JP2008084827A - 正特性サーミスタを利用したヒータ - Google Patents

Abstract

【課題】正特性サーミスタの損傷不良がなく、絶緑層の損傷及び破壊の虞がなくて絶縁安全性が高く、組み込みにより生じる部品間の隙間が小さく熱伝達効率が向上し、組み込みが容易で製造工程が簡単であり、製造コストを低減させることが出来る正特性サーミスタを利用したヒータの提供。
【解決手段】正特性サーミスタ７を嵌込み固定する固定部材８と、正特性サーミスタ７を通電する為に挟む１対の電極板５，６と、電極板５，６に夫々接触する１対の部分３，９からなり、正特性サーミスタ７、固定部材８及び電極板５，６を収納し、正特性サーミスタ７が発生させた熱を伝導するケース３，９と、ケースの各部分３，９の対向する各対向部を加圧固定する１対のクランプ部材１，１−１と、ケースの各部分３，９に密着固定され、各部分３，９が伝導した熱を放射する１対の放熱フィン２，２−１とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、正特性サーミスタを利用したヒータに関するもので、特に放熱効果を極大化して、絶縁安全性を向上させ、組み込み易い正特性サーミスタを利用したヒータに関するものである。

図５は、従来の正特性サーミスタ（ＰＴＣ素子）を利用したヒータの構成例を示す分解斜視図であり、（ａ）は放熱フィンを除く部分の分解斜視図であり、（ｂ）は放熱フィンを含む全体の分解斜視図である。
従来のＰＴＣ素子を利用したヒータ１００は、圧出加工で製作された扁平な角筒形状のボディ１０２を備えている。また、複数の方形タイル形状のＰＴＣ素子１０４を嵌め込み、長板形状に整列させて固定する為のガイド１１０を備え、ＰＴＣ素子１０４が嵌め込まれたガイド１１０の一方側には、全てのＰＴＣ素子１０４の一方側の面に接触するように、電極板１０９が設けられている。電極板１０９のＰＴＣ素子１０４に接する面の裏面全面は、ボディ１０２と絶縁する為の絶縁紙１０６により覆われている。

ＰＴＣ素子を利用したヒータ１００は、ＰＴＣ素子１０４が嵌め込まれたガイド１１０、電極板１０９及び絶縁紙１０６が、上述した位置関係で、ボディ１０２の中空部に、その内面に接触するように組み込まれている。
電極板１０９のボディ１０２に組み込まれない一方の端部には、電極板端子１０９ａが設けられ、ボディ１０２の他方の端部には、ボディ端子１０２ａが設けられている。
ボディ１０２の外面には、放熱の為に多数のフィンを有する放熱フィン１０８が周設されている。

ＰＴＣ素子を利用したヒータ１００は、上述した構成により、電極板端子１０９ａ、電極板１０９、ＰＴＣ素子１０４、ボディ１０２及びボディ端子１０２ａの経路で、ＰＴＣ素子１０４への通電が可能になっている。
従って、ヒータ１００の両端の電極板端子１０９ａ及びボディ端子１０２ａ間に電圧が印加されると、電極板１０９とボディ１０２とを通じてＰＴＣ素子１０４に電流が流れ、ＰＴＣ素子１０４で電気エネルギーが熱に変換される。変換された熱は放熱フィン１０８に伝達され、図示しない送風機からの風が、放熱フィン１０８から放射された熱により暖められ、必要な場所に送られて暖房が行われる。
実用新案登録第３０９１１７２号公報

上述したような従来のＰＴＣ素子を利用したヒータ１００では、次の様な問題を有している。
（１）ＰＴＣ素子１０４をボディ１０２に挿入する製造工程が極めて難しいので ＰＴＣ素子１０４の損傷不良が多く発生する。
（２）電気絶縁の為に絶縁紙１０６を使用しており、組み込み時に絶縁紙が破れたり異物質により破壊された場合、絶縁の効果が無くなる。

（３）ボディ１０２を放熱フィン１０８に差し込む挿入構造であるので、放熱フィン１０８とボディ１０２との間に隙間が生じ易く、隙間が生じた場合、ＰＴＣ素子１０４での発生熱が放熱フィン１０８に伝達され難くなって、熱の伝達損失が大きくなり 暖房効率が低下する。
（４）ガイド１１０、電極板１０９、絶縁紙１０６等をボディ１０２に挿入する製造工程が極めて難しいので、全体的な製品不良率が高く、この為に製造コストが上昇する。

本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、正特性サーミスタの損傷不良がなく、絶緑層の損傷及び破壊の虞がなくて絶縁安全性が高く、組み込みにより生じる部品間の隙間が小さく熱伝達効率が向上し、組み込みが容易で製造工程が簡単であり、製造コストを低減させることが出来る正特性サーミスタを利用したヒータを提供することを目的とする。

第１発明に係る正特性サーミスタを利用したヒータは、１又は複数の正特性サーミスタと、該正特性サーミスタに通電する為に、該正特性サーミスタを挟む１対の電極板と、該電極板に接触して前記正特性サーミスタ及び電極板を収納し、該正特性サーミスタが発生させた熱を伝導するケースとを備えることを特徴とする。

この正特性サーミスタを利用したヒータでは、１対の電極板が、１又は複数の正特性サーミスタに通電する為に、正特性サーミスタを挟み、ケースが、電極板に接触して正特性サーミスタ及び電極板を収納し、正特性サーミスタが発生させた熱を伝導する。

第２発明に係る正特性サーミスタを利用したヒータは、前記ケースの内面の一部には、前記電極板と絶縁する為の絶縁剤が塗布されていることを特徴とする。

第３発明に係る正特性サーミスタを利用したヒータは、前記ケースは１対の部分からなり、該各部分に密着固定され、該各部分が伝導した熱を放射する１対の放熱フィンを更に備え、前記ケースの内面の他の一部には、放熱を促進させる為の放熱グリースが塗布されていることを特徴とする。

この正特性サーミスタを利用したヒータでは、ケースは１対の部分からなり、１対の放熱フィンが、ケースの各部分に密着固定され、各部分が伝導した熱を放射し、ケースの内面の他の一部には、放熱を促進させる為の放熱グリースが塗布されている。

第４発明に係る正特性サーミスタを利用したヒータは、前記ケースの各部分の対向するそれぞれの対向部を加圧固定する１対のクランプ部材と、前記正特性サーミスタを嵌め込み固定して前記ケースに収納される固定部材とを更に備え、前記クランプ部材及び固定部材間の間隙には、絶縁する為の密封剤が充填されていることを特徴とする。

この正特性サーミスタを利用したヒータでは、１対のクランプ部材が、ケースの各部分の対向するそれぞれの対向部を加圧固定し、固定部材が、正特性サーミスタを嵌め込み固定してケースに収納される。クランプ部材及び固定部材間の間隙には、絶縁する為の密封剤が充填されている。

第５発明に係る正特性サーミスタを利用したヒータは、前記対向部は、前記クランプ部材の両クランプ部が挿入される各溝と、該各溝内で該クランプ部を係止する各突起部とを更に備え、前記ケースの各部分は、前記放熱フィンを挟着して固定する為の一対の爪部を、前記溝の長手方向と同方向に設けてあることを特徴とする。

この正特性サーミスタを利用したヒータでは、ケースの各部の対向部は、各溝にクランプ部材の両クランプ部が挿入され、各溝内で各突起部がクランプ部を係止する。ケースの各部分に溝の長手方向と同方向に設けてある一対の爪部は、放熱フィンを挟着して固定する。

第６発明に係る正特性サーミスタを利用したヒータは、１又は複数の正特性サーミスタと、該正特性サーミスタを嵌め込み固定する固定部材と、該正特性サーミスタに通電する為に、該正特性サーミスタを挟む１対の電極板と、該１対の電極板にそれぞれ接触する１対の部分からなり、前記正特性サーミスタ、固定部材及び電極板を収納し、該正特性サーミスタが発生させた熱を伝導するケースと、該ケースの各部分の対向するそれぞれの対向部を加圧固定する１対のクランプ部材と、前記ケースの各部分に密着固定され、該各部分が伝導した熱を放射する１対の放熱フィンとを備えることを特徴とする。

この正特性サーミスタを利用したヒータでは、固定部材が、１又は複数の正特性サーミスタを嵌め込み固定し、１対の電極板が、正特性サーミスタに通電する為に、正特性サーミスタを挟んでいる。１対の電極板にそれぞれ接触する１対の部分からなるケースが、正特性サーミスタ、固定部材及び電極板を収納し、正特性サーミスタが発生させた熱を伝導する。１対のクランプ部材が、ケースの各部分の対向するそれぞれの対向部を加圧固定し、１対の放熱フィンが、ケースの各部分に密着固定され、ケースの各部分が伝導した熱を放射する。

第１発明に係る正特性サーミスタを利用したヒータによれば、正特性サーミスタの損傷不良がなく、組み込みが容易で製造工程が簡単であり、製造コストを低減させることが出来る。

第２発明に係る正特性サーミスタを利用したヒータによれば、正特性サーミスタの損傷不良がなく、絶縁剤がケースの内面に塗布乾燥された状態で積層される構造であるので、絶緑層の損傷及び破壊の虞がなくて絶縁安全性が高く、組み込みが容易で製造工程が簡単であり、製造コストを低減させることが出来る。

第３発明に係る正特性サーミスタを利用したヒータによれば、正特性サーミスタの損傷不良がなく、絶緑層の損傷及び破壊の虞がなくて絶縁安全性が高く、放熱グリースが放熱フィンとの隙間を埋めるので、熱伝達効率が向上し、組み込みが容易で製造工程が簡単であり、製造コストを低減させることが出来る。

第４，５発明に係る正特性サーミスタを利用したヒータによれば、正特性サーミスタの損傷不良がなく、絶緑層の損傷及び破壊の虞がなくて絶縁安全性が高く、組み込みにより生じる部品間の隙間が小さく熱伝達効率が向上し、組み込みが容易で製造工程が簡単であり、製造コストを低減させることが出来る。

第６発明に係る正特性サーミスタを利用したヒータによれば、正特性サーミスタの損傷不良がなく、組み込みにより生じる部品間の隙間が小さく熱伝達効率が向上し、組み込みが容易で製造工程が簡単であり、製造コストを低減させることが出来る。

以下に、本発明を、その実施の形態を示す図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る正特性サーミスタを利用したヒータを示す分解斜視図であり、図２は、正特性サーミスタの組み込み状態を示す分解斜視図である。
本発明に係る正特性サーミスタを利用したヒータ１０（以下、ヒータ１０と略称する）は、多数の方形タイル形状の正特性サーミスタ７（以下、ＰＴＣ素子７と略称する）を１列に整列させて嵌め込み固定する為の固定部材８を備えている。

固定部材８の両面には、各ＰＴＣ素子７を挟んだ状態で、各ＰＴＣ素子７に電気的に接触した大略長方形の薄板形状の電極板５，６が設けられ、電極板５，６は、互いに逆方向の短辺部分に、それぞれ電極板端子５ａ，６ａを有している。電極板５，６の電極板端子５ａ，６ａは、それぞれ固定ガイド４，４−１により固定部材８に固定されている。
電極板５，６の各ＰＴＣ素子７に接する面の各裏面には、伝熱面を有する放熱ケース３，９がそれぞれ接触しており、ＰＴＣ素子７で発生する熱は、放熱ケース３，９に伝導されるようになっている。放熱ケース３，９は、１対の各部分３，９からなり、各部分３，９は、大略長方形の板形状に形成されている。

望ましくは、放熱ケースの各部分３，９の電極板５，６と接する面には、電極板５，６との電気絶縁の為に、絶縁剤３−１，９−１が塗布されるのが良い。絶縁剤３−１，９−１は、例えば特殊セラミックス、ポリマー、フッ素等で構成される。この場合、絶縁剤３−１，９−１は、放熱ケースの各部分３，９に塗布された後、乾燥炉内部で一定の温度のもとで一定時間乾燥されて、電気絶縁層を形成する。

図３は、本発明に係る正特性サーミスタを利用したヒータ１０のＰＴＣ素子７、電極板５，６及び放熱ケースの各部分３，９の積層状態を示す断面図であり、図４は、図３に示すＡ部の拡大図である。
放熱ケースの各部分３，９は、その大略長方形の板形状の長辺部分に、後述するクランプ部材１のクランプ部が挿入される溝３ａ，３ａ−１が形成され、溝３ａ，３ａ−１の内部には、クランプ部材１のクランプ部１ａ，１ａの脱抜を防止する（クランプ部を係止する）突起部３ｂ，３ｂ−１が形成されている（図４参照）。
放熱ケースの各部３，９は、１対のクランプ部材１，１−１により相互に連結固定されている。クランプ部材１，１−１は、本実施の形態では、断面形状が大略「コ」の字形状の弾性体であり、放熱ケースの各部分３，９の長辺部を互いに固定させる。

放熱ケースの各部３，９の電極板５，６に接する面の各裏面には、ＰＴＣ素子７で発生した熱を放射する放熱フィン２，２−１が設けられている。放熱フィン２，２−１は、放熱ケースの各部分３，９の前記各裏面の各長辺部に形成された外側爪部３ｃ，９ｃにより挟着され、かしめられて（caulking）、放熱ケース３，９にそれぞれ固定されている。また、放熱ケースの各部３，９は、電極板５，６に接する面の各長辺部に、対向するように形成された内側爪部３ｄ，９ｄにより、固定部材８に固定されている。

望ましくは、放熱フィン２，２−１からの放熱が促進されるように、放熱ケース３，９の放熱フィン２，２−１が密着する各面には、放熱グリース３−２，９−２が塗布されるのが良い。
また、クランプ部材１，１−１と固定部材８の間には、湿気及び水による漏電を遮断して絶縁する為の密封剤１１が充填されている。

このように構成されたヒータ１０は、図３及び図４に示すように、固定部材８に嵌め込まれたＰＴＣ素子７を基準に、上下対称的に部品等が組み込まれている。
この場合、放熱ケース３，９は、図４に示すように、それぞれ内側爪部３ｄ，９ｄにより固定部材８に固定され、放熱フィン２，２−１は、それぞれ放熱ケース３，９の外側爪部３ｃ，９ｃにより放熱ケース３，９に確実に固定され組み立てられている。

以下に、このように構成され組み込まれたヒータ１０の作用を説明する。
電極板端子５ａ，６ａ間に電圧が印加されると、電極板５，６を通じてＰＴＣ素子７に電力が供給され、ＰＴＣ素子７では温度が許容最高温度である約２４０℃〜２５０℃に上昇する。
ＰＴＣ素子７で温度を上昇させた熱は、放熱ケース３，９に伝達され、放熱フィン２，２−１を通じて外部に放射されて、暖房することが出来るようになる。
このとき、放熱ケース３，９と放熱フィン２，２−１との間には、塗布された放熱グリース３−２，９−２により組み立て間隙が無くなっているので、熱伝逹の効率を極大化させることになる。

ここで、図示しない送風ファンで放熱フィン２，２−１へ送風することにより、放熱フィン２，２−１での放熱効率を向上させ、さらなる放熱効果を得ることが出来る。
一方、放熱ケースの各部分３，９の電極板５，６に接する面には、絶縁剤３−１，９−１が塗布されて、放熱ケース３，９と電極板５，６とは絶縁されているので、安全性が確保される。絶縁剤３−１，９−１は、塗布乾燥されたもので半永久的に絶縁を保つことが出来る。

また、本発明に係るヒータ１０は、放熱ケース３，９の周囲間隙に密封剤１１が充填され、使用中に発生する水及び湿気等に対して絶縁効果を発揮する。
また、クランプ部材１，１−１は、両端のクランプ部（弾性折曲部）１ａ，１ａが、放熱ケース３，９の溝３ａ，３ａ−１に挿入されて、突起部３ｂ，３ｂ−１に弾力的に係止され、放熱ケース３，９を加圧固定する。これにより、放熱ケース３，９が、隣接した電極板５，６に各々密着維持されるので、ＰＴＣ素子７で発生した熱の伝達効率を極大化することが出来る。

本発明に係る正特性サーミスタを利用したヒータを示す分解斜視図である。 正特性サーミスタの組み込み状態を示す分解斜視図である。 本発明に係る正特性サーミスタを利用したヒータのＰＴＣ素子、電極板及び放熱ケースの各部分の積層状態を示す断面図である。 図３に示すＡ部の拡大図である。 従来の正特性サーミスタを利用したヒータの構成例を示す分解斜視図である。

符号の説明

１，１−１ クランプ部材
１ａ クランプ部
２，２−１ 放熱フィン
３，９ 放熱ケース（ケース）（の部分）
３−１，９−１ 絶縁剤
３−２，９−２ 放熱グリース
３ａ，３ａ−１ 溝
３ｂ，３ｂ−１ 突起部
３ｃ，９ｃ 外側爪部
３ｄ，９ｄ 内側爪部
５，６電極板
７ ＰＴＣ素子（正特性サーミスタ）
８ 固定部材
１０ 正特性サーミスタを利用したヒータ（ヒータ）
１１ 密封剤

Claims (6)

1. １又は複数の正特性サーミスタと、該正特性サーミスタに通電する為に、該正特性サーミスタを挟む１対の電極板と、該電極板に接触して前記正特性サーミスタ及び電極板を収納し、該正特性サーミスタが発生させた熱を伝導するケースとを備えることを特徴とする正特性サーミスタを利用したヒータ。
2. 前記ケースの内面の一部には、前記電極板と絶縁する為の絶縁剤が塗布されている請求項１に記載の正特性サーミスタを利用したヒータ。
3. 前記ケースは１対の部分からなり、該各部分に密着固定され、該各部分が伝導した熱を放射する１対の放熱フィンを更に備え、前記ケースの内面の他の一部には、放熱を促進させる為の放熱グリースが塗布されている請求項２記載の正特性サーミスタを利用したヒータ。
4. 前記ケースの各部分の対向するそれぞれの対向部を加圧固定する１対のクランプ部材と、前記正特性サーミスタを嵌め込み固定して前記ケースに収納される固定部材とを更に備え、前記クランプ部材及び固定部材間の間隙には、絶縁する為の密封剤が充填されている請求項３記載の正特性サーミスタを利用したヒータ。
5. 前記対向部は、前記クランプ部材の両クランプ部が挿入される各溝と、該各溝内で該クランプ部を係止する各突起部とを更に備え、前記ケースの各部分は、前記放熱フィンを挟着して固定する為の一対の爪部を、前記溝の長手方向と同方向に設けてある請求項４記載の正特性サーミスタを利用したヒータ。
6. １又は複数の正特性サーミスタと、該正特性サーミスタを嵌め込み固定する固定部材と、該正特性サーミスタに通電する為に、該正特性サーミスタを挟む１対の電極板と、該１対の電極板にそれぞれ接触する１対の部分からなり、前記正特性サーミスタ、固定部材及び電極板を収納し、該正特性サーミスタが発生させた熱を伝導するケースと、該ケースの各部分の対向するそれぞれの対向部を加圧固定する１対のクランプ部材と、前記ケースの各部分に密着固定され、該各部分が伝導した熱を放射する１対の放熱フィンとを備えることを特徴とする正特性サーミスタを利用したヒータ。

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