KR20100091101A

KR20100091101A - 발열체장치 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20100091101A
Application number: KR1020097026742A
Authority: KR
Inventors: 이와오 안도
Original assignee: 유칸 가부시끼카이샤
Priority date: 2007-12-13
Filing date: 2008-12-11
Publication date: 2010-08-18
Also published as: CN101779521A; JPWO2009075310A1; WO2009075310A1; US20100264127A1; EP2182773A4; EP2182773A1

Abstract

발열체장치는, 주연부(6, 9)가 기밀하게 연결되는 제 1 케이스판(2a) 및 제2 케이스판(2b)로 이루어지는 금속제의 방열케이스(2)를 구비한다. 상기 양 케이스판(2a, 2b) 사이에는, 전극판(16)을 통하여 복수개의 자기반도체 발열체(14)가 협지된다. 상기 각 전극판(16)으로의 전기공급로(4b)는, 상기 방열케이스(2)의 내부에 대해서 기밀하게 설치된다. 게다가, 상기 제 1 케이스판(2a)의 내면(8)과 상기 제2 케이스판(2b)의 내면(12)에 상호 접근방향으로의 견인력이 상시 작용하도록, 상기 방열케이스(2) 내의 중공부분이 진공 상태로 유지된다.

발열체, 방열케이스, 자기반도체,

Description

발열체장치 및 그 제조 방법{HEATING ELEMENT DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은, 자기(磁器)반도체 발열체를 이용한 발열체장치와 그 제조 방법에 관한 것이다.

하기의 특허 문헌 1에는, 금속제의 평평한 방열케이스 내에 자기반도체 발열체를 복수개 설치한 발열체장치가 기재되어 있다. 상기 방열케이스는, 제 1 케이스판과 제2 케이스판과의 조합으로 형성된다. 상기 방열케이스의 내면, 즉, 상기 각 케이스판의 내면에는, 절연층을 통하여 전극판이 고정되어 있다. 그리고, 그 전극판 사이에는, 복수개의 자기반도체 발열체가 분포되어 있다. 상기 발열체장치는, 물이나 기름 등의 액체의 가열원으로서 이용하면 매우 적합한 것이며, 예를 들면, 전기 온수기, 전기 면 삶는 기기, 튀김(후라이나 튀김 등)용의 전기 프라이어, 공기조절용 가습기 등에 대해서, 그의 열원으로서 내장된다.

이런 종류의 발열체장치에 있어서는, 열효율을 향상시키는 관점에서, 상기 각 자기반도체 발열체와 상기 방열케이스와의 사이(즉, 상기 각 자기반도체 발열체와 상기 전극과의 사이 및, 그 전극과 상기 방열케이스와의 사이)가 항상 확실하게 압접되어 있을 것을 필요로 한다. 압접 상태가 나쁘거나 압접력이 약하거나 하면, 상기 각 자기반도체 발열체로부터 충분한 발열을 얻을 수 없기도 하고, 상기 각 자기반도체 발열체로부터 상기 방열케이스에의 열전도가 불량이 되거나 하기 때문이다.

종래, 상기 각 자기반도체 발열체와 상기 방열케이스와의 사이의 압접력은, 다음과 같이 하여 유지되고 있었다. 즉, 상기 제 1 케이스판과 상기 제2 케이스판과의 사이에 상기 자기반도체 발열체를 가압하여 협지시킨 상태에서, 상기 양 케이스판의 중앙부와 주연부의 합계 2개소를 서로 연결함으로써, 상기 압접력이 유지되고 있었다.

또한, 상기 방열케이스는, 내부에 액체가 들어가지 않게 케이스 외의 가열 대상에 대해서는 액밀하게 구성되는 한편, 상기 전극판에 접속되는 도선의 취출통을 통하여, 액체 용기 외의 대기에 대해서는 연통 상태로 되어 있었다.

그런데, 상기와 같은 발열체장치는, 자기반도체 발열체의 개수가 5~10개로 적은 소출력 발열체장치(소형 발열체장치)로부터, 자기반도체 발열체의 내장 개수가 수 십개 정도까지 되는 대출력 발열체장치(대형 발열체장치)까지, 여러 가지 출력의 것이 있으며, 자기반도체 발열체의 사용수가 많은 것일 수록 출력이 커지고, 상기 방열케이스의 면적도 커진다.

그러나, 상기 종래의 압접 형태는, 대출력용의 발열체장치에 적용하기에는 적합하지 않았다. 즉, 상기 방열케이스가 크면 그 중앙부로부터 주연부까지의 거리가 크기 때문에, 중앙부와 주연부만을 서로 연결하는 종래의 압접 형태에서는, 그 사이에 설치되는 다수의 자기반도체 발열체의 모두에 대해서 치우침 없이 상기 방열케이스를 강하게 가압시키는 것이 어렵기 때문이다.

또한, 다른 문제로서, 상기 종래의 발열체장치는, 장기간 사용하고 있는 동안에 출력이 저하해 버리는 경우가 있었다. 상기 발열체장치는, 가동시와 비가동시에 그 전체가 고온과 저온으로 크게 변화한다. 이 대폭적인 온도 변화는, 사용 기간을 통해서 몇 번이나 반복된다. 이 때문에, 각 부의 팽창 계수의 차이나 방열케이스의 금속 피로 등에 의해, 자기반도체 발열체와 방열케이스와의 사이의 압접 상태가 나빠져 버리거나 상호간의 압접력이 약해져 버리거나 한다. 이것이 출력 저하의 원인이라고 생각된다.

이 문제는, 발열체장치의 사이즈가 크면 클수록, 보다 현저하게 나타난다. 그것은, 발열체장치가 크면 클수록, 상기 방열케이스의 중앙부로부터 주연부까지의 거리가 길기 때문에, 장기간에 걸친 온도 변화의 반복에 의한 각 부의 일그러짐의 영향이 보다 커져 버리기 때문이다.

또 다른 문제도 있다. 상기와 같이, 종래의 방열케이스는, 가열해야 할 액체의 용기 외의 대기에 대해서 연통 상태로 되어 있었다. 이 때문에, 방열케이스가 고온과 저온을 반복하는 것에 의해 외기가 케이스 내로 자유롭게 출입한다. 따라서, 외기의 습도가 높은 경우에는, 온도 하강시에 방열케이스 내에 결로가 생기고, 이것이 절연 불량이나 누전의 원인이 되거나 전극판을 산화시켜 접촉 불량의 원인이 되거나 하여, 발열체장치의 수명을 해치는 일이 많았다.

[특허 문헌 1] 실공평4－36071호 공보

본 발명은, 상기와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 출력 또는 사이즈의 대소에 관계없이 양호한 성능이 보증되며, 또한 그 성능이 장기간 유지되고 게다가 수명도 긴 발열체장치를 제공하려고 하는 것이다. 　또한, 본 발명은, 상기 발열체장치의 제조 방법을 제공하려고 하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명과 관련된 발열체장치는, 주연부가 기밀하게 연결되는 제 1 케이스판 및 제2 케이스판으로 이루어지는 금속제의 방열케이스와, 상기 양 케이스판 사이에 협지되어 상기 방열케이스 내에 분포되는 복수개의 자기반도체 발열체와, 상기 각 케이스판의 내면측에서 상기 각 자기반도체 발열체에 접촉하는 전극판과, 상기 각 전극판과 이것에 대응하는 상기 각 케이스판의 내면과의 사이를 절연하는 절연층,을 구비하며, 상기 각 전극판으로의 전기공급로가 상기 방열케이스의 내부에 대해서 기밀하게 설치되며, 또한, 상기 제 1 케이스판의 내면과 상기 제2 케이스판의 내면에 상호 접근방향으로의 견인력이 상시 작용하도록 상기 방열케이스내의 중공부분이 진공 상태로 유지되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 상기 전기공급로를 통하여 상기 각 전극판에 통전함에 의해, 상기 각 자기반도체 발열체가 발열한다. 이 열은 상기 방열케이스에 전도되어 외부로 방출된다. 상기 절연층은, 상기 전극판에 공급되는 전력이 상기 각 케이스판으로 누전되는 것을 방지한다.

본 발명에 있어서는, 상기 제 1 케이스판과 상기 제2 케이스판의 주연부가 기밀하게 연결되며, 또한 상기 각 전극판으로의 전기공급로가 상기 방열케이스의 내부에 대해서 기밀하게 설치된다. 그리고, 상기 제 1 케이스판의 내면과 상기 제2 케이스판의 내면에 상호 접근방향의 견인력이 상시 작용하도록, 상기 방열케이스내의 중공부분이 진공 상태로 유지된다. 이 때문에, 발열체장치의 출력이나 사이즈의 대소에 관계없이, 상기 각 케이스판의 내면과 상기 각 자기반도체 발열체와의 사이에 소정의 압접력을 치우침 없이 부여할 수가 있다. 이것에 의해, 출력 또는 사이즈의 대소에 관계없이, 발열체장치의 양호한 성능이 보증된다.

또한, 진공에 의해 유지되는 압접력은, 큰 온도 변화의 반복에 의해 장치의 각 부에 종래 생기기 쉬웠던 일그러짐에 대해서 양호한 내성을 가져온다. 또한 만일 장치 각 부에 일그러짐이 생겨 버렸을 경우라도, 상기 진공에 의한 압접력은 지속되므로, 발열체장치의 성능의 저하가 방지된다.

게다가, 상기 방열케이스의 내외가 기밀하게 차단되어 있으므로, 방열케이스의 내부에 결로를 발생시키는 일이 없다. 이 때문에, 종래 볼 수 있었던 결로에 의한 장해가 발생할 여지가 없고, 발열체장치의 수명이 길어진다.

한편, 본 발명과 관련된 발열체장치의 제조 방법은, 상기 발열체장치로서 완성되기 전의 반제품의 일부에 상기 중공부분에 연통하는 통기공을 마련하고, 그 통기공을 가지는 반제품을 기밀조 내에 넣고 그 기밀조 속을 진공상태로 하여, 그 기밀조내에서 상기 통기공을 기밀하게 폐색하는 것을 특징으로 한다.

[도 1] 본 발명의 일 실시형태와 관련된 발열체장치의 전체 구성 및 설치 상태를 나타내는 부분단면도이다.

[도 2] 도 1의 방열케이스 및 발열 기구의 분해사시도이다.

[도 3] 도 1의 도선취출부의 단면도이다.

[도 4] 다른 실시형태와 관련된 발열체장치의 (a)정면도 및 (b)저면도이다.

[도 5] 방열케이스의 감압 공정의 다른 예를 나타내는 설명도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 대해 설명한다.

도 1은, 본 발명의 일 실시형태와 관련된 발열체장치의 전체 구성 및 설치 상태를 나타내는 부분단면도, 도 2는, 도 1의 방열케이스 및 발열 기구의 분해사시도, 도 3은, 도 1의 도선취출부의 단면도, 도 4는, 다른 실시형태와 관련된 발열체장치의 정면도(a) 및 저면도(b), 도 5는 방열케이스의 감압 공정의 다른 예를 나타내는 설명도이다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태와 관련된 발열체장치(1)은, 기밀성이 부여된 박형의 방열케이스(2)와, 그 방열케이스(2) 내에 설치되는 발열 기구(3)과, 도선취출부(5)를 구비하고 있다.

상기 방열케이스(2)는, 상측의 제 1 케이스판(2a)과 하측의 제2 케이스판(2b)의 조합으로 형성된다. 도 1의 예에서는, 상기 방열케이스(2)가 위로부터 보아서 원형상으로 되어 있지만, 이것에 한정되지 않고, 사각형이나 다른 형상이어도 괜찮다.

상기 제 1 케이스판(2a)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 주연에 외향 플랜 지(6)을 가지는 얕은 바닥의 원통 용기형상을 이루고 있고, 그 내부의 중앙부에는 2개의 스테이보스(7, 7)가 용접에 의해 고정되어 있다. 이러한 스테이보스(7, 7)에는 설치나사(21, 21)가 나사 결합된다. 상기 제 1 케이스판(2a)의 내면(8)은, 상기 발열체장치(1)의 조립상태에 있어서, 상기 제2 케이스판(2b)과의 사이에서 상기 발열 기구(3)을 가압하여 협지하기 위한 가압면으로서 작용한다.

상기 제2 케이스판(2b)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 주연에 외향 플랜지(9)를 가지는 쉘로우 드로잉된 원형접시형상을 이루고 있고, 그 중앙부에는 도선 취출공(10)이 형성되며, 그 도선 취출공(10)의 양측에는, 상기 설치나사(21, 21)을 받아들이는 설치나사 삽통공(10a, 10b)이 형성되어 있다. 　또한, 상기 제2 케이스판(2b)에는, 하방으로 돌출된 링형상 볼록부(11)가 형성되어 있다. 이 링형상 볼록부(11)는, 상기2개의 설치나사 삽통공(10a, 10b)을 둘러싸도록 형성되며, 또한, 상기 도선 취출공(10)과 동심상태로 설치되어 있다. 상기 제2 케이스판(2b)의 내면(12)은, 상기 발열체장치(1)의 조립 상태에 있어서, 상기 제 1 케이스판(2a)과의 사이에 상기 발열 기구(3)을 가압하여 협지하기 위한 가압면으로서 작용한다. 상기 제2 케이스판(2b)에는, 강도를 높이기 위해서 필요에 따라서 리브(11a)를 마련할 수도 있다.

상기 양 케이스판(2a, 2b)은, 예를 들면, 티탄, 지르코늄, 스텐레스강 등 , 내식성 및 내약품성이 뛰어난 금속재료로 형성된다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 조립시에 상기 양 케이스판(2a, 2b)을 맞추면, 상기 외향 플랜지(6, 9)가 서로 밀착한다. 이 조합 상태에 있어서, 도 2에 나타내는 바와 같이, 상기 설치나사(21, 21)가 상기 설치나사 삽통공(10a, 10b)에 삽통되며, 상기 설치나사(21, 21)의 첨단측이 상기 스테이보스(7, 7)에 나사 삽입된다. 이에 의해, 상기 양 케이스판(2a, 2b)이 서로 결합된다. 따라서, 상기 스테이보스(7, 7)의 길이는, 상기 양 케이스판(2a, 2b)을 조합했을 때에 상기 제2 케이스판(2b)에 접촉하지 않는 길이가 된다.

상기 발열 기구(3)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 복수개(도 2의 예에서는 8개)의 자기반도체 발열체(이하, PTC라고 칭한다)(14)와, 그 각 PTC(14)의 분포의 위치 결정을 실시하는 위치 결정판(15)과, 상기 각 PTC(14)의 상하 각면에 접촉하는 전극판(16, 16)을 구비하고 있다.

상기 각 PTC(14)는, 양의 저항 온도 특성을 가지는 원판상의 것이 되며, 상하 양면에 오옴성 접촉 전극(14a)을 일체로 가지고 있다. 상기 PTC(14)는 모두 동일 구조로 하고, 동일 형태 동일 크기로 하는 것이 통상적이지만, 그 중에서도 특히, 적어도 두께만은 동일할 것을 필요로 한다.

상기 위치 결정판(15)은, 예를 들면 적층 마이카제의 도너츠 형상의 것이 되며, 주위방향으로 등간격으로 상기 PTC(14)의 개수와 동일 개수의 위치결정공(15a)을 구비하고 있다. 상기 각 위치결정공(15a)내에는, 상기 각 PTC(14)가 적합한 상태로 삽입된다. 상기 각 PTC(14)는, 상기 방열케이스(2)내에 균등한 간격을 두고 균형 있게 분포시키는 것이 바람직하다. 그 결과, 상기 방열케이스(2)내에는, 상기 PTC(14)를 제외한 부분으로서, 중공부분이 균형 있게(치우침 없이) 분포하게 된다.

상기 각 전극판(16)은, 알루미늄, 동, 은, 혹은 이들의 합금에 의해 도너츠 형상으로 형성되어 있다. 상기 각 전극판(16)의 내측단 연부에는, 내부도선(4a)의 내측단이 각각 접속되어 있다.

상기 발열 기구(3)와 상기 각 케이스판(2a, 2b)의 사이에는, 폴리이미드 또는 폴리테트라플로로에틸렌 등의, 내열성을 가지는 절연시트(17)가 개재 된다. 상기 각 절연시트(17)는, 상기 각 전극판(16)과 이에 대응하는 상기 각 케이스판(2a, 2b)의 내면(8, 12)의 사이를 전기적으로 절연하는 절연층이 된다. 상기 각 절연시트(17)도, 상기 위치 결정판(15), 상기 각 전극판(16)과 마찬가지로, 장치 조립시에 상기 스테이보스(7, 7)를 피할 수 있도록, 중앙 공을 가지는 도너츠형상으로 되어 있다.

다음으로, 상기 도선취출부(5)에 대해 설명한다. 상기 도선취출부(5)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 상기 방열케이스(2)의 하측면에 고착된다. 상기 도선취출부(5)는, 상기 각 전극판(16)으로의 전기공급로(4b)를 상기 방열케이스(2)의 내부에 대해서 기밀 상태로 설치함과 함께, 상기 발열체장치(1)를 설치 대상물(22)에 설치하기 위한 설치부로서 작용한다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 상기 도선취출부(5)는, 스페이서(18)와 시일 샤프트(19)를 구비하고 있다. 상기 스페이서(18)는 금속제의 바닥이 있는 통체이며, 그 저부에는, 상기 시일 샤프트(19)를 연결하기 위한 샤프트 연결공(20)이 형성되어 있다. 　또한, 상기 스페이서(18)의 상향 개구부의 주연에는, 외향 플랜지(23)가 형성되어 있다. 상기 외향 플랜지(23)는, 상기 스페이서(18)를 상기 방열케이스(2)에 고착할 때에, 상기 제2 케이스판(2b)의 상기 링형상 볼록부(11)에 밀착한 다(도 1 참조). 상기 스페이서(18)에는 작은 통기공(24)이 형성되어 있다. 이 통기공(24)은, 후술하는 바와 같이, 상기 방열케이스(2)내를 감압하여 진공으로 하기 위한 것이다. 상기 통기공(24)은, 상기 방열케이스(2)내를 진공으로 한 뒤에는 막을 필요가 있으므로, 작은 구멍으로 하는 것이 바람직하다. 상기 스페이서(18)는, 상기 양 케이스판(2a, 2b)와 같은 금속재료로 형성된다.

상기 시일 샤프트(19)는, 상기 전기공급로로서의 2개의 외부도선(4b, 4b)가 삽통되는 샤프트부(25)와, 그 샤프트부(25)와 상기 2개의 외부도선(4b, 4b)의 사이를 기밀하게 시일하는 시일재(26)를 구비한다.

상기 샤프트부(25)는, 상단 측에 상기 스페이서(18)로의 연결부(31)를 가지며, 하단측의 외주에, 상기 설치 대상물(22)로의 설치용 나사홈(27)을 가진다. 상기 샤프트부(25)에는, 상기 외부도선(4b, 4b)을 삽통하기 위한 2개의 외부도선 삽통공(28, 28)이 형성되어 있다. 상기 샤프트부(25)도, 상기 양 케이스판(2a, 2b)과 같은 금속재료로 형성된다.

상기 연결부(31)는, 상기 샤프트부(25)의 외경 보다 약간 작은 소경부(29)와, 상기 소경부(29)와 상기 샤프트부(25)의 외주면의 사이에 형성되는 단차부(30)를 구비한다. 상기 스페이서(18)로의 상기 샤프트부(25)의 연결 상태에 있어서, 상기 소경부(29)는, 상기 스페이서(18)의 상기 샤프트 연결공(20)에 적합한 상태로 삽입되며, 상기 단차부(30)가 상기 스페이서(18)의 저면의 일부에 접촉한다. 이 상태에서, 상기 시일 샤프트(19)가 상기 스페이서(18)에 대해서 적당한 고착 방법으로 기밀하게 접합된다. 구체적인 고착 방법으로서는, 상기 스페이서(18)의 내측 으로부터 용접하는 등의 방법을 들 수 있다.

상기 시일재(26)로서는, 상기 샤프트부(25)와 상기 외부도선(4b, 4b)의 사이에 확실한 기밀성을 부여할 수 있는 시일재로서, 내열성, 내압성 등, 상기 발열체장치(1)의 사용환경에 견디기 위해 필요한 성능을 갖춘 적당한 공지의 것을 사용한다. 예를 들면, 고열로 녹인 유리를 봉입하는 기밀 시일(hermetic seal)을 이용할 수가 있거나 혹은 상기 조건을 만족하는 접착제로서 알루미나를 주성분으로 하여 알코올계 용제를 용매로 하는 무기 접착제 등을 사용할 수가 있다. 또한 상기 샤프트부(25)와 상기 외부도선(4b, 4b)의 사이의 상기 시일재(26)에 의한 시일은, 그 시일 작업의 용이성의 관점에서, 상기 샤프트부(25)를 상기 스페이서(18)에 고착하기 전에 실시하는 것이 바람직하다.

다음으로, 상기 발열체장치(1)의 제조 방법에 대해 설명한다. 상기 발열체장치(1)의 제조는, 상기 방열케이스(2) 속으로의 상기 발열 기구(3)의 설치 공정, 상기 방열케이스(2)의 접합 공정, 상기 방열케이스(2)로의 상기 도선취출부(5)의 결합 공정, 상기 방열케이스(2) 내를 진공으로 하는 감압 공정의 순서로 행해진다.

상기 방열케이스(2) 속으로의 상기 발열 기구(3)의 설치 공정으로서, 우선 상기 제 1 케이스판(2a)의 내부에 상기 스테이보스(7, 7)를 스폿 용접 등의 방법으로 고착한다. 그 다음으로, 상기 제 1 케이스판(2a)의 내면에 상기 절연시트(17)를 세트한다. 상기 절연시트(17)의 중앙부에는 구멍이 형성되어 있으므로, 상기 스테이보스(7, 7)를 피해 세트할 수가 있다. 상기 제2 케이스판(2b)의 내면에도 절연시트(17)를 세트해 둔다. 그 후, 상기 제 1 케이스(2a)의 상기 절연시트(17) 위에 상기 발열 기구(3)를 설치한다.

구체적으로는, 상기 절연시트(17) 위에 한 장의 전극판(16)을 겹치고 그 위에 상기 위치 결정판(15)과 상기 각 PTC(14)를 설치하며, 게다가 그 위에 또 한 장의 전극판(16)을 설치한다. 이 때, 상기 양전극판(16)에 접속되어 있는 상기 양 내부도선(4a)의 내측 단부끼리가 서로 서로 간섭하거나 그것들이 상기 스테이보스(7, 7)와 간섭하거나 하지 않게, 상기 양 전극판(16)의 중앙 공 위에서 서로 대향하는 위치에서 만나며, 또한 상기 스테이보스(7, 7)로부터 각각 90도 떨어진 각도 위치에 상기 양 내부도선(4a)의 내측단부가 위치하도록 상기 각 전극판(16)을 설치한다. 그 후, 상기 각 내부도선(4a, 4a)을 상기 제2 케이스판(2b)의 상기 도선 취출공(10a, 10b)으로 통과시키고, 상기 외향 플랜지(6, 9)끼리가 면접촉하도록, 절연시트(17)가 이미 설치되어 있는 상기 제2 케이스판(2b)을 상기 제 1 케이스판(2a) 상에 조합한다.

그리고, 상기 제 1 케이스판(2a)의 상기 스테이보스(7, 7)와 상기 제2 케이스판(2b)의 상기 설치나사 삽통공(10a, 10b)의 위치맞춤을 실시하고, 상기 제2 케이스판(2b)의 외측으로부터 상기 설치나사 삽통공(10a, 10b)에 상기 설치나사(21)를 삽통하고, 이것을 상기 제 1 케이스판(2a)의 상기 스테이보스(7, 7) 속으로 나사 삽입한다. 이에 의해, 상기 케이스판(2a, 2b)끼리가 그들의 중앙부에서 서로 연결되고, 동시에 상기 방열케이스(2)내로의 상기 발열 기구(3)의 설치가 완료된다. 이 상태에서, 상기 방열케이스(2)의 내부에서는, 상기 제 1 케이스판(2a)의 상기 내면(8)과 상기 제2 케이스판(2b)의 상기 내면(12)으로 상기 발열 기구(3)가 가압되어 협지되어 있다. 그리고, 상기 방열케이스(2)의 내부에는 상기 PTC(14)가 균형적으로 분포되며, 이에 따라서, 각 PTC(14)끼리의 사이 및 각 PTC(14)와 상기 방열케이스(2)의 내주면의 사이에는, 중공부분이 균형적으로(치우침 없이) 분포되어 있다.

다음으로, 상기 방열케이스(2)의 접합 공정으로서, 우선 서로 면접촉하고 있는 상기 외향 플랜지(6, 9)를 외측으로부터 가압하고, 그들을 강하게 밀착시킨다. 그리고 이 상태에서, 상기 양 플랜지(6, 9)의 전체 주연을 용접하고, 양 플랜지(6, 9) 사이를 기밀하게 접합한다. 이 때, 상기 양 케이스판(2a, 2b)의 산화를 방지하기 위해, 용접은 불활성 분위기 중에서 실시하는 것이 바람직하다. 　또한, 용접의 열에 의해 내부의 상기 절연시트(17) 등이 손상하지 않게 하기 위해, 상기 양 케이스판(2a, 2b)은, 용접 중에 용접 부분 이외의 개소를 적극적으로 냉각하는 것이 바람직하다.

다음으로, 상기 방열케이스(2)로의 상기 도선취출부(5)의 결합 공정으로서, 상기 도선취출부(5)의 상기 외부도선(4b, 4b)과, 상기 전극판(16, 16)으로부터 연장되어 있는 상기 내부도선(4a, 4a)을 적당한 길이로 절단한다. 그리고, 접속용 슬리브(32)(도 1 참조)를 압착하는 등의 방법으로 상기 도선(4a, 4b)끼리를 접속한다. 그 다음으로, 상기 접속용 슬리브(32) 및 상기 도선(4a, 4b)을 상기 스페이서(18)의 내부에 수용한 상태에서, 상기 도선취출부(5)를 상기 방열케이스(2)에 대해서 기밀하게 연결한다. 구체적으로는, 상기 제2 케이스판(2b)의 상기 링형상 볼록부(11) 상에 상기 스페이서(18)의 상기 외향 플랜지(23)를 서로 겹치고 그 겹침 부의 전체 주위를 기밀하게 용접한다. 이 때, 용접의 열로 내부의 상기 도선(4a, 4b)의 내열 피복 튜브가 소실되지 않도록, 상기 스페이서(18) 내에 수용되는 상기 도선(4a, 4b)을 유리 섬유 등으로 완성된 내열 보호 튜브로 미리 덮어 두는 것이 바람직하다.

다음으로, 상기 방열케이스(2)내를 진공으로 하는 감압 공정으로서, 상기 방열케이스(2)와 상기 도선취출부(5)의 일체품인 발열체장치의 반제품을 기밀조(도시하지 않음)에 넣고, 그 기밀조 속을 진공으로 한다. 이에 의해, 상기 스페이서(18)의 상기 통기공(24)을 통하여 상기 방열케이스(2) 속의 공기가 빨아내어진다. 진공도는, 10^－2~10^－4 Torr 정도로 한다. 진공형성이 종료하면, 진공상태인 기밀조의 내부에서, 상기 스페이서(18)의 상기 통기공(24)을 빔용접 등에 의해 기밀하게 막는다. 이에 의해, 상기 발열체장치(1)가 완성된다. 상기 감압 공정의 실시에 의해, 상기 방열케이스(2) 내에 치우침 없이 분포되고 있는 중공부분이 진공 상태로 유지되고, 그 결과 상기 제 1 케이스판(2a)의 상기 내면(8)과 상기 제2 케이스판(2b)의 상기 내면(12)의 사이에, 상호 접근방향으로의 큰 견인력이 치우침 없이 상시 작용한 상태(상기 제 1 케이스판(2a)의 외면과 상기 제2 케이스판(2b)의 외면이 대기에 의해 상호 접근방향으로 강하게 가압된 상태)를 얻을 수 있다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 상기 발열체장치(1)는, 가열해야 할 액체를 저장하는 탱크(설치 대상물)(22)에 설치하여 사용할 수가 있다. 즉, 상기 방열케이스(2)가 상기 탱크(22)내에 배치되며, 상기 샤프트부(25)가 상기 탱크(22)의 설치 공(33)에 삽통된다. 상기 탱크(22)의 내면과 상기 스페이서(18)의 사이에는, 수지제 또는 고무제 등의 팩킹(34)이 개재된다. 그 팩킹(34)의 재질은, 가열되는 액체의 종류에 따라서 최적인 것이 적당 히 선택된다. 상기 탱크(22)의 외측에 돌출하는 상기 샤프트부(25)에 와셔(35)를 장착하고, 상기 나사홈(27)에 적합한 너트(36)를 단단히 조인다.

상기 외부도선(4b, 4b)을 통하여 상기 각 전극판(16, 16)에 통전함으로써, 상기 각 PTC가 발열한다. 이 열은 상기 방열케이스(2)에 전도되어, 상기 탱크(22) 내의 액체가 가열된다. 상기 절연시트(17, 17)는, 상기 각 전극판(16, 16)에 공급되는 전력이 상기 각 케이스판(2a, 2b)으로 누전되는 것을 방지한다.

상기 발열체장치(1)에 있어서, 상기 제 1 케이스판(2a) 및 상기 제2 케이스판(2b)은, 그들의 중앙부를 상기 설치나사(21, 21)로 상호 접근방향으로 조여져 있고 있고, 게다가 상기 양 케이스판(2a, 2b)의 주연부(외향 플랜지)(6, 9)가 서로 가압된 상태로 서로 연결되어 있다. 아울러, 상기 방열케이스(2) 내에 강한 진공도가 부여됨으로써, 상기 제 1 케이스판(2a)의 내면(8)과 상기 제2 케이스판(2b)의 내면(12)의 전체에 서로 접근하는 방향의 견인력이 상시 작용한 상태가 되어 있다. 이 때문에, 상기 방열케이스(2) 속이 진공으로 되어 있지 않은 종래 기술에 비해, 상기 방열케이스(2)의 내면이 상기 발열 기구(3)에 의해 강하고 그리고 치우침 없이 압접함과 함께, 이 압접력에 기인하여, 상기 각 전극판(16)과 상기 각 PTC(14)도 강한 힘으로 치우침 없이 서로 압접하고 있다. 그 결과, 상기 발열체장치(3)의 출력이나 사이즈의 대소에 관계 없이, 상기 발열 기구(3)에 있어서의 발열 효율이 양호해지며, 또한 그 발열 기구(3)에서 발생한 열의 상기 방열케이스(2)로의 전도성도 양호해진다. 이 효과는, 상기 PTC(14)를 몇 십개나 내장하고, 거기에 대응하여 상기 방열케이스(2)의 면적도 큰 대형 발열체장치에서 특히 현저하게 나타난다.

또한, 상기 발열체장치(1)에 있어서는, 진공에 의해 상기 제 1 케이스판(2a)의 내면(8)과 상기 제2 케이스판(2b)의 내면(12)의 사이에 작용하는 상호 접근방향으로의 견인력이 상기 발열체장치(1)의 사용기간 동안을 통해 지속되기 때문에, 장기사용에 의한 큰 온도 변화의 반복에 의해 장치의 각 부에 종래 생기기 쉬웠던 일그러짐에 대해서도 양호한 내성을 가지게 된다. 또한, 만일 장기사용에 의해 장치의 각 부에 일그러짐이 생겨 왔다고 해도, 진공에 의한 견인력에 의해, 상기 제 1 케이스판(2a) 및 상기 제2 케이스판(2b)의 상기 발열 기구(3)로의 치우침이 없는 큰 압접력이 높은 레벨로 유지된다. 따라서, 상기 발열체장치(1)의 성능의 저하가 방지된다.

게다가, 상기 방열케이스(2)의 내외가 기밀하게 차단되어 있으므로, 방열케이스(2)의 내부에 결로를 일으키는 일이 없다. 이 때문에, 종래 보여진 결로에 의한 장해가 발생할 여지가 없고, 상기 발열체장치(1)의 수명이 길어진다.

상기 발열체장치(1)의 각 부에 여러 가지의 변경을 가한 다른 실시형태도 채용할 수 있다.

예를 들면, 상기 실시형태에서는, 상기 PTC(14)를 8개 내장하고, 상기 방열케이스(2)가 원형인 경우에 대해 설명했지만, PTC(14)의 개수는 그것보다 적거나 많아도 본 발명은 적용 가능하며, 게다가 방열케이스의 평면 형상에도 제한은 없 다. 예를 들면, 도 4에 나타내는 것 같은 대형 사이즈(PTC(14)를 16개 내장)나, 평면에서 보아서 4각형상 등의 방열케이스(2')를 가지는 발열체장치(1')로 할 수도 있다. 출력이 큰 것은, 상기 도선취출부(5)를 복수 개소에(복수개) 설치하는 것도 가능하다.

또한, 상기 방열케이스(2)에 있어서의 상기 설치나사(21, 21)의 설치 위치는, 반드시 상기 방열케이스(2)의 중앙부 부근이 아니어도 되고, 도 2의 예보다 중앙부로부터 주연 방향에 더 벗어난 위치라도 좋다. 상기 설치나사(21, 21)의 개수에도 제한은 없고, 진공에 의해 상기 제 1 케이스판(2a)과 상기 제2 케이스판(2b)의 사이에 강한 견인력이 작용하므로, 상기 설치나사(21, 21)를 갖지 않는 형태에서의 실시도 가능해진다.

게다가 상기 방열케이스(2)의 감압 공정을 다른 방법으로 실시할 수도 있다. 예를 들면, 도 5에 나타내는 바와 같이, 진공형성용의 흡기 파이프(37)를 방열케이스(2)에 미리 일체로 형성해 두고, 진공형성 후에 상기 흡기 파이프(37)를 폐색 하고, 그 폐색부(38)보다 앞의 불필요한 부분을 컷트한다. 　또한, 상기 흡기 파이프(37)를 폐색 하는 방법을 대신하여, 상기 흡기 파이프(37)의 도중에 수동식 등의 밸브를 마련한 형태로 할 수도 있다.

Claims

주연부가 기밀하게 연결되는 제 1 케이스판 및 제2 케이스판으로 이루어지는 금속제의 방열케이스와, 상기 양 케이스판 사이에 협지되어 상기 방열케이스내에 분포되는 복수개의 자기반도체 발열체와, 상기 각 케이스판의 내면측에서 상기 각 자기반도체 발열체에 접촉하는 전극판과, 상기 각 전극판과 이것에 대응하는 상기 각 케이스판의 내면의 사이를 절연하는 절연층,을 구비하며, 상기 각 전극판으로의 전기공급로가 상기 방열케이스의 내부에 대해서 기밀하게 설치되며, 또한, 상기 제 1 케이스판의 내면과 상기 제2 케이스판의 내면에 상호 접근방향으로의 견인력이 상시 작용하도록 상기 방열케이스내의 중공부분이 진공 상태로 유지되고 있는, 발열체장치.
제1항에 있어서, 상기 발열체장치로서 완성되기 전의 반제품의 일부에 상기 중공부분에 연통하는 통기공을 마련하고, 상기 통기공을 가지는 반제품을 기밀조 내에 넣어서 상기 기밀조 속을 진공으로 하고, 상기 기밀조 내에서 상기 통기공을 기밀하게 폐색 하는, 발열체장치의 제조 방법