JPS5859582A - 発熱体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、正の抵抗温度特性を有する磁器半導体２発熱
体として用いる発熱体装置に係り、特に耐電圧の向上を
図るのｔこ好適な発熱体装置に関する。

一般に、チタン酸バリウム系磁器半導体あるいはチタン
酸鉛ランタン系磁器半導体等の磁器を用いた発熱体は正
の抵抗温度係数を有し、かつある温度範囲に到ると急激
な抵抗変化が起こることが知られている。そしてこの種
の発熱体を発熱体装置の加熱源として用いることにより
、バイメタル等の温度調節装置を用いることなく被加熱
体を所定の温度まで上昇させ、その後一定温度に保つこ
とができる。

ところで、この種の磁器半導体（以下正特性サーミスタ
と称す）を発熱源とする従来の発熱体装置においては、
正特性サーミスタきして角板状または円板状のものが多
用されており、また一部では電極処理の容易性等を考慮
して円筒状のものが用いられている。

しかしながらこれらはいずれも、耐電圧の関係必ら使用
電圧（例えばＡＯ１００Ｖ　、　２００Ｖ　、　２４０
Ｖ）に耐えるように組成あるいは形状等を適当に選択し
て各別に設計しなければならず、同一の正特性サーミス
タを用いて低電圧から高電圧まで使用することはできな
いという難点がある。

すなわち、正特性サーミスタは第１図に示すような抵抗
温度特性があるため、ある特定温度から急激な抵抗増加
を起こす抵抗急上昇点（キーユリ一点）ａを有し、温度
の上昇−に伴なって抵抗が増加し、抵抗温度特性極大点
すに達した後は抵抗を減少させる傾向にある。

一般に正特性サーミスタを発熱体として用いる範囲は、
前記キュリ一点ａかも抵抗温度特性極大点すに到るまで
の温度領域であり、前記極大点すからはラン拳アウェイ
（ｒｕｎ　ａｗａｙ　）と呼ばれ、ジュール熱による温
度上昇によって正特性サーミスタは熱的な破壊に到るこ
とが知られている。

このような性質と有する正特性サーミスタは、金属酸化
物を焼結してなる＃結晶体であり、ために個々の結晶の
大きさが不揃１となるとともに、結晶と結晶との間の粒
界・の大きさにもバラ付きが生じる。これは単一の正特
性サーミスタ中において抵抗の大きい部分と小さい部分
とが生じることを意味する。一般に人０１００　Ｖ用の
正特性サーミスタでは１．５〜３．Ｏｍ厚のものが用い
られているが、このように厚みが比較的薄く、しかも対
向電極部面積が同一の角板状１円板状のもの、あるいは
対向電極部面積がほば同一の円筒状のものに電圧を印加
しな場合には、正特性サーミスタ中の前記する抵抗の小
さい部分の電流密度が高くなって瞬時的に部分加熱とな
り、ためにこの部分が前記極大点すを越えジュール熱破
壊が起こり易くなる。したがって従来の発熱体装置にお
いては、高い耐電圧を期待することができない。

本発明はかかる現況に鑑みなされたもので、その目的と
するところ社、耐電圧を向上させて低電圧から高電圧ま
で使用することができる発熱体装置を提供するにある。

本発明社、耐電圧を向上させる手段として、正特性サー
ミスタで構成される発熱体に、対向する一対の電極部を
形成するとともに、一方の電極部の面積を他方の電極部
の面積に対して０．８以下とじたこ七を特徴とする。

以下本発明、を図示する一実施例に基づいて説明する。

第２図は手利とてと示すも−のであり、図において１は
木製筒状の把手で島る。この把手１の先端側には筒状の
キャップ２が嵌入され、止めねじ３を介して位置固定さ
れている。また把手１の後端側からは電源フード４と同
時成形されて一体をなすフードプロテクタ５が嵌入され
、このフードプロテクタ５はコード止めねじ６を介して
把手１に固定されている。

一方、前記キャップ２には、第２図に示すようにステン
レス鋼その他の耐蝕性金属材料で形成されたパイプ７０
基端部が挿入固定され、このパイプ７の先端部には純銅
製等のこて先Ｂが圧入固定されている。

こて先８は、第３図に示すように前記パイプ７に圧入さ
れる筒状の圧入部８ａと、この圧入部８ａの先端に鍔部
８Ｃを介して一体に連結されるこて先本体８ｂとから構
成されており、鍔部８Ｃは圧入部８ａをパイプ７に圧入
する際のストッパをなしている。そして前記圧入部８ａ
内には、２個の正特性サーミスタ９が挿入されている。

各正特性サーミスタ８は、第４図に示すように軸方向の
長さが短かψ円筒状に形成され、その外周面積Ｓ、に対
する内周面積電の割合８ｙＢ、が０．８以下となるよう
に設定されている。これら両正特性サーミスタ９は、ド
ーナツ円板状の絶縁体１０を介して軸方向に連続配置さ
れており、その内周面側には軸方向にスリン）　ｌｌａ
を有するＣ形部状の内側電極１１がそのスプリングバッ
ク−により弾圧止着され、また外周面側には樋状の外側
電極１２がその外面側に巻設される絶縁シート１３によ
り圧接されて両サーミスタ９を並列に接続している。各
電極１１　、１２からは、第２図および第３図に示すよ
うに保護チューブ１４で被覆されたリード線１５がそれ
ぞれ引出され、各リード線１５は端子１６を介して前記
電源コード４に接続されている。また筒状をなす圧入部
８ａの底部には、第３図に示すように円板状の絶縁体１
７が配されている。

次に作用について説明する。

正特性サーミスタ９に通電すると、こて先８の温度が低
いときにはサーミスタ９が発熱しても圧入部８ａを介し
てこて先本体８ｂに熱が吸収されるので、サーミスタ９
の温度は上昇せず抵抗の変化がないため電流が流れて発
熱が続く。一方こて先８の温度が次第に高くなると、熱
移動が少なくなるためサーミスタ９自体の温度が上昇し
、正の抵抗温度特性によりサーミスタ９の抵抗値が増加
して電流が制限される。しかして、こて先８は一定温度
に保持される。

ところで、円筒状をなす正特性サーミスタ９においても
、従来のものと同様部分的に抵抗の大きい部分と小さい
部分とが存在する。ところが、本実施例に係る正特性サ
ーミスタ９は、前記するように外周面積Ｓｌに対する内
周面積Ｓ２の割合８Ｖ８、が０．８以下となっているの
で、サーミスタ９の外周面に形成される外側電極部面積
に比較してサーミスタ９の内周面に形成される内側電極
部面積が大幅に小さくなり、ために抵抗の部分的なバラ
付きは大きな問題とはならなくなる。

−すなわち、過渡現象嫁おいて、正特性サーミスタに電
圧を印加すると、内外電極部面積の差に起因してサーミ
スタ９の内側の電流密度が高くなるとともに外側はこれ
に比較して低くなり、径方向に電流密度の差が生じる。

これは内側から外側に向かって熱が次第に拡がっていく
ことを意味し、サーミスタ９の径方向において発熱に時
間差が生じる。換言すれば、内側から外側に向かって高
抵抗の鵬が拡がっていくことになる。このた、め、内側
の抵抗が第１図における極大点す付近であるききには外
側は極大点ｂＫは達しておらず、外側の抵抗が極大点す
に近付いたときにはサーミスタ９は全体として前記極大
点す以下のところで安定状態に入る。

しかして、サーミスタ９に内在する抵抗の部分的なバラ
付きは問題とならず、高電圧を印加しても前記極大点す
を越えにくくなってジュール熱破壊が有効に防止される
。したがって低ψ電圧から高い電圧まで使用することが
できる。

なお、外周面積８、に対する内周面積Ｓ、の割合”／ｓ
ｔが０．８以上の円筒状サーミスタの場合には、その内
外周面にそれぞれ形成される電極部面積の差が少なくな
り、したがって内側と外側との電流密度の差も少なくな
る。このため前述のような効果は期待できない。

第５図は本実施例に係る正特性サーミスタ９と、これと
組成および厚さが同一でしかも対向電極部相互の面積が
同一な平板状サーミスタとの電圧電流特性を比較したも
のであり、図において特性ムは本実施例に係るサーミス
タ９と示し、また特性Ｂｔｊ前記平板状サーミスタを示
す。

第５図からも明らかなように本実施例に係るサーミスタ
９は、従来のサーミスタに比べて高い電圧までジュール
熱破壊を生じることなく使用できることが判る。

以上説明したように本実施例によれば以下の如き効果を
春する。

（１）　　耐電圧を向上させることができるので、例え
ば自動車のバッテリを電源とする半田ごてをそのままの
構造で商用電源でも使用できる。このため使用電圧に合
わせて各別は製作する必要がない。

（２）両正特性サーミスタ９Ｆ１絶縁体１０を介して軸
方向に連続配置されているので、電極１１　、１２の処
理が容易である。また内側電極１１により両正特性サー
ミスタ９は一体に連結されるので組立ても容易である。

（３）　　両正特性サーミスタ９は、絶縁体１０により
電気的に絶縁されているので、電極１１　、１２と各正
特性サーミスタ９との接触抵抗が相互に異なる場合にも
何等支障がない。

（４）正特性サーミスタ９の熱は直接こて先８に伝えら
れるので熱効率が良好である。

（５）正特性サーミスタ９け短筒状となしているので、
製造時の高温焼成による収縮等による歪が少ない。すな
わち、サーミスタを軸方向に長い筒状にする場合には、
製造時の高温焼成により軸方向中央部が両端部に比較し
て著しく収縮し、全体として鼓状になってしまうおそれ
があるが、短筒状の場合にはこのようなおそれがなり。

第６図は本発明の他の実施例を示すもので、前記実施例
に係る円筒状の正特性サーミスタ９に代えて断面台形状
をなす板状正特性号−ミスタ１９を用い、その上底部と
下底部とを対向電極部とするとともに、広い電極部面積
となる下底部側の外面に放熱部材（図示せず）分配する
ようにし、しかも上底部側の電極部面積を下底部側の電
極部面積に対して０８以下としたものである。

このように構成しても、両電極部面積が大幅に異なるの
で前記実施例と同様、の過渡特性が得られ、これにより
耐電圧を大幅に向上させることができる。

なお前記一実施例では、真円筒状および台形断面の板状
となす正特性サーミスタ９，１９を例に採って説明した
が、一方の電極部の面積が他方の電極部の面積に対して
０８以下であれば、楕円となす筒状のもの、あるいは三
角形、四角形等の角筒状のもの等地の形状のサーミスタ
でもよい。

以上本発明を好適な実施例に基づいて説明したが、本発
明は発熱体を正特性サーミスタで形成するとともに、こ
の発熱体に１、対向する一対の電極部を形成し、かつ発
熱体の一方の電極部の面積に対する他方の電極部の面積
の側合ｔ−Ｏ，Ｓ以下としたので、両電極部面積の差が
大きくなって耐電圧を向上させることができる。これに
よや組成および厚さを変更することなく低電圧から高電
圧まで使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は正特性サーミスタの抵抗温度特性と示すグラフ
、第２図は本発明の一実施例と示す断面図、第３図は第
２図の要部拡大図、第４図は正特性サーミスタと電極と
の関係を示す分解斜視図、第５図は本発明に係る正特性
サーミスタと平板状の従来の正特性サーミスタとの電圧
電流特性をそれぞれ示すグラフ、第６図は本発明の他の
実施例を示す正特性サーミスタの斜視図である。 ８、・・こて先、８ａ・・・王入部、８ｂ・・・こて先
本体、９．１９・・・正特性サーミスタ、１０　、１７
・・・絶縁体、１１・・・内側電極、１２・・・外側電
極、１３・・・絶縁シート。 特許出願人　　株式会社石崎電機製作所代理人　弁理士
　　駒　　津　　敏　　洋二ｒｊ、、’％、。 第３４ 鳴　５　図 電圧（対Ｒ’ｌ”； 第６図 手続補正書 昭和ｓ６＋＋＝　１１月ｑ日 １１許庁長官島田春樹殿 １　・１１１’ｌ−の表示 １１１’ｊ　Ｉｌｆ　５６　ｊｌ−特　許に第１５８４
７４　”２、発明の名称　発熱体装置 ３　補正をする者 Ｉｌｌ　ｌ’ｌとの関係　特許出劇人 ４、代　ユ　人〒１５１亀鈷（０３）　３７０−２７４
３　＃（０３）　３７９−４１９２番 住　所　東京都渋谷区代々木２丁目２３番１−１１４４
号氏　名（８ｏ０７）弁理士　駒　津　敏　洋と−く他
１名）別紙の辿や 補正の内容 ｌ）　明細１１１７頁第１３行目〜第８頁第２行目の「
　正特性サーミスタ９に通電すると、・・・・・・こて
先８は一定温度に保持される。」なる記１を以下のよう
に訂正致します。 「、正特性サーミスタ９に通電すると、サーミスタ９は
第１図に示すキュリ一点ａ付近から杯・大点すに到るま
での範囲で発熱し、受熱板として機能する圧入Ｄ８ａを
介して熱がこて安本体あに伝えられ、こて先８の湿度は
安定状終に入る。 これは、正特性サーミスタ９の抵抗がキュリ一点３以上
に急増してＶＭｔが馴馴されるためである。 なお実使用状彰では、熱負荷を加えるとこて先本体８ｂ
ｆ）１１！度が下がり、圧入部−を介してサーミスタ９
の温度が下がって抵抗も下がるためｌｉｔ流が増加する
。 しかして、サーミスタ９はキュリーＡ　ａ付近で無接点
のサーマルスイッチとして機能する。 この際、受熱板をなす圧入部８ａがこて先本体（１） あと同材質の一体構造となっており、しかもサーミスタ
９は圧入部−に圧接しているので、熱動率が極めて良好
でこて先８は迅速に加熱される。１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ）正の抵抗温度特性を有する磁器半導体発熱体を加熱
   源とする発熱体装置において、前記発熱体に対向する一
   対の電極部を形成するとともに、一方の電極部の面積を
   他方の電極部の面積に対して０．８以下としたことを特
   徴とする発熱体装置。 ２）発熱体と筒状に形成するとともに、その外周面と内
   周面ととそれぞれ電極部としたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の発熱体装置。 ３）広い面積を有する一方の電極部の外面側に放熱部材
   を配したことを特徴とする特許請求の範囲第１項または
   第２項記載の発熱体装置。 ４）短筒状の複数の磁器半導体発熱体を絶縁体を介し軸
   方向に連続配置して並列回路を構成したことを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項または第３項記載の発熱体装置
   。 ５）　　＃状【なす磁器半導体発熱体の外周面および内
   周面に［極をそれぞれ圧接したことを特徴とする特許請
   求の範囲第２項、第３項または第４項記載の発熱体装置
   、゛