JP2003249402A - 複合発熱体 - Google Patents
複合発熱体Info
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- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
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- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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- H05B2203/002—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements
- H05B2203/006—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements using interdigitated electrodes
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Abstract
暖房器具などの用途においては、それぞれの使用条件に
適した正抵抗温度係数を保持する抵抗体を選択する必要
がある。しかし、所望の正抵抗温度係数を保持する抵抗
体を混練法などによって小きざみに得ることが難しく、
本来必要な正抵抗温度係数とは異なっていても、それに
近い抵抗体を選択することで妥協を余儀なくされてき
た。 【解決手段】本発明は、既知の正抵抗温度係数を保持す
る抵抗体と、係数が異なる正抵抗温度係数を保持する抵
抗体または温度にかかわらず抵抗値がほぼ一定である定
抵抗体を、複数種類並列接続することで、任意の正抵抗
温度係数を一体に形成した複合発熱体を得るものであ
り、暖房器具などの多岐にわたる用途それぞれに対して
最も適した正抵抗温度係数を有する複合発熱体を提供す
るものである。
Description
熱器具に用いられる正抵抗温度係数を保持する抵抗体ま
たは温度にかかわらず抵抗値がほぼ一定である定抵抗体
を組み合わせてなる複合発熱体に関するものである。
の温度でその抵抗値が急激に増大することが知られてい
る。そして、その特性を応用して、所定の温度に達する
と電力が急激に低下し、温度の暴走を発熱体自身が防止
すると共に、熱負荷の変動に応じて、温度を一定に保つ
方向に電力が自動的に制御される。いわゆるサーモスタ
ットなどの温度調節機構を不要とする自己温度制御発熱
体としての検討がなされてきた。
るためには結晶性重合体及び導電性微粉末等の材料を混
練することなどによって、所定の正抵抗温度係数を保持
する抵抗体を入手し、含浸あるいはコーティング、スク
リーン印刷などの塗設方法を使用して1種類の抵抗体で
構成された発熱体を得ていた。
おいては、その使用条件が多岐に渡ることから、それぞ
れの使用条件に適した正抵抗温度係数を選択する必要が
ある。
の正抵抗温度係数を保持する抵抗体を多数種類保有する
ことは、材料となる抵抗体の保管寿命などの問題があっ
た。また、所望の正抵抗温度係数を保持する抵抗体を必
要の都度混練するのは、リードタイムが長くなりすぎる
などの問題があった。
抗体を混練法などによって小きざみに得ること自体が難
しく、本来必要な正抵抗温度係数とは異なっていても、
それに近い抵抗体を選択することで妥協を余儀なくされ
てきた。
温度係数を保持する抵抗体と、係数が異なる正抵抗温度
係数を保持する抵抗体または温度にかかわらず抵抗値が
ほぼ一定である定抵抗体を、複数種類並列接続すること
で、任意の正抵抗温度係数を一体に形成した複合発熱体
を得るものであり、暖房器具などの多岐にわたる用途そ
れぞれに対して最も適した正抵抗温度係数を有する複合
発熱体を提供するものである。
材に複数種類の抵抗体を並列接続する構成である。
のにおいて、複数種類の抵抗体を積層形成することで並
列接続する構成である。
に形成された複数のシート状基材を積層し、並列接続す
る構成である。
複数種類の抵抗体を並列接続する構成である。
する抵抗体と、係数が異なる正抵抗温度係数を保持する
抵抗体または温度にかかわらず抵抗値がほぼ一定である
定抵抗体を並列接続したものとからなり、用途に応じて
正抵抗温度係数抵抗体と係数が異なる他の正抵抗温度係
数抵抗体または定抵抗体との抵抗比を調整することによ
り目的の正抵抗温度係数を有した複合発熱体を提供する
ものである。
る発熱体は特開昭51-76647号、特開平10-183039号広報
などに代表される方法で作製された正抵抗温度係数を保
持する材料を含浸あるいはコーティング、スクリーン印
刷などの塗設方法を使用して形成することによって得る
ことができる。
ず抵抗値がほぼ一定である定抵抗体は黒鉛、カーボンブ
ラック、カーボン繊維、金属粒子、金属箔片などや、そ
れらのものと樹脂などを周知の混練技術などを用いてペ
ースト化したものなどを含浸あるいはコーティング、ス
クリーン印刷などの塗設方法を使用して形成することに
よって得ることができる。
明する。以下、実施例の塗設方法はスクリーン印刷にて
行ったものであるが、必ずしもスクリーン印刷に限定す
るものではない。また、使用したPETフィルムについて
も限定するものではなく、不織布、紙、布などシート状
基材であれば良い。
る消費電力が124Wかつ55℃における消費電力が7
8Wとなるような複合発熱体を、使用上限温度が80℃
で55度における比抵抗値が0℃における比抵抗値の
5.6倍となる正抵抗温度係数を保持する抵抗体と定抵
抗体を使用して作製する事例について述べる。このとき
の複合発熱体の抵抗値は、0℃における抵抗値が80
Ω、55℃における抵抗値が128Ωになれば良いこと
になる。また、0℃に対して55℃における比抵抗値の
倍率は1.6倍となれば良い。
を解いたところ、正抵抗温度係数を保持する抵抗体は0
℃の時に175.2Ωを示すようにパターン設計し、定
抵抗体は147.2Ωを示すようにパターン設計すれば
良いことがわかる。数1は2ポイントの設定温度に対し
て2種の並列抵抗回路を1つの抵抗回路とみなす時の基
本式として導出したものであるが、さらに多くの設定温
度や多種の並列抵抗回路においても同様に導出できるこ
とは言うまでもない。
レフタレート(PET)フィルムの上面にスクリーン印刷
用導電ペーストを周知のスクリーン印刷方式を用いて図
1に示すような櫛歯状に塗設し電極回路を形成した。
7.2Ωになるように定抵抗体を上記塗設方法により塗
設した。
たシート上面の一部に前記の正抵抗温度係数を保持する
抵抗体を0℃の時に175.2Ωとなるように上記塗設
方法により塗設し、図2の複合面状発熱体を作製した。
示すような測定結果となっており、0℃から55℃で
1.6倍となる。このように、正抵抗温度係数を保持す
る抵抗体および定抵抗体単独の抵抗変化率に比べて、そ
れぞれを並列に組み合わせ抵抗比を調節することによっ
て、任意の抵抗変化率を得ることが可能である。
ムの均熱板を貼り合わせた状態で100Vの電圧を加え
たところ、0℃における出力が124W、55℃におけ
る出力が78Wを示し、目的の正抵抗温度係数を有する
複合面状発熱体が得られた。このように、温度差を減少
させる目的で必要により均熱板を付与することは、周知
の技術であるが、アルミニウムに限定する必要はなく、
熱伝導率の良好な材質であれば良い。
れの抵抗体にも100Vの電圧が加わるようになってお
り、各抵抗体が発熱することによって発熱体自身の温度
も上昇し、正抵抗温度係数を有する発熱体部分では上昇
した温度に対して抵抗値も上昇し消費電力を低下させ
る。また、定抵抗発熱体部分では上昇した温度に対して
抵抗値がほとんど変化しないため、消費電力もほとんど
変化しないことになる。
飽和することになり、図10に示す特性が得られた。こ
のように、正抵抗温度係数を保持する抵抗体1種類だけ
の発熱体に比べて飽和温度、温度上昇速度など自己温度
制御特性の異なる複合面状発熱体を得られることが確認
できた。
レフタレート(PET)フィルムの上面にスクリーン印刷
用導電ペーストを周知のスクリーン印刷方式を用いて図
1より幅広の櫛歯間隔にした電極回路を形成した。
になるように定抵抗体を幅広のパターンで塗設し、さら
にその上に前記の正抵抗温度係数を保持する抵抗体を0
℃の時に175.2Ωとなるように定抵抗体とほぼ同じ
パターンで塗設し、複合面状発熱体を作製した。
定したところ、同一の性能が確認できた。
レフタレート(PET)フィルムの上面にスクリーン印刷
用導電ペーストを周知のスクリーン印刷方式を用いて図
1に示すような櫛歯状に塗設し電極回路を2個形成し
た。
一部に抵抗値が147.2Ωになるように定抵抗体を上
記塗設方法により塗設した。
対しては前記の正抵抗温度係数抵抗体を0℃の時に17
5.2Ωとなるように上記塗設方法により塗設した。
ことで作製した複合面状発熱体を図6に示す。測定の結
果、実施例1に記載の複合面状発熱体と同一性能の複合
面状発熱体を得ることができた。このように、異なるシ
ート上に形成された抵抗体の重ねあわせによっても同様
の効果を生むことが確認できた。また、重ね合わせに限
らず、ラミネートなどその他方法で作製しても差し支え
ない。
プラスチック成形品に対して実施例3に記載の2つのシ
ートを図7のように貼り合わせ、電気的に並列に接続し
た複合発熱体を作製した。この複合発熱体に100Vの
電圧を加えたところ、0℃における出力が124W、5
5℃における出力が78Wを示し、実施例1と同じ結果
が得られた。
様の効果がえられ、必ずしもシート状物体に限定される
ものではないことが確認できた。
たプラスチック成形品は熱伝導の良好な立体構成物とし
ての事例であり、材質形状を限定するものではない。ま
た、シートを貼り合わせる位置については、同一部位に
シートを貼り合わせても良く場所を限定するものではな
い。また、シートを貼り合わせる方法に限定するもので
はなく、例えばコーティング、スクリーン印刷によって
電極回路や抵抗体を直接塗設する方法であっても良い。
これらの実施形態の一つとして例えばセラミックスのよ
うな絶縁物かつ均熱性を有する立体基材に電極回路およ
び抵抗体を直接塗設した事例として図8を示す。
下において数箇所以上の任意の温度域で任意の抵抗値を
有する複合発熱体をたやすく得ることが出来るようにな
り、広範な用途に対して最適な正抵抗温度係数を有する
発熱体を得ることが出来るようになった。
最適な正抵抗温度係数を得ることができる。
のの効果に加えて、種類の異なる抵抗体間で熱の授受が
容易となるため、温度変化への追従性を良くすることが
できる。
最適な正抵抗温度係数を得ることに加え、複数種類のシ
ート状基材を平行して製作できることにより、リードタ
イムを短くすることができる。
立体状の構成物に対しても最適な正抵抗温度係数を得ら
れることで、さらに幅広い用途に対応できる。
状電極回路を示す構成図である。
面状発熱体の構成図である。
A−Aから見た複合面状発熱体の構成断面図である。
面状発熱体に均熱板を付与した構成断面図である。
断面図である。
発熱体の構成断面図である。
体を立体基材へ貼付した複合発熱体の構成図である
(尚、この図は電極回路の記載を省略した図である)。
の1つとして電極回路および抵抗体を立体基材へ直接塗
設した複合発熱体の構成図である。
変化率を示すグラフである。
和温度特性を示すグラフである。
Claims (4)
- 【請求項1】正抵抗温度係数を保持する抵抗体1種類
と、係数が異なる正抵抗温度係数を保持する抵抗体また
は温度にかかわらず抵抗値がほぼ一定である抵抗体のう
ち少なくとも1種類以上を使用し、それぞれの抵抗体を
同一のシート状基材に電極回路と並列に接続形成された
ことを特徴とする複合面状発熱体。 - 【請求項2】それぞれの種類の抵抗体が積層形成された
ことを特徴とする請求項1記載の複合面状発熱体。 - 【請求項3】各シートが電極回路とともに抵抗体の種類
ごとに形成された複数のシート状基材からなる発熱体で
あって、正抵抗温度係数を保持する抵抗体が形成された
シート状基材1種類と、係数が異なる正抵抗温度係数を
保持する抵抗体または温度にかかわらず抵抗値がほぼ一
定である抵抗体が形成されたシート状基材のうち少なく
とも1種類以上を使用し、それぞれのシート状基材を積
層し、並列回路として接続形成されたことを特徴とする
複合面状発熱体。 - 【請求項4】正抵抗温度係数を保持する抵抗体1種類
と、係数が異なる正抵抗温度係数を保持する抵抗体また
は温度にかかわらず抵抗値がほぼ一定である抵抗体のう
ち少なくとも1種類以上を使用し、それぞれの抵抗体を
同一の立体基材に電極回路と並列に接続形成されたこと
を特徴とする複合発熱体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002046081A JP3817488B2 (ja) | 2002-02-22 | 2002-02-22 | 複合発熱体およびその設計方法 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2002046081A JP3817488B2 (ja) | 2002-02-22 | 2002-02-22 | 複合発熱体およびその設計方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2003249402A true JP2003249402A (ja) | 2003-09-05 |
JP2003249402A5 JP2003249402A5 (ja) | 2004-09-09 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016153859A (ja) * | 2015-02-20 | 2016-08-25 | 富士ゼロックス株式会社 | 加熱装置、定着装置及び画像形成装置 |
-
2002
- 2002-02-22 JP JP2002046081A patent/JP3817488B2/ja not_active Expired - Fee Related
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