(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下両主面に電極層１ａ，１ｂが形成された正特性サーミスタ素子１と、該正特性サーミスタ素子１の電極層１ａ，１ｂにそれぞれ電気的に接続された第一の電極板２及び第二の電極板３とからなる正特性サーミスタ組立品において、前記第一の電極板２は、絶縁板４を保持した状態で前記正特性サーミスタ素子１の上部電極層１ａに当接する電極部２ａと、該電極部２ａから前記正特性サーミスタ素子１の主面に対して垂直方向に延長して形成された電極端子部２ｂとから構成されており、一方、前記第二の電極板３は、前記第一の電極板２によって保持された絶縁板４の上側から前記正特性サーミスタ素子１の全体を掴持した状態で前記正特性サーミスタ素子１の下部電極層１ｂに当接する電極部３ａと、該電極部３ａから前記正特性サーミスタ素子１の主面に対して垂直方向に延長して形成された電極端子部３ｂとから構成されおり、且つ前記第一の電極板２と前記第二の電極板３の絶縁は、前記絶縁板４によって確保されていることを特徴とする正特性サーミスタ組立品。
【請求項２】
前記第一の電極板２の電極部２ａは、前記絶縁板４を保持した状態で前記正特性サーミスタ素子１の上部電極層１ａに弾性接触するように形成されていることを特徴とする請求項１記載の正特性サーミスタ組立品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、各種ケース内に収納されて凍結防止用加熱装置の加熱源などとして使用される正特性サーミスタ組立品に係り、特に、正特性サーミスタ素子と電極板との接続構造に工夫を施すことにより、構成を簡略化して製造コストの低減を図ることができるとともに、正特性サーミスタ素子と電極板との正常な電気的接続状態を安定して確保することができるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、自動二輪車等のエンジンの気化器として用いられるキャブレターにおいては、使用環境やガソリン気化熱などが原因となって生じる凍結（アイシング）を防止するために各種の加熱装置が備え付けられている。この種の加熱装置としては、従来より様々な構成のものが提案され実使用に供されているが、それらの中でも、例えば、温度センサや制御回路を用いることなくキャブレター本体を安定して加熱することが可能なものの一例として、自己温度制御機能を有する正特性サーミスタ素子と電極板とからなる正特性サーミスタ組立品を加熱源として使用したものがある。図５を参照して、従来の正特性サーミスタ組立品の構成を説明する。
【０００３】
ここに示す正特性サーミスタ組立品は、上下両主面に電極層１１ａ、１１ｂが形成された円板状の正特性サーミスタ素子１１と、この正特性サーミスタ素子１１の上部電極層１１ａに電気的に接続されたコイル状の電極１２とから構成されており、正特性サーミスタ素子１１の下部電極層１１ｂが金属ケース１４の凹部１４ａの底面に当接するように金属ケース１４内に収納配置されている。ここで、符号１２ａは、コイル状電極１２の他端に接合された給電用の電極棒であり、符号１２ｂは、金属ケース１４内への水や湿気の浸入を防止するために配置された樹脂成型品である。これら給電用電極棒１２ａと樹脂成型品１２ｂは予め一体に形成されている。又、符号１５は、上記樹脂成型品１２ｂと同様に金属ケース１４内への水や湿気の浸入を防止するために配置されたＯリングである。
【０００４】
このようにして金属ケース１４内に収納された正特性サーミスタ組立品は、例えば、図６に示すように、金属ケース１４の凸部１４ｂが、Ｌ字状に形成された金属片１３を介してキャブレター１６に設けられた凹部に螺合等の手段によって装着されて実使用に供される。ここで、Ｌ字状金属片１３は、正特性サーミスタ素子１１の下部電極層１１ｂに金属ケース１４を介して電気的に接続された状態となり前記電極棒１２ａとともに一対の電極として機能する。従って、電極棒１２ａとＬ字状金属片１３の間に所定の電圧を印加すれば、正特性サーミスタ素子１１が定温発熱し、その熱が金属ケース１４の凸部１４ｂを介してキャブレター１６に伝導されることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の正特性サーミスタ組立品においては、次のような問題点があった。まず、従来の正特性サーミスタ組立品は、正特性サーミスタ素子に電気的に接続される電極がコイル状電極のみの片極構造であるため、別途電極部品（Ｌ字状金属片）を用意しないと実使用に供することができないという問題があった。又、これらの構成部品は、予め接続一体化されていないことから、金属ケース内への収納作業や機器（キャブレター）への取付作業をそれぞれ別々に行わなければならず作業性が悪いという問題があった。特に、金属ケース内への収納作業時においては、正特性サーミスタ素子とコイル状電極及び金属ケースの凹部底面との間に正常な電気的接続状態を確保しなければならない関係上、これらの周囲に電気絶縁物を充填することができないため、わざわざ電極棒と一体形成された樹脂成型品やＯリングなどを用いた防水構造をとらなければならないため作業性が非常に悪かった。これらの問題は、構造を大型化、複雑化させて製造コストを大幅に上昇させる大きな要因となってしまう。更に、正特性サーミスタ素子とコイル状電極及び金属ケースとの電気的接続状態が、コイル状電極のバネ弾性によって保持されている構造であるため、万一、金属ケース内への収納時や実使用時に外部から大きな衝撃を受けるようなことがあると、正特性サーミスタ素子の位置がずれて正常な電気的接続状態が損なわれてしまう恐れがあった。正特性サーミスタ素子と電極部品との電気的接続状態が損なわれた場合には、所望とする発熱量を取り出すことができなくなってしまう。
【０００６】
本発明はこのような点に基づいてなされたもので、その目的とするところは、ケース内への収納が非常に簡単であるとともに、正特性サーミスタ素子と一対の電極板との正常な電気的接続状態を長期間安定して確保することが可能な、例えば、凍結防止用加熱装置の加熱源などとして好適な正特性サーミスタ組立品を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するべく本発明による正特性サーミスタ組立品は、上下両主面に電極層１ａ，１ｂが形成された正特性サーミスタ素子１と、該正特性サーミスタ素子１の電極層１ａ，１ｂにそれぞれ電気的に接続された第一の電極板２及び第二の電極板３とからなる正特性サーミスタ組立品において、前記第一の電極板２は、絶縁板４を保持した状態で前記正特性サーミスタ素子１の上部電極層１ａに当接する電極部２ａと、該電極部２ａから前記正特性サーミスタ素子１の主面に対して垂直方向に延長して形成された電極端子部２ｂとから構成されており、一方、前記第二の電極板３は、前記第一の電極板２によって保持された絶縁板４の上側から前記正特性サーミスタ素子１の全体を掴持した状態で前記正特性サーミスタ素子１の下部電極層１ｂに当接する電極部３ａと、該電極部３ａから前記正特性サーミスタ素子１の主面に対して垂直方向に延長して形成された電極端子部３ｂとから構成されており、且つ前記第一の電極板２と前記第二の電極板３の絶縁は、前記絶縁板４によって確保されていることを特徴とするものである。
この際、前記第一の電極板２の電極部２ａは、前記絶縁板４を保持した状態で前記正特性サーミスタ素子１の上部電極層１ａに弾性接触するように形成されていることが考えられる。
ここで、「掴持」とは、「つかんだ状態で支持する」ことを意味している。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１及び図２を参照して本発明の実施の形態を説明する。この実施の形態による正特性サーミスタ組立品は、正特性サーミスタ素子１、第一の電極板２、第二の電極板３及び絶縁板４から構成されている。
【０００９】
まず、正特性サーミスタ素子１は、円板状に形成されたチタン酸バリウム系セラミック素子からなり、相対する上下両主面にそれぞれ銀ペースト焼き付け、アルミニウム溶射などによる電極層１ａ、１ｂが形成されている。ここで、正特性サーミスタ素子１の形状は、円板状以外に例えば角板状などとすることも考えられる。これらは、実使用に供する際に使用されるケースの内部構造などを考慮して適宜に選択すれば良い。
【００１０】
正特性サーミスタ素子１の上部電極層１ａには、第一の電極板２が電気的に接続されている。第一の電極板２は、電極板４を保持した状態で正特性サーミスタ素子１の上部電極層１ａに当接する電極部２ａと、該電極部２ａから前記正特性サーミスタ素子１の主面に対して垂直方向に延長して形成された電極端子部２ｂとから構成されている。構成材料は、電極として機能するものであれば良く特に限定されない。例えば、ステンレス板、アルミニウム板、銅板、りん青銅板、ニッケルメッキ真鍮板、スズメッキ真鍮板、銀メッキ真鍮板などが挙げられる。
【００１１】
形状は、絶縁板４を保持した状態で正特性サーミスタ素子１の上部電極層１ａに当接することができる形状であれば良く特に限定されない。図１及び図２には、電極部２ａの形状が断面略Ｓ字状となるようにステンレス板を折り曲げ加工した電極板２の構成が示されている。このような形状とすることにより、ステンレス板のバネ弾性が更に強化されることになる。このため、後述する第二の電極板３によって、絶縁板４の上側から正特性サーミスタ素子１の全体を掴持すると、電極部２ａはそれ自身のバネ弾性により正特性サーミスタ素子１の上部電極層１ａに強固に弾性接触することになり、より確実な電気的接続状態を得ることができる。勿論、電極部２ａの形状を断面略Ｕ字状としたものであっても実用上問題無いレベルの電気的接続状態を得ることができる。
【００１２】
電極端子部２ｂは、電極部２ａから正特性サーミスタ素子１の主面に対して垂直方向に延長して形成されている。これにより、板状の正特性サーミスタ素子を各種ケース内に収納して使用する場合など、横置きにした状態で収納することができるようになる。従って、高さの低いケースを使用することができ、ひいては加熱装置自体の小型化を図ることが可能になる。尚、図中、符号５は、電極端子部２ｂにスポット溶接等により接続された電源供給用のリード線であり、従来公知の絶縁被覆電線から構成されている。導体構成や絶縁被覆の種類は特に限定されないので、本発明によって得られる組立品の使用条件などを考慮して適宜に選択すれば良い。
【００１３】
絶縁板４は、第一の電極板２と後述する第二の電極板３の絶縁を確保するために用いられている。第一の電極板２と第二の電極板３の絶縁を確保することができれば、その構成材料や形状などは特に限定されない。例えば、長方形状に形成された熱硬化性樹脂成型品、熱可塑性樹脂成型品、セラミック板、マイカ板などが挙げられる。図１及び図２には、長方形状に打ち抜き成型されたマイカ板４の構成が示されている。
【００１４】
正特性サーミスタ素子１の下部電極層１ｂには、第二の電極板３が電気的に接続されている。第二の電極板３は、第一の電極板２によって保持された絶縁板４の上側から正特性サーミスタ素子１の全体を掴持した状態で正特性サーミスタ素子１の下部電極層１ｂに当接する電極部３ａと、該電極部３ａから正特性サーミスタ素子１の主面に対して垂直方向に延長して形成された電極端子部３ｂとから構成されている。構成材料は、上記第一の電極板２と同様に、ステンレス板、アルミニウム板、銅板、りん青銅板、ニッケルメッキ真鍮板、スズメッキ真鍮板、銀メッキ真鍮板などの公知の電極材料を使用することができる。
【００１５】
形状は、絶縁板４の上側から正特性サーミスタ素子１の全体を掴持した状態で正特性サーミスタ素子１の下部電極層１ｂに当接することができる形状であれば良く特に限定されない。図１及び図２には、電極部３ａの形状が断面略Ｃ字状となるようにステンレス板を折り曲げ加工してなる電極板３の構成が示されている。
【００１６】
電極端子部３ｂは、電極部３ａから正特性サーミスタ素子１の主面に対して垂直方向に延長して形成されている。これにより、板状の正特性サーミスタ素子を各種ケース内に収納して使用する場合など、横置きにした状態で収納することができるようになる。従って、高さの低いケースを使用することができ、ひいては加熱装置自体の小型化を図ることが可能になる。尚、図中、符号５は、電極端子部３ｂにスポット溶接等により接続された電源供給用のリード線であり、従来公知の絶縁被覆電線から構成されている。導体構成や絶縁被覆の種類は特に限定されないので、本発明によって得られる組立品の使用条件などを考慮して適宜に選択すれば良い。
【００１７】
ここで、本発明の実施の形態による正特性サーミスタ組立品をキャブレターの凍結防止用加熱装置に適用する場合の構成について、図３及び図４を参照して説明する。まず正特性サーミスタ組立品は、金属ケース６に設けられた凹部６ａ内に、第二の電極板３の電極部３ａが金属ケース６の凹部６ａの底面に当接するように収納配置され、その空隙部には電気絶縁物７が充填されて開口部が密封される。そして、この金属ケース６をキャブレター１６に設けられた凹部に螺合等の手段によって装着する。そして、第一の電極板２の電極端子部２ｂ及び第二の電極板３の電極端子部３ｂにそれぞれ接続された電源供給用リード線５，５に所定の電圧を印加することにより、正特性サーミスタ素子１が定温発熱し、その熱が金属ケース６の凸部を介してキャブレター本体１６側に伝導されることになる。尚、この例の場合は、金属ケース６がボディアースとして機能することから第二の電極板３の電極部３ａを金属ケース６の凹部６ａの底面に直接接触させているが、その他の用途で使用する場合は、用途によっては金属ケース６に絶縁処理を施すか、ケース自体を絶縁材料で構成する必要がある。
【００１８】
【実施例】
以下、実際に製造した正特性サーミスタ組立品の構成を図面を参照して説明する。尚、この実施例は、本発明を自動二輪車のキャブレータの凍結防止用加熱装置に適用することを想定したものである。
【００１９】
この実施例による正特性サーミスタ組立品は、図１及び図２に示すように、正特性サーミスタ素子１、第一の電極板２、第二の電極板３及び絶縁板４から構成されている。ここで、図１は正特性サーミスタ組立品の斜視図、図２は正特性サーミスタ組立品の分解斜視図である。
【００２０】
まず、符号１が正特性サーミスタ素子であり、この正特性サーミスタ素子１は、直径８ｍｍ、厚さ１．０ｍｍの円板状に形成された、キュリー温度（Ｔｃ）＝１６０℃、常温抵抗値（Ｒ25）＝８Ωのチタン酸バリウム系セラミック素子からなっている。そして相対する上下両主面のそれぞれに銀ペースト焼き付けによる電極層１ａ、１ｂが形成されている。
【００２１】
正特性サーミスタ素子１の上部電極層１ａには、厚さ０．１ｍｍのステンレス板（ＳＵＳ３０４）を折り曲げ加工することによって電極部２ａの形状が断面略Ｓ字状となるように形成された第一の電極板２が、縦８ｍｍ、横３ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの長方形状に打ち抜き成型されたマイカ板４を保持した状態で弾性接触して電気的に接続されている。符号２ｂは、電極部２ａから正特性サーミスタ素子１の主面に対して垂直方向に延長して形成された電極端子部であり、その先端部には、フッ素ゴム被覆電線からなる電源供給用リード線５がスポット溶接により接続されている。電源供給用リード線５は、本発明の必須要件ではないが、ケース収納時の作業性や加工性などを考慮して本実施例では予め接続しておいた。
【００２２】
一方、正特性サーミスタ素子１の下部電極層１ｂには、厚さ０．１ｍｍのステンレス板（ＳＵＳ３０４）を折り曲げ加工することによって電極部３ａの形状が断面略Ｃ字状となるように形成された第二の電極板３が、第一の電極板２によって保持されたマイカ板４の上側から正特性サーミスタ素子１の全体を掴持した状態で正特性サーミスタ素子１の下部電極層１ｂに当接して電気的に接続されている。符号３ｂは、電極部３ａから正特性サーミスタ素子１の主面に対して垂直方向に延長して形成された電極端子部であり、その先端部には、フッ素ゴム被覆電線からなる電源供給用リード線５がスポット溶接により接続されている。電源供給用リード線５は、本発明の必須要件ではないが、ケース収納時の作業性や加工性などを考慮して本実施例では予め接続しておいた。
【００２３】
ここで、本実施例による正特性サーミスタ組立品の発熱特性を評価するために、次のような試験を実施してみた。まず、正特性サーミスタ組立品を図３に示すようなアルミニウム製の金属ケース６に設けられた内径８ｍｍ、深さ７ｍｍの凹部６ａ内に、第二の電極板３の電極部３ａが金属ケース６の凹部６ａの底面に当接するように収納配置し、その空隙部に電気絶縁物として熱硬化性のエポキシ樹脂７を充填して加熱硬化させた。次に、この金属ケース６を図４に示すようなキャブレター１６に設けられた凹部に螺合によって装着し、−５℃の雰囲気中でＤＣ１２Ｖの電圧を印加して発熱させ、キャブレター１６内の温度を測定した。
尚、比較例として、従来の正特性サーミスタ組立品（図５及び図６に示したもの）も用意し同様の試験を実施してみた。
【００２４】
その結果、従来のものが３０℃程度、本実施例によるものが３５℃程度を示し、どちらのものも実用上十分な発熱特性を備えていることが判った。尚、この試験を実施する際に、キャブレターへの取付時間を測定してみたところ、従来のものは、電源供給用のリード線やＬ字状の金属片を取り付ける必要があるために３０秒程かかったが、本実施例によるものは１０秒で済み、取付作業性が著しく優れていることが判った。
【００２５】
本実施例では更に、上記２種類の組立品を試料として以下のような冷熱サイクル試験を実施してみた。正特性サーミスタ組立品を、−４０℃に保持された水中に浸漬し、その状態でＤＣ１２Ｖの電圧を５分間印加して発熱させた後、直ぐに８５℃に保持された水中に移動してＤＣ１２Ｖの電圧を５分間印加して発熱させる。これを１サイクルとした冷熱サイクル試験を行い、正特性サーミスタ素子の抵抗値を測定した。
【００２６】
その結果、従来のものは１００サイクル程で正特性サーミスタ素子の常温抵抗値が初期値に対して５％程上昇したが、本実施例によるものは初期値に対して全く変化が無く５００サイクルで１％程のずれであり、電気的接続状態が安定していることが判った。
【００２７】
本発明は上記の実施例に限定されるものではない。まず、上記の実施例では、第一の電極板における電極部の形状を断面略Ｓ字状、第二の電極板における電極部の形状を断面略Ｃ字状に形成したが、それら以外の形状であっても構わない。又、この際、正特性サーミスタ素子の電極層に当接する部分の電極部形状は、どちらも平板状になっており、それぞれ電極層に面接触するようになっているが、例えば、それらの電極部の表面に電極層側に突出した突起部を設けて点接触するように構成しても構わない。こうすれば、正特性サーミスタ組立品をケース内に収納して電気絶縁物で充填する際など、仮に正特性サーミスタ素子と電極板の電極部との間に電気絶縁物が浸入してきたとしても、正特性サーミスタ素子と電極板の間の電気的接続状態が損なわれる恐れが無い。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明による正特性サーミスタ組立品は、正特性サーミスタ素子と一対の電極板とが正常な電気的接続状態を保持した状態で強固に接続一体化されており、又、その構成も非常に簡単でコンパクトであることから、各種ケース内ヘの収納作業を極めて容易に行うことができる。又、この際、ケース内の空隙部に電気絶縁物を充填するようにすれば簡単に防水構造を実現することができる。従って、この組立品を利用すれば、所望とする発熱量を確実に取り出すことが可能な加熱装置を低コストで得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す図で正特性サーミスタ組立品の斜視図である。
【図２】本発明の一実施例を示す図で正特性サーミスタ組立品の分解斜視図である。
【図３】本発明の一実施例を示す図で正特性サーミスタ組立品を金属ケース内に収納した状態を示す図である。
【図４】本発明の一実施例を示す図で金属ケース内に収納した正特性サーミスタ組立品をキャブレターに装着した状態を示す図である。
【図５】金属ケース内に収納された従来の正特性サーミスタ組立品を示す図である。
【図６】キャブレターに装着された従来の正特性サーミスタ組立品を示す図である。
【符号の説明】
１…正特性サーミスタ素子
１ａ…上部電極層
１ｂ…下部電極層
２…第一の電極板
２ａ…電極部
２ｂ…電極端子部
３…第二の電極板
３ａ…電極部
３ｂ…電極端子部
４…絶縁板
５…電源供給用リード線
６…金属ケース
７…電気絶縁物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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