JPH0249673Y2

JPH0249673Y2 -

Info

Publication number: JPH0249673Y2
Application number: JP1980189249U
Authority: JP
Priority date: 1980-12-26
Filing date: 1980-12-26
Publication date: 1990-12-27
Also published as: JPS57110889U

Description

【考案の詳細な説明】

本考案は正特性サーミスタを用いた正特性サー
ミスタ発熱体に関し、特に金属放熱体と組み合せ
て入力電力を大きくし、通風することによつて簡
単に温風が得られるタイプの発熱体に関するもの
である。正特性サーミスタは、ある温度以上になると急
激に低抗値が上昇するセラミツクである。そのた
め、これに電圧を印加すると、一定温度で発熱す
る定温発熱体としてよく利用されている。そし
て、この発熱体の入力電力を大きくするために
は、金属放熱体を正特性サーミスタに密着させる
ことは良く知られている。また、その時、金属放
熱体が正特性サーミスタへの電気の給電路を兼ね
ている構成も良く知られている。しかしながら、
このような構成で、信頼性良く、長期の実用に耐
えるものはなかつた。ここで、正特性サーミスタの入力電力を大きく
するには、金属放熱体の表面積を大きくして熱
放散を良くする。金属放熱体と正特性サーミス
タとの熱結合を良くする。金属放熱体と正特性
サーミスタの電極との電気的接触が長時間の使用
に耐える、ということが必要である。そのためには、正特性サーミスタと金属放熱体
とを鏡面研磨をして、圧着させたり、正特性サー
ミスタと金属放熱体との間に熱伝導率が良くなる
ように金属粉末の入つた導電性接着剤を塗布して
接着するなどの方法があつた。これらを第１図及び第２図に示す。第１図は正
特性サーミスタ１の両面にアルミニウム溶射によ
る電極２を設け、これをアルミニウム薄板を折曲
げて作成した金属放熱体３と共に樹脂枠４の中に
収納し、ステンレス板によるバネ板５によつて金
属製のスペーサ６を介して各金属放熱体３を正特
性サーミスタ１の電極２面に圧着させたものであ
る。また、第２図は正特性サーミスタ１の両側の
電極２に導電性接着剤７により金属放熱体３を固
着したものである。しかし、前者の構成では、正特性サーミスタと
金属放熱体が圧着で構成されているので、両者の
熱膨張係数の差による実使用時の寸法のずれによ
つて両者の界面におけるずれやすべりが生じたと
しても、両者は問題なく固着されており、その点
での両者の固着の信頼性は高いものであるが、次
のような欠点があつた。即ち、正特性サーミスタ１と金属放熱体３との熱結
合を密にするために、接触面を研磨しなければ
ならず、その工数が大きく、また研磨くずの処
理が必要である。研磨した面を圧着しているため、バネ板５等
他の部品が必要である。また、バネ板５の強度
によつても熱結合が変化し、出力が変化する。即ち、金属発熱体が薄板で形成されており、長
期間使用した場合、特にON−OFF使用を繰り返
した場合、金属放熱体が膨張、収縮し、これによ
り金属放熱体の長さが変化して、バネ板から受け
る圧力が変化する。ひいては、常に力がかかつて
いるため、使用時の発熱の温度も加わり、金属放
熱体が変形、座屈して破懐する。逆に、金属放熱
体を厚くすると、表面積が少なくなり、基本的な
性能である入力電力が少なくなる。また、後者の構成の場合、導電性接着剤を用い
ているが、導電性接着剤は周知の通り樹脂の中に
銀紛などの金属紛を多量に混合させたもので、硬
化した後は金属と同様に硬度が硬く、熱膨張係数
がセラミツクに比較して大きなものとなる。ま
た、ベースとなる樹脂が限られているため（一般
に耐熱性の高い樹脂は接着性が弱い）、耐熱性が
弱く、高温での使用に耐えることができず、かつ
樹脂の量が少ないので接着強度も弱いものであつ
た。そのため、このような導電性接着剤で金属放
熱体と正特性サーミスタを固着しているため、実使用で断続使用した場合、正特性サーミス
タと金属放熱体との熱膨張係数の差による両者
の界面での寸法のずれにより、両者は簡単には
がれてしまい、特に高温で使用した場合は実使
用に耐えないものである。さらに導電性接着剤は高価なものであり、全体にコ
ストアツプとなる。導電性接着剤がはみ出し、必要部分以外の個
所への付着が生じてシヨートの危険性がある。などの欠点があつた。また、両者に共通する欠点として、金属放熱体
と接している部分での電極面の面積が小さく、熱
結合が悪くて大きな出力を取り出せない。即ち、
金属放熱体を薄板の金属板で折曲して作成するた
めに、正特性サーミスタとの接触面は一平面とは
ならず、一段の折曲部毎の帯状の部分のみが正特
性サーミスタに接触することになる。そのため、
両者の接触面積は大きくても正特性サーミスタの
面の1/2であり、両者の熱結合が極端に悪くなり、
金属放熱体の効果を十分に発揮させることができ
なく、入力電力の低いものであつた。さらに、別の従来例として、前者の構成を基本
にして正特性サーミスタと金属放熱体の両者を研
磨せずに、熱伝導ペースト（絶緑性）を用いて両
者の熱結合を改善したものもあるが、これを前者
と同様の欠点を有しており、それに加えて以下の
欠点を有するものであつた。即ち、実使用時に断
続使用した場合、正特性サーミスタと金属放熱体
の寸法が変化して両者の界面がずれた場合、熱伝
導ペーストが両者の間に入る可能性があり、その
時、両者の間に接触不良が生じてスパークが発生
することになる。そして、両者は外部から圧着の
力で固着されているので、スパークを生じたまま
長期間使用されることになり、そのスパークによ
り最悪の場合は焼損に至るという危検性があつ
た。従つて、発熱体として致命的な欠点を持つて
いるものであつた。本考案は、上記のような従来の問題点を解決す
べく考案したもので、正特性サーミスタの電極面
と、金属製薄板を折曲して構成された放熱体との
間に、上記放熱体を構成する金属製薄板の厚さよ
りも薄い金属板をはさんで絶縁性接着剤で固着し
たものである。上記構成により、正特性サーミスタで発生した
熱は、電極面のすべてに接している金属板で受熱
し、それを放熱体に伝えることができるのであ
る。次に、前記正特性サーミスタと放熱体との間に
はさむ金属板を放熱体の厚さよりも薄くした理由
について述べる。放熱体は表面積を大きくして放熱効果を高める
のが良く、そのため本考案では薄板を折曲して構
成したので、単位体積当りの表面積が大きく放熱
体が得られる。このような放熱体に充分熱を伝えるため、金属
板を介して正特性サーミスタからの熱をすべて受
熱し、それを放熱体に伝える。その時、金属板は
正特性サーミスタのソリや微少な凹凸、うねりに
十分沿わす必要がある。そのため、なるべく薄く
する必要がある。また伝熱の方向を考えると、放熱体の中は厚さ
方向に対し垂直に熱が伝わるために、この面でも
放熱体の厚さを薄くすることに限度がある。しか
し、間にはさむ金属板は厚さ方向に熱が伝わるた
め、薄ければ薄い程よい。従つて正特性サーミス
タと放熱体との間にはさむ金属板は、放熱体を構
成する金属薄板よりも薄くすれば熱結合が十分に
なり、かつ熱伝導率もよくなる。さらに、構成す
る各金属部品の材料費が少なくなり、安価で軽量
になる。また、本考案ではこれらの金属放熱体、金属
板、正特性サーミスタを絶縁性接着剤で固着して
いる。これは絶縁性接着剤の弾性と接着強度に着目し
たもので、正特性サーミスタと金属放熱体との熱
膨張係数の差による発熱体として用いた時の両者
の寸法のずれが生じたとしても、両者を十分に固
着し続けるようにしたものである。また、本考案
では金属放熱体の効果を十分に発揮するために、
表面積の大きくなる薄板の金属を折曲したものを
用いているが、絶縁性接着剤で固着すれば、放熱
体は組立時及び接着剤の硬化する時間だけ圧力を
加えておけば、その後、圧力を解放したとして
も、両者は十分に固着しており、長時間使用した
としても、薄くて効率の良い金属放熱体が変形、
座屈することがなく、また入力電力の大きな正特
性サーミスタ発熱体をその信頼性を損することな
く提供できるものである。また、両者は絶縁性接
着剤で固着されているため、両者の界面でずれや
すべりが生じたとしても、初期状態で絶縁性接着
剤は硬化しているので、両者の間にそれが移動し
て介在することはなく、接触不良が生じることは
ない。また、例え万一、そのような接触不良状態
になつたとしても、その接触不良による熱によつ
て両者ははがれる方向になり、電気的オープンと
なつて安全に動作する。以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明
すると、第３図において、１０は正特性サーミス
タ、１１はその表面に設けられた電極で、アルミ
ニウムの溶射で形成付着している。１２はアルミ
ニウム薄板をジグザグ状に折曲げて作成した金属
放熱体で、この金属放熱体１２と各電極１１との
間には第４図に示す如くアルミニウム製の金属板
１３がシリコン系の接着剤１４，１５で、電極１
１面に押圧されながら接着されている。なお、金
属板１３は金属放熱体１２よりも薄く形成されて
おり、この金属板１３は電極を兼用している。こ
の構造では、正特性サーミスタ１０の表面に存在
する微少の凹凸のため、押圧して接着することに
よつて、金属板１３と電極１０との電気的接続が
可能となつている。次表に各構造による正特性サーミスタへの入力
電力の測定結果を示し、本考案の具体的効果を明
らかにする。

【表】何れの構造も10mm×30mm×３mmの正特性サーミ
スタの最大面に電極が付与されたもので、常温抵
坑値が20Ω、キユリー温度が220℃のものを用い
た。金属放熱体は0.5mm^tのアルミニウムの薄板を
折曲げて作成し、例えば第３図に示す如く高さが
15mm、板の目数が７ケのもので、それを２ケ電極
面に固着してある。表において、は第１図に示す構造のもので、
正特性サーミスタ１の表面と金属放熱体３との表
面を研磨して圧着したもの、はそれらを導電性
接着剤７で固着したもの、は絶縁性接着剤のみ
で固着したもの、は本考案によるもので、金属
放熱体１２と正特性サーミスタ１０との間に、
0.2mm^tアルミニウムの金属板１３をはさみ、絶縁
性接着剤１４，１５で固着したものである。これ
らの各構造の試料に100Vの電圧を印加し、第３
図の矢印方向に0.07m²／minの25℃の空気を流し
た時の入力電力を測定した。この測定結果によれ
ば、本考案の場合、構造が非常に簡単になつたに
もかかわらず、従来の及びと同等以上の入力
電力が得られたことが判る。これは初期性能だけの比較であり、さらに従来
と同等以上の入力電力を確保しながら、本考案に
よれば長期間断続使用しても、絶縁性接着剤のみ
によつて正特性サーミスタと金属放熱体とを固着
しているので、両者の接着強度は強く、また両者
が実使用で発熱した時に熱膨張係数の差による寸
法のずれが生じたとしても、その弾性のずれを吸
収し、短期間ではがれたりすることもなく、電気
的接触を信頼性良く保つことができる。また万
一、接触不良が生じた場合は、両者はオープンの
方向となり、安全なものとなる。以上のように本考案によれば、薄肉の表面積の
大きな軽量化された金属放熱体を使用したとして
も、正特性サーミスタの研磨が不要で、導電性接
着剤が不要で、かつ、長期間使用したとしても金
属放熱体の変形や座屈がなく、また金属板放熱体
と正特性サーミスタとの電気的接触も長期間の実
使用にも保たれるものとなり、長期間の使用に耐
える入力電力の大きな正特性サーミスタ発熱体を
提供することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来例を示す正面図、第３
図は本考案の一実施例を示す斜視図、第４図はそ
の要部拡大図である。１０……正特性サーミスタ、１１……電極、１
２……金属放熱体、１３……金属板、１４，１５
……絶縁性接着剤。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

正特性サーミスタの電極面と、金属製薄板を折
曲して構成された放熱体との間に、上記放熱体を
構成する金属製薄板の厚さよりも薄い金属板をは
さんで絶縁性接着剤で固着し、上記金属板または
金属放熱体が電極を兼ねる正特性サーミスタ発熱
体。