JPS5854796Y2 - 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、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の熱的
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。

いよ第１図に示すような側平面に全面電極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、正特性サーミス夕１の発生熱の等価的中心
点Ｏ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
点がらＸ点までの距離つまりｔ１＋ｔ２どして求めれば
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Ｏ照温度を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、Ｑ−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は十分大きくして、正特性サーミス
タ１の他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＋θ２））。

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周平面に発生する熱を
、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■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枚の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はいえなかった
。

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
連応性や速熱性、その他あらゆる点で好ましいものでは
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〜第４図において１１は、中心部に通孔１２が設け
られてなる角環状の金属性スペーサであって、その周平
面に複数個の小孔１３が設けられている。

なお、このスペーサ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枚の金属板の厚みよりも大きくなる
ように形成されたものである。

１４は周平面に全面電極１５．１５’が設けられてなる
正特性サーミスタ、１６．１６’はこの正特性サーミス
タ１４の両電極１５．１５’面にそれぞれ当接されてな
る熱伝導良好な磁器やサーフア（商品名）等の絶縁板で
あり、前記正特性サーミスタ１４よりも大なる寸法を有
している。

１７．１７’はこの絶縁板１６．１６’の、正特性サー
ミスタ′１４の電極１５．１５’との当接部にスクリー
ン印刷、蒸着等の手段により設けられてなる膜状の外部
接続用電極、１８．１８’はこの外部接続用電極１７．
１７’にそれぞれ連接されかつ絶縁板１６．１６’の端
部近傍にまで設けられてなる外部取出用電極である。

この絶縁板１６．１６’に挟持された正特性サーミスタ
１４は、前記金属スペーサ１１の通（Ｌ１２内に装填さ
れる。

１９．２０はこの金属スペーサ１１の外径とほぼ同じ大
きさの金属板であり、その周端部近傍には前記金属スペ
ーサ１１の小孔と合致する複数個の小孔２１．２２がそ
れぞれ設けられている。

２３．２３’は一方の金属板１９の適宜位置に設けられ
てなる２個のリード線挿通用孔であり、２４゜２４′は
このリード線挿通用孔２３．２３’に挿通され、金属ス
ペーサ１１の通孔１２内に装填されている絶縁板１６．
１６’に設けられている外部取出用電極１８．１８’と
それぞれ接続されているリード線である。

２５は金属板１９．２０および金属スペーサ１１の小孔
２１゜２２および１３に挿通されたボルトであり、ナツ
ト２６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、ナツトに限らすハトメ、
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。

この場合必要により両金属板１９．２０と絶縁板１６．
１６’の小空隙にシリコンゴムやシリコングリス等の熱
伝導部材の塗膜（図示せず）を設け、その間の熱伝導を
より良好にすることは任意である。

また絶縁板１６．１６’と正特性サーミスタ１４間にも
同種の塗膜をその導電性を損わないように設けることも
任意である。

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
上述のように構成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）絶縁板１６．１６’に設けられる外部接続用電極
１７．１７’および外部取出用電極１８．１８’の形状
。

これらは要するに正特性サーミスタ１４の両電極１５゜
１５′と当接されてリード線２４ 、２４’に接続され
るものであればよい。

（２）外部取出用電極１８．１８’と接続されるリード
線２４．２４’の外部への導出手段。

たとえば絶縁板の周側部の一部に切り欠き２８．２８を
設け、この切り欠き内にリード線を嵌合して導出し易く
することは必要によりなし得るものである。

（３）絶縁板１６．１６’、金属スペーサ１１．金属板
１９．２０の形状を角形にすること。

円形でもよい。（４）正特性サーミスタ１４の電極１５
．１５’が側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。

（５）リード線２４．２４’に適宜絶縁処理を施すこと
。

金属板１９のリード線挿通用孔２３．２３’を挿通させ
るので、リード線２４．２４’と金属板１９とが導通す
ることのないように、リード線２４．２４’に絶縁チュ
ーブ２７．２７’等を被せることが望ましい。

（６）金属板１９の肉厚を、金属板２０のそれよりも厚
くすること。

これは肉厚を厚くすれば、その熱伝導がさらによくなり
、正特性サーミスタ１４の熱が良好にその内部を通って
金属板２０へ供給できるためである。

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。

この場合金属板２０側に放熱板（図示せず）を当接させ
るものとする。

ノード線２４．２４’に電源を接続して、外部取出用電
極１８．１８’および外部接続用電極１７．１７’を通
して正特性サーミスタ１４に電圧を印加する。

すると正特性サーミスタ１４は発熱を開始し、この熱は
絶縁板１６．１６’を通って金属板１９．２０に伝達さ
れる。

金属板２０に伝達された熱は直接放熱板に伝えられて放
熱し、また金属板１９に伝達された熱は、径方向の厚み
がその金属板１９の厚みよりも大である環状あるいは角
環状の金属スペーサ１１を通って金属板２０に伝えられ
、やはり放熱板から放熱されるのである。

すなわち本考案発熱体装置は、正特性サーミスタ１４の
発生熱その側平面より取り出し、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を小さくする条件の、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絶縁板に設
けられた膜状のものであるため、その熱容量がきわめて
小さくかつ絶縁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、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、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
。

すなわち正特性サーミスタの電極取り出しを、絶縁板に
設けた各電極により行っているので、その取り出しが容
易であるのみならず、正特性サーミスタの熱伝達を損う
ことがないのである。

また全体が完全に固着され、正特性サーミスタと絶縁板
とも完全に密着できるので、振動等の衝撃に強く長寿命
であるとともに、特性が安定になるのみならず、部品点
数が少く製造も容易になる。

また本考案は、両金属板に電流が流れることがないので
、これをセットに組み込むに当っては、周囲との電気絶
縁等の配慮が必要なく、取り扱いも簡便となる。

すなわちこのことは、装置としての熱抵抗低下をとらえ
た本考案では特にその意義は大きい。

つまり装置の新たな絶縁処理が必要な場合には、その所
期の熱抵抗が変化し、常に安定した状態で使用できない
からである。

本考案はこのように種々な効果を有し、その工業的利益
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図はその分解
斜視図、第４図は本考案に用いる絶縁板の形状側斜視図
である。 １１−金属スペーサ、１３−小孔、１４−正特性サーミ
スタ、１６．１６’−絶縁板、１７．１７’−外部接続
用電極、１８゜１８′−外部取出用電極、１９．２０−
金属板、２１．２２−小孔、２３．２３’−リード線挿
通用孔、２４．２４’−リード線。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 側平面に電極が設けられてなる正特性サーミスタと、こ
   の正特性サーミスタを挟持して設けられたこの正特性サ
   ーミスタより寸法の大きい２枚の絶縁板と、この絶縁板
   の前記正特性サーミスタの各電極とそれぞれ当接される
   部分に設けられた膜状の外部接続用電極と、この外部接
   続用電極とそれぞれ連続して同じく各絶縁板の端部近傍
   にまで設けられた外部取出用電極と、前記２枚の絶縁板
   により挾持された正特性サーミスタを装填してなり、こ
   の２枚の絶縁板により挟持された状態の正特性サーミス
   タの厚みとほぼ同等の厚みを有する環状あるいは角環状
   の金属性のスペーサと、このスペーサの周縁に設けられ
   た複数個の小孔と、前記スペーサの両面に当接されかつ
   周縁近傍にそのスペーサの小孔と合致する複数個の小孔
   が設けられてなる２枚の金属板と、この２枚の金属板の
   一方に設けられてなる２個のリード線挿通用孔と、この
   孔に挿通されかつ前記絶縁板に設けられてなる各外部取
   出用電極にそれぞれ接続された絶縁被覆が施されてなる
   ２本のリード線と、前記スペーサおよび２枚の金属板の
   小孔に挿通されがっそれらを固着してなる固着ピンとか
   らなり、前記金属性のスペーサの径方向の厚みが前記２
   枚の金属板の厚みよりも大きくなるようにしたことを特
   徴とする特性サーミスタを用いた発熱体装置。