JPH10172731A - 正特性サーミスタ発熱体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属放熱体を用いて発熱量を増大した温風用
に使用される正特性サーミスタ発熱体において、長期間
の使用に対して発熱量の低下を解消した信頼性の高い正
特性サーミスタ発熱体を提供することを目的とする。 【解決手段】 正特性サーミスタ１２の両面に電極を付
与したものに、薄い金属板を連続Ｌ型に折り曲げたＬ型
放熱体１１と金属端子板１３を有し、上記Ｌ型放熱体１
１は上記正特性サーミスタ１２の両電極に直接固着さ
れ、上記金属端子板１３は上記Ｌ型放熱体１１に溶接点
１４によって固着された構造である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は正特性サーミスタを
用いた発熱体で、特に金属放熱体を用いて発熱量を増大
した温風用に使用される正特性サーミスタ発熱体に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】正特性サーミスタはある温度（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ックスであることはよく知られて
いる。従って、正特性サーミスタの両電極に電圧を印加
すると自己発熱が起こり、正特性サーミスタの自己制御
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赤熱等の加熱が起こらない安全な
発熱体であることから幅広く応用されている。

【０００３】更に、この正特性サーミスタを用いて、こ
れに金属放熱体を貼り合わせ、その発熱量を増大する方
式が考えられている。正特性サーミスタと金属放熱体と
を組み合わせて発熱体を構成し、大きな発熱量を得て、
且つ信頼性の高い発熱体を得るためには、次のような３
点が重要となる。 （１）正特性サーミスタの発熱が均一で且つ、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、且つ熱
の電導が良好なこと。 （３）正特性サーミスタと放熱体とが熱的、電気的及び
機械的に信頼性良く固着されること。

【０００４】上記（１）の正特性サーミスタの発熱を均
一および最大にするためには、正特性サーミスタの面の
最大面に電極を設け、その面全体に放熱体を固着すれば
良いことが一般的に知られている。

【０００５】図２は従来の正特性サーミスタ発熱体を示
す斜視図である。図２において、金属放熱体５は薄い金
属の板を連続コルゲート型（波型）に加工し、金属端子
板４とスペーサ６の間に金属放熱体５をはさみ、その接
触部分をブレージング工法で固着したものである。

【０００６】そのスペーサ６面に正特性サーミスタ２の
電極面を直接固着してある。この金属放熱体５には熱伝
導性の良いアルミニウムが一般的に使用されている。正
特性サーミスタ２と金属放熱体５との固着はネジ等の圧
接または接着剤等で固着されている。

【０００７】図３は、更に従来の他の正特性サーミスタ
発熱体を示す斜視図である。薄い金属板を連続Ｚ型に折
り曲げて造られた放熱体７は、曲げ面の上下面は放熱体
７のみで平面を確保する特徴を持ったものであり、金属
端子板３と放熱体７を溶接点９で固着したものである。
この放熱体７の金属端子板３の反対側に図２と同様に正
特性サーミスタ２の電極面を直接固着してある。

【０００８】図４は、更に従来の他の正特性サーミスタ
発熱体を示す斜視図である。薄い金属板を連続Ｉ型に折
り曲げて造られた放熱体８は、曲げ面の上下面は放熱体
８のみで平面を確保する特徴を持ったものであり、金属
端子板３と放熱体８を溶接点９で固着したものである。
この放熱体８の金属端子板３の反対側に図２、図３と同
様に正特性サーミスタ２の電極面を直接固着してある。
放熱体８の材質も熱伝導性の良いアルミニウムが一般的
に使用されている。

【０００９】

【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）正特性サーミスタの最大面に電極を設ける。 （２）放熱体の表面積が最大且つ、細密に構成されてお
り、熱伝導が良好なこと。 （３）正特性サーミスタと放熱体が熱的、電気的、機械
的に信頼性良く固着されている。 ことが必要である。

【００１０】図２に示す従来の正特性サーミスタ発熱体
は、上記条件を満たすものであり、薄い金属板をコルゲ
ート型に加工した放熱体５、金属端子板４、スペーサ６
をブレージング工法で一体化したものであることから金
属どうしの完全な結合となる。従って、良好な熱伝導を
得ることができる。また、放熱体５と正特性サーミスタ
２との結合面もスペーサ６を介しているために、その面
積は最大を確保することができる。従って、正特性サー
ミスタ２で発生した熱は効率良く放熱体５に伝えられ、
大きな発熱量の正特性サーミスタ発熱体が得られる。

【００１１】しかし、金属のスペーサ６とセラミックの
正特性サーミスタ２の熱膨脹係数が大きく異なることか
ら、正特性サーミスタ発熱体が動作して温度が上昇する
につれスペーサ６と正特性サーミスタ２の電極面とにズ
レが生じ、そのズレは正特性サーミスタ２とスペーサ６
の接合面の差し渡し距離ｌに比例して生じる。そのた
め、長期間使用していると両者の熱結合が悪くなり発熱
量が低下することなどの信頼性問題を有していた。

【００１２】また、上記で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、放熱体の構成に複数の部品
を用いた場合、それらを結合して一体化する場合にブレ
ージング方法を用いるのが一般的であった。このブレー
ジング方法は放熱体を構成する複数の部品どうしを完全
に金属で結合するために、正特性サーミスタ２と一体化
した放熱体との熱結合は十分に行われ、熱効率の良好な
放熱を得るには有効な方法であった。

【００１３】しかしながら、ブレージングのためには６
００℃以上の加熱を必要とするために、放熱体に使用さ
れる金属材料は焼鈍され、強度が著しく弱くなる欠点が
あった。そのため、強い力により一体化された放熱体を
正特性サーミスタ２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、その放熱体は潰れてしまい、
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。

【００１４】図３に示す従来の正特性サーミスタ発熱体
は、薄い金属板を連続Ｚ型に折り曲げて造られた放熱体
７に金属端子板３を溶接点９で固定した放熱体と正特性
サーミスタ２を固着したものである。このＺ型放熱体７
は、その加工形状からＺ型放熱体７の上下面は小さな平
面を連続的に並べた形の平面が得られるために、正特性
サーミスタ２との接合面側に図２に示すようなスペーサ
６を必要としないと同時に、ブレージングで固着せずと
も放熱体として一体化が形成される。

【００１５】その放熱体は図２に示す例と同様に細密
で、且つ正特性サーミスタ２との結合面も最大面積で確
保できる。

【００１６】従って、正特性サーミスタ２で発生した熱
は効率良く放熱体７に伝えられ、大きな発熱量の正特性
サーミスタ発熱体が得られる。

【００１７】又、図２のブレージング方法で一体化した
放熱体５の場合はスペーサ６と正特性サーミスタ２との
熱膨脹係数の違いから、その接合面でズレが起こってい
た。このズレは正特性サーミスタ発熱体の動作時の熱膨
脹係数の違いによって起こり、熱結合低下に結び付く。
しかし、Ｚ型放熱体７の場合は小さな平面を並べて得ら
れる平面のため、熱膨脹によるズレは起こり難い。セラ
ミックと放熱体との熱膨脹係数の差によるズレ（歪み）
は、正特性サーミスタ２と放熱体７と接触している面の
最大長さに比例することが知られている。

【００１８】このことから、図３のｌ１（Ｚ型放熱体７
の底部の長辺）とｌ２（Ｚ型放熱体７の底部短辺）の長
さによって決まる。従って、この場合ｌ２の長さをｌ１
の長さより短くしておけば必然的に熱膨脹によるズレは
起こり難い。このＺ型放熱体７を使用した正特性サーミ
スタ発熱体は、図２の放熱体５のコルゲート型と同表面
積のＺ型放熱体７であるのに、放熱体の形状の違いから
約２０％の発熱量低下があった。

【００１９】図４に示す従来の正特性サーミスタ発熱体
は、薄い金属板を連続Ｉ型に折り曲げて造られた放熱体
８に金属端子板３を溶接点９で固定した放熱体と正特性
サーミスタ２を固着したものである。このＩ型放熱体８
は、その加工形状からＩ型放熱体８の上下面は図３のＺ
型放熱体７と同様に小さな平面を連続的に並べた形の平
面が得られるために、正特性サーミスタ２との接合面側
に図２に示すようなスペーサ６を必要としないと同時
に、ブレージングで固着せずとも放熱体として一体化が
形成される。

【００２０】その放熱体は図２に示す例と同様に細密
で、且つ正特性サーミスタ２との結合面も最大面積で確
保できる。従って、正特性サーミスタ２で発生した熱は
効率良く放熱体８に伝えられ、大きな発熱量の正特性サ
ーミスタ発熱体が得られる。また、図２のブレージング
方法で一体化した放熱体５の場合はスペーサ６と正特性
サーミスタ２との熱膨脹係数の違いから、その接合面で
ズレが起こっていた。このズレは正特性サーミスタ発熱
体の動作時の熱膨脹係数の違いによって起こり、熱結合
低下に結び付く。

【００２１】しかし、Ｉ型放熱体８の場合はＺ型放熱体
７と同様に小さな平面を並べて得られる平面のため、熱
膨脹によるズレは起こり難い。セラミックと放熱体との
熱膨脹係数の差によるズレ（歪み）は、正特性サーミス
タ２と放熱体８と接触している面の最大長さに比例する
ことが知られている。

【００２２】このことから、図３のＺ型放熱体７と同様
に図４のｌ３（Ｉ型放熱体８の底部の長辺）とｌ４（Ｉ
型放熱体８の底部短辺）の長さによって決まる。従っ
て、この場合ｌ４の長さをｌ３の長さより短くしておけ
ば必然的に熱膨脹によるズレは起こり難い。このＩ型放
熱体８を使用した正特性サーミスタ発熱体は、図２の放
熱体５のコルゲート型と同表面積のＩ型放熱体８であ
り、放熱体の形状もＺ型放熱体７と異なり非常に良く似
ている。

【００２３】そのため、図３のＺ型放熱体７を使用した
正特性サーミスタ発熱体で問題となった約２０％の発熱
量低下は起こらない。しかし、Ｉ型放熱体８の加工は複
雑な曲げ加工を必要とし、プレス加工時に大きな圧力を
必要としていた。また、より良い正特性サーミスタ発熱
体を得るためには、正特性サーミスタ２とＩ型放熱体８
が熱的、電気的、機械的に信頼性良く固着する必要があ
るために、強い力で一体化されたＩ型放熱体８に正特性
サーミスタ２を大きな圧力で固着しようとするとその放
熱体８は潰れてしまい、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。

【００２４】本発明は放熱体における上記の問題点を解
決するもので、従来のＩ型放熱体の特徴を確保しつつ、
欠点であった複雑な曲げ加工による放熱体加工の困難
さ、圧力により潰れの問題を解消した正特性サーミスタ
発熱体を提供することを目的とするものである。

【００２５】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明の正特性サーミスタ発熱体は、正特性サ
ーミスタの両面に電極を設けたものに、薄い金属板を連
続Ｌ型に折り曲げたＬ型放熱体と金属端子板を溶接によ
り直接固着して構成した金属放熱体を上記正特性サーミ
スタの両電極に直接固着された構成としたものである。

【００２６】上記構成とすることにより、信頼性の高い
正特性サーミスタ発熱体が得られることになる。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、両面に電極を施した正特性サーミスタと、薄い金属
板を連続Ｌ型に折り曲げたＬ型放熱体に金属端子板を溶
接にて直接固着して構成された金属放熱体からなり、上
記正特性サーミスタの両電極に上記金属放熱体を直接固
着したものであり、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になる。

【００２８】以下、具体的な本発明の実施の形態につい
て図面を用いて説明する。図１は本発明の一実施の形態
による正特性サーミスタ発熱体の斜視図であり、図１に
おいて、正特性サーミスタ１２は薄板状の形状をしてお
り、その両面にはアルミニウムの溶射による電極（図示
せず）が付与されている。１１はアルミニウムの薄い板
を連続Ｌ型に折り曲げ加工して成形したＬ型放熱体であ
る。このＬ型放熱体１１に金属端子板１３を溶接点１４
で固着してあり、Ｌ型放熱体１１と正特性サーミスタ１
２との直接固着には、その固着面に絶縁性または導電性
の接着剤（図示せず）によって行われている。

【００２９】ここで、セラミックと金属との熱膨脹係数
の差によるズレ（歪み）は、正特性サーミスタ１２とＬ
型放熱体１１と接触している面の最大長さに比例するこ
とが知られている。このことから、図１のｌ５（Ｌ型放
熱体１１の底部の長辺）とｌ６（Ｌ型放熱体１１の底部
短辺）の長い方によって決まる。

【００３０】従って、この場合ｌ６の長さをｌ５の長さ
より短くしておけば必然的に熱膨脹によるズレは起こり
難い。このＬ型放熱体１１を使用した正特性サーミスタ
発熱体は、図２の放熱体５のコルゲート型と同表面積の
Ｌ型放熱体１１で放熱部の形状もＺ型放熱体７とは異な
り、図２の放熱体５のコルゲート型と似ている。そし
て、正特性サーミスタ発熱体にＺ型放熱体７を使用した
場合に約２０％の発熱量低下が見られたが、Ｌ型放熱体
１１を使用した場合は図２の放熱体５のコルゲート型を
使用した場合と同等の発熱量が得られ、発熱量低下は認
められなかった。

【００３１】また、Ｌ型放熱体１１の上下面はなるべく
平面にして、正特性サーミスタ１２との接触面の熱結合
が良好となるようにすることが望ましい。さらに、Ｌ型
放熱体１１と金属端子板１３とは溶接点１４によって固
着するが、溶接を容易にするためには両者を同一材質と
した方が良い。

【００３２】従来の図４のＩ型放熱体８から図１のＬ型
放熱体１１に変えることにより、従来問題となっていた
Ｉ型放熱体８の加工では複雑な曲げ加工のため強い圧力
での加工が必要だったが、Ｌ型放熱体１１にすることで
曲げ回数が８回から６回に低減される。その効果は、Ｌ
型放熱体１１の加工設備でプレスの圧力はその分だけ少
なくて済むことになる。従って、設備の小型化が可能と
なった。

【００３３】また、従来のＩ型放熱体８では、より良い
正特性サーミスタ発熱体を得るためには、正特性サーミ
スタ２とＩ型放熱体８が熱的、電気的、機械的に信頼性
良く固着する必要があるために、強い力で一体化された
Ｉ型放熱体８に正特性サーミスタ２を大きな圧力で固着
しようとするとその放熱体８は潰れてしまうといった問
題があった。これは、Ｉ型放熱体８は放熱体の平面に対
して垂直方向の放熱体の小さな一つ一つの曲げが影響し
ている。Ｉ型放熱体８の場合は垂直方向に対して４箇所
の曲げがあるが、Ｌ型放熱体１１の場合は２箇所の曲げ
である。垂直方向への圧力には曲げは弱い一面を抱えて
おり、必然的には曲げが少ない方が垂直方向の圧力には
有効である。このことから、Ｌ型放熱体１１を用いるこ
とにより、高耐圧力に耐える大きな発熱量の正特性サー
ミスタ発熱体が得られることになる。又、溶接には、溶
接部に触らずに溶接できるレーザ溶接などが適してい
る。

【００３４】

【発明の効果】以上のように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、且つ放熱部の表面積が細密
な金属製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、Ｌ型放熱体と正特性サーミスタの固着強度を強くし
ても放熱体が変形せず、大きな発熱量が得られる。ま
た、正特性サーミスタとＬ型放熱体の接合面は細かく分
割されており、そのため熱歪みは緩和され、長期間使用
しても信頼性の高いものとすることができる。更に、金
属端子板の放熱体への接合もスポット溶接であるため、
金属端子板への熱伝導は悪くなり、金属端子板の温度が
低くて使い易い正特性サーミスタ発熱体を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による正特性サーミスタ
発熱体を示す斜視図

【図２】従来の正特性サーミスタ発熱体を示す斜視図

【図３】従来の他の正特性サーミスタ発熱体を示す斜視
図

【図４】従来の他の正特性サーミスタ発熱体を示す斜視
図

【符号の説明】

１１ Ｌ型放熱体 １２ 正特性サーミスタ １３ 金属端子板 １４ 溶接点

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両面に電極を施した正特性サーミスタ
   と、薄い金属板を連続Ｌ型に折り曲げたＬ型放熱体に金
   属端子板を溶接にて直接固着して構成された金属放熱体
   からなり、上記正特性サーミスタの両電極に上記金属放
   熱体を直接固着してなる正特性サーミスタ発熱体。