JPH0616433B2 - 採暖器具 - Google Patents

採暖器具

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JPH0616433B2
JPH0616433B2 JP59266648A JP26664884A JPH0616433B2 JP H0616433 B2 JPH0616433 B2 JP H0616433B2 JP 59266648 A JP59266648 A JP 59266648A JP 26664884 A JP26664884 A JP 26664884A JP H0616433 B2 JPH0616433 B2 JP H0616433B2
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heating element
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heating
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和典 石井
誠之 寺門
康友 船越
忠 坂入
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/10Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
    • H05B3/12Heating 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
    • H05B3/14Heating 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】 産業上の利用分野 本発明は、やぐらこたつ、パネルヒータ等の採暖器具、
特にその発熱ユニットの構成に関するものである。
従来の技術 従来のこの種の採暖器具の発熱体ユニットの構成として
は、例えば、実開昭57−186997号公報に示され
ているように、第6図のような構造となっていた。
すなわち、絶縁基板1上に相対向するように一対の帯状
電極2が設けられ、その上からPTC発熱低抗体3が設
けられる構成のものであった。この発熱体ユニットは、
このPTC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、ある自己制御温度で安定な温
度を維持することができ、さらに通常のPTC特性のな
い発熱体では必要となる温度過昇防止器等が不要で薄型
化できるという利点も有していた。
上記の如く速熱性をこの通常の発熱体で実現しようと思
えば例えば、特開昭58−19652号公報等の如く温
度検知体、通電時間の制御回路等を設けることにより可
能とはなるものの、非常に複雑な構成にならざるを得な
かった。
このように、第6図に示すPTC発熱体構成を用いる
と、技術的に一歩進んだ採暖器具を実現することができ
るものであった。
発明が解決しようとする問題点 しかし、このPTC発熱体ユニットは、絶縁基板1を介
して、採暖器具の放熱板等に熱的に結合されて構成され
るが、特にこの放熱面積が大きい場合、外部への漏洩電
流が大きくなり、使用者に大きな不快感を与えるという
大きな問題点を有していた。これは絶縁基板1を介して
PTC抵抗体3及び電極2と使用者の接触する採暖器具
本体表面との間で電気回路が形成されるために発生する
もので、固有抵抗のきわめて高い絶縁基板1でもこの電
気回路の形成される絶縁基板1の面積が大きいほどまた
この厚みが薄いほどこの漏洩電流が大きくなる。一方、
絶縁基板1の厚みはこの放熱板との熱的な結合をよくす
るためには大きくすることはできず、耐電圧性能を満足
する最小厚みに設定せざるを得ない。
また、放熱板等の外表面が金属等の導電体である場合、
あるいは多くの水分を含んでいる場合等にさらに漏洩電
流は大きくなり、採暖器具の使用上、重大な問題とな
る。
ここで、PTC抵抗体3及び電極2の装架面積を小さく
すると、漏洩電流は小さくなるものの、放熱量もこれに
比例して小さくなり十分な採暖は得られなくなってしま
う。また、これに適応する如く、発熱体を高発熱量にし
た場合は、PTC抵抗体3の抵抗分布の不均一性、外部
よりの断熱状態の部分的差異あるいは外部よりの局所過
熱等により、一旦温度分布が若干でも生じると、PTC
抵抗体3のPTC特性により電圧が局部に集中し温度差
が助長され増大され、異常な発熱分布、発煙・発火を起
こすという非常に危険な面を有していた。この現象を以
下の説明では電圧集中現象と呼ぶことにするが、この電
圧集中現象は、発熱量を大きくするほど発生しやすく、
従来は、この発熱量を制限したり、あるいは、非常に熱
伝導性に優れた基板等を用いるかして、この電圧集中現
象に対処せねばならなかった。
そこで、本発明は従来の問題点を解消するものであり、
外部への漏洩電流を抑えた安全でしかも使用感のよい採
暖器具を提供することを目的とする。
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決する技術的手段は正の抵抗温度係数を
もつ厚さ1mm以下の薄肉帯状の高分子材料よりなる抵
抗体の両面に一対の帯状の電極を配し、該抵抗体、及び
電極を電気絶縁体で外装してなる長尺帯状の発熱体とこ
の発熱体の少なくとも一方の電極側に該電気絶縁体を介
して結合される放熱体とを備え、前記放熱体の放熱面積
あたりの前記発熱体の一対の電極が重合する有効発熱部
分の装架率が20%以下で、前記発熱体を前記放熱体に
結合させたものである。
作用 一般に、採暖器具の放熱面での放熱密度は、輻射暖房で
500〜1000W/m2、接触暖房で100〜250W
/m2であり、本発明の産業上の利用分野では、特にこの
輻射暖房分野にあたり、採暖器具としてこの放熱面を十
分に発熱させるためには、放熱全体を約1000W/m2
以上出力させることが不可欠である。発熱体の一対の電
極が重合する有効発熱部分の装架率を20%以下にする
ためには、この5倍に相当する5000W/m2以上の高
出力が必要になるが、このPTC抵抗体は厚さ1mm以
下の薄肉帯状であるので、この両面に構成される一対の
電極間の熱抵抗はきわめて小さく、この温度分布も約1
0℃以下に抑えられるので、前記電圧集中現象が発生せ
ずに安全であるが、PTC特性のため自己温度制御さ
れ、それほど高出力とはならないが、該放熱体に熱を出
力することにより、該発熱体の一対の電極が重合する有
効発熱部分の単位面積当りの発熱量が5000W/m2
上の高発熱量が実現できる。このため、放熱体全体に装
架しなくも採暖器具の放熱面全面を十分に発熱させられ
るようになる。また、発熱体の電極と採暖器具の放熱体
との間に介在することになる発熱体を外装している樹脂
材料等よりなる絶縁板により、放熱板への電気的絶縁を
図れるものの、この絶縁板の誘電特性・厚みにもよる
が、この樹脂フィルムを介して、発熱体から放熱体へと
漏洩電流が生じるが、この放熱体の放熱面積あたりのこ
の発熱体の装架面積を小さくすることができるため外部
への漏洩電流を小さく抑えることができ、またこの発熱
体のPTC特性により速熱性、薄型化を図った採暖器具
を実現できる。
実施例 以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明す
る。
第2図は、本発明の採暖器具の一例として、やぐらこた
つの実施例である。4はやぐらこたつ本体であり放熱板
5,5′がビス6により取付けられている。またこの放
熱板5,5′にはPTC発熱体7が6個接着されてい
る。このPTC発熱体7は、第1図に示すように、薄肉
板状のPTC抵抗体8の両面に一対の電極9,9′が配
されている構造である。
またこのPTC発熱体7部分の断面図を第3図に示す
が、PTC抵抗体7は、絶縁板10,10′を介して放
熱板5,5′と熱的に結合されている。
ここでPTC抵抗体8はカーボンブラックを中心とする
粒子状導電剤を含有させた高分子組成物であり、例えば
これに用いる樹脂としてはポリエチレン−酢酸ビニル共
重合体、ポリエチレン−エチルアクリレート共重合体、
ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンやポ
リアミド、ポリハロゲン化ビニリデン、ポリエステル等
の結晶性樹脂があり、各々の結晶変態点付近で急激な正
の温度係数を示す。また一対の電極9,9′の距離は
0.3〜3mm程度であり、PTC抵抗体8は高比抵抗の
組成物でよく、自己温度制御性のためのPTC特性は容
易に得られる。
本実施例ではPTC発熱体7は上記材料により高発熱量
を設定してあり、この放熱面全体を十分に発熱させるこ
とができる。第4図に第2図のX−X方向切断面を示し
ている。図中A方向が放熱方向であり、逆方向はやぐら
こたつ本体4により断熱されている。この図に明確に示
されるように、PTC発熱体7はX−X方向断面で30
%しか占めておらず放熱面全面積では約20%の装架率
である。このため外部への漏洩電流も非常に小さく抑え
られ、A方向の面で浸水させた最悪の状態で通電し、漏
洩電流を測定したところ0.2mAまで抑えることがで
き、使用上全く支障のない漏洩電流の値にすることがで
きた。この値は、前記の如くPTC発熱体7の装架面積
以外に、絶縁板の厚み等も起因してくるが、本構成にす
ることにより、適宣設定して、この問題点を解決するこ
とは容易である。
PTC発熱体7の装架率を、本実施例では前記の如く2
0%としたが、採暖器具の構成では、この装架率は小さ
いほどよく、20%以下であれば効果は顕著である。し
かしながら、これに見合った、すなわち採暖器具の放熱
体の発熱密度の5倍、5000W/m2以上の高出力可能
な発熱体構成を実現することにより採暖器具の放熱全体
を十分に発熱させることができる。PTC発熱体の一対
の電極間距離を小さくしこの間の温度分布を小さくする
ほど高出力が可能となり、1mm以下にすることによ
り、こうした5000W/m2以上の高発熱量が実現で
き、採暖器具の放熱体として十分な発熱量を出力できる
ものである。
ところで、本実施例でこのPTC発熱体7は、高発熱量
に設定していると言及したが、本構成によれば、高発熱
量にしても前記電圧集中現象は発生せず、非常に安全で
ある。これは、PTC抵抗体8が薄肉板状であり、電極
9,9′間の距離は非常に小さく、この間の熱抵抗は非
常に小さいため、温度分布の差異はほとんどないため、
この電圧集中現象は起こり得ないからである。
このため、PTC発熱体7の発熱量を、PTC発熱体7
の、放熱板5への装架面積が許される前記範囲で設定す
ればよい。
また、放熱板5は、熱伝導率が大きければ大きいほど、
PTC発熱体7の発熱は熱拡散され、これに伴ない、P
TC発熱体7はこのPTC特性によりこのPTC発熱体
7の発熱量は増加し、放熱板5の均熱性は向上される。
本実施例では、放熱板5に、鉄板を用いたが、第5図に
示すように、非常に均一な温度分布が得られた。暖感覚
的に言えば、放熱方向で50%以上、好ましくは70%
以上のフィン効率が得られる放熱面での採暖では、10
0%レベルのフィン効率のものとほとんど大差がなく、
非常に良好であった。このように発熱体の装架率を小さ
くしても、PTC発熱体のPTC特性は有効に作用し、
PTC特性のない発熱体を用いたものに比べ、速熱性、
薄型化等を長所をもたせることができた。
また、PTC発熱体7の装架面積を小さくすることによ
り各種発熱体構成材料も少量で構成され安価に構成でき
るという利点も有している。
発明の効果 以上述べてきたように、本発明によれば、以下の効果を
得ることができる。
(1)大面積の発熱面積を必要とする採暖器具であって
も、発熱体の放熱板への装架率を小さくしているため
に、一般の金属材料の放熱体を用いても、発熱体から外
部への漏洩電流を小さく抑えることができ、使用者に不
快感を与えることがなく安全であり、また使用される発
熱体材料も薄肉で小面積でよいので軽量化も図れる。
(2)PTC発熱体の抵抗体を厚さ1mm以下の薄肉状に
し、この厚さ方向に電圧を印加するという、導電性高分
子材料では、特に高電圧の場合、既存の概念とは全く異
なった構成にすることにより、一般の採暖器具の放熱体
の発熱密度の5倍以上の高出力化が可能になり、20%
以下の発熱体装架率でも採暖器具の放熱面全面を十分に
発熱させられるだけでなく、PTC発熱体装架部では、
放熱体の速熱性もきわめて高く、輻射暖房等では速暖感
が高められる。
(3)PTC発熱体の抵抗体は高分子材料よりなるため
に、長尺・大面積加工が可能となり、また可撓性を有す
るため、大面積の放熱体にも容易に十分に貼付けができ
熱効率が高められるだけでなく、発熱体は長尺帯状であ
るので長尺端部等で結線でき複雑な配線の引き回しもな
く、薄型構成が実現できる。
(4)PTC発熱体を小型に構成することができ、安価に
構成できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の採暖器具の発熱体部分の拡
大斜視図、第2図は同採暖器具の斜視図、第3図は同採
暖器具の発熱体部の拡大断面図、第4図は同採暖器具の
放熱体部の断面図、第5図は温度分布図、第6図は従来
の採暖器具の発熱体ユニットを示す斜視図である。 4……本体、5,5′……放熱板、7……PTC発熱
体、8……PTC抵抗体、9,9′……電極。
フロントページの続き (72)発明者 船越 康友 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 坂入 忠 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭50−30571(JP,A) 特開 昭50−150039(JP,A) 特開 昭57−30284(JP,A) 実願 昭54−35066号(実開 昭55− 13192号)の願書に添付した明細書及び図 面の内容を撮影したマイクロフィルム(J P,U) 実願 昭54−146435号(実開 昭56− 64694号)の願書に添付した明細書及び図 面の内容を撮影したマイクロフィルム(J P,U) 実願 昭54−45165号(実開 昭55− 144788号)の願書に添付した明細書及び図 面の内容を撮影したマイクロフィルム(J P,U)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】正の抵抗温度係数(以下PTCと称す)を
    もつ厚さ1mm以下の薄肉帯状の高分子材料よりなる抵
    抗体の両面に一対の帯状の電極を配し、該抵抗体、及び
    電極を電気絶縁体で外装してなる長尺帯状の発熱体とこ
    の発熱体の少なくとも一方の電極側に該電気絶縁体を介
    して結合される放熱体とを備え、前記放熱体の放熱面積
    あたりの前記発熱体の一対の電極が重合する有効発熱部
    分の装架率が20%以下で、前記発熱体を前記放熱体に
    結合させた採暖器具。
JP59266648A 1984-12-18 1984-12-18 採暖器具 Expired - Lifetime JPH0616433B2 (ja)

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JP59266648A JPH0616433B2 (ja) 1984-12-18 1984-12-18 採暖器具

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JPS61143629A JPS61143629A (ja) 1986-07-01
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