JP2018032671A - 電流制限装置および電気ヒータ - Google Patents

Abstract

【課題】電流制限機能を機械的構成で実現できる電流制限装置を提供する。【解決手段】電流制限装置は、通電によって発熱する発熱部と、発熱部の通電電流量を制限する電流制限部１４とを備える。電流制限部１４は、発熱部とは別体として構成され、発熱部に対して電気的に直列に接続されるとともに、発熱部から熱を受ける位置に配置される。電流制限部１４は、第１電極１８と、第１電極１８と接触する第２電極２０とを有する。第１電極１８は、第２電極２０に固定されている固定部Ｐ１と、第２電極２０に接触可能な部位であって、第２電極２０に固定されていない非固定部Ｐ２、Ｐ３とを有する。非固定部Ｐ２、Ｐ３は、バイメタル２６で構成されている。固定部Ｐ１は、高抵抗部材２８とバイメタル２６とで構成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、電流制限装置および電気ヒータに関するものである。

特許文献１に、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficientの略称）サーミスタを用いた電気ヒータが開示されている。ＰＴＣサーミスタは、ＰＴＣ特性を有する発熱素子である。ＰＴＣ特性とは、素子の温度が上昇すると、電気抵抗値が上昇する特性のことである。電気抵抗値が上昇すると、素子を流れる電流が制限される。このため、ＰＴＣ特性は、一種の電流制限機能である。したがって、ＰＴＣサーミスタは、通電によって発熱する発熱部と、発熱部を流れる電流を制限するための電流制限部との両方の機能を有する。ＰＴＣサーミスタは、微量の希土類が添加されたチタン酸バリウムで構成される。ＰＴＣサーミスタは、電気ヒータの他に、過電流保護装置などの電流を制限する装置においても用いられている。

特開２００５−１０８８０８号公報

ＰＴＣサーミスタを用いた電気ヒータの形状および大きさは、ＰＴＣサーミスタの形状および大きさに依存する。すなわち、電気ヒータの形状および大きさの選択が、ＰＴＣサーミスタの形状および大きさによって制約される。このため、電気ヒータの形状および大きさの選択の自由度が低いという問題がある。

そこで、本発明者は、ＰＴＣサーミスタを用いない電気ヒータとして、発熱部と、この発熱部とは別体の電流制限部とを備える電気ヒータを検討した。これによれば、発熱部を構成する発熱部材として、ＰＴＣサーミスタとは別のいろいろな発熱部材を用いることができる。このため、目的とする電気ヒータの形状および大きさに応じた発熱部材を用いることで、所望の形状および大きさの電気ヒータを製造することができる。すなわち、製品の形状および大きさの選択の自由度を広げることができる。

一方、電流制限部として電子回路を用いることが考えられる。この場合、電子回路が、センサによって検出した発熱部の温度に基づいて、発熱部の通電電流量を制御する。これにより、発熱部の温度が所定温度を超えたときに、発熱部の通電電流量を制限することができる。

しかし、電流制限部として電子回路を用いることは、製品のコストアップにつながるため、好ましくない。このため、発熱部の温度がある温度を超えた場合に自動的に発熱部の通電電流量を制限する電流制限機能を機械的構成で実現することが望まれる。

なお、上記した問題は、ＰＴＣサーミスタを用いた電気ヒータに限られず、ＰＴＣサーミスタを用いた他の装置においても同様に生じる。

本発明は上記点に鑑みて、電流制限機能を機械的構成で実現できる電流制限装置を提供することを目的とする。また、その電流制限装置を用いた電気ヒータを提供することを他の目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明の電流制限装置は、
通電によって発熱する発熱部（１２）と、
発熱部とは別体として構成され、発熱部に対して電気的に直列に接続されるとともに、発熱部から熱を受ける位置に配置され、発熱部の通電電流量を制限する電流制限部（１４）とを備え、
電流制限部は、第１電極（１８）と、第１電極と接触する第２電極（２０）とを有し、
第１電極は、第２電極に固定されている固定部（Ｐ１）と、第２電極に接触可能な部位であって、第２電極に固定されていない非固定部（Ｐ２、Ｐ３）とを有し、
非固定部は、少なくともバイメタルで構成され、
非固定部の温度が所定温度（Ｔａ２）よりも低いとき、固定部と非固定部の両方が第２電極に接触した状態となり、
非固定部の温度が所定温度よりも高いとき、非固定部の温度が所定温度よりも低いときと比較して、非固定部の形状が変化することにより、固定部と非固定部のうち固定部のみが第２電極に接触した状態となる。

これによれば、発熱部の温度が所定温度を超えた場合に、発熱部の通電電流量を自動的に制限する電流制限機能を機械的構成によって実現することができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

第１実施形態における電気ヒータの構成を示す模式図である。 第１状態における第１実施形態の電流制限部の断面図である。 第２状態における第１実施形態の電流制限部の断面図である。 第３状態における第１実施形態の電流制限部の断面図である。 第１実施形態の電流制限部の電気抵抗値と温度との関係を示す図である。 第１状態における第２実施形態の電流制限部の断面図である。 第２状態における第２実施形態の電流制限部の断面図である。 第３状態における第２実施形態の電流制限部の断面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
図１−５を用いて、第１実施形態を説明する。本実施形態は、本発明の電流制限装置を電気ヒータ１０に適用している。この電気ヒータ１０は、車両用空調装置の暖房を補助する補助暖房装置として用いられる。

図１に示すように、電気ヒータ１０は、発熱部１２と、電流制限部１４とを備える。

発熱部１２は、通電によって発熱する。発熱部１２は、電源１６に対して電気的に接続される。発熱部１２は、電源１６から給電される。発熱部１２は、発熱部１２を流れる電流が大きいほど、温度が高くなる。発熱部１２は、車室内に向かう空気を加熱する。発熱部１２は、ＰＴＣサーミスタとは別の発熱部材で構成される。発熱部材としては、金属抵抗体、導電性樹脂等が挙げられる。

電流制限部１４は、発熱部１２とは別体として構成される。電流制限部１４は、発熱部１２の温度に応じて発熱部１２を流れる電流を自動的に制限する電流制限機能を有する。電流制限部１４は、発熱部１２に対して電気的に直列に接続されている。電流制限部１４は、発熱部１２の温度が上昇すると、電流制限部１４の抵抗値が上昇する。これにより、発熱部１２を流れる電流が制限される。すなわち、発熱部１２の通電電流量が制限される。

電流制限部１４は、発熱部１２から熱を受ける位置に配置される。具体的には、電流制限部１４は、発熱部１２に接する位置に配置される。このため、発熱部１２の温度が上昇すると、電流制限部１４の温度も上昇する。電流制限部１４は、発熱部１２から熱を受けることができる範囲内であれば、発熱部１２から離れた位置に配置されてもよい。発熱部１２から電流制限部１４へ伝熱させる伝熱部材を介して、電流制限部１４が発熱部１２から熱を受けるようになっていてもよい。

図２に示すように、電流制限部１４は、第１電極１８と、第２電極２０と、第１配線２２と、第２配線２４とを有する。

第１電極１８は、表面１８ａと裏面１８ｂとを有する平板形状である。第２電極２０は、表面２０ａと裏面２０ｂとを有する平板形状である。第１電極１８の表面１８ａと第２電極２０の表面２０ａとが向かいあった状態で、第１電極１８と第２電極２０とが重ね合わされている。このため、第１電極１８の表面１８ａと第２電極２０の表面２０ａとが接触している。第１電極１８および第２電極２０は、第１電極１８のうち第１配線２２との接続部と、第２電極２０のうち第２配線２４との接続部とを結ぶ方向に対して、交差する方向を長手方向としている。

第１配線２２は、第１電極１８の裏面１８ｂに接続されている。第２配線２４は、第２電極２０の裏面２０ｂに接続されている。第１電極１８と第２電極２０とが接触することで、第１配線２２と第２配線２４とが電気的に接続されている。

第１電極１８は、バイメタル２６と、高抵抗部材２８とを備える。

バイメタル２６は、平板形状である。バイメタル２６は、熱膨張率が異なる２枚の金属層３０、３２が張り合わされている。バイメタル２６は、バイメタル２６自体の温度上昇時に熱線膨率の差によって曲がる。具体的には、バイメタル２６は、第１金属で構成された第１金属層３０と、第１金属よりも熱膨張係数が低い第２金属で構成された第２金属層３２とが張り合わされている。第１電極１８のうち第２電極２０側に第１金属層３０が配置される。第１電極１８のうち第２電極２０側とは反対側に第２金属層３２が配置される。第１金属としては銅等が挙げられる。第２金属としては鉄−ニッケル合金等が挙げられる。第１金属および第２金属は、設定される発熱部１２の上限温度と、第１金属および第２金属のそれぞれの熱膨張率との関係から適切な金属が選択される。

高抵抗部材２８は、バイメタル２６を構成する第１金属と第２金属のうち電気抵抗率が高い方の金属よりも電気抵抗率が高い金属や半導体で構成される。導体の電気抵抗の大きさは、断面積に反比例し、長さに比例する。電気抵抗率は、導体の寸法によらない電流の流れにくさを表す指数である。電気抵抗率の単位は、Ω・ｍである。電気抵抗率の比較は、同じ温度でされる。金属としては、例えば、ニクロムが挙げられる。半導体は、金属よりも電気抵抗率が高い。半導体としては、例えば、シリコンやゲルマニウムなどが挙げられる。高抵抗部材２８は、発熱部１２の最大温度時に定常的に流す電流量と電圧値との関係から算出された抵抗値に基づいて、適切な材料が選択される。

高抵抗部材２８は、平板形状である。高抵抗部材２８は、バイメタル２６に形成された凹部２６１の内部に配置されている。凹部２６１は、バイメタル２６の第２電極２０側に形成されている。凹部２６１は、第１金属層３０内に形成されている。凹部２６１は、バイメタル２６の長手方向の中央部に配置されている。高抵抗部材２８は、凹部２６１の内部に配置された状態で、バイメタル２６に接合されている。接合は導電性接着剤によって行われる。このように、高抵抗部材２８は、バイメタル２６に固定されている。

バイメタル２６は、第２電極２０側の表面として、第２電極２０に対向する表面２６ａ、２６ｂを有する。この表面２６ａ、２６ｂは、高抵抗部材２８を挟んだ両側に位置する。この表面２６ａ、２６ｂは、凹部２６１を除くバイメタル２６の第２電極２０側の表面である。

バイメタル２６の表面２６ａ、２６ｂと、高抵抗部材２８の第２電極２０側の表面２８ａとが、第１電極１８の表面１８ａを構成している。高抵抗部材２８の表面２８ａは、第２電極２０に接合されている。接合は導電性接着剤によって行われる。このように、高抵抗部材２８は、第２電極２０に固定されている。

したがって、本実施形態では、第１電極１８の表面１８ａが、第１電極１８の第２電極２０に接触する接触面である。高抵抗部材２８の表面２８ａが、第１電極１８の表面１８ａのうち第２電極２０に固定された領域である。バイメタル２６の表面２６ａが、第１電極１８の表面１８ａのうち第２電極２０に固定されていない領域である。バイメタル２６のうち高抵抗部材２８と重なっている部位と、高抵抗部材２８とが、第２電極２０に固定されている固定部Ｐ１を構成している。固定部Ｐ１は、高抵抗部材２８の表面２８ａを含んでいる。高抵抗部材２８の表面２８ａが、固定部Ｐ１のうち第２電極２０と接触する接触面を構成している。バイメタル２６のうち高抵抗部材２８と重なっていない部位が、第２電極２０に接触可能な部位であって、第２電極２０に固定されていない非固定部Ｐ２、Ｐ３を構成している。非固定部Ｐ２、Ｐ３は、凹部２６１を除くバイメタル２６の表面２６ａを含んでいる。

次に、図２、３、４、５を用いて、電流制限部１４の電流制限機能について説明する。

（１）Ｔａ≦Ｔａ１のとき
電気ヒータ１０の電源投入直後からの所定期間の初期状態では、非固定部Ｐ２、Ｐ３の温度Ｔａが温度Ｔａ１以下である。このとき、電流制限部１４の状態は、図２に示す第１状態となる。第１状態は、第１電極１８の表面１８ａの全域が第２電極２０に接触した状態である。すなわち、第１状態は、固定部Ｐ１と、非固定部Ｐ２、Ｐ３の両方が第２電極２０に接触した状態である。第１状態は、非固定部Ｐ２、Ｐ３の第２電極２０に対する接触面積が最大の状態である。

そして、固定部Ｐ１のうち第２電極２０と接触する接触面２８ａを含む部分が、高抵抗部材２８で構成されている。高抵抗部材２８は、非固定部Ｐ２、Ｐ３のバイメタル２６を構成する金属のうち電気抵抗率が高い方の金属よりも電気抵抗率が高い。このため、図２中の矢印のように、第１配線２２から第２配線２４へ向かう電流の多くは、非固定部Ｐ２、Ｐ３のバイメタル２６を通過する。すなわち、固定部Ｐ１と非固定部Ｐ２、Ｐ３の両方が第２電極２０に接触した状態において、固定部Ｐ１よりも非固定部Ｐ２、Ｐ３に電流が多く流れるように、固定部Ｐ１が構成されている。

Ｔａ≦Ｔａ１のときでは、発熱部１２が発熱してバイメタル２６の温度Ｔａが上昇しても、非固定部Ｐ２、Ｐ３の接触面積は一定である。このため、図５に示すように、第１状態のとき、温度に関わらず、電流制限部１４の抵抗値Ｒは、抵抗値Ｒ１で一定である。

（２）Ｔａ１＜Ｔａ＜Ｔａ２のとき
さらに、発熱部１２の温度が上昇して、非固定部Ｐ２、Ｐ３の温度Ｔａが温度Ｔａ１を超えたとき、電流制限部１４の状態は、図３に示す第２状態となる。第２状態は、非固定部Ｐ２、Ｐ３のバイメタル２６が第２電極２０から離れる側に曲がった状態である。第２状態は、固定部Ｐ１の高抵抗部材２８と、非固定部Ｐ２、Ｐ３のバイメタル２６の両方が第２電極２０に接触した状態である。第２状態は、非固定部Ｐ２、Ｐ３と第２電極２０の接触面積が第１状態よりも小さい状態である。

非固定部Ｐ２、Ｐ３の温度Ｔａが、温度Ｔａ１よりも高く、温度Ｔａ２よりも低いときでは、温度が上昇するにつれて、バイメタル２６の曲がり具合が大きくなる。バイメタル２６の曲がり具合が大きくなることで、非固定部Ｐ２、Ｐ３と第２電極２０の接触面積が減少する。すなわち、このときでは、非固定部Ｐ２、Ｐ３の温度が上昇するにつれて、非固定部Ｐ２、Ｐ３と第２電極２０との接触面積が減少するように、非固定部Ｐ２、Ｐ３の形状が変化する。

このため、図３に示すように、第１電極１８と第２電極２０との間の電流流路が細くなる。すなわち、第１電極１８と第２電極２０との間の電流流路の断面積が減少する。したがって、図５に示すように、非固定部Ｐ２、Ｐ３の温度Ｔａが温度Ｔａ１から温度Ｔａ２に向かって上昇すると、電流制限部１４の抵抗値Ｒが抵抗値Ｒ１から抵抗値Ｒ２に向かって増大する。

これにより、第１状態と比較して、発熱部１２の温度が高くなると、発熱部１２の通電電流量が減少する。

（３）Ｔａ≧Ｔａ３のとき
さらに、発熱部１２の温度が上昇して、非固定部Ｐ２、Ｐ３の温度Ｔａが温度Ｔａ２以上になったとき、電流制限部１４の状態は、図４に示す第３状態となる。第３状態は、非固定部Ｐ２、Ｐ３が第２電極２０から完全に離れた状態である。すなわち、第３状態は、固定部Ｐ１と非固定部Ｐ２、Ｐ３のうち固定部Ｐ１のみが第２電極２０に接触した状態である。このため、図４中の矢印のように、第１配線２２から第２配線２４へ向かう電流は、高抵抗部材２８を通過する。よって、図５に示すように、電流制限部１４の抵抗値Ｒは、最大値Ｒ２で一定となる。

これにより、第２状態と比較して、発熱部１２の温度がさらに高くなると、発熱部１２の通電電流量がさらに減少する。したがって、高抵抗部材２８の抵抗値を所望値に設定しておくことで、発熱部１２が高温のときの通電電流量を設定することができる。

なお、発熱部１２の温度Ｔｂと非固定部Ｐ２、Ｐ３の温度Ｔａには一定の関係がある。このため、上記の温度Ｔａ１、Ｔａ２のときを、それぞれ、発熱部１２の温度Ｔｂ１、Ｔｂ２のときと読み替えることができる。

このようにして、発熱部１２の温度Ｔｂが上昇するにつれて、発熱部１２の通電電流量を減少させることができる。さらに、発熱部１２の温度Ｔｂが所定温度Ｔｂ２を超えたときに、電流制限部１４の抵抗値が最大となる。これにより、発熱部１２の通電電流量を最小にすることができる。したがって、発熱部１２の温度Ｔｂが高くなりすぎることを防止できる。

以上の説明の通り、本実施形態では、電気ヒータ１０は、発熱部１２と、電流制限部１４とを備えている。そして、電流制限部１４は、第１電極１８と、第２電極２０とを有している。第１電極１８は、固定部Ｐ１と、非固定部Ｐ２、Ｐ３とを有する。固定部Ｐ１のうち第２電極２０側とは反対側の部位と、非固定部Ｐ２、Ｐ３とが、バイメタル２６で構成されている。固定部Ｐ１のうち第２電極２０側の部位が高抵抗部材２８で構成されている。

そして、非固定部Ｐ２、Ｐ３の温度が所定温度Ｔａ２よりも低いとき、電流制限部１４は、固定部Ｐ１と非固定部Ｐ２、Ｐ３の両方が第２電極２０に接触した第１状態または第２状態となる。非固定部Ｐ２、Ｐ３の温度が所定温度Ｔａ２よりも高いとき、非固定部Ｐ２、Ｐ３の温度が所定温度Ｔａ２よりも低いときと比較して、非固定部Ｐ２、Ｐ３の形状が変化する。これにより、電流制限部１４は、固定部Ｐ１と非固定部Ｐ２、Ｐ３のうち固定部Ｐ１のみが第２電極２０に接触した第３状態となる。

これによれば、発熱部１２の温度が所定温度を超えた場合に、発熱部１２の通電電流量を制限する機能を機械的構成によって実現することができる。通常、機械的構成の方が電子回路よりも安価に製造される。したがって、電気ヒータ１０を安価に製造することができる。

また、これによれば、発熱部１２を構成する発熱部材として、ＰＴＣサーミスタとは別のいろいろな発熱部材を用いることができる。このため、目的とする電気ヒータ１０の形状および大きさに応じた発熱部材を用いることで、所望の形状および大きさの電気ヒータを製造することができる。例えば、電気ヒータ１０の薄型化に適した発熱部材を用いることで、ＰＴＣサーミスタを用いた従来の電気ヒータよりも薄型の電気ヒータを製造することができる。

また、本実施形態では、非固定部Ｐ２、Ｐ３の温度Ｔａが所定温度Ｔａ２よりも低いときでは、非固定部Ｐ２、Ｐ３の温度が上昇するにつれて、非固定部Ｐ２、Ｐ３と第２電極２０との接触面積が減少するように、非固定部Ｐ２、Ｐ３の形状が変化する。これによれば、発熱部１２の温度が上昇するにつれて、電流制限部１４の抵抗値が上昇する。したがって、従来のＰＴＣサーミスタのＰＴＣ特性に近い特性を実現することができる。

さらに、本実施形態では、固定部Ｐ１と非固定部Ｐ２、Ｐ３の両方が第２電極２０に接触した状態において、固定部Ｐ１よりも非固定部Ｐ２、Ｐ３に電流が多く流れるように、固定部Ｐ１が構成されている。具体的には、固定部Ｐ１のうち第２電極２０と接触する接触面を含む部分が、高抵抗部材２８で構成されている。

そこで、固定部の電気抵抗値を所望の大きさに設定する。具体的には、高抵抗部材２８として所望の電気抵抗率を有するものを選択する。これにより、非固定部Ｐ２、Ｐ３の温度が所定温度よりも高いときの電流制限部１４の電気抵抗値を所望の高い電気抵抗値に設定することができる。したがって、これによっても、ＰＴＣサーミスタのＰＴＣ特性に近い電流制限機能を実現することができる。

（第２実施形態）
図６に示すように、本実施形態は、電流制限部１４Ａが高抵抗部材２８を備えていない点が、第１実施形態の電流制限部１４と異なる。電流制限部１４Ａのその他の構成は、第１実施形態の電流制限部１４と同様である。

第１電極１８の表面１８ａの一部２６ｃが、第２電極２０に固定されている。第１電極１８の表面１８ａの他の一部２６ｄ、２６ｅが、第２電極２０に固定されていない。したがって、本実施形態では、第１電極１８のうち表面１８ａの一部２６ｃを含む部分が、第２電極２０に固定された固定部Ｐ１である。第１電極１８のうち表面１８ａの他の一部２６ｄ、２６ｅを含む部分が、第２電極２０に固定されていない非固定部Ｐ２、Ｐ３である。固定部Ｐ１の範囲は、第３状態のときの電流制限部１４の抵抗値Ｒが所望値となるように設定される。

このように、本実施形態では、固定部Ｐ１がバイメタル２６のみによって構成されている。本実施形態においても、第１実施形態と同様に、非固定部Ｐ２、Ｐ３の温度Ｔａに応じて、電流制限部１４は、図６に示す第１状態、図７に示す第２状態、図８に示す第３状態のいずれかとなる。このため、本実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果が得られる。

（他の実施形態）
（１）第１実施形態では、固定部Ｐ１が高抵抗部材２８とバイメタル２６とで構成されていたが、固定部Ｐ１が高抵抗部材２８のみによって構成されていてもよい。この場合、第１配線２２が、固定部Ｐ１と、非固定部Ｐ２、Ｐ３の両方に電気的に接続されていればよい。

また、第１実施形態では、非固定部Ｐ２、Ｐ３がバイメタル２６のみで構成されていたが、バイメタル２６と他の部材で構成されていてもよい。すなわち、非固定部Ｐ２、Ｐ３は、少なくともバイメタル２６で構成されていればよい。

（２）第１実施形態では、第１電極１８は、固定部Ｐ１を挟んだ両側に非固定部Ｐ２と非固定部Ｐ３の２つを有していたが、これに限定されない。第１電極１８は、少なくとも１つの固定部と、少なくとも１つの非固定部とを有していればよい。

（３）上記各実施形態では、第１電極１８と第２電極２０のうち第１電極１８のみがバイメタルを含んでいたが、これに限定されない。第１電極１８と第２電極２０の両方がバイメタルを含んでいてもよい。

（４）上記各実施形態では、本発明の電流制限装置を電気ヒータに適用したが、本発明の電流制限装置を過電流保護装置に適用してもよい。この場合、発熱部１２は、少なくとも電流制限部１４を加熱できればよい。

（５）本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能であり、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の材質、形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の材質、形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その材質、形状、位置関係等に限定されるものではない。

（まとめ）
上記各実施形態の一部または全部で示された第１の観点によれば、電流制限装置は、発熱部と、電流制限部とを備える。電流制限部は、第１電極と第２電極とを有する。第１電極は、固定部と非固定部とを有する。非固定部は、少なくともバイメタルで構成される。非固定部の温度が所定温度よりも低いとき、固定部と非固定部の両方が第２電極に接触した状態となる。非固定部の温度が所定温度よりも高いとき、非固定部の温度が所定温度よりも低いときと比較して、非固定部の形状が変化することにより、固定部と非固定部のうち固定部のみが第２電極に接触した状態となる。

また、第２の観点によれば、非固定部の温度が所定温度よりも低いとき、非固定部の温度が上昇するにつれて、非固定部と第２電極との接触面積が減少するように、非固定部の形状が変化する。これによれば、発熱部の温度が上昇するにつれて、電流制限部の電気抵抗値が上昇する。したがって、ＰＴＣサーミスタのＰＴＣ特性に近い電流制限機能を実現することができる。

また、第３の観点によれば、固定部と非固定部の両方が第２電極に接触した状態において、固定部よりも非固定部に電流が多く流れるように、固定部が構成されている。これによれば、固定部の電気抵抗値を所望の大きさに設定することにより、非固定部の温度が所定温度よりも高いときの電流制限部の電気抵抗値を所望の高い電気抵抗値に設定することができる。したがって、ＰＴＣサーミスタのＰＴＣ特性に近い電流制限機能を実現することができる。

また、第４の観点によれば、固定部のうち第２電極と接触する接触面を含む部分が、バイメタルを構成する金属のうち電気抵抗率が高い方の金属よりも電気抵抗率が高い高抵抗部材で構成されている。これによれば、高抵抗部材として所望の電気抵抗率を有するものを選択することにより、非固定部の温度が所定温度よりも高いときの電流制限部の電気抵抗値を所望の高い電気抵抗値に設定することができる。したがって、ＰＴＣサーミスタのＰＴＣ特性に近い電流制限機能を実現することができる。

また、第５の観点によれば、空気を加熱する電気ヒータは、第１の観点ないし第４の観点のいずれか１つに記載の電流制限装置を備える。電流制限装置の発熱部が空気を加熱する。

これによれば、発熱部を構成する発熱部材として、ＰＴＣサーミスタとは別のいろいろな発熱部材を用いることができる。このため、目的とする電気ヒータの形状および大きさに応じた発熱部材を用いることで、所望の形状および大きさの電気ヒータを製造することができる。すなわち、ＰＴＣサーミスタを用いた電気ヒータと比較して、電気ヒータの形状および大きさの選択の自由度を広げることができる。

１０ 電気ヒータ
１２ 発熱部
１４ 電流制限部
１８ 第１電極
２０ 第２電極
２６ バイメタル
２８ 高抵抗部材
Ｐ１ 固定部
Ｐ２ 非固定部
Ｐ３ 非固定部

Claims (5)

1. 電流を制限する電流制限装置であって、
   通電によって発熱する発熱部（１２）と、
   前記発熱部とは別体として構成され、前記発熱部に対して電気的に直列に接続されるとともに、前記発熱部から熱を受ける位置に配置され、前記発熱部の通電電流量を制限する電流制限部（１４）とを備え、
   前記電流制限部は、第１電極（１８）と、前記第１電極と接触する第２電極（２０）とを有し、
   前記第１電極は、前記第２電極に固定されている固定部（Ｐ１）と、前記第２電極に接触可能な部位であって、前記第２電極に固定されていない非固定部（Ｐ２、Ｐ３）とを有し、
   前記非固定部は、少なくともバイメタルで構成され、
   前記非固定部の温度が所定温度（Ｔａ２）よりも低いとき、前記固定部と前記非固定部の両方が前記第２電極に接触した状態となり、
   前記非固定部の温度が前記所定温度よりも高いとき、前記非固定部の温度が前記所定温度よりも低いときと比較して、前記非固定部の形状が変化することにより、前記固定部と前記非固定部のうち前記固定部のみが前記第２電極に接触した状態となる電流制限装置。
2. 前記非固定部の温度が所定温度よりも低いとき、前記非固定部の温度が上昇するにつれて、前記非固定部と前記第２電極との接触面積が減少するように、前記非固定部の形状が変化する請求項１に記載の電流制限装置。
3. 前記固定部と前記非固定部の両方が前記第２電極に接触した状態において、前記固定部よりも前記非固定部に電流が多く流れるように、前記固定部が構成されている請求項１または２に記載の電流制限装置。
4. 前記固定部のうち前記第２電極と接触する接触面を含む部分が、前記バイメタルを構成する金属のうち電気抵抗率が高い方の金属よりも電気抵抗率が高い高抵抗部材（２８）で構成されている請求項１または２に記載の電流制限装置。
5. 空気を加熱する電気ヒータであって、
   請求項１ないし４のいずれか１つに記載の電流制限装置を備え、
   前記発熱部が空気を加熱する電気ヒータ。

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