JPS5843872B2 - フクゴウハツネツソシ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は厚膜抵抗（プリント）パターンを有するセラミ
ックス製ヒーターと正特性サーミスタ素子とを一個の部
品として組合せた複合発熱素子に関するものであり、そ
の目的とする所は通電の初期は急速な発熱を伴う正特性
サーミスタ素子にその后はヒーターに夫々熱源を依存さ
せることにより、特に外界温度が低くてヒーターに所望
時間内に必要な熱量を期待出来ない場合、これを正特性
サーミスタ素子の発熱によって補なわんとするもの、で
あり、この際ヒーターとサーミスタ素子とを椀形の凹窪
部を利用して一個の部品としてまとめることによって、
ヒーター及びサーミスタ素子の発熱面を同一側に揃えて
両者の加熱能を有効に利用することが出来、付帯装置の
簡略化、取扱いの容易さを併せて図ったものである６、 アルミナセラミックス、その他フォルステライトセラミ
ックス等一定の構造部材としての強度と良好な電気絶縁
性とを備えたセラミックスにて円板様の本体を構成し、
その表面にＭｏ−Ｍｎ、Ｗ等による抵抗パターンを厚膜
技術によって設けたセラミックス製ヒータはニクロム線
を凹溝内に装着したヒータに較べて堅牢にして寿命が長
く且つニクロム線の如く発熱による酸化消耗や使用環境
による化学的な浸食を受けることがなく、発熱抵抗特性
の良いことから、発熱素子を含む各種装置に多用される
ようになり、特にその特筆的な新しい使途として、この
ヒータを自動車のオートチョーク作動用メカニズム中に
採り上げたものが挙げられる。

すなわち、上面に上記抵抗パターンを設けた薄円板状セ
ラミックス製ヒータを軸・）こ軸装し、この軸のヒータ
上側にバイメタルの一端を固定しバイメタルの残部を同
心状に軸の回りに券種してその他端（自由端）をチョー
クバルブ開閉装置に適宜固定連結して常態位（非加熱位
）に於てチョークバルブを閉めるようにし、自動車のス
ターティングスイッチのオンによって上記のヒータをバ
ッテリによって発熱させ対向バイメタルを逐次加熱伸張
させてチョークバルブを除々に開き、エンジン内が一定
温度に昇温后はバイメタル回路を他のスイッチ要素にて
自動的にオフさせるようにしたのがこれである。

ところが、このようなメカニズムに於ける上記セラミッ
クス製ヒータはなお次のような問題点を残していた。

すなわち、このヒータの厚膜抵抗パターンはチョークバ
ルブの開成を司るバイメタルの伸張を可能とするために
必要な熱量を初期の段階に於て提供することがｆ能で、
例えば第７図に示した温度一時間特性のうちイのカーブ
で示されるように仮りにチョークバルブの開成を司る温
度が同図Ｘ点すなわち、はマ、９５°Ｃからだとすれば
これに達する迄はＫ ６０ Ｓｅｃか＼る。

これはオートチョークメカニズムについて考えると、エ
ンジンがスタートの后内温が上昇してきた時、それに応
じてチョークバルブを除々に開かねばならない０に上述
Ｏように６０８ｅｃの経過に至る迄は該パルプ６よ開か
ないと云うことになり、それでは不必要に濃い混合ガス
をエンジンに供給すると云うことになる。

本発明はそこでこのようなセラミックス製ヒータを用い
た発熱素子メカニズｌ、に於て、通電初期の熱量の不足
を正特性サーミスタ素子の適用によって補なったもので
あり、このヒータとサーミスタ素子とを同一側の熱放散
機能を持つように単個の部品にまとめ、通電によって両
者を発熱させるが、通電開始病の初期は正特性サーミス
タ素子にその主たる熱源を負担させ、所定温度に上昇病
はサーミスタ素子の発熱は僅かになりセラミックス製ヒ
ータが主体的となるようにしたものであり、なお両者を
同一側への熱放散機能をもった単個の部品として複合化
させることによりヒータ単独、正特性サーミスタ素子単
独のものより、熱特性的に優れたものとしたのである。

以下に本発明を上述オートチョークメカニズムに利用し
た場合を例に採った実施例について説明すると、第１図
〜第３図は最も望ましい第１の実施例、第５図、第６図
は第２．第３の実施例を示す構造図である。

これらの実施例に共通の本発明素子の要旨は、断面はマ
椀形をなし、上部周縁１１上に所望形状・幅及び厚みの
厚膜抵抗パターン１３を設けたセラミックス製ヒーター
１と、このヒータ１の凹窪部１２内に固定されて上記ヒ
ータ１と同一側に発熱面を具備せる正特性サーミスタ素
子２とより成り、これらヒータ１とサーミスタ素子２と
が電気的に並列接続されていることを特徴とする複合発
熱素子である。

次に各実施例に具現された本発明素子の内容は次の如く
である。

先づ第１の実施例に於て、セラミックス製ヒータ１は第
１図の如く平面円形、断面椀形をなし、その上部周縁１
１上にははゾその全周に亘って蛇行状の厚膜抵抗パター
ン１３が非連続的な概略リング状に設けられている。

このノ々クーン１３は周知のようにＭｏ −Ｍｎ 、Ｗ
等の抵抗ペーストを用いて厚膜手法にてプリントしたも
のであり蛇行状としたのは上部周縁１１の限られた面積
についての有効抵抗量を呵及的に増大するためである。

このパターン１３の始端と終端とは第１図乃至第３図よ
り明らかなように凹窪部１２の内壁側に延出し更に下方
に延はして導出パッド１４．１５としである。

セラミックスとしては通常アルミナセラミックを主とし
ているがその他強度と絶縁性のよいフォルステライトを
用いても良い。

正特性サーミスタ素子２としてこの例のものは薄円板状
素子本体２０の上面にギャップ２３を隔てて正負夫々の
電極２２．２１を同心的；こ定着し、この本体２０に対
して導電性ある材料よりなる導通部２６を下面に定着し
たものとして表わしであるが、このクイブのサーミスタ
素子は本願出願人の特願昭４９−３６３５３（昭和４９
年３月２９日付出願）に係るものであり、その特徴点は
、初期の通電による第１の通電発熱領域をギャップ２３
によって隔てられた電極２２−２１間の本体領域に形成
させ、続いてこの領域が導通部２６に波及した后はこの
領域の外側となる導通部２６と電極２２−２１間の本体
領域を第２の通電発熱領域として定常通電発熱状態とせ
しめたものであり、かくすることにより、通電初期の電
流を小さく抑え且つ発熱量を比較的充分に取り得るよう
にしたものである。

もとより、本発明に於ける正特性サーミスタ素子がこの
例示のものに限られることなく、第５図、第６図に示す
如き公知の市販品の適用を除外するものではない。

正の電極２２、負の電極２１と前記抵抗パターン１３と
は第４図の如く電源（バッテリー等）Ｅに対して並列接
続する。

これを具体的に実施するために、第１〜第３図の如く電
極２２の始端を本体２０の側壁に沿って垂下させて導出
パッド２４を非電極２１はエンドレスのものを示してい
るがその一部より本体２０の側麗に沿って同じく垂下さ
せてパッド２５を夫々形成し、上記導出パッド２４と既
述パターン１３の導出パッド１４と亦導出パッド２５と
導出パッド１５とを互いに夫々接触させ、このうち長い
方、すなわち、導出／くツド１４．１５をヒータ１に穿
設したスルーホール３１．３１の導通部３，３を介して
ヒータ１下面に取着した電極端子４，５に夫々接続する
。

かくして第４図の結線状態が結果されることが判るであ
ろう。

第２図中符号６は本発明素子を装置に固定するための取
付脚である。

第１．第２及び第３の実施例素子はいづれも既述のオー
トチョークメカニズムに使用する例として示しているの
で素子の中央部に軸孔を備えており、図中２７はサーミ
スタ素子２０の軸孔、１６はヒータの軸孔を夫々示して
おり、このうち、第１の実施例についてバイメタルか軸
Ｓに対して取着される状態を第２図２点鎖線にて示しで
ある。

すなわち、バイメタルＢＭの一端が軸Ｓに固定され、こ
の軸Ｓにはゾ同心的に券種され、その他端がチョークバ
ルブＣＶの開閉を司るバルブ開閉装置ＶＡに結合さイー
してこのバイメタルＢＭの伸縮によりバルブＣ■を開閉
するようになっている。

第２並びに第３の実施例と第１の実施例との夫夫の差は
、サーミスタ素子２の差であり、第２の実施例の場合は
、サーミスタ素子２の負正電極２１．２２が該素子２の
上面にギャップ２３をもって対設されているものであり
、人々の電極２２゜２１並びに抵抗パターン１３と電極
端子４，５とは前例の導出パッドと同様な導出要領とし
た導出パッド１４１，２４１並びに２５１，１５１をも
って接続される。

第３実施例；こおけるサーミスタ素子は上下両面に正負
電極２２．２１が対設されている例で、この例に於ても
導出パッド１４２．２４２．１５２゜２５２をもって正
負電極２２，２１並びに抵抗パターン１３と電極端子４
，５は接続される。

第２、第３の実施例におけるサーミスタ素子の機能の差
について付云すれば、第２のものは本体２０のギャップ
２３間の領域のみが有効発熱領域となるので、初期電流
の過大を充分抑制し得るもののこの領域は本体２０の全
体に此べて狭隘な部分にすぎないので発熱量に於て、多
少不足し、一方第３の実施例のものは電極２２．２１が
本体２０のはゾ全域に亘っているので発熱量が前例のも
のより優れているが、逆に初期電流が犬となって通電初
期の電源Ｅの電力消耗が大きい難点がある。

第２、第３のサーミスタ素子はいづれも公知であるが、
第１の実施例のそれは既に述べたように先願に係るもの
であり、本発明に於ける最も望ましい実施例であると云
える。

本発明発熱素子は以上の如き構成であり、断面はＸ゛椀
形して上部周縁１１上に一連の厚膜抵抗パターン１３を
設けたセラミックス製ヒータ１の凹窪部１２内に正特性
サーミスタ２が固定されてなり、とのヒータ１とサーミ
スタ素子２とが電気的に並列に接続されているものであ
るから、この両者に通電すると互いに発熱を開始するが
、通電の初期に於ては、電気的性質寸＼サーミスタ素子
２が発熱の主体を構成し、その后この発熱主体はセラミ
ックス製ヒータ１に移る本発明素子の特性を第７図のグ
ラフを用いて説明すると、同図のイは第１の実施例に用
いたヒータ１と全く同じのヒータを単独で用いた場合の
温度一時間特性であり、口は同じサーミスタ素子のみを
用いた場合であり、先づ、この両者のカーブの比較に於
てカーライ。

口が合流する点Ｘに至る迄はサーミスタ素子単独の場合
の方が急速な温度上昇と高い発熱量を示しているが合流
点Ｘ以后は逆にヒータ単独の方が発熱量は犬である。

これらは、ヒータとサーミスタ素子との電気的特性とし
て従来から知られた性質である。

ところが本発明素子を用いた場合（第１の実施例のもの
）は同図ａに示したように通電初期：こ於て（少なくと
もＸ点に至る迄は云うに及ばず）＋−ミスタ素子単独の
ものより急峻な温変勾配を有し且つ発熱量も犬である。

亦カーヴイとの比較に於て明らかなようにＸ点以后の時
間経過についてもなお発熱量に於て遥かに凌駕している
。

つまり、要云すれば、本発明素子はヒータ単独の場合、
サーミスタ素子単独の場合、このいづれに利しても通電
初期及びその后の発熱量に於て、遥かに優れた発熱特性
を示すことが出来る。

ところで、前にも述べたように、この種発熱素子に於て
は通電初期の発熱量を犬に取ることが、装置の仕組み上
必要であり、本発明の場合は上述の如くこの初期の間の
素子発熱量が犬で且つ上昇勾配が急峻であるので、従来
品の問題点を十分にカバーすることが出来る。

ヒータ１とサーミスタ素子２とを直列接続した場合は回
路抵抗の増大に拌って回路電流を不必要に低下させるた
めに、例え同一の構造品としても第７図のａの如きカー
ラ゛は得られない。

力−ヴａが第７図に示すように初期はもとより両肩に於
ても優れた発熱特性を示すのは同一電源Ｅに対してサー
ミスタ素子２とヒータ１とが並列に設けられ同電源Ｅか
ら供給される電流を夫夫の発熱に有効に利用しているか
らである。

このように、本発明素子の温度−時間特性が公知品に較
べて優れたものであることが理解されよう。

なお、第１図の試１験条件は、電源Ｅは１２Ｖ、セラミ
ックスヒータ１の抵抗１１Ω、サーミスタ素子２の抵抗
６Ω、測定点はヒータ１、サーミスタ素子２いづれか単
独の場合は抵抗パターン１３の直上及び電極２２−２１
の中Ａｉ上に於て、亦両者の組合せ（本発明）の場合６
よ、サーミスタ素子２の電極２２−２１の中点直上であ
る。

以上の如く本発明によれば通電初期の発熱量が従来のヒ
ータ単独のものより犬であるので、この間における熱量
の不足を十分にカバーして、バイメタルの熱伸張を充分
に促してこれによるチョークバルブの作動を可及的に適
確ならしめることが出来ると共にヒータ１とサーミスタ
素子２とを凹窪部１２を利用して一個の部品としてまと
めたために両部材の発熱面を同一側に揃えて両者の加熱
能を有効に利用することが出来その組立・取扱いの容易
なこととと相俊って本発明の素子は此種発熱素子として
極めて有益である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明発熱素子の第１の実施例を示す平面図、
第２図は第１図の■−■線断面図、第３図は第１図のＩ
−Ｎ線断面図、第４図はこの実施例の結線型、第５図は
第２の実施例を示す縦断正面図、第６図は第３の実施例
の縦断正面図、第７図は第１の実施例素子の温度一時間
特性を比較例のそれと比較したカーラ゛である。 符号の説明、１・・・・・・セラミックス製ヒーター、
１１・・・・・・上部周縁、１２・・・・・・凹窪部、
１３・・・・・・厚膜抵抗パターン、１４．１５・・・
・・・導出パッド、１６・・・・・・軸孔、２・・・・
・・正特性サーミスタ素子、２０・・・・・・素子本体
、２１・・・・・・負電極、２２・・・・・・正電極、
２３・・・・・・ギャップ、２４・・・・・・正電極の
導出パッド、２５・・・・・・負電極の導出パッド、２
６・・・・・・導通部、２７・・・・・・軸孔、３・・
・・・・スルーホール導通部、３１・・・・・・スルー
ホール、４，５・・・・・・電極端子、６・・・・・・
取付脚、Ｅ・・・・・・電源。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 断面はゾ椀形をなし、上部周縁１１上に所望形状・
   幅及び厚みの厚膜抵抗パターン１３を設けたセラミック
   ス製ヒータ１と、このヒータ１の凹窪部１２内）こ固定
   されて上記ヒータ１と同一側に発熱面を具備せる正特性
   サーミスタ素子２とより戒り、これらヒータ１とサーミ
   スタ素子２とが電気的に並列接続されていることを特徴
   とする複合発熱素子、