタ素子は外部に露出することがな
く、安全性、防塵性を確保することができるとともに、
正特性サーミスタ素子が発生した熱を効率的に放熱板か
ら放熱することができる。また、放熱用の送風を行って
も装置内部に空気が流入することによる乱流の発生を防
止でき、放熱効果を向上することができる。

一対の放熱板は、弾性体により弾発固定することが
でき、少ない構成部品で一対の放熱板が確実に固定さ
れ、組立作業を簡略化できる。また、組立作業時に正特
性サーミスタ素子に加わる最大圧力を略一定にすること
ができ、正特性サーミスタ素子の破壊を防止することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図はこの発明の実施例である正特性サーミ
スタ装置の構造を表す図であり、第１図（Ａ），（Ｂ）
は同装置の正面図および側面図、第２図は同装置の内部
構造を表す斜視図、第３図は同装置の内部構造を表す側
断面図、第４図は端子板の形状を表す平面図、第５図
（Ａ）〜（Ｃ）はスプリングピンの形状を表す斜視図、
第６図（Ａ），（Ｂ）は前記装置にホルダを取り付けた
状態を表す正面図および側面図、第７図（Ａ），（Ｂ）
は同装置における正特性サーミスタ素子の温度分布を表
す図である。第８図〜第11図は他の実施例に係る正特性
サーミスタ装置の構造を表す図であり、第８図，第９図
はそれぞれ異なる例の装置における断面図、第10図
（Ａ）〜（Ｃ）はその１つの例における正特性サーミス
タ装置にホルダを取り付けた状態を表す図、第11図
（Ａ），（Ｂ）は板バネを用いた放熱板の組み立て構造
を表す図である。第12図は従来の正特性サーミスタ発熱
装置の構造を表す正面図および側面図である。 1,3…放熱板、2,4…放熱フィン、５…枠体、６…端子
板、７…正特性サーミスタ素子、８…絶縁板、９…スプ
リングピン、10…ホルダ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】板状正特性サーミスタ素子と、この正特性
   サーミスタ素子の両主面に接触または近接して放熱を行
   う一対の放熱板からなる正特性サーミスタ装置におい
   て、 正特性サーミスタ素子を内部に保持するとともに、この
   正特性サーミスタ素子の側面部を囲む枠体を設け、前記
   正特性サーミスタ素子および前記枠体を対向して保持す
   る一対の放熱体が、その両側面部において弾性体を介し
   て互いに弾発固定されていることを特徴とする正特性サ
   ーミスタ装置。
2. 【請求項２】前記弾性体は、スプリングピン、板バネ、
   合成樹脂またはゴムである特許請求の範囲第１項に記載
   の正特性サーミスタ装置。