JPS596633Y2 - 正特性サ−ミスタを用いた発熱体装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 一般に正特性サーミスタを用いた発熱体においては、そ
の発生熱を外部に良好に放散させることが望ましい。

つまりこのことは正特性サーミスタと外部との間に熱的
抵抗をできるだけ抑えることにより改善できる。

この熱抵抗θは熱放散係数の逆数で、次式により表わさ
れる。

？こにαは定数、ｋは熱伝導率、Ａは放熱有効面積、ｔ
は発生熱の等価的中心点から放熱面までの厚みまたは距
離である。

そして■式は物質の熱伝導率およびサイズからθを算出
する場合、■式は実際に電力を加えたときの安定状態よ
りθを算出する場合に適用される。

いま第゜１図に示すような、両平面に全面電極２，３が
付与された正特性サーミスタ１の一方の面に、熱伝導良
好なる伝熱板４を介して放熱板５を取り付けて放熱させ
る装置において、正特性サーミスタ１の発生熱の等価的
中心点０と、この発生熱を放熱板５に伝える点Ｘとの間
の熱抵抗θは、■式よりｋを正特性サーミスタ１および
伝熱板４の熱伝導率、Ａを放熱板５に接触する面積、ｔ
を０点からＸ点までの距離つまりｔ＋ｔ２として求めれ
ばよい。

また第１図の装置に実際に電圧を印加して安定したとき
の０点温度をＴ１、Ｘ点温度をＴ２、このときの消費電
力をＰとすると、■式よりＰおよび△Ｔ＝Ｔ１−Ｔ２と
して、０−Ｘ間の熱抵抗θを求めることもできる。

（この場合放熱板５は十分大きくて、正特性サーミスタ
１の地面からの発熱はないと仮定する）そして熱抵抗θ
の総和は電気抵抗と同様に計算でき、θ１の熱抵抗を有
する正特性サーミスタと、θ２の熱抵抗を有する伝熱板
とを、同じ放熱板にｎ個取り付けたときは並列接続され
たことになって、熱抵抗θの総和は小さくなるまた同様
の０１と０２をｎ個重ねたときは直列接続されたことに
なって、熱抵抗θの総和は大きくなる（θ＝ｎ（θ１＋
０２））。

従って熱抵抗θを小さくするには種々の熱抵抗要素を、
実質的に並列接続させればよいことが明らかである。

つまりこれは正特性サーミスタの両平面に発生する際を
、同一放熱板に集束させることによってなし得るもので
ある。

またこの熱の集束は、前掲の式における放熱有効面積Ａ
を大きくしたことと同様となり、この点からも熱抵抗θ
を小さくできることがわかる。

従来このような観点から、複数個の正特性サーミスタを
１枚を放熱板に取り付けたものがあったが、多数個使い
のため、価格が高価になったり、作業性が悪いなどの欠
点を有し、実用性の点で好ましいものといえなかった。

また従来より正特性サーミスタとして高電力用を得る場
合には、素子を大きくすることが一般に行われているが
、製作コスト等が高価になるという欠点を有していた。

つまり従来からは熱抵抗θを小さくするという配慮は実
質的になされていないのが実情であった。

従って熱抵抗θが大きいことにより、周囲温度に対する
速応性や速熱性、その他あらゆる点で好ましいものでな
かった。

本考案はこのような点に鑑みてなされたものであって、
正特性サーミスタと外部との間の熱抵抗を小さくした構
造の発熱体装置を提供せんとするものである。

以下図面とともに本考案の実施例を説明する。

第２〜４図において１１は中心部に通孔１２が設けられ
てなる環状の熱伝導良好な磁器等よりなる絶縁スペーサ
であって、その周平面に複数個の小孔１３が設けられる
とともに、同じく周平面の一方の一部および他方の一部
に外側面に至る切り溝１４．１４’が設けられている。

なお、この絶縁スペーサ１１は、その径方向の厚み、つ
まり、第２図の記号Ａで示す寸法が後述する、このスペ
ーサの両面に当接される２枚の磁器板の厚みよりも大き
くなるように形威されたものである。

１５はこの絶縁スペーサ１１の通孔１２内に装填されて
なる円板状正特性サーミス夕で、その両平面に全面電極
１６．１６’が設けられている。

１７，１ｅ（は前記絶縁スペーサ１１の外径とほぼ同じ
大きさの同じく熱伝導良好な磁器円板であり、その一平
面中央部に膜状の外部接続用電極１７ａ，ＩＢａがスク
リーン印刷、蒸着等の手段で設けられるとともに、この
外部接続用電極１７ ａ ，１８ ａとそれぞれ連接さ
れる外部取出用電極１７ｂ，１８ｂが磁器円板１７．１
８のほぼ端部にまで設けられている。

１９．２０はこれらの磁器円板１７．１８の周端部近傍
の複数個所に設けられたそれぞれ小孔であって、この小
孔１９．２０は前記絶縁スペーサ１１の小孔１３と各々
合致されるものである。

そしてこの磁器円板１７．１８は前記絶縁スペーサ１１
に、これを挾持するように当接され、かつそのそれぞれ
の外部接続用電極１７ ａ ，１８ ａが、絶縁スペー
サ１１の通孔１２内に装填されている正特性サーミスタ
１５の両電極１６．１６’とそれぞれ当接されている。

この場合これらの磁器円板１７．１８は、その小孔１９
．２０が絶縁スペーサ１１の小孔１３に合致され、かつ
外部取出用電極１７ｂ，１８ｂが絶縁スペーサ１１の切
り溝１４．１４’上に位置するよう設置されなければな
らない。

２１は磁器円板１７．１８および絶縁スペーサ１１の小
孔１９．２０および１３に挿通されたボルトであり、ナ
ット２２とともにそれらを一体に固着している。

なおこの固着手段はボルト、ナットに限らずハトメ、リ
ベット等の他のいかなる固着ピンであってもよく、また
熱伝導性接着剤を併用して固着することも単なる設計変
更の域をでるものではない。

２３．２３’は、前記絶縁スペーサ１１に設けられてい
る切り溝１４．１４’内に嵌入され、磁器円板１７．１
８の外部取出用電極１７ｂ，１８ｂとそれぞれ電気的に
接続されているリード線である。

本考案正特性サーミスタを用いた発熱体装置は本質的に
上述のように構威されるものであるが、次の諸点につい
ては特に図面のものに限ることはない。

（１）磁器円板１７．１８に設ける外部接続用電極１７
ａ，１８ａおよび外部取り出し用電極１７ｂ，１８ｂの
形状。

これらに要するに正特性サーミスタ１５の両電極１６．
１６’と当接されてリード線２３．２３’に接続される
ものであればよい。

（２）磁器円板１７．１８の一方の肉厚を厚くすること
。

これは肉厚を厚くすれば、その熱伝導率が大きくなり正
特性サーミスタ１５の熱が良好にその内部を通って他方
の磁器円板へ供給できるためである。

（３）磁器円板１７．１８、絶縁スペーサ１１，正特性
サーミスタ１５の形状を円形にすること。

角形であってもよい。

（４）正特性サーミスタ１５の電極１６．１６’が両平
面に全面付与されていること。

両面から熱を取り出せるような電極形状であれば、低熱
抵抗型のもの等いかなるものでもよい。

次に本考案装置を実際に発熱体として適用した場合につ
いて詳述する。

この場合磁器円板１８側に放熱板（図示せず）を当接さ
せるものとする。

リード線２３．２３’に電源を接続して、外部取出用電
極１７ｂ，１８ｂおよび外部接続用電極１７ ａ ，１
８ａを通して正特性サーミスタ１５に電圧を印加する。

すると正特性サーミスタ１５は発熱を開始し、この熱は
磁器円板１７．１８に伝達される。

磁器円板１８に伝達された熱は直接放熱板に伝えられて
放熱し、また磁器円板１７に伝達された熱は、径方向の
厚みがその磁器円板１７の厚みよりも大である環状ある
いは角環状の絶縁スペーサ１１を通って磁器円板１８に
伝えられ、やはり放熱板から放熱されるのである。

この場合磁器円板および絶縁スペーサは、いずれも熱伝
導性良好なる材質であるため、放熱板への熱伝達はすこ
ぶる良好である。

すなわち本考案発熱体装置は、正特性サーミスタ１５の
発生熱をその両平面より取り出し、同じ１個の放熱板（
その他の被加熱体）に集束させて放熱させるというもの
であり、前掲熱抵抗θを大きくする条件の、有効放熱面
積Ａを大きくすることおよび種々の熱抵抗を並列接続す
ることを満足でき、さらには外部接続用電極が磁器板に
設けられた膜状のものであるため、その熱容量がきわめ
て小さくかつ磁器板との熱結合が良好であることから総
合熱抵抗を小さくできるというものである。

また正特性サーミスタ１５として、いわゆる低熱抵抗型
のものを用いれば、さらにその総合熱抵抗を小さくでき
る。

従って例えば保温器用の発熱体として用いた場合には、
速熱性が良好であるのみならず、周囲温度の変化に敏感
に反応し、良好な保温性能をもたせることができる。

すなわち正特性サーミスタは、周囲温度が変わると即座
にその抵抗温度特性の急峻な部分にて動作点が変わり、
これに伴って電力をす早く変化させ内部温度を常に一定
に保つように作用するのである。

また上述のように熱抵抗を小さくすることにより、その
熱放散係数を実質的に大きくでき、発熱量を大きくさせ
ることができるとともに、正特性サーミスタそのものの
寸法を小さくでき、特性の安定なかつ安価なものにでき
る。

さらに本考案ではこれ以上の記載はしないが、熱抵抗低
下に基づく諸々の周知の効果を発揮することはいうまで
もない。

なおこれらはいずれも熱抵抗低下の観点からみた効果で
あるが、本考案では次のような構造上の効果をも有する
。

すなわち全体が絶縁性材料で構威されているので、その
使途が大巾に拡大されるのみならず、使用者側で新な絶
縁処理が全く不用となり、総合的なコスト低下が促せる
とともに、この新な絶縁処理を施さないことにより熱抵
抗の変化もなく、常に良好な状態での使用が可能になる
。

また全体を磁器材料で構成する場合には、高温での使用
も可能になり、これまた使途が拡大される。

さらに全体が完全に固着されているので、振動等の衝撃
に強く長寿命であるとともに、部品点数が少く、製造も
容易である等、その工事的利益は多大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案を説明するための図、第２図は本考案発
熱体装置の一実施例を示す側断面図、第３図は本考案に
用いる絶縁スペーサの形状例図、第４図は同じく磁器板
の形状例図である。 １１一絶縁スペーサ、１３一小孔、１５一正特性サーミ
スタ、１６．１６’一電極、１７．１８一磁器円板、１
７ ａ ，１８ １−外部接続用電極、１７ｂ，１８ｂ
一外部取り出し用電極、１９．２０一小孔、２１−ボル
ト、２２−ナット、２３．２４一リード線。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 正特性サーミスタを装填してなり、この正特性サーミス
   タの厚みとほぼ同等の厚みを有する熱伝導性良好なる環
   状あるいは角環状の絶縁スペーサと、この絶縁スペーサ
   の周縁に設けられた複数個の小孔と、前記絶縁スペーサ
   の両面にそれぞれ放射状に設けられたリード線嵌入用切
   り溝と、前記絶縁スペーサの両面に当接されかつ周縁近
   傍に前記小孔と合致する複数個の小孔が設けられてなる
   ２枚の磁器板と、この両磁器板の正特性サーミスタとの
   当接面にそれぞれ設けられてなる膜状の外部接続用電極
   と、この各外部接続用電極とそれぞれ連続して同じく磁
   器板に設けられてなる外部取出用電極と、この外部取出
   用電極にそれぞれ取り付けられ、前記絶縁スペーサのリ
   ード線嵌入用切り溝に嵌合されてなるリード線と、前記
   絶縁スペーサおよび２枚の磁器板の小孔に嵌入されてそ
   れらを固着してなる固着ピンとからなり、前記絶縁スペ
   ーサの径方向の厚みが前記２枚の磁器板の厚みよりも大
   きくなるようにしたことを特徴とする正特性サーミスタ
   を用いた発熱体装置。