JPH03291887A

JPH03291887A - 加熱装置

Info

Publication number: JPH03291887A
Application number: JP9362490A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Ishii; 和典石井; Masayuki Terakado; 誠之寺門; Takeshi Hayashi; 武史林
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-04-09
Filing date: 1990-04-09
Publication date: 1991-12-24

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】産業上の利用分野本発明は、電気床暖房、パネルヒータ、やぐらこたつな
どの採暖用途、さらには乾燥、保温、凍結防止などの各
種用途に有用な加熱装置、特にその発熱体の構成および
制御装置に関する。

従来の技術従来のこの種の正抵抗温度係数発熱体を用いた加熱装置
の発熱体構成としては、たとえば、実開昭５７−１８６
９９７号公報に示されているように、なっていた。

すなわち、第７図に示すように絶縁基板１上に相対する
ように一対の帯状電極２．３が設けられ、その上から正
抵抗温度係数抵抗体４が設けられている。この発熱体構
成部は、この正抵抗温度特性により、通電初期時に大き
な電力が入り、急速に温度上昇され、ある適宜な設定温
度に自己温度制御されるものであり、通常の正の抵抗温
度係数をほとんど有しない発熱体では必要となる温度制
御装置、温度過昇防止装置などを配しなくてもよく、薄
型化も可能であり、技術的にも一歩進んだ、快適性や使
用感を高めた加熱装置であった。

発明が解決しようとする課題しかしながら、温度制御装置、温度過昇防止装置などを
配しなくても安全で、薄型化も可能であるという利点を
有する反面、自己防御される温度は、正抵抗温度係数抵
抗体材料自体を変えない限り一定であり、各種機器に適
応した発熱体温度を微妙に設定することはきわめて困難
であった。そればかりでな（、こうした加熱機器に要求
される温度調節については、ヒータ発熱面積の調整、全
波・半波の切り換えなどの簡易な調整方法はあるものの
、新たに温度検知体を設けないと微妙な温度コントロー
ルはできないという欠点を有していた。

本発明は上記課題を解決するもので、抵抗体材料自体を
変えることなくかつ温度検知体なしで温度コントロール
が自在にできる加熱装置を提供することを目的としてい
る。

課題を解決するための手段上記目的を達成するために本発明の加熱装置は、正の抵
抗温度係数を有する発熱体と少なくともこの発熱体の一
部の電流を検出する電流検出装置と、この電流検出装置
により得られた電流値により発熱体の少なくとも一部の
通電を制御する制御装置とを備えて構成している。

作用本発明は上記した構成により、正抵抗温度係数発熱体は
、この正の抵抗温度特性により、自己発熱温度に依存し
て電流量が制御される。すなわち、通電時の電流値は発
熱体温度と相関があり、電流値が小さくなれば発熱体が
高温になってきていることを示し、発熱体が低温のとき
は大電流が流れる。この特性を利用して、通電時の電流
値を電流検出装置で検出することにより、発熱体温度を
把握でき、発熱体の通電を制御することにより、微妙な
温度設定、温度調節が可能となるのである。

さらには、万一の場合の異常電流なども検出でき、安全
性を高めることも可能となるものである。

実施例以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図において、５．６．７は加熱面に熱的に結合した
正抵抗温度係数発熱体であり、電気的に並列に結線され
ている。通電を開始すると、正抵抗温度係数発熱体５，
６．７は、この正の抵抗温度特性により、急速に温度上
昇し、これに伴ってｔ流が低下していく。この電流値は
電流検出装置８により検出される。加熱面温度と正抵抗
温度係数発熱体５，６．７との温度は相関があり、加熱
面の設定温度は正抵抗温度係数発熱体５．６７の温度に
依存するため、正抵抗温度係数発熱体５．６．７に流れ
る電流値により、加熱面の温度を調整できることになる
。ｉｔ流検出装置ｔ８で検出される電流値が、加熱面の
最適温度になった時点の電流値で制御する制御回路９を
配している。

具体的な制御として、断路器１０を作動させこの部分の
導通を遮断することにより、正抵抗温度係数発熱体７の
通電のみ停止させ、全体の電力量を制御するものである
。断路器ｌＯが作動してから制御回路９に配されたタイ
マ回路により、ある一定時間の後、断路器１０部分を再
び導通させるようになっている。正抵抗温度係数発熱体
７のみを０Ｎ−ＯＦＦ＠御し、加熱装置の全体としての
出力コントロールを可能にするものである。

本実施例の加熱装置を通電した場合、この電力特性は第
２図に示すようになる。

断路器１０は通電開始時、本実施例では、ＯＦＦ状態に
あり、正抵抗温度係数発熱体５，６が通電開始する。制
御回路９に配されたタイマ回路により、ある一定時間の
後、新路器１０がＯＮ状態になり、正抵抗温度係数発熱
体７の通電も開始されていく。加熱面は急速に加熱され
ていき、これに伴い、電流値は低下していく。適宜設定
された温度まで加熱されると、電流値は設定された電流
値まで下がっており、電流検出装置８により検出され、
制御回路９により、断路器１０をＯＦＦさせこの部分の
導通を遮断することにより、正抵抗温度係数発熱体７の
通電のみ停止させ、全体の電力量を制御するものである
。

断路器１０がＯＦＦしてから制御回路９に配されたタイ
マ回路により、ある一定時間の後、再び、新路器１０を
ＯＮ状態にする。正抵抗温度係数発熱体７のみを０Ｎ−
ＯＦＦｌｉｌｉｌＬ、加熱装置の全体としての出力コン
トロールを実現するものである。

このときの加熱面の表面温度の経時的変化を第３図実線
に示すが、表面温度は急速に上昇し、約９０°Ｃで安定
した０次に、加熱面の表面温度を下げるために設定電流
値を大きくすると、第３図破線のように、約８０°Ｃで
安定させることができた。

このように、設定電流値を変えるだけで容易に表面温度
を調整することを可能にするものである。

また、加熱装置にサーモスタットなどの温度検知体を配
することなく、給電部分に電流検出装置８とこの制御回
路９を設けるだけで温度制御できるため、加熱装置の薄
型化・軽量化が図れるばかりでなく、電流値制御である
から温度検知体の熱的影響で異常に電力変化することな
く、平均温度で制御でき、しかも正抵抗温度特性により
温度分布は均一であり、温度均一性の極めて優れた加熱
装置を実現するものである。

次に、他の実施例について第４図にもとづき説明する。

図において１１は加熱面に貼付けられた正抵抗温度係数
発熱体、１２はその加熱面に貼付けられた正の抵抗温度
係数をほとんど有さない発熱体である。通電開始時、断
路器１３はＯＮ状態にあり、第５図に示すように、正抵
抗温度係数発熱体１１にのみ通電され、初期約６００Ｗ
の電力が入り、急速に加熱面温度が上昇し、速熱性に極
めて優れた特性を示す。加熱面表面の温度上昇とともに
、電流値は低下していき、加熱面の表面温度が設定温度
になると、正抵抗温度係数発熱体１１の電流値も設定さ
れた電流値になり、電流検出装置１４で検出され、制御
回路１５により、断路器１３をＯＦＦさせるようになっ
ている。断路器１３がＯＦＦになると、正抵抗温度係数
発熱体１１と正の抵抗温度係数をほとんど有さない発熱
体１２の直列回路となり、たとえば１００Ｗ程度で安定
するようにしている。このとき正抵抗温度係数発熱体１
１も温度低下するため、切換ねった直後は約９０Ｗであ
るが、すぐに１００Ｗに推移している。

こうした構成においては、通電直後に秒単位の速熱性を
実現し、十分に加熱された後に定電力による安定した加
熱を供給できる。このような速熱性機能は、使いたいと
きにだけ通電するといった加熱装置の使用を可能にする
ものであり、省エネルギーにもつながるという利点も有
するものである。

なお、正抵抗温度係数発熱体１１の出力、あるいはこの
正抵抗温度係数発熱体１１の通電を制御する１ｉ流値な
どを調整することにより　少なくとも通電初期において
、適宜設定された安定時の加熱面の温度よりも高い温度
になる部分を加熱面に有するように設定された採暖器具
のようなものであってもよく、使用者が冷えきった体を
接触暖房などで採暖する場合、使い始めの冷えきったと
きに、−時、設定温度より高い温度で採暖するのは非常
に快適であり、採暖器具の快適性をさらに究めたもので
ある。

こうした特性は、採暖用途に限ることなく、他の加熱装
置の用途にも共通した利点になりうるちのであり、たと
えば乾燥用途においても湿った被乾燥物には最適の特性
であるといえ、加熱装置全般としての価値をさらに高め
るものである。ここで、使用者が順次に分単位で変わる
ような場合に、こうした快適性、使用感を一番目の使用
者だけでなく、次の使用者もこの快適性、使用感を味わ
いたい場合、応答性に優れた電流値制御であるからスイ
ッチなどをリセットするだけで、実現することが可能で
あり、本発明の加熱装置の価値をさらに高めるものであ
る。

ところで、正抵抗温度係数発熱体は、特に大きな電力密
度や高温度が要求される場合においては、発熱体自体の
温度分布を一様にするために一対の電極間方向の温度分
布を常に良好にすることが不可欠であり、その解決策と
して特公昭６２−５９５１５号公報に示すように一対の
電橋間距離を互いに接近させて構成する方法が講じられ
、電極間隔が少なくとも３■以下、好ましくは、１１以
下であると、正抵抗温度係数発熱体の出力をかなり高め
ることが可能となった。さらには、昭６１ｍｍ２８４０
８２号公報や第６図などに示されるように、正抵抗温度
係数抵抗体自身でこの抵抗体の外表面に沿う沿面距離を
抵抗体の厚さよりも大きくするといった画期的な改善策
により安全性を高めることも可能となった。

次に、本発明の正抵抗温度係数発熱体について第６図に
もとづいて説明する。図において、１６は導電性微粉末
と結晶性重合体よりなる、たとえば厚さ０．４ｍの薄厚
状の正抵抗温度係数抵抗体であり、その厚さ方向に電圧
を印加すべく設けられた一対の電極１７．１８が構成さ
れている。また、１９゜２０はこの抵抗体１６および電
極１７．１８との一体化体をさらに外装している外装材
である。

こうした構成の正抵抗温度係数発熱体では２０°Ｃの雰
囲気下で通電初期時にＩＯＷ／ｄ！以上の高出力まで可
能であり、本発明の加熱装置の速熱性をさらに飛躍的に
高めることが可能となる。なお本発明の正抵抗温度係数
発熱体は、前記のような有機のカーボンブラック−樹脂
系のものの他に、無機のセラミック系のものであっても
よく、正の抵抗温度特性を有する発熱体であればどのよ
うなものであってもよい。

以上より、前述両実施例の加熱装置では、電流検出装置
により得られた電流値が設定１ｔＮｆＬ値より小さくな
るときに正の抵抗温度係数を有する発熱体の少なくとも
一部の通電を停止させる制御にしたが、電流検出装置に
より得られた電流値によりその発熱体の少なくとも一部
の通電を制御する制御装置を備えた加熱装置であればど
のようなものであってもよく、供給電源も交流であって
も、直流であってもよい。

また、この制御装置を、電流検出装置により得られたｍ
ｌ値が設定電流値より小さ（なるときに前記発熱体の少
なくとも一部の通電を停止し、さらに他の設定電流値よ
りも大きくなるときに、この通電が開始する制御を備え
てもよい。

さらに通電が停止し設定温度以下になると前記発熱体の
通電を開始させる温度検出による通電制御装置を備えた
りすることにより、−層加熱面の温度をなめらかにする
ことが可能となる。

また、この制御装置により制御される電流値の設定値を
可変調整できる手段を設けたり、制御装置により制御さ
れる発熱体にこの熱負荷条件を調整できる装置を設けた
りすることにより、加熱装置に、複雑な制御を要せずに
、商品用途に適した快適温度制御、ならびに最適電力コ
ントロールを実現させることができるものである。

発明の効果以上に述べてきたように、本発明の加熱装置は、正の抵
抗温度係数を有する発熱体と少なくともこの発熱体の一
部の電流を検出する電流検出装置とこの電流検出装置に
より得られた電流値により前記発熱体の少なくとも一部
の通電を制御する制御装置とを備えることにより、通電
時の電流値を電流検出装置により検出し、発熱体の通電
を制御し、微妙な温度設定、温度調節を実現できるとい
う極めて優れた効果を奏するものである。

さらには、万一の場合の異常ｉｔ流なども検出でき、安
全性を高めるものである。

また、加熱装置にサーモスタットなどの温度検短体を配
することなく、加熱装置の薄型化・軽量化が図れるばか
りでなく、電流値制御であるから、平均温度で制御でき
、温度均一性の極めて優れた加熱装置を実現するもので
ある。

さらには、応答性に優れた電流値制御であるので、加熱
装置の使用域・快適性を高めることも可能にするもので
あり、従来の加熱装置とは異なる新たな概念を創造する
ものであり、産業上の利用分野も広く、極めて有益な発
明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の加熱装置の電気回路の構成
図、第２図は同加熱装置の電力特性図、第３図は同加熱
装置の加熱面表面の温度特性図、第４図は同地の実施例
の加熱装置の電気回路の構成図、第５図は同加熱装置の
電力特性図、第６図は間両実施例の加熱装置の正抵抗温
度係数発熱体の斜視図、第７図は従来の加熱装置の発熱
体の斜視図である。５．６．７．１１・・・・・・正抵抗温度係数発熱体、
８．１４・・・・・・電流検出装置、９．１５・・・・
・・制御回路、ｌ０１１３・・・・・・断路器、１６・
・・・・・正抵抗温度係数抵抗体、１７．１８・・・・
・・電極（電極体）。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）正の抵抗温度係数を有する発熱体と少なくともこ
の発熱体の一部の電流を検出する電流検出装置と、この
電流検出装置により得られた電流値により前記発熱体の
少なくとも一部の通電を制御する制御装置とを備えてな
る加熱装置。
（２）制御装置は、電流検出装置により得られた電流値
が設定電流値より小さくなるときに発熱体の少なくとも
一部の通電を停止させる制御手段を有する請求項（１）
記載の加熱装置。
（３）制御装置は、電流検出装置により得られた電流値
が設定電流値より小さくなるときに発熱体の少なくとも
一部の通電を停止し、さらに他の設定電流値よりも大き
くなるときにこの通電が開始する制御手段を備えてなる
請求項（１）または（２）記載の加熱装置。
（４）制御装置は、通電停止した発熱体が通電停止後あ
る一定時間の後通電を開始させるタイマ制御手段を備え
ている請求項（１）または（２）記載の加熱装置。
（５）制御装置は、通電が停止し設定温度以下になると
発熱体の通電を開始させる温度検出による通電制御手段
を備えている請求項（１）または（２）記載の加熱装置
。
（６）制御装置により制御される電流値の設定値を可変
調整できる手段を設けた請求項（１）、（２）、（３）
、（４）、（５）のいずれかに記載の加熱装置。
（７）制御装置により制御される発熱体のこの熱負荷条
件を調整できる装置を設けた請求項（１）または（２）
記載の加熱装置。
（８）正抵抗温度係数発熱体は導電性微粉末と結晶性重
合体よりなる薄厚状の正抵抗温度係数抵抗体と、その厚
さ方向に電圧を印加すべく設けられた一対の電極体とを
備えた発熱体である請求項（１）または（２）記載の加
熱装置。
（９）正抵抗温度係数抵抗体の厚さが１ｍｍ以下である
請求項（１）、（２）、（８）のいずれかに記載の加熱
装置。