JPS6139476A - Ｐｔｃ投込みヒ−タ - 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 この発明は、水などの液体加熱に簡易に使用されるＰＴ
Ｃ投込みヒータに関し、更に詳しくは、設定されたキュ
リ一温度に対して、自動温度制御機能と、空焚防止機能
とを兼ね備えるとともに、表面電力密度が大きくとれる
ため加熱の立上り温度特性が優れる等の利点を有する正
の抵抗温度特性をもつ感熱抵抗素子（以下、正特性磁器
素子と略記する）を発熱源とし、耐水構造としたＰＴＣ
投込みヒータに関するものである。

従来の技術 この種の投込みヒータには、鉄・クローム・ニッケル・
アルミニウム系電熱線等の金属抵抗体を発熱源とし、酸
化マグネシウム・電融マグネシウム等を絶縁剤として管
内に充填し、外部をリダクションすることによって充填
密度を向上せしめて熱伝達特性を得たいわゆるシーズヒ
ータならびに近時正特性磁器素子を発熱源とするＰＴＣ
ヒータ方式の加熱器が種々提案されている。

前者のシーズヒータは、水などの制御対象物が所定温度
まで昇温されると電源を遮断し、所定温度より低下する
と再び通電するようにサーモスタンドやゼロボルト・ス
イッチ等の温度調節器を必要としている。この種のヒー
タに随伴する問題点は、消費電力と表面電力密度が終始
一定であるので、立上り昇温特性の向上のためには表面
電力密度を考慮して表面積を大きくシ、かつ消費電力も
許容範囲の上限を設定するため、所定温度に対して脈動
が生じること、および電圧変動に対して電力消費量も大
巾に増減すること、したがって外形状が大きくかつ複雑
な構成となり製造コストが高価となることである。

後者のＰＴＣヒータ方式加熱器での問題点は、設定温度
に対する正特性磁器素子の感熱抵抗値が急上昇するキー
リ一温度の初期抵抗値が、通電時間の経過とともに成る
程度変化することである。

特にＰＴＣヒータを密閉状態で用うるときはその傾向が
犬となり、さらに進んでヒータが使用不能となることが
報告されている。また、正特性磁器素子を発熱源とした
電熱発生部と耐水性函体に対する温度伝達関係に配置さ
れるべき伝熱体の熱膨張、収縮を吸収する形状と、その
材質に問題点が指摘されていた。

発明が解決しようとする問題点 本発明は、偶発的に空焚状態で使用されても火災等の危
険を生じることがない空焚防止機能と、従来のバイメタ
ル制御に対して脈動のない平坦な加熱温度が得られる自
動温度制御機能と、熱負荷の急激な変化に対するすばや
い応答特性とを有し、更に入力電圧の大巾な変化に対す
る消費電力の変動が極少である等、種々の特長を有する
正特性磁器素子を発熱源とした電熱発生部と、ガスを吸
脱着する吸蔵媒体である吸着媒で弾性を有する伝熱体と
を耐水性１体内に配設し、該函体と電熱発生部に対し前
記弾性伝熱体を熱伝達関係に接合せしめて熱膨張、−収
縮を未然に防止するとともに、電熱発生部その他から発
生する微量ガスが発熱体の特性劣化に与える影響を皆無
にするために伝熱体の材質構成を解決し、水などの熱負
荷を簡易に加熱できるＰＴＣ投込みヒータを提供せんと
するものである。

問題点を解決するだめの手段 本発明のＰＴＣ投込みヒータは、・電極を有する正特性
磁器素子を絶縁被覆した電熱発生部と、吸着媒で成形し
た伝熱体とを耐水性函体内部に配置し、前記電極に接続
した電源コードを前記耐水性函体外部に引き出し、上記
伝熱体を電熱発生部と耐水性函体に対して熱伝達関係に
接合してなることを特徴とするものである。

実施例 本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明するが、
本発明はその要旨を超えない限シ下記例によって限定さ
れるものではない。

第１図は本発明の一実施例を示す一部断面組立図である
。１は底部を封止した管状函体、２は正特性磁器素子、
３は電極で正特性磁器素子２の電源供給用端子である。

４は絶縁材で正特性磁器素子２を電気的に絶縁被覆し、
電極３を有する正特性磁器素子２を絶縁材４で絶縁被覆
した電熱発生部Ａを形成している。５は伝熱部で電熱発
生部Ａと管状函体１に密接するように熱伝達関係に配設
されている。６は電源コードで電極３と接続され外部に
引き出されている。７は蓋体で管状１体１の気密を維持
する隔壁である。

電熱発生部Ａの正特性磁器素子２はチタン酸バリウム系
半導体に希土類を微量添加して得られる原子価制御形半
導体で正の抵抗温度特性を持った感熱抵抗素子であり、
キーリ一温度で著しく抵抗値が急上昇し自己の電力を制
御する自動温度制御機能を有するアルミナ基材の焼結磁
器である。この素子と電極３のＢＥｉＰを具備し絶縁材
４のポリイミドフィルム（商標）で被覆した電熱発生部
Ａは公知であるので詳細は省略する。本実施例ではＰＴ
Ｈ４９２（株式会社村田製作所製）を用いたが、公知の
同種の素子はすべて使用することができる。

第２図〜第４図は、第１図のＢ−Ｂ断面図で第２図と第
３図は伝熱体５の形状がそれぞれ体積弾性を利用したノ
リノドタイプと、形状弾性を利用して成形したスペース
タイプのものであシ、第４図は円柱形の正特性磁器素子
２を用い、伝熱体５はリングタイプとし形状弾性を利用
したものである。

伝熱体５は活性アルミナの３４　（ＭＡ−以下をカット
した１００／ＬＡ程度の粉体を圧縮成形したンＩＪ　７
ドタイプでｌ　５０　ｒｒ？／、の表面積を得たが、シ
リカでも良く、発熱温度範囲で吸着能が良好なものであ
ればその材質を問うものではない。また、形状弾性に成
形する伝熱体５は多孔度の吸着能が重要であり、多孔性
ニッケル板、多孔性アルミ板など細孔の大きさを特に重
視し設計製作する必要がある。本発明者は多孔性ニッケ
ル板を使用して好結果を得た。また他の実施例で、アル
ミ板をスペースタイプ（第３図）に成形し、その空隙に
活性アルミナを充填して伝熱体５としたものでも可成り
の吸脱着能が得られた。

こ＼で本発明の要点である熱膨張・収縮を吸収して熱伝
達関係を満足させるためには、管状函体１の内径と電熱
発生部Ａを挾持する伝熱体５の外径の決定が重要である
が、１体１の内径よりも僅か大きめの伝熱体５とし、挿
入の際には圧力で押込む必要がある。

函体１の材質は熱伝導率のよい金属または磁器、ガラス
、プラスチックスでもよく、電気絶縁体で熱伝導、耐熱
性が良好なぺＩＪ　ＩＪヤ磁器、ボロンナイト磁器であ
れば絶縁材４を省いて使用できるので更に好適である。

ない。

発明の効果 上記に説明した本発明の１実施例において、電熱発生部
と函体間の熱抵抗が伝熱体の弾性形状で集約された熱伝
達関係は、正特性磁器素子のキュリ一温度２６０℃に対
し完成品の表面温度は空気中で２５７℃を指示し、ｌｔ
、２５℃の水中に投入時の立上り加熱電力は２３０　Ｗ
、水温１００℃での消費電力は４７Ｗであった。このＰ
ＴＣ投込みヒータは、従来の電熱線を用いたシーズヒー
タ３００Ｗの昇温蒔性と対比して、熱負荷の急激な変化
に対するすぐれた応答特性と、バイメタル制御の必要が
ないことから脈動のない平坦な加熱温度が得られる自動
温度制御機能々、キュリ一温度以上に昇温しないので永
漏れ等による不慮の災害を回避できる空焚防止効果とを
発揮するものである。因みに、電熱発生部と１体間に０
．１．の空隙を生ずる伝熱体を配置した場合の表面温度
は１４３℃であった。

次に、吸着媒からなる伝熱体のガス吸着、吸蔵効果とし
て、空気に接触しない密閉状態その正特性磁器素子は６
００〜１５００時間の通電で急速に劣化するが、本発明
の活性アルミナ充填のものは２５００時間経過しても劣
化は認められない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一部断面組立図、第２図〜第４図は第
１図の断面図である。 Ａ・・・電熱発生部 １・・・函体 ２・・・正特性磁器素子 ３・・・電極 ４・・・絶縁材 ５・・・伝熱部 ６・・・電熱コード γ・・・蓋体 特許出願人　　クリエイト工業株式会社第１・図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）電極を有する正特性磁器素子を絶縁被覆した電熱発
   生部と、吸着媒で成形した伝熱体とを耐水性函体内部に
   配置し、前記電極に接続した電源コードを前記耐水性函
   体外部に引き出し、上記伝熱体を電熱発生部と耐水性函
   体に対して熱伝達関係に接合してなることを特徴とする
   ＰＴＣ投込みヒータ。 ２）伝熱体は、形状弾性および／または体積弾性が得ら
   れる構造である特許請求の範囲第１項記載のＰＴＣ投込
   みヒータ。 ３）吸着媒は、ガス吸着能を有する遷移金属および／ま
   たは活性吸着剤からなるガス吸蔵媒体である特許請求の
   範囲第１項または第２項記載のＰＴＣ投込みヒータ。 ４）耐水性函体は、一端を封止し他端の電源コード挿入
   口を水密構造とした中空耐熱管である特許請求の範囲第
   １項記載のＰＴＣ投込みヒータ。