JPS6091583A - 発熱体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、暖房器具及び、一般の加熱装置として有用な
、発熱体に関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来の紐状（チュービング）ＰＴＣ発熱体は、第１図及
び第２図で示す構造をもつもので、このときの電極抵抗
は、比較的大きなものであったため、１つの通電経路単
位でのヒータ長さが、長尺となるとき、あるいは、高電
気容量の商品に使用する場合は、電極部での発熱量が大
きく、しかも、電極部での発熱量は、自己温度制御機能
を有していないため、異常断熱保温下では、高温さなり
、安全性が保証できなかった。この欠点を補うには、電
極抵抗を小さくする必要があるが、無制限に小さくする
と、使用条件によっては、別の弊害が発生した。電極抵
抗を小さくして、発熱体での発熱３パ 量の大半が、ＰＴＣ抵抗体（層）での発熱となるとき、
この発熱体を使用する機器の電流は、ＰＴＣ抵抗体の抵
抗値に大きく依存し、通電開始時の突入電流と、通電安
定時の電流との比率は、ＰＴＣ特性にゆだねられる。高
容量の機器に使用し、そのときのＰＴＣ特性が、大きな
温度係数を有しているとき、例えば、実使用時の発熱体
温度が、約７０℃で、７０℃での抵抗値上２０℃での抵
抗値との比率が第７図で示すように約３倍の温度勾配を
もち、安定時電気蓉量が、７００Ｗとなる様な電気暖房
器を考えると１００Ｖ電源では、２０℃での突入特電流
が、２ＯＡを越える値となり、過電流のため、プレーカ
ーが作動し、非通電状態となるという重大点が発生した
。この様に、発熱体の電極抵抗は、大き過ぎても、小さ
すぎても支障をきたした。しかも、その最適値は、ＰＴ
Ｃ特性や、発熱体の長さ等の使用条件に応じて設定しな
ければならなかった。

発明の目的 本発明は、上記従来の問題点を解消するもので、高電気
容量商品に使用した場合の、突入特電流の過大を防止し
、かつ、異常断熱条件下に於ける安全性を確保するため
の、発熱体電極抵抗の最適値条件を与えることを目的と
する。

発明の構成 上記目的を達するため、本発明の発熱体は、前記発熱体
の単位長さ当りの電極抵抗は、前記ＰＴＣ抵抗体のＰＴ
Ｃ特性と、前記発熱体の通電経路単位での長さとに応じ
て、最適値が設定される構成のものである。

実施例の説明 以下、本発明の一実施例について図面に基づいて説明す
る。

本発熱体は、第１図あるいは、第２図に示すごとく、基
本的には芯糸１，１′と、電極２，２と、電極２，７間
のＰＴＣ抵抗体３と、その外周の外装材４とで構成され
、これら発熱体を応用した暖房器具は、第３図に示す様
な、電気カーペットが挙げられる。同図に於いて、カー
ペット本体には、前記発熱体１２及び１３を２分割して
蛇行配置し、５ベ−ノ 本体の一角に設けられたコード口部１４にてコード１５
と接続して構成されたものである。ここで、発熱体の電
極と、電源コードとの接続は、第４図に示す如く、一端
の電極２ａと、他端の電極２　ｂ’との間に、電源電圧
を印加する。つまり、発熱体の両端から、しかも、相対
向する電極面に印加する。これは、電極抵抗による電圧
低下で、発熱体各部での発熱通不均−を、最少にするた
めの接続方法である。同図に於いて、発熱体１２及び１
３とも同様の結線方法を行う。前述の接続方法での発熱
体は、第５図に示すごとくにモデル化される。

すなわち発熱体は、電極抵抗とＰＴＣ抵抗とのみしご形
回路となる。ここで、発熱体を、単位長さ当りに切断し
て考えるとき、ＲＥは、片方の電極の単位長さ当りの抵
抗値を、Ｒは、単位長ＴＣ さ当りのＰＴＣ抵抗値をそれぞれ表わす。尚りは、通電
経路単位での発熱体長さを意味している。

前述の接続方法にて、本発熱体を、第３図で示す様な、
電気カーペットに使用した場合、２畳相当の暖房面積に
対し、通電経路単位での発熱体の６ページ 長さは、発熱温度を均一にするという制約条件下では、
約４０　ｍ程度が適当であり、発熱量も５Ｗ／ｍ以上は
、最低限必要となる。このとき、電極部での発熱量と、
断熱保温条件下での発熱体温度との関係を、電極抵抗値
の各種について実験的に確認した結果１．０Ω／ｍ以」
二の高抵抗の場合、発熱体温度が、１２０℃を越える場
合があり、安全性、信頼性に欠けることが判明したため
、前記製品に、本発熱体を使用する場合には、電極抵抗
値は、１．０　Ω／ｍ以下に設定する必要がある。ただ
し、発熱量を５　Ｗ　／　ｍより更に高容量を必要とす
る場合には、電極抵抗値の上限値は１．０Ω／ｍより小
さい値となり、厳密な上限値設定は必要となる。

一方、前記電気カーペットの通電開始時電流値と、通電
安定特電流値の比率（以下突入電流比とよぶ）は、ＰＴ
Ｃ特性と大きく関連性をもち、しかも、通電経路単位で
の発熱体の長さや、通電安定時の定格容量とも関係があ
る。

いま、通電安定時の定格容量が７００Ｗの電気７ベ二゛ カーペットのとき、家庭用コンセントの電流許容量ある
いはプレーカーの作動電流からして、通電開始時電流値
は１５Ａ以下に押える必要がある。

つまり、前述の突入電流比は、２倍以下にする必要があ
る。従って、ＰＴＣ特性、発熱体長さ、電極抵抗の間に
一つの関連性をもった制約条件が生まれる。この条件を
、実験的に見い出したのが、第６図に示す関係である。

通電経路単位での長さが４０ｍで、各種の電極抵抗値Ｒ
ゆをもつ電極と、各種のＰＴＣ抵抗値及びＰＴＣ特性（
７０℃での抵抗値と、２０℃での抵抗値との比率　７０
７４□。

で代用する）をもつＰＴＣ抵抗体との組合わせ条件でで
きる各種の発熱体を、前記電気カーペットに組み込み通
電試験を行った結果、突入電流比が２倍となる　７０Ａ
２ｏ　とＲＥとの関係をプロットしたのが同図（イ）に
示す「・」印点である。同様に長さが２０ｍで、電極抵
抗と、ＰＴＣ特性の各種組合わせからなる発熱体の組込
み後通電試験結果から、突入電流比が２倍となる値のみ
をプロットしたのが、同図（ロ）に示す「×」印点であ
る。これらの結果をもとに、Ｒ７ｏ／ＲとＲＥ及びＬの
関０ 係式を導き出して次の結果を得た。

この関係式は第６図の実験結果と非常に良く一致し、−
膜化に成功できた。ここで、突入電流比が２倍以下が制
約条件である故に、前記関係式も但し　Ｒ８く　１．Ｏ
〔０７ｍ　）　となる。

この様に一般化した数式で、関係式が表わせることは、
あらゆる使用条件下及び、ＰＴＣ材料の各種特性のとき
にも、発熱体電極の電極抵抗値の最適値がすぐに見出せ
るという効果がある。

この関係式を用いると、例えば、ＰＴＣ抵抗体のＰＴＣ
特性が、第７図に示すようニア（／Ｒ＝ａＯ０ の材料を用い、発熱体長さが４２ｍで、安定時の容量が
３５０Ｗのとき、突入電流比が、２倍以下９べ〕ｆ となるための電極抵抗の下限値は、０．２９（０７ｍ　
）　となる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、次の効果を得ることがで
きる。

（１）製品の突入電流比が低くでき、突入時の電流値過
大を防止できる。

（お　従って、高容量をもつ商品へも本発熱体の使用が
可能となる。

（［有］　電極抵抗値の最適値が、数式よりめられるの
で、電極材の選定に於ける、ロスが少ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の発熱体の構造図、第２図は
本発明の他の実施例の発熱体の構造図、第３図は本発明
の一実施例に於ける発熱体を用いた製品の構成図、第４
図は本発明の一実施例に於ける発熱体の端末部結線図、
第５図は本発明の一実施例に於ける発熱体のモデル図、
第６図は本発明の発熱体に於けるＰＴＣ特性と、電極抵
抗との関係図、第７図は本発明の一実施例に於ける発熱
１０べ　゛ 体の特性図である。 １　、１’、　１　ａ　、　１　ｂ−芯糸、２　、２’
　、　２　ａ　。 ２ｂ　、　２ａ’、　２ｂ’・・・・・電極、３　、３
　ａ　、　３　ｂ　・・−・ＰＴＣ抵抗体、４，４ａ　
、４ｂ・・・・−外装材、１１・・・・・・カーペット
本体、１２．１３・・・・・・発熱体、第１図 第５図 第６図 ′“ｆ　６．２６．３”５１１１＋、”７１．０　？、
０　（〜〕Ｒε

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）対向する一対の電極と、この電極間に設けられた
   大きな正の抵抗温度係数をもつ抵抗体（以下ＰＴＣ抵抗
   体と称す）と、前記電極と抵抗体の外周に設けた外装材
   とを具備し、前記電極の単位長さ当りの抵抗値を、前記
   ＰＴＣ抵抗体のＰＴＣ特性と、前記発熱体の通電経路単
   位での長さとにより、設定した発熱体。
2. （２）発熱体の片側電極の単位長さ当りの抵抗値をＲＥ
   〔Ω／　ｍ　）とし、通電経路単位での発熱体の長さを
   Ｌ　（ｍ　）とし、前記ＰＴＣ抵抗体のＰＴＣ特性を、
   ７０℃での抵抗値と、２０℃での抵抗値との比Ｒ７０／
   Ｒ２゜で表わすときに、ＲＥ〈１．Ｏ〔Ω／　ｍ　）で
   かつ、任意のＲ２ＯとＲ２０及びＬに対して、 ２ベノ なる関係を満すＢＥの値をとり、かつ、前記発熱体が、
   紐状もしくは、帯状構造をもつ特許請求の範囲第１項記
   載の発熱体。