JPH03176987A - 輻射電気ヒータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 輻射電気ヒータは、コイル状の裸の電気抵抗ワイヤが金
属支持皿の中に圧密された熱絶縁材料の層の上に支持さ
れているものであることが知られている。このようなヒ
ータはたとえば、英国特許第１　５８０　９０９号に記
載されており、ガラスセラミック平面トップ調理器の中
に組込まれている。これらは満足的に作用するが、認め
られている欠点は、特に、冷態状態で最初に通電された
とき、温度制御装置における変更に明確に応答するのに
２０〜３０秒程度の比較的長い時間がかかることである
。

この遅れは、高温度になる薄いワイヤを使用することに
よって短縮することができるが、このような要素の全作
動寿命は短くなり、応答時間はそれでも８ないし１００
秒程である。

欧州特許第０１１７３４６号に記載されている他の種類
の輻射電気ヒータは、ハロゲンガスを含んだ融解石英エ
ンベロープの中にタングステンフィラメントを有する赤
外線ランプ加熱要素を組込んだものである。このような
ヒータは１秒程度又はこれ以下のほとんど瞬間的な応答
を有している。しかし、タングステンの正の温度係数が
著しいので、なおさらそれらの冷態時抵抗はそれらの高
温時の抵抗より小さい。このため、最初に通電されると
きは、高いサージ電流があり、電源に対する変動の電気
事業規則との適合の問題が生じる。さらに、このような
加熱要素は実質的に裸の抵抗ワイヤ要素よりもコスト高
である。

電気抵抗ワイヤヒータの低速応答の問題に対して示唆さ
れている１つの解決策は、最初の通電の後で、通常作動
温度に達するまでの短期間、通常の作動電力よりも高い
電力でワイヤ加熱要素を付勢させることである。しかし
、この手法も又、それに関連した困難さを有している。

このため、１つの実施例（英国特許第２１９９７０６号
）では、複雑かつ高価な電子制御回路が必要とされる。

加えて、ヒータが消勢されてまだ暖かいうちに再イ」勢
するする場合、高電力作動の期間を要素が完全に冷えて
いる場合よりも短くなることを確実に行う必要がある。

さもなければ、要素は高温の間に過剰の電力で作動され
て、過熱することになり、これによって作動寿命を短く
することになる。これは、ヒータの付勢が付勢の調整可
能な平均レベルを与えるために周期的に中断させるよう
にした周期的エネルキ調節器によって制御されるヒータ
の場合において、特に重要である。

本発明の目的は、約５秒程度又はそれ以下の比較的高速
の応答を有し、これらの問題のいくつかを軽減した輻射
電気ヒータを提供することである。

本発明の第１の態様によれば、第１及び第２の抵抗加熱
要素を包含する輻射電気ヒータにおいて、前記加熱要素
はそれぞれ逆極性整流器を介して電源の一端子に結合す
るよう配列され、正温度係数サーミスタが各整流器に接
続された加熱要素の端部間に結合されていることを特徴
とする輻射電気ヒータが提供される。

好適には、電源からもたらされた電流の直流成分を最小
にするため、要素はほぼ等しい抵抗を有している。

負温度係数サーミスタは、ヒータが通電された時の初期
電流サージを制限するため、正温度係数サーミスタと直
列に接続されている。

整流器は、並列に接続されたブリッジ整流器の同一極性
の２つのアームをそれぞれ有しているものとすることが
できる。これは装着、接続及び絶縁を簡略化し、コスト
を制限できる。

整流器及びサーミスタは、周期的エネルギ調整器のよう
なヒータによって消費される電力を調整する制御装置に
近接して装着することができる。

これはそれらの装着及び配線を簡略化し、整流器及びサ
ーミスタをそれらの作動限界を越える温度に曝すのを回
避し、サーミスタの正しい作動のための適正な熱的環境
を提供することにもなる。

ここで、ガラスセラミックトップ調理器に使用する本発
明による輻射電気ヒータは、例として示した添付図面を
参照して説明される。

第１図および第２図を参照すれば、輻射電気ヒータ１０
は直立リム１４を持ち、電気的及び熱的絶縁材料層１６
を含む金属器１２の形の容器を有している。

その材料はたとえば、シリカエーロゲル又はピロリティ
ック（蒸発させた）シリカのようなシリカ粉末を主とし
て分散させてなる微孔性絶縁体に、セラミックファイバ
補強材、二酸化チタン不透光剤及び収縮防止のための少
量のアルミナ粉末を混合させたものである。セラミック
ファイバのリング状壁１８は層１６の上部で、リム１４
の縁部の上にわずかに突出させて、皿１２のリム１４の
内側の周りを延びている。ガラスセラミックトップ調理
器の中に組込まれるとき、壁１８は第２図に符号２０に
て破線で外形を示したガラスセラミックトップ調理表面
の下側に圧縮されており、ヒータ１０はばね又は他の装
着装置（図示しない）によって所定位置に保持される。

組込に先立って、壁■８は層１６の中に延びているステ
ーブルによって所定位置に保持される。

層１Ｇは一般に同心円の内側に入り込んで蛇行した配置
になるよう２つのコイル状の線抵抗ワイヤ加熱要素２２
及び２４を支持している。このような配置は、各要素が
ほとんどの加熱領域にわたっているようにしながら同時
に所要の長さのワイヤを収容するとともに均一な熱分布
を助長させて審美的に満足させる体裁を与えている。こ
のコイル状の要素２２及び２４は、たとえば、層１６の
絶縁材料中の摩擦により保持されるステーブルによって
、又は層１６又はその中に押入された杭にのり付けする
ことによって固着される。ワイヤ加熱要素２２及び２４
の両端は皿１２の縁部に装着された電気コネクタブロッ
ク２６に結合され、各要素の一端は共通コネクタに結合
され、他端は独立したコネクタに結合されている。

カラスセラミックトップ調理器用ヒータにとって慣例的
な棒状温度感応制限器２８が、要素２２及び２４の−に
にヒータ１０を交差して延びるプローブ３０に与えられ
ている。このプローブは代表的には金属ロットを入れ得
る融解石英管である。プローブによって制限されるスナ
ップ作用のスイッチ３２が第３図にも示したように、要
素２２及び２４とこれらの共通接続部にて直列に接続さ
れており、このスイッチ自体は電源の活線に端子Ｉ７に
て接続される。

要素２２及び２４の残りの端部はブリッジ整流器３４の
負極及び正極端子に（この極性は逆でもよいが）それぞ
れコネクタ２６を介して結合される。この整流器は供給
電圧及び加熱要素２２及び２４の電力定格に従って決め
られ、たとえば、要素２２及び２４が２４０Ｖの供給に
対しそれぞれ８５０Ｗの連続電力消費と定められている
とすれば、６００Ｖ、　１７Ａのものである。整流器３
４の交流端子は共に接続され゛、端子Ｎを介して電源の
中性線に接続されている。

最大定格２６５Ｖ、　２ＯＡの正温度係数（ＰＴＣ）サ
ーミスタ３６はブリッジ整流器３４に供給された加熱要
素２２及び２４の端子間に接続される。代表的にはチタ
ン酸バリウムで作られたこのサーミスタは第４図に示す
ような抵抗／温度特性を有している。

適当なサーミスタはたとえば西独のＳｊｅｍｅｎｓ社か
ら市販されている。

端子Ｉ−及びＮを介する電源は、周期的エネルギ調整器
又は多位置スイッチ（第３図に略本したもの）のような
普通の制御装置３８により使用者によって制御される。

このような装置は通常ガラスセラミック調理表面に隣接
した制御箱の中に装着され、整流器３４及びサーミスタ
３６は同じ箱の中に都合よく位置させることができる。

この方法で、整流器及びサーミスタの最大温度仕様を注
意することができ、サーミスタは必要により昇温及び降
温を可能にする環境に保たれる。

ヒータ１０が冷態状態にて通電される時、サーミスタ３
６はその低抵抗状態にあるので、ブリッジ整流器３４に
結合された要素２２及び２４の端部を実質的に短絡する
。このため、交流電源からの電流は両極性の半周期の間
、両要素を介して流れることができる。加熱要素は定格
のものであるので、この状態ては一時的に過駆動され、
通電開始に応答して温度が上昇する。したがって、要素
はその定格電力レベルで付勢される場合よりも視覚的に
より急速に白熱してくる。

しかし、サーミスタを介して流れる電流はこれを自己加
熱してその抵抗を上昇させ、数秒（代表的には４〜５秒
）後には加熱要素２２及び２４間の短絡を有効に取り去
る。これにより、これら要素はブリッジ整流器３４の各
半分と直列に接続されることになる。結果として、今で
は各加熱要素はそれぞれ正側又は負側半周期のみの電源
を通し、これによってそこで消費される電力は半分にな
る。要素はこのモードにてそれらの連続定格電力を〆自
費するよう設定される。電流は常に電源からそれぞれ半
周期で引き出されるので、この電流には直流成分はほと
んど又は全くなく、２つの要素２２及び２４の抵抗は好
ましくはそのような直流成分を最小とすることができる
よう接近して釣り合わせられる。

ヒータ１０が消勢されると、サーミスタ３６は短期間の
間、熱を保持する。このため、加熱要素２２及０ び２４がまだ暖かい（白熱温度に達するまでの時間が短
い）うちにヒータ１０が再付勢されるとき、サーミスタ
３６はより急速にその高温状態に達し、これによって極
端に高い温度での作動に対して要素２２及び２４を保護
することになる。

加熱要素２２及び２４が白熱するに至るまでの時間とサ
ーミスタ３６の低抵抗から高抵抗への状態変化との間の
整合は、必要ならばサーミスタ３６と並列に別のサーミ
スタを追加することによって調整することができる。し
かし、大量生産向けには、特定のヒータに使用する適当
な特性を有するサーミスタの調達の難しさに直面する。

第５図は第３図の回路に対する２つの変更例を示してお
り、これらは別々に又は−緒に使用してもよい。加熱要
素２２及び２４の間のＰＴＣサーミスタ３６と直列に負
温度係数（ＮＴＣ）サーミスタ４０が接続されている。

このＮＴＣサーミスタは昇温すると１秒程度の期間のう
ちに非常に低い抵抗まで降下するような選ばれた特性を
有している。これは、要素２２及び２４が完全に冷えて
いるときに生１ する初期の電流ザーンを減らすという利点を有する。こ
のため、電源変動規則に合致する改善された形態が提供
され得る。

第５図にも示されているように、ブリッジ整流器３４は
２つの別個のダイオード整流器４２及び４４によって置
換され、それぞれは各加熱要素２２及び２４と直列に接
続されかつ活線端子りに向けて接続される極性を逆に配
置して逆極性の交流半周期を通すことができるようにし
ている。第３図のブリッジ整流器３４は各辺で並列に接
続された２つの同一極性アームを何するよう接続して、
第５図の個々の整流器４２及び４４と同じ電気回路作用
を作っているのが分る。ブリッジ整流器３４は、その使
用によって、装着、絶縁及びサーミスタと回路内の整流
素子との接続を簡単化することができるという利点を有
している。

【図面の簡単な説明】

第１図はヒータ皿及び加熱要素を平面で示したヒータの
部分略本図、第２図は第１図の皿及び加熱要素の■−■
線断面図、第３図は第１図及び第２ ２図のヒータの回路図、第４図は第１図のヒータの一部
を成すＰＴＣサーミスタの温度に対する抵抗変化を示す
図、第５図は変形ヒータの回路図である。 １０・・輻射電気ヒータ、１２・・金属器、１４・・リ
ム、１６・・熱絶縁材料、１８・・壁、２２．２４・・
加熱要素、２６・・コネクタ、２８・・温度感応制限器
、３０・・プローブ、３２・・スナップ作用スイッチ、
３４・・ブリッジ整流器、３６・・正温度係数（ＰＴＣ
）サーミスタ、３８・・制御装置、４０・・負温度係数
（ＮＴＣ）サーミスタ、４２．４４・・ダイオード整流
器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　第１及び第２の抵抗加熱要素を包含する輻射電気ヒ
   ータにおいて、前記加熱要素（２２，２４）はそれぞれ
   逆極性整流器（３４；４２，４４）を介して電源の一端
   子（Ｎ）に結合するよう配列され、正温度係数サーミス
   タ（３６）が各整流器に接続された加熱要素の端部間に
   結合されていることを特徴とする輻射電気ヒータ。 ２　要素（２２，２４）はほぼ等しい抵抗を有している
   ことを特徴とする請求項１記載の輻射電気ヒータ。 ３　負温度係数サーミスタ（４０）が正温度係数サーミ
   スタ（３６）と直列に接続されていることを特徴とする
   請求項２記載の輻射電気ヒータ。 ４　整流器のそれぞれは並列に接続されたブリッジ整流
   器（３４）の同一極性の２つのアームを有していること
   を特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の
   輻射電気ヒータ。 ５　ヒータによって消費される電力を制御する手段（３
   ８）を組合せ、整流器（３４；４２，４４）及びサーミ
   スタ（３６）が前記制御手段（３８）に近接して装着さ
   れていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか
   １項に記載の輻射電気ヒータ。