JPH0718154Y2 - セラミックヒータ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本願考案は温風式ファンヒータ、ヘアドライヤ等に使用
されるセラミックヒータに関する。

〈従来の技術〉 最近、温風式ファンヒータ、ヘアドライヤ等の発熱体と
してセラミックヒータが使用されている。セラミックヒ
ータは発熱体表面が赤熱せず、従来のニクロム線に比し
て温度が低く安全性に優れているので、本体部分にプラ
スチック材を使用することを可能にし、デザイン面で斬
新性を持たせるものとして注目されている。

前記セラミックヒータのなかでも正特性サーミスタ素子
を用いたセラミックヒータが多用されている。その理由
としては通電を行って所定の温度に達すると、電気抵抗
値が急激に増加して発熱を自動的に抑制する自己温度制
御機能を有しているので、赤熱ヒータのような過熱の危
険がなく、安全性に優れていることが挙げられる。

第８図は温風式ファンヒータにおけるセラミックヒータ
の使用状態を説明するための模式図、第９図はセラミッ
クヒータ本体の構造を示す模式的断面図である。

セラミックヒータ素子41に通風孔44を設けたセラミック
ヒータ本体40は、通風路60に通風孔44を平行させて配設
されている。

セラミックヒータ素子41の加熱は、これを挟む１対の電
極によって行われる。ファン70によって通風路60に送り
込まれた空気は通風孔44を通過する間にセラミックヒー
タ素子41との熱交換により加熱され、温風となって通風
路60より排出される。また通風路壁61の外面には、ファ
ン70が停止したり、通風路60に異物が詰まったりして送
風量が所定値以下に減少した場合にセラミックヒータ本
体の温度を感知する例えばサーマルリレー等の過熱防止
具50が取付けられている。

温風式ファンヒータに使用されるセラミックヒータとし
ては、第10図、第11図に示すようなものがある。第10図
は並列接続されたセラミックヒータ素子41Aを導電性の
放熱フィン42Aにより挟み、またこれを上下から端子板4
3Aで挟んだ構造になっている。放熱フィン42Aは所定ピ
ッチで端子板43Aに取付けられ通風孔44Aが形成されてい
る。第11図はハーモニカ形状に一体又は複合して形成さ
れたセラミックヒータ素子41Bを導電性の端子板43Bによ
り挟み込んだ構成になっている。通風孔44Bは端子板43B
に開設されている。

第12図は従来使用されている小型のセラミックヒータ本
体40Cの構成説明図で、連結接合された10個のセラミッ
クヒータ素子41Cを有し、各セラミックヒータ素子41Cは
縦桟411Cと複数の横桟412Cとを交差させた格子状で、縦
桟411Cと横桟412Cとに囲まれた空間を通風孔44Cとして
いる。そしてファン70の特性とセラミックヒータ素子41
Cへの送風分布による冷却の不均一を避けるため、セラ
ミックヒータ素子41Cのヒータ面の表面積を小さく（本
例では45×150）して配置されている。

〈考案が解決しようとする課題〉 しかしながら、前記のセラミックヒータには次のような
欠点がある。

一般的に、セラミックヒータ本体のヒータ面の表面
積を広くし、輻射面を大きくしても、セラミックヒータ
の発熱及び通風量分布が一様でなく、均一な発熱量が得
られず、部分加熱等が発生し、故障の原因となる。また
セラミックヒータ本体を複数個使用すると温度ムラを発
生する。

従来の過熱防止具は、通風路外壁を介して感知する
ようになっているので、異常時の温度感知が鈍く、安全
装置の作動までに長時間を要する。従って、器具の温度
が上昇するのでプラスチックを使用することができな
い。

またセラミックヒータ素子に正特性サーミスタを用いて
いるものでは、さらに次のような難点がある。

素子材料のコストが高いため、素子の大きさが限定
され、小面積の素子を配置させることになる。

その為、温風の通風幅が狭くなるので、小面積のスポッ
ト暖房に限定されることになる。

小面積のヒータ面に送風するには、一般的にターボ
ファンやシロッコファン等、風圧の高いファンを高速回
転せさるが、騒音が大きい。

前記ターボファンやシロッコファンに替えて、プロペラ
ファンを使用すると、ヒータ面の外周部への送風量に比
して羽根中心部分の送風量が小さいので、ヒータ面の中
央部が周辺部に比べて高温となり、消費電力が不安定且
つ増大し、安全装置の作動の原因となる。

通電初期時に安定時の約２倍の突入電流が流れるた
め、端子板小片の端子部分が特に加熱される。しかも端
子部分は通常使用時においても、セラミックヒータ素子
により加熱されている。従って、自動運転でオン・オフ
が繰り返されるような場合には、端子部分の加熱が進
み、酸化・損傷を来し、故障の原因となる。

本考案は上記事情に鑑みて創案されたもので、ヒータ面
の表面積を広くし、温度分布を均一化するとともに、加
熱防止具の反応を早くするようにしたセラミックヒータ
を提供することを目的としている。

〈課題を解決するための手段〉 本願考案に係るセラミックヒータは、通風孔が形成され
た複数個のセラミックヒータ素子でヒータ面の表面積を
広くして構成するとともに、前記通風孔にファンより通
風させるように通風路に配置されたセラミックヒータ本
体と、ファンとセラミックヒータ本体の間に設けらヒー
タ面への通風量の分布を均一化せしめる整流板と、セラ
ミックヒータの上方に設けられ、通風路壁を貫通した感
熱孔を通してセラミックヒータ本体の放熱温度を感知す
る過熱防止具を具備しており、且つ前記ヒータ面を構成
するセラミックヒータ素子の組合せを中央部の消費電力
の分布が周辺部よりも小となるようにしたことを特徴と
している。

〈作用〉 セラミックヒータ本体のヒータ面の中央部は周辺部より
も消費電力が小であり、また整流板によって外周部への
送風量が中央部よりも大となるので、両者の作用が相ま
ってヒータ面中央部と外周部との温度差が小となる。

セラミックヒータ素子の放熱によってセラミックヒータ
本体を上昇する空気は感熱孔を通って加熱防止具の感熱
部に直接に接するので、温度感知が早くなる。

〈実施例〉 以下、図面を参照して本考案に係る一実施例を説明す
る。第１図はセラミックヒータの構成を示す模式的断面
図、第２図はセラミックヒータ本体の構成説明図、第３
図はセラミックヒータ素子の電気接続図、第４図は整流
板を示し、（Ａ）は外観斜視図、（Ｂ）は正面図、第５
図は過熱防止具の取付説明図、第６図は同電気接続図、
第７図はセラミックヒータ素子の消費電力−通風量特性
図である。

本願考案のセラミックヒータはセラミックヒータ本体10
と整流板20と過熱防止具30を含んでいる。セラミックヒ
ータ本体10は通風路60内に配置され、直接接合された複
数個（第２図では25個を図示している）のセラミックヒ
ータ素子11でヒータ面の表面積を広くした任意の形状に
構成されている。本実施例では、ヒータ面が150×150の
大きさを有しており、従来のものより広い面積に形成さ
れている。各セラミックヒータ素子素子11A、11B、・・
・・15Eは複数個の縦桟111と複数個の横桟112とを交差
させた格子状に枠組されており、縦桟111と横桟112とに
囲まれた複数個の空間を通風孔13としている。

25個のセラミックヒータ素子11の上面及び下面にはその
全幅にわたって連続する電極12、12が焼付等により形成
され、第３図に示すように、並列に電源に接続されてい
る。

前記ヒータ面を構成するセラミックヒータ素子11はヒー
タ面の中央部の消費電力分布が周辺部のそれよりも小さ
くなるように、組み合わせて配置されており、ヒータ面
の中央部が周辺部に対し、高温となるのを防止するよう
になっている。すなわち、中央部のセラミックヒータ12
B、12C、12D、13B・・・・14Dは周辺部のセラミックヒ
ータ素子11A・・・・12A、12E、15A・・・・15Eよりも
消費電力の小さいものが配置されている。

なお、本実施例においては、セラミックヒータ素子とし
て負特性サーミスタを使用している。

整流板20は第４図に示すように、複数個の縦桟21と複数
個の横桟22を交差させた格子状枠に形成されており、セ
ラミックヒータ本体10とファン70の間の通風路60に設け
られている。縦桟21と横桟22の枠から突出した先端部23
は通風路壁61に取付けられている。前記桟21と横桟22で
囲まれた複数個の空間によって通風口24が、また先端部
23と通風路壁61で囲まれた複数個の空間によって通風孔
25がそれぞれ形成されている。前記中央部の通風口24は
周辺部の通風孔25よりも開口面積が大きく形成されてお
り、整流板20を通過した通風量の分布が均一化し得るよ
うになっている。

過熱防止具30はサーマルリレー等、従来のものと同様に
セラミックヒータ本体10の放熱温度を感知して通電を断
続せしめる温度制御系の機能を有するもので、第６図に
示すように、セラミックヒータ本体10に直列して電源に
接続されている。

そしてセラミックヒータ本体10の上方の通風路壁61を貫
通して形成された感熱孔62を介して過熱防止具30の感熱
部が直接に接するようにして、通風路壁61の外壁面又は
外部に設けられている。

ファン70は本実施例においては、風圧の低いプロペラフ
ァンを使用している。

なお本実施例において使用する負特性サーミスタ素子は
正特性サーミスタ素子に対して次のような特性を特徴を
もっている。

第７図に示すように、負特性サーミスタ素子Ｂは正特性
サーミスタ素子Ａに比し、通常時点Ｘを対称として正反
対の特性を有している。すなわち、負特性サーミスタ素
子Ｂへの通風量が減少すると、同素子Ｂは冷却が不十分
となり、温度が高くなる。同素子Ｂの抵抗値が小とな
り、消費電力が増加し、発熱量が大となる特徴がある。

次に本願考案のセラミックヒータの動作について説明す
る。

電極12に通電されることにより、セラミックヒータ
素子11が発熱する。また、ファン70によって通風が開始
され、通風路60を通る空気が整流板20の通風口24、通風
孔25を通過する。

ファン70からの通風量はプロペラファンの通風量分
布特性として中央部が周辺部よりも少ないものである
が、整流板20の作用によって中央部の送風量が若干増大
されてセラミックヒータ本体10の通風孔13を通過する。

セラミックヒータ本体10のヒータ面中央部への通風
量が若干増大されると、セラミックヒータ素子11は冷却
効果があるので、温度が低くなり、抵抗値が大となって
消費電力が減少する。前記ヒータ面は、セラミックヒー
タ素子11の組合せを中央部が周辺部より消費電力が小さ
くなるように構成されているので、前記による冷却効
果とあいまって中央部と周辺部との温度差が小さくな
る。

通風孔13を通過する際に、空気はセラミックヒータ
素子11によって加熱され、温風となって通風路60を通っ
て排気される。

セラミックヒータ素子11の放熱によって自然対流が
生じ、セラミックヒータ本体10の温度を上昇させる。空
気は感熱孔62を通過し、過熱防止具30によってその温度
が感知される。通常時には、ファン70による通風のため
感熱孔62を通過する放熱空気が少ないため、過熱防止具
30は作動しない。通風路60に異常が発生して通風量が減
少した場合には、排気側への温風の流れがなくなり、通
風路内は自然流となり、風速が小さくなる。このため、
セラミックヒータ素子11の周辺で熱がこもり、セラミッ
クヒータ素子11の温度が急上昇し、感熱孔62を通過する
放熱空気が多くなり、過熱防止具30がその温度を感知し
て通電を制御する。

本実施例においては、前記したように負特性サーミスタ
素子とプロペラファンを使用しいてるので、次のような
効果がある。

正特性サーミスタ素子に比して安価であるため、表
面積を広くしたヒータ面が構成できる。

通電初期の突入電流が発生しない。

送風異常時に正特性サーミスタ素子に比して温度が
急激に高くなるので、過熱防止具の反応が早くなる。

風圧の高いターボ、シッコロファンよりも騒音が少
なく、安価である。

なお通電初期時の突入電流が許容できるものであれば、
セラミックヒータ素子に正特性サーミスタ素子を使用し
てもよい。

〈考案の効果〉 以上説明したように、本願考案のセラミックヒータはセ
ラミックヒータ本体のヒータ面を従来より広面積とし、
その中央部を周辺部よりも消費電力が小となるようにセ
ラミックヒータ素子を組合せるとともに、整流板によっ
てセラミックヒータ素子に供給る風量の分布を均一化す
るようにしている。さらに感熱孔を介してセラミックヒ
ータ素子の温度を直接検知するようにしている。従っ
て、次にような効果がある。

ヒータ面の部分加熱や温度ムラをなくすることがで
きる。

セラミックヒータ素子の温度を低くすることができ
るので、遠赤外線放射効果が向上する。

セラミックヒータ素子温度の異常上昇を早く感知す
るので、安全性を高めることができる。

プロペラファンを用いることにより、風圧の高くタ
ーボ、シロッコファンよりも騒音が少なく、安価であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図から第７図にかけては本願考案に係る図面であっ
て、第１図はセラミックヒータの構成を示す模式的断面
図、第２図はセラミックヒータ本体の構成説明図、第３
図はセラミックヒータ素子の電気接続図、第４図は整流
板を示し、（Ａ）は外観斜視図、（Ｂ）は正面図、第５
図は過熱防止具の取付説明図、第６図は同電気接続図、
第７図はセラミックヒータ素子の消費電力−通風量特性
図である。 第８図から第12図にかけては従来の技術に係る図面であ
って、第８図は温風式ファンヒータにおけるセラミック
ヒータの使用状態を説明するための模式図、第９図はセ
ラミックヒータ本体の構造を示す模式的断面図、第10図
及び第11図はセラミックヒータの外観斜視図、第12図は
セラミックヒータ本体の構成説明図である。 10……セラミックヒータ本体 11……セラミックヒータ素子 12……電極 13……通風孔 20……整流板 30……過熱防止具 60……通風路 62……感熱孔 70……ファン

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】通風路に配置されたプロペラファンと、こ
   のプロペラファンから送風される空気を通過させる複数
   個の通風孔が形成された複数個のセラミックヒータ素子
   で前記通風孔を通過する空気を加熱するためのヒータ面
   の表面積を広く構成されたセラミックヒータ本体と、前
   記プロペラファンと前記セラミックヒータ本体との間に
   設けられ前記セラミックヒータ素子への通風量の分布を
   均一化せしめる整流板と、前記セラミックヒータ本体と
   当接する通風路壁に設けられこの通風路壁を貫通して形
   成された感熱孔を通して前記セラミックヒータ本体の放
   熱温度を感知する過熱防止具とを具備しており、前記セ
   ラミックヒータ素子の中央部の消費電力の分布が周辺部
   よりも小さく設定したことを特徴とするセラミックヒー
   タ。