JPS61104583A - 発熱体 - Google Patents
発熱体Info
- Publication number
- JPS61104583A JPS61104583A JP22632584A JP22632584A JPS61104583A JP S61104583 A JPS61104583 A JP S61104583A JP 22632584 A JP22632584 A JP 22632584A JP 22632584 A JP22632584 A JP 22632584A JP S61104583 A JPS61104583 A JP S61104583A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heating element
- electrode
- resistance value
- distribution
- heat generation
- Prior art date
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- Pending
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
２へ−
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。
熱体に関する。
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図で
示すように芯糸１，１′上に金属箔からなる電極２，２
′をスパイラルに巻き、その外側へＰＴＣ抵抗体３と絶
縁外装材４とを順次構成するものや、第２図で示すよう
に芯糸１の外周方向に、電極２とＰＴＣ抵抗体３と電極
２′と外装材４．とを順次構成するものであった。この
ような発熱体に通電を行うとき、すなわち、電極２と２
′の間に電圧を印加するとき、ＰＴＣ抵抗体３は勿論の
こと、電極部においても発熱をする。そして、この電極
部での発熱は、電極抵抗と電流値によりその大きさが決
まり、電極発熱は電圧印加部に近い部分はど大きくなる
。このことは、ＰＴＣ抵抗体３への漏れ電流により電極
通過電流に分布が生じるためと考えられる。よって、特
に、単位長さ当りの電極抵抗値が大きい場合、ＰＴＣ抵
抗体３への漏れ電流が大きくなり、電極発熱の分布は大
きくなる。
示すように芯糸１，１′上に金属箔からなる電極２，２
′をスパイラルに巻き、その外側へＰＴＣ抵抗体３と絶
縁外装材４とを順次構成するものや、第２図で示すよう
に芯糸１の外周方向に、電極２とＰＴＣ抵抗体３と電極
２′と外装材４．とを順次構成するものであった。この
ような発熱体に通電を行うとき、すなわち、電極２と２
′の間に電圧を印加するとき、ＰＴＣ抵抗体３は勿論の
こと、電極部においても発熱をする。そして、この電極
部での発熱は、電極抵抗と電流値によりその大きさが決
まり、電極発熱は電圧印加部に近い部分はど大きくなる
。このことは、ＰＴＣ抵抗体３への漏れ電流により電極
通過電流に分布が生じるためと考えられる。よって、特
に、単位長さ当りの電極抵抗値が大きい場合、ＰＴＣ抵
抗体３への漏れ電流が大きくなり、電極発熱の分布は大
きくなる。
第３図は電１夕抵抗による電圧降下を最小にし、発熱体
各部の発熱不均一を最小にするための結線方法を示した
図であり、図に示す如く電極２の一端と電極２′の他端
との間に電圧を印加している。このような結線方法にお
いてもＰＴＣ抵抗抵抗対する電極抵抗値の比が大きい場
合、発熱体の発熱密度分布は大きいものとなる。この接
続方法での発熱体は、第４図に示すごとくモデル化され
る。すなわち発熱体は、電極抵抗とＰＴＣ抵抗とのはし
ご形量路となる。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１１１位長さ当り
の抵抗値、ＲＰＴＣは単位長さ当りのＰＴＣ抵抗体の安
定時体積固有抵抗値をそれぞれ表わしている。なお、Ｌ
は通電経路単位での発熱体長さを意味している。この発
熱体の単位長さ当りの発熱は第５図に示すように電極抵
抗による電極内定圧降下により電圧印加部より遠い所（
つまリヒータ中央部）はど小さくなる。第４図のモデル
化が正しいと仮定した場合、この分布はＲＰＴｃに比べ
ＲＥが大きいほど大きくなり、分布が大き過ぎた場合発
熱体として実使用に耐えないものとなる。
各部の発熱不均一を最小にするための結線方法を示した
図であり、図に示す如く電極２の一端と電極２′の他端
との間に電圧を印加している。このような結線方法にお
いてもＰＴＣ抵抗抵抗対する電極抵抗値の比が大きい場
合、発熱体の発熱密度分布は大きいものとなる。この接
続方法での発熱体は、第４図に示すごとくモデル化され
る。すなわち発熱体は、電極抵抗とＰＴＣ抵抗とのはし
ご形量路となる。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１１１位長さ当り
の抵抗値、ＲＰＴＣは単位長さ当りのＰＴＣ抵抗体の安
定時体積固有抵抗値をそれぞれ表わしている。なお、Ｌ
は通電経路単位での発熱体長さを意味している。この発
熱体の単位長さ当りの発熱は第５図に示すように電極抵
抗による電極内定圧降下により電圧印加部より遠い所（
つまリヒータ中央部）はど小さくなる。第４図のモデル
化が正しいと仮定した場合、この分布はＲＰＴｃに比べ
ＲＥが大きいほど大きくなり、分布が大き過ぎた場合発
熱体として実使用に耐えないものとなる。
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、電極抵
抗の大きさと発熱分布との関係を明確にし、使い勝手が
良く、最も安全で、かつ、安定時発熱分布が実使用上問
題にならないための、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。
抗の大きさと発熱分布との関係を明確にし、使い勝手が
良く、最も安全で、かつ、安定時発熱分布が実使用上問
題にならないための、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値が、前記発熱体の通電経路
単位での長さと、前記ＰＴＣ抵抗体の安定時体積固有抵
抗値とで設定される構成のものである。
の単位長さ当りの電極抵抗値が、前記発熱体の通電経路
単位での長さと、前記ＰＴＣ抵抗体の安定時体積固有抵
抗値とで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。
る。
本発明は、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゜２′間のＰ
ＴＣ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７図に示す様な電気
カーペットが挙げられる。
には芯糸１，１′と電極２，２′と電極２゜２′間のＰ
ＴＣ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７図に示す様な電気
カーペットが挙げられる。
同第７図において、カーペット本体１１には前記発熱体
１２及び１３を２分割して蛇行配置し、本体１１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
いる。ここで、前記発熱体１２及び１３の電極と電源コ
ードとの接続は第３図に示す如く電極２の一端と電極２
′の他端との間に電源重圧を印加するように行う。この
接続方法は前述のｉｊｌ ）） Ｐ Ｔ Ｃ抵抗体、３
への漏れ電流による電極電流分布にもとづく発熱体各部
での発熱不均一を最小にするための接続方法であり、か
つ、その発熱体は第４図のようにモデル化される。
１２及び１３を２分割して蛇行配置し、本体１１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
いる。ここで、前記発熱体１２及び１３の電極と電源コ
ードとの接続は第３図に示す如く電極２の一端と電極２
′の他端との間に電源重圧を印加するように行う。この
接続方法は前述のｉｊｌ ）） Ｐ Ｔ Ｃ抵抗体、３
への漏れ電流による電極電流分布にもとづく発熱体各部
での発熱不均一を最小にするための接続方法であり、か
つ、その発熱体は第４図のようにモデル化される。
そこで、このような発熱体を用い第７図に示すような電
気カーペットの試作品を作成し、採暖効果を確認したと
ころ、カーペットの周辺部と中央部とてその表面温度が
大きく異なり、採暖を行う場所によってその暖感覚が異
なるという非常に使い勝手の悪いものであった。これは
、発熱線の発６・＼−７ 熱密度が発熱線端部と中央部で大きく異なるためと考え
られ、それは前述のようにＰＴＣ抵抗体３への漏れ電流
による電極電流分布に起因すると考えられた。しかし、
どの程度電極抵抗を小さくすると良いかということにつ
いては明らかではなかったので、電極内電位分布、ヒー
タ温度、発熱量などについて詳細に測定を試みた。第８
図は、電極の単位長さ当りの抵抗値が０．４（Ω７ｍ）
でＰＴＣ抵抗体のＰＴＣ特性が第６図に示されるものを
用いて設計した発熱体を第７図に示すようにカーペット
本体に組込み、電極内電位分布、ヒータ温度、発熱分布
などについて測定した結果である。なお、ヒータ長さは
４０ 〔ｍ ）であり、第３図に示す接続方法にてＡＣ
ｌｏｏ（Ｖ）を印加した。
気カーペットの試作品を作成し、採暖効果を確認したと
ころ、カーペットの周辺部と中央部とてその表面温度が
大きく異なり、採暖を行う場所によってその暖感覚が異
なるという非常に使い勝手の悪いものであった。これは
、発熱線の発６・＼−７ 熱密度が発熱線端部と中央部で大きく異なるためと考え
られ、それは前述のようにＰＴＣ抵抗体３への漏れ電流
による電極電流分布に起因すると考えられた。しかし、
どの程度電極抵抗を小さくすると良いかということにつ
いては明らかではなかったので、電極内電位分布、ヒー
タ温度、発熱量などについて詳細に測定を試みた。第８
図は、電極の単位長さ当りの抵抗値が０．４（Ω７ｍ）
でＰＴＣ抵抗体のＰＴＣ特性が第６図に示されるものを
用いて設計した発熱体を第７図に示すようにカーペット
本体に組込み、電極内電位分布、ヒータ温度、発熱分布
などについて測定した結果である。なお、ヒータ長さは
４０ 〔ｍ ）であり、第３図に示す接続方法にてＡＣ
ｌｏｏ（Ｖ）を印加した。
つまり、発熱体の両端から相対向する電極間にＡＣｌｏ
ｏ（Ｖ）を印加したわけであるが、電極抵抗による電圧
降下は電圧印加部に近い程大きくなり、ＰＴＣ抵抗体３
にかかる電圧（図中破線）は中央部で最も小さくなる。
ｏ（Ｖ）を印加したわけであるが、電極抵抗による電圧
降下は電圧印加部に近い程大きくなり、ＰＴＣ抵抗体３
にかかる電圧（図中破線）は中央部で最も小さくなる。
この電位分布測定結果より電極発熱量を計算した。また
、温度分布測定結果と第６図のＰＴＣ特性よりＰＴＣ抵
抗体３の抵抗値を求め、ＰＴＣ抵抗体３にかかる電圧よ
りＰＴＣ発熱量を求めている。電極発熱は電圧印加部と
中央部で大きく異なり、その発熱量の差異によりヒータ
温度は約１０°Ｃもの分布が生じている。
、温度分布測定結果と第６図のＰＴＣ特性よりＰＴＣ抵
抗体３の抵抗値を求め、ＰＴＣ抵抗体３にかかる電圧よ
りＰＴＣ発熱量を求めている。電極発熱は電圧印加部と
中央部で大きく異なり、その発熱量の差異によりヒータ
温度は約１０°Ｃもの分布が生じている。
その温度差によりＰＴＣ抵抗値にも分布が生じ中央部で
低くなっているが、ＰＴＣ抵抗体３にかかる電圧も中央
部で低いためＰＴＣ発熱量には大きな分布は生じない。
低くなっているが、ＰＴＣ抵抗体３にかかる電圧も中央
部で低いためＰＴＣ発熱量には大きな分布は生じない。
よって、このようにヒータ温度に約１０°Ｃもの大きな
分布を生じさせている原因はＰＴＣ抵抗体３への漏れ電
流による電極電流分布であり、これを解消するには電画
抵抗値を小さくすれば良い。そして、ＰＴＣ抵抗体３の
安定時体積固有抵抗値及び発熱体の長さに対する電極抵
抗の値により、発熱分布の大小が決まると考えられる。
分布を生じさせている原因はＰＴＣ抵抗体３への漏れ電
流による電極電流分布であり、これを解消するには電画
抵抗値を小さくすれば良い。そして、ＰＴＣ抵抗体３の
安定時体積固有抵抗値及び発熱体の長さに対する電極抵
抗の値により、発熱分布の大小が決まると考えられる。
そこで、′ｍｍ低抵抗ＰＴＣ抵抗体３、発熱体長さをそ
れぞれ変化させ幾通りかの組合せのもとて、同様の実演
を行った。その結果、発熱体中央部と″電圧印加部の発
熱量の比は、つぎに示す無次元数により支配されること
が明らかになった。
れぞれ変化させ幾通りかの組合せのもとて、同様の実演
を行った。その結果、発熱体中央部と″電圧印加部の発
熱量の比は、つぎに示す無次元数により支配されること
が明らかになった。
Ｒ−Ｌ／Ｒ（−）
Ｅ ＰＴに
こに、ＲＥは片側電極の単位長さ当りの抵抗値〔Ω／ｍ
〕、Ｌは発熱体の通電経路単位での長さ〔ｍ〕、ＲＰＴ
ＣはＰＴＣ抵抗体３の安定時体積固有抵抗値〔Ω・ｍ〕
である。なお、安定時体積固有抵抗値とは発熱体が電圧
印加後、熱的に飽和したときの体積固有抵抗値の平均値
を意味する。
〕、Ｌは発熱体の通電経路単位での長さ〔ｍ〕、ＲＰＴ
ＣはＰＴＣ抵抗体３の安定時体積固有抵抗値〔Ω・ｍ〕
である。なお、安定時体積固有抵抗値とは発熱体が電圧
印加後、熱的に飽和したときの体積固有抵抗値の平均値
を意味する。
この無次元数と発熱分布との関係を示したものが第９図
である。ＲＥ−Ｌ２／ ＲＰＴＣの値が約０．４より大
きくなると発熱分布は急に大きくなることがわかる。ま
た、この無次元数と発熱分布との関係は、印加電圧、保
温条件、ＰＴＣ抵抗体３のＰＴＣ特性にはほとんど影響
を受けず常に成立することが明らかになった。
である。ＲＥ−Ｌ２／ ＲＰＴＣの値が約０．４より大
きくなると発熱分布は急に大きくなることがわかる。ま
た、この無次元数と発熱分布との関係は、印加電圧、保
温条件、ＰＴＣ抵抗体３のＰＴＣ特性にはほとんど影響
を受けず常に成立することが明らかになった。
よって、発熱体の中央部発熱と端部発熱の比を８５％以
」二にするためには、 ソト表面温度は端部と「１１夫部で約３°Ｃ以下の差異
になり、実用上問題はない。ＲＥ ’ Ｌ２／ＲＰＴＣ
の値が０．４を越えると発熱分布は急に大きくなり、実
用に耐えないものとなる。
」二にするためには、 ソト表面温度は端部と「１１夫部で約３°Ｃ以下の差異
になり、実用上問題はない。ＲＥ ’ Ｌ２／ＲＰＴＣ
の値が０．４を越えると発熱分布は急に大きくなり、実
用に耐えないものとなる。
この様に発熱不均一の度合が、電極抵抗値と発熱体長さ
とＰＴＣ抵抗体３の安定時体積固有抵抗値とから算出で
きる無次元数で表わせることは、あらゆる条件下及び、
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。例えば
、電気カーペソｌ−に本発熱体を利用する揚台、ヒータ
長が４０ｍ必要であり、その電力が約３５０Ｗ必要とな
るため、安定時体積固有抵抗値が約１５００（Ω・ｍ〕
のＰＴＣ抵抗体を使用するとき、その電極抵抗値は０．
３７５ （Ω／ｍ〕以下となる。
とＰＴＣ抵抗体３の安定時体積固有抵抗値とから算出で
きる無次元数で表わせることは、あらゆる条件下及び、
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。例えば
、電気カーペソｌ−に本発熱体を利用する揚台、ヒータ
長が４０ｍ必要であり、その電力が約３５０Ｗ必要とな
るため、安定時体積固有抵抗値が約１５００（Ω・ｍ〕
のＰＴＣ抵抗体を使用するとき、その電極抵抗値は０．
３７５ （Ω／ｍ〕以下となる。
なお、ここでは第３図に示したように電極２の一端と他
の電極２′の他端との間に電圧を印加する結線方法で発
明の詳細な説明したが、同図において電極２の一端と他
端を短絡し、他の電極２′の一端と他端とを短絡し、そ
れぞれの電極２，２′の両端から電圧を印加する方法に
おいては、通電経路１０・＼ 単位での発熱線の長さが見かけ上、Ｌ／２になったとす
ることにより本発明が同様に適用できる。
の電極２′の他端との間に電圧を印加する結線方法で発
明の詳細な説明したが、同図において電極２の一端と他
端を短絡し、他の電極２′の一端と他端とを短絡し、そ
れぞれの電極２，２′の両端から電圧を印加する方法に
おいては、通電経路１０・＼ 単位での発熱線の長さが見かけ上、Ｌ／２になったとす
ることにより本発明が同様に適用できる。
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。
きる。
（１）発熱体の発熱不均一を小さくでき、製品の使い勝
手を良くすることができる。
手を良くすることができる。
（２）電極抵抗値が数式より求められるので、電極材の
選定におけるロスが少ない。
選定におけるロスが少ない。
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
の一実施例における発熱体の端末部結線図、第４図は本
発明の一実施例における発熱のモデル図、第５図は本発
明の従来例における発熱分布図、第６図は本発明の一実
施例におけるＰＴＣ発熱体の特性図、第７図は本発明の
一実施例における発熱体を用いた製品の構成図、第８図
は本発明の従来例における電極電流分布、発熱量分布、
ヒータ温度分布及びＰＴＣ抵抗値分布を１１ 、 示した図、第９図は本発明の発熱体における発熱不均一
の度合と１・Ｌ ／ＲＰＴｏの関係図である。 １．１′・・・・・・芯糸、２，２′・・・・・・電極
、３・・・・・・ＰＴＣ抵抗体、４・・・・・・外装材
、１１・・・・・・カーペット本体、１２．１３・・・
・・・発熱体、１４・・・・・・カーペソトコードロ、
１５・・・・・コード。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 ２′ 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 Ｔ 第８図 −−たＢＬグ髭− 第９図
本発明の他の実施例の発熱体の構造図、第３図は本発明
の一実施例における発熱体の端末部結線図、第４図は本
発明の一実施例における発熱のモデル図、第５図は本発
明の従来例における発熱分布図、第６図は本発明の一実
施例におけるＰＴＣ発熱体の特性図、第７図は本発明の
一実施例における発熱体を用いた製品の構成図、第８図
は本発明の従来例における電極電流分布、発熱量分布、
ヒータ温度分布及びＰＴＣ抵抗値分布を１１ 、 示した図、第９図は本発明の発熱体における発熱不均一
の度合と１・Ｌ ／ＲＰＴｏの関係図である。 １．１′・・・・・・芯糸、２，２′・・・・・・電極
、３・・・・・・ＰＴＣ抵抗体、４・・・・・・外装材
、１１・・・・・・カーペット本体、１２．１３・・・
・・・発熱体、１４・・・・・・カーペソトコードロ、
１５・・・・・コード。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 ２′ 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 Ｔ 第８図 −−たＢＬグ髭− 第９図
Claims (2)
- （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
発熱体の通電経路単位での長さと、前記ＰＴＣ抵抗体の
安定時体積固有抵抗値とで、設定した発熱体。 - （２）発熱体の片側電極の単位長さ当りの抵抗値をＲ＿
Ｅ〔Ω／ｍ〕とし、前記通電経路単位での発熱体の長さ
をＬ〔ｍ〕とし、前記ＰＴＣ抵抗体の安定時体積固有抵
抗値をＲ＿Ｐ＿Ｔ＿Ｃ〔Ω・ｍ〕で表わすときに、任意
のＲ＿Ｐ＿Ｔ＿ＣとＬに対して、ＲＥ・Ｌ＾２／Ｒ＿Ｐ
＿Ｔ＿Ｃ≦０．４ なる関係を満すＲ＿Ｅ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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22632584A JPS61104583A (ja) | 1984-10-26 | 1984-10-26 | 発熱体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22632584A JPS61104583A (ja) | 1984-10-26 | 1984-10-26 | 発熱体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61104583A true JPS61104583A (ja) | 1986-05-22 |
Family
ID=16843415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22632584A Pending JPS61104583A (ja) | 1984-10-26 | 1984-10-26 | 発熱体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61104583A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS579196B2 (ja) * | 1972-12-19 | 1982-02-19 |
-
1984
- 1984-10-26 JP JP22632584A patent/JPS61104583A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS579196B2 (ja) * | 1972-12-19 | 1982-02-19 |
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