JPH0349182A

JPH0349182A - 採暖器具

Info

Publication number: JPH0349182A
Application number: JP1184076A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Ishii; 和典石井; Masayuki Terakado; 誠之寺門; Takeshi Hayashi; 武史林
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-07-17
Filing date: 1989-07-17
Publication date: 1991-03-01

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、電熱ボード、足温器、電気あんか。

電気床暖房等の採暖器具、特にその発熱体の構成及び制
御に関するものである。

従来の技術従来のこの種の採暖器具の発熱体構成としては、例えば
、実開昭５７−２００８１８号公報に示されているよう
に、第９図のような構造となっていた。

すなわち、採暖器具の採暖面構成材１には、塩化ビニル
樹脂で被覆されたひも状の金属発熱線２が均一に配線さ
れており、この下方に断熱材３゜４が構成されている。

なお、５は採暖面構成材１と断熱材３，４とを固定させ
ている枠である。ここで、６はサーモスタット等の温度
制御装置であり、これにより温度制御あるいは、温度過
昇防止されるものであった。第９図のような電熱ボード
では、通電すると、採暖面の表面温度は４０〜６０゛Ｃ
レベルの適宜な温度に安定し、単位面積当りの消費電力
は２００〜４００　Ｗ　／　ｎ（程度であり、接触暖房
として快適な暖房を提供するものであった。また、発熱
線２の外装材料としては、塩化ビニル樹脂等のプラスチ
ック材料が使用されるが、発熱線の温度をこの材料の耐
熱温度以下に抑えることが必要であり、単位長さ当り電
力を５〜７　Ｗ　／　ｍレベル以下に抑えることにより
ヒータとしての耐熱性・安全性を確保するものであった
。

発明が解決しようとする課題しかしながら、こうした採暖器具の構造においては、暖
感覚が得られるまでの時間としては約３分程度以上を要
し、実際に使い始める約３分前には少なくとも通電して
おく必要があり、特に、台所の流しの前とか、洗面台の
前で使用する場合等においては、通電して後暖まる前に
、そこで居る必要がなくなるような場合もあり、連続し
て通電しておかないと何の役にもたたなくなってしまう
という欠点を有していた。採暖器具の速熱性を高めるた
めには消費電力密度を大きくすることが想定できるが、
採暖面の上にものを置かれる等により、放熱条件の相違
が生ずるために、温度制御装置を適宜配するとしても採
暖器具の採暖面積当りの消費電力としては、約４００Ｗ
／ｎｆ以下に抑制する必要があった。

このように、こうした採暖器具は、電源が入ると約３０
秒以内に暖感覚が得られるというレベルの急速な速暖機
能が強く求められていたものの、満足のいく速熱性が得
られるまで単に電力密度を高めたのでは、局部保温時、
温度制御装置の故障時等において、異常過熱、発煙・発
火等の危険性を有しているばかりでなく、例えば発熱体
が採暖面の金属面から若干離れていたような場合には発
熱体の発熱により絶縁外装材料が損傷し、感電等につな
がるという恐れも有していた。

一方、速熱性を高める手段としては、例えば、実開昭５
７−１８６９９７号公報に示されているような正抵抗温
度係数発熱体を構成し、この発熱体の通電初期時の大き
な電力を利用する方法も考案されていた。第１０図にお
いて、絶縁基板７上に相対するように一対の帯状電極８
，９が設けられ、その上から正抵抗温度係数抵抗体１０
が設けられている。

この発熱体構成部は、この正抵抗温度特性により、通電
初期時に大きな電力が入り、急速に温度上昇され、ある
適宜な設定温度に自己温度制御されるものであり、技術
的にも一歩進んだ、快適性を高めた採暖器具を実現する
ものであった。しかしながら、速暖性という面では上記
の金属発熱線を用いたものの２倍以上にまで向上するも
のの、暖かさを感じるまでの時間は１分以上を要し、使
用する時に通電を開始したのではやはり間に合わず、中
途半端な性能でしかなかった。

課題を解決するための手段上記課題を解決するために、本発明の採暖器具は、正の
抵抗温度係数を有する発熱体と、該発熱体がこの熱負荷
条件により自己温度制御される温度よりも低い温度に該
発熱体を制御する制御装置と、該発熱体に電気的に並列
に接続された正の抵抗温度係数をほとんど有さない発熱
体とを備えた採暖器具を適用するものである。

作用この技術的手段による作用は次のようになる。

すなわち、通電初期において、少なくとも、この採暖器
具の発熱体の適宜な設定温度よりも高い温度で安定する
高出力の正抵抗温度係数発熱体を発熱させることにより
、極めて高い電力密度で採暖面を急速に加熱させること
ができるため、秒単位の飛躍的な速暖性を実現できるよ
うになる。また、充分に加熱された後には、制御装置に
より通電を停止させるか、必要に応じて随時通電制御等
する一方、正の抵抗温度特性のほとんど有さない発熱体
により安定した発熱を維持できるため快適な採暖器具を
提供できる。また、この正抵抗温度係数発熱体は高出力
とはいえ、適宜な設定温度よりも高い、ある温度では安
定するため、局部的な異常過熱１発煙１発火等の危険性
はなく極めて安全である。

実施例以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する０
本実施例の採暖器具は、例えば第１図の斜視図に示すよ
うな発熱体構成を採暖面に有するものであり、採暖器具
の一例として、電熱ボードを想定した実施例であり、採
暖面の安定温度としては、室温２０℃において４５°Ｃ
になるように設定されている。第１図において、１１は
採暖面構成材に熱的に結合された基・板であり、この基
板上には正抵抗温度係数発熱体１２、及び正の抵抗温度
特性をほとんど有していないひも状の金属抵抗発熱線１
３が配されている。また、金属抵抗発熱線１３は塩化ビ
ニル樹脂で被覆されている。ここで、採暖面の温度を設
定温度４５℃にするためには、採暖器具の熱的構造から
、この実施例の場合、発熱体温度を５０°Ｃに設定する
必要があるが、この正抵抗温度係数発熱体１２は第２図
に示した抵抗温度特性であり、通電制御がなければ、通
電安定時において自己制御温度が設定温度の５０″Ｃよ
り高温の約９０°Ｃになる高出力の正抵抗温度係数発熱
体である。また、この正抵抗温度係数発熱体を制御する
装置として、サーモスタット１４が採暖面中央部近傍に
構成されている。電気回路的には、第３図のような回路
図であり、正抵抗温度係数発熱体１２と金属抵抗発熱線
１３とは並列に結線されており、温度が上昇するとサー
モスタット１４により正抵抗温度係数発熱体１２への通
電が停止するようになっている。なお、１５、１６は異
常時の安全性確保のための温度過昇防止装置である。

正抵抗温度係数発熱体１２は採暖器具雰囲気温度が２０
℃においては、発熱体面積当りｌＦ；ＫＷ／ｒｒｆとい
う高出力の正抵抗温度係数発熱体であり、通電するとこ
の発熱体温度は急速に上昇し、極めて速く採暖面の温度
が上昇するために、迅速な速暖性を実現することが可能
となる。採暖面温度が４５°Ｃレベルになった時点でサ
ーモスタットＩ４の接点が開放し、正抵抗温度係数発熱
体１２への１ｉｌｆｔが停止されるように設定されてお
り、これ以降は金属抵抗発熱線１３による２００〜４０
０Ｗ／ｒｒｆレベルの電力密度による電力出力となり、
安定した快適な暖かさを提供するものである。また、暖
かさが物足りないような寒いときには、サーモスタット
１４の接点が断続的に開閉し、暖かさを補給することが
可能であり、さらに快適性を向上させるものである。

また、通電初期時の局所保温、あるいはサーモスタット
等の温度検知体の故障等の異常事態においてもこの正抵
抗温度係数発熱体は９０°Ｃで自己温度制御されるため
、異常過熱、発煙・発火等なく、非常に安全である。

実際に、この電熱ボードを２０℃の室温の部屋で通電し
、速暖性の実験を試みた。比較例として、第９図に示す
ような従来例の電熱ボードで、採暖面表面温度が通電安
定時において同じ４５°Ｃになるものを用意した。この
時の採暖面の表面温度特性図を第４図に示した。第４図
から明らかなように、本実施例の電熱ボードを通電する
と突入時には約３７０Ｗの電力が入り、通電してから約
１０秒後には採暖面中央部が３３℃程度に達し、秒単位
の速さで暖かさを惑じるに至った。一方、従来の電熱ボ
ードは初期より５０Ｗの一定電力出力であり、４分経過
しても暖かさを十分に感じるところまでに至らず、本発
明の採暖器具の飛躍的な速さの速暖性を明確にするもの
であうな、こうした速暖性＠能は、使いたい時にだけ通
電するといった採暖器具の使用を可能にするものであり
、省エネにもつながるという利点も有するものである。

なお、第４図において、温度特性Ａは本発明の他の実施
例の温度特性図であるが、正抵抗温度係数発熱体の出力
、あるいはこの正抵抗温度係数発熱体の通電を停止する
までの時間等を調整することにより、少なぐとも通電初
期において、適宜設定された安定時の採暖面の温度より
も高い温度になる部分を採暖面に有するように設定され
た採暖器具の温度特性である。使用者が冷えきった体を
接触暖房等で採暖する場合、使い始めの冷えきった時に
、−時、設定温度より高い温度で採暖するのは非常に快
適であり、採暖器具の快適性をさらに究めたものである
。ここで、使用者が順次に分単位で変わるような場合に
こうした快適性を一番目の使用者だけでなく、次の使用
者もこの快適性を味わうためには、使用が終わったら温
度検知体がすぐに冷却され、次の使用のために正抵抗温
度係数発熱体への通電がスタンバイの状態になっている
ことが望まれており、温度検知体を発熱体に熱的に結合
し、かつ相対的に放熱の大きいように構成することによ
りこうした使用感もかなり高められる。

次に、第５図は上記とは異なる他の本発明の一実施例を
示す斜視図であるが、採暖面構成材に熱的に結合された
絶縁基板１７上に相対するように一対の帯杖電極１８．
１９が設けられ、その上から正抵抗温度係数抵抗体２０
が設けられている。この上方には絶縁フィルムを介して
正の抵抗温度特性をほとんど有していないひも状の金属
抵抗発熱線２１が配されている。また、２２は正抵抗温
度係数発熱体２０の通電を制御する温度検知体であり、
電気回路的には第３図に示した回路図から温度過昇防止
装置を除いたものと同様であり、上記の実施例と同様、
採暖器具に秒単位の速暖性を実現させるものである。

ところで、正抵抗温度係数発熱体は、特に大きな電力密
度や高温度が要求される場合においては、発熱体自体の
温度分布を一様にするために一対の電極間方向の温度分
布を常に良好にすることが不可欠であり、その解決策と
して特公昭６２−５９５１５号公報に示すように一対の
電、極間距離を互いに接近させて構成する方法が講じら
れ、電極間隔が少なくとも３−以下、好ましくは、１−
以下であると、正抵抗温度係数発熱体の出力をかなり高
めることが可能となった。さらには、昭６１−２８４０
８２号公報や第６図等に示されるように、正抵抗温度係
数抵抗体自身でこの抵抗体の外表面に沿う沿面距離を抵
抗体の厚さよりも大きくするといった画期的な改善策に
より安全性を高めることも可能となった。

第６図において、２３は導電性微粉末と結晶性重合体よ
りなる、厚さ０．４閣の薄厚状の正抵抗温度係数抵抗体
であり、その厚さ方向に電圧を印加すべく設けられた一
対の電極２４．２５が構成されている。

また、２６．２７はこの抵抗体２３及び電極２４．２５
との一体化体をさらに外装している外装材である。こう
した構成の正抵抗温度係数発熱体では２０°Ｃの雰囲気
下で通電初期時にＩＯＷ／ｃｊ以上の高出力まで可能で
あり、本発明の採暖器具の速暖性をさらに飛躍的に高め
ることが可能となる０本発明の正抵抗温度係数発熱体は
、上記に示したような有機のカーボンブラック−樹脂系
のものの他に、無機のセラミック系のものであってもよ
く、正の抵抗温度特性を有する発熱体であればどのよう
なものであってもよい。

次に、第７．８図は本発明の電気回路図の他の実施例を
示すものである。第７図において、２８は正抵抗温度係
数発熱体、２９．３０は正の抵抗温度特性をほとんど有
さない発熱体であり、３１は温度検知体である。また、
第８図はさらに新たな正の抵抗温度特性をほとんど有さ
ない発熱体３２を加えたものであり、３３が正抵抗温度
係数発熱体、３４．３５は正の抵抗温度特性をほとんど
有さない発熱体であり、３６は温度検知体である。この
ように、正の抵抗温度係数を有する発熱体と、該発熱体
がこの熱負荷条件により自己温度制御される温度よりも
低い温度に制御させる制御装置と、該発熱体に電気的に
並列に接続された正の抵抗温度係数をほとんど有さない
発熱体とを備えた採暖器具であれば、どのようなもので
あってもよく、正抵抗温度係数発熱体の制御は上記の温
度制御の他、初期の通電時間によるタイマー制御であっ
ても、位相制御。

０Ｎ−ＯＦＦ制御等であってもよい、また、温度検知体
は実施例図中ではサーモスタットによる例で示したが、
これに限るものではなくＮＴＣＳＰＴＣサーミスタ等に
よる電子制御等であってもよく、商品用途に適した制御
にするとよい、また、供給電源についても交流、直流を
限定するものではない。

発明の効果以上に述べてきたように、本発明の採暖器具は、正の抵
抗温度係数を有する発熱体と、該発熱体がこの熱負荷条
件により自己温度制御される温度よりも低い温度に該発
熱体を制御する制御装置と、該発熱体に電気的に並列に
接続された正の抵抗温度係数をほとんど有さない発熱体
とを備えることにより、少な（とも通電初期において、
この採暖器具の発熱体の適宜な設定温度よりも高い温度
で安定する高出力の正抵抗温度係数発熱体を発熱させる
ことにより、極めて高い電力密度で採暖面を急速に加熱
させることができるため、秒単位の飛躍的な速暖性を実
現できるという極めて優れた効果を奏するものである。

また、この正抵抗温度係数発熱体は高出力とはいえ、適
宜な設定温度よりも高い、ある温度では安定するため、
局部的な異常過熱、発煙、発火等の危険性はなく極めて
安全である。さらに、こうした速暖性機能は、使いたい
時にだけ通電するといった採暖器具の使用を可能にする
ものであり、省エネにもつながるという利点も有するも
のであり、従来の採暖器具とは異なる新たな概念を開拓
するものであり、極めて有益な発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の採暖器具の発熱体構成斜視
図、第２図は同採暖器具の正抵抗温度係数発熱体の抵抗
温度特性図、第３図は同採暖器具の電気回路図、第４図
は本発明の一実施例の採暖器具の通電初期における採暖
面表面の温度特性図、第５図は本発明の他の実施例の採
暖器具の発熱体構成斜視図、第６図は本発明の一実施例
の採暖器具の正抵抗温度係数発熱体の斜視図、第７図、
第８図は本発明の他の実施例の採暖器具の電気回路図、
第９図は従来の採暖器具の構成断面図、第１０図は従来
の採暖器具の発熱体構成斜視図である。１１、１７・・・・・・採暖面構成材に熱的に結合した
基板、１２、２８．３３・・・・・・正抵抗温度係数発
熱体、１３．２１・・・・・・金属抵抗発熱線、１４・
・・・・・サーモスタット、１５゜１６・・・・・・温
度過昇防止装置、１８．１９．２４．２５・・・・・・
電極、２０．２３・・−・・・正抵抗温度係数抵抗体、
２２．３１３６・・・・・・温度検知体、２６．２７・
・・・・・外装材、２９．３０３２＋　３４．３５・・
・・・・正の抵抗温度特性をほとんど有さない発熱体。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）正の抵抗温度係数を有する発熱体と、該発熱体が
この熱負荷条件により自己温度制御される温度よりも低
い温度に該発熱体を制御する制御装置と、該発熱体に電
気的に並列に接続された正の抵抗温度係数をほとんど有
さない発熱体とを備えた採暖器具。
（２）制御装置は温度を検知することにより正抵抗温度
係数発熱体の通電を制御する温度検知体によるものであ
る請求項（１）記載の採暖器具。
（３）温度検知体はサーモスタットであり、正抵抗温度
係数発熱体に電気的に直列に接続されている請求項（２
）記載の採暖器具。
（４）温度検知体は発熱体に熱的に結合し、かつ相対的
に放熱の大きいように構成されている請求項（３）記載
の採暖器具。
（５）制御装置は発熱体の通電時間を検知することによ
り正抵抗温度係数発熱体の通電を制御するタイマー制御
によるものである請求項（１）記載の採暖器具。
（６）正抵抗温度係数発熱体は導電性微粉末と結晶性重
合体よりなる薄厚状の正抵抗温度係数抵抗体と、その厚
さ方向に電圧を印加すべく設けられた一対の電極体とを
備えた発熱体である請求項（１）、（２）または（５）
記載の採暖器具。
（７）正抵抗温度係数抵抗体の厚さが１ｍｍ以下である
請求項（６）記載の採暖器具。
（８）少なくとも通電初期において、適宜設定された安
定時の採暖面の温度よりも高い温度になる部分を採暖面
に有する請求項（１）、（２）、（５）または（６）記
載の採暖器具。