JPH065181U - 発熱体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被加熱物を任意の温度分布で加熱することの
できる発熱体を得る。 【構成】 複数のＰＴＣサーミスタ素子を並列に接続し
てケース部材内に配置する発熱体であり、発熱部面積の
異なるＰＴＣサーミスタ素子１１〜１４をケース部材５
内の所定の位置に配置するか、あるいはケース部材内に
おけるＰＴＣサーミスタ素子の配置密度を変化させる
か、あるいは抵抗温度特性の異なるＰＴＣサーミスタ素
子をケース部材内の所定の位置に配置し、発熱体の温度
分布をコントロールすることを特徴としている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、正の温度特性（ＰＴＣ）を有するサーミスタ素子を複数設けた発熱 体に関するものであり、例えば、長尺状ヒーターとして用いることのできる発熱 体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

ＰＴＣサーミスタ素子は、自己温度制御機能を有する発熱体として多用されて いる。このようなＰＴＣサーミスタ素体を構成するセラミック材料としては、Ｂ ａＴｉＯ₃ からなるセラミックが主に使用されている。最近、長尺状の被加熱物 を加熱する用途が出てきており、このような長尺状の被加熱物を加熱するための 発熱体が求められている。このような発熱体として、長尺状のセラミック素体を 成形し、これをＰＴＣサーミスタ素子として用いることが考えられるが、それは 実用的に困難であった。なぜならば、セラミック素体を長尺状に成形しようとす ると、ソリや歪、割れ等を生じてしまうからである。

【０００３】 図７及び図８は、被加熱物に複数のヒーターを取付けることにより長尺状ヒー ターとした発熱体を示す底面図及び側面図である。アルミニウム板等の被加熱物 １に、複数のヒーター２が一定間隔で取り付けられており、この複数のヒーター ２の端子３が配線によって接続さている。このような構造の発熱体では、被加熱 物１に対して直接ヒーター２を取り付ける必要があり、また取付けたヒーター２ を配線等によって接続する必要あり、構造が複雑で、また取付け作業が煩雑なも のになっていた。

【０００４】 図９及び図１０は、複数のＰＴＣサーミスタ素子をケース内に配置した長尺状 のヒーターを示す底面図及び側面図である。絶縁性のケース部材内には、複数の ＰＴＣサーミスタ素子４が一定間隔で配置されており、ＰＴＣサーミスタ素子４ の上には平板状の端子板６が設けられており、ＰＴＣサーミスタ素子４の下方に はバネ端子板７が設けられている。この平板状の端子板６とバネ端子板７により 、各ＰＴＣサーミスタ素子４が並列に接続されている。このようにして構成され る長尺状ヒーターの上に被加熱物１が設けられている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、このような構造の長尺状ヒーターを用いた場合、ヒーターの中 央部に比べヒーターの端部における熱放散量が大きいため、ヒーターの中央部が 高温になり、端部が低温になって、被加熱物を均一に加熱することができないと いう問題があった。

【０００６】 図１１は、被加熱物の長手方向における温度分布を示している。図１１に示さ れるように、被加熱物の中央部は高温であるが、端部に向かうにつれて低温にな っている。 本考案は、このような従来の問題を解消し、被加熱物を均一な温度分布で加熱 するなど任意の温度分布で加熱することのできる発熱体を提供することを目的と している。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

請求項１の考案は、複数のＰＴＣサーミスタ素子を並列に接続してケース部材 内に配置した発熱体であり、発熱部面積の異なる正特性サーミスタ素子がケース 部材内の所定の位置に配置されることにより、発熱体の温度分布がコントロール されていることを特徴としている。

【０００８】 請求項２の考案は、複数のＰＴＣサーミスタ素子を並列に接続してケース部材 内に配置した発熱体であり、ケース部材内おけるＰＴＣサーミスタ素子の配置密 度を変化させることにより、発熱体の温度分布がコントロールされていることを 特徴としている。

【０００９】 請求項３の考案は、複数のＰＴＣサーミスタ素子を並列に接続してケース部材 内に配置した発熱体であり、抵抗温度特性の異なるＰＴＣサーミスタ素子がケー ス部材内の所定の位置に配置されることにより、発熱体の温度分布がコントロー ルされていることを特徴としている。

【００１０】 請求項１の考案における発熱部面積の異なるＰＴＣサーミスタ素子としては、 例えば、セラミック素体の大きさを変化させ、かつセラミック素体の大きさに応 じた電極面積を設けた、異なるサイズのＰＴＣサーミスタ素子がある。また、セ ラミック素体の大きさが同一でも、電極面積の大きさを変化させることによって 発熱部面積を異ならせたＰＴＣサーミスタ素子を用いてもよい。端部が低温にな りやすい長尺状ヒーターにおいて、温度分布を均一にしようとする場合には、端 部に発熱部面積の相対的に大きなＰＴＣサーミスタ素子を配置し、中央部には発 熱部面積の相対的に小さなＰＴＣサーミスタ素子を配置する。

【００１１】 請求項２の考案において、端部が低温になりやすい長尺状ヒーターにおいて均 一な温度分布とするためには、端部にＰＴＣサーミスタ素子を密に配置し、中央 部にＰＴＣサーミスタ素子を疎になるよう配置する。 請求項３の考案において、抵抗温度特性の異なるＰＴＣサーミスタ素子として は、ＢａＴｉＯ₃ にＰｂやＳｒ等を添加することにより、キュリー点（Ｃｐ）を 種々変化させたＰＴＣサーミスタ素子が挙げられる。このようにキュリー点を変 化させることにより、発熱温度をコントロールすることができる。端部が低温に なりやすい長尺状ヒーターにおいて均一な温度分布を得る場合には、端部にキュ リー点の相対的に高いＰＴＣサーミスタ素子を配置し、中央部にキュリー点が相 対的に低いＰＴＣサーミスタ素子を配置する。

【００１２】

【作用】

請求項１に記載の考案では、発熱部面積の異なるＰＴＣサーミスタ素子を所定 の位置に配置することにより、ＰＴＣサーミスタ素子からの発熱量をその位置に 応じて変化させ、これにより発熱体全体の温度分布をコントロールしている。 請求項２に記載の考案では、ＰＴＣサーミスタ素子のケース部材内における配 置の密度を変化させることにより、ケース部材内における単位面積あたりの発熱 量をその位置に応じて変化させ、発熱体全体としての温度分布をコントロールし ている。

【００１３】 請求項３に記載の考案では、抵抗温度特性の異なるＰＴＣサーミスタ素子をケ ース部材内の所定の位置に配置することにより、発熱体の各部における発熱温度 に変化を与え、これによって発熱体全体の温度分布をコントロールしている。

【００１４】

【実施例】

図１及び図２は、請求項１に記載の発明に従う一実施例を示す底面図及び側面 図である。図１及び図２を参照して、絶縁性のケース部材２内には、複数のＰＴ Ｃサーミスタ素子１１，１１〜１４，１４が配置されている。各ＰＴＣサーミス タ素子の上には平板状の端子板６が接触して設けられており、各ＰＴＣサーミス タ素子の下方にはバネ端子板７が素子の下部に接触して設けられている。中央部 に設けられているＰＴＣサーミスタ素子１１，１１はそのサイズが小さく、ＰＴ Ｃサーミスタ素子１２，１２、ＰＴＣサーミスタ素子１３，１３、ＰＴＣサーミ スタ素子１４，１４と、その配置位置が端部に向かうにつれて徐々にサイズの大 きなＰＴＣサーミスタ素子が設けられている。従って、中央部から端部に向かう につれて徐々にＰＴＣサーミスタ素子からの発熱量が大きくなるように配置され ている。

【００１５】 図３は、この実施例の長尺状ヒーターによって加熱された被加熱物の表面温度 の長手方向における温度分布を示す図である。図３において、点線は、ヒーター 表面の温度を示しており、実線は被加熱物の表面温度を示している。図３に示す ように、この実施例のヒーターを用いることにより、被加熱物の表面温度分布は ほぼ均一になっている。各ＰＴＣサーミスタ素子の発熱温度自体はほぼ同一であ り、それぞれ大きな差はないが、被加熱物に対する熱伝達が各ＰＴＣサーミスタ 素子の発熱部面積が大きいほど効率がよく、このため中央部よりも端部において 熱伝達の効率が良くなるため、端部における大きな熱放散量が補償され、全体と して均一な温度分布となる。

【００１６】 図４は、請求項２に記載の考案に従う実施例を示す底面図である。図４を参照 して、この実施例においても絶縁性のケース部材２内に複数のＰＴＣサーミスタ 素子２１，２１〜２４，２４が配置されている。各ＰＴＣサーミスタ素子の上部 には平板状の端子板６が設けられ、下部にはバネ端子間７が設けられている。各 ＰＴＣサーミスタ素子は同一のサイズ及び同一の抵抗温度特性を示すサーミスタ 素子であるが、中央部に設けられるＰＴＣサーミスタ素子２１，２１から、ＰＴ Ｃサーミスタ素子２２，２２、ＰＴＣサーミスタ素子２３，２３、ＰＴＣサーミ スタ素子２４，２４と端部に近づくにつれて、ＰＴＣサーミスタ素子間の間隔が 狭くなるように、すなわち配置の密度が密になるように配置さている。このよう に、中央部でサーミスタ素子の配置密度を疎にし、端部でサーミスタ素子の配置 密度を密にすることにより、端部における大きな熱放散量が補償され、全体とし ては均一な温度分布で加熱することができる。

【００１７】 図５は、請求項３に記載の考案に従う実施例を示す底面図である。この実施例 においても、上記実施例と同様に、絶縁性のケース部材５内に、複数のＰＴＣサ ーミスタ素子３１，３１〜３４，３４が配置されている。各ＰＴＣサーミスタ素 子はほぼ等間隔になるように配置されている。しかしながら、各ＰＴＣサーミス タ素子は、それぞれの抵抗温度特性が異なる。すなわち、中央部に設置されてい るＰＴＣサーミスタ素子３１，３１から、ＰＴＣサーミスタ素子３２，３２、Ｐ ＴＣサーミスタ素子３３，３３、ＰＴＣサーミスタ素子３４，３４と端部に近づ くにつれて、その抵抗温度特性におけるキュリー点が高くなるよう、キュリー点 の異なるＰＴＣサーミスタ素子が配置されている。このため、中央部から端部に 向かうにつれてＰＴＣサーミスタ素子の発熱温度が高くなるように設定されてい る。

【００１８】 図６は、図５に示すヒーターを用いて加熱した際の被加熱物の長手方向におけ る表面温度分布を示す図である。図６において、点線はヒーター表面の温度を示 しており、実線は被加熱物の温度分布を示している。図６に示されるように、ヒ ーターは、中央部から端部に向かうにつれてその発熱温度が高くなっている。こ のため、端部における大きな熱放散量が補償され、被加熱物表面の温度は図６に 示すように全体としてほぼ均一な温度分布となっている。

【００１９】 上記実施例では、請求項１〜３に記載の考案について、各考案をそれぞれ単独 で適用した実施例について説明したが、請求項１〜３に記載の考案は、一つの発 熱体に複合して適用されてもよい。例えば、発熱部面積の異なる素子や抵抗温度 特性の異なる素子を、配置密度を異ならせてケース部材内に配置してもよい。ま た、発熱部面積が異なり、かつ抵抗温度特性の異なる素子を等間隔で配置したり 、あるいは配置密度を変化させてケース部材内に配置してもよい。

【００２０】 また、上記各実施例においては、被加熱物の表面温度分布を均一にする発熱体 について説明したが、請求項１〜３に記載の考案は、このような温度分布を与え る発熱体に限定されるものではなく、その用途にあわせて任意の温度分布を与え るようにコントロールされる発熱体に対して適用することができる。 また、上記各実施例では、ＰＴＣサーミスタ素子を横方向に一列に配置した長 尺状ヒーターとして説明したが、請求項１〜３に記載の考案は、このような長尺 状ヒーターに限定されるものではなく、縦方向及び横方向に２次元に配列された ＰＴＣサーミスタ素子を有する発熱体に対しても適用されるものである。

【００２１】

【考案の効果】

請求項１〜３に記載の考案に従えば、発熱体を任意の温度分布にコントロール することができ、用途に合わせて被加熱物を所望の温度分布で加熱することがで きる。従って、被加熱物を中央部及び端部において均一に加熱することが必要な 場合には、被加熱物を均一に加熱する発熱体とすることができる。

【００２２】 また請求項１〜３に記載の考案の発熱体は、ケース部材内に複数のＰＴＣサー ミスタ素子を配置したものであるため、発熱体として一体的に取り扱うことがで き、容易に取付け作業等を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に記載の考案に従う実施例を示す底面
図。

【図２】請求項１に記載の考案に従う実施例を示す側面
図。

【図３】図１及び図２に示す実施例のヒーターで加熱し
た被加熱物の表面温度の分布を示す図。

【図４】請求項２に記載の考案に従う実施例を示す底面
図。

【図５】請求項３に記載の考案に従う実施例を示す底面
図。

【図６】図５に示す実施例のヒーターで加熱した被加熱
物の表面温度の分布を示す図。

【図７】従来の長尺状ヒーターを示す底面図。

【図８】従来の長尺状ヒーターを示す側面図。

【図９】複数のＰＴＣサーミスタ素子をケース部材内に
配置した長尺状ヒーターを示す底面図。

【図１０】図９に示す長尺状ヒーターの側面図。

【図１１】図９及び図１０に示す長尺状ヒーターにより
加熱された被加熱物の表面温度の分布を示す図。

【符号の説明】

１…被加熱物 ５…ケース部材 ６…平板状端子板 ７…バネ端子板 １０…長尺状ヒーター １１〜１４…発熱部面積の異なるＰＴＣサーミスタ素子 ２０…長尺状ヒーター ２１〜２４…同一サイズ及び同一の抵抗温度特性を有す
るＰＴＣサーミスタ素子 ３０…長尺状ヒーター ３１〜３４…抵抗温度特性の異なるＰＴＣサーミスタ素
子

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の正特性サーミスタ素子を並列に接
   続してケース部材内に配置した発熱体であって、 発熱部面積の異なる正特性サーミスタ素子が前記ケース
   部材内の所定の位置に配置されることにより、発熱体の
   温度分布がコントロールされていることを特徴とする、
   発熱体。
2. 【請求項２】 複数の正特性サーミスタ素子を並列に接
   続してケース部材内に配置した発熱体であって、 前記ケース部材内における前記正特性サーミスタ素子の
   配置の密度を変化させることにより、発熱体の温度分布
   がコントロールされていることを特徴とする、発熱体。
3. 【請求項３】 複数の正特性サーミスタ素子を並列に接
   続してケース部材内に配置した発熱体であって、 抵抗温度特性の異なる正特性サーミスタ素子が前記ケー
   ス部材内の所定の位置に配置されることにより、発熱体
   の温度分布がコントロールされていることを特徴とす
   る、発熱体。