JPS6123637B2

JPS6123637B2 -

Info

Publication number: JPS6123637B2
Application number: JP53148036A
Authority: JP
Inventors: Toshikazu Nakamura; Hirobumi Yoshida
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1978-11-29
Filing date: 1978-11-29
Publication date: 1986-06-06
Also published as: JPS5574078A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は正特性サーミスタ素子を使用して気体
もしくは液体を加熱するようにした発熱ユニツト
に関する。

従来、この種の発熱ユニツトとしては、例えば
第１図に示すように、チタン酸バリウム系の正特
性磁器１等に多数の貫通孔２、…２を設けてハニ
カム状に形成するとともに両端面にオーム性電極
３および４を設け、これら電極３および４に給電
を行なつて上記正特性磁器１を発熱させ、フアン
５から送給される風を上記貫通孔２、…、に貫流
させて加熱するようにしたハニカムヒータ、ある
いは、具体的には図示しないが、相対向する２つ
の周面に夫々電極を設けた多数の薄い正特性磁器
板を互いに平行となるように配置し、その間に空
気もしくは液体を通過させて加熱するようにした
ラダー型ヒータ等が知られている。

しかしながら、上記の如きハニカム状ヒータ等
においては、風の貫流方向と、電極３，４によつ
て正特性磁器１に印加される電圧の方向とが同一
の方向であるため、電極３と４の中間部の温度分
布は、無風状態の場合第２図に曲線W₀で示すよ
うに、電極３と４の中間部にピーク温度が存在す
るのに対し、フアン５によつて、電極３から４に
向う方向に風Ｗが送給されると、曲線W₁で示す
ように、温度の低い風が通過する正特性磁器１の
電極３から上記中間部に至るAB間の部分の温度
が他のBC間の部分の温度よりも低くなり、ピー
ク温度が排風部（BC間の部分）に移行すること
になる。このため、上記BC間の部分の抵抗が高
くなつて該部分に電圧が集中する、所謂、ピンチ
効果が発生し、発熱は大部分、上記BC間の部分
でのみ起り、AB間の部分では発熱体として充分
な寄与をしないため、全体として発熱効率が低く
なる欠点があつた。。

また、フアン５から送給される風Ｗの風速が大
きくなると、上記正特性磁器１の抵抗は小さくな
つて流れる電流が大きくなり、発生する熱量は大
きくなるが、上記風速が所定の値を越えると、正
特性磁器１の抵抗値がそのキユリー点の前後で不
安定になり、消費電力が周期的に変動する、所
謂、電力振動が発生したりして上記正特性磁器１
から送り出される風の温度が変化する欠点があつ
た。

本発明は、従来の発熱ユニツトにおける上記欠
点を解消すべくなされたものであつて、表面およ
び裏面に電極を設けた正特性サーミスタ素子の表
裏の発熱面に、多数の貫通孔を有する金属製の放
熱ブロツクの一つの外周面を電気的および熱的に
密着するように固定して一つのユニツトとし、上
記放熱ブロツクに設けた給電素子より給電を行つ
て正特性サーミスタ素子に風の方向に対してほぼ
垂直な方向に電圧を印加することにより、正特性
サーミスタ素子にピンチ効果や電力振動が発生し
ないようにして、発熱効率の向上と上記貫通孔か
ら送り出される気体や液体の温度変動の安定化を
図る一方、成型や焼成の容易な板状の正特性サー
ミスタ素子と金属製の安価な放熱ブロツクとを使
用することによつて、コストを大巾に引き下げる
ようにした発熱ユニツトを提供することを目的と
している。すなわち、本発明は、上下両面に夫々
オーム性の電極を設けるとともにこれら電極面を
放熱面とする一定巾を持つ少なくとも一枚の板状
の正特性サーミスタ素子と、該サーミスタ素子と
大略寸の巾方向と高さ方向に夫々複数列の並んだ
多数の貫通孔を長さ方向に設けた熱伝導性および
導電性の良好な金属よりなる少なくとも一対の放
熱ブロツクを備えて、上記サーミスタ素子の上下
に夫々放熱ブロツクを、放熱ブロツクの貫通孔が
サーミスタ素子の電流の流れ方向と略々直交する
ように配置すると共に、上記上下一対の放熱ブロ
ツクの夫々の外周部分に設けた取付部を夫々上下
に対応する取付部を一体に取りつけて、上下一対
の放熱ブロツクの間に上記サーミスタ素子をその
上下発熱面を夫々放熱ブロツクの対応面に電気的
および熱的に密着するように固定して一つのユニ
ツトとし、上記放熱ブロツクに設けた給電端子よ
り上記サーミスタ素子に給電を行なつて上記放熱
ブロツクを加熱し、これらの貫通孔に強制的に貫
流させる気体もしくは液体を加熱するようにした
ことを特徴とする発熱ユニツトを新規に提供する
ものである。

以下、本発明の実施例を示す図面を参照して詳
細に説明する。

(1) 第１実施例第３図において、１１は正特性サーミスタ素子
（複数個でもよい）であつて、該正特性サーミス
タ素子１１は、例えば、チタン酸バリウム系の正
特性磁器板１２の表面および裏面に夫々オーム性
の電極１３および１４を設けるとともに、これら
電極１３および１４の電極面を夫々放熱面とする
ようにした両面電極タイプのものである。

一方、１５，１６はアルミニウムや銅等の熱伝
導性および電気伝導性の良好な金属からなる放熱
ブロツクであつて、これら放熱ブロツク１５，１
６は、上記正特性サーミスタ素子１１の長さおよ
び横巾に夫々略等しい横巾および肉厚を有する長
方形のブロツク状に夫々形成するとともに、放熱
ブロツク１５の外周面の両側からは突片１５ａ，
１５ｂを、また、放熱ブロツク１６の外周面の両
側からは突片１６ａ，１６ｂを夫々突出させる一
方、これら放熱ブロツク１５，１６には、その一
方の面から他方の面に貫通する六角形状の多数の
貫通孔１７，…，１７を設けている。

上記放熱ブロツク１５，１６は、その上記突片
１５ａ，１６ａに夫々設けたビス孔１８，１９に
はビス２０を、また、突片１５ｂ，１６ｂに夫々
設けたビス孔２１，２２にはビス２３を夫々挿通
し、これらビス２０，２３とスプリングワツシヤ
２４，２５およびナツト２６，２７によつて、放
熱ブロツク１５，１６の一つの上記外周面を正特
性サーミスタ素子１１の放熱面に密着させた状態
で、該正特性サーミスタ素子１１を放熱ブロツク
１５と１６との間に挾持するようにしている。

このとき、上記ビス２０と突片１５ａとの間に
は、ビス孔１８に一部が嵌入する段付きの絶縁ワ
ツシヤ２８を介装して、該ワツシヤ２８と上記ビ
ス２０の頭との間に取り付けられた端子２９を放
熱ブロツク１５から絶縁する一方、上記ビス２３
と突片１６ｂとの間にも、上記と同様の絶縁ワツ
シヤ３０を介装して、上記ビス２３の頭と突片１
５ｂとの間に取り付けられた端子３１を放熱ブロ
ツク１６から絶縁するようにしている。

放熱ブロツクを上記構成として、端子２９，３
１に電圧を印加すると、端子２９は、ビス２０お
よび放熱ブロツク１６を介して、正特性サーミス
タ素子１１の電極１４に、また、端子３１は、ビ
ス２３および放熱ブロツク１５を介して、正特性
サーミスタ素子１１の電極１３に夫々導電してい
るため、該正特性サーミスタ素子１１は発熱す
る。

上記発熱によつて正特性サーミスタ素子１１か
ら発生した熱は、その放熱面から放熱ブロツク１
５，１６に伝達されてこれら放熱ブロツク１５，
１６の温度が上昇し、貫通孔１７，…，１７内を
気体等が貫流すると加熱されてその温度が上昇す
るが、上記の気体等の貫流方向は、正特性磁器板
１２に電極１３，１４より印加される電圧の方向
に対してほぼ垂直となつており、上記正特性磁器
板１２の厚み方向の温度分布は、上記の気体等の
温度に殆んど影響されないため、従来のようにピ
ンチ効果が発生することはなく、高い効率で加熱
することができる。

また、正特性サーミスタ素子１１が発生する熱
は、放熱ブロツク１５，１６を介して上記の気体
等に伝達され、正特性磁器板１２が直接、上記の
気体等を加熱するものではないため、気体等の流
速が大きくなつても急激に正特性磁器板１２が冷
却されて電気振動を起すようなことはなく、従つ
て、上記貫通孔１７，…，１７から送り出されて
くる気体等の温度も安定なものとすることができ
る。

上記実施例において、放熱ブロツク１５，１６
に、第４図に示すように、正特性サーミスタ素子
１１の一部を嵌入する凹部３２を設けるようにす
れば、該正特性サーミスタ素子１１の位置決めが
容易でかつズレ等を防止することができる一方、
上記正特性サーミスタ素子１１が発生する熱を有
効に上記放熱ブロツク１５，１６に伝達すること
ができる。

また、上記のように、放熱ブロツク１５，１６
に凹部３２を設ける代りに、第５図に示すよう
に、上記正特性サーミスタ素子１１を収容する収
容孔３３と、両端部中央にビス孔３４，３５もし
くは切欠き（図示せず。）とを有する絶縁スペー
サ３６を設け、該絶縁スペーサ３６の上記収容孔
３３に正特性サーミスタ素子１１を嵌入した状態
で、第６図に示すように、上記放熱ブロツク１５
と１６との間に挾持するようにしてもよい。

この場合、上記放熱ブロツク１５，１６は、そ
の肉厚が上記絶縁スペーサ３６の横巾に等しい
か、あるいはやや小さく形成しておくことが、耐
圧性等の点では好ましい。

(2) 第２実施例第７図に示す実施例は、第３図に示す発熱ユニ
ツトにおいて、放熱ブロツク１５と１６との間に
４個（複数個）の正特性サーミスタ素子１１ａ，
１１ｂ，１１ｃおよび１１ｄを、略等しい間隙を
もつて挾持し、これら正特性サーミスタ素子１１
ａ，１１ｂ，１１ｃおよび１１ｄの間の間隙を
も、放熱ブロツク１５，１６の貫通孔１７の貫通
方向と同一の方向に貫通する通向３８，…，３８
となしたものである。

発熱ユニツトを上記構成とした場合、第３図の
発熱ユニツトとしての効果の外に、通孔３８，
…，３８のため、正特性サーミスタ素子１１ａ等
からの熱放散が良くなるとともに、風損等も少く
することができる。

(3) 第３実施例次に、第８図に示す実施例は、第３図と同様の
正特性サーミスタ素子を２個（あるいは２組）１
１ａおよび１１ｂ使用するとともに、これら正特
性サーミスタ素子１１ａ，１１ｂのうち、正特性
サーミスタ素子１１ａの電極１３ａおよび１４ａ
の電極面には夫々放熱ブロツク１５および３７
を、また、いま一つの正特性サーミスタ素子１１
ｂの電極１３ｂおよび１４ｂの電極面には夫々放
熱ブロツク１６および３７を夫々密着させた状態
で、ビス２０，２３およびナツト２６，２７等よ
つて、これら放熱ブロツク１５，１６，３７およ
び正特性サーミスタ素子１１ａ，１１ｂを積層し
てユニツト化したものである。

上記放熱ブロツク３７は、第３図の放熱ブロツ
ク１５，１６と同様に、アルミニウムや銅等の熱
伝導性および電気伝導性の良好な金属を、上記正
特性サーミスタ素子１１ａ，１１ｂの長さおよび
横巾に夫々略等しい横巾および肉厚を有する長方
形のブロツク状に形成したものであつて、その一
方の面から他方の面に貫通する六角形状の多数の
貫通孔１７，…，１７を設けるととに、左右の外
周面からビス２０および２３を夫々貫通させるよ
うにした突片３７ａ，３７ｂを夫々突出させて、
該放熱ブロツク３７の固定位置が、振動等によつ
てずれるのを防止している。

上記突片３７ａおよび３７ｂのうち、突片３７
ｂの先端には、ビス３８によつて端子３９を取り
付け、該端子３９を放熱ブロツクを介して、正特
性サーミスタ素子１１ａ，１１ｂの電極１４ａお
よび１４ｂに夫々導電させる一方、ビス２３を挿
通して該ビス２３の頭と放熱ブロツク１５の突片
１５ｂとの間に取り付けた端子３１を、上記放熱
ブロツク１５を介して正特性サーミスタ素子１１
ａの電極１３ａに導通させるとともに、ビス２
０，２３および放熱ブロツク１６を介して、正特
性サーミスタ素子１１ｂの電極１３ｂに導電させ
ている。

また、上記のビス２０，２３は、絶縁スリーブ
４０，４０によつて夫々被覆し、これらビス２
０，２３を放熱ブロツク３７から絶縁している。

発熱ユニツトを上記構成とし、端子３１と３９
との間に電圧を印加すれば、正特性サーミスタ素
子１１ａおよび１１ｂは発熱し、放熱ブロツク１
５，１６および３７は加熱されて温度が上昇し、
第３図の場合と同様に、放熱ブロツク１５，１６
および３７の貫通孔１７，…，１７を貫流する空
気等を高い効率で、しかも電力振動等による温度
むらもなく加熱することができる。

なお、本実施例において、放熱ブロツク３７の
高さh₁は、少なくとも放熱ブロツク１５，１６の
高さh₂以上となるように形成し、これら放熱ブロ
ツク１５，１６および３７の熱分布が均一化され
るようにして、発熱ユニツトから送り出される気
体等の温度が略均一となるようにすることが好ま
しい。

さらに、上記各実施例において、放熱ブロツク
１５，１６等に銅等の半田付可能な金属を使用し
た場合は、これら放熱ブロツク１５，１６等にリ
ード線を直接半田付するようにして、端子２９，
３１等を省略することもでき、さらにまた、放熱
ブロツク１５等に設ける貫通孔１７，…，１７の
形状は、六角形状に限定されるものではなく、三
角形状、四角形状等、放熱を大きく有効に行なわ
しめ得るものであればいかなるものでもよい。ま
た場合によつては、貫通孔間が連結されておつて
もよい。

以上、詳細に説明したことからも明らかなよう
に、本発明は、正特性サーミスタ素子の発熱面に
多数の貫通孔を有する金属製の放熱ブロツクを電
気的および熱的に密着して固定し、これら放熱ブ
ロツクに上記正特性サーミスタ素子の熱を伝達し
て上記貫通孔を貫流する気体や液体を加熱するよ
うにしたから、上記正特性サーミスタ素子の厚み
方向の温度分布は、上記の気体もしくは液体等に
よつても殆ど影響されることがないため、従来の
ように、ビンチ効果が発生することはなく、高い
効率で上記の気体や液体を加熱することができ
る。

また、正特性サーミスタ素子が発生する熱は、
放熱ブロツクを介して放熱され、正特性サーミス
タ素子が直接、上記の気体等を加熱するものでは
ないため、気体等の流速が大きくなつても上記正
特性サーミスタが急激に冷却されて電力振動を起
すようなことはなく、安定な温度で上記の気体等
を加熱することができる。

さらに、本発明においては、成型や焼成の容易
な板状の正特性サーミスタ素子を使用する一方、
製作の容易な金属製の放熱ブロツクを使用してい
るため、コストも従来のものに比較して大巾に引
き下げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の発熱ユニツトの縦断面図、第２
図は第１図の正特性磁器の厚み方向の温度分布の
説明図、第３図は本発明に係る発熱ユニツトの第
１実施例の一部断面正面図、第４図は凹部を設け
た放熱ブロツクの縦断面図、第５図は絶縁スペー
サの斜視図、第６図は絶縁スペーサを使用した発
熱ユニツトの一部断面正面図、第７図は本発明に
係る発熱ユニツトの第２実施例の一部断面正面
図、第８図は本発明に係る発熱ユニツトの第３実
施例の一部断面正面図である。１１，１１ａ，１１ｂ…正特性サーミスタ素子
（１２…正特性磁器板、１３，１３ａ，１３ｂ，
１４，１４ａ，１４ｂ…電極）、１５，１６，３
７…放熱ブロツク（１５ａ，１５ｂ，１６ａ１６
ｂ，３７ａ，３７ｂ…突片）、１７…貫通孔、２
０，２３，４９…ビス、２６，２７…ナツト、２
９，３１，３９…端子。

Claims

【特許請求の範囲】１上下両面に夫々オーム性の電極１３，１４を
設けるとともにこれら電極面を放熱面とする一定
巾を持つ少なくとも一枚の板状の正特性サーミス
タ素子１２と大略同寸の巾方向と高さ方向に夫々
多数の複数列に並べた貫通孔１７を長さ方向に設
けた熱伝導性および導電性の良好な金属よりなる
少なくとも一対の放熱ブロツク１５，１６を備え
て、上記サーミスタ素子１２の上下に夫々放熱ブ
ロツク１５，１６を、該放熱ブロツク１５，１６
の貫通孔１７がサーミスタ素子１２の電流の流れ
方向と略々直交するように配置すると共に、上記
上下一対の放熱ブロツク１５，１６の夫々の外周
部分に設けた取付部１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１
６ｂを夫々上下に対応するように一体に取り付け
て、上下一対の放熱ブロツク１５，１６の間に上
記サーミスタ素子１２をその上下発熱面を夫々放
熱ブロツク１５，１６の対応面に電気的および熱
的に密着するように固定して一つのユニツトと
し、上記放熱ブロツク１５，１６に設けた給電端
子２９，３１より上記サーミスタ素子１２に給電
を行なつて上記放熱ブロツク１５，１６を加熱
し、これらの貫通孔１７に強制的に貫流させる気
体もしくは液体を加熱するようにしたことを特徴
とする発熱ユニツト。２特許請求の範囲第１項記載の発熱ユニツトに
おいて、放熱ブロツク１５，１６と正特性サーミ
スタ素子１２とを多段に積層して一つのユニツト
とするとともに、該ユニツトの両端の放熱ブロツ
クの高さを他の放熱ブロツクよりも夫々低くした
ことを特徴とする発熱ユニツト。