JP3198101U - Ptcセラミックヒーター - Google Patents

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Abstract

【課題】2つの電極間の距離を大きくし、過大な電流によりシステムにショートが発生することを防ぐ、PTCセラミックヒーターを提供する。【解決手段】PTCセラミックヒーターは、加熱ユニット100、絶縁ベース600及び熱拡散ユニット500を備える。加熱ユニット100は、第1の電極板200、第2の電極板300及びPTC加熱モジュールを含む。PTC加熱モジュールは、第1の電極板200と第2の電極板300との間に配設されて第1の間隔800が形成され、第1の電極板200の一端と第2の電極板300の一端との間には、第1の間隔800より大きい第2の間隔810が形成される。絶縁ベース600は、第2の間隔810中に収容され、第1の電極板200と第2の電極板300との間に間隔が形成される。熱拡散ユニット500は、加熱ユニット100の外表面に貼着される。【選択図】図2

Description

本考案は、ヒーターに関し、特に、車内に暖気を供給するPTCセラミックヒーターに関する。
従来の車両が使用するヒーターはPTC(Positive Temperature Coefficient)セラミック抵抗シートである。PTCセラミック抵抗シートの両面には、熱伝導金属片がそれぞれ貼着され、各熱伝導金属片の一端には、導電端子が接続され、導電端子が外部電源と電気的に接続されて電力が供給される。2つの熱伝導金属片及びPTCセラミック抵抗シートに電流が流れると、PTCセラミック抵抗シートが発熱する(発熱量=電流×抵抗の二乗:Q=IR)。PTCセラミックは炭酸バリウム、二酸化チタンなどの材料に少量の希土類元素が添加され、高温焼結して製作されたものである。PTCセラミックは、所定の温度範囲において安定した低抵抗値を維持し、材料の温度がキュリー温度(Curie Temperature:TC)を超えると、温度上昇に伴って抵抗値が速やかに増大するため、恒温ヒーター、家庭用電気製品、車両用ヒーター及びその線路保護などに広く応用されていた。
電源スイッチがオン状態であるとき、過大な突入電流(in−rush current)と、不十分な電圧(V)上昇速度が発生する虞があり、回路設計上、想定外の問題が多く発生する虞がある。一般に、突入電流が30アンペア(A)を超えるか、電圧が380ボルト(V)を超える場合、電気設備の誤作動、部品焼損、故障などが発生する虞がある。PTCセラミックを例にとると、車両のクーラー・ヒーターのスイッチがオフされずに直接オンされるかその他の原因により、2つのセラミック抵抗シートの距離が近すぎて導通し、システムにショートが発生する虞があった。
本考案の目的は、2つの電極間の距離を大きくし、過大な電流によりシステムにショートが発生することを防ぐ、PTCセラミックヒーターを提供することにある。
上記課題を解決するために、本考案の第1の形態によれば、加熱ユニット及び2つの熱拡散ユニットを備えたPTCセラミックヒーターであって、前記加熱ユニットは、第1の電極板、第2の電極板及びPTC加熱モジュールを含み、前記PTC加熱モジュールは、前記第1の電極板と前記第2の電極板との間に配設されて第1の間隔が形成され、前記第1の電極板の一端と前記第2の電極板の一端との間には、前記第1の間隔より大きい第2の間隔が形成され、前記熱拡散ユニットは、前記加熱ユニットの2つの外表面にそれぞれ貼着されることを特徴とするPTCセラミックヒーターが提供される。
前記第1の電極板は、第1の折り曲げ部及び第2の折り曲げ部を含み、前記第2の折り曲げ部は、前記第1の折り曲げ部に対して垂直に形成される上、前記第1の電極板及び前記第2の電極板に対して平行に形成され、前記第1の折り曲げ部、前記第2の折り曲げ部及び前記第2の電極板により第2の間隔が形成されることが好ましい。
前記第2の間隔に収容され、前記第1の電極板と前記第2の電極板との間隔をあける少なくとも1つの絶縁ベースをさらに備えることが好ましい。
前記熱拡散ユニットは、前記第1の折り曲げ部の側面に当接される側面を有し、前記第1の電極板上に位置決めされることが好ましい。
前記第2の電極板を位置決めして前記絶縁ベースを係合する固定ベースをさらに含み、前記絶縁ベースは、ベースと、前記ベースに対して垂直に設けられるベース胴体と、を有し、前記ベースは、前記第1の間隔に挿入され、前記ベース胴体は、前記第2の間隔に収容されることが好ましい。
前記固定ベースは、ベース本体と、前記ベース本体に対して垂直に形成された本体と、を有し、前記ベース本体は、前記ベースに対して設置し、前記絶縁ベースの前記ベース上に係合され、前記本体の一側面は、前記熱拡散ユニットの一側に貼着されることが好ましい。
前記第1の電極板及び前記第2の電極板の外表面と、前記第1の電極板、前記第2の電極板のそれぞれの前記熱拡散ユニット間とにそれぞれ塗布される熱伝導接着剤と、前記加熱ユニットの側辺に貼着され、前記加熱ユニットとの間にも前記熱伝導接着剤が塗布されたセラミック部材と、をさらに備えることが好ましい。
前記熱伝導接着剤は、プラスチック、シリカゲル、テフロン(登録商標)、ポリアミド、エポキシ樹脂、セラミックパウダー及びにこれらの組み合わせからなるもののうちの何れか1つからなることが好ましい。
前記PTC加熱モジュールは、複数の凹溝部を形成するフレームと、前記凹溝部に設置する複数のPTC加熱シートとを含むことが好ましい。
前記熱拡散ユニットは、波状金属フィン及び金属熱伝導フレームを含み、前記波状金属フィンは、前記金属熱伝導フレーム間に介在されることが好ましい。
上記課題を解決するために、本考案の第2の形態によれば、加熱ユニット、絶縁ベース及び熱拡散ユニットを備えたPTCセラミックヒーターであって、前記加熱ユニットは、第1の電極板、第2の電極板及びPTC加熱モジュールを含み、前記PTC加熱モジュールは、前記第1の電極板と前記第2の電極板との間に配設されて第1の間隔が形成され、前記第1の電極板の一端と前記第2の電極板の一端との間には、前記第1の間隔より大きい第2の間隔が形成され、前記絶縁ベースは、前記第2の間隔に収容され、前記第1の電極板と前記第2の電極板との間に間隔が形成され、前記熱拡散ユニットは、前記加熱ユニットの外表面に貼着されることを特徴とするPTCセラミックヒーターが提供される。
前記第1の電極板及び前記第2の電極板は、第1の折り曲げ部及び第2の折り曲げ部をそれぞれ含み、前記第2の折り曲げ部は、前記第1の折り曲げ部に対して垂直に形成される上、前記第1の電極板及び前記第2の電極板に対して平行に形成され、2つの前記第1の折り曲げ部と2つの前記第2の折り曲げ部とにより第2の間隔が形成されることが好ましい。
前記絶縁ベースは、ベース胴体及び突出ブロックを有し、前記突出ブロックは、前記ベース胴体の側面に接続されるとともに、前記第1の間隔に挿入され、前記ベース胴体は、前記突出ブロックの両側から垂直方向へ延び、前記第2の間隔に収容されることが好ましい。
図1は、本考案の第1実施形態に係るPTCセラミックヒーターを示す分解斜視図である。 図2は、本考案の第1実施形態に係るPTCセラミックヒーターを示す斜視図である。 図3は、本考案の第1実施形態に係るPTCセラミックヒーターを示す部分断面図である。 図4は、本考案の第2実施形態に係るPTCセラミックヒーターに増設されたセラミック部品を示す分解斜視図である。 図5は、本考案の第2実施形態に係るPTCセラミックヒーターを示す部分断面図である。 図6は、本考案の第3実施形態に係るPTCセラミックヒーターを示す分解斜視図である。 図7は、本考案の第3実施形態に係るPTCセラミックヒーターを示す斜視図である。 図8は、本考案の第3実施形態に係るPTCセラミックヒーターを示す部分断面図である。
以下、本考案の実施形態について図に基づいて説明する。なお、これによって本考案が限定されるものではない。
(第1実施形態)
図1〜図3を参照する。図1は、本考案の第1実施形態に係るPTCセラミックヒーターを示す分解斜視図である。図2は、本考案の第1実施形態に係るPTCセラミックヒーターを示す斜視図である。図3は、本考案の第1実施形態に係るPTCセラミックヒーターを示す部分断面図である。図1〜図3に示すように、本考案の第1実施形態に係るPTCセラミックヒーターは、少なくとも加熱ユニット100及び2つの熱拡散ユニット500から構成されてなる。加熱ユニット100は、第1の電極板200、第2の電極板300及びPTC加熱モジュール400を含む。PTC加熱モジュール400は、第1の電極板200と第2の電極板300との間に配設されて第1の間隔800が形成されている(図2及び図3を参照する)。第1の電極板200の一端と第2の電極板300の一端との間には、第1の間隔800より大きい第2の間隔810が形成される。各熱拡散ユニット500は、加熱ユニットの2つの外表面にそれぞれ貼着される。
第1実施形態の第1の電極板200は、第1の折り曲げ部210及び第2の折り曲げ部220を含む。第2の折り曲げ部220は、第1の折り曲げ部210に対して垂直に形成される上、第1の電極板200及び第2の電極板300に対して平行に形成される。折り曲げ部210,220と第2の電極板300とにより第2の間隔810が形成される。また、第1実施形態は、少なくとも1つの絶縁ベース600を含む。絶縁ベース600は、第2の間隔810中に収容され、第1の電極板200と第2の電極板300との間隔を維持する。図1〜図3に示すように、第1実施形態の絶縁ベース600は、ベース610と、ベース610に対して垂直に形成されたベース胴体620とを有し、ベース610が第1の間隔800に挿入され、ベース胴体620(ベース610を含む)が第2の間隔810中に収容される。
図1〜図3を含む。図1〜図3に示すように、第1実施形態に係るPTCセラミックヒーターは、第2の電極板300を安定的に位置決めして絶縁ベース600を係合する固定ベース700をさらに含む。固定ベース700は、ベース本体710と、ベース本体710に対して垂直に形成されたベース胴体720と、係合溝730とを有する。係合溝730は、ベース610に対応するようにベース本体710の一側面に形成され、係止ブロック630を設置するベース610を係合するために用いる。他の実施形態では、係止ブロック630と係合溝730との位置は特に限定されるわけではなく、入れ替えて配置してもよい。他の実施形態において、ベース本体710とベース610とは、耐熱接着剤(図示せず)により互いに貼合わしてもよく、必ずしも係止ブロック630、係合溝730などの位置決め部材により位置決めを行う必要はない。ベース本体710は、ベース610に対応するように設置され、第2の電極板300下の間隙(図示せず)に挿入される。言い換えると、ベース本体710は、第2の電極板300と、隣接した熱拡散ユニット500との間の間隙に挿入される。固定ベース700の本体の一側面は、熱拡散ユニット500の一側に貼着され、固定ベース700と熱拡散ユニット500との間に加熱ユニット100が挟持される。ここで固定ベース700は、必要に応じて絶縁ベース600と組み合わせて使用してもよく、両者の材質には、セラミック又はその他耐熱の複合材料などが含まれてもよい。
図1を併せて参照する。図1に示すように、PTC加熱モジュール400は、複数の凹溝部420を形成するフレーム410と、凹溝部420に設置する複数のPTC加熱シート430とを含む。PTC加熱シート430は、矩形を含む形状であるがこれだけに限定されず、PTCセラミック材料からなってもよい。各熱拡散ユニット500は、波状金属フィン510及び金属熱伝導フレーム520を含む。波状金属フィン510は、金属熱伝導フレーム520間に挟設される。各熱拡散ユニット500は、加熱ユニット100の2つの外表面にそれぞれ貼着されるとともに、第1の電極板200及び第2の電極板300の外表面に貼着される。各金属熱伝導フレーム520は、溶接方式により各波状金属フィン510の両側に接続され、絶縁熱伝導接着剤110(図5参照)を介して、第1の電極板200と第2の電極板300(熱伝導のみ行い、導電は行わない)とが接続される。各波状金属フィン510及び各金属熱伝導フレーム520は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる。
(第2実施形態)
図4及び図5を参照する。図4は、本考案の第2実施形態に係るPTCセラミックヒーターに増設されたセラミック部品を示す分解斜視図である。図5は、本考案の第2実施形態に係るPTCセラミックヒーターを示す部分断面図である。図4及び図5に示すように、本考案の第2実施形態に係るPTCセラミックヒーターは、絶縁、熱伝導又はその他の効果を高めるために、加熱ユニット100の一側辺にセラミック部材900が増設されてもよい。図4に示すように、加熱ユニット100の3つの側辺に3枚のセラミック部材900がそれぞれ貼り合わされてもよい。また、熱伝導接着剤110は、まず、上述のセラミック部材900と加熱ユニット100との間に塗布され、電気を絶縁し、熱伝導の特性を得る。この構成により、第1の電極板200及び第2の電極板300を効果的に絶縁し、各熱拡散ユニット500へ給電し、漏電の発生を防ぐことができる。熱伝導接着剤110の基板は、セラミックパウダーが添加されて製作される。基板の材料は、シリカゲル材料、エポキシ樹脂材料又はプラスチック材料でもよく、セラミックパウダーは、酸化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化アルミニウム又は炭化ケイ素でもよい。熱伝導接着剤110は、シリカゲル、ポリアミド(polyamide)、テフロン(登録商標)(Teflon)、エポキシ(epoxy)樹脂、プラスチック材料及びにこれらの組み合わせからなるもののうちの何れか1つからなってもよい。また、熱伝導接着剤110は、熱伝導接着剤110の熱伝導率を高めるために、銅、銀などの材料が添加されてもよい。そのため、図5に示すように、第2実施形態の熱伝導接着剤110は、電極板200,300の外表面と、電極板200,300の各熱拡散ユニット500との間にそれぞれ塗布されてもよい。
(第3実施形態)
図6〜図8を参照する。図6は、本考案の第3実施形態に係るPTCセラミックヒーターを示す分解斜視図である。図7は、本考案の第3実施形態に係るPTCセラミックヒーターを示す斜視図である。図8は、本考案の第3実施形態に係るPTCセラミックヒーターを示す部分断面図である。図6〜図8に示すように、本考案の第3実施形態に係るPTCセラミックヒーターの第2の電極板300は、第1の電極板200に対応し、第1の折り曲げ部310及び第2の折り曲げ部320を有し、第2の間隔810の距離は第1実施形態及び第2実施形態より大きい。また、第3実施形態の絶縁ベース600’のサイズ及び構造は、第1実施形態及び第2実施形態の絶縁ベース600と異なってもよい。一般に、第3実施形態の絶縁ベース600’のサイズ(高さ/長さ)は、図1の絶縁ベース600のサイズ(高さ/長さ)より大きい。図6に示すように、絶縁ベース600’は、ベース胴体620及び突出ブロック640を有する。突出ブロック640は、ベース胴体620の側面に接続され、突出ブロック640が第1の間隔800に挿入され、ベース胴体620は、突出ブロック640の両側から垂直方向へ延び、第2の間隔810中に収容される(図8参照)。
図8を参照する。図8に示すように、各第2の折り曲げ部220,320は、各第1の折り曲げ部210,310に対して垂直に形成されるとともに、電極板200,300に対して平行に形成される。2つの第1の折り曲げ部210,310と2つの第2の折り曲げ部220,320とにより第2の間隔810が形成される。第1の電極板200の第1の折り曲げ部210と第2の電極板300の第1の折り曲げ部310とは、平行直線に形成することが好ましい。第1の電極板200の第2の折り曲げ部220と第2の電極板300の第2の折り曲げ部320とは対応し、隣接した熱拡散ユニット500の外表面に対して平行に設けることが好ましい。言い換えると、第2の間隔810の高さ/長さは、2つの熱拡散ユニット500がそれぞれ加熱ユニット100の2つの外表面に貼り合わされる高さ/長さに略等しい。勿論、第2の間隔810の高さ/長さは、システム(図示せず)に応じて最大の突入電流又は電圧値を発生させ、第2の間隔810の高さ/長さを調整してもよい。第3実施形態の他の構造及びその接続関係については、第1実施形態及び第2実施形態と同じであるため、ここでは繰り返して述べない。
第3実施形態のPTCセラミックヒーターを実際に組立てる際、まず、第1の電極板200の一端を折り曲げて第1の折り曲げ部210及び第2の折り曲げ部220を形成し、各PTC加熱シート430をフレーム410の各凹溝部420内に固定し、PTC加熱モジュール400を組立てる。熱伝導接着剤110を塗布すると、第1の電極板200及び第2の電極板300をPTC加熱モジュール400の2つの外側面に貼り合わせてから、各熱拡散ユニット500は、絶縁熱伝導接着剤110を介して第1の電極板200及び第2の電極板300の外表面に接続される。第2の間隔810中に絶縁ベース600を組立て、第1の電極板200と第2の電極板300とを間隔をあけて設置する。その後、第2の折り曲げ部220及び第2の電極板300の一端をコネクタの導電端子(図示せず)とそれぞれ電気的に接続し、電源と接続する。この構成により、通電すると第1の電極板200、第2の電極板300及びPTC加熱モジュール400に給電され、PTC加熱モジュール400の各PTC加熱シート430の非常に大きな抵抗値により、電気エネルギーが熱エネルギーに変換される。熱エネルギーは、熱伝導接着剤110、第1の電極板200、第2の電極板300、熱伝導接着剤110から各熱拡散ユニット500へ送られる。そのため、熱エネルギーは最終的に各熱拡散ユニット500と空気との間で熱交換を行い、空気を加熱する。
当該分野の技術を熟知するものが理解できるように、本考案の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本考案を限定するものではない。本考案の主旨と領域を逸脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本考案の実用新案登録請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。
100 加熱ユニット
110 熱伝導接着剤
200 第1の電極板
210 第1の折り曲げ部
220 第2の折り曲げ部
300 第2の電極板
310 第1の折り曲げ部
320 第2の折り曲げ部
400 PTC加熱モジュール
410 フレーム
420 凹溝部
430 PTC加熱シート
500 熱拡散ユニット
510 波状金属フィン
520 金属熱伝導フレーム
600 絶縁ベース
600’ 絶縁ベース
610 ベース
620 ベース胴体
630 係止ブロック
640 突出ブロック
700 固定ベース
710 ベース本体
720 ベース胴体
730 係合溝
800 第1の間隔
810 第2の間隔
900 セラミック部材

Claims (13)

  1. 加熱ユニット及び2つの熱拡散ユニットを備えたPTCセラミックヒーターであって、
    前記加熱ユニットは、第1の電極板、第2の電極板及びPTC加熱モジュールを有し、
    前記PTC加熱モジュールは、前記第1の電極板と前記第2の電極板との間に配設されて第1の間隔を有し、前記第1の電極板の一端と前記第2の電極板の一端との間には、前記第1の間隔より大きい第2の間隔を有し、
    前記熱拡散ユニットは、前記加熱ユニットの2つの外表面にそれぞれ貼着されることを特徴とするPTCセラミックヒーター。
  2. 前記第1の電極板は、第1の折り曲げ部及び第2の折り曲げ部を有し、
    前記第2の折り曲げ部は、前記第1の折り曲げ部に対して垂直であるとともに、前記第1の電極板及び前記第2の電極板に対して平行であり、
    前記第1の折り曲げ部、前記第2の折り曲げ部及び前記第2の電極板により第2の間隔が形成されることを特徴とする請求項1に記載のPTCセラミックヒーター。
  3. 前記第2の間隔に収容され、前記第1の電極板と前記第2の電極板との間隔をあける少なくとも1つの絶縁ベースをさらに備えることを特徴とする請求項2に記載のPTCセラミックヒーター。
  4. 前記熱拡散ユニットは、前記第1の折り曲げ部の側面に当接される側面を有し、前記第1の電極板上に位置決めされることを特徴とする請求項2に記載のPTCセラミックヒーター。
  5. 前記第2の電極板を位置決めして前記絶縁ベースを係合する固定ベースをさらに有し、前記絶縁ベースは、ベースと、前記ベースに対して垂直に設けられるベース胴体と、を有し、
    前記ベースは、前記第1の間隔に挿入され、
    前記ベース胴体は、前記第2の間隔に収容されることを特徴とする請求項3に記載のPTCセラミックヒーター。
  6. 前記固定ベースは、ベース本体と、前記ベース本体に対して垂直に形成された本体と、を有し、
    前記ベース本体は、前記ベースに対して設置し、前記絶縁ベースの前記ベース上に係合し、前記本体の一側面は、前記熱拡散ユニットの一側に貼着されることを特徴とする請求項5に記載のPTCセラミックヒーター。
  7. 前記第1の電極板及び前記第2の電極板の外表面と、前記第1の電極板、前記第2の電極板のそれぞれの前記熱拡散ユニット間とにそれぞれ塗布される熱伝導接着剤と、前記加熱ユニットの側辺に貼着され、前記加熱ユニットとの間にも前記熱伝導接着剤が塗布されたセラミック部材と、をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のPTCセラミックヒーター。
  8. 前記熱伝導接着剤は、プラスチック、シリカゲル、テフロン(登録商標)、ポリアミド、エポキシ樹脂、セラミックパウダー又はこれらの組み合わせからなるもののうちの何れか1つからなることを特徴とする請求項7に記載のPTCセラミックヒーター。
  9. 前記PTC加熱モジュールは、複数の凹溝部を有するフレームと、前記凹溝部に設置する複数のPTC加熱シートとを有することを特徴とする請求項1に記載のPTCセラミックヒーター。
  10. 前記熱拡散ユニットは、波状金属フィン及び金属熱伝導フレームを有し、
    前記波状金属フィンは、前記金属熱伝導フレーム間に介在されることを特徴とする請求項1に記載のPTCセラミックヒーター。
  11. 加熱ユニット、絶縁ベース及び熱拡散ユニットを備えたPTCセラミックヒーターであって、
    前記加熱ユニットは、第1の電極板、第2の電極板及びPTC加熱モジュールを有し、前記PTC加熱モジュールは、前記第1の電極板と前記第2の電極板との間に配設されて第1の間隔を有し、前記第1の電極板の一端と前記第2の電極板の一端との間には、前記第1の間隔より大きい第2の間隔を有し、
    前記絶縁ベースは、前記第2の間隔に収容され、前記第1の電極板と前記第2の電極板との間に間隔を有し、
    前記熱拡散ユニットは、前記加熱ユニットの外表面に貼着されることを特徴とするPTCセラミックヒーター。
  12. 前記第1の電極板及び前記第2の電極板は、第1の折り曲げ部及び第2の折り曲げ部をそれぞれ有し、
    前記第2の折り曲げ部は、前記第1の折り曲げ部に対して垂直であるとともに、前記第1の電極板及び前記第2の電極板に対して平行であり、2つの前記第1の折り曲げ部と2つの前記第2の折り曲げ部とにより第2の間隔が形成されることを特徴とする請求項11に記載のPTCセラミックヒーター。
  13. 前記絶縁ベースは、ベース胴体及び突出ブロックを有し、
    前記突出ブロックは、前記ベース胴体の側面に接続するとともに、前記第1の間隔に挿入し、
    前記ベース胴体は、前記突出ブロックの両側から垂直方向へ延び、前記第2の間隔に収容されることを特徴とする請求項11に記載のPTCセラミックヒーター。
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CN109675773A (zh) * 2019-02-14 2019-04-26 安徽苏立电气科技有限公司 一种ptc加热器的固化装置

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