JPS5838553Y2 - ハツネツタイ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は正特性半導体と負特性電気抵抗体とを組合わせ
た発熱体に関する。

従来から正特性半導体と電気抵抗体を並列に接続し、こ
れらを熱的に結合して正特性発熱体として用いる装置は
知られている。

（例えば実公昭４０１０８７８号公報、特公昭４８−１
８５３８号公報）。

しかしながらこれらの装置は、正特性半導体素子と電気
抵抗体素子とはいずれもリード線を用いて配線をするも
のであった。

本考案の発熱体は、これらのリード線をなくし、また装
置を起生形のものから大形のものまで同様な構造で製作
しうるようにするためになされたもので、発熱体の使用
温度で弾性を失わない２個の金属弾性体１で構成する間
隙中で、正特性半導体ペレット２の近傍に負特性電気抵
抗体ペレット３を並列に配置し、正特性半導体ペレット
と負特性電気抵抗体ペレットをそれぞれ前記の金属弾性
体で挾み保持した構造の発熱体である。

本考案の発熱体は、第１図に示すように、正特性半導体
と負特性電気抵抗体とが並列に結合された電気回路を構
威し、相互に熱的に結合されている。

そしてその構造を模式的に示すと、第２図に示すように
、正特性半導体ペレットによって、制御される温度、例
えば最高温度を２５０℃で制御する発熱体においては５
３８℃まで弾性を失わない２個の金属弾性体１８−８ス
テンレ又鋼板で構成する間隙中で、両端面にメタライズ
した正特性半導体ペレットの近傍に、これと同一の厚み
で、はぼ同程度の形状で同じく両端面をメタライズした
負特性電気抵抗体ペレットとをそれぞれ前記金属弾性体
で挾み、ボルト等の組合手段で結合し、保持したもので
ある。

次に本考案の発熱体の動作について第４図を用いて説明
する。

曲線ａは負特性電気抵抗体ペレットの温度に対する発熱
量で負特性電気抵抗体ペレットの抵抗温度特性の温度に
対する抵抗盤Ｒよりｖ２／Ｒとして求まる値である。

ここで■は印加電圧である。

曲線すは正特性半導体ペレットの温度に対する発熱量で
負特性電気抵抗体ペレットの場合と同様な方法で求まる
値である。

曲線Ｃは曲線ａとｂの合成値であり、本考案発熱体では
負特性電気抵抗体ペレットと正特性半導体ペレットが相
互に熱的に結合されているので曲線Ｃは発熱体の全体の
発熱量を表している。

曲線ｄは発熱体の放熱特性で発熱体の温度に対して正比
例の特性をもつ。

曲線ｅは発熱体の別の放熱特性であり、曲線ｄの場合に
比し金属弾性体の面積が大きい場合である。

Ｔａは周囲温度である。放熱特性ｄを有する金属弾性体
の場合、発熱体に通電すると初期の温度の低い領域にお
いては正特性半導体ペレットの発熱量が大きく、発熱体
は正特性半導体ペレットにより急速に加熱される。

この正特性半導体ペレットの急速な加熱により、これに
熱的に結合している負特性電気抵抗体ペレットも急速に
加熱される。

負特性電気抵抗体ペレットは温度が低い領域ではその抵
抗値が大きいために発熱量が小さい。

このため温度の立上りが遅く、温度が上昇すれば抵抗値
が下るので発熱量は次第に大きくなり、温度上昇もそれ
につれて速くなる特性であるが、本考案によれば温度の
低い領域において正特性半導体ペレットが急速に加熱す
るので温度の立上りが速い。

正特性半導体ペレットがキューリ一温度を越える温度に
なるとその発熱量は減少し、発熱は主に負特性電気抵抗
体ペレットのみとなる。

そして発熱体の発熱量の曲線Ｃと放熱特性ｄの交点Ａの
温度に達すると放熱量と発熱量が等しくなり、交点Ａよ
りも高い温度になると放熱量が発熱量よりも大きくなる
領域となるので交点Ａで平衡する。

交点Ａにおいては、正特性半導体ペレットの発熱量は非
常に小さく、発熱体の発熱量はほとんど負特性電気抵抗
体ペレットによるものとなる。

金属弾性体を前記の例よりも幾分大きくシ、放熱特性を
曲線ｄとした場合には、温度の立上りは前記と同様であ
るが交点Ｂにおいて平衡する。

交点Ｂにおいては温度に対する発熱量の特性が負特性で
あるので、この場合発熱体は温度制御機能を有する。

なおり点においても主たる発熱は負特性電気体ペレット
である。

本考案の発熱体では負特性電気抵抗体ペレットを主発熱
体としているので、正特性半導体ペレットのキューリ一
温度よりも平衡点は高くなり、従って発熱体の温度が高
くなり発熱体として小型化もできる。

また正特性半導体ペレットのみの場合のように、キュー
リ一温度の製作限界以上には発熱体の温度を上げること
ができないということがない。

ここで正特性半導体ペレットとしては、既に知られてい
る各種のバリウムチタネート系半導体等が用いられ、負
特性電気抵抗体ペレットとしては、これも既に知られて
いる酸化錫系セラミック電気抵抗体等が用いられる。

半導体および電気抵抗体とともに現在知られている金属
性のものでは、その特性上本考案の発熱体に利用するこ
とは困難である。

ペレットを挾んで保持する金属弾性体は使用温度によっ
て選択し、リン青銅、ベリリウム銅、１８−８ステンレ
ス鋼、１８％洋白、Ｂｅ−Ｃｏ−Ｃｕ等がある。

これ等の弾性体の長時間最高使用温度と弾性を失う温度
は第１表の通りである。

またメタライズはそれぞれに適した通常のものを用いる
。

正特性半導体ペレットの数および負特性電気抵抗体ペレ
ットの数は、どの温度においても発熱量が放熱量を上回
ってしまうことのない範囲、すなわち第３図で交点Ａま
たはＢが存在し、負特性電気抵抗体がブレークダウンし
ない範囲で使用目的に適合した設計にもとづき適当な数
に変えつる。

本考案の発熱体の一使用例としてヘアアイロンを示すと
、第３図に示すように、本考案の発熱体を電気絶縁シー
ト７でくるみ、導熱パイプの中に電気絶縁シートと導熱
パイプ内面とを密着させて、収納して加熱体とし、この
加熱体の外側からウェーブをかけようとする頭髪を巻き
つけ、その上から図示していないカバーをかぶせ頭髪を
導熱パイプ形状にカーブさせるものである。

本考案の発熱体は、ニクロム線等の固定抵抗体または、
正特性半導体に比し占有空間当りの発熱量の大きい負特
性電気抵抗体を主要な発熱源として用いうるようにした
構造であるから、正特性半導体のみの場合のように常に
キューリ一温度付近に固定されてしまうこく、発熱体を
高い温度に設定でき発熱体が小型化され、正特性半導体
を用いているので電源投入時に、正特性半導体に大きな
電流が流れて発熱体を急速に加熱するので温度の立上り
が早く、負特性電気抵抗体ペレットの場合のように低温
時に小さな発熱量となってしまうことがない。

また複数のペレットを金属弾性体ではさみ、保持した構
造であるから、構造が単純であって、組立てが容易であ
り、接点が少くて故障することが少く、本考案は産業上
有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の発熱体の電気回路図、第２図は本考案
の発熱体の構造の模式図、第３図は本考案の発熱体の使
用例の一部切欠部、第４図は本考案の発熱体の特性を説
明する特性図である。 １・・・・・・金属弾性体、２・・・・・・正特性半導
体ペレット、３・・・・・・負特性電気抵抗体ペレット
、４・・・・・・ボルト、５・・・・・・電気絶縁物、
６・・・・・・電気絶縁シート、７・・・・・・導熱パ
イプ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 使用する発熱体の制御温度において所望の弾性を失わな
   い２個の金属弾性体１で構成する間隙中で、正特性半導
   体ペレット２の近傍に主発熱体としての負特性電気抵抗
   体ペレット３を並列に配置し、正特性半導体ペレットと
   負特性電気抵抗体ペレットをそれぞれ前記の金属弾性体
   で挾み電気的並列接続として保持したことを特徴とする
   発熱体。