(57)【要約】【課題】寸法精度が良くて熱の伝導効率を高くでき、製造が容易で製造コストの低減化を図ることもできるヒーター抵抗器を提供すること。【解決手段】発熱用の抵抗体パターン１３と抵抗体パターン１３に接続される端子接続パターン１５とを形成した回路基板１０と、端子接続パターン１５の端部に接続される接続端子３５を取り付けたリード線３０と、回路基板１０の接続端子３５との接続箇所と接続端子３５を取り付けたリード線３０の先端部分とを回路基板１０と共に一体にインサート成形によって覆うケース６０と、回路基板１０の抵抗体パターン１３を形成した面の反対側の面に取り付けられその下面をケース６０の下面に露出させる金属板５０と、を具備するヒーター抵抗器１である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に発熱用の抵抗体パターンと、前記抵抗体パターンに接続される端子接続パターンとを形成した回路基板と、
前記回路基板の端子接続パターンに接続される接続端子を取り付けたリード線と、
少なくとも前記回路基板の前記接続端子との接続箇所と、前記接続端子を取り付けたリード線の先端部分とを、前記回路基板と共に一体にインサート成形によって覆うケースと、
を具備することを特徴とするヒーター抵抗器。
【請求項２】
請求項１に記載のヒーター抵抗器であって、
前記ケースは、さらに前記回路基板の抵抗体パターンと端子接続パターンを形成した部分全体を覆っていることを特徴とするヒーター抵抗器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のヒーター抵抗器であって、
前記回路基板の前記抵抗体パターンを形成した面の反対側の面に伝熱板を取り付け、さらに前記伝熱板の前記回路基板に対向しない側の面を前記ケースの表面に露出させたことを特徴とするヒーター抵抗器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種機器の加熱等に用いて好適なヒーター抵抗器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、屋外に設置した給湯器の通水パイプを温めるために、セメント抵抗器製のヒーター抵抗器が用いられてきた。従来のヒーター抵抗器は、例えば特許文献１の図１に示すように、セラミックケース（１０）の収納部（１１）内に発熱用の抵抗体（２０）を収納し、この抵抗体（２０）の両端に接続したリード線（２５），（２５）をセラミックケース（１０）の両端から引き出した状態で、収納部（１１）内に絶縁材料からなる充填剤（３０）を充填・固化することによって構成されている。このヒーター抵抗器は、前記セラミックケース（１０）の収納部（１１）を設けた反対側の面をパイプ当接面（１３）としており、このパイプ当接面（１３）に加熱しようとする通水パイプ（７５）を当接する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２７４８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、セラミックケースは、その寸法精度を高くすることが困難なので、パイプ等への当接面を精度よく形成することができなかった。このため通水パイプ等の被加熱体の表面に前記セラミックケースの当接面を当接した際にこれを密着させることができず、熱伝導効率が悪くなってしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、寸法精度が良くて熱の伝導効率を高くでき、また製造が容易で製造コストの低減化を図ることもできるヒーター抵抗器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかるヒーター抵抗器は、表面に発熱用の抵抗体パターンと、前記抵抗体パターンに接続される端子接続パターンとを形成した回路基板と、前記回路基板の端子接続パターンに接続される接続端子を取り付けたリード線と、少なくとも前記回路基板の前記接続端子との接続箇所と、前記接続端子を取り付けたリード線の先端部分とを、前記回路基板と共に一体にインサート成形によって覆うケースと、を具備することを特徴としている。
ケースをインサート成形による成形品で構成したので、寸法精度を容易に高めることができる。このため、ケースの、被加熱体への当接面を被加熱体の表面の形状に合わせて容易に密着させることが可能となり、熱伝導効率を高めることができる。また、製造が容易で、製造コストの低減化も図ることが可能になる。また回路基板と共に、接続端子とリード線も合わせてケース内にインサート成形するので、例えケースから突出しているリード線の部分に強い力が加わっても、リード線と接続端子との接続状態、接続端子と回路基板との接続状態が劣化することはなく、これら各部品間の確実な接続状態を維持することができる。
【０００７】
また本発明は、前記ケースが、さらに前記回路基板の抵抗体パターンと端子接続パターンを形成した部分全体を覆っていることを特徴としている。
これによって、回路基板の電気的動作を行う部分全体をケースで覆うことができ、効果的な防水等を行うことができる。
【０００８】
また本発明は、前記回路基板の前記抵抗体パターンを形成した面の反対側の面に伝熱板を取り付け、さらに前記伝熱板の前記回路基板に対向しない側の面を前記ケースの表面に露出させたことを特徴としている。
これによって、抵抗体パターンから熱伝導効率のよい伝熱板を介してケースの表面に効率よく熱を伝導することができる。従ってこの伝熱板が露出したケースの表面を被加熱体への当接面として当接すれば、被加熱体に熱をより効果的に伝導することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るヒーター抵抗器によれば、寸法精度が良くて熱の伝導効率を高くでき、また製造が容易で製造コストの低減化を図ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ヒーター抵抗器１の斜視図である。
【図２】ヒーター抵抗器１を下面側から見た斜視図である。
【図３】ヒーター抵抗器１の分解斜視図である。
【図４】図１のＡ−Ａ断面拡大図である。
【図５】図１のＢ−Ｂ断面拡大図である。
【図６】回路基板１０と金属板５０を下側から見た斜視図である。
【図７】ヒーター抵抗器１の製造方法説明図である。
【図８】ヒーター抵抗器１の製造方法説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の１実施形態に係るヒーター抵抗器１の斜視図、図２はヒーター抵抗器１を下面側から見た斜視図、図３はヒーター抵抗器１の分解斜視図（但し実際は、下記する回路基板１０や金属板５０等はケース６０内にインサート成形されているので分解できない）、図４は図１のＡ−Ａ断面拡大図、図５は図１のＢ−Ｂ断面拡大図、図６は回路基板１０と金属板５０を下側から見た斜視図である。また図７，図８は、ヒーター抵抗器１の製造方法説明図である。なお以下の説明において、「上」、「上面」とは下記する金属板５０から下記する回路基板１０を見る側をいい、「下」、「下面」とはその反対方向をいうものとする。
【００１２】
ヒーター抵抗器１は、図３に示すように、回路基板１０と、先端に接続端子３５を取り付けた一対のリード線３０と、伝熱板（以下「金属板」という）５０とを、ケース６０内にインサート成形して構成されている。そしてヒーター抵抗器１の下面を、被加熱体への当接面１ａ（図２参照）としている。
【００１３】
回路基板１０は、略矩形状（長方形状）の硬質の絶縁基板１１の上面（表面）に、発熱用の抵抗体パターン１３と、抵抗体パターン１３の両端に接続される一対の端子接続パターン１５，１５とを形成して構成されている。絶縁基板１１は、合成樹脂（例えばナイロンやポリフェニレンスルフイド等）を成形することによって構成されている。抵抗体パターン１３は発熱体であり、カーボンペーストをスクリーン印刷すること等によって、絶縁基板１１の長手方向に向かって帯状に形成されている。一方の端子接続パターン１５の一端は抵抗体パターン１３の一方の端部１３ａ側に接続されてそのまま直線状に引き出され、その他端は、絶縁基板１１の短い側の辺１１ａ近傍に配置される。他方の端子接続パターン１５の一端は抵抗体パターン１３の他方の端部１３ｂ側に接続されて前記絶縁基板１１の辺１１ａ側に向かうように折り返されて抵抗体パターン１３の側部を平行に引き出された後、その他端は、前記絶縁基板１１の辺１１ａ近傍に配置される。両端子接続パターン１５，１５は、銀ペーストをスクリーン印刷すること等によって形成されている。両端子接続パターン１５，１５の辺１１ａ側の端部には、図６，図７に示すように、円形の貫通孔からなる接続端子固定部１６，１６が形成されている。また絶縁基板１１の長手方向を向く両辺１１ｂ，１１ｃの所定位置からは一対の突起２１が突出しており、両突起２１の上面には、これを横断する溝２３が形成されている。また絶縁基板１１の辺１１ａに対向する側の辺１１ｄの所定位置からも突起２５が突出しており、突起２５には、これを横断するように溝２７が形成されている。また回路基板１０の下面の下記する金属板５０に設けた一対の位置決め部５１に対向する位置には、これら位置決め部５１を圧入する凹状の位置決め部２９（図６参照）が設けられている。
【００１４】
リード線３０は、図４に示すように、多数本の細い金属線からなる導線３１の周囲を絶縁チュ−ブ３３で覆った構造であり、絶縁チューブ３３の一端から導線３１を所定長さ引き出している。
【００１５】
接続端子３５は、金属板の一端側を基板取付部３７、他端側をリード線取付部３９として構成されている。基板取付部３７は円板状に形成され、その中央に下方向に向かって円筒状に突出する取付部３９（図７参照）が形成されている。リード線取付部３９はチューブ固定部４１と導線固定部４３とを有しており、それぞれ絶縁チューブ３３と導線３１とをその左右から包むように挟持することで、リード線３０に取り付けられている。
【００１６】
金属板５０は、略矩形状の平板であり、前記回路基板１０の各位置決め部２９に対向する位置にそれぞれ、上方向に突出して位置決め部２９に圧入（挿入でもよい）される一対の位置決め部５１を形成している。この実施形態では金属板５０の材質としてアルミニウムを用いているが、他の種々の金属によって構成しても良く、さらには金属以外の熱伝導の良い材料によって構成しても良い。金属板５０の前記各位置決め部５１を設けたその下面側には、位置決め部５１をプレス加工する際に形成される凹部５９（図６参照）が形成されている。また金属板５０の、前記一対の接続端子３５が位置する側の端部近傍の左右両側には、切欠きからなる接続端子逃げ部５３が形成されている。これによって、両接続端子逃げ部５３の中央に細帯状の突出部５５が形成される。さらに図６に示すように、金属板５０の下面の外周辺の所定位置（この例では６か所）には、辺を所定長さ斜めに切り取ってテーパ面としてなるケース係止用凹部５７が形成されている。金属板５０は、ヒーター抵抗器１の補強板としての機能と、回路基板１０の発熱を外部に導出する熱伝導体としての機能を兼用する。
【００１７】
ケース６０は、合成樹脂又はゴム（例えばシリコンゴム）又はその他のエラストマー等からなる成形品であって、略矩形状であり、前記回路基板１０と金属板５０と接続端子３５とリード線３０の先端部分とを覆って一体化している。ケース６０の上面には、複数の略矩形状の凹部６１が設けられている。またケース６０の下面は、金属板５０の下面と共に、被加熱体への当接面１ａとなっている。各凹部６１は、ケース６０の肉厚を薄くすることで、ケース６０が冷却した際の変形防止（そり防止）を図っている。また各凹部６１の間のリブ６３は、ケース６０の強度を保つために形成されている。
【００１８】
次に、上記ヒーター抵抗器１の製造方法を説明する。まず、図７に示すように、回路基板１０と、接続端子３５を取り付けた一対のリード線３０と、金属板５０とを用意する。そして回路基板１０の各接続端子固定部１６に、接続端子３５の取付部３９を挿入し、回路基板１０の下面から突出した各取付部３９の先端を外方に広がるように鳩目カシメして固定する。次に、回路基板１０の下面に密着するように金属板５０を設置し、図８に示す状態にする。このとき、金属板５０の各位置決め部５１を回路基板１０の位置決め部２９に圧入し、位置決めと固定を行う。同図に示すように金属板５０は回路基板１０の下面の略全体に当接する。また、回路基板１０の下面の鳩目カシメを行った取付部３９の部分は、金属板５０の接続端子逃げ部５３内に位置するので、両者が当接することはない。また金属板５０の突出部５５は、両接続端子３５の間に位置する。そして、上記リード線３０を接続した回路基板１０と金属板５０を、金型に形成したケース６０の形状のキャビティー内に収納して前記キャビティー内に溶融樹脂又は溶融ゴム（例えば溶融シリコンゴム）又はその他の溶融エラストマーを注入（インサート成形）すれば、図１に示すヒーター抵抗器１が完成する。このとき前述のように金属板５０の下面はケース６０の下面に同一面となって露出するが、金属板５０の周囲のケース係止用凹部５７がケース６０に係止されるので、金属板５０がケース６０から外れることはない。なお上記組立手順はその一例であり、他の各種異なる組立手順を用いて組み立てても良いことはいうまでもない。
【００１９】
そして、前記両リード線３０間に通電を行えば、抵抗体パターン１３が発熱し、その熱の多くは回路基板１０から金属板５０に伝達され、金属板５０下面の露出面を発熱する。従ってこの露出面を含むヒーター抵抗器１の当接面１ａを各種被加熱体の表面に当接（できれば密着）すれば、効率よく前記抵抗体パターン１３によって発生した熱を被加熱体に供給することができる。
【００２０】
以上説明したように、ヒーター抵抗器１は、表面に発熱用の抵抗体パターン１３と、抵抗体パターン１３に接続される端子接続パターン１５とを形成した回路基板１０と、回路基板１０の端子接続パターン１５に接続される接続端子３５を取り付けたリード線３０と、回路基板１０の接続端子３５との接続箇所と、接続端子３５を取り付けたリード線３０の先端部分とを、回路基板１０と共に一体にインサート成形によって覆うケース６０と、を具備して構成したので、ケース１０をインサート成形による成形品によって構成でき、これによって寸法精度を容易に高めることができる。このため、ヒーター抵抗器１の、被加熱体への当接面を被加熱体の表面の形状に合わせて容易に密着させることが可能となり、熱伝導効率を高めることができる。また、製造が容易で、製造コストの低減化も図ることが可能になる。また回路基板１０と共に、接続端子３５とリード線３０も合わせてケース６０内にインサート成形するので、例えケース６０から突出しているリード線３０の部分に強い力が加わっても、リード線３０と接続端子３５との接続状態、接続端子３５と回路基板１０との接続状態が劣化することはなく、これら各部品間の確実な接続状態を維持することができる。
【００２１】
また上記ヒーター抵抗器１のケース６０は、回路基板１０の抵抗体パターン１３と端子接続パターン１５を形成した部分全体を覆っているので、回路基板１０の電気的動作を行う部分全体をケース６０で覆うことができ、効果的な防水等を行うことができる。
【００２２】
また回路基板１０の抵抗体パターン１３を形成した面の反対側の面に金属板５０を取り付け、さらに金属板５０の回路基板１０に対向しない側の面をケース６０の表面に露出させたので、抵抗体パターン１３から熱伝導効率のよい金属板５０を介してヒーター抵抗器１の表面（当接面１ａ）に効率よく熱を伝導することができる。従ってこの金属板５０の露出面を被加熱体への当接面１ａの一部として当接することで、被加熱体に熱をより効果的に伝導することができる。
【００２３】
またインサート成形するケース６０を、ゴムやエラストマーで構成した場合は、弾性があるので、ケース６０内にインサートする部材とケース６０との密着性がさらに向上し、防水に好適である。
【００２４】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。例えば上記実施形態では、接続端子の取付部を回路基板の接続端子固定部に鳩目カシメによって取り付けたが、本発明はこれに限定されず、ネジやその他の各種取付手段によって取り付けても良い。また上記実施形態ではヒーター抵抗器下面の当接面（金属板の露出面を含む）を平面状に形成したが、被加熱体の表面形状に合わせて湾曲面等の各種形状に形成しても良い。その場合、金属板の形状も合わせて変更することが好ましい。また上記実施形態では、抵抗体パターンと端子接続パターンをスクリーン印刷によって形成したが、他の印刷方法やエッチングなどの他の各種方法によって形成しても良い。抵抗体パターンや端子接続パターンの形状に種々の変形が可能であることは言うまでもない。また上記実施形態では、回路基板の抵抗体パターンと端子接続パターンを形成した部分全体を覆うようにケースを構成したが、回路基板全体ではなく、少なくとも回路基板の接続端子との接続箇所と、接続端子を取り付けたリード線の先端部分とを、回路基板の一部と共に一体にインサート成形によって覆うものであってもよい。また場合によっては、金属板を省略しても良い。また場合によっては、金属板は露出させず、ケース内に内蔵させても良い。金属板を省略する場合は、回路基板をケースの底面に露出させても良いし、また回路基板がケースから剥離してしまうのを防ぐために、回路基板の底面をケースで覆っても良い。
【００２５】
また、上記記載及び各図で示した実施形態は、その目的及び構成等に矛盾がない限り、互いの記載内容を組み合わせることが可能である。また、上記記載及び各図の記載内容は、その一部であっても、それぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は上記記載及び各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００２６】
１  ヒーター抵抗器
１０  回路基板
１３  抵抗体パターン
１５  端子接続パターン
３０  リード線
３５  接続端子
５０  金属板（伝熱板）
６０  ケース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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