JPH0515384U - 輻射式放熱器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 発熱体に負特性セラミックヒータを使用し、
速やかに暖まるようにした輻射式放熱器を提供すること
を目的としている。 【構成】 負特性セラミックヒータよりなる複数個の発
熱体Ａ、Ｂ、Ｃと、発熱体の素子温度を検出するセンサ
Ｓと、発熱体Ａ、Ｂ、Ｃの電気的接続を切り替えて発熱
体の出力を変換させる切替器ＣＳとを具備している。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、一般家庭で使用される電気ストーブ等の輻射式放熱器に係り、特に 負特性セラミックヒータを用いた輻射式放熱器に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来の輻射式放熱器の発熱体としては、ニクロム線等の金属抵抗体や、セラミ ックヒータが用いられている。そして、前記発熱体の複数個を電気的に並列接続 して平面ヒータが形成されており、平面ヒータのうちいずれかを適宜オン・オフ させて出力（消費電力）を切り替えて温度を調整するように構成されている。 セラミックヒータは、発熱体表面が赤熱せず、ニクロム線に比して温度が低く 、安全性に優れており、特に正特性セラミックヒータが多用されている。正特性 セラミックヒータが使用される理由としては、正特性セラミックヒータ素子が自 己温度制御機能を有しているためである。すなわち、素子温度が低い場合には、 電気抵抗値が低く電流が多く流れるが、素子温度が約190 ℃付近になると安定し 、素子の抵抗値が急激に高くなって自己発熱を自動的に制御するため、加熱によ る危険性がなく安全なためである。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、前記正特性セラミックヒータは、通電初期には、電気抵抗値が 低いため、通常時の約２倍以上の突入電流が数秒間流れるので、他の電気器具と の併用時に通電断等の支障を来すことがあり、オン・オフ自動制御には適してい ない等の問題点がある。また、素子が高価であるという難点もある。 一方、負特性セラミックヒータは、正特性セラミックヒータに比し、安価であ るが次のような問題点がある。 すなわち、負特性セラミックヒータは、通電初期には電気抵抗値が大で突入電 流が流れず、低消費電力であって、徐々に電流が増加して素子温度が上昇する。 そして、素子温度が上昇すると、電気抵抗値が下がり、電流が増加する。さらに 、電気抵抗値が下がると、消費電力が増大する。このような現象の繰り返しによ り素子温度が800 ℃付近に達すると、電流は安定するが、この間に至るまでに、 器具が損傷することになる。前記したような異常状態を回避するために、ワット 密度 (Ｗ／cm³)を小さくして使用する必要があり、素子の体積を大きくして異常 状態においても安全性を保つように考慮されている。そのために、素子の温度上 昇速度が遅く、所定の出力に達するまでの到達時間が長い、すなわち暖まるまで 時間が長くかかるという難点があった。

【０００４】 本考案は上記事情に鑑みて創案されたもので、発熱体として負特性セラミック ヒータを使用して速やかに暖まるようにした輻射式放熱器を提供することを目的 としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本考案に係る輻射式放熱器は、負特性セラミックヒータよりなる複数個の発熱 体と、発熱体の素子温度、通電電流、通電時間のいずれかを検知するセンサと、 前記発熱体の電気的接続を切り替えて発熱体の出力を変換させる切替器とを備え ており、かつ通電初期には発熱体を高出力で始動せしめ、予め設定された設定値 に達すると、センサの検知信号に基づいて切替器により低出力に切り替えるよう に構成されている。

【０００６】

【実施例】

以下、図面を参照し本考案に係る一実施例を説明する。 図１は輻射式放熱器の電気回路図、図２、図３は切替器の動作を説明する図面 であって、図２は通電初期の発熱体の接続図、図３は切替後の発熱体の接続図、 図４は発熱体の抵抗値と温度上昇速度との関係図である。

【０００７】 本考案の輻射式放熱器10は、複数個 (図示例では３個) の発熱体Ａ、Ｂ、Ｃと 、センサＳと、リレーＲを含み複数個のスイッチを組み合わせた切替器ＣＳとを 含んでいる。

【０００８】 発熱体Ａ、Ｂ、Ｃは、いずれも負特性セラミックヒータであって、多数の負特 性セラミックヒータ (以下、素子という) を平面状に形成したものであって、そ れぞれ独立して配置されている。

【０００９】 センサＳは、輻射式放熱器10の通電電流、素子温度又は通電時間のいずれかを 検知するものであり、電流リレー、サーマルリレー、タイマ等のいずれかが使用 されている。

【００１０】 切替器ＣＳは、発熱体Ａ、Ｂ、Ｃの電気的接続を変換させるためのものであり 、固定スイッチＳ１と、セットスイッチＳ２よりなる主スイッチＭＳと、リレー Ｒと、リレーＲの保持スイッチＲ１と、リレースイッチＲ２、Ｒ３を含んでいる 。本実施例においては、切替器ＣＳは発熱体Ａ、Ｂを並列接続し、これに発熱体 Ｃを直列に接続する直並列回路と、発熱体Ａ、Ｂ、Ｃをいずれも直列接続する直 列回路とに切り替えるように構成されている。

【００１１】 次に、発熱体の接続と、その温度上昇速度との関係について説明する。 図３において発熱体Ａ、Ｂ、Ｃの各電気抵抗値を10Ω (但し、通電後安定した 状態の抵抗値とする) とし、両端に電圧100 Ｖを印加した場合に合成抵抗値は30 Ω、消費電力は333.3 Ｗとなる。この直列回路を形成する発熱体Ｘに通常の運転 状態として通電スタートした場合には素子の容量に応じて温度上昇速度及び安定 (飽和) 温度が必然的に決定される。図４に示すように、発熱体Ｘは目標到達時 間Ｔ３で目標素子温度ＴＥまで上昇し安定したものとする。

【００１２】 次いで、図２のように、発熱体Ａ、Ｂ、Ｃを直並列回路に接続して形成された 発熱体Ｙの合成抵抗値は15Ωとなり半減するが、消費電力は666.7 Ｗと倍増する 。この発熱体Ｙを通常の運転状態としてスタートした場合には、前記直列回路に 比し、当然温度上昇は速くなり、通電時間Ｔ２ (但し、Ｔ２＜Ｔ３とする) で目 標素子温度ＴＥに達し、安定温度はさらに高くなる。

【００１３】 発熱体Ａ、Ｂ、Ｃの前記抵抗値を変えて、直並列しさらに低抵抗値に形成され た発熱体Ｚの場合には通電時間Ｔ１で前記温度ＴＥに達し、安定温度はさらに高 くなる。しかし、その反面、素子のワット密度が大きくなり、安全性が低下する ことになる。

【００１４】 切替器ＣＳは、素子温度を速やかに上昇させるために通電初期に高出力とし、 その後通常の出力で長時間安全に運転させるようにしたものである。

【００１５】 次に、輻射式放熱器10の動作について説明する。 主スイッチＭＳをオンすると、固定スイッチＳ１、セットスイッチＳ２がオ ンし、センサＳ、リレーＲがオンする。リレーＲのオンにより、リレースイッチ Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３がオンし、発熱体Ａ、Ｂ、Ｃが直並列に接続され、発熱体Ｙが 形成される。すなわち、消費電力大 (出力大) の状態で通電スタートする。発熱 体Ｃは同Ａに比し約４倍の消費電力となる。

【００１６】 通電スタート後、発熱体Ｙの温度は上昇しながら出力を増加させていき、出 力667 Ｗで安定する。発熱体Ａ、Ｂの出力は、発熱体Ｃに比し小さいため、温度 、出力の安定は発熱体Ｃよりも遅れることになる。

【００１７】 センサＳの設定温度に達すると、センサＳが作動しオフする。これによって リレーＲがオフし、リレースイッチＲ２がオフ、リレースイッチＲ３が切り替わ り、発熱体Ａ、Ｂ、Ｃが直列接続に変換され、発熱体Ｘが形成される。

【００１８】 の状態において、発熱体Ｘのうち発熱体Ｃは、素子温度が最も高く電気抵 抗値が小である。これに比し、発熱体Ａ、Ｂは素子温度が高く電気抵抗値が大で ある。従って、発熱体Ｃの分圧は発熱体Ａ又はＢの分圧に比して小であり、発熱 体Ｃの出力は小さくなり、素子温度が低下していき、電気抵抗値を増加させてい く。一方、発熱体Ａ、Ｂは、発熱体Ｃに比して分圧が大であり、出力が大となり 、素子温度が上昇していき、電気抵抗値を減少させていく。

【００１９】 最終的に発熱体Ａ、Ｂ、Ｃは、同一の電気抵抗値で安定する。すなわち、発 熱体Ｘは、合成抵抗値30Ω、消費電力333 Ｗとなる。

【００２０】 前記動作説明では、センサＳは素子温度ＴＥを検知するものとしたが、通電電 流又は通電時間を検知するものであってもよい。本考案は負特性セラミックヒー タを用いており、温度を通電電流の変化は同一方向 (温度上昇→電流増、温度下 降→電流減) となるため、電流検知式を用いると都合がよい。

【００２１】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案に係る輻射式放熱器は、複数個の発熱体に負特性 セラミックヒータを使用し、通電初期は高出力で運転し、予め設定された値にな ると、センサが検知して低出力となるように発熱体の電気抵抗値を切り替えて低 出力で断続運転するように構成されている。従って、速やかに暖まるので、使用 感がよく、省エネルギー効果も発揮できるほか、コストダウンを図ることができ る等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係る輻射式放熱器の電気回
路図である。

【図２】切替器の動作を説明する図面であって、通電初
期の発熱体の接続図である。

【図３】切替器の動作を説明する図面であって、切替後
の発熱体の接続図である。

【図４】発熱体の抵抗値と温度上昇速度との関係図であ
る。

【符号の説明】

10 輻射式放熱器 Ａ、Ｂ、Ｃ 発熱体 ＣＳ 切替器 Ｓ センサ Ｒ リレー

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 負特性セラミックヒータよりなる複数個
   の発熱体と、発熱体の素子温度、通電電流、通電時間の
   いずれかを検知するセンサと、前記発熱体の電気的接続
   を切り替えて発熱体の出力を変換させる切替器とを具備
   しており、かつ通電初期には発熱体を高出力で始動せし
   め、予め設定された設定値に達すると、センサの検知信
   号に基づいて切替器により低出力に切り替えるようにし
   たことを特徴とする輻射式放熱器。