(57)【要約】【課題】小型で高信頼性の正特性サーミスタ装置の提供を図る。【解決手段】正特性サーミスタ装置１は、正特性サーミスタ素子５と端子板６Ａ，６Ｂとケース２とを備える。正特性サーミスタ素子５は駆動電極を備える。端子板６Ａ，６Ｂは駆動電極に接触し、正特性サーミスタ素子５への給電を行う。ケース２は正特性サーミスタ素子５と端子板６Ａ，６Ｂとに接触し、正特性サーミスタ素子５の駆動熱を放熱する。ここで、ケース２は、その構成金属がアルミニウムであり、そのアルミニウムの絶縁性酸化膜であるアルマイトが表面全面に設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動電極を備える正特性サーミスタ素子と、
前記駆動電極に接触し、前記正特性サーミスタ素子への給電を行う端子部と、
前記正特性サーミスタ素子と前記端子部とのうちの少なくとも一方に接触し、前記正特性サーミスタ素子の駆動熱を放熱する放熱部と、
を備え、
前記放熱部は、前記駆動電極または前記端子部に対面する表面が、当該放熱部の構成金属を表面処理することにより形成した絶縁性膜である正特性サーミスタ装置。
【請求項２】
前記放熱部は、表面全面が前記絶縁性膜である請求項１に記載の正特性サーミスタ装置。
【請求項３】
前記絶縁性膜は、前記放熱部の構成金属を酸化処理することにより形成した、請求項１または２に記載の正特性サーミスタ装置。
【請求項４】
前記放熱部は、前記構成金属がアルミニウムであり、前記絶縁性膜がアルマイト皮膜である、請求項１〜３のいずれかに記載の正特性サーミスタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は発熱体あるいは電流制御用として使用される正特性サーミスタ素子と、正特性サーミスタ素子の駆動熱を放熱する放熱部と、を備える正特性サーミスタ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
温風ヒータやエアコン用の補助ヒータなどに用いる発熱体に、正特性サーミスタ素子を用いた正特性サーミスタ装置が利用されている。
【０００３】
図１は従来の正特性サーミスタ装置の構成例を示す図であり、図１（Ａ）は送風方向から見た正面図、図１（Ｂ）は送風方向に垂直な方向から見た側面の要部断面図である。
【０００４】
正特性サーミスタ装置１０１は、ケース１０２と端子部１０３とを備え、端子部１０３に接続されるリード線１０４からの給電により駆動する。ケース１０２は、その上面および下面に駆動熱を放熱するための放熱フィン１０２Ｃが設けられている。
【０００５】
ケース１０２は、蓋部１０２Ａと底部１０２Ｂとを互いに嵌め合わせて構成していて、その内部空間に、正特性サーミスタ素子（ＰＴＣ素子）１０５と端子板１０６Ａ，１０６Ｂと絶縁板１０７Ａ，１０７Ｂとを内装する。ＰＴＣ素子１０５は上主面と下主面に駆動電極（不図示）を備える。端子板１０６Ａ，１０６Ｂは金属材製であり、それぞれＰＴＣ素子１０５の上主面と下主面とに積載配置していて、ＰＴＣ素子１０５の駆動電極に導通するとともに端子部１０３の一方に導通する。絶縁板１０７Ａ，１０７Ｂは絶縁性を有し、それぞれ端子板１０６Ａの上主面と端子板１０６Ｂの下主面とに積載配置していて、端子板１０６Ａ，１０６Ｂと放熱ケース１０２との間の絶縁性を確保する。端子板１０６Ａ，１０６Ｂは、放熱ケース底板１０２Ｂの内壁部１０２Ｄに対して間隔を隔てて配置していて、図中に矢示する側方間隔を隔つことで、電気用品で規定される絶縁耐圧をクリアするようにしている。
【特許文献１】特公平７−３４３９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記構成では、放熱ケースを絶縁構造とするために絶縁板を使用していて、正特性サーミスタ装置の部品点数が多い。これにより、組み立て時の絶縁板の配置ズレや寸法ズレによって、製品毎の熱伝導性のバラツキが大きくなるとともに、発熱子であれば製品毎の消費電力バラツキが大きくなってしまう。また、絶縁板の厚み分、および、端子板の側方間隔の分だけ製品サイズが大型化する上、素子側方の空間に粉塵などの異物混入が生じることで端子板と放熱ケースとの間に導電経路が形成されてスパーク破壊が生じる危険性もある。
【０００７】
そこで本発明は、上述の問題点を解消して、電気用品で規定される絶縁耐圧をクリアしながら、製品サイズを小型化し、製品毎の熱伝導性や消費電力を均一化した正特性サーミスタ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の正特性サーミスタ装置は、正特性サーミスタ素子と端子部と放熱部とを備える。正特性サーミスタ素子は駆動電極を備える。端子部は駆動電極に接触し、正特性サーミスタ素子への給電を行う。放熱部は正特性サーミスタ素子と端子部とのうちの少なくとも一方に接触し、正特性サーミスタ素子の駆動熱を放熱する。ここで、放熱部は、駆動電極または端子部に対面する表面が、当該放熱部の構成金属を表面処理することにより形成した絶縁性膜である。
【０００９】
この構成では、正特性サーミスタ素子の駆動熱を放熱する放熱部の、駆動電極または端子部に対面する表面を、当該放熱部の構成金属を表面処理することにより形成した絶縁性膜とする。したがって、絶縁板を省いても絶縁性が担保され、部品点数を削減するとともに端子板の側方間隔を狭めて小型化できる。その上、放熱ケース内の空間を減らして異物混入によるスパーク破壊の危険性を低減できる。さらには放熱部の構成金属の酸化還元反応による絶縁性膜は、構成金属に比べて伝熱性が殆ど変わらず、絶縁板を省く分だけその位置ずれや寸法ズレの影響を除くことができ、正特性サーミスタ装置の熱伝導性や発熱子の消費電力を均一化できる。
【００１０】
放熱部は、表面全面が絶縁性膜であってもよい。この場合、放熱ケース全体を酸化液槽に沈めて陽極酸化法などの酸化処理によって絶縁性膜を形成でき、製造工程の簡易化が図れる。
【００１１】
放熱部は、構成金属がアルミニウムであり、絶縁性膜がアルマイト皮膜であってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、正特性サーミスタの駆動熱を放熱する放熱部の駆動電極または端子部に対面する表面を、当該放熱部の構成金属の表面処理により形成した絶縁性膜とするので、絶縁板を用いなくても絶縁性を担保できる。これにより、電気用品で規定される絶縁耐圧をクリアしながら、製品サイズを小型化し、製品毎の熱伝導性や消費電力を均一化した高信頼性の正特性サーミスタ装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明の実施形態に係る正特性サーミスタ装置を発熱子として利用する場合の構成例について説明する。
図１（Ａ），（Ｂ）は、本実施形態に係る正特性サーミスタ装置１の送風方向から見た正面図と、送風方向に垂直な方向から見た側面断面図である。
【００１４】
正特性サーミスタ装置１は、ケース２と端子３とを備え、端子３に接続されるリード線４からの給電により駆動する。ケース２は本発明の放熱部に想到し、上面および下面に、駆動熱を放熱する複数の放熱フィン２Ｃを備え、蓋部２Ａと底部２Ｂとを互いに嵌め合わせて構成している。
【００１５】
蓋部２Ａは、上面部２１Ａと外壁部２２Ａと内フランジ部２３Ａとを備える。上面部２１Ａは板状の部位である。外壁部２２Ａは上面部２１Ａの送風方向の端部から下方に立設する部位である。内フランジ部２３Ａは外壁部２２Ａの先端から送風方向内側に折り返された部位である。底部２Ｂは、下面部２１Ｂと内壁部２２Ｂと外フランジ部２３Ｂとを備える。下面部２１Ｂは板状の部位である。内壁部２２Ｂは下面部２１Ｂの送風方向の端部より内側から上方に立設する部位である。外フランジ部２３Ｂは内壁部２２Ｂの先端から送風方向外側に折り返された部位である。
【００１６】
ケース２の上面部２１Ａと下面部２１Ｂと内壁部２２Ｂとに囲まれる内部空間には、正特性サーミスタ素子（ＰＴＣ素子）５と端子板６Ａ，６Ｂとを内装している。ＰＴＣ素子５は上面と下面に駆動電極（不図示）が形成されていて、上面の駆動電極は端子板６Ａに接触して電気的に接続され、下面の駆動電極は端子板６Ｂに接触して電気的に接続されている。端子板６Ａ，６Ｂは金属材製からなり、ＰＴＣ素子５の駆動電極に導通するとともに端子３の一方に導通する。端子部６Ａ，６Ｂと端子３とが本発明の端子部を構成する。したがって、リード線４から端子板６Ａ，６Ｂ間のＰＴＣ素子５に給電がなされる。
【００１７】
蓋部２Ａと底部２Ｂとは、それぞれの表面にアルマイト皮膜を設けたアルミニウム製であって、蓋部２Ａの上面部２１Ａが端子板６Ａの上面に接触し、底部２Ｂの下面部２１Ｂが端子板６Ｂの下面に接触する。また、端子板６Ａ，６ＢおよびＰＴＣ素子５の送風方向の端部は、底部２Ｂの内壁部２２Ｂに接触する。
【００１８】
蓋部２Ａの上面部２１Ａの下面から内フランジ部２３Ａの上面までの高さ方向の寸法は、底部２Ｂの下面部２１Ｂの上面から外フランジ部２３Ｂの下面までの高さ方向の寸法と略等しくしている。また、内フランジ部２３Ａと外フランジ部２３Ｂとが対面するようにしている。そして、内フランジ部２３Ａと外フランジ部２３Ｂとの間に、直径方向に弾性変形可能なＣ字形状の弾性ピン９を介在させる。これにより、上面部２１Ａと下面部２１Ｂとの間を間隔自在にするとともに、上面部２１Ａと下面部２１Ｂとの間で、ＰＴＣ素子５と端子板６Ａ，６Ｂとを弾性狭持するようにしている。
【００１９】
端子板６Ａ，６Ｂは、ケース２の表面のアルマイト皮膜に接触する。アルマイト皮膜は、蓋部２Ａおよび底部２Ｂの構成金属であるアルミニウムの陽極酸化法による酸化処理して形成した絶縁性膜であって、ここでは約３０〜５０μｍの厚みとして形成している。このアルマイト皮膜は蓋部２Ａおよび底部２Ｂをそれぞれ陽極として酸化液中で酸化させる陽極酸化処理を行い、皮膜に形成されるポーラスを封孔処理することで形成可能であり、アルミニウムと比べて熱伝達性が殆ど損なわれないという特徴がある。このため、アルマイト皮膜によって絶縁板が無くても端子板６Ａ，６Ｂとケース２との間の絶縁性を確保でき、正特性サーミスタ装置１に電気用品で規定される絶縁耐圧をクリアさせることが可能になる。
【００２０】
以上の構成により、絶縁板を省けるとともに端子板６Ａ，６Ｂと内壁部２２Ｂとの間の側方間隔を狭められ、ケース２のサイズを抑えて小型化できる。その上、絶縁板を省くことで絶縁板の配置ズレや寸法ズレによる製品毎の特性バラツキを抑制でき、正特性サーミスタ装置１の熱伝導性や消費電力を均一化できる。また、ケース２内の空間を減らして異物混入によるスパーク破壊の危険性を低減できる。
【００２１】
なお、アルマイト皮膜については、ＰＴＣ素子５の駆動電極や端子板６Ａ，６Ｂなどに対面する位置にのみ設けてもよい。その場合、該当位置にのみ酸化雰囲気下でレーザなどによる加熱を行えば、アルマイト皮膜の形成位置を制御することが可能になる。
【００２２】
次に、熱伝達効率について説明する。図３は対象構成と比較構成とによる熱伝達効率の違いについて説明する図である。
【００２３】
ここで、対象構成５０Ａと比較構成５０Ｂとでは各層（放熱層５１、絶縁層５２、端子層５３、ＰＴＣ層５４）の材質や厚みが同一であるが、対象構成５０Ａは放熱層５１Ａと一体の絶縁層５２Ａを備え、一方、比較構成５０Ｂは放熱層５１Ｂと別体の絶縁層５２Ｂを備える。
【００２４】
この場合、比較構成５０Ｂでは絶縁層５２Ｂと放熱層５１Ｂとの間に接触面積が小さい界面が存在するため、絶縁層５２Ｂと放熱層５１Ｂとの界面での伝熱抵抗が加わり、伝熱効率が低下する。
【００２５】
一方、対象構成５０Ａでは、絶縁層５２Ａと放熱層５１Ａとの間は連続するので、界面の数が減り、伝熱効率が改善する。
【００２６】
上述の実施形態では、ケース２をアルミニウム製として、その表面にアルマイト皮膜を設けたので、対象構成５０Ａの放熱層５１Ａに対応するアルミニウムと、絶縁層５２Ａに対応するアルマイト皮膜とが連続する構成となり、伝熱効率が改善したものとなる。
【００２７】
なお、上述の実施形態ではケースを、アルマイト皮膜を形成したアルミニウム製としたが、この発明は他の金属材によるケースであっても、その金属材の酸化処理により形成した絶縁性膜が存在すれば同様に実施できる。なお、絶縁性膜はアルマイトのような金属酸化膜に限らず、金属窒化膜など絶縁性があればどのようなものでもよい。例えば、窒化アルミニウムは熱伝導率と絶縁性が高く、好適に用いることができる。このような窒化アルミニウム膜は、窒素ブロー放電下での窒化処理など、種々の方法により形成することができる。また、正特性サーミスタ装置は発熱装置として用いる他にも、電流制限用装置としても使用できる。また、ケースの形状や構成部材についてはどのようなものであってもよく、ＰＴＣ素子の端子との絶縁性が確保できるように、ＰＴＣ素子の端子に対面する表面に絶縁性膜が形成されていればよい。
【００２８】
上述の実施形態で示したように本発明は実施できるが、本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく特許請求の範囲によって示され、本発明の範囲には特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】従来の正特性サーミスタ装置の構成例を説明する図である。
【図２】本発明の実施形態に係る正特性サーミスタ装置の構成例を説明する図である。
【図３】対象構成と比較構成とによる熱伝達効率の違いについて説明する図である。
【符号の説明】
【００３０】
１…正特性サーミスタ装置
２…ケース
２Ａ…蓋部
２Ｂ…底部
２Ｃ…放熱フィン
２１Ａ…上面部
２１Ｂ…下面部
２２Ａ…外壁部
２２Ｂ…内壁部
２３Ａ…内フランジ部
２３Ｂ…外フランジ部
３…端子
４…リード線
５…正特性サーミスタ素子
６Ａ，６Ｂ…端子板
９…弾性ピン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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