JPS6019347Y2 - 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】 本考案は正特性サーミスタを用いた発熱体装置に関する
ものである。

一般に正特性サーミスタを用いた発熱体装置における発
熱体においては、その発生熱の等価的中心点をできるだ
けその表面側に位置させることが速熱性や周囲温度の検
知、この他のあらゆる点で望ましい。

そこで従来より、この発熱体として第１図に示すような
電極形状の正特性サーミスタが案出されている。

つまり正特性サーミスタ基板１の一平面の相対向端部の
それぞれに設けられた第１の電極２．３と、この各第１
の電極２，３にそれぞれ接続されかつ交互に一定間隔を
もって平行して伸びる櫛歯状に配置された複数個の第２
の電極４，５とからなり、この第２の電極４，５間の基
板１表面側に多くの電流を流して発熱させるというもの
である。

ところが二のような正特性サーミスタにおいては、その
基板が大きい場合、基板中央部よりも周縁部の方が放熱
効果が大きいために、基板中央部の温度がその周縁より
も高くなって温度分布が不均一となり、次のような種々
の欠点を生じることになる。

■ 発熱体を被加熱物に当接させて加熱する場合には、
被加熱物の全体を均等に加熱できない。

■ 基板中央部と周縁部の温度差による熱膨張のちがい
によって基板に歪が加わるこになり、外部から加わる僅
かなショックによっても破壊されやすくなる。

■ 正特性サーミスタは第２図に示すように、ある一定
の温度以上の領域で正の抵抗温度特性を有し、さらにあ
る一定の温度を越えると負の抵抗温度特性を有するもの
であるため、使用する正特性サーミスタ基板の特性ある
いはその使用条件によっては、基板中央部が負の抵抗温
度特性の領域に達する場合もあり、こうした場合には熱
暴走によって基板の中央部から破壊が生じることになる
。

しかも大きな発熱面積を得るために正特性サーミスタ基
板を大きくすればする程、上記の種々の欠点をさらに顕
著になるとともに、正特性サーミスタ基板の製作時にソ
リやワレが生じたりして法止りが悪くなったり、加工工
程での取扱いが不便になる。

また正特性サーミスタ基板が、第１図に示す第１の電極
２゜３間方向に大きくなった場合には、第１図に示す櫛
歯状の第２の電極４，５の長さが長くなるので、第２の
電極４，５のそれぞれに流れる電流が大きくなる。

その結果電流容量を大きくするために電極４，５の巾を
太くしなければならず、発熱面積をその分だけ犠牲にし
なければならなくなる等、種々の不都合が生じることに
なる。

本考案これらの点に鑑みてなされたもので、上記種々の
不都合を生じせしめることなく発熱面積を大きくすると
ともに、正特性サーミスタと外部との間の熱抵抗を小さ
くして速熱性および周囲温度に対する連応性にすぐれた
構造の発熱体装置を提供することを目的とするものであ
る。

第３図において１１は金属板、１２はこの金属板１１上
面に当接されたアルミナ、ベリリナ等の磁器等かれなる
熱伝導良好なる絶縁板、１３，１４はこの絶縁板１２上
面に当接された小型の正特性サーミスタであり、この正
特性サーミスタ１３．１４は、第４図に示すように角板
状の正特性サーミスタ基板１５の前記絶縁板１２上面に
当接する面の相対的側端部にそれぞれ第１の電極１６．
１７が設けられ、これら第１の電極１６，１７のそれぞ
れの側から互いに相対向する第１の電極１６．１７のそ
れぞれの側へ交互にかっ略一定間隔をもって平行して伸
びる櫛歯状の第２の電極１６ａ、１７ａが設けられ、さ
らにこの基板１５の裏面、すなわち前記絶縁板１２に当
接する面とは反対面の側端部に前記第１の電極１６，１
７に接続され、その中央部近傍に突出部１６ｂ’、１７
ｂ′、を有する第３の電極１６ｂ、１７ｂが設けられて
それぞれ形成されている。

この場合この第３の電極１６ｂ、１７ｂの突出部１６ｂ
’、 １７ｂ’、の基板１５厚み方向に対向する位置
に存する電位の異なる櫛歯状の第２の電極１６ａ、１７
ａのそれぞれは、他の電極１６ａ、１７ａよりも短かく
形成され、この第２の電極１６ａ、１７ａと第３の電極
１６ｂ、１７ｂの突出部１６ｂ’、 １７ｂ’との間
の基板１５の厚み方向に電流を流さないようにし、耐圧
の低下を防止している。

そしてこの正特性サーミスタ１３．１４は、第５図に示
すようにそれぞれの第１の電極１６．１７のいずれか一
方が互いに隣接するように並置されている。

なおこの正特性サーミスタ１３．１４間に多少の空隙を
設けらことは任意である。

またこの正特性サーミスタ１３．１４の大きさは、それ
ぞれ個々には温度分布がほとんど無視できる程度のもの
が用いられる。

１８，１９，２０．２１は前記正特性サーミスタ１３．
１４の各第３の電極１６ｂ、１７ｂの一部と、その突出
部１６ｂ’、 １７ｂ’にそれぞれ当接され導電接着
剤等で固着された端子板であり、この端子板１Ｂ、１９
，２０．２１は第６図に示すように前記第３の電極１６
ｂ、１７ｂの一部と、その突出部１６ｂ’、 １７ｂ
’に当接する平板部イ部と、この平板部イ部に連続して
形成された引き出し体部部とから成るものである。

なお、この平板部イ部に接着剤のにげ穴を設けておけば
、その接着が容易となる。

２２は前記正特性サーミスタ１３．１４上面に当接され
たサーフア（商品名）のようなあらゆる程度の弾力性を
有する熱伝導良好なる絶縁シートであり、その両端部お
よび中央部に前記端子板１８，１９．２０．２１の引き
出し体部部を挿通させる通孔２３．２４．２５が形威さ
れたものである。

この場合、前記端子板１９．２０の引き出し体部部は互
いに隣接されるものである。

これらは共に絶縁シート２２の一つの通孔２４に挿通さ
れる。

なおこの通孔２３，２４．２５のうち両端部の通孔２３
，２５は独立したものでなく切欠きのように外部につな
がっているものでもよい。

また、この絶縁シート２２にピンホール等があった場合
、絶縁耐圧が低下するので、必要によりこの絶縁シート
２２上面にさらにカプトン（商品名）のようなフィルム
状の絶縁シートを配設するようにしてもよい。

２６はその内底面が前記絶縁シート２２上面に当接され
、底面の、前記絶縁シート２２に形威された各通孔ある
いは切欠き２３，２４．２５に対応する位置に、前記端
子板１８，１９，２０，２１の引き出し体部部を外部に
導出するための通孔２７，２８．２９が形威された椀状
の金属ケースであり、この金属ケース２６は、その開口
部に外側に折曲されて形威された巾広の平坦端部３０が
前記金属板１１端部に当接し固着され、前記絶縁板１２
、正特性サーミスタ１３，１４、端子板１Ｂ、１９，２
０．２１、絶縁シート２２の全体を前記金属板１１に押
圧固定している。

この金属ケース２６の金属板１１への固着手段は、ねじ
や熱伝導良好な接着剤を用いたり、あるいは前記金属板
１１の周縁に複数個の舌片を形威し、この舌片を金属ケ
ース２６の端部３０上面上に折り曲げて一体に固着する
など、全く任意でよい。

３１，３２．３３は前記金属ケース２６の通孔２７，２
８．２９に挿通、固着された絶縁碍管で、前記端子板１
８，１９．２０，２１を絶縁するためのものであり、３
４．３５．３６は前記絶縁碍管３１．３２．３３内の空
隙部に充填、固化された充填剤で、前記端子板１８，１
９，２０，２１を固定するとともに、正特性サーミスタ
の発生熱が、対流現象等により外部に放散されることの
ないように封止するためのものである。

３７．３８は放熱板（図示せず）等に取り付けるための
取り付は穴である。

次にこのように構成された発熱体装置の作用について説
明する。

端子板１８．１９問および２０．２１間に電圧が印加さ
れると、正特性サーミスタ１３．１４は第３の電極１６
ｂ、１７ｂ、第１の電極１６，１７を順次介して電圧の
印加された櫛歯状の第２の電極１６ａｔ１７ａ間で発熱
する。

この時、この第２の電極１６ａ、１７ａは略一定間隔を
もって隣接して設けられているので、殆んどその発生熱
の等価的中心部が絶縁板１２に当接している側の基板１
５表面になり、基板１５自身の熱抵抗を零に等しい値に
まで低く抑えることができるのである。

そしてこの熱の殆んどは絶縁板１２を通して金属板１１
に伝達され、被加熱物を加熱する。

さらに基板１５表面の発生熱の幾分かは基板１５裏面側
に伝達され、この熱は絶縁シート２２を通して金属ケー
ス２６に伝達される。

そしてこの熱はさらにケース２６の金属内部を通って金
属板１１に伝達され被加熱物を加熱するのである。

すなわち正特性サーミスタ１３．１４の両平面の熱を金
属板１１に集束させて被加熱物を加熱するのである。

なお、本実施例の正特性サーミスタ１３，１４の基板１
５裏面の第３の電極１６ｂ、１７ｂは、そこに当接され
る端子板１Ｂ、１９．２０．２１が十分電気的に接触し
うる幅を有している場合にはそこに設けた突出部１６ｂ
’、 １７ｂ’を必ずしも必要としないものである。

しかし、第３の電極１６ｂ、１７ｂに突出部１６ｂ’、
１７ｂ’を設けないものであっても、基板１５の厚
み方向に電流を流すことのないように、第２の電極１６
ａ、１７ａの長さを選定しなければならないことはもち
ろんである。

さらに本考案装置の互いに当接しあっている各構成部品
間にシリコンゴム、シリコングリース等の熱伝導部材の
塗膜を設け、その間の熱伝導をより良好にすることも任
意である。

また、本実施例は、正特性サーミスタ１３．１４を２個
用いちものであるが、必ずしもこれに限ることなく、こ
の２個の正特性サーミスタ１３．１４に加えてさらに１
〜複数個の正特性サーミスタを並置することも全く任意
である。

本考案は以上説明したように、複数個の角板状の正特性
サーミスタを並置して用いるようにしたので、それぞれ
の正特性サーミスタは、それぞれ独立した発熱体として
作用し、発熱面積が増大されたといえども、一個の正特
性サーミスタで同じ発熱面積を有するものに比べて、そ
の温度分布の不均一が増大されることはない。

従ってそれぞれの正特性サーミスタの温度分布が実用上
問題のない程度のものであれば、発熱面積が増大された
といえども実用上全く問題のない発熱体装置を得ること
ができる。

また、それぞれの正特性サーミスタ基板は従来に比べて
大きくする必要がないので製作時の妻止りが悪くなった
り、加工工程での取扱いが不便になったりするという不
都合も生じず、その製造にあたっては、並置されたそれ
ぞれの正特性サーミスタ基板は同じ電極構成のなされた
ものでよいので、すこぶる量産性に富む。

また第３の電極に互いに隣接するように並置されている
端子板を、絶縁シートおよびこの絶縁シート上面に当接
される金属ケースの通孔に共に挿通しているので、その
通孔数が減少され、金属ケース内の熱が放散され易くな
る要因を少なくでき、より熱放散が抑えられるものとな
る。

さらに櫛歯状の電極構造にすることによって正特性サー
ミスタ自身の熱抵抗を小さくするとともに、正特性サー
ミスタの発生熱をその両平面より取り出し、同じ一個の
金属板に集束させて放熱させるようにしたので、総合熱
抵抗をさらに小きくできるのである。

従ってたとえば、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腰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、こ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、高電力を発生させる
ことができるとともに、正特性サーミスタそのものの寸
法を小さくてき、特性の安定なかつ安価なものにできる
。

なお、これらは熱抵抗低下の観点からみた効果であるが
、発熱体装置としての構造上からも、金属ケース内に絶
縁シート、端子板を当接固着させた正特性サーミスタ、
および絶縁板を順次装填し金属板と金属ケース端部を固
着するという極めて簡単な作業で製作できるという効果
を有し、部品点数も少なく安価なものになる。

また金属板、絶縁板、正特性サーミスタには不用な突起
部がないため、それらの両面をラッピング等により平滑
にして熱抵抗をさらに小さくし、そのバラツキをもおさ
えることができる。

さらに絶縁シートには弾力性を有するものを用いている
ため、正特性サーミスタ上面に端子板の平板部が突出し
ていても、その突出部は絶縁シート面にうめ込まれたよ
うになるため、この絶縁シートは正特性サーミスタおよ
び金属ケースに確実に密接し、そのため金属板、絶縁板
、正特性サーミスタのそれぞれの間の接触圧は常に一定
となり、熱抵抗のバラツキの非常に小さな安定した発熱
体を供給することができる等種々の効果を有するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は正特性サーミスタの電極構造を説明するための
平面図、第２図は正特性サーミスタの抵抗温度特性図、
第３図は本考案の一実施例の発熱体装置の断面図、第４
図、第５図は本考案の発熱体装置に用いられる正特性サ
ーミスタの斜視図および平面図、第６図は本考案の発熱
体装置に用いられる端子板の斜視図である。 １１・・・・・・金属板、１２・・・・・・絶縁板、１
３．１４・・・・・・正特性サーミスタ、１５・・・・
・・正特性サーミスタ基板、１６，１７・・・・・・第
１の電極、１６ａ、１７ａ・・・・・・第２の電極、１
６ｂ、１７ｂ・・・・・・第３の電極、１Ｂ、１９，２
０．２１・・・・・・端子板、２２・・・・・・絶縁シ
ート、２３，２４．２５・・・・・・絶縁シートに設け
られた通孔、２６・・・・・・金属ケース、２７．２８
，２９・・・・・・金属ケースに設けられた通孔、３０
・・・・・・金属ケースの端部、３１．３２． ３３・
・・・・・絶縁碍管、３４，３５，３６・・・・・・充
填剤、３７．３８・・・・・・取り付は穴。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 金属板と；この金属板上面に当接された熱伝導良好な絶
   縁板と；この絶縁板上面に当接され、互いに隣接して並
   置された複数個の小型の角板状の正特性サーミスタ基板
   と：この隣接したそれぞれの正特性サーミスタ基板の前
   記絶縁板上面と当接する一平面において、その隣接する
   側とその相対向する側の端部のそれぞれに設けられた第
   １の電極と；この各第１の電極にそれぞれ接続され、互
   いに相対向する第１の電極の交互にかつ略一定間隔をも
   って平行して伸びる櫛歯状の第２の電極と；前記各第１
   の電極にそれぞれ接続され、それぞれの正特性サーミス
   タ基板の地平面の相対向側端部に設けられた第３の電極
   と；この各第３の電極にそれぞれ当接、固着された平板
   部と、この平板部に連続して外部に導出される引き出し
   部とが形成された端子板と；これらの端子板の引出部の
   、互いに離隔するものをそれぞれ挿通させる通孔あるい
   は切欠きが形成され、かつ引出部の隣接するものを共に
   挿通させる通孔あるいは切欠きが形成され、前記並置さ
   れた正特性サーミスタ上面に当接された弾性力を有する
   熱伝導良好なる絶縁シートと；この絶縁シート上面に内
   底面が当接され、前記絶縁シートの各通孔あるいは切欠
   きに対応する位置に、前記端子板の引き出し部が挿通さ
   れる通孔を有し、かつその開口端部に平坦部が形成され
   、この平坦部を前記金属板の端部に当接、固着させた椀
   状の金属ケースと；この金属ケースの前記通孔に挿通、
   固着された絶縁碍管と；この絶縁碍管内の空隙部に充填
   、固化された充填剤と；からなり、前記正特性サーミス
   タ基板の地平面に設けられた第３の電極位置と対応する
   正特性サーミスタ基板の一平面に位置し、かつ前記第３
   の電極とは電位の異なる前記第２の電極の長さを、正特
   性サーミスタ基板の厚み方向に電流がほとんど流れない
   ように短くしたとを特徴とする特性サーミスタ基板を用
   いた発熱体装置。