JPH0579894U - 正特性サーミスタ発熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加熱対象物を速やかに目標温度にまで昇温す
るとともに、加熱対象物の温度を目標温度に安定して保
持する。 【構成】 加熱対象物３を加熱する高出力発熱体５と、
加熱対象物３と熱結合されるとともに高出力発熱体５と
直列に接続され、加熱対象物３の温度が目標温度以上に
なると高出力発熱体５への通電を停止し、加熱対象物３
の温度が目標温度より所定の温度だけ低下すると高出力
発熱体５への通電を行う温度制御手段４と、高出力発熱
体５及び温度制御手段４と並列に接続され、高出力発熱
体５に通電されない場合にも加熱対象物３を目標温度に
保持することが可能な出力を取り出せるようにキュリー
点を設定した正特性サーミスタ１とを具備する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、正特性サーミスタを利用した発熱装置に関し、詳しくは、温度保 持用の正特性サーミスタと加熱対象物を速やかに昇温するための高出力発熱体と を組み合わせてなる正特性サーミスタ発熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び考案が解決しようとする課題】

正特性サーミスタは、自己温度制御機能を有する発熱体であり、温度制御回路 を必要としない定温発熱体として種々の用途に広く用いられている。

【０００３】 しかも、正特性サーミスタは、周囲温度に影響されにくく、過熱防止機能を具 備する安全性の高いヒータでもある。

【０００４】 そして、このような特徴を有する正特性サーミスタをヒータとして用いる場合 、通常は、例えば、図３に示すように、両主面に電極１２が形成された正特性サ ーミスタ１１を絶縁シート１６を介して加熱対象物１３に取り付けて（接合して ）使用する。

【０００５】 この場合、加熱対象物１３の温度が十分に低いとき（すなわち、正特性サーミ スタ１１の温度が十分に低いとき）には、正特性サーミスタ１１の抵抗が低く、 大電力を取り出すことができる。したがって、加熱対象物１３を目標とする所定 の温度（目標温度）に加熱する場合、図４に示すように、その途中まで（例えば 、目標温度までの温度上昇幅の約５０％程度まで）は、大電力を供給して、速や かに昇温することができるが、例えば、温度上昇幅の約５０％を過ぎると、正特 性サーミスタ１１の温度が加熱対象物１３よりも速やかに上昇して安定温度領域 （温度制御領域）に達するため、供給電力量が著しく減少して、加熱対象物１３ の昇温速度が低下し、加熱対象物１３を目標温度にまで昇温させるのに長時間を 要するという問題点がある。

【０００６】 また、昇温に時間がかかるという問題点を解決するために、図５に示すように 、加熱対象物１３に、温度制御手段としてバイメタル１４を熱結合し、このバイ メタル１４と直列に高出力発熱体（例えば、フォイルヒータなど）１５を接続し た発熱装置が使用されている。この発熱装置は、高出力発熱体１５の抵抗値が低 く、加熱対象物１３を目標温度に保持するのに必要な電力よりも大きな電力を供 給することができるように構成されているため、昇温速度は大きいが、バイメタ ル１４がＯＮ−ＯＦＦを繰り返すことにより温度制御が行われるため、図６に示 すように、加熱対象物の温度にばらつき（脈動）が生じるという問題点がある。 また、機械的接点を有しており、かつ、そのＯＮ−ＯＦＦが繰り返して行われる ため、ノイズが発生するとともに、接点が劣化して故障を発生しやすいという問 題点がある。

【０００７】 この考案は、上記問題点を解決するものであり、加熱対象物を速やかに目標温 度にまで昇温することができるとともに、加熱対象物の温度を目標温度に安定し て保持することが可能で、かつ、ノイズの発生がなく、耐久性に優れた正特性サ ーミスタ発熱装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、この考案の正特性サーミスタ発熱装置は、加熱対 象物を加熱する高出力発熱体と、加熱対象物と熱結合されるとともに前記高出力 発熱体と直列に接続され、加熱対象物の温度が目標温度以上になると前記高出力 発熱体への通電を停止し、加熱対象物の温度が目標温度より所定の温度だけ低下 すると前記高出力発熱体への通電を行う温度制御手段と、前記高出力発熱体及び 前記温度制御手段と並列に接続され、前記高出力発熱体に通電されない場合にも 加熱対象物を目標温度に保持することが可能な出力を取り出せるようにキュリー 点を設定した正特性サーミスタとを具備することを特徴とする。

【０００９】 また、前記温度制御手段が、加熱対象物の温度が目標温度以上になると変形し て高出力発熱体への通電を停止し、加熱対象物の温度が目標温度より所定の温度 だけ低下すると所定の形状に復帰して高出力発熱体への通電を行うバイメタルで あり、かつ、前記高出力発熱体が、加熱対象物を目標温度に保持するのに必要な 出力よりも大きな出力を取り出せるようにキュリー点を高く設定した正特性サー ミスタであることを特徴とする。

【００１０】

【作用】

加熱対象物が目標温度に達するまでは、温度制御手段（所定の温度条件下に高 出力発熱体への通電をＯＮ−ＯＦＦする手段）がＯＮ状態に保持され、正特性サ ーミスタ及び高出力発熱体の両方に通電されるため、加熱対象物の温度は速やか に上昇する。そして、加熱対象物の温度が目標温度に近付くと、正特性サーミス タは温度制御領域に入り、電力消費量が減衰するが、高出力発熱体は大電力の消 費を続け、加熱対象物を目標温度にまで速やかに昇温させる。加熱対象物が目標 温度以上になると、加熱対象物と熱結合された温度制御手段がＯＦＦ状態となり 、高出力発熱体への通電が停止される。一方、高出力発熱体（及び温度制御手段 ）と並列に接続された正特性サーミスタは、加熱対象物の温度が目標温度に近付 いて（温度制御領域に入り）電力消費量が減衰しても、加熱対象物の温度を目標 温度に保持することができるだけの出力を取り出せるようにキュリー点が設定さ れているため、加熱対象物の温度が低下することを防止して加熱対象物を目標温 度に精度よく保持する。

【００１１】 したがって、加熱対象物を速やかに目標温度にまで昇温させるとともに、加熱 対象物の温度を目標温度に安定して保持することができるようになる。また、温 度制御手段は、加熱対象物の温度が目標温度より所定の温度だけ低下しなければ ＯＮにならず、定常状態においてはＯＮ−ＯＦＦすることがないため、ノイズの 発生を防止することができるとともに、接点の劣化を防止して耐久性を向上させ ることが可能になる。

【００１２】

【実施例】 以下、この考案の実施例を図に基づいて説明する。図１はこの考案の一実施例 にかかる正特性サーミスタ発熱装置の回路構成を示す図である。

【００１３】 この実施例の正特性サーミスタ発熱装置は、図１に示すように、バイメタル（ 温度制御手段）４と高出力発熱体（例えば、フォイルヒータ）５とを直列に接続 するとともに、バイメタル４を加熱対象物３に熱結合させ、さらに、バイメタル ４と直列に接続された高出力発熱体５と並列に正特性サーミスタ１を接続するこ とにより形成されている。

【００１４】 そして、上記正特性サーミスタ１は、高出力発熱体５への通電が停止され、該 正特性サーミスタ１にのみ通電された場合にも、加熱対象物３を所定の温度（目 標温度）に保持することができるようにキュリー点が設定されている。また、上 記バイメタル４は、加熱対象物３の温度が目標温度を越えると変形（反転）して ＯＦＦになり、かつ、目標温度より所定の温度だけ低下したときに所定の形状に 復帰してＯＮになるように形成されている。

【００１５】 次に、上記のように構成された正特性サーミスタ発熱装置の動作を、図２を参 照しつつ説明する。この正特性サーミスタ発熱装置に通電した場合、通電当初は 高出力発熱体５及び正特性サーミスタ１の両方に通電が行われ、大電力が消費さ れ、加熱対象物３の温度が速やかに上昇する。そして、さらに通電を続行すると 、正特性サーミスタ１が温度制御領域に達してその消費電力が減衰する。しかし 、高出力発熱体５は、大電力を消費し続け、加熱対象物３を目標温度にまで速や かに昇温させる。加熱対象物３の温度が目標温度を越えると、加熱対象物３と熱 結合されたバイメタル４が変形してＯＦＦ状態となり、高出力発熱体５への通電 が停止される。一方、高出力発熱体５（及びバイメタル４）と並列に接続された 正特性サーミスタ１は、加熱対象物３の温度が目標温度に近付くと、抵抗が増大 して通電量（電力消費量）が減少するが、加熱対象物３の温度を目標温度に保持 することができるだけの出力を取り出せるようにキュリー点が設定されているた め、加熱対象物３の温度が目標温度以下に低下することを防止して加熱対象物３ を目標温度に確実に保持する。

【００１６】 したがって、加熱対象物３を速やかに目標温度にまで昇温することができると ともに、加熱対象物３の温度を目標温度に安定して保持することができる。また 、バイメタル４は、加熱対象物３の温度が目標温度より所定の温度だけ低下しな ければＯＮにならないため、定常状態においてはＯＮ−ＯＦＦすることがなく、 ノイズの発生を防止することができるとともに、接点の劣化を防止して耐久性を 向上させることができる。

【００１７】 上記実施例においては、温度制御手段としてバイメタル４を用いた場合につい て説明したが、温度制御手段としては、バイメタルに限らず、所定の形状を記憶 させた形状記憶合金を用いた温度制御手段やリレーなどを用いることも可能であ る。

【００１８】 また、上記実施例においては、高出力発熱体５として、定出力ヒータであるフ ォイルヒータを用いた場合について説明したが、高出力発熱体は、これに限られ るものではなく、他の種々のヒータを用いることが可能である。

【００１９】 さらに、この考案の正特性サーミスタ発熱装置においては、高出力発熱体とし て、加熱対象物を目標温度に保持するために必要な出力よりも大きな出力を取り 出すことができるように、キュリー点を高く設定した高出力用の正特性サーミス タを用いることができる。このような高出力用の正特性サーミスタを高出力発熱 体として用いることにより、例えば、加熱対象物が目標温度に達してもバイメタ ルが正常に動作しない（ＯＦＦにならない）ような異常が発生した場合にも、正 特性サーミスタの自己温度制御機能により過熱を確実に防止することができる。 したがって、安全性を重視する場合には、高出力発熱体として、高出力用の正特 性サーミスタを用いることが好ましい。

【００２０】

【考案の効果】 上述のように、この考案の正特性サーミスタ発熱装置は、高出力発熱体と温度 制御手段とを直列に接続するとともに、高出力発熱体及び温度制御手段と並列に 、高出力発熱体に通電しなくても加熱対象物を目標温度に保持することが可能な 出力を取り出せるようにキュリー点を設定した正特性サーミスタを接続している ので、加熱対象物を速やかに目標温度にまで昇温することができるとともに、加 熱対象物の温度を目標温度に安定して保持することができる。

【００２１】 また、温度制御手段は、加熱対象物の温度が目標温度より所定の温度だけ低下 しなければＯＮにならず、定常状態においてはＯＮ−ＯＦＦすることがないため 、ノイズの発生を防止することができるとともに、接点の劣化を抑制して耐久性 を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例にかかる正特性サーミスタ
発熱装置の回路構成を示す図である。

【図２】この考案の一実施例にかかる正特性サーミスタ
発熱装置の動作を示す線図である。

【図３】従来の正特性サーミスタ発熱装置を示す図であ
る。

【図４】従来の正特性サーミスタ発熱装置の動作を示す
線図である。

【図５】従来の他の正特性サーミスタ発熱装置の回路構
成を示す図である。

【図６】従来の他の正特性サーミスタ発熱装置の動作を
示す線図である。

【符号の説明】

１ 正特性サーミスタ ３ 加熱対象物 ４ バイメタル（温度制御手段） ５ 高出力発熱体

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱対象物を加熱する高出力発熱体と、
   加熱対象物と熱結合されるとともに前記高出力発熱体と
   直列に接続され、加熱対象物の温度が目標温度以上にな
   ると前記高出力発熱体への通電を停止し、加熱対象物の
   温度が目標温度より所定の温度だけ低下すると前記高出
   力発熱体への通電を行う温度制御手段と、前記高出力発
   熱体及び前記温度制御手段と並列に接続され、前記高出
   力発熱体に通電されない場合にも加熱対象物を目標温度
   に保持することが可能な出力を取り出せるようにキュリ
   ー点を設定した正特性サーミスタとを具備することを特
   徴とする正特性サーミスタ発熱装置。
2. 【請求項２】 前記温度制御手段が、加熱対象物の温度
   が目標温度以上になると変形して高出力発熱体への通電
   を停止し、加熱対象物の温度が目標温度より所定の温度
   だけ低下すると所定の形状に復帰して高出力発熱体への
   通電を行うバイメタルであり、かつ、前記高出力発熱体
   が、加熱対象物を目標温度に保持するのに必要な出力よ
   りも大きな出力を取り出せるようにキュリー点を高く設
   定した正特性サーミスタであることを特徴とする請求項
   １記載の正特性サーミスタ発熱装置。