JPH0349183A

JPH0349183A - 加熱装置

Info

Publication number: JPH0349183A
Application number: JP18407789A
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: 1989-07-17
Filing date: 1989-07-17
Publication date: 1991-03-01

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、電気ボード、足温器、電気あんか。

電気床暖房、パネルヒータ等の採暖用途、さらには乾燥
、保温、凍結防止等の各種用途に有用な加熱装置、特に
その発熱体の構成及び制御に関するものである。

従来の技術従来のこの種の加熱装置の発熱体構成としては、例えば
、実開昭５７−２００８１８号公報に示されているよう
な採暖器具の例のように、第９図のような構造となって
いた。

すなわち、この採暖器具の加熱面構成材１には、塩化ビ
ニル樹脂で被覆されたひも状の金属発熱線２が均一に配
線されており、この下方に断熱材３゜４が構成されてい
る。なお、５は加熱面構成材１と断熱材３．４とを固定
させている枠である。ここで、６はサーモスタット等の
温度制御装置であり、これにより温度制御あるいは、温
度過昇防止されるものであった。第９図のような電熱ボ
ードでは、通電すると、採暖面の表面温度は４０〜６０
℃レベルの適宜な温度に安定し、単位面積当りの消費電
力は２００〜４００Ｗ／％程度であり、接触暖房として
快適な暖房を提供するものであった。また、他の用途に
おいても安定した低温度・低電力出力を供するものであ
った。ここで、発熱線２の外装材料としては、塩化ビニ
ル樹脂等のプラスチック材料が使用されるが、発熱線の
温度をこの材料の耐熱温度以下に抑えることが必要であ
り、単位長さ当り電力を５〜７Ｗ／ｍレベル以下に抑え
ることによりヒータとしての耐熱性・安全性を確保する
ものであった。

発明が解決しようとする課題しかしながら、例えば、こうした採暖器具の加熱装置構
造においては、暖感覚が得られるまでの時間としては約
３分程度以上を要し、実際に使い始める約３分前には少
なくとも通電しておく必要があり、特に、台所の流しの
前とか、洗面台の前で使用する場合等においては、通電
して後暖まる前に、そこで居る必要がなくなるような場
合もあり、連続して通電しておかないと何の役にもたた
なくなってしまうという欠点を有していた。採暖器具の
速熱性を高めるためには消費電力密度を大きくすること
が想定できるが、採暖面の上にものを置かれる等により
、放熱条件の相違が生ずるために、温度制御装置を適宜
配するとしても採暖器具の採暖面積当りの消費電力とし
ては、約４００Ｗ／ボ以下に抑制する必要があった。

このように、こうした採暖器具は、電源が入ると３０秒
以内に暖感覚が得られるというレベルの急速な漂暖機能
が強く求められていたものの、満足のいく速熱性が得ら
れるまで単にこの加熱装置の電力密度を高めたのでは、
局部保温時、温度制御装置の故障時等において、異常加
熱、発煙・発火等の危険性を有しているばかりでなく、
例えば発熱体が加熱面の金属面から若干離れていたよう
な場合には発熱体の発熱により絶縁外装材料が損傷し、
怒電等につながるという恐れも有していた。

また、こうした速熱性に関しては、上述した採暖用途に
限らず、他の用途においても高いニーズを有するもので
あり、同様の課題が存していた。

一方、速熱性を高める手段としては、例えば、実開昭５
７−１８６９９７号公報に示されているような正抵抗温
度係数発熱体を構成し、この発熱体の通電初期時の大き
な電力を利用する方法も考案されていた。第１０図にお
いて、絶縁基板７上に相対するように一対の帯状電極８
．９が設けられ、その上から正抵抗温度係数抵抗体１０
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、技術
的にも一歩進んだ、快適性や使用感を高めるものであっ
た。しかしながら、速熱性という面では上記の金属発熱
線を用いたものの２倍以上にまで向上するものの、使用
可能と想定できるまでの加熱時間は１分以上を要し、使
用する時に通電を開始したのではやはり間に合わず、中
途半端な性能でしかなかった。

課題を解決するための手段上記課題を解決するために、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、該正抵抗温度係数発熱
体がこの使用電圧・熱負荷条件により自己制御される温
度よりも低い温度に該正抵抗温度係数発熱体を制御する
制御装置と、この制御装置の作動により該正抵抗温度係
数発熱体に電気的に直列に接続される正の抵抗温度係数
をほとんど有さない発熱体とを備えた加熱装置を適用す
るものである。

作用この技術的手段による作用は次のようになる。

すなわち、通電初期において、少なくとも、この加熱装
置の発熱体の適宜な設定温度よりも高い温度で安定する
高出力の正抵抗温度係数発熱体を発熱させることにより
、極めて高い電力密度で加熱面を急速に加熱させること
ができるため、秒単位の飛躍的な速熱性を実現できるよ
うになる。また、十分に加熱された後には、この正抵抗
温度係数発熱体を正の抵抗温度特性をほとんど有さない
発熱体と電気的直列接続になるように、制御装置で制御
され、安定した発熱を維持できる。また、必要に応じて
随時、この正の抵抗温度特性のほとんど有さない発熱体
との電気的直列通電を、制御することも可能なため、使
用域のよい理想的な加熱装置を提供できる。また、この
正抵抗温度係数発熱体は高出力とはいえ、適宜な設定温
度よりも高い、ある温度では安定するため、局部的な異
常過熱、発煙、発火等の危険性はなく極めて安全である
３さらには、正の抵抗温度特性をほとんど育さない発熱
体との電気的直列接続時の通電安定時においても、この
正抵抗温度係数発熱体の抵抗温度特性により、異常高温
時には電流制限するため、さらに安全性を高めることが
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０
本実施例の加熱装置は、例えば第１図の斜視図に示すよ
うな発熱体構成を加熱面に有するものであり、加熱装置
の一例として、採暖器具である電熱ボードを想定した実
施例であり、採暖用の加熱面の安定温度としては、室／
Ｊ！２０°Ｃにおいて４５°Ｃになるように設定されて
いる。第１図において、１１は加熱面構成材に熱的に結
合された基板であり、この基板上には正抵抗温度係数発
熱体Ｉ２、及び正の抵抗温度特性をほとんど有していな
いひも状の金属抵抗発熱線１３が配されている。また、
金属抵抗発熱１１３は塩化ビニル樹脂で被覆されている
。ここで、加熱面の温度を設定温度４５℃にするために
は、採暖器具の熱的構造から、この実施例の場合、発熱
体温度を５０°Ｃに設定する必要があるが、この正抵抗
温度係数発熱体１２は第２図に示した抵抗温度特性であ
り、通電制御がなければ、この使用電圧で通電安定時に
おいて自己制御温度が設定温度の５０°Ｃより高温の約
９０℃になる高出力の正抵抗温度係数発熱体である。ま
た、この正抵抗温度係数発熱体を＠御する装置として、
サーモスタット１４が加熱面中央部近傍に構成されてい
る。

電気回路的には、第３図のような回路図であり、正抵抗
温度係数発熱体１２と金属抵抗発熱線１３とは直列に結
線されており、加熱面が十分に加熱された後には、金属
抵抗発熱線１３と並列に結線された短絡線上のサーモス
タット１４の接点が開放し、この正抵抗温度係数発熱体
１２と金属抵抗発熱線１３とが電気的に直列接続になり
、安定した発熱を維持できる。なお、１５．１６は異常
時の安全性確保のための温度過昇防止装置である。

正抵抗温度係数発熱体１２は加熱装置雰囲気温度が２０
“Ｃにおいては、発熱体面積当り１５ＫＷ／ｎ′ｆとい
う高出力の正抵抗温度係数発熱体であり、通電するとこ
の発熱体温度は急速に上昇し、橿めて速く加熱面の温度
が上昇するために、迅速な速熱性を実現することが可能
となる。加熱面温度が４５“Ｃレベルになった時点で金
属抵抗発熱線１３と並列に結線された短絡線上のサーモ
スタッＨ４の接点が開放し、この正抵抗温度係数発熱体
１２と金属抵抗発熱線Ｉ３とが電気的に直列接続になり
、２００〜４００Ｗ／ｒｒｆレベルの電力密度による電
力出力となり、安定した発熱を維持できる。また、暖か
さが物足りないような寒いときには、必要に応して随時
この金属発熱線１３との電気的直列通電の有無を制御す
ることができ、補助加熱も可能であり、使用感のよい理
想的な加熱装置を提供できる。また、通電初期時の局所
保温、あるいはサーモスタット等の温度検知体の故障等
の異常事態においてもこの正抵抗温度係数発熱体は９０
°Ｃで自己温度制御されるため、異常加熱、発煙・発火
等なく、非常に安全である。さらには、金属抵抗発熱線
１３との電気的直列接続時の通電安定時においても、こ
の正抵抗温度係数発熱体の抵抗温度特性により、異常高
温時には′Ｉ４流制限するため、さらに安全性を高める
ことが可能となるものである。

実際に、この電熱ボートを２０゛Ｃの室温の部屋で通電
し、速熱性の実験を試みた。比較例として、第９図に示
すような従来例の電熱ボードで、採暖面表面温度が通電
安定時において同じ４５°Ｃになるものを用意した。こ
の時の採暖面の表面温度特性図を第４図に示した。第４
図から明らかなように、本実施例の電熱ボードを通電す
ると突入時には約３２０Ｗの電力が入り、通電してから
約１０秒後には採暖面中央部が３３℃程度に達っし、秒
単位の速さで暖かさを感じるに至った。一方、従来の電
熱ボードは初期より５０Ｗの一定の電力出力であり、４
分経過しても暖かさを十分に感じるところまでに至らず
、本発明の加熱装置としての飛躍的な速さの速熱性を明
確にするものであった。こうした速熱性機能は、使いた
い時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、省エネにもつながるという利点も有する
ものである。なお、第４図において、温度特性Ａは本発
明の加熱装置の他の実施例の温度特性図であるが、正抵
抗温度係数発熱体の出力、あるいはこの正抵抗温度係数
発熱体の通電を制御するまでの時間等を調整することに
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温度特性である。

使用者が冷えきった体を接触暖房等で採暖する場合、使
い始めの冷えきった時に、−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
なりうるものであり、例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言え、加熱装置全般と
しての付加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、使用感を一番巨の使用者だけでなく、次の使用者も
この快適性、使用感を味わうためには、使用が終わった
ら温度検知体がすぐに冷却され、次の使用のために、第
３図における短絡線部からの正抵抗温度係数発熱体への
通電がスタンバイの状態になっていることが望まれてお
り、温度検知体を発熱体に熱的に結合し、かつ相対的に
放熱の大きいように構成することによりこうした使用感
もかなり高められる。

次に、第５図は上記とは異なる他の本発明の一実施例の
加熱装置を示す斜視図であるが、加熱面構成材に熱的に
結合された絶縁基板１７上に相対するように一対の帯状
電極１８．１９が設けられ、その上から正抵抗温度係数
抵抗体２０が設けられている。

この上方には絶縁フィルムを介して正の抵抗温度特性を
ほとんど有していないひも状の金属抵抗発熱１２１が配
されている。また、２２は正抵抗温度係数発熱体２０の
通電を制御する温度検知体であり、電気回路的には第３
図に示した回路図から温度過昇防止装置を除いたものと
同様であり、上記の実施例と同様、加熱装置に秒単位の
速熱性を実現させるものである。

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
温度分布を一欅にするために一対の５ｔＩｉ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
対の電極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閣以下、好ましくは、１
−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６１−２８４
０８２号公報や第６図等に示されるように、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。

第６図において、２３は導電性微粉末と結晶性重合体よ
りなる、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２４．２５が構成されている。

また、２６．２７はこの抵抗体２３及び電極２４．２５
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ＩＱＷ／′ｃ−以上の高出力まで可能
であり、本発明の加熱装置の速暖性をさらに飛曜的に高
めることかり能となる。本発明の正抵抗温度係数発熱体
は、上記に示したような有機のカーボンプラトクー＝樹
脂系のものの他に、＃！！機のセラミック系のものであ
っｔ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。

次に、第７．８図は本発明の電気回路図の他の実施例を
示すものである。第７図において、２８は正抵抗温度係
数発熱体、２９．３０は正の抵抗温度特性をほとんど有
さない発熱体であり、３１は温度検知体である。正抵抗
温度係数発熱体の一対の電極が万−短絡等したような場
合、正の抵抗温度特性をほとんど有さない発熱体が直列
に接続されているとこの部分に電圧が集中し、この部分
に温度ヒユーズ等の安全装置を設けておくと、正抵抗温
度係数発熱体が異常過熱、発火等なく安全に通電を停止
できるが、第７図のように電気的結線を行うことにより
、通電初期時にもこの安全性を確保することが可能とな
る。第８図はさらに新たな正の抵抗温度特性をほとんど
有さない発熱体３２を加えたものであり、３３が正抵抗
温度係数発熱体、３４゜３５は正の抵抗温度特性をほと
んど有さない発熱体であり、３６は温度検知体である。

このように、正の抵抗温度係数を有する発熱体と、該正
抵抗温度係数発熱体がこの使用電圧・熱負荷条件により
自己制御される温度よりも低い温度に咳正抵抗温度係数
発熱体を制御する制御装置と、この制御装置の作動によ
り該正抵抗温度係数発熱体に電気的に直列に接続される
正の抵抗温度係数をほとんど有さない発熱体とを備えた
加熱装置であれば、どのようなものであってもよく、正
抵抗温度係数発熱体の制御は上記の温度制御の他、初期
の通電時間によるタイマーｍ御等であってもよい、また
、温度検知体は、本実施例図中ではサーモスタットによ
る例で示したが、これに限るものでなく、ＮＴＣ，ＰＴ
Ｃサーミスタによる電子制御等であってもよく、商品用
途に適した制御にするとよい、また、供給電源について
も交流、直流を限定するものではない。

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、該正抵抗温度係数発熱体
がこの使用電圧・熱負荷条件により自己制御される温度
よりも低い温度に該正抵抗温度係数発熱体を制御する制
御装置と、このＭ扉装置の作動により該正抵抗温度係数
発熱体に電気的に直列に接続される正の抵抗温度係数を
ほとんど有さない発熱体とを備えることにより、少な（
とも通電初期において、この加熱装置の発熱体の適宜な
設定温度よりも高い温度で安定する高出力の正抵抗温度
係数発熱体を発熱させることにより、極めて高い電力密
度で加熱面を急速に加熱させることができるため、秒単
位の飛躍的な速熱性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。

また、この正抵抗温度係数発熱体は高出力とはいえ、適
宜な設定温度よりも高い、ある温度では安定するため、
局部的な異常過熱、発煙、発火等の危険性はなく極めて
安全である。また、正の抵抗温度特性をほとんど有さな
い発熱体との電気的直列接続時の通電安定時においても
、この正抵抗温度係数発熱体の抵抗温度特性により、異
常高温時には電流制限するため、さらに安全性を高める
ことが可能となるものである。

こうした安全性の高い速熱性機能は、使いたい時にだけ
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、省エネにもつながるという利点も有するものであり
、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発熱体構成斜視
図、第２図は同加熱装置の正抵抗温度係数発熱体の抵抗
温度特性図、第３図は同加熱装置の電気回路図、第４図
は本発明の一実施例の加熱装置としての採暖器具の通電
初期における採暖面表面の温度特性図、第５図は本発明
の他の実施例の加熱装置の発熱体構成斜視図、第６図は
本発明の一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、第８図は本発明の他の実施例の加熱装
置の電気回路図、第９図は従来の加熱装置の構成断面図
、第１０図は従来の加熱装置の発熱体構成斜視図である
。１１、１７・・・・・・加熱面構成材に熱的に結合した
基板、１２、２８．３３・・・・・・正抵抗温度係数発
熱体、１３．２１・・・・・・金属抵抗発熱線、１４・
・・・・・サーモスタット、１５゜１６・・・・・・温
度過昇防止装置、１８．１９．２４．２５・・′・・・
・電極、２０．２３・・・・・・正抵抗温度係数抵抗体
、２２．３１゜３６・・・・・・温度検知体、２６．２
７・・・・・・外装材、２９．３０゜３２、３４．３５
・・・・・・正の抵抗温度特性をほとんど有さない発熱
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、該正抵抗温
度係数発熱体がこの使用電圧・熱負荷条件により自己制
御される温度よりも低い温度に該正抵抗温度係数発熱体
を制御する制御装置と、この制御装置の作動により該正
抵抗温度係数発熱体に電気的に直列に接続される正の抵
抗温度係数をほとんど有さない発熱体とを備えた加熱装
置。
（２）制御装置は温度を検知することにより正抵抗温度
係数発熱体の通電を制御する温度検知体によるものであ
る請求項（１）記載の加熱装置。
（３）温度検知体はサーモスタットであり、正の抵抗温
度係数をほとんど有さない発熱体に電気的に並列に接続
されてなる短絡線に直列に接続されている請求項（２）
記載の加熱装置。
（４）短絡線には、他の正の抵抗温度係数をほとんど有
さない発熱体が直列に接続されている請求項（３）記載
の加熱装置。
（５）温度検知体は発熱体に熱的に結合し、かつ相対的
に放熱の大きいように構成されてなる請求項（３）また
は（４）記載の加熱装置。
（６）制御装置は発熱体の通電時間を検知することによ
り正抵抗温度係数発熱体の通電を制御するタイマー制御
によるものである請求項（１）記載の加熱装置。
（７）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）、（２）、（３）また
は（６）記載の加熱装置。
（８）正抵抗温度係数抵抗体の厚さが１ｍｍ以下である
請求項（７）記載の加熱装置。
（９）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
に有する請求項（１）、（２）、（３）、（６）または
（７）記載の加熱装置。