JPS5845788B2 - 発熱ユニツト - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は正特性サーミスタ素子を使用して気体もしくは
液体を加熱するようにした発熱ユニットに関する。

従来、この種の発熱ユニットとしては、例えば第１図に
示すように、チタン酸バリウム系の正特性磁器１等に多
数の貫通孔２、・・・、２を設けてハニカム状に形成す
るとともに両端面にオーム性電極３釦よび４を設け、こ
れら電極３″Ｊ、−よび４に給電を行って上記正特性磁
器１を発熱させ、ファン５から送給される風を上記貫通
孔２、・・・、２に貫流させて加熱するようにしたハニ
カム状ヒータ、あるいは、具体的には図示しないが、相
対向する２つの周面に夫々電極を設けた多数の薄い正特
性磁器板を互いに平行となるように配置し、その間に空
気もしくは液体を通過させて加熱するようにしたラダー
型ヒータ等が知られている。

しかしながら１、上記の如きハニカム状ヒータ等にむい
ては、風の貫流方向と、電極３，４によって正特性磁器
１に印加される電圧の方向とが同一の方向であるため、
電極３と４の中間部の温度分布は、無風状態の場合第２
図に曲線Ｗ。

で示すように、電極３と４の中間部にピーク温度が存在
するのに対し、ファン５によって、電極３か゛ら４に向
う方向に風Ｗが送給されると、曲＠Ｗ１ で示すように
、温度の低い風が通過する正特性磁器１の電極３から上
記中間部に至るＡＢ間の部分の温度が他のＢＣ間の部分
の温度よりも低くなり、ピーク温度が排風部（ＢＣ間の
部分）に移行することになる。

このため、上記ＢＣ間の部分の抵抗が高くなって該部分
に電圧が集中する、所謂、ピンチ効果が発生し、発熱は
大部分、上記ＢＣ間の部分でのみ起り、ＡＢ間の部分で
は発熱体として充分な寄与をしないため、全体として発
熱効率が低くなる欠点があった。

また、ファン５から送給される風Ｗの風速か犬きくなる
と、上記正特性磁器１の抵抗は小さくなって流れる電流
が大きくなり、発生する熱量は大きくなるが、上記風速
が所定の値を越えると、正特性磁器１の抵抗値がそのキ
ュリ一点の前後で不安定になり、消費電力が周期的に変
動する、所謂、電力振動が発生したりして上記正特性磁
器１から送り出される風の温度が変化する欠点があった
。

本発明は、従来の発熱ユニットに釦ける上記欠点を解消
すべくなされたものであって、厚み方向に多数の貫通孔
を設けた直方体状の複数個の放熱ブロックを設け、これ
ら放熱ブロックと取付枠内に嵌入した正特性サー□スタ
素子とを交互に積層し、上記両端部に設けた放熱ブロッ
クち−よび取付枠に連通ずる挿通孔に結合部材を挿通し
て放熱ブロックの内部で抜止めすることにより、正特性
サー□スタ素子と放熱ブロックとを一体化して、■正特
性サーミスタ素子が発生する熱を放熱ブロックを介して
上記貫通孔を貫流する気体もしくは液体に伝達するよう
にして、正特性サー□スタ素子にピンチ効果や電力振動
が発生するのを防止し、発熱効率の向上と温度変動の安
定化を図る、■成型や焼成の容易な板状の正特性サー□
スタ素子と金属製の安価な放熱ブロックを使用してコス
トを引き下げる、■放熱ブロックの貫通孔の途中に段部
を設けて棒状の結合部材が外部に突出しないようにし、
形状をシンプルなものとする、■放熱ブロックに給電端
子を一体に設けてリード線の引出しの簡略化を図るよう
にした発熱ユニットを提供することを目的としている。

以下、本発明の実施例を示す図面を参照して詳細に説明
する。

第３図および第４図にち−いて、１１．・・・、１１は
板状の正特性サーミスタ素子、１２ａ、１２ｂトよび１
２ｃは厚み方向に六角形状の多数の貫通孔１３、・・・
、１３を設けてハニカム状に形成した放熱ブロック、１
４．１４は上記正特性サーミスタ素子１１．・・・、１
１を収容する取付枠、１５゜１５は上記放熱ブロック１
２ａ、１２ｂ、１２ｃを結合する貫通ビス、１６．１６
はこれら貫通ビス１５．１５の抜止め用のナツトである
。

上記正特性サーミスタ素子１１．・・・、１１は、例え
ば、チタン酸バリウム系の正特性磁器板１１ａの表面釦
よび裏面に夫々オーム性の電極１１ｂ督よび１１ｃを設
けるとともに、これら電極１１ｂおよび１１ｃの電極面
を夫々放熱面とするようにした両面電極タイプのもので
ある。

一方、放熱ブロック１２ａ、１２ｂむよび１２ｃは、ア
ルミニウム等の熱および電気伝導性の良好な金属を、例
えばダイキャストにより、その長さが上記正特性サー□
スタ素子１１．・・・、１１の長さの２倍よりもやや大
きく、かつ、肉厚が上記正特性サー□スタ素子１１．・
・・ １１の横巾と同等もしくはやや大きな直方体のハ
ニカム状に形成するとともに、これら放熱ブロック１２
ａ、１２ｂｔ−よび１２ｃの両端面には舌片状のタブ端
子１７、・・・、１７を設けている。

また、上記放熱ブロック１２ａ、１２ｂおよび１２ｃに
は、上記タブ端子１７、・・・、１７の突出端面と平行
に、貫通ビス１５．１５を挿通する挿通孔１８、・・・
、１８を貫通させて設けている。

上記挿通孔１８、・・・ １８のうち、放熱ブロック１
２ａの挿通孔１８．１８および放熱ブロック１２ｃの挿
通孔１８．１８は、第３図に放熱ブロック１２ａの場合
について示すように、貫通ビス１５．１５のビス頭１５
ａ、１５ａを嵌入し得る直径とするとともに、途中で上
記貫通ビスの直径よりも僅かに大きな直径として、上記
貫通ビス１５．１５が抜は止めされるようにしている。

また、放熱ブロック１２ｂの挿通孔１８．１８は、上記
貫通ビス１５．１５が挿通されてこれら貫通ビス１５．
１５を上記放熱ブロック１２ｂから絶縁する円筒状の絶
縁スリーブ１９．１９を挿通し得る直径としている。

なち−絶縁スリーブ１９゜１９は、貫通ビス１５．１５
があらかじめ絶縁されているような場合には特に必要と
しない。

次に、正特性サーミスタ素子１１．・・・、１１を収容
する取付枠１４．１４は、いずれも耐熱性を有する樹脂
もしくは磁器を２個の正特性サーミスタ素子１１．１１
を囲繞する枠体状に形成したものであって、これら取付
枠１４．１４は、２枚の正特性サー□スタ素子１１，１
１の放熱面の外周部を嵌入する本体部分１４ａの外周部
に枠部１４ｂを設けるとともに、上記本体部分１４ａに
上記正特性サーミスタ素子１１，１１を嵌入する棧１４
′で分割された開口部１４ｃ、１４ｃを設けている（な
耘、上記棧１４′は省略することも可能。

）。上記の取付枠１４．１４のうち、下側の取付枠１４
の下面側には、正特性サーミスタ素子１１゜１１の放熱
面に熱的に密着する最下段の放熱ブロック１２ｃの受熱
面を嵌入するとともに、その開口部１４ｃに２個の正特
性サーミスタ素子１１゜１１を嵌入した状態で、中段の
放熱ブロック１２ｂの下側の受熱面を上記取付枠１４の
枠部１４ｂに嵌入している。

さらに、上記放熱ブロック１２ｂの上側の受熱面は、上
側の取付枠１４の枠部１４ｂに嵌入するとともに、該取
付枠１４の開口部１４ｃに２個の正特性サー□スタ素子
’＋ｉ、ｉｉを嵌入し、上側の取付枠１４に設けた挿通
孔２０．２０から、絶縁スリーブ１９．１９を放熱ブロ
ック１２ｂの挿通孔１８．１８を通って下側の取付枠１
４に設けた挿通孔２０．２０１で挿通した後、最上段の
放熱ブロック１２ａの受熱面を上記取付枠１４の上面側
の枠部１４ｂに嵌入している。

上記状態で、貫通ビス１５．１５を、放熱ブロック１２
ａの挿通孔１８．１８、絶縁スリーブ１９．１９″Ｊ、
−よび放熱ブロック１２ｃの挿通孔１８．１８に挿通し
て、ナツト１６．１６によってネジ止めしている。

このようにすれば、放熱ブロック１２ａ、１２ｂ＄−よ
び１２ｃ、正特性サー□スタ素子１１゜・・・、１１は
、放熱ブロック１２ａ、正特性サーミスタ素子１１，１
１．放熱ブロック１２ｂ、正特性サーミスタ素子１１，
１１、放熱ブロック１２ｃの順に上から積層されるとと
もに、正特性サー□スタ素子１１．・・・、１１の放熱
面と放熱ブロック１２ａ、１２ｂち−よび１２ｃの受熱
面とが電気的、熱的に密着した状態で、貫通ビス１５゜
１５釦よびナツト１６．１６によって互いに固定される
。

また、上記貫通ビス１５．１５は、絶縁スリーブ１９．
１９によって、放熱ブロック１２ｂに対して絶縁される
一方、上記貫通ビス１５．１５のビス頭１５ａ、１５ａ
むよびナツト１６．１６も放熱ブロック１２ａ督よび１
２ｂ内に沈み、外部から見えなくすることができ、さら
に、取付枠１４．１４の枠部１４ａを設けているため、
埃等の浸入も阻止される。

なむ、放熱ブロック１２ａに設けた丸孔２１゜２１およ
び放熱ブロック１２ｃに設けた丸孔２１゜２１は本発熱
ユニットをセット等に取付けるための取付孔である。

発熱ユニットを上記構成として、第３図に示すように、
バネ性を有する板状の両端を湾曲させるとともに、カシ
メ等によってリード線２２を取り付けた雌端子２３を放
熱ブロック１２ａ、１２ｂむよび１２ｃのタブ端子１７
、・・・ １７に外嵌することにより、放熱ブロック１
２ａと１２ｃとを互いに接続し、上記と同様の雌端子２
３により、放熱ブロック１２ｂと放熱ブロック１２ａも
しくは１２ｃとの間に電圧を印加すると、各正特性サー
ミスタ素子１１．・・・、１１は発熱する。

正特性サー□スタ素子１１．・・・ １１から発生した
熱は、各放熱ブロック１２ａ、１２ｂお−よび１２ｃを
介して貫通孔１３、・・・、１３を貫流する気体に伝達
されるが、その貫流方向は、正特性磁器板１１ａに電極
１１ｂ、１１ｃより印加される電圧の方向に対して垂直
となって釦り、上記正特性磁器板１１ａの厚み方向の温
度分布は、上記の気体の温度に殆んど影響されないため
、従来のようにピンチ効果が発生することはなく、貫通
孔１３、・・・ １３を貫流する気体は高い効率で加熱
される。

また、正特性サーミスタ素子１１、・・・、１１が発生
する熱は、放熱ブロック１２ａ、１２ｂ＄−よび１２ｃ
を介して上記の気体に伝達されるため、気体の流速が大
きくなっても、正特性磁器板１１ａが急激に冷却されて
電力振動を起すようなことはなくなる。

以上にむいて、本発明の基本的な実施例について説明し
たが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
例えば、放熱ブロック１２ａ、１２ｂ督よび１２ｃに設
ける給電端子としては、タブ端子１７、・・・、１７の
代りに、第５図に示すようなギポシ（擬宝珠）状の雄端
子１７′、・・・、１７′を突出させ、リード線２２の
一端に取り付けた円筒状の雌端子２４を雄端子１７′、
・・・、１７′に外部から圧嵌させて上記正特性サーミ
スタ素子１１、・・・、１１に給電を行うようにしても
よい。

この場合、第６図に示すように、両端を開口させた雌端
子２４′を使用すれば、２個（もしくはそれ以上）の発
熱ユニットを結合して使用することもできる。

また、第３図むよび第４図に示す貫通ビス１５゜１５お
よびナツト１６．１６はピン等に置換することも可能で
あり、さらに、正特性サー□スタ素子１１．・・・ １
１の個数、放熱ブロック１２ａ、１２ｂ釦よび１２ｃの
個数についても、上記実施例に限定されるものではない
。

以上、詳細に説明したことからも明らかなように、内部
で結合部材を抜止めするようにした挿通孔を設けるとと
もに厚み方向に多数の貫通孔を設けた熱および電気伝導
性の良好な金属よりなる直方体状の放熱ブロックと正特
性サー□スタ素子とを交互に積層し、上記挿通孔に結合
部材を挿通してこれら正特性サーミスタ素子と放熱ブロ
ックとを一体化するようにしたから、上記正特性サーミ
スタ素子の厚み方向の温度分布は、上記の気体もしくは
液体等によっても殆ど影響されることがないため、従来
のように、ピンチ効果が発生することはなく、高い効率
で上記の気体や液体を加熱することができる。

また、正特性サー□スタ素子が発生する熱は、放熱ブロ
ックを介して放熱され、正特性サーミスタ素子が直接、
上記の気体等を加熱するものではないため、気体等の流
速が大きくなっても上記正特性サーミスタ素子が急激に
冷却されて電力振動を起すようなことはなく、安定な温
度で上記の気体等を加熱することができる。

さらに、本発明にち・いては、底型や焼成の容易な板状
の正特性サー□スタ素子を使用する一方、製作の容易な
金属製の放熱ブロックを使用しているため、コストも従
来のものに比較して大巾に弓き下げることができる一方
、途中で直径を小さくした挿通孔に結合部材を挿通する
ようにしているため、発熱ユニットの外部に結合部材の
一部が突出するようなことはなく、発熱ユニットの形状
も非常にシンプルなものとすることができる。

さらにまた、放熱ブロックに一体に結電端子を設けるよ
うにしているため、リード線の引出しも非常に簡単化す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の発熱ユニットの縦断面図２．第２図は第
１図の正特性磁器の厚み方向の温度分布の説明図、第３
図は本発明に係る発熱ユニットの一部断面斜視図、第４
図は第３図の分解斜視図、第５図はギボシ状の雌端子と
雄端子を使用し汽場合の斜視図、第６図は２個の発熱ユ
ニットを結合する場合の説明図である。 １１・・・正特性サーミスタ素子、１２ａ、１２ｂ、１
２ｃ・・・放熱ブロック、１３・・・貫通孔、１４・・
・取付枠（１４ａ・・・本体部分、１４ｂ・・・枠部、
１４ｃ・・・開口部）、１５．１５・・・貫通ビス（１
５ａ・・・ビス頭）、１６・・・ナツト、１７・・・タ
ブ素子、１８・・・挿通孔、１９・・・絶縁スリーブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 厚み方向に多数の貫通孔を有するとともに長手方向
   の両端面の少くとも一方に給電端子を突出させた複数個
   の熱および電気伝導性の良好な金属よりなる直方体状の
   複数個の放熱ブロックと、両面を放熱面として上記放熱
   ブロックの間に介装される板状の正特性サーミスタ素子
   と、これら正特性サーミスタ素子の上記放熱面の外周部
   を嵌入する本体部分の外周部に枠部を設けるとともに、
   上記本体部分に上記正特性サー□スタ素子を嵌入する開
   口部を設けた取付枠とを設け、上記正特性サーミスタ素
   子を上記取付枠の開口に嵌入した状態で放熱ブロックと
   正特性サー□スタ素子とを交互に積層する一方、上記放
   熱ブロックの両端部むよび取付枠の本体部分の両端部に
   互いに連通ずるように夫々設けた挿通孔に挿通されて両
   端部が上記放熱ブロック内で抜止めされ、少くとも一つ
   の放熱ブロックとは電気的に絶縁されるような処理が施
   されてなる複数の棒状の結合部材とを設け、この結合部
   材によって正特性サーミスタ素子と放熱ブロックを一体
   化したことを特徴とする発熱ユニット。