JP2636281B2 - 発熱ユニット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電気が供給されると発熱する正特性サーミ
スタ板を具備した発熱ユニットに関し、とくに電気式温
風機や電気式乾燥機への組込みが用意な発熱ユニットに
かかわる。

［従来の技術］ この種の電気式温風機に組み付けられる縦置き型また
は横置き型の発熱ユニット100は、第５図および第６図
に示すごとく、一対の電極板120、130の接続される一対
の枠状導電性プレート121、131の間に多数の正特性サー
ミスタ板111を列設した複数のPTCヒータ110と、電極板1
20、130の端子にビスまたは半田付け等によって接続さ
れたリード線140、150と、電極板120と電極板130とを絶
縁する樹脂製取付板160とからなる。発熱ユニット100
は、ビス等の固着具によって温風機の送風ダクトに取付
けられている。

［発明が解決しようとする問題点］ ここで、温風機の送風ダクト内を通過する送風空気と
多数の正特性サーミスタ板111との熱交換効率を良くす
るためには、多数の正特性サーミスタ板111の間の間隙
を送風空気が通過し、その他の部分を送風空気が通過し
ないように構成する必要がある。

しかるに、上記に示す従来の発熱ユニット100は、発
熱密度を上げる場合にも、構成上の交差を必要とするた
め、複数のPTCヒータ110の間に間隙が存在し、その隙間
を送風空気が通過する恐れがあり、熱交換効率が悪かっ
た。

また各サーミスタ板の間を通過する送風空気の昇温効
率を向上させるために、正特性サーミスタ板111を例え
ば220℃程度まで加熱する場合には、正特性サーミスタ
板111への供給電圧を高くする必要があるが、従来の発
熱ユニット100のように樹脂製取付板を設けているもの
では耐熱温度を越えてしまい溶損するため、送風空気の
昇温効率を向上させることができなかった。

そこで、取付板を金属製とすることが考えられるが、
それでは電極板120、130同士の絶縁を行えず、また断熱
性に劣るので、電気式温風機の送風ダクトを溶存させる
恐れがある。断熱性、耐熱性を向上させるために、取付
板をセラミック製とすることが考えられるが、従来の発
熱ユニット100の構造のように、電極板を取付けたり、
ビス等で送風ダクトに取付けたりすることができる取付
板を構成することは困難であった。

本発明は、多数の正特性サーミスタ板とこれらの間を
通過する空気との熱交換効率を向上でき、且つ電気絶縁
性、耐熱性および断熱性を向上できる発熱ユニットの提
供を目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の発熱ユニットは、板厚方向に平行して配設さ
れた一対の枠状電極板、およびこれらの枠状電極板間に
多数の正特性サーミスタ板を前記一対の枠状電極板の板
厚方向に対して直交する方向に平行して配設してなる複
数のPTCヒータとこれらのPTCヒータを、前記一対の枠状
電極板の板厚方向から挟持する一対のセラミック製枠体
とを備え、送風手段が発生する空気流を下流側に導く空
気回路に設けられた発熱ユニットであって、 前記一対のセラミック製枠体には、前記複数のPTCヒ
ータの各々に対応する部位に、前記送風手段が発生する
空気流を通過させる窓が形成されると共に、前記複数の
PTCヒータのうち隣接する２つのPTCヒータ間の部位に、
前記送風手段が発生する空気流を遮蔽する遮蔽部が形成
された構成を採用した。

［作用］ 本発明の発熱ユニットは上記構成によりつぎの作用を
有する。

送風手段により発生する空気流は、セラミック製枠体
において、複数のPTCヒータのうち隣設する２つのPTCヒ
ータ間の部位に形成された遮蔽部に遮られて、一対のセ
ラミック製枠体において複数のPTCヒータの各々に対応
した部位に形成された窓より流入し、隣接した正特性サ
ーミスタ板間のみを通過する。これにより、常に複数の
PTCヒータの各々に対応する部位のみ空気が通過し、複
数のPTCヒータのうち隣接する２つのPTCヒータ間の部分
を空気が通過することがなくなるので、送風空気の昇温
効率が向上する。

［発明の効果］ 本発明の発熱ユニットは上記構成および作用によりつ
ぎの効果を奏する。

複数のPTCヒータを挟持する一対のセラミック製枠体
に窓および遮蔽部を形成することにより、隣設する２つ
の正特性サーミスタ板間を通過する送風空気の昇温効率
を向上できるので、送風空気との熱交換効率を向上でき
る。

また、電気絶縁性に優れた一対のセラミック製枠体間
に複数のPTCヒータを挟持することにより、一対の枠状
電極板間の短絡を防止できるので、複数のPTCヒータの
各正特性サーミスタ板が必ず発熱するので、送風空気と
の熱交換効率の低下を防止できる。

さらに、耐熱性、断熱性に優れた一対のセラミック製
枠体間に複数のPTCヒータを挟持しているので、送風空
気の昇温効率を向上させる目的で、高温度で制御される
PTCヒータを使用しても一対のセラミック製枠体を固定
する固定部材に複数のPTCヒータの熱が伝熱され難いの
で、固定部材に耐熱温度の低い樹脂等の部材を用いるこ
とが可能となり、全体の重量を軽量化できる。

［実施例］ 本発明の発熱ユニットの一実施例を第１図ないし第４
図に基づき説明する。

第１図および第２図は本発明の一実施例を適用した発
熱ユニットを示し、第３図はその発熱ユニットのハウジ
ングを示し、第４図はその発熱ユニットを具備した電気
式温風機を示す。

１は電気式温風機を示し、２はその温風機に組付けら
れた横置式の発熱ユニットを示す。

温風機１は、送風ダクト11の吸入口12に送風用ファン
13を取付け、吹出口14に風向変更用ルーバー15を取つけ
ている。送風ダクト11は、上蓋16と底壁17とからなり、
底壁17に形成されたガイド18に発熱ユニット２を図示上
方より挿入した後、上蓋16を組付けて構成される。

発熱ユニット２は、第１のPTCヒータ2aと、第２のPTC
ヒータ2bと、第１のPTCヒータ2aおよび第２のPTCヒータ
2bを挟持する一対のセラミック製の第１の枠体６および
第２の枠体７とを備えている。

第１のPTCヒータ2aおよび第２のPTCヒータ2bは、発熱
体３を一対の枠状電極板である第１の電極４と第２の電
極５との間に配している。

発熱体３には、第１の電極４と第２の電極５との間に
空気通路31を隔てて、所定の列設範囲で多数の正特性サ
ーミスタ板32が列設され、通電されることにより、所定
の温度に速やかに昇温する。また、発熱体３は、一方が
わの両端縁33および一方がわの中央付近34が第１の電極
４に固着され、他方がわの両端縁および他方がわの中央
付近36が第２の電極５に固着されている。

さらに、発熱体３の前後には、所定の間隙を隔てて、
ムライト磁気などの電気絶縁性、耐熱性、断熱性に優れ
たセラミック製の絶縁部材37、38が配され、第１の電極
４と第２の電極５との短絡を防止している。

本実施例の正特性サーミスタ板32は、長方形状のBiTi
o₃を主成分とする導電性セラミックなどで構成され、特
定の温度から電気抵抗が急増する。

第１の電極４は、絶縁部材37を掴持する断面形状がコ
の字型の板状掴持部41と、絶縁部材38を掴持する断面形
状がコの字型の板状掴持部42と、これらの掴持部41、42
同士を連結する断面形状がＬ字型の板状アングル43と、
掴持部41、42同士を連結する板状アングル44とを具備す
る。

掴持部41には、先端部45が掴持部41より前方に突出し
た第１の電極４のＬ字型の端子46がビス47によって締結
されている。その端子46には、ビスまたは半田付け（い
ずれも図示せず）等によってリード線（図示せず）が接
続される。

アングル43は、発熱体３の一方がわの両端縁33に沿っ
て２本平行に配され、発熱体３の一方がわの両端縁33を
接着材（図ではアングル43隠れて見えない）によって固
着している。アングル44は、発熱体３の一方がわの中央
付近34を接着材（図ではアングル44隠れて見えない）に
よって固着している。

第２の電極５は、第１の電極４に発熱体３を介して平
行的に配され、第１の電極４と同一の構造であり、掴持
部51、52、アングル53、54を具備している。

掴持部52には、先端部55が掴持部52より後方に突出し
た第２の電極５の端子56がビス（図では絶縁部材38に隠
れて見えない）によって締結されている。その端子56に
は、ビスまたは半田付け（いずれも図示せず）等によっ
てリード線（図示せず）が接続される。

アングル53は、発熱体３の他方がわの両端縁35を接着
材58によって固着している。アングル54は、発熱体３の
他方がわの中央付近36を接着材59によって固着してい
る。本実施例の接着材は、導電性、耐熱性に優れたシリ
コン銀ゴムなどのシリコン系のゴムが採用されている。
ここで、電極と多数の正特性サーミスタ板とを固着した
時に両者を電気的に絶縁する接着財を採用することはで
きないが、直接電極と多数の正特性サーミスタ板とが接
続されていれば導電性を捨てても、耐熱性に優れた接着
材であれば採用することは可能である。

第１の枠体６と第２の枠体７とは、ムライト磁気など
の電気絶縁性、耐熱性、断熱性に優れたセラミックで構
成され、相互に嵌合することによって、第１のPTCヒー
タ2aおよび第２のPTCヒータ2bを挟持すると共に、第１
のPTCヒータ2aおよび第２のPTCヒータ2bを内包する。

第１の枠体６には、第１のPTCヒータ2aの一方がわの
端縁を保持する口の字型の座61と、第２のPTCヒータ2b
の一方がわの端縁を保持する口の字型の座62とが設けら
れている。座61、62内には、多数の正特性サーミスタ板
32の列設範囲にほぼ対応した形状の窓であると共に、空
気通路31内に送風空気を流入させる流入口63、64が形成
されている。さらに座61、62の周囲には、第１のPTCヒ
ータ2aおよび第２のPTCヒータ2bの端縁を内包する隔壁6
5〜69とが設けられている。

座61、62においては、絶縁部材37、第１の電極４の掴
持部41および端子46を保持する先端部61a、62aと、絶縁
部材38、第１の電極４の掴持部42、アングル43を保持す
るコの字型部61b、62bと、先端部61a、62aとコの字型部
61b、62bとの間に形成された段差61c、62cとを具備す
る。また、先端部61a、62aには、第１の電極４の端子46
の先端部45を隔壁65より前方に突出するためのスリット
61b、62bと、ビス47の頭が嵌り込む半円状の溝61e、62e
が形成されている。さらに、先端部61a、62aは、コの字
型部61b、62bより端子46の板厚分だけ低く形成されてい
る。

隔壁65、66には、第２の枠体７との接合面65a、66aが
設けられ、また送風ダクト11の底壁17に形成されたガイ
ド18に嵌合する突条部65b、66bが前方および後方にむか
って突設されている。さらに、隔壁65、66には、送風ダ
クト11の内壁に沿って突条部65c、66cが吸入口12または
吹出口14に向って突設されている。

隔壁67、68は、第２の枠体７との接合部に、第２の枠
体７に向って突条67a、68aを突設した一方がわ接合面67
b、68bと、突条67a、68aの長さとほぼ同様な長さの溝67
c、68cを形成した他方がわ接合面67b、68bと、一方がわ
接合面67b、68bと他方がわ接合面67b、68bとの間に形成
された段差67e、68eとを設けている。この段差67e、68e
は、隔壁65と隔壁66との中央に位置すると共に、この段
差67e、68eより突条67a、68aまでの長さと、段差67e、6
8eより溝67c、68cまでの長さとがほぼ一致する位置とな
るように形成されている。

隔壁69は、本発明の遮蔽部であって、第１、第２のPT
Cヒータ2a、2b間の部位、すなわち、座61,62の間に設け
らており一方がわ接合面69aと、他方がわ接合面69bと、
一方がわ接合面69aと他方がわ接合面69bとの間に形成さ
れた段差69cとを設けている。

隔壁65の座61、62から接合面65a、66aまでの高さは、
第１の電極４の板厚との和にほぼ対応するように形成さ
れている。隔壁67、68、69の一方がわ部分の座61、62か
ら接合面67b、68b、69aまでの高さは、第１の電極４の
板厚にほぼ対応するように形成されている。隔壁66、隔
壁67、68、69の他方がわ部分の座61、62から接合面66
a、67b、68b、69bまでの高さは、発熱体３の高さと第１
の電極４の板厚との和にほぼ対応するように形成されて
いる。

第２の枠体７は、第１の枠体６と同一形状をしてお
り、１つの型で両者を成型でき、低コストに製造でき
る。第２の枠体７には、第１のPTCヒータ2aの他方がわ
の端縁を保持する座71と、第２のPTCヒータ2bの他方が
わの端縁を保持する座72とが設けられている。座71、72
内には、多数の正特性サーミスタ板32の列設範囲にほぼ
対応した形状の窓であると共に、空気通路31から送風空
気を流出させる流出口73、74が形成されている。さらに
座71、72の周囲には、第１のPTCヒータ2aおよび第２のP
TCヒータ2bの端縁を内包する隔壁75〜79とが設けられて
いる。

座71、72においては、絶縁部材38、第２の電極５の掴
持部52および端子を保持する先端部71a、72aと、絶縁部
材37、第２の電極５の掴持部51、アングル53を保持する
コの字型部71b、72bと、先端部71a、72aとコの字型部71
b、72bとの間に形成された段差71c、72cとを具備する。
また、先端部71a、72aには、第２の電極５の端子56の先
端部55を隔壁75より後方に突出させるためのスリット71
b、72dと、ビスの頭が嵌り込む半円状の溝71e、72eが形
成されている。

隔壁75、76には、第１の枠体６の接合面66a、65aに接
合する接合面75a、76aが設けられ、また送風ダクト11の
低壁17に形成されたガイド18に嵌合する突条部75b、76b
が前方および後方に向って突設されている。さらに、隔
壁75、76には、送風ダクト11の内壁に沿って突条部75
c、76cが吸入口12または吹出口13に向って突設されてい
る。

隔壁77、78は、突条77a、78aを突設した一方がわ接合
面77b、78bと、溝77c、78cを形成した他方がわ接合面77
d、78dと、一方がわ接合面77b、78bと他方がわ接合面77
b、78dとの間に形成された段差77e、78eとを設けてい
る。突条77a、78aは、第１の枠体６の隔壁68、67に形成
された溝68c、67cにそれぞれ嵌合する。溝77c、78cは、
第１の枠体６の隔壁68、67に形成された突条68a、67aに
それぞれ嵌合する。

隔壁79は、本発明の遮蔽部であって、第１、第2PTCヒ
ータ2a、2bの部位、すなわち、座71、72の間に設けられ
ており、一方がわ接合面79aと、他方がわ接合面79bと、
一方がわ接合面79aと他方がわ接合面79bとの間に形成さ
れた段差79cとを設けている。

隔壁75の座71、72から接合面75a、76aまでの高さは、
第２の電極５および端子56の板厚にほぼ対応するように
形成している。隔壁77、78、79の一方がわ部分の座71、
72から接合面77b、78b、79aまでの高さは、第２の電極
５の板厚にほぼ対応するように形成している。隔壁76、
隔壁77、78、79の他方がわ部分の座71、72から接合面76
a、77d、78a、79bまでの高さは、発熱体の３の高さおよ
び第２の電極５の板厚にほぼ対応するように形成されて
いる。

本実施例の発熱ユニットの作用を図に基づき説明す
る。

第１の電極４のアングル43、44に多数の板状正特性サ
ーミスタ板32の一方がわを接着材によって固着しながら
正特性サーミスタ板32を縦列的に配し、さらに、第２の
電極５のアングル53、54に接着材58、59によって、正特
性サーミスタ板32の他方がわを固着する。

つぎに、正特性サーミスタ板32の縦列方向の両端に絶
縁部材37、38を配置し、この絶縁部材37、38を第１の電
極４の掴持部41、42および第２の電極５の掴持部52、51
によって掴持する。したがって、発熱体３が第１の電極
４と第２の電極５との間に狭着されることとなり、これ
によって第１のPTCヒータ2aが構成される。

このとき、各正特性サーミスタ板32の間には、空気通
路31が多数形成され、これらの空気通路31は、第１の電
極４のアングル43、44および第２の電極５のアングル5
3、54の間に形成されている空隙と連通することとな
る。また、第１の電極４の掴持部41に先端部45が掴持部
41より前方に突出するように第１の電極４の端子46をビ
ス47によって締結し、第２の電極５の掴持部52に先端部
55が掴持部52より後方に突出するように第２の電極５の
端子56をビスによって締結する。

このような第１のPTCヒータと同様な方法で第２のPTC
ヒータ2bを構成する。

そして、電気絶縁性、耐熱性、断熱性に優れたセラミ
ック製の第２の枠体７の座72、71に第１のPTCヒータ2a
と第２のPTCヒータ2bとを接着する。すると、座72、71
においては、絶縁部材38、第２の電極５の掴持部52およ
び端子56が先端部71a、72aに装着され、絶縁部材37、第
２の電極５の掴持部51、アングル53がコの字型部71b、7
2bに装着される。また、第２の電極５の端子56の先端部
55が先端部71b、72bのスリット71a、72aより後方に突出
し、第１の電極４の端子46が隔壁より前方に突出する。

つぎに、第１図に示すように、図示上方より電気絶縁
性、耐熱性、断熱性に優れたセラミック製の第１の枠体
６を第２の枠体７に装着する。

したがって、第１の枠体６と第２の枠体７との間に、
第１のPTCヒータおよび第２のPTCヒータ2bが上下方向に
やや自由度を有した状態で挟持され、第１の枠体６を第
２の枠体７との内部に第１のPTCヒータおよび第２のPTC
ヒータ2bが内包されることとなる。

上述のように、組付けた発熱ユニット２を送風ダクト
に組付ける。つまり、第１の枠体６の且壁65b、66b、お
よび第２の枠体７の隔壁75、76の突条部75b、76bを第４
図の図示上方より送風ダクト11のガイド18に挿入して、
送風ダクト11に組付ける。

よって、簡易で、低コストに組付けることが可能で、
気密性、電気絶縁性、耐熱性、断熱性に非常に優れた温
風機１を構成することができる。

送風用ファン13から吐出された送風空気は、第１の枠
体６の座61、62内に形成された流入口63、64より流入
し、通電されて所定の温度に昇温している各正特性サー
ミスタ板32の間に形成されている空気通路31のみを通過
した後、第２の枠体７の座71、72内に形成された流出口
73、74より流出するので、常に空気通路31のみ送風空気
が通過し、その他の部分を送風空気が通過することがな
くなる。

このため、送風空気は、各正特性サーミスタ板32によ
って加熱された暖気のみが吹出口から吹出され、吹出温
度のばらつきが抑制される。よって、本実施例の温風機
１は、正特性サーミスタ板32の間を通過する送風空気の
昇温効率を飛躍的に向上することができる。

したがって、送風空気の昇温効率を向上させる目的
で、第１のPTCヒータおよび第２のPTCヒータ2bに高圧電
を供給しても一対の第１の枠体６および第２の枠体７が
断熱性のセラミック製であるため、発熱ユニット２を固
定する送風ダクト11に第１のPTCヒータ2aおよび第２のP
TCヒータ2bの熱が伝熱されないので、送風ダクト11に耐
熱温度の低い樹脂等の部材を用いることが可能となり、
温風機１全体の重量を軽量に構成することができる。

さらに、第１の電極４と第２の電極５とは、電絶縁性
のセラミック製の第１の枠体６および第２の枠体７によ
り保持されており、且つ両者の間には、どの個所でも多
数の正特性サーミスタ板32および絶縁部材37、38を介在
しているので、第１の電極４と第２の電極５との間が短
絡する恐れが全くなく、全ての正特性サーミスタ板32は
必ず発熱し、送風空気を加熱することができる。

［その他の実施例］ 本実施例では、発熱ユニットを電気式温風機に組付け
たが、発熱ユニットを電気式乾燥器、電気式暖房器、電
気式加熱器など気体、液体および固体を加熱する装置に
組付けても良い。

本実施例では、一対の枠体で２組のPTCヒータを保持
したが、一対の枠体で１組以上のPTCヒータを保持する
ものであれば本実施例に限定されない。

本実施例では、一対の枠体を同一形状の第１の枠体と
第２の枠体とから構成したが、枠体を異なる形状の第１
の枠体と第２の枠体とから構成しても良く、内部にPTC
ヒータを保持し、且つ窓が形成されていれば送風ダクト
などの固定部材に一定的に形成されていても良い。

本実施例では、発熱体の両端に配される絶縁部材と枠
体とを別途設けたが、絶縁部材を枠体に一体的に形成し
ても良く、また絶縁部材を設けない構造としても良い。

第１の電極および第２の電極の形状は、本実施例の形
状の他に、ハニカム状電極、格子状電極、穴付電極など
の枠状電極板等本発明を逸脱しない範囲内で種々の形状
を採用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を適用した発熱ユニットを示
す分解図、第２図は本発明の一実施例を適用した発熱ユ
ニットを示す斜視図、第３図は本発明の一実施例を適用
した発熱ユニットの第１の枠体または第２の枠体を示す
平面図、第４図はその発熱ユニットを具備した電気式温
風機を示す斜視図、第５図は従来の縦置き型の発熱ユニ
ットを示す斜視図、第６図は従来の横置き型の発熱ユニ
ットを示す斜視図である。 図中 １……電気式温風機、２……発熱ユニット、2a……第１
のPTCヒータ、2b……第２のPTCヒータ、３……発熱体、
４……第１の電極（枠状電極板）、５……第２の電極
（枠状電極板）、６……第１の枠体、７……第２の枠
体、31……空気通路、32……正特性サーミスタ板、37、
38……絶縁部材、46……第１の電極の端子、56……第２
の電極の端子、63、64……流入口（窓）、69、79……隔
壁（遮蔽部）、73、74……流出口（窓）

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】板厚方向に平行して配設された一対の枠状
   電極板、およびこれらの枠状電極板間に多数の正特性サ
   ーミスタ板を前記一対の枠状電極板の板厚方向に対して
   直交する方向に平行して配設してなる複数のPTCヒータ
   と、 これらのPTCヒータを、前記一対の枠状電極板の板厚方
   向から挟持する一対のセラミック製枠体と を備え、 送風手段が発生する空気流を下流側に導く空気通路中に
   設けられた発熱ユニットであって、 前記一対のセラミック製枠体には、前記複数のPTCヒー
   タの各々に対応する部位に、前記送風手段が発生する空
   気流を通過させる窓が形成されると共に、前記複数のPT
   Cヒータのうち隣設する２つのPTCヒータ間の部位に、前
   記送風手段が発生する空気流を遮蔽する遮蔽部が形成さ
   れたことを特徴とする発熱ユニット。