JPS6112628B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は低電圧下で大きな発熱量が得られる正
特性磁器半導体に関するもので、例えば自動車用
暖房装置、自動車用エンジンの燃料気化促進装
置、送風機のブロア抵抗器等に使用して好適であ
る。

従来知られている大容量の正特性磁器半導体
は、正特性磁器に流体の通る多数の貫通孔を互い
に隔置して設け、且つ貫通口が開口している両端
面のいずれか一方に正電極、他方に負電極を設け
た構造である。そして、この半導体は主として一
般商用電源AC100Vを用いて数100Wを発生する
もので、発熱時の抵抗値は数10Ω（常温での抵抗
値は数Ω〜数10Ω）のものである。ところが、上
記半導体を低電圧下、例えば自動車用の熱源とし
て使用する場合には電源電圧がDC12Vであるの
で、従来の正特性磁器半導体では抵抗が高すぎ正
特性領域に至らず発熱量も数10Wにしかならな
い。この12V程度の低電圧下で数100Wくらいの
高発熱量を得るには、発熱時10^-1Ω以下常温時で
10^-1〜10^-2Ω以下程度の低い抵抗値が要求され
る。一般に正特性磁器半導体の抵抗値を小さくす
るためには比抵抗を小さくするか、電極の取付方
法を変えるかする方法がある。しかし、現状では
比抵抗は10¹Ω−cm程度が限界で従つて材料面で
抵抗値を大幅に減少させることは困難である。

また多数の貫通孔を有する上記従来構造の正特
性磁器半導体を定格電圧で使用する場合でも、電
極の方向つまり印加電圧の方向と流体の流れ方向
が等しくしかも電極間距離が大きいので、空気の
流れによる温度分布ができ、それによつて電圧
が、半導体の空気流の下流に偏るいわゆるピンチ
効果が生ずる。これは、半導体の上流側の発熱を
妨げ半導体全体の発熱量を制限している。

そこで本発明は上記欠点を解消するために、電
極の設け方に工夫を施すことにより、正特性磁器
半導体の抵抗値を極めて低くでき、従つて低電圧
でも大きな発熱量が得られ、しかもピンチ効果も
生じない正特性磁器半導体を提供することを目的
とするものである。

本発明の構成は、正特性磁器半導体を構成する
正特性磁器の多数の貫通孔内に内部電極を設け、
隣接した内部電極を隔壁端面部分で電気的に接続
して多数個の内部電極を連続的につないだ電気導
体路を多数個設け、この多数個の導体路を交互に
正、負の電極に区別したものであり、この構成に
より正電極と負電極とにはさまれた隔壁に電流が
流れることになる。従つて、この場合電極間距離
は上記隔壁の厚みとなり、かつ電極面積は隔壁面
積となる。両電極の数を増して両者間にはさまれ
た隔壁の数を増すことによりその隔壁の分だけ隔
壁面積は増加し電極面積も増加することになる。
隔壁の厚みは薄くでき、また上記のように電極面
積も大幅に増加させることができるため、 Ω＝ρ×ｌ／Ｓ Ω；抵抗 ρ；比抵抗 ｌ；電極間距離 Ｓ；電極面積 の式より半導体の抵抗は大幅に低下することにな
る。

次に本発明の具体的実施例を説明する。第１図
乃至第４図において、第１図は正特性磁器半導体
の斜視図であり、BaTiO₃を主成分とする正特性
磁器１に多数の横断面正方形状の貫通孔２が設け
てある。第２図は第１図の半導体の一方の端面の
平面図であり、第３図はそのＡ−Ａ断面、第４図
はＢ−Ｂ断面を表わしている。本実施例では、貫
通孔２を隔置するとともに、それを形成する隔壁
３の内面に、正特性磁器１とオーム性接触を有す
る内部電極４が設けてある。この電極４は隔壁３
の一方の端面から他方の端面に亘つてその全面に
設けてある。また、正特性磁器１の隔壁３の一方
の端面には接続電極５が、隔壁３のb₁〜b₅部分上
で隔壁３のa₁〜a₈部分をはさんで帯状に設けてあ
る。これにより、第２図の同一配列方向イ（縦
列）にある貫通孔２の互いの内部電極４が接続電
極５を介して電気的に接続してある。従つて、第
２図の縦列は第４図に示すように、その縦列にお
ける内部電極４は隔壁３の端面上の接続電極５を
介して接続されているが、第２図の横列ロは第３
図に示すように隔壁３の端面に接続電極５が設け
てないため、この横列における貫通孔２の内部電
極４は互いに電気的に接続されない。ここに、接
続電極５を介して接続させたものを電気導体路と
呼ぶ。本実施例では、上記電気導体路を貫通孔２
の縦列の１列おきに正電極c₁〜c₄と負電極d₁〜d₄
に接続したものである。なお、正特性磁器１のう
ち接続電極５を設けた反対側の端面部分には電極
は全く設けてない。正電極、負電極はそれぞれ電
源（Ｄ、C₁₂V）の正側、負側に電気的に接続し
てある。

上記構成の電極を設ける方法としては、まず上
記形状の正特性磁器１を、適当な粘度に調整した
銀を主体とするペースト中に浸漬させ、その後エ
アーにより余分のペーストを吹き飛ばすことで正
特性磁器１の隔壁３の表面を含む全表面に銀ペー
ストを塗布する。その後乾燥し焼成して焼き付け
処理を施して電極を設ける。正特性磁器１の両端
面に設けた電極を研摩により削り落とす。この工
程により、電極は端面部分を除く隔壁３の全表面
上に設けられることになる。次に、正特性磁器１
の貫通孔２が開口する両端部のうち一方の端面に
のみ第２図に示すように帯状に接続電極５を設け
る。電極材料は内部電極４の場合と同様のものを
用い、あらかじめ貫通孔２の配列のピツチ１にあ
わせて帯状に電極が設けられるようなスクリーン
を用いて印刷し、乾燥後焼成して焼き付け処理を
施し、接続電極５を設ける。

次に、上記構成の作用について説明する。正電
極c₁〜c₄と負電極d₁〜d₄との間に電圧を印加する
と、電流は正電極c₁〜c₄から内部電極４をへて縦
列の隔壁３のa₁〜a₈の間を通り、負電極d₁〜d₄に
到る。この時発熱するのは縦列の隔壁３のa₁〜a₈
であり、横列の隔壁b₁〜b₅は電流が接続電極５の
部分を通るのみであるため発熱することはない。
しかし、縦列の隔壁３のa₁〜a₈の厚みは非常に薄
く、また同時に電極面積も大きくなるため、貫通
孔２が開口する両端面にのみ電極をとりつけた従
来構造にくらべ、著しく抵抗は減少し従つてＤ、
C12V程度の低い電圧でも大きな発熱量が得られ
る。この効果は厚みが隔壁３の厚みに等しく面積
が縦列a₁〜a₈の隔壁３に等しい板状の正特性磁器
半導体を縦列の隔壁の数だけ電気的に並列回路に
接続させたものと等しいと考えられる。また、電
流が隔壁３に対して直角方向に流れるため、貫通
孔２内の空気の流れによる温度分布が生じにく
く、それ故電圧が空気流の下流に偏るというピン
チ効果も生じにくくなつている。

第５図ａおよび第５図ｂは正特性磁器１の端面
を帯状に研摩することで上記と同様の効果を発揮
せしめるようにした本発明の他の実施例を示すも
のである。第５図ａおよび第５図ｂにおいて、ま
ず、第１図の形状の正特性磁器１を用い、これを
正特性磁器１とオーム性接触を有する銀ペースト
中に浸漬させた後、貫通孔２が開口する端面の内
の一方のみを第５図ａの斜線ｘで示したように帯
状に研摩し、最終的に第５図ｂのごとく端面に接
続電極５を設けたものである。なお、研摩後、帯
状に残つた凸部の接続電極５を一列ごとに交互に
正電極、負電極として電源に接続する。なお、貫
通孔２が開口する端面の他方における電極は研摩
により完全に取り去つてある。

第６図は正特性磁器１の貫通孔２の開口する両
端面に帯状の研摩を施して接続電極５を設け、正
電極と負電極を両端面の各々に接続させた本発明
の更に他の実施例を示すもので、この場合も上記
実施例と同様の効果を有する。

第７図は正特性磁器１の貫通孔２の開口する一
方のみの端面上の表面接続電極５を側端面にまで
延長して側面電極６を設けた本発明の他の実施例
を示すものである。なお、側面電極６は正特性磁
器１の側端面に電極をスクリーン印刷することで
簡単に設けることができる。

第８図ａ乃至第８図ｄは本発明の更に他の実施
例を示すもので、第８図ａはその実施例を説明す
る平面図、第８図ｂは第８図ａのＤ−Ｄ断面図、
第８図ｃは第８図ｂの拡大図である。第８図ｄは
側面電極６も含めたこの実施例の斜視図である。
この実施例では第８図ａおよび第８図ｂに示すご
とく接続電極５を設ける部分を帯状に凹形に研摩
する。これは、正特性磁器１の成形時にこのよう
な形状に成形してもかまわない。次に、凹形に研
摩後、正特性磁器１をこれとオーム性接触をもつ
銀を主体とするペースト中に浸漬し、乾燥、焼き
付けて正特性磁器１の表面全体に電極を設けた
後、第８図ｄに示すように貫通孔２が開口する両
端面と側面電極６部分を除いて他の４端面を研摩
し、不必要な電極を削り落とす。この実施例の構
造のものでも前記実施例と同様な効果が得られ
る。

第９図は本発明の正特性磁器半導体における貫
通孔２を三角形の形状にした本発明の更に他の実
施例を示すものである。第９図ではl₁〜l₅に示す
方向の隔壁３のみ発熱し、他の方向の隔壁は発熱
しない。

第１０図は発熱部分を縦方向の１列おきに配置
した本発明の更に他の実施例を示すもので、縦方
向の隔壁３のf₁〜f₄で発熱する。

本発明は上記の各実施例に限定されず、以下の
ごとく種々変形可能である。

(1) 電極の設ける方法としては、無電解メツキ
法、蒸着法等の各種の方法があり、材質もニツ
ケル、アルミニウム等がある。

(2) 貫通孔２の形状は丸形、六角形等、種々考え
られる。

(3) 正特性磁器１としては、特定温度で抵抗値が
急激に増大するキユーリー点を持たない材質の
ものでも適用できることは勿論である。

以上述べたごとく、本発明においては、正の抵
抗温度特性を有する材料より成り、多数の貫通孔
を有した正特性磁器を具備し、この貫通孔を隔置
するとともにこの貫通孔を形成する隔壁の内面に
内部電極を設け、かつこの隔壁の貫通孔が開口す
る端面に、多数の貫通孔の所定の配列群の互いの
内部電極を電気的に接続して互いに電気的に隔置
された多数の電気導体路を形成する帯状の多数の
接続電極を設け、更にこの多数の電気導体路を交
互に正電極、負電極となしたから、電流が正電極
と負電極との間の隔壁を流れるため、電極間距離
は正電極と負電極との間の隔壁の厚みに相当する
ことになり、この厚みは非常に小さく、また正電
極と負電極を貫通孔の列ごとに交互に配列させる
ような配列により電極面積も大きくなり、従つて
正特性磁器半導体自体の抵抗値は大幅に減少し、
比較的低電圧でも大きな発熱量が得られることに
なる。

また、本発明では電流が隔壁の直角方向に流れ
ることから、従来のように貫通孔の伸びる方向に
電流が流れる場合に比べピンチ効果が生じにくい
という利点も有する。

更に、本発明は隔壁の内面に内部電極を設け、
多数の貫通孔の所定の配列群の互いを内部電極を
介して電気的に接続する帯状の多数の接続電極を
隔壁の端に設けたから、多数の隔壁の内面に内部
電極を設けた後にこれを接続するよう帯状の接続
電極を設けるだけでよく、製作も極めて簡単にで
き、工業上の実用価値は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明の一実施例を示すも
ので、第１図は正特性磁器の斜視図、第２図は第
１図の正特性磁器に各電極を設けた正特性磁器半
導体を示す平面図、第３図は第２図のＡ−Ａ断
面、第４図は第２図のＢ−Ｂ断面図、第５図ａは
研摩工程を含む本発明の他の実施例を示す平面
図、第５図ｂは第５図ａのＣ−Ｃ断面図、第６図
は本発明の更に他の実施例を示す断面図、第７図
は本発明の更に他の実施例を示す斜視図、第８図
ａは本発明の更に他の実施例を示す平面図、第８
図ｂは第８図ａのＤ−Ｄ断面図、第８図ｃは第８
図ｂの拡大図、第８図ｄは第８図ａの斜視図、第
９図および第１０図は本発明の更に他の実施例を
示す平面図である。 １……正特性磁器、２……貫通孔、３……隔
壁、４……内部電極、５……接続電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 正の抵抗温度特性を有する材料より成り、多
   数の貫通孔を有した正特性磁器を具備し、この貫
   通孔を隔置するとともにこの貫通孔を形成する隔
   壁の内面に内部電極を設け、かつこの隔壁の前記
   貫通孔が開口する端面に、前記多数の貫通孔の所
   定配列群の互いの前記内部電極を電気的に接続し
   て互いに電気的に隔置された多数の電気導体路を
   形成する帯状の多数の接続電極を設け、更にこの
   多数の電気導体路を交互に正電極、負電極となし
   たことを特徴とする正特性磁器半導体。