JPH0359558B2 - - Google Patents

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JPH0359558B2
JPH0359558B2 JP62293125A JP29312587A JPH0359558B2 JP H0359558 B2 JPH0359558 B2 JP H0359558B2 JP 62293125 A JP62293125 A JP 62293125A JP 29312587 A JP29312587 A JP 29312587A JP H0359558 B2 JPH0359558 B2 JP H0359558B2
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resistor
heating element
self
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metal
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Rushian Gisurain Pirotsuto Furantsu
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Koninklijke Philips NV
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Koninklijke Philips Electronics NV
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    • H05B3/78—Heating arrangements specially adapted for immersion heating
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A45—HAND OR TRAVELLING ARTICLES
    • A45D—HAIRDRESSING OR SHAVING EQUIPMENT; EQUIPMENT FOR COSMETICS OR COSMETIC TREATMENTS, e.g. FOR MANICURING OR PEDICURING
    • A45D1/00—Curling-tongs, i.e. tongs for use when hot; Curling-irons, i.e. irons for use when hot; Accessories therefor
    • A45D1/28—Curling-tongs, i.e. tongs for use when hot; Curling-irons, i.e. irons for use when hot; Accessories therefor with means for controlling or indicating the temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/02—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient
    • H01C7/022—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient mainly consisting of non-metallic substances
    • H—ELECTRICITY
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    • H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
    • H05B3/12—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
    • H05B3/14—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material the material being non-metallic
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱源として電気抵抗が正の温度係数
（positive temperature coefficient）を有する材
料の少なくとも１個の抵抗体（以下「PTC抵抗
器」と称する）を具える自己調整加熱素子に関す
るものである。
このような抵抗器は、希土類、アンチモン若し
くは他の元素、またはこれらの元素とチタン酸ス
トロンチウムおよび／またはチタン酸鉛との混合
物をドープした焼結チタン酸バリウムにより構成
するのが一般的である。このような材料の熱伝導
は比較的低く、従つて、空気中への熱発散も低
い。負荷を与えると、PTC抵抗器はこれらの条
件の下で比較的低い電力出力で抵抗値が急速に増
加する温度（キユーリー点）に達する。この温度
から更に僅かに温度上昇すると、相当大きく抵抗
値が増大する。このことにより熱として発散され
る消費電力に制限を与える。
本発明の目的は、特に熱源として１個またはそ
れ以上のPTC抵抗器を有する加熱素子の熱発散
特性を改善するにある。熱発散特性が改善される
場合には最大消費電力が増大する。即ち、改善さ
れた熱発散特性ではPTC抵抗器はより一層大き
な電力出力でのみキユーリー点に達するためであ
る。熱発散特性のよい加熱素子としては、例えば
英国特許明細書第1306907号に記載されているも
のがある。この既知の加熱素子においては、
PTC抵抗器をケーシングにより包囲し、ケーシ
ング内のPTC抵抗器により占められない空間に
液体を充填する。
しかし、実際上液体を充填した加熱素子は幾つ
かの欠点がある。このような加熱素子の場合、ケ
ーシングは絶対的に液体密でなければならない
し、使用中に液体が加熱されて膨張するときでさ
えも絶対に液体密を維持しなければならない。こ
のことはケーシング内に導電体を引込む場合に構
造上特に問題となる。更にこの場合、不慣れな使
用者がケーシングから熱い液体をこぼすことがな
いよう防止しなければならい。
従つて、本発明の目的は、上述の条件を満た
し、上述の欠点をできるだけ回避する、即ち
PTC抵抗器の表面から比較的大きな間隔をとる
内壁面を有するケーシング内でPTC抵抗器によ
り占められない空間に液体を充填する必要なし
に、熱発散特性を向上し、かつ簡単な構成により
PTC抵抗器をケーシングのPTC抵抗器の表面か
ら比較的大きな間隔をとる内壁面間に確実にクラ
ンプ保持し、またPTC抵抗器に給電することが
できる１個またはそれ以上のPTC抵抗器を有す
る自己調整加熱素子を得るにある。
この目的を達成するため本発明は電流導体を担
持する金属体間に前記抵抗体を配置し、これら金
属体の前記抵抗体側とは反対の側面をそれぞれ管
状のケーシングの内壁に熱交換接触する形状に形
成し、前記管状ケーシングを電気絶縁性の弾性材
料により構成し、また前記各金属体はそれぞれが
給電導体と同時に前記抵抗体をこの抵抗体の両側
面に対向するケーシング内壁からそれぞれ離れた
状態で管状ケーシング内にクランプするクランプ
手段としても作用する構成としたことを特徴とす
る。このためには、金属体の抵抗体側とは反対側
の側面を、ケーシングの内壁の表面の形状にほぼ
対応する形状にすると好適である。
ケーシングの内部が円筒形空間でこの円筒形空
間内に金属体を配置し、この金属体間にPTC抵
抗器を設ける場合、金属体のPTC抵抗器とは反
対側の側面を円筒形にする。このケーシング内部
空間が他の形状、例えば円錐形である場合には、
金属体のPTC抵抗器側とは反対側の側面をこれ
に対応の形状に形成すること勿論である。いずれ
の場合でも金属体は中空であっても中空でない
（中実の）ものであってもよく、また金属体は、
湾曲部を設けた金属細条により構成することもで
きる。更に、このとき最大の熱交換接触が得られ
るよう形状と寸法を調和させる。金属体とケーシ
ング内壁との間の弾性接触を得る好適な実施例に
おいては、金属体を平坦細条により構成し少なく
ともケーシングの縦方向に延びている平坦細条の
端縁に、熱交換接触を行うケーシングの内壁の表
面の一部の形状にほぼ対応する形状の細条部分を
設ける。この細条部分により、弾性的な従つて適
正に衝合する熱接触が得られる。このような素子
は、例えば金属細条を部分的に曲げることによつ
て形成することができる。金属体を中実のもの、
または一体ではあるが中空のものの場合、弾性接
触は、ケーシング内壁に電気的絶縁性の弾性材料
層を配置することによつて得られる。この目的の
ため、作動温度で軟化したり分解することなく、
比較的堅固な材料のケーシングまたはこのような
堅固な材料で形成したチユーブの内壁に弾性特性
をもたらすシリコン樹脂または他の樹脂の層を使
用する。この場合、例えば酸化マグネシウム、酸
化アルミニウムまたは金属粉などの熱伝導特性を
改善するフイラーを樹脂に混合するとよい。
作動温度で弾性熱交換接触を維持しなければな
らないこと勿論である。金属体の寸法および金属
体の特性はこの条件に適合するものでなくてはな
らない。金属体は、例えばアルミニウムまたは銅
またはこれらの金属相互若しくはこれらの金属と
他の金属との合金とする。本発明による加熱素子
に適用するPTC抵抗器はデイスク状の抵抗体と
すると好適であり、この場合このデイスクは円
形、六角形、方形、長方形または目的にかない、
２個の対向平面が得られる他の形状とすることが
でき、更に、PTC抵抗器は棒状または管状に構
成しておくこともできる。デイスク状抵抗体はそ
の端面を金属体に接続する。この目的のためデイ
スク状抵抗体の端面に、例えばニツケル−クロム
合金の真空蒸着層で構成し、この層上に銀の真空
蒸着層を設けた普通の電極を設けておくか、また
は他の方法、例えばニツケルの無電解めつきによ
り電極を設けておく。棒状抵抗体の場合、小さな
細条状の電極をこの棒状抵抗体の縦方向に取付け
る。管状抵抗体の場合その内面または外面に電極
を配置する。金属体と抵抗体との連結には絶対的
に熱交換特性を維持することが必要であり、この
ためには電気的絶縁性の合成材料の接着層で十分
である。このとき電流導体をPTC抵抗器に直接
接続する。金属体と抵抗体との連結には、熱交換
特性の他に導電特性を持たす。この目的のため、
PTC抵抗器を両側の金属体のうちの一方または
双方にはんだまたはオーミツク接触を生ずる導電
性ペーストにより接続する。この場合、一方また
は双方の金属体が電流導体として作用する。導電
性ペーストとしては、例えば硬化可能なシリコン
樹脂−銀粉混合体により構成したものが好適であ
る。これらペーストは既知であり、一般に市販さ
れている。
種々のPTC抵抗器は上述のように金属体間に
配置する。
種々の温度に調整することができるようにする
ため本発明による自己調整加熱素子の実施例にお
いては、相互にキユーリー点が異なる複数個の
PTC抵抗器を使用する。この点に関して、キユ
ーリー点とは結晶構造の変化が抵抗の急激な増加
を伴つて生ずる点を意味するものとする。電源を
一方のPTC抵抗器から他方のPTC抵抗器に切換
えることにより互いに異なる温度に調整すること
ができる。このような加熱素子は、異なるキユー
リー点を有する少なくとも２個のPTC抵抗器を
有し、これらPTC抵抗器をそれぞれ独立的に電
流導体を介して電源に接続したものとする。この
場合、PTC抵抗器の少なくとも１個の電気的絶
縁材料層により一方の金属体に接続し、電流導体
を介して電源に接続する。このような加熱素子を
詳細に説明するため後に図面につき説明する。ケ
ーシングは例えば円筒形とし、このケーシングの
内壁は例えば無機若しくは有機の電気的絶縁材料
で構成するか、またはこのような材料で被覆した
ものとする。この目的のため、例えば非導電性材
料として加熱素子の最高作動温度でもその形状を
維持する石英ガラス、シリコンゴムまたはセラミ
ツク材料を使用する。ケーシングは金属カバー内
は少なくとも一層の電気的絶縁層を配置した積層
構造とすることができる。例えばケーシングの形
状の金属カバーとして例えば銅製のカバーにより
適切に熱を軸線方向に伝導することができる。ケ
ーシング内の自由空間には例えば粉末の酸化アル
ミニウム若しくは酸化マグネシウムまたはシリコ
ンゴムなどの合成樹脂等の電気絶縁材料を充填す
ることができる。PTC抵抗器と金属体との間の
接続は、はんだ付け、または例えばシリコン樹脂
と金属粉例えば銀粉との混合物による導電性ペー
ストにより行うことができる。
次に図面につき本発明の好適な実施例を説明す
る。
第１図に縦断面を示した本発明による自己調整
加熱素子の実施例においては、３個のデイスク状
のPTC抵抗器（抵抗体）１，２および３を有し、
これら抵抗器を２個の金属体４，５間に配置し、
また抵抗器と金属体とを熱交換接触および導電接
触が得られるよう接続する。この場合、PTC抵
抗器１，２および３と金属体４および５との間の
接続をはんだ層により行う。抵抗体と金属体との
組立体は、無機材料、好適には硬質ガラスで形成
し、一端を閉鎖した管部分６を、やはり一端を閉
鎖した金属製または合成樹脂製の管部分７に配置
することにより構成したケーシング内に配置す
る。管部分６，７間には所要に応じ電気的絶縁材
料層を設ける。管部分７を金属により構成する場
合、この電気的絶縁材料層は、例えば好適には酸
化マグネシウムを充填したシリコンゴムなどの弾
性合成材料に浸漬するが、またはこのような材料
を吹き付けるか、またはこのような材料で鋳造す
るか、またはこのような材料の収縮スリーブ（図
示せず）により構成して設けることができる。管
部分７は、例えばシリコンゴムで形成したシール
８により閉鎖する。管部分７をやはりシリコンゴ
ムにより構成する場合、例えば押出成形によりシ
ール８を管部分７に一体の組立体として形成する
ことができる。電流導体９および１０をシール８
から引き出し、加熱素子内でこれら電流導体９お
よび１０をそれぞれ金属体４および５に接続す
る。図示の実施例においては、管部分６の一端を
閉鎖する。管部分は、両端が開放しており、これ
ら開放端部を図示のシール８のようなシールでそ
れぞれ閉鎖したものとすることもできる。管部分
をガラスまたは石英で構成する場合、管端部は封
止することができる。
第２図には第１図の加熱素子の−線上の断
面を示す。第１図と同一部分には同一の参照符号
を付ける。金属体４および５の形状は明確に認識
できるであろう。これら金属体は、それぞれ平坦
細条４Ａおよび５Ａと、円筒形湾曲部４Ｂおよび
５Ｂとにより構成する。この平坦細条４Ａおよび
５ＡをPTC抵抗器に接続し、管部分６の壁部の
形状にほぼ対応する形状の湾曲部４Ｂおよび５Ｂ
を管部分６の壁部に弾性的に接触させ、またこの
壁部と熱交換接触させる。所要によりこの接触を
改善するため、できれば金属粉または適当な導電
性酸化金属を混入したシリコン樹脂で構成したペ
ーストの薄層を湾曲部４Ｂおよび５Ｂと管部分６
の壁との間に設ける。
第３図において金属体の他の実施例を示す。
第３図において平坦細条部１１Ａにより構成し
た金属体を示し、この平坦細条部の管部分６の縦
方向に延びている端縁にそれぞれ湾曲部１１Ｂ，
１１Ｃを設け、この湾曲部１１Ｂ，１１Ｃを弾性
的にまた熱交換するよう管部分６の内壁に接触さ
せる。金属体１２は金属体１１Ａ，１１Ｂ，１１
Ｃと同じ形状とする。
第４図は本発明自己調整加熱素子の他の実施例
を示し、この実施例によれば２個の温度のどちら
かに調整することができる。この目的のため加熱
素子に２個のPTC抵抗器２１，２２を設け、金
属体４，５間にこのPTC抵抗器を配置する。金
属体４および５の形状は第２図の断面図に示すも
のと同一とする。
PTC抵抗器２２を金属体４および５に導電的
に接続し、PTC抵抗器２１を金属体４のみに導
電的に接続する。PTC抵抗器２１と金属体５の
平坦細条５Ａとの間には非導電性層２４を設け、
例えば非導電性合成材料またはセラミツク材料ま
たはガラスでこの非導電性層を構成する。更に
PTC抵抗器２１を電気的に電流導体２３に接続
する。他の参照符号は上述の図面と同じである。
自己調整加熱素子を作動させるため電流導体９お
よび１０を電源に接触する場合、電流はPTC抵
抗器２２を介して金属体４および５を流れ、この
電流により加熱素子はPTC抵抗器２２を形成す
る材料のキユーリー点に基づく所定温度になる。
次に電流導体１０の代りに電流導体２３を電源に
接続した場合、電流はPTC抵抗器２１を介して
電流導体９および２３を流れる。このとき加熱素
子はPTC抵抗器２１を形成する材料のキユーリ
ー点に基づく他の温度になる。
第１図の断面図および第２図の断面図に示すよ
うな構造を有する本発明による加熱素子の実施例
においては、管部分６をパイレツクスガラスによ
り構成し、また管部分７をシリコンゴムにより構
成する。この組立体を金属管内に適切に嵌合配置
する場合この金属管の表面において10℃以上の温
度差は測定されない。220Vの交流電流（50Hz）
を加熱素子に供給した場合PTC抵抗器の温度が
約200℃、外側温度（外側金属管）が約175℃では
加熱素子を１分間（220Vで）スイツチオンし、
また６分間スイツチオフにする6000回の切換操作
においてPTC抵抗器の損傷はみられなかつた即
ち抵抗値の実質的な変化は見られなかつた（＜５
％）。この場合３個のPTC抵抗器を有する加熱素
子は約14ワツトの電流保持容量を有し、空気中に
露出させた同一の３個のPTC抵抗器は電流保持
容量は約４ワツトにも満たない。本発明による自
己調整加熱素子を液体加熱のための液中ヒータ、
ヘアカール装置、料理用鉄板等に使用することが
できる。本発明加熱素子によれば、金属体は電気
的接触を行う機能の他に、ケーシング内にPTC
抵抗器を確実にクランプするという機能も果た
し、従つて信頼性が極めて高く、しかも構造が簡
単であるという利点がある。更に抵抗体の両側の
金属体は、管状ケーシングの内壁に熱交換接触す
る形状に形成し、抵抗体をこの抵抗体の両側面に
対向する管状ケーシング内壁からそれぞれ離れた
状態でクランプするため、放熱特性が、管状ケー
シングの周囲にわたりほぼ均一な加熱素子が得ら
れるという利点がある。またこの構成は、製造が
容易であるという利点もある。
他の利点としてはほぼ同一の構造で加熱素子の
種々の最大温度を、異なるキユーリー点を有する
PTC抵抗器を内蔵することによつて得ることが
できる。更に他の利点は加熱素子に異なるキユー
リー点の２個またはそれ以上のPTC抵抗器を組
込むことによつて異なる温度レベルの加熱素子を
得ることができる。異なる温度レベルは同一のキ
ユーリー点を有する２個またはそれ以上のPTC
抵抗器を設けた加熱素子において１個、２個また
はそれ以上の抵抗器を電源に接触することによつ
ても得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明自己調整加熱素子の実施例の縦
断面図、第２図は第１図の−線上の断面図、
第３図は本発明自己調整加熱素子の他の実施例の
断面図、第４図は２個の異なる温度のどちらにも
調整することができる本発明自己調整加熱素子の
実施例の縦断面図である。 １，２，３，２１，２２……PTC抵抗器（抵
抗体）、４，４Ａ，４Ｂ，５，５Ａ，５Ｂ，１１
Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１２，１３，１４……金属
体、６，７……管部分、８……シール、９，１
０，２３……電流導体、２４……非導電性層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 熱源として電気抵抗が正の温度係数を有する
    材料の少なくとも１個の抵抗体を具える自己調整
    加熱素子において、電流導体を担持する金属体間
    に前記抵抗体を配置し、これら金属体の前記抵抗
    体側とは反対の側面をそれぞれ管状のケーシング
    の内壁に熱交換接触する形状に形成し、前記管状
    ケーシングを電気絶縁性の弾性材料により構成
    し、また前記各金属体はそれぞれが給電導体と同
    時に前記抵抗体をこの抵抗体の両側面に対向する
    ケーシング内壁からそれぞれ離れた状態で前記管
    状ケーシング内にクランプするクランプ手段とし
    ても作用する構成としたことを特徴とする自己調
    整加熱素子。 ２ 前記ケーシングの少なくとも内壁は、作動温
    度で軟化しないまたは分解しないかつ弾性特性を
    有する樹脂性材料により構成したことを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項に記載の自己調整加熱素
    子。 ３ 前記樹脂性材料はシリコン樹脂としたことを
    特徴とする特許請求の範囲第１または２項に記載
    の自己調整加熱素子。 ４ 前記樹脂性材料は、樹脂に樹脂性材料の熱伝
    導特性を改善するフイラー、例えば酸化マグネシ
    ウム、酸化アルミニウムまたは金属粉を添加した
    混合物により構成したことを特徴とする特許請求
    の範囲第２または３項に記載の自己調整加熱素
    子。
JP62293125A 1975-04-07 1987-11-21 自己調整加熱素子 Granted JPS63170878A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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