JPS6024550B2

JPS6024550B2 - 自己調節型加熱器

Info

Publication number: JPS6024550B2
Application number: JP50081359A
Authority: JP
Inventors: フンテインヨウン
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1974-07-01
Filing date: 1975-07-01
Publication date: 1985-06-13
Also published as: DE2529307A1; US3940591A; FR2277490A1; JPS5148807A; FR2277490B1; IT1040757B; GB1501918A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は加熱器、更に詳しくは含有する潤滑剤を所定の
温度レベル以上に保つために冷凍システムの圧縮機ハウ
ジングの外側に用いるような自己調節型加熱器に関する
ものである。

従来の冷凍圧縮機においては、ィー・アィ・デュ・ポン
・ド・ヌムア・アンド・カンパニが商標“フレオン”で
販売しているような冷媒は液状にて凝縮器から圧縮機潤
滑剤に移動する。

圧縮機の始動時には、クランクケース圧力の急激な低下
で冷煤を沸騰せしめ、しかして潤滑剤を泡立ちさせ、そ
の結果圧縮機の他の機械部品に対して潤滑不足を招来し
た。

従釆では圧縮機クランクケースを冷凍システムの他の残
部の温度以上の温度に保っためにクランクケース加熱器
を採用して、冷煤のクランクケース潤滑剤への移動を阻
止するようにした。以前では、クランクケースを加熱す
るために、固定一定抵抗加熱器を使用した。

しかしながら、これらの加熱器は自己調節型ではなく、
しかして潤滑油への損傷を防止するように加熱器の熱出
力を制限するための温度制御を更に必要とした。これら
の一定抵抗加熱器とそれらに付帯する温度制御器は複雑
かつ高価であった。自己調節型スンプ加熱器が米国特許
番号第３５６４１９ｙ号と第３７４８４３ｙ号に発表さ
れた。簡単に云えば、これらの先行方式の自己調節型加
熱器は正の温度係数（ＰＴＣ）の抵抗率をもつセラミッ
ク物質製の加熱器を採用したものである。このような加
熱器は通常の雰囲気温度ではかなり低い抵抗をもつが、
しかし電力源による初期励起後に自己加熱し、そしてそ
の温度と抵抗が増加するものである。熱が発生し、そし
て発生熱が温度および抵抗が初期値の数情の抵抗になっ
て安定する時の散逸熱と釣合うようになる迄、抵抗が限
界または異常温度以上に急激に増加する。しかして、こ
れらの加熱器は安全値を越えない温度にて調節を行なう
。ＰＴＣ加熱器の作動および物理的特性を一層完全に説
明するために、上述した従釆方式のものを参照にして説
明する。多くの従釆方式の自己調節型加熱器はＰＴＣ加
熱器を加熱器ケースから電気的に絶縁し、加熱器からケ
ースへの熱伝達を向上させ、かつ加熱器をケース内に位
置させるために、ポッティング化合物を利用した。しか
しながら、ヱポキシ樹脂物質のようなあるポツティング
化合物またはそれから発するガスは、ＰＴＣ加熱器が高
温にて作動する時に、ＰＴＣ加熱器に有害な影響を与え
た（すなわち、ＰＴＣ物質と反応してそれを損傷させた
）。本発明の数多〈の目的において、被加熱表面への加
熱要素からの効果的な熱伝達を保証するためにＰＴＣ加
熱器と放熱装置を加熱器ハウジングに対して最適熱伝達
関係に確実に保持させた被加熱表面に用いる自己調節型
加熱器の提供、ＰＴＣ加熱要素を要素を損傷させるいか
なる物質からも隔離させたような自己調節型加熱器の提
供、被加熱表面から遠＆にある加熱器表面から発する熱
の少なくとも一部分を加熱表面に伝達させるような自己
調節型加熱器の提供、および組立が容易で、建造が安価
で、そして作動に信頼性があり、かつ被加熱表面に所望
の位置にて容易に適用し得るようにしたような自己調節
型加熱器の提供が注目すべきである。略述すれば、本発
明による自己調節型加熱器は内部に室をもつハウジング
を包含する。

この室内には、自己加熱型であり、かつ抵抗体の温度が
所定のレベル以上に上昇する時に急激に増加する低い初
期抵抗の正の温度係数の抵抗体である加熱要素を位置さ
せる。この要素は互いにほぼ平行に離隔した第一表面と
第二表面とをもち、これらの表面のそれぞれにはオーム
接触表面を形成させるように塗工した電気伝導性物質製
の層をもつ。この加熱器は更に熱伝導性および電気伝導
性物質製の放熱板を包含し、この板は板の一つの面がハ
ウジングの第一の内側表面と熱伝達関係になり、かつ板
の他面が要素の第一表面と電気的接触および熱伝達関係
になるようにハウジング室内に位置させられる。電気伝
導性物質製のばね装置はハウジングの第二の内側表面と
要素の第二表面との間の室内に配置されて、加熱要素と
板とをハウジングの第一の内側表面の方へ偏椅させて、
それと密な熱伝達関係にする。第一および第二の端子装
置はそれぞれ板およびばね装置が支持して要素に電力を
供給する。本発明を添付図面を用いて詳細に説明するが
、添付図面においては同一の部品は同一の参照番号にて
示した。

さて、図面を参照しよう。

全体を参照番号１にて示した本発明による自己調節型加
熱器はクランクケース内の潤滑剤Ｌ（第３図参照）を加
熱するために冷媒システム圧縮機クランクケース３の外
側に固定し、これによって冷凍システム凝縮器（不図示
）から冷蝶が潤滑剤に混入移動することを阻止する。更
に詳しくは、加熱器１は内部に室７をもつ成形フェノー
ル樹脂などのような鰭気的絶縁材製のハウジングまたは
ケース５を包含する。

加熱器は、温度が所定の温度（すなわち、これはその異
常温度として示される）以上に上昇する時に急激に増加
する低い初期抵抗の抵抗をもつ例えばドープ処理したチ
タン酸バリウムのようなセラミック物質製の自己加熱型
の正の温度係数（ＰＴＣ）の抵抗体である自己調節型加
熱要素９を包含する。要素９は通常の雰囲気温度にては
かなり低い抵抗（例えば、２４０ボルト、２５ｏｏで５
５０一１０００オーム）をもつ。その内部抵抗により、
要素９は自己加熱し、そして平衡温度（例えば、１４０
午Ｃ）に達して抵抗が５００００オームのオーダーにな
るまでの一層の温度上昇に応じて抵抗が急激に増加する
ような異常温度（例えば、１１５℃）に達するまで、そ
の抵抗は増加する。その平衡温度においては、要素９が
発する熱は散逸熱に等しい。ＰＴＣ加熱器およびその抵
抗率特性を更に詳細に説明するために前述の米国特許を
参照する。この加熱要素は好ましくは寸法が２．５４仇
×１．２７弧×０．５１弧（ｒ×０．５″×０．２″）
である全体的に長方形丸形剤状構造であるが、しかしま
た、もし所望ならば、丸形などの形状にすることもでき
る。加熱要素は要素の厚さだけ互いに離隔したほぼ平行
な第一表面１１と第二表面１３とをもつ。これらの表面
はそれぞれオーム接触表面を形成するようにそれらの表
面に塗布した電気伝導性物質（例えば、火炎綾射アルミ
ニウム・鋼材料）製の層１５をもつ。この伝導物質は表
面１１と１３の端緑までは塗布せず（第５図参照）、そ
してこれは要素の側面に沿って延びない。電気的および
熱的伝導物質（例えば、鋼）製の放熱板１７は、板の一
面がハウジング７の第一内側表面１９と熱伝達関係（す
なわち、接触状態）になるように室７内に位置する。

板１７の他面は加熱要素９の表面１１と電気的接触およ
び熱伝達関係にされる。参照番号２１にて全体的に示し
たような電気伝導性物質（例えば、ペリーＪウム・鋼合
金）製のばねはハウジング３の第二内側表面２３（すな
わち、逆槽状表面）と加熱要素９の第二表面１３との間
の室７内に配置させて加熱要素と板とをハウジングの第
一の内側表面１９の方へ偏椅させてそれと密な熱伝達関
係にさせる。

第２図に示したように、第一および第二の端子２５およ
び２７はそれぞれ板１７およびばね２１で支持し、加熱
要素９に電力を供給する。

これらの端子部材は後述にて更に詳しく説明する。更に
詳細には、ハウジング７は被加熱表面と熱伝達関係（す
なわち、クランクケース３と熱伝達関係）にして設置す
るようにした外側表面２９をもつ。この外側表面は内側
表面１９に直近接する。参照番号３１にて示したように
ハウジングの一端は室７が隠れるように閉じられる。第
４図に示したように、ハウジング５とその内部の室７は
ハウジングの壁の厚さがほぼ同一（例えば、ほぼ０．１
６５１の（０．０６５″）である横断面の五角形形状で
ある。ハウジング３は例えばほぼ長さ５．０８仇（２″
）、幅２．５４仇（ｒ）、厚さ１．２７仇（０．５″）
である。室７の口は幾分拡大し（第３図および第４図参
照）、これによって後述で明らかになるような目的のた
めに室内に肩部３３を形成する。板１７は室７内にかな
り密に鉄合するような大きさにされ、そして加熱要素９
よりも幅と長さは幾分大きくされる。

加熱要素は加熱要素と熱伝達板との間に良好な電気的お
よび熱的伝導を保っために板１７の第二面に固定する。
好ましくは、要素９は参照番号３４にて示したように板
１７にはんだづけする（第４図参照）。しかして、室７
内に位置した板１７に対して、加熱要素９は室内にて横
方向にほぼ中央にされる。ばね２１はばねに対して加熱
するようにされ、かつ加熱要素９の第二表面１３と良好
な電気および熱伝達関係にされるようにされた第一また
は中央部分３５をもつ弾性薄板物質（例えば、ベリリウ
ム・銅）製の一体圧縮ばねを包含し、更に鋭角（第４図
参照）にて中央部分３５を越えて後方に曲つた外側辺緑
部分３７ａ，３７ｂをもつ。

引張られていない時には、辺緑部分３７ａ，３７ｂは槽
形状表面２３の勾配よりも実質的に大きい勾配の角度に
て中央部分３５から上方へ延びる。しかして、ばね２１
が室７内に位置する時、辺縁部分３７ａ，３７ｂは弾性
的に内方へ押しやられて、加熱要素９と板１７に偏崎力
を与え、それをハウジング５に対して熱伝達関係に保つ
。容易に理解できることがあるが、槽状表面２３は、加
熱器を絹立てる際に室内にばね２１を案内し、更にハウ
ジング室および板１７に位置させた要素９に対して横方
向にて中央に保持するのに特に有益である。熱伝達板１
７はその後部または外部端から延びる端子２５をもつ。

この端子は隣接内側室表面の邪魔にならないように特上
げるために片寄にされる。同様に、ばね２１は中央部分
３５から後方に延びる端子２７をもつ。端子２５と２７
はそれぞれ捲縮により端子に固定した導線３９と４１を
もつ。これらの導線はそれぞれ柔軟性のある導体４３と
その導体を包囲する絶縁鎧装４５とを包含する。好まし
くは、絶縁４５は導体に対してシールされ、そして絶縁
体と導体との間の水分移動を防止する。加熱要素９、板
１７およびばね２１は室の口を閉じる全体的に参照番号
４７（第１図参照）にて示したシールによってハウジン
グ室７内に密封シールされる。

更に詳細には、シール４７は全体的に室７の口の横断面
に一致したフィッシュペーパーなどで作った剛障害物４
９を包含する。この障害物は板１７とばね２１の後方端
に隣接する室を隔離して肩部３３に対して接触するよう
にされ、これによって室内に障害物を位置させて室内の
ほぼ中央に障害物を保持するようにされる。第２図に示
したように、障害物４９はそれぞれ端子３９と４１を受
けるためにそれを貫通する長方形開口５１と５３をもつ
。容易に理解されることであるが、端子は導線３９と４
１をそれぞれの開口５１と５３に確縮する前にそれぞれ
の開口５１と５３を通して挿入される。シール４７は更
に室温加硫（ＲＴＶ）ゴム（例えば、ダウ・ケミカル・
カンパニ製で商標“１８９０保護被覆”にて販売されて
いるゴム）のような弾性シール材製の第一の適所鋳造弾
性シール５５（第３図参照）を包含する。

このＲＴＶシール材は障害物を全ての隣接内側ハウジン
グ室表面に対してシールし、かつ端子２５と２７をそれ
らのそれぞれの障害物４９を貫通する閉口５１と５３に
対してシールするために障害物に塗布する。シール４７
は更にアミコン・コーポレーションが製作して商標“Ｔ
−２１９１にて販売している二部分ェポキシ樹脂物質の
ような剛性のあるポッティング化合物製の第二の適所鋳
造シール５７を包含する。この第二の適所鋳造シール材
５７は各々の導線の絶縁４５を取巻いて室の口を閉じ、
室に対して導線をシールし、そして各々の端子とそれに
捲縦してそれぞれの導線の接合点からひずみを解放する
。この二重密封シール４７は、剛適所鋳造ェポキシシー
ル材５７が導線を効果的かつ確実にシールし、そして室
７に対して閉口を密閉して閉じるので、特に有益である
。更に、ェポキシシール材は水に蕗らされる時に安定し
、しかして加熱器に付帯的損傷を与える長期間の水また
は水分侵入を効果的に阻止する。弾性ＲＴＶシール材５
５はェポキシ物質またはそれから発するガスが加熱要素
９に接触するのを阻止し、しかしてＰＴＣ加熱要素の損
傷を回避する。加熱器１は接着テープ条片５９と６１に
よってクランクケース３に容易に取付けられる。

第１図に示したように、条片５９はクランクケース３に
接着されるようにハウジングの側面から延びるテープ条
片の外部端をもつハウジング５の外部および側部面に塗
布される。テープ条片６１は一般的に条片５９に対して
直角にてハウジングの端を越えてハウジングの縦方向に
延びる。もし所望ならば、条片５９と６１は一直線状に
て互いの頂部上に直接塗布し、しかして第１図に示した
ように、条片５９に対して垂直にする代りに条片５９に
対して条片６１を平行にすることもできる。両方のテー
プ条片は好ましくは重ケージ・アルミニウム箔テープ製
であり、そしてそれぞれはクランクケースに加熱器を接
着するためにその一面に塗布した接着剤（不図示）をも
つ。条片６１はハウジングの側面に隣接して条片５９に
塗布した接着剤によってハウジング９上の正しい場所に
保持される。‘まね２１とテープ条片５９は加熱要素９
が発生する熱の一部分（例えば、ほぼ２０％）を加熱要
素の第二表面１３からクラクケースに伝導するための第
二の吸熱装置を構成する。

前述したように、テープ条片５９は良好な熱伝導体であ
るアルミニウム箔テープであり、そしてばね２１は良好
な熱伝導体（例えば、ベリＩＪゥム−銅）から作られる
。しかして、熱は加熱要素９の第二表面１３からハウジ
ング５の表面２３へばねを介して容易に伝導される。熱
は、次いで、ハウジング壁を介してテープ条片５９に、
そしてテープを介してクランクケースに伝導される。上
述したことから明白なように、本発明の多くの目的およ
びその他の特長ある目的が達成される。

いろいろ変形態様も本発明の範囲から逸脱することなく
、上述した構造において可能であり、上述の詳細な説明
に包含させた事項および添付図面に示した事項は説明の
ためのものであって、それに限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は冷凍圧縮機クランクケース（′点線にて図示）
の外部に用いるような本発明の自己調節型加熱器の見取
図であり、第２図は第１図の自己調節型加熱器の分解図
であり、第３図は圧縮機クランクケースに用いるような
加熱器の拡大垂直横断面図であり、第４図は第３図の線
４−４に沿った水平横断面図であり、そして第５図は本
発明の加熱器の熱伝達板およびＰＴＣ加熱要素の拡大平
面図である。１……自己平衡加熱器、３・・・・・・圧縮機クランク
ケース、９・・・・・・加熱要素、１７・・・・・・放
熱板、２１・・・・・・ばね、２５，２７…・・・端子
、３９，４１・・・・・・導線、４３・・・・・・導体
、４５・・・・・・絶縁鎧装、４７，５７・・・・・・
シール、４９・…・・剛障害物、５９，６１・・・・・
・接着テープ条片。ＦＩＧ．ｌＦＩＯ．２ＦＩＧ．４こｌ０．３ＦＩＯ．５

Claims

【特許請求の範囲】

１一端が開いた室を有するハウジングと；オーム接触
表面を形成するために各々電気伝導物質の層を設けた互
いに離隔した実質的に平行な第一表面と第二表面を有し
、所定のレベル以上に温度が上昇すると急激に増加する
低い初期抵抗を有する自己加熱型の正の温度係数の加熱
要素と；板の一面が前記ハウジングの第一内側表面と熱
伝達関係にあり、前記板の他の面は前記要素の前記第一
表面と電気的に接触しかつ熱伝達関係にある如く、前記
ハウジング室内に配置された熱と電気の伝導物質の第一
板を有する放熱体と；前記ハウジングの第二の向き合つ
た内側表面と前記要素の前記第二表面との間で前記室内
に配置され、前記加熱要素と前記板を前記ハウジングの
第一内側表面の方へ偏倚させて、該第一内側表面と密な
熱伝達関係にさせるための電気伝導物質製のばね装置と
；前記加熱要素に電力を供給するために前記板とばね装
置によりそれぞれ支持された第一および第二端子装置を
有する自己調節型加熱器にして、前記ハウジングの前記
第二内側表面は全体的に槽状であり、かつ前記ばね装置
が前記加熱要素の前記第二表面に係合しうる第一部分と
前記第一部分上に鋭角にて後方へ屈曲した前記第一部分
の各側面上の外部辺縁部分とをもつばね部材を有し、前
記外部辺縁部分が前記槽状表面に弾性的に係合し、前記
開放室端を通つてばね部材を室内に挿入するときばね部
材を案内し、前記加熱器で組立られた後ばね部材をハウ
ジングに対して横方向にてほゞ中央に保持し、前記加熱
要素を前記第一板と熱伝達関係にあるように弾性的に保
持し、かつ前記第一板を前記ハウジングと熱伝達関係に
ある如く保持し、前記板とばね装置によつて支持された
第一と第二の端子装置はそれぞれ前記要素に電力を供給
するために開放室端から延びる導線を有し、そして適所
鋳造弾性気密シール材は前記開放室端内の前記端子をシ
ールし、かつ適所鋳造ポツテイング化合物が前記開放室
端において前記導線上のひずみを解放するために前記シ
ール材上に設けられ、該シール材は室温加硫ゴム材を有
しかつ前記ポツテイング化工物はエポキシ樹脂を有する
ことを特徴とする自己調節型加熱器。