JPH05258840A - Ptc発熱装置 - Google Patents

Ptc発熱装置

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JPH05258840A
JPH05258840A JP4089880A JP8988092A JPH05258840A JP H05258840 A JPH05258840 A JP H05258840A JP 4089880 A JP4089880 A JP 4089880A JP 8988092 A JP8988092 A JP 8988092A JP H05258840 A JPH05258840 A JP H05258840A
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JP
Japan
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resistance value
ptc
heaters
heating device
inrush current
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JP4089880A
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Takashi Kaimoto
隆 貝本
Masahiro Yamauchi
正博 山内
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Nippon Tungsten Co Ltd
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Nippon Tungsten Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 付加的回路や素子を用いることなく、PTC
サーミスタ自体で突入電流を抑制し、なおかつ立上りが
速く、熱容量の大きな発熱装置を提供すること。 【構成】 PTC素子を用いた棒状のヒータ4,5を
(n+1)本、並列接続して形成したPTC発熱装置。
必要とする総合抵抗値をxΩとし、そのうち1本の抵抗
値を(x+z)Ω、残りn本の抵抗値をyΩ以上とした
とき、y=nx(x/z+1)Ω(但し、0<z<x)
の式を満たすように各抵抗値を設定する。 【効果】 前式を満たす抵抗値のヒータを単に並列接続
するという簡単な構成により、突入電流を抑えながら、
なおかつ立上りが速く、熱容量の大きな発熱装置を得る
ことができる。また、前式のzの値を変化させることに
より、任意に立上りまでの時間、突入電流を抑制するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子複写機、ファクシ
ミリ等のトナーの定着、あるいはビニール封着等の目的
に使用するPTC発熱装置に関する。
【0002】
【従来の技術】PTCサーミスタを用いたヒータは、キ
ュリー点において、急激にその抵抗値が増大するため、
安全性が高い、立上り温度が速い、温度制御装置が不要
であるといった数々のメリットがあり、様々な分野で利
用されている。これらの特性のうち、立上り温度が速い
という長所を利用する場合、突入電流が大きくなり過ぎ
るという欠点があった。
【0003】この欠点を解決するために、特開昭55−
97143号公報には、PTCサーミスタを負特性サー
ミスタと直列接続することが記載されている。特開昭5
4−115445号公報には、オーム性電極と非オーム
性電極を接合することが記載されている。特開昭49−
27932号公報には、キュリー点の異なる正特性サー
ミスタを組み合わせることが記載されている。また特開
昭63−218184号公報には、位相温度制御装置を
使用することが記載されている。
【0004】ところが、このような従来の技術では、回
路が複雑になり、工数がかかるという問題があった。特
に特開昭49−27932号公報に記載されたものの場
合、表面温度の低い所ができ、表面温度の均一性が要求
される定着装置等の用途には適さないという欠点があ
る。そのほかに、時間間隔を設けて複数の棒状PTCサ
ーミスタ素子を入電したり、出力と室温抵抗値から設定
する方法も考えられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の方法によっても、立上り時間を短くし、かつ、比較的
大きな熱量と所定の表面温度を得ようとすると、使用す
る本数分だけの突入電流を避けることはできないという
欠点がある。また、前記のように1本だけ入電後、時間
間隔を設けて追加入電していく方法は、構成が複雑にな
るという欠点があった。
【0006】そこで本発明が解決すべき課題は、付加的
回路や素子を用いることなく、PTCサーミスタ自体で
突入電流を抑制しながら、なおかつ立上りが速く、熱容
量の大きな発熱装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するた
め、本発明は、PTC素子を用いた棒状のヒータを(n
+1)本、並列接続して形成したPTC発熱装置におい
て、必要とする総合抵抗値をxΩとし、そのうち1本の
抵抗値を(x+z)Ω、残りn本の抵抗値をyΩ以上と
したとき、 y=nx(x/z+1)Ω(但し、0<z<x)・・・・・・・(1) を満たすように各抵抗値を設定した。好適には、複数本
のヒータの周辺に断熱材を介在させたものとする。
【0008】また、複数本のヒータの周辺にシリコン樹
脂、エポキシ樹脂およびフッ素樹脂等により放熱板部分
以外の部分を固定する。
【0009】(1)式は、図2の抵抗回路によって求め
ることができる。1つの抵抗の抵抗値をx+z、残りの
n本の抵抗の抵抗値をy、並列接続回路全体の抵抗値を
xとすると、次の式が成り立つ。 1/x=1/(x+z)+n×(1/y) 移項して、 1/x−1/(x+z)=n/y 通分して、 z/x(x+z)=n/y これから、 y=nx(x+z)/z=nx(x/z+1) として、(1)式が得られる。
【0010】以上は抵抗値の関係を規制するものである
が、立上り特性を考慮して、(1)式の但し書きの条件
を付ける。すなわち、zをxより小さいと規定した理由
は、xとzが同じ値をとった場合には、例えば総計2本
としたとき、y=1・x・(1+1)=2xとなり、そ
れぞれのヒータの抵抗値は2xとなって同じ値になる。
このような抵抗値の2本のヒータに通電した場合、両方
に同じ電流が同じ時間で流れるため、昇温速度が著しく
遅くなる。よってzはxより小さい値をとる必要があ
り、より速く昇温させようとする場合にはzは0に近い
値の方がよい。
【0011】
【作用】本発明においては、電気的に複数本並列接続し
た発熱装置のヒータの抵抗値が(1)式を満たすのであ
れば、使用機器がどんな物でも許容される電流値を超え
ることがない。そのため、同時に複数本のヒータを入電
しても、最も抵抗値の低いヒータに大きな電流が流れ、
所定の温度に達すると同時に、他の高い抵抗値のヒータ
にも電流が流れていくため、突入電流をあまり大きくせ
ずに、立上りが速く、所定の温度に到達して、なおか
つ、全体の熱容量も大きな特性の発熱装置を得ることが
できる。
【0012】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。 〔実施例〕図3(a)に示すように、キュリー点が22
0℃の5mm幅×10mm長さ×2.5mm厚のチタン
酸バリウムよりなるPTC素子1の相対する表面にNi
メッキで電極膜2,2を形成した後、図3(b)に示す
ように0.3mmのアルミニウム電極板3,3間にPT
C素子1を5個並列に接着してPTCヒータ4を得て、
抵抗値を測定したところ、80Ωであった。さらに熱容
量を増すために同様に抵抗値の大きなPTC素子を使用
して、抵抗値の総計が90Ω以下になるように、(1)
式のzに3を入れて算出し、PTCヒータ5を2本得
た。これらの抵抗値は5.5KΩと5.6KΩであっ
た。これらのPTCヒータ4,5を図4に示すように3
本並列接続し、各々のヒータの間には断熱材を介在さ
せ、図1に示すようにシリコーン樹脂6により固定し
た。こうして得られた発熱素子に100Vを印加したと
ころ、8秒以内で表面温度は210℃に到達し、最大突
入電流は3.5Aであった。
【0013】〔比較例1〕実施例と同様の操作により、
3本のPTCヒータ4,5,5の抵抗値をそれぞれ27
0Ω,260Ω,275Ωにして発熱装置を組み立て、
100Vを印加したところ、最大突入電流は3.6Aと
実施例と変わらなかったが、表面温度が210℃に到達
するまで20秒近くかかった。これは、ヒータに流れる
電流が3本に均一に流れたためである。
【0014】〔比較例2〕実施例と同様の操作により、
3本のPTCヒータ4,5,5の抵抗値をそれぞれ93
Ω,90Ω,91Ωにして発熱装置を組み立て、100
Vを印加したところ、10秒以内で表面温度は210℃
に到達したが、最大突入電流は10.1Aであった。こ
れは、ヒータ全体の抵抗値が低くなったためである。
【0015】〔比較例3〕実施例と同様の操作により、
3本のPTCヒータ4,5,5の抵抗値をそれぞれ18
0Ω,362Ω,360Ω(x=zの例)にして発熱装
置を組み立て、100Vを印加したところ、最大突入電
流は3.7Aであったが、表面温度が210℃に到達す
るまで17秒近くかかった。これは、ヒータに流れる電
流が3本に分散したためである。
【0016】〔比較例4〕実施例と同様の操作により、
3本のPTCヒータ4,5,5の抵抗値をそれぞれ80
Ω,5.6KΩ,5.9KΩにして、ヒータ間に間隔を
設けず、接近させて発熱装置を組み立て、100Vを印
加したところ、最大突入電流は3.6Aであったが、表
面温度が210℃に到達するまで25秒近くかかった。
これは、速く立ち上がったヒータの熱が他の2本に拡散
したためである。
【0017】以上の実施例と比較例とを対比してわかる
ように、(1)式により規定された抵抗値をもつPTC
ヒータを互いに熱的に絶縁して並列接続することによ
り、突入電流が抑えられるとともに、立上りが速い発熱
装置を得ることができた。
【0018】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれば
下記の効果を奏する。 (1)式を満たす抵抗値のヒータを単に並列接続す
るという簡単な構成により、突入電流を抑えながら、な
おかつ立上りが速く、熱容量の大きな発熱装置を得るこ
とができる。 (1)式のzの値を変化させることにより、任意に
立上りまでの時間、突入電流を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例を示す発熱装置の斜視図であ
る。
【図2】 (1)式を導き出すための並列回路の回路図
である。
【図3】 本発明の実施例のヒータの構成を示す説明図
である。
【図4】 実施例および比較例のPTCヒータの接続回
路図である。
【符号の説明】
1 PTC素子、2 電極膜、3 電極板、4,5 P
TCヒータ、6 シリコーン樹脂

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 PTC素子を用いた棒状のヒータを(n
    +1)本、並列接続して形成したPTC発熱装置におい
    て、必要とする総合抵抗値をxΩとし、そのうち1本の
    抵抗値を(x+z)Ω、残りn本の抵抗値をyΩ以上と
    したとき、y=nx(x/z+1)Ω(但し、0<z<
    x)の式を満たすように各抵抗値を設定したことを特徴
    とするPTC発熱装置。
  2. 【請求項2】 複数本のヒータの周辺に断熱材を介在さ
    せたことを特徴とする請求項1記載のPTC発熱装置。
  3. 【請求項3】 複数本のヒータの周辺にシリコン樹脂、
    エポキシ樹脂およびフッ素樹脂のいずれかにより放熱板
    部分以外の部分を固定したことを特徴とする請求項1記
    載のPTC発熱装置。
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Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6736490B2 (en) 2002-03-29 2004-05-18 Canon Kabushiki Kaisha Ink jet recording head and non-linear electrical element
JP2010132055A (ja) * 2008-12-03 2010-06-17 Panasonic Corp 車両用暖房装置
CN119521472A (zh) * 2025-01-21 2025-02-25 上海欣帕电子科技有限公司 一种ptc加热器冲流抑制方法

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