JPH10270153A - 自己制御発熱体 - Google Patents
自己制御発熱体Info
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- JPH10270153A JPH10270153A JP10060335A JP6033598A JPH10270153A JP H10270153 A JPH10270153 A JP H10270153A JP 10060335 A JP10060335 A JP 10060335A JP 6033598 A JP6033598 A JP 6033598A JP H10270153 A JPH10270153 A JP H10270153A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- control
- conductor
- heating element
- strip
- resistance
- Prior art date
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60N—SEATS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES; VEHICLE PASSENGER ACCOMMODATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B60N2/00—Seats specially adapted for vehicles; Arrangement or mounting of seats in vehicles
- B60N2/56—Heating or ventilating devices
- B60N2/5678—Heating or ventilating devices characterised by electrical systems
- B60N2/5685—Resistance
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 比抵抗が正の温度係数をもつ制御導線を少な
くとも１つ備え、高温まで熱することが可能な発熱体を
提供することにより、高い制御率と、この発熱体に接し
て勢いよく流れるガス状流体への良好な熱伝導を達成す
る 【解決手段】 少なくとも１本の、比抵抗の正の温度係
数をもつ制御導線を部品として有する、ガス状流体を加
熱する自己制御発熱体において、少なくとも１本の帯状
導線を有し、該帯状導線（１）は、本質的に熱に非依存
性の抵抗をもち、前記少なくとも１本の制御導線（２）
と電気的には直列に接続され、長さ方向には前記制御導
線（３）と熱的に連結されるが電気的には絶縁して配置
されることを特徴とする自己制御発熱体。
くとも１つ備え、高温まで熱することが可能な発熱体を
提供することにより、高い制御率と、この発熱体に接し
て勢いよく流れるガス状流体への良好な熱伝導を達成す
る 【解決手段】 少なくとも１本の、比抵抗の正の温度係
数をもつ制御導線を部品として有する、ガス状流体を加
熱する自己制御発熱体において、少なくとも１本の帯状
導線を有し、該帯状導線（１）は、本質的に熱に非依存
性の抵抗をもち、前記少なくとも１本の制御導線（２）
と電気的には直列に接続され、長さ方向には前記制御導
線（３）と熱的に連結されるが電気的には絶縁して配置
されることを特徴とする自己制御発熱体。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス状の流体を加
熱する自己制御発熱体に関するものである。
熱する自己制御発熱体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種の発熱体は、比電気抵抗が熱に強
く依存し、例えば電気ストーブ、電気乾燥機、そしてと
りわけ燃焼原動機の吸入気体の予熱に使用される。燃焼
原動機の吸入気体の予熱に使用されるときには、発熱体
はいわゆる発熱フランジに取り付けられ、燃焼原動機の
吸入路に配置される。
く依存し、例えば電気ストーブ、電気乾燥機、そしてと
りわけ燃焼原動機の吸入気体の予熱に使用される。燃焼
原動機の吸入気体の予熱に使用されるときには、発熱体
はいわゆる発熱フランジに取り付けられ、燃焼原動機の
吸入路に配置される。
【０００３】従来のガス状流体用自己制御発熱体（欧州
特許出願公開0 616 486 A1）には、発熱源として様々な
ドーピング法によるバリウムチタン・セラミックス（Ba
TiO3)が組み込まれていた。このセラミックスは、30°
〜40°Kで比電気抵抗が急激に上昇する。ドーピングに
より、この温度領域は例えば220〜250℃にすることが可
能である。このようにしてセラミックスの温度は最高温
度として250℃を実現することが可能である。ガス状流
体への熱伝達は、例えば屈曲した金属を介して行われ
る。この金属はバリウムチタン・セラミックスと接触
し、その表面温度は80〜120℃に達する。しかしながら
例えば燃焼原動機の吸入気体の予熱の際のように気体が
非常に速く動く場合は、より良い熱伝達を得るために発
熱体表面温度と気体媒体温度との間にさらに大きな差異
を設ける必要がある。さらにバリウムチタン・セラミッ
クスはコストが高いという欠点を有する。
特許出願公開0 616 486 A1）には、発熱源として様々な
ドーピング法によるバリウムチタン・セラミックス（Ba
TiO3)が組み込まれていた。このセラミックスは、30°
〜40°Kで比電気抵抗が急激に上昇する。ドーピングに
より、この温度領域は例えば220〜250℃にすることが可
能である。このようにしてセラミックスの温度は最高温
度として250℃を実現することが可能である。ガス状流
体への熱伝達は、例えば屈曲した金属を介して行われ
る。この金属はバリウムチタン・セラミックスと接触
し、その表面温度は80〜120℃に達する。しかしながら
例えば燃焼原動機の吸入気体の予熱の際のように気体が
非常に速く動く場合は、より良い熱伝達を得るために発
熱体表面温度と気体媒体温度との間にさらに大きな差異
を設ける必要がある。さらにバリウムチタン・セラミッ
クスはコストが高いという欠点を有する。
【０００４】従来のガス状流体加熱用の自己制御機能を
もたない発熱体の中には、比較的高い比電気抵抗とスケ
ールの安定性（Zunderbestaendigkeit)を有する、例え
ばクロム鉄アルミニウム合金のような金属が組み込まれ
たものがある。上記のような発熱体は高い温度に達する
が非常に長い加熱時間を要する。このことは外部制御さ
れていない発熱体にもあてはまる。しかし、パルス幅制
御等による外部制御は、比較的高いコストがかかる。
もたない発熱体の中には、比較的高い比電気抵抗とスケ
ールの安定性（Zunderbestaendigkeit)を有する、例え
ばクロム鉄アルミニウム合金のような金属が組み込まれ
たものがある。上記のような発熱体は高い温度に達する
が非常に長い加熱時間を要する。このことは外部制御さ
れていない発熱体にもあてはまる。しかし、パルス幅制
御等による外部制御は、比較的高いコストがかかる。
【０００５】自己制御発熱体を製造する上でのその他の
問題として、高い制御特性をもつヒータ導線は、非常に
腐食しやすいということが挙げられる。
問題として、高い制御特性をもつヒータ導線は、非常に
腐食しやすいということが挙げられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、比抵
抗が正の温度係数をもつ制御導線を少なくとも１つ備
え、高温まで熱することが可能な発熱体を提供すること
により、高い制御率（Regelfaktor)と、この発熱体に接
して勢いよく流れるガス状流体への良好な熱伝導を達成
することにある。
抗が正の温度係数をもつ制御導線を少なくとも１つ備
え、高温まで熱することが可能な発熱体を提供すること
により、高い制御率（Regelfaktor)と、この発熱体に接
して勢いよく流れるガス状流体への良好な熱伝導を達成
することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の課題は、本発明に
よれば、主として、温度非依存性の電気抵抗を備えた少
なくとも1本の帯状導線により解決される。この導線は
少なくとも1本の制御導線と直列に接続され、長さ方向
に該制御導線と熱的には連結されるが電気的には該制御
導線とは絶縁して配置される。
よれば、主として、温度非依存性の電気抵抗を備えた少
なくとも1本の帯状導線により解決される。この導線は
少なくとも1本の制御導線と直列に接続され、長さ方向
に該制御導線と熱的には連結されるが電気的には該制御
導線とは絶縁して配置される。
【０００８】この発熱体において、上記の制御導線は、
スイッチを入れた後の最初の約1〜2秒間を除いたとして
も、全運転期間において常に最高温度を保つ部品であ
る。制御導線の温度は自己発熱（Eigenerwaermung）に
より決定される。その際、速度の速い自己発熱が望まし
い。なぜならばそれにより発熱時間の短縮が可能となる
からである。一方、予熱段階後の始動運転時に大量の電
流を受け入れることは望ましくない。なぜならばそれに
より始動回転数が制限され、それによりエンジンの運転
開始推進力（Startwilligkeit)が制限されてしまうから
である。これらのことから、発熱体は、急速な発熱時に
は通常の電流の流入量よりも明白に多くの始動電流を受
け入れ、その後のこの大量の電流の受入を短時間で、す
なわち3〜60秒後、特に3〜10秒後に通常の量に戻すよう
にする必要がある。
スイッチを入れた後の最初の約1〜2秒間を除いたとして
も、全運転期間において常に最高温度を保つ部品であ
る。制御導線の温度は自己発熱（Eigenerwaermung）に
より決定される。その際、速度の速い自己発熱が望まし
い。なぜならばそれにより発熱時間の短縮が可能となる
からである。一方、予熱段階後の始動運転時に大量の電
流を受け入れることは望ましくない。なぜならばそれに
より始動回転数が制限され、それによりエンジンの運転
開始推進力（Startwilligkeit)が制限されてしまうから
である。これらのことから、発熱体は、急速な発熱時に
は通常の電流の流入量よりも明白に多くの始動電流を受
け入れ、その後のこの大量の電流の受入を短時間で、す
なわち3〜60秒後、特に3〜10秒後に通常の量に戻すよう
にする必要がある。
【０００９】発熱体の高い総合制御率、すなわち定常電
流から始動電流を割った商の高い数値を得るためには、
制御導線は、定常状態において制御導線と帯状導線から
なる直列接続に最大の抵抗成分をもたらさなくてはなら
ない。気流のない定常状態時には抵抗の比率は最小値で
70％で、特に制御率が10よりも大きい制御導線使用時に
は80％よりも大きい。かくして作り出される熱の大部分
は制御導線から生じる。
流から始動電流を割った商の高い数値を得るためには、
制御導線は、定常状態において制御導線と帯状導線から
なる直列接続に最大の抵抗成分をもたらさなくてはなら
ない。気流のない定常状態時には抵抗の比率は最小値で
70％で、特に制御率が10よりも大きい制御導線使用時に
は80％よりも大きい。かくして作り出される熱の大部分
は制御導線から生じる。
【００１０】制御導線は高い制御率を有するために1000
℃よりも高い温度まで加熱させられることになるので、
定常時の制御導線の高い発生熱を帯状導線へ効率良く熱
伝達することが必要となる。帯状導線はその面積の割に
は僅かな熱しか発生せず、低温であるため、熱エネルギ
ーは制御導線から帯状導線に熱伝導により移動する。こ
のことにより一方では制御導線は過熱を免れ、他方では
気流への熱伝達が改善される。
℃よりも高い温度まで加熱させられることになるので、
定常時の制御導線の高い発生熱を帯状導線へ効率良く熱
伝達することが必要となる。帯状導線はその面積の割に
は僅かな熱しか発生せず、低温であるため、熱エネルギ
ーは制御導線から帯状導線に熱伝導により移動する。こ
のことにより一方では制御導線は過熱を免れ、他方では
気流への熱伝達が改善される。
【００１１】制御導線と帯状導線からなる直列接続の範
囲内では、帯状導線は基本的には不変抵抗としての電気
的な機能のみを有し、主に作動電流を限定する直列抵抗
としての役割を果たす。発熱体を急激に温めるために必
要な大きな作動容量を実現するためには、制御導線は加
熱時の開始時において非常に抵抗が低くなければならな
い。しかし制御導線の抵抗は定常状態においてはかなり
上昇するため、発熱体の最小抵抗を例えば帯状導線のよ
うな不変抵抗により保証することが有意義である。
囲内では、帯状導線は基本的には不変抵抗としての電気
的な機能のみを有し、主に作動電流を限定する直列抵抗
としての役割を果たす。発熱体を急激に温めるために必
要な大きな作動容量を実現するためには、制御導線は加
熱時の開始時において非常に抵抗が低くなければならな
い。しかし制御導線の抵抗は定常状態においてはかなり
上昇するため、発熱体の最小抵抗を例えば帯状導線のよ
うな不変抵抗により保証することが有意義である。
【００１２】帯状導線内の温度勾配、すなわち制御導線
と反対側の方向に向かって下降する温度は、発熱体の固
着にも有益である。帯状導線の十分な帯幅において温度
が下降し、その結果、強化プラスチック（ｄｕｒｏｐｌ
ａｓｔｉｃ）材料に固着することが、例えば300℃の連
続運転温度では可能となる。これによりセラミックス製
のピン碍子（Stuetzisolator）はもはや必要ではなくな
る。
と反対側の方向に向かって下降する温度は、発熱体の固
着にも有益である。帯状導線の十分な帯幅において温度
が下降し、その結果、強化プラスチック（ｄｕｒｏｐｌ
ａｓｔｉｃ）材料に固着することが、例えば300℃の連
続運転温度では可能となる。これによりセラミックス製
のピン碍子（Stuetzisolator）はもはや必要ではなくな
る。
【００１３】本発明による発熱体の特に好ましい具体例
と変形例については、以下のものが挙げられる。請求項
２に記載のように、上記自己制御発熱体において、帯状
導線および／または制御導線は、それぞれ、並列に接続
された部分導線から成り立っていることを特徴とする発
熱体。請求項３に記載のように、上記自己制御発熱体に
おいて、制御導線はセラミックス製の絶縁層、そしてさ
らに金属カバーに順次覆われている1本の制御線からな
る被覆導線の形状に製作され、長さ方向に前記帯状導線
と結合していることを特徴とする発熱体。請求項４に記
載のように、上記自己制御発熱体において、制御線が
鉄、ニッケルまたはニッケル合金、鉄合金もしくはコバ
ルト鉄合金製であり、7よりも大きい制御率をもつこと
を特徴とする発熱体。請求項５に記載のように、上記自
己制御発熱体において、制御導線と帯状導線との電気的
接続は、制御導線の一方の端部でカバーが制御線と電気
的に結合することで行われることを特徴とする発熱体。
請求項６に記載のように、制御導線の制御率は7より大
きく、これに接した帯状導線の抵抗が、少なくとも制御
導線の常温抵抗に対応することを特徴とする発熱体。請
求項７に記載のように、上記自己制御発熱体において、
制御導線の制御率は10より大きく、これに接した帯状の
導線の抵抗が、制御導線の常温抵抗の少なくとも2倍で
あることを特徴とする発熱体。
と変形例については、以下のものが挙げられる。請求項
２に記載のように、上記自己制御発熱体において、帯状
導線および／または制御導線は、それぞれ、並列に接続
された部分導線から成り立っていることを特徴とする発
熱体。請求項３に記載のように、上記自己制御発熱体に
おいて、制御導線はセラミックス製の絶縁層、そしてさ
らに金属カバーに順次覆われている1本の制御線からな
る被覆導線の形状に製作され、長さ方向に前記帯状導線
と結合していることを特徴とする発熱体。請求項４に記
載のように、上記自己制御発熱体において、制御線が
鉄、ニッケルまたはニッケル合金、鉄合金もしくはコバ
ルト鉄合金製であり、7よりも大きい制御率をもつこと
を特徴とする発熱体。請求項５に記載のように、上記自
己制御発熱体において、制御導線と帯状導線との電気的
接続は、制御導線の一方の端部でカバーが制御線と電気
的に結合することで行われることを特徴とする発熱体。
請求項６に記載のように、制御導線の制御率は7より大
きく、これに接した帯状導線の抵抗が、少なくとも制御
導線の常温抵抗に対応することを特徴とする発熱体。請
求項７に記載のように、上記自己制御発熱体において、
制御導線の制御率は10より大きく、これに接した帯状の
導線の抵抗が、制御導線の常温抵抗の少なくとも2倍で
あることを特徴とする発熱体。
【００１４】制御導線が特に被覆導線として製作されて
いる場合、腐食の発生は根本的に減少する。本来の制御
導線が金属カバーの被覆により加熱対象媒体から保護さ
れるからである。制御導線が被覆導線として製作された
場合、それは加熱対象の気体の中に直接配備することが
できる。その際、制御導線から金属カバーを経由してそ
の周りの媒体に至る熱伝導の効率は、その間に形成され
た絶縁層によて良好に保持される。さらに被覆導線は変
形特性に優れているため、構造設計に大きな自由度が与
えられる。
いる場合、腐食の発生は根本的に減少する。本来の制御
導線が金属カバーの被覆により加熱対象媒体から保護さ
れるからである。制御導線が被覆導線として製作された
場合、それは加熱対象の気体の中に直接配備することが
できる。その際、制御導線から金属カバーを経由してそ
の周りの媒体に至る熱伝導の効率は、その間に形成され
た絶縁層によて良好に保持される。さらに被覆導線は変
形特性に優れているため、構造設計に大きな自由度が与
えられる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照しつつ、
本発明の特に好ましい実施例を詳細に記述する。
本発明の特に好ましい実施例を詳細に記述する。
【００１６】図1に示されたガス状流体を加熱する自己
制御発熱体は、制御特性のない帯状導線1、と制御導線2
とからなる。すなわち比電気抵抗の熱依存性の無い、ま
たはあったとしても僅かである素材から作られ屈曲した
テープ状の帯状導線1と、比電気抵抗の温度係数が正で
ある素材から作られ長さ方向に沿って熱的には帯状導線
と連結しているが、電気的には帯状導線と絶縁されてい
る制御導線２から構成される。図1に示すように、制御
導線2はワイアーの形をしており、屈曲する帯状導線1の
片側の縁に溶接、または、はんだ付けにより連結されて
いる。
制御発熱体は、制御特性のない帯状導線1、と制御導線2
とからなる。すなわち比電気抵抗の熱依存性の無い、ま
たはあったとしても僅かである素材から作られ屈曲した
テープ状の帯状導線1と、比電気抵抗の温度係数が正で
ある素材から作られ長さ方向に沿って熱的には帯状導線
と連結しているが、電気的には帯状導線と絶縁されてい
る制御導線２から構成される。図1に示すように、制御
導線2はワイアーの形をしており、屈曲する帯状導線1の
片側の縁に溶接、または、はんだ付けにより連結されて
いる。
【００１７】制御導線2と帯状導線1は電気的に直列に接
続している。制御導線2は連結部3及び4と反対側の端部
で、帯状導線１に電気を通すように連結されている。電
気的連結部3と4は制御導線2と帯状導線1の片側にそれぞ
れ作られる。
続している。制御導線2は連結部3及び4と反対側の端部
で、帯状導線１に電気を通すように連結されている。電
気的連結部3と4は制御導線2と帯状導線1の片側にそれぞ
れ作られる。
【００１８】大きな意義を有するのは、制御導線2の電
気抵抗と、帯状導線1の電気抵抗との関係である。高い
制御率をもつ制御導線２に対して、帯状導線１は制御導
線2と直列に結合して直列抵抗を形成している。制御導
線2は室温では比抵抗が少なく、制御率が高いゆえに、
帯状導線1は始動電流を限定するように機能する。その
際に影響するパラメーター（Einflussparameter）であ
る横断面積、長さ、電気的接触の位置の寸法決定や、素
材の選定は適宜選択可能である。
気抵抗と、帯状導線1の電気抵抗との関係である。高い
制御率をもつ制御導線２に対して、帯状導線１は制御導
線2と直列に結合して直列抵抗を形成している。制御導
線2は室温では比抵抗が少なく、制御率が高いゆえに、
帯状導線1は始動電流を限定するように機能する。その
際に影響するパラメーター（Einflussparameter）であ
る横断面積、長さ、電気的接触の位置の寸法決定や、素
材の選定は適宜選択可能である。
【００１９】帯状導線1の抵抗は、0〜1000℃の温度にお
いて7よりも高い制御率をもつ制御導線2を使用する際に
は、制御導線2の常温抵抗に対応する。10よりも大きい
制御率（0〜1000℃）の制御導線を使用する際には、帯
状導線の抵抗は、好ましくは制御導線2の常温抵抗の少
なくとも2倍以上になる。
いて7よりも高い制御率をもつ制御導線2を使用する際に
は、制御導線2の常温抵抗に対応する。10よりも大きい
制御率（0〜1000℃）の制御導線を使用する際には、帯
状導線の抵抗は、好ましくは制御導線2の常温抵抗の少
なくとも2倍以上になる。
【００２０】定常の状態においては、これにより、帯状
導線1と制御導線の直列接続の所では制御導線2の抵抗比
率は少なくとも70％に達し、制御率が10よりも大きい制
御導線の際は特に80％以上に達する。このことから、制
御導線2は発熱体の熱発生において圧倒的に大きな役割
を果たす部品である。制御導線2にて製造された熱のあ
る部分は熱伝導により帯状導線に伝達される。
導線1と制御導線の直列接続の所では制御導線2の抵抗比
率は少なくとも70％に達し、制御率が10よりも大きい制
御導線の際は特に80％以上に達する。このことから、制
御導線2は発熱体の熱発生において圧倒的に大きな役割
を果たす部品である。制御導線2にて製造された熱のあ
る部分は熱伝導により帯状導線に伝達される。
【００２１】図4Aに描かれているように、制御導線2は
特に被覆導線の形状を備え、0〜1000℃の温度領域にて7
よりも大きい制御率をもつ素材、例えば鉄、ニッケル、
10よりも大きい制御率をもつニッケル合金、鉄合金また
はコバルト鉄合金でできた制御線11から製作される。こ
の制御線は、酸化マグネシウム等のセラミックスの絶縁
層12により電気的には絶縁されるが熱的には連結してい
る。また、この制御線は、金属カバー13、例えばクロム
ニッケル合金の金属カバーにより被覆されている。そう
すると、制御導線の径の長さは大きくなる。
特に被覆導線の形状を備え、0〜1000℃の温度領域にて7
よりも大きい制御率をもつ素材、例えば鉄、ニッケル、
10よりも大きい制御率をもつニッケル合金、鉄合金また
はコバルト鉄合金でできた制御線11から製作される。こ
の制御線は、酸化マグネシウム等のセラミックスの絶縁
層12により電気的には絶縁されるが熱的には連結してい
る。また、この制御線は、金属カバー13、例えばクロム
ニッケル合金の金属カバーにより被覆されている。そう
すると、制御導線の径の長さは大きくなる。
【００２２】図4Ｂに描かれているように、制御導線2と
帯状導線1との間の電気的接触は電気的連結部3、4と反
対側の端部で行なわれている。すなわち、この端部の接
続部に亘ってカバー13が制御線11と電気的に結合してい
るが、これは、制御線11がカバー13の領域と溶接されて
いるかあるいははんだ付けされて達成され、これにより
帯状導線1と電気的に連結される。連結部14は、電流伝
達が大きい面積でカバー13に向かって行われ、その比電
気抵抗が制御線11と比較して数値の高いものとするよう
に設計して、カバー13の部分的な過熱を避けるようにし
てもよい。その際、制御線11とカバー13の接触を例えば
次のように改良してもよい。すなわち、セラミックスの
絶縁層12を連結部分にて除去し、カバー13と制御線11が
接触するようにするのである。
帯状導線1との間の電気的接触は電気的連結部3、4と反
対側の端部で行なわれている。すなわち、この端部の接
続部に亘ってカバー13が制御線11と電気的に結合してい
るが、これは、制御線11がカバー13の領域と溶接されて
いるかあるいははんだ付けされて達成され、これにより
帯状導線1と電気的に連結される。連結部14は、電流伝
達が大きい面積でカバー13に向かって行われ、その比電
気抵抗が制御線11と比較して数値の高いものとするよう
に設計して、カバー13の部分的な過熱を避けるようにし
てもよい。その際、制御線11とカバー13の接触を例えば
次のように改良してもよい。すなわち、セラミックスの
絶縁層12を連結部分にて除去し、カバー13と制御線11が
接触するようにするのである。
【００２３】図2にて詳細に描かれているように、電気
的連結部3、4は一方では帯状導線、他方では制御導線2
とりわけ被覆導線として製作された制御導線2の制御線1
1を備えている。制御線11は、さらに、例えば接続線、
好ましくは銅製の接続線と結合される。一方、帯状導線
1は連結ボトルに溶接するか、あるいはソケットで連結
することができる。
的連結部3、4は一方では帯状導線、他方では制御導線2
とりわけ被覆導線として製作された制御導線2の制御線1
1を備えている。制御線11は、さらに、例えば接続線、
好ましくは銅製の接続線と結合される。一方、帯状導線
1は連結ボトルに溶接するか、あるいはソケットで連結
することができる。
【００２４】上記の製作により制御導線はその全長にお
いて帯状導線と熱的に良好に接触するが、電気的には絶
縁している。被覆導線として製作された制御導線2のカ
バー13が、クロムニッケル合金製の時には、非常によい
耐食性が保証される。
いて帯状導線と熱的に良好に接触するが、電気的には絶
縁している。被覆導線として製作された制御導線2のカ
バー13が、クロムニッケル合金製の時には、非常によい
耐食性が保証される。
【００２５】制御線11又はカバー13と帯状導線1との電
気的接触は、はんだ付けや溶接の他、埋め込み（Ｖｅｒ
ｓｔｅｍｍｅｎ）等によっても達成することができる。
気的接触は、はんだ付けや溶接の他、埋め込み（Ｖｅｒ
ｓｔｅｍｍｅｎ）等によっても達成することができる。
【００２６】帯状導線1は制御線への直列抵抗として寄
与し発熱体の始動電力を制限するほかにも、被覆導線と
して製作された制御導線2の機械的固定という課題を解
決する。それは被覆導線はその幾何学的特徴ゆえに特に
高温の際十分な剛性をもたないということにその理由が
ある。定常の状態において帯状導線1と制御導線2との直
列接続に対する制御導線2の抵抗比率は、すでに上記に
述べられたとおり、少なくとも70％である。この結果、
被覆導線として製作された制御導線2の加熱は1000℃以
上までに達する。このことと関係する金属成分の剛性の
減少は、帯状導線を伴わない被覆導線の状態を仮定した
とき、必然的にその自重または振動負荷により破壊に至
るであろう。帯状導線1の素材は被覆導線との接触領域
を除くと明白に低い温度レベルにある。それは帯状導線
の高い剛性を保持し、その結果、帯状導線が被覆導線と
の連結をその全長にわたって保持することを可能にす
る。
与し発熱体の始動電力を制限するほかにも、被覆導線と
して製作された制御導線2の機械的固定という課題を解
決する。それは被覆導線はその幾何学的特徴ゆえに特に
高温の際十分な剛性をもたないということにその理由が
ある。定常の状態において帯状導線1と制御導線2との直
列接続に対する制御導線2の抵抗比率は、すでに上記に
述べられたとおり、少なくとも70％である。この結果、
被覆導線として製作された制御導線2の加熱は1000℃以
上までに達する。このことと関係する金属成分の剛性の
減少は、帯状導線を伴わない被覆導線の状態を仮定した
とき、必然的にその自重または振動負荷により破壊に至
るであろう。帯状導線1の素材は被覆導線との接触領域
を除くと明白に低い温度レベルにある。それは帯状導線
の高い剛性を保持し、その結果、帯状導線が被覆導線と
の連結をその全長にわたって保持することを可能にす
る。
【００２７】帯状導線1と被覆導線として製作された制
御導線2とが熱伝導上連結されたことにより、全長にお
いて、熱の軽減が達せられる。それは詳細に述べると次
のようになる。発熱体の制御を速くまた明確に達成する
ために、被覆導線の中心線11に制御率が高いものが組み
込まれる。所定の制御率に達した時には、これらの導線
は1000℃以上の高温に加熱されている。これにより制御
が外された状態での抵抗関係は、制御導線の抵抗比率と
エネルギー比率が既述のような直列接続に対し、少なく
とも70％になる。被覆導線の表面積は小さいため、もし
制御導線2と帯状導線1との間に熱伝導上の連結が無く、
熱の一定部分が帯状導線の帯状素材へ伝達されることが
無い場合は、この導線は燃え尽きてしまうことになる。
御導線2とが熱伝導上連結されたことにより、全長にお
いて、熱の軽減が達せられる。それは詳細に述べると次
のようになる。発熱体の制御を速くまた明確に達成する
ために、被覆導線の中心線11に制御率が高いものが組み
込まれる。所定の制御率に達した時には、これらの導線
は1000℃以上の高温に加熱されている。これにより制御
が外された状態での抵抗関係は、制御導線の抵抗比率と
エネルギー比率が既述のような直列接続に対し、少なく
とも70％になる。被覆導線の表面積は小さいため、もし
制御導線2と帯状導線1との間に熱伝導上の連結が無く、
熱の一定部分が帯状導線の帯状素材へ伝達されることが
無い場合は、この導線は燃え尽きてしまうことになる。
【００２８】帯状導線1には、さらに、その広い表面積
と周囲の気流との間の熱伝達を改善するという機能を有
する。
と周囲の気流との間の熱伝達を改善するという機能を有
する。
【００２９】本発明の発熱体はスイッチを入れた後、定
常の状態に比べて非常に高い電力を消費するという点で
特徴的である。始動電流は主として定常状態の電力消費
よりも3から7の数値分だけ制御率が高い。スイッチを入
れた後、電力消費は制御導線自身の発熱により徐々に定
常の値まで戻る。スイッチを入れた後の、大量の電力消
費の時間は60秒間以内、好ましくは20秒以内である。こ
の数値は例えばディーゼルエンジンの予熱時間の制限に
際しての要求に適合する。始動操作は大量の電力を消費
する時であるため、大量の電力消費がそれ以上長い間続
行されると、始動回転数が減少しその結果エンジンの始
動が悪くなってしまう。
常の状態に比べて非常に高い電力を消費するという点で
特徴的である。始動電流は主として定常状態の電力消費
よりも3から7の数値分だけ制御率が高い。スイッチを入
れた後、電力消費は制御導線自身の発熱により徐々に定
常の値まで戻る。スイッチを入れた後の、大量の電力消
費の時間は60秒間以内、好ましくは20秒以内である。こ
の数値は例えばディーゼルエンジンの予熱時間の制限に
際しての要求に適合する。始動操作は大量の電力を消費
する時であるため、大量の電力消費がそれ以上長い間続
行されると、始動回転数が減少しその結果エンジンの始
動が悪くなってしまう。
【００３０】本発明の発熱体の製作に際して、複数の制
御導線と、複数の帯状導線それぞれを直列あるいは並列
に接続されたものも考えられ、また混合回路も考えられ
る。例えば、制御導線が2本の帯状導線の間に配置され
る場合、その制御導線は帯状導線の両側に、すなわち輻
射状に2ケ所で長さ方向に連続してあるいははんだ付け
により連結することができる。
御導線と、複数の帯状導線それぞれを直列あるいは並列
に接続されたものも考えられ、また混合回路も考えられ
る。例えば、制御導線が2本の帯状導線の間に配置され
る場合、その制御導線は帯状導線の両側に、すなわち輻
射状に2ケ所で長さ方向に連続してあるいははんだ付け
により連結することができる。
【００３１】
【発明の効果】上記の構造による自己制御発熱体は設計
方法により短時間で1200℃の温度にまで達することがで
きる。これは運転最高温度が250℃であるバリウムチタ
ン・セラミックスを基本にした発熱体に対して決定的に
有利な特徴を提供する。このような発熱体を燃焼原動機
の吸入気体の予熱に使用する場合は、特に燃焼原動機の
吸入部分の空気に直接さらされることになる。しかし、
制御導線を被覆導線の形、例えばニッケルクロム合金の
カバーで覆うことにより、制御導線には耐食性が付与さ
れるので、発熱体の腐食を防止する構造が提供される。
また、制御導線と帯状導線とを熱的に接触させる構造と
したことにより、始動時の低温状態の際に作動電流を大
きくし、高温時そして予冷時の制止した空気の状態の際
には電力消費を低減することができる。その後、制御導
線の電気抵抗は上昇し、その結果、全部品が消費する電
力量が低減される。本発明の発熱体は自己制御であるた
め、外部からの操作装置は必要でなく、それに相応して
コストも安くなる。
方法により短時間で1200℃の温度にまで達することがで
きる。これは運転最高温度が250℃であるバリウムチタ
ン・セラミックスを基本にした発熱体に対して決定的に
有利な特徴を提供する。このような発熱体を燃焼原動機
の吸入気体の予熱に使用する場合は、特に燃焼原動機の
吸入部分の空気に直接さらされることになる。しかし、
制御導線を被覆導線の形、例えばニッケルクロム合金の
カバーで覆うことにより、制御導線には耐食性が付与さ
れるので、発熱体の腐食を防止する構造が提供される。
また、制御導線と帯状導線とを熱的に接触させる構造と
したことにより、始動時の低温状態の際に作動電流を大
きくし、高温時そして予冷時の制止した空気の状態の際
には電力消費を低減することができる。その後、制御導
線の電気抵抗は上昇し、その結果、全部品が消費する電
力量が低減される。本発明の発熱体は自己制御であるた
め、外部からの操作装置は必要でなく、それに相応して
コストも安くなる。
【図１】自己制御発熱体の全体外観図。
【図２】図1に記載された発熱体の連結部の部分外観
図。
図。
【図３】部分的に切断された発熱体の側面図。
【図４】Aは被覆導線の形状を備えた制御導線の横断面
図、Bは被覆導線の形状を備えた制御導線の接続端部の
部分縦断面図。
図、Bは被覆導線の形状を備えた制御導線の接続端部の
部分縦断面図。
１ 帯状導線 ２ 制御導線 １１ 制御線 １２ 絶縁層 １３ 金属カバー
フロントページの続き (71)出願人 596055006 Ｍｏｅｒｉｋｅｓｔｒａｓｓｅ 155, 71636 Ｌｕｄｗｉｇｓｂｕｒｇ，Ｇｅｒ ｍａｎｙ
Claims (7)
- 【請求項１】 少なくとも1本の、比抵抗の正の温度係
数をもつ制御導線を部品として有する、ガス状流体を加
熱する自己制御発熱体において、少なくとも1本の帯状
導線を有し、該帯状導線（1）は、本質的に熱に非依存
性の抵抗をもち、前記少なくとも1本の制御導線（2）と
電気的には直列に接続され、長さ方向には前記制御導線
（2）と熱的に連結されるが電気的には絶縁して配置さ
れることを特徴とする自己制御発熱体。 - 【請求項２】 帯状導線（1）および／または制御導線
（2）は、それぞれ、並列に接続された部分導線から成
り立っていることを特徴とする請求項1の発熱体。 - 【請求項３】 制御導線（2）はセラミックス製の絶縁
層（12）、そしてさらに金属カバー（13）に順次覆われ
ている1本の制御線（11）からなる被覆導線の形状に製
作され、長さ方向に前記帯状導線（1）と結合している
ことを特徴とする請求項1または2の発熱体。 - 【請求項４】 制御線（11）が鉄、ニッケルまたはニッ
ケル合金、鉄合金もしくはコバルト鉄合金製であり、7
よりも大きい制御率をもつことを特徴とする請求項1乃
至3何れか一項の発熱体。 - 【請求項５】 制御導線（2）と帯状導線（1）との電気
的接続は、制御導線（2）の一方の端部でカバー（13）
が制御線（11）と電気的に結合することで行われること
を特徴とする請求項3または4の発熱体。 - 【請求項６】 制御導線（2）の制御率は7より大きく、
これに接した帯状導線（1）の抵抗が、少なくとも制御
導線（2）の常温抵抗に対応することを特徴とする請求
項1乃至5の何れか一項の発熱体。 - 【請求項７】 制御導線（2）の制御率は10より大き
く、これに接した帯状導線（1）の抵抗が、制御導線
（2）の常温抵抗の少なくとも2倍であることを特徴とす
る請求項1乃至5の何れか一項の発熱体。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19707764.1 | 1997-02-26 | ||
| DE19707764A DE19707764A1 (de) | 1996-02-29 | 1997-02-26 | Selbstregelndes Heizelement |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10270153A true JPH10270153A (ja) | 1998-10-09 |
Family
ID=7821590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10060335A Pending JPH10270153A (ja) | 1997-02-26 | 1998-02-26 | 自己制御発熱体 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5922232A (ja) |
| JP (1) | JPH10270153A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017094142A (ja) * | 2013-12-10 | 2017-06-01 | ダイソン テクノロジー リミテッド | 手持ち式の電気器具 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19833862A1 (de) * | 1998-07-28 | 2000-02-03 | Bosch Gmbh Robert | Heizelement für Lambda-Sonden |
| GB0428297D0 (en) * | 2004-12-24 | 2005-01-26 | Heat Trace Ltd | Control of heating cable |
| US8981264B2 (en) | 2006-02-17 | 2015-03-17 | Phillips & Temro Industries Inc. | Solid state switch |
| US8003922B2 (en) * | 2006-02-17 | 2011-08-23 | Phillips & Temro Industries Inc. | Solid state switch with over-temperature and over-current protection |
| US10077745B2 (en) | 2016-05-26 | 2018-09-18 | Phillips & Temro Industries Inc. | Intake air heating system for a vehicle |
| US10221817B2 (en) | 2016-05-26 | 2019-03-05 | Phillips & Temro Industries Inc. | Intake air heating system for a vehicle |
| CN114675625A (zh) * | 2022-03-21 | 2022-06-28 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种控制器控制方法及装置 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3067311A (en) * | 1956-10-02 | 1962-12-04 | Lacy-Hulbert Cyril | Quick heated electric heater |
| US3916264A (en) * | 1974-07-01 | 1975-10-28 | Texas Instruments Inc | Time delay apparatus |
| DE3502525C2 (de) * | 1985-01-25 | 1993-11-11 | Beru Werk Ruprecht Gmbh Co A | Glühelement |
| US5166658A (en) * | 1987-09-30 | 1992-11-24 | Raychem Corporation | Electrical device comprising conductive polymers |
| DE3825013A1 (de) * | 1988-07-22 | 1990-01-25 | Beru Werk Ruprecht Gmbh Co A | Gluehkerze |
| US5471034A (en) * | 1993-03-17 | 1995-11-28 | Texas Instruments Incorporated | Heater apparatus and process for heating a fluid stream with PTC heating elements electrically connected in series |
-
1998
- 1998-02-26 JP JP10060335A patent/JPH10270153A/ja active Pending
- 1998-02-26 US US09/031,056 patent/US5922232A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017094142A (ja) * | 2013-12-10 | 2017-06-01 | ダイソン テクノロジー リミテッド | 手持ち式の電気器具 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5922232A (en) | 1999-07-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050104 |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070410 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20071002 |