(57)【要約】【課題】パターン形成性に優れた印刷電極を用いた場合においても、大電流あるいは大面積の発熱体の均一な発熱を可能にするとともに、電源電圧が低いために多くの電流が必要とされる場合や、突入電流の大きい正抵抗温度特性を有する発熱体を形成する場合に有益な発熱体を提供することにある。【解決手段】基板１面に対向して形成される一対の主電極３、３ａと、主電極から交互に派生することによって対向位置に対をなして形成される枝電極４，４ａと、枝電極の対向位置にに形成される正抵抗温度特性を有する抵抗体６を備え、主電極はその幅寸法が当該区間を流れる電流値に略比例するように配分され、主電極が略一様な電力密度を発生するとともに、昇温過程において、抵抗体よりも大きい電力密度を発生するようにしたものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板面に対向して形成される少なくとも一対の主電極と、前記主電極から交互に派生することによって対向位置に対をなして形成される枝電極と、前記枝電極の対向位置に形成される正抵抗温度特性を有する抵抗体を備え、前記主電極はその幅寸法が当該区間を流れる電流値に略比例するように配分されてなり、前記主電極が略一様な電力密度を発生するとともに、昇温過程において、前記抵抗体よりも大きい電力密度を発生する発熱体。
【請求項２】
対をなして形成される枝電極は、その対向間隔が前記枝電極の主電極から派生する部位の主電極間の昇温過程において発生する電圧に略比例するように配分されてなる請求項１に記載の発熱体。
【請求項３】
一対の主電極は、その電流方向が互いに異なるように前記主電極の電源接続部が交差する位置関係に設けてなる請求項１または２に記載の発熱体。
【請求項４】
一対の主電極は、電源接続部を始点として互いに逆ループを描くように設けてなる請求項１または２に記載の発熱体。
【請求項５】
主電極は、その少なくとも電源接続部の近傍の幅寸法が前記電源接続部の幅寸法を始点として当該区間を流れる電流値に略比例するように配分されてなる請求項１項〜４のいずれか１項に記載の発熱体。
【請求項６】
基板面に対向して形成される少なくとも一対の主電極と、前記主電極から交互に派生することによって対向位置に対をなして形成される枝電極と、前記枝電極の対向位置に形成される正抵抗温度特性を有する抵抗体を備え、前記主電極は、その幅寸法が当該区間を流れる電流値の２乗に略比例するように配分されてなり、前記主電極が略一様な単位長さ当たりの電力を発生する発熱体。
【請求項７】
対をなして形成される枝電極は、その対向間隔が前記枝電極の主電極から派生する部位の主電極間の昇温過程において発生する電圧に略比例するように配分されてなる請求項６に記載の発熱体。
【請求項８】
一対の主電極は、その電流方向が互いに異なるように前記主電極の電源接続部が交差する位置関係に設けてなる請求項６または７に記載の発熱体。
【請求項９】
一対の主電極は、電源接続部を始点として互いに逆ループを描くように設けてなる請求項６または７に記載の発熱体。
【請求項１０】
主電極は、少なくとも電源接続部の近傍の幅寸法が前記電源接続部の幅寸法を始点として当該区間を流れる電流値の２乗に略比例するように配分されてなる請求項６〜９のいずれか１項に記載の発熱体。
【請求項１１】
主電極は、その電源接続部から離れた末端部近傍の幅寸法が当該区間を流れる電流値にかかわらず略一定に配分されてなる請求項５または１０に記載の発熱体。
【請求項１２】
枝電極は、その幅寸法が当該区間を流れる電流値に略比例するように配分されてなる請求項１〜１０のいずれか１項に記載の発熱体。
【請求項１３】
枝電極は、その少なくとも主電極との接続部近傍の幅寸法が前記主電極接続部の幅寸法を始点として当該区間を流れる電流値に略比例するように配分されてなる請求項１２に記載の発熱体。
【請求項１４】
枝電極は、その主電極との接続部から離れた末端部近傍の幅寸法が当該区間を流れる電流値にかかわらず略一定に配分されてなる請求項１４に記載の発熱体。
【請求項１５】
基板面に対向して形成される少なくとも一対の主電極と、前記主電極の対向位置に形成される正抵抗温度特性を有する抵抗体と、対をなす前記主電極の電流方向が互いに異なるように交差する位置関係に設けられた電源接続部を備え、前記主電極の幅寸法が当該区間を流れる電流値に略比例するように配分されてなり、前記主電極が略一様な単位長さ当たりの電力を発生するとともに、昇温過程において、前記主電極が前記抵抗体よりも大きい電力密度を発生する発熱体。
【請求項１６】
基板面に対向して形成される少なくとも一対の主電極と、前記主電極の対向位置に形成される正抵抗温度特性を有する抵抗体と、対をなす前記主電極の電流方向が互いに異なるように交差する位置関係に設けられた電源接続部を備え、前記主電極の幅寸法が当該区間を流れる電流値の２乗に略比例するように配分されてなり、前記主電極が略一様な単位長さ当たりの電力を発生する発熱体。
【請求項１７】
一対の主電極は、電源接続部を始点として互いに逆ループを描くように設けてなる請求項１５に記載の発熱体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、暖房、加熱、乾燥などの熱源として用いることのできる発熱体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の発熱体としては、例えば、特許文献１や図７に記載されるように、絶縁フィルム３６を介して熱伝導板３７を装着した熱伝導性基板に正抵抗温度特性による自己温度制御機能を有する発熱体材料３８及び電極３９を塗布、乾燥し、大きな突入電力で急速に昇温するととともに、所定の飽和温度を保ち、均一な温度分布の発熱体を形成するものである。
【０００３】
しかしながら、従来の発熱体を用いて、例えば、暖房畳のような大きな面積の面状熱源を形成する場合、電流値が大きい反面、長尺の電極が必要となり、電圧降下が発生し易く、均一な発熱分布を得るために様々な工夫が必要であった。
【０００４】
また、複雑な発熱パターンに対応するには、導電ペーストを印刷して電極を形成する方式が望ましいが、このような電極材料の比抵抗値は２×１０−５Ωｃｍ近辺が下限であり、面積抵抗値としては２０ｍΩ／ｓｑ程度しか得られないために、電極の抵抗値を無視して発熱体を形成することはできなかった。
【０００５】
また、正抵抗温度特性を有するような発熱体では、突入時に定常時の数倍の大電流が発生するために、さらに大きな電圧降下が生じ、均一な発熱を得るための大きな障害となっていた。また、車載用途などでは、電源電圧が低いために、一層、多くの電流を要し、より重要な課題となっていた。
【０００６】
また、このような諸条件が重なると、電圧降下が大きくなるだけでなく、電源接続部近傍などの電極の発熱量が許容限界を越える可能性もあった。通常、このような電極材料は高価であり、電圧降下や発熱を抑制するために多量に使用することは好ましくなく、一方、低価格の金属箔材など、印刷以外の電極形成手段も使用されているが、複雑なパターンに対応できるものではなかった。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭５３−１４３０４７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術の問題点に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、パターン形成性に優れた印刷電極を用いた場合においても、大電流あるいは大面積の発熱体の均一な発熱を可能にするとともに、電源電圧が低いために多くの電流が必要とされる発熱体や、突入電流の大きい正抵抗温度特性を有する発熱体を形成する場合に有益な発熱体を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために本発明の発熱体は、基板面に対向して形成される少なくとも一対の主電極と、前記主電極から交互に派生することによって対向位置に対をなして形成される枝電極と、前記枝電極の対向位置に形成される正抵抗温度特性を有する抵抗体を備え、前記主電極はその幅寸法が当該区間を流れる電流値に略比例するように配分されてなり、前記主電極が略一様な電力密度を発生するとともに、昇温過程において、前記抵抗体よりも大きい電力密度を発生するようにしたものである。
【００１０】
上記手段によれば、大電流あるいは大面積の発熱体の均一な発熱を可能にし、特に電源電圧が低いために多くの電流が必要とされる場合や、突入電流の大きい正抵抗温度特性を有する発熱体を形成する場合に極めて有用である。また、電源接続部近傍の電極の発熱が問題となるような場合においても極めて有用である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
上記した本発明の目的は、各請求項に記載した構成を実施の形態とすることにより達成できるので、以下には各請求項の構成に、その構成による作用効果を併記し併せて請求項記載の構成のうち説明を必要とする特定用語については詳細な説明を加えて本発明の実施の形態とする。
【００１２】
請求項１に記載の発明は、基板面に対向して形成される少なくとも一対の主電極と、前記主電極から交互に派生することによって対向位置に対をなして形成される枝電極と、前記枝電極の対向位置に形成される正抵抗温度特性を有する抵抗体を備え、前記主電極はその幅寸法が当該区間を流れる電流値に略比例するように配分されてなり、前記主電極が略一様な電力密度を発生するとともに、昇温過程において前記抵抗体よりも大きい電力密度を発生する発熱体である。
【００１３】
上記実施の形態によれば、主電極は電源接続部から供給される主電流を流すための電極であり、主電極から派生した枝電極を経て正抵抗温度特性を有する抵抗体に給電される。主電極の主電流は枝電極で分流される毎に減少し、先端部で最小となる。主電極の幅は電流値に略比例して配分されるために、電流値の大きい電源接続部は幅が大きく、先端部で幅が小さくなる。
【００１４】
したがって、電流値の大きい電源接続部の部位における主電極は区間当たりの抵抗値が低く、電流値の小さい先端部での主電極は区間当たりの抵抗値が高くなる。この結果、主電極での電流値と抵抗値の積は単位長さ当たりにおいて略一定になり、主電極での電圧の降下値を略一定とすることができる。
【００１５】
また、主電極の区間当たりの発熱量は電流値の２乗と抵抗値の積であるが、電流値と抵抗値の積は略一定であるので、主電極の区間当たりの発熱量は電流値に略比例する。このため、電流値の大きい電源接続部の主電極は電力が大きく、電流値の小さい先端部の主電極は電力が小さくなる。その結果、主電極の幅と電力が略比例することになり、主電極の電力密度は略一定となる。
【００１６】
また、正抵抗温度特性を有する抵抗体は、通電初期は低抵抗値であるために大電力を発生し、急速に昇温する。温度が高まるに伴い、抵抗値が急激に増大して電力を減少させ、最終的に、この電力と放熱量が釣り合う温度で飽和に至る。放熱が増えれば温度が低下し、抵抗値の低下に伴い電力が増大する。放熱が減少すれば、温度が上昇し、抵抗値の増大に伴い電力が低下する。このように、温度をほぼ一定に保持する作用を有する。
【００１７】
上記の電極と抵抗体から形成される発熱体は、昇温開始時には飽和温度時の数倍の電力、すなわち電流が流れ、主電極での電圧降下は増大するものの、電圧降下は一率であるとともに制御されたものであるために、抵抗体の発熱分布は管理可能となる。また、主電極では電流の２乗に比例して大きな電力が発生するが、主電極の電力密度は略一定を保持するために発熱分布を損なうことがない。
【００１８】
したがって、主電極の電力密度を抵抗体の電力密度よりも大きくすることが可能となる。この結果、銀ペーストによる印刷電極のように比較的抵抗値の高い電極であっても、温度分布に優れた大電流あるいは大面積の正抵抗温度特性を有する発熱体を作製することができる。特に、電源電圧が低いために多くの電流が必要とされる発熱体や、速熱性を得るために大きな突入電流を必要とする正抵抗温度特性を有する発熱体を形成する場合に極めて効果的である。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、対をなして形成される枝電極の対向間隔が、前記枝電極の主電極から派生する部位の主電極間の昇温過程において発生する電圧に略比例するように配分されてなるものである。この実施の形態によれば、主電極間の電圧は電源接続部から先端に向かって略一定で低下する。特に、昇温過程においては大電流が流れるために比較的大きな電圧降下が生じる。対をなしている枝電極の対向間寸法は、昇温時の当該主電極間の電圧に略比例するように配分することによって、昇温時に抵抗体に印加される電圧勾配が略一定となり、電力密度も略一定となる。
【００２０】
この結果、特に、主電極方向に均一な昇温特性が得られるようになる。飽和温度時には電圧勾配が略一定とはならないが、抵抗体の正抵抗温度特性によって飽和温度が平準化されるので実用上問題とはならない。この結果、銀ペーストによる印刷電極のように比較的に抵抗値の高い電極であっても、主電極方向に均一な速熱特性と飽和温度を有する発熱体を作製することができる。特に、面積の大きな発熱体、電源電圧が低く多くの電流が必要とされる発熱体や、速熱性を得るために大きな突入電流を必要とする正抵抗温度特性の発熱体を形成する場合には極めて効果的である。
【００２１】
請求項３に記載の発明は、一対の主電極に流れる電流の方向が互いに異なるように電源接続部が交差する位置関係に設けてなるものである。この実施の形態によれば、一方の主電極の電位が、電源接続部から先端に向かって、各部位の電流値と抵抗値に応じて電位が略一定で低下する場合、電源接続部が交差する位置関係に設けられた他方の主電極では、電源接続部から先端に向かって、各部位の電流値及び抵抗値に応じて電位が略一定で増大する。
【００２２】
この結果、一対の主電極の対向する部位間の電圧差は差引きで略一定となる。この電位差が差引きで略一定化される作用は電流値が変化しても変わることがなく、通電開始から飽和温度時まで、抵抗体の発熱分布の均一性を保つことができる。また、主電極の発熱分布は、その電力密度が略一定であるが、電極長さ当たりの電力は電源接続部から先端に向かって略一定の値で低下している。この電力の低下に対して、対向する主電極ではこれに相殺する電力の増加が生じるために、合算値として電力分布を平準化する作用をもたらすのである。
【００２３】
この結果、銀ペーストによる印刷電極のように比較的抵抗値の高い電極であっても、昇温時から飽和時に至る全ての使用条件で常に均一な発熱特性を有する発熱体を作製することができる。特に、長尺発熱体、電源電圧が低く多くの電流が必要とされる発熱体や、速熱性を得るために大きな突入電流を必要とする正抵抗温度特性の発熱体を形成する場合には極めて効果的である。
【００２４】
請求項４に記載の発明は、一対の主電極が互いに電源接続部を始点として、逆ループを描くように設けてなるものである。この実施の形態によれば、一対の主電極の電流方向が互いに異なるように、電源接続部を交差する位置関係に設ける必要がなく、一対の電極の電源接続部を、電極、抵抗体で構成する発熱体の特定の部分に集中して形成することができる。
【００２５】
しかも、電源接続部を交差する位置関係に設けた場合と同様に、一対の主電極の対向する部位間の電圧差を差引きで略一定とすることができ、通電開始から飽和温度まで、抵抗体の発熱分布の均一性を保つことができる。また、対向する主電極の電力を合算した時の電力分布を平準化する作用をもたらすのである。
【００２６】
請求項５に記載の発明は、主電極の少なくとも電源接続部近傍の幅寸法が前記電源接続部の幅寸法を始点として当該区間を流れる電流値に略比例するように配分されてなるものである。この実施の形態によれば、電源接続部近傍の主電極の幅寸法を、前記電源接続部の幅寸法を始点として当該区間を流れる電流値に略比例するようにすることによって、大電流が流れる電源接続部近傍の主電極での電流値と抵抗値の積を略一定とし、主電極での電圧の降下値を略一定とするとともに、電力密度を略一定にすることができる。主電極の中で最も支配的な部分は大電流が流れる電源接続部近傍であり、その近傍の主電極の幅寸法を電力密度が略一定になるように設定することにより、主電極の幅の設定による効果を効率的に発揮することができる。
【００２７】
請求項６に記載の発明は、基板面に対向して形成される少なくとも一対の主電極と、前記主電極から交互に派生することによって対向位置に対をなして形成される枝電極と、前記枝電極の対向位置に形成される正抵抗温度特性を有する抵抗体を備え、前記主電極の幅寸法が当該区間を流れる電流値の２乗に略比例するように配分されてなり、前記主電極が略一様な単位長さ当たりの電力を発生するものである。
【００２８】
上記実施の形態によれば、主電極の各部の電流値と抵抗値の積は略一定ではなく、電流値に略反比例となる。したがって、電流の大きい電源接続部近辺での主電極の電圧降下値が少なく、電流の小さい先端部電圧での電圧降下値が大きくなる。この結果、主電極の実効的な印加電圧を高めることができる。
【００２９】
また、主電極における各部の電流値の２乗と抵抗値の積は略一定となり、主電極の区間当たりの発熱量が略一定となる。電力密度の方は略一定ではなく、電流値に略反比例することになる。したがって、主電極の単位長さ当たりの一様な電力が得られるとともに、電流の大きい電源接続部近辺での主電極の電力密度が少なくなる。
【００３０】
また、昇温開始時に大きな電流が流れても、主電極の電源接続部近辺での発熱が抑制されるので、発熱体は均一な発熱を保持できる。このような主電極であれば、主電極の電力が抵抗体の電力に迫るような通電状態を設定しても問題はなく、昇温速度を求める場合などには特に効果的である。また、電源接続部近傍の電極の発熱が問題となるような場合に極めて効果的である。
【００３１】
請求項７に記載の発明は、対をなして形成される枝電極の対向間隔が、前記枝電極の主電極から派生する部位の主電極間の昇温過程において発生する電圧に略比例するように配分されてなるものである。この実施の形態によれば、主電極の幅寸法が当該区間を流れる電流値の２乗に略比例するように配分されているために主電極の電圧は電流の大きい電源接続部近辺での主電極の電圧降下値が少なく、電流の小さい先端部電圧での電圧降下値が大きくなる。特に、昇温過程においては大電流が流れるために比較的大きな電圧降下が生じる。
【００３２】
枝電極の対向間寸法は、昇温時の当該主電極間の電圧に略比例するように配分することによって、昇温時に抵抗体に印加される電圧勾配が略一定となり、電力密度も略一定となる。この結果、特に、主電極の長さ方向に均一な昇温特性が得られるようになる。なお、飽和温度時には電圧勾配が略一定とはならないが、抵抗体の正抵抗温度特性によって飽和温度が平準化されるので実用上問題とはならない。
【００３３】
請求項８に記載の発明は、一対の主電極の電流方向が互いに異なるように電源接続部が交差する位置関係に設けてなるものである。この実施の形態によれば、主電極の幅寸法は、当該区間を流れる電流値の２乗に略比例するように配分されている。したがって、主電極の電圧は、電流の大きい電源接続部近辺での電圧降下値が少なく、電流の小さい先端部電圧での電圧降下値が大きくなる。
【００３４】
一方、電源接続部が交差する位置関係に設けられた他方の主電極では、電流の大きい電源接続部近辺での電圧増加値が少なく、電流の小さい先端部電圧での電圧増加値が大きくなる。この結果、一対の主電極の対向する部位間の電圧差は差引きで略一定とはならないが相当部分は相殺され、平準化するために抵抗体の発熱分布も平準化される。一方、主電極は、その電力密度は略一定とはならないが、単位長さ当たりの電力が略一定となるので、電力の絶対値での分布を平準化する作用をもたらすのである。
【００３５】
この結果、銀ペーストによる印刷電極のように比較的に抵抗値の高い電極であって、主電極が相当量の発熱を伴う場合であっても、均一な発熱特性を有する発熱体を作製することができる。特に、長尺の発熱体、電源電圧が低く多くの電流が必要とされる発熱体や、速熱性を得るために大きな突入電流を必要とする正抵抗温度特性の発熱体を形成する場合には極めて効果的である。
【００３６】
請求項９に記載の発明は、一対の主電極が互いに電源接続部を始点として、逆ループを描くように設けてなるものである。この実施の形態によれば、一対の主電極の電流方向が互いに異なるように、電源接続部を交差する位置関係に設ける必要がなく、一対の電極の電源接続部を発熱体の特定の部分に集中して形成することができる。しかも、電源接続部を交差する位置関係に設けた場合と同様に、一対の主電極の対向する部位間の電圧差を差引きで相殺するとともに、主電極の単位長さ当たりの電力を略均一にすることができる。
【００３７】
請求項１０に記載の発明は、主電極の少なくとも電源接続部近傍の幅寸法が、前記電源接続部の幅寸法を始点として当該区間を流れる電流値の２乗に略比例するように配分されてなるものである。この実施の形態によれば、電源接続部近傍の主電極の幅寸法を前記電源接続部の幅寸法を始点として当該区間を流れる電流値の２乗に略比例するようにすることによって、大電流が流れる電源接続部近傍の主電極での電流値の２乗と抵抗値の積を略一定とし、主電極の単位長さ当たりの電力を略一定とすることができる。主電極の中で最も支配的な部分は大電流が流れる電源接続部近傍であり、少なくとも、この近傍の主電極の幅寸法を単位長さ当たりの電力が略一定となるように設定することによって、実用上、十分な発熱分布の改善効果が得られる。
【００３８】
請求項１１に記載の発明は、主電極の電源接続部から離れた末端部近傍の幅寸法が当該区間を流れる電流値にかかわらず略一定に配分されてなるものである。この実施の形態によれば、主電極の中で最も支配的な部分は、大電流が流れる電源接続部近傍であり、少なくとも、この近傍の主電極の幅寸法を電力密度あるいは単位長さ当たりの電力が略一定となるように電流に応じて変化させることにより、実用上、十分な発熱分布の改善効果が得られる。
【００３９】
その一方、主電極の電源接続部から離れた末端部近傍では電流が小さく、主電極の幅寸法を電流に応じて変化させても大きな改善効果は得られない。また、主電極の幅が余りにも狭くなると、加工上の制約や信頼性の低下につながる可能性が生じる。主電極の電源接続部近傍の幅を電流値に応じて設定するとともに、末端部近傍の幅を略一定幅とすることによって、幅設定の効果を十分に発揮するとともに、主電極の形成に必要な最小幅を確保することができる。
【００４０】
請求項１２に記載の発明は、枝電極の幅寸法が当該区間を流れる電流値に略比例するように配分されてなるものである。この実施の形態によれば、枝電極の幅は電流値に略比例して配分されるために、電流値の大きい主電極との接続部近傍は幅が大きく、先端部で幅が小さくなる。したがって、電流値の大きい主電極との接続部近傍の枝電極は抵抗値が低く、電流値の小さい先端部での枝電極は抵抗値が高くなる。
【００４１】
この結果、枝電極各部の電流値と抵抗値の積は略一定になり、電圧の降下値が略一定となる。また、枝電極では電流値の２乗と抵抗値の積で算出される区間当たりの発熱量があるが、電流値と抵抗値の積は略一定であるので、枝電極の区間当たりの発熱量は電流値に略比例する。したがって、電流値の大きい主電極との接続部の枝電極は電力が大きく、電流値の小さい先端部の枝電極の電力が小さくなる。
【００４２】
この結果、枝電極の幅と電力の比が略一定となり、枝電極の電力密度は略一定になる。昇温開始時の枝電極には、飽和温度時の数倍の電力、すなわち電流が流れ、枝電極にはその電流の２乗に比例する電力が発生するが、枝電極の幅を電流値に略比例させることによって、枝電極の電力密度は一様なものとなる。したがって、昇温開始時の主電極に大きな電力が生じても、発熱体は均一な発熱を保持できる。このような枝電極であれば、枝電極の電力密度が抵抗体の電力密度よりも大きくなる通電状態を設定しても問題はなく、昇温開始時などは特に効果的である。
【００４３】
また、枝電極は主電極との接続部から先端に向かって、略一定の降下値で電圧が低下する一方、対向する枝電極では、主電極との接続部から先端に向かって、逆向きに略一定の上昇値で電圧が増大する。この結果、一対の枝電極の対向する部位間の電圧差は略一定となる。この電位差が略一定化される作用は、電流値が変化しても変わることがなく、通電開始から飽和温度時まで、均等な電圧を抵抗体に印加することができる。
【００４４】
この結果、銀ペーストによる印刷電極のように比較的に抵抗値の高い電極であっても、温度分布に優れた大電流あるいは大面積の正抵抗温度特性を有する発熱体を作製することができる。特に、電源電圧が低いために多くの電流が必要とされる場合や、速熱性を得るために大きな突入電流を必要とする正抵抗温度特性を有する発熱体を形成する場合に極めて効果的である。
【００４５】
請求項１３に記載の発明は、枝電極の少なくとも主電極との接続部近傍の幅寸法が、前記主電極との接続部の幅寸法を始点として当該区間を流れる電流値に略比例するように配分されてなるものである。この実施の形態によれば、主電極との接続部近傍における枝電極の幅寸法を、前記主電極との接続部の幅寸法を始点として、当該区間を流れる電流値に略比例するようにすることによって、電流が比較的多く流れる主電極との接続部近傍の枝電極での電流値と抵抗値の積を略一定とし、枝電極での電圧の降下値を略一定とするとともに電力密度を略一定にすることができる。枝電極の中で最も支配的な部分は、電流が大きい主電極との接続部近傍であり、少なくとも、この近傍の主電極の幅寸法を電力密度が略一定となるように設定することによって、実用上、十分な発熱分布の改善効果が得られる。
【００４６】
請求項１４に記載の発明は、枝電極の主電極との接続部から離れた末端部近傍の幅寸法が、当該区間を流れる電流値にかかわらず略一定に配分されてなるものである。この実施の形態によれば、枝電極の中で最も支配的な部分は電流が大きい主電極との接続部近傍であり、少なくとも、この近傍の主電極の幅寸法を電力密度が略一定となるように設定することによって、実用上、十分な発熱分布の改善効果が得られる。
【００４７】
その一方、主電極との接続部から離れた枝電極の末端部近傍では電流が小さく、枝電極の幅寸法を電流に応じて変化させても大きな改善効果は得られない。また、枝電極の幅が余りにも狭くなると、加工上の制約や信頼性の低下につながる可能性が生じる。枝電極の主電極との接続部近傍の幅を電流値に応じて設定するとともに、末端部近傍の幅を略一定幅とすることによって、幅設定の効果を十分に発揮するととともに、枝電極の形成に必要な最小幅を確保することができる。
【００４８】
請求項１５に記載の発明は、基板面に対向して形成される少なくとも一対の主電極と、前記主電極の対向位置に形成される正抵抗温度特性を有する抵抗体と、対をなす前記主電極の電流方向が互いに異なるように交差する位置関係に設けられた電源接続部を備え、前記主電極の幅寸法が当該区間を流れる電流値に略比例するように配分されてなり、前記主電極が略一様な単位長さ当たりの電力を発生するとともに、昇温過程において、前記主電極が前記抵抗体よりも大きい電力密度を発生するものである。
【００４９】
上記実施の形態によれば、一方の主電極の電位は、電源接続部から先端に向かって、各部位の電流値と抵抗値に応じて電位が略一定で低下するが、電源接続部が交差する位置関係に設けられた他方の主電極では、電源接続部から先端に向かって、各部位の電流値及び抵抗値に応じて電位が略一定で増大する。この結果、一対の主電極の対向する部位間の電圧差は差引きで略一定となる。この電位差が差引きで略一定化される作用は電流値が変化しても変わることがなく、通電開始から飽和温度時まで、抵抗体の発熱分布の均一性を保つことができる。
【００５０】
また、主電極の電力密度は略一定であるが、電極の単位長さ当たりの電力は電源接続部から先端に向かって略一定の値で低下している。この電力の低下に対して、対向する主電極ではこれに相当する電力の増加が生じるために、相殺されて電力分布を平準化する作用をもたらすのである。この結果、銀ペーストによる印刷電極のように比較的に抵抗値の高い電極であっても、昇温時から飽和温度時に至る全ての使用条件で常に均一な発熱特性を有する発熱体を作製することができる。特に、幅が狭く長尺の発熱体、電源電圧が低く多くの電流が必要とされる発熱体や、速熱性を得るために大きな突入電流を必要とする正抵抗温度特性の発熱体を形成する場合には極めて効果的である。
【００５１】
請求項１６に記載の発明は、基板面に対向して形成される少なくとも一対の主電極と、前記主電極の対向位置に形成される正抵抗温度特性を有する抵抗体と、対をなす前記主電極の電流方向が互いに異なるように交差する位置関係に設けられた電源接続部を備え、前記主電極の幅寸法が当該区間を流れる電流値の２乗に略比例するように配分されてなり、前記主電極が略一様な単位長さ当たりの電力を発生するものである。
【００５２】
上記実施の形態によれば、主電極の幅寸法は当該区間を流れる電流値の２乗に略比例するように配分されている。したがって、主電極の電圧は、電流の大きい電源接続部近傍での主電極の電圧降下値が少なく、電流の小さい先端部電圧での電圧降下値が大きくなる。一方、電源接続部が交差する位置関係に設けられた他方の主電極では、電流の大きい電源接続部近傍での主電極の電圧増加値が少なく、電流の小さい先端部電圧での電圧増加値が大きくなる。この結果、一対の主電極の対向する部位間の電圧差は差引きで略一定とはならないが相当部分は相殺され、抵抗体の発熱分布も平準化される。
【００５３】
一方、主電極は、その電力密度は略一定とはならないが、単位長さ当たりの電力が略一定となるので、電力の絶対値での分布を平準化する作用をもたらすのである。この結果、銀ペーストによる印刷電極のように比較的に抵抗値の高い電極であって、主電極が相当量の発熱を伴う場合であっても、均一な発熱特性を有する発熱体を作製することができる。特に、幅が狭く長尺の発熱体、電源電圧が低く多くの電流が必要とされる発熱体や、速熱性を得るために大きな突入電流を必要とする正抵抗温度特性の発熱体を形成する場合には極めて効果的である。
【００５４】
請求項１７に記載の発明は、一対の主電極が発熱体の一端に設けられた電源接続部を始点として、互いに逆ループを描くように設けてなるものである。この実施の形態によれば、一対の主電極の電流方向が互いに異なるように、電源接続部を交差する位置関係に設ける必要がなく、一対の電極の電源接続部を発熱体の特定の部分に集中して形成することができる。しかも、電源接続部を交差する位置関係に設けた場合と同様に、一対の主電極の対向する部位間の電圧差を差引きで略一定あるいは平準化することができ、通電開始から飽和温度時まで、抵抗体の発熱分布の均一性を保つことができる。また、対向する主電極の電力を相殺して電力分布を平準化する作用をもたらすことができる。
【００５５】
【実施例】
以下本発明の実施例について、図面に基づいて詳細に説明する。
【００５６】
（実施例１）
図１は本発明における実施例１の発熱体を示す平面図である。図１において、１は長方形の基板で、１８８μｍ厚みのポリエチレンテレフタレートフィルムを用いている。２、２ａは一対の電極で、エポキシ樹脂中に銀粉末を分散した導電性銀ペーストを、厚膜印刷によって基板１上に形成している。電極２、２ａは基板１の上面の長手方向における両端部に相対向して形成される少なくとも一対の主電極３、３ａと、主電極３、３ａから交互に、対向する主電極に向って派生（分岐）することによって対向位置に対をなして形成される枝電極４、４ａから構成され、一対の枝電極４、４ａは交互に相対向するように配置されている。
【００５７】
また、５は正抵抗温度特性を有する抵抗体で、エチレン酢酸ビニル共重合体とカーボンブラックの混練物を、高沸点の芳香族系溶剤を用いてペースト化したものを、厚膜印刷によって主電極３、３ａの枝電極４、４ａの対向間である前記対向位置に形成したものである。抵抗体５の幅方向寸法は２００ｍｍである。
【００５８】
主電極３、３ａは細長い略三角形状に形成され、それぞれ一方の幅広い端部には、基板１、電極２、２ａ、抵抗体５で構成される発熱体の電源との接続部になる電源接続部５、５ａが形成されており、ここから給電されるようになっている。電源接続部５、５ａが形成されている近傍の主電極３、３ａの幅ｈ１は３０ｍｍで、その先端部分の幅ｈ２は２ｍｍである。したがって、主電極３、３ａの幅は主電極３、３ａの長さ４００ｍｍ方向において、３０ｍｍ幅から０ｍｍ幅に向かって直線的に減少しているが、２ｍｍ幅まで減少した時点から２ｍｍの一定幅としている。
【００５９】
対をなす枝電極４、４ａは、１０ｍｍの等ピッチで設けられている。主電極３、３ａを流れる電流は、それぞれの枝電極４、４ａに分流されて減少するので、枝電極４、４ａの電流が全て同一であれば、枝電極４、４ａを通過する毎に一定の値で段階的に電流が減少する。そして、主電極３、３ａの幅ｈは、この電流が段階的ではなく、直線的に減少すると想定して、その電流に略比例するように配分して形成されている。
【００６０】
このように基板１、電極２、２ａ、抵抗体５で構成される発熱体は、２０℃における抵抗値は２Ωであり、ＤＣ１２Ｖを印加して測定した結果について以下に述べる。本発熱体は、ＤＣ１２Ｖを印加した直後には６Ａの最大電流が流れ、急速に昇温するとともに電流値が１．５Ａまで減少し、約６０℃で飽和した。発熱体の飽和温度時の温度分布は、主電極３、３ａの電源接続部５、５ａ側が１、２Ｋ高い傾向が見られ、昇温速度は主電極３、３ａの先端部がやや遅れる傾向にあった。
【００６１】
発熱体は、昇温開始時点での主電極３、３ａの電位を測定すると、主電極３、３ａの電源接続部５、５ａから先端部の間で、それぞれ１．６Ｖの電位低下があり、主電極３、３ａの先端部間の電圧は８．８Ｖに低下していた。主電極３、３ａの先端部側の昇温速度が遅れた原因は、この電圧低下によるものと思われる。そして、飽和温度時に測定すると、電源接続部５、５ａから先端部の間で、それぞれ０．４Ｖの電位低下があり、主電極３、３ａの先端部間の電圧は１１．２Ｖであった。このように主電極３、３ａの先端部側では、電圧が低下することは避けられないものの、飽和温度時には、正抵抗温度特性による自己温度制御機能によって、実用上、十分に均一な温度分布が得られている。
【００６２】
主電極３、３ａの長手方向における電位を測定すると、直線的に低下しており、昇温開始時には０．０４Ｖ／ｃｍ、飽和温度時には０．０１Ｖ／ｃｍであった。発熱体の電力は昇温開始時には７２Ｗ、飽和温度時には１８Ｗであるが、これには電極の電力も含まれている。昇温開始時の主電極３、３ａの電力は、電源接続部５、５ａの近傍部分では、電流が６Ａであり、長手方向１ｃｍ当たりの電位低下が０．０４Ｖであることから０．２４Ｗ／ｃｍである。主電極３、３ａの長手方向に流れる電流は、等ピッチで設けられた枝電極４、４ａによって直線的に減少する一方、電位低下は０．０４Ｖで一定であることから、主電極３、３ａの長手方向１ｃｍ当たりの電力は直線的に低下する。
【００６３】
すなわち、主電極３、３ａの長手方向１ｃｍ当たりの電力は、電源接続部５、５ａの近傍で０．２４Ｗ／ｃｍ、中間地点で０．１２Ｗ／ｃｍ、先端では０Ｗ／ｃｍであるから、平均では０．１２Ｗ／ｃｍとなる。主電極３、３ａの長さは４０ｃｍであるから、主電極３または主電極３ａで発生する電力は４．８Ｗとなる。２本の主電極３、３ａでの電力は９．６Ｗとなる。したがって、昇温開始時の主電極３、３ａの電力は９．６Ｗ、抵抗体５の電力は６２．４Ｗとなる。
【００６４】
なお、主電極３、３ａの電力密度は、電源接続部５、５ａの近傍では幅ｈ１が３ｃｍで電力が０．２４Ｗ／ｃｍであるから０．０８Ｗ／ｃｍ２、中間地点では幅が１．５ｃｍで電力が０．１２Ｗ／ｃｍであるから０．０８Ｗ／ｃｍ２と算出されることからわかるように、一定の値となる。一方、抵抗体５の電力密度は、昇温開始時には０．０７８Ｗ／ｃｍ２であるから、主電極３、３ａは抵抗体５を上回る大きな電力密度を発生している。
【００６５】
なお、主電極３、３ａの形状を変更して、同一面積の一定幅とした場合、幅は１５ｍｍとなる。この場合、電流が６Ａ流れる電源接続部では、長手方向１ｃｍ当たりの電位低下が２倍の０．０８Ｖとなり、電力も２倍の０．４８Ｗ／ｃｍ、電力密度は４倍の０．３２Ｗ／ｃｍ２となる。このような主電極では発熱体の根幹となる電源接続部での電位低下が大きく、実効電圧が低下するとともに、主電極の長手方向での均一な昇温特性が得られなくなる。また、電極の電源接続部に過大な電力密度が発生し、均一な発熱特性が得られなくなる。
【００６６】
なお、実施例１において、主電極３、３ａの幅は、主電極の長さ４００ｍｍ方向における３０ｍｍ幅の所を始点に、０ｍｍ幅に向かって直線的に減少させ、２ｍｍ幅まで減少した時点から２ｍｍの一定幅としているが、この数値に限定されるものではなく、主電極３、３ａの当該部分を流れる電流に略比例するように幅を調整すれば良い。例えば、主電極の長さ４００ｍｍ方向における３０ｍｍ幅を始点に、２ｍｍ幅に向かって直線的に減少させても、本実施例と同等の効果を得ることができる。また、２ｍｍ幅まで減少した時点から一定幅とするのではなく、さらに狭幅でも広幅でも本実施例とほぼ同等の効果が得られる。
【００６７】
このように、主電極の先端部分の幅設定を操作しても、発熱体の発熱特性に支配的に作用することは少ないので、加工性などを加味して調整が可能である。一方、電源接続部近傍の主電極の幅設定は、発熱体の発熱特性に支配的に作用する可能性が高いので、電源接続部近傍の主電極の幅を始点に正確に比例関係を設定することによって、本発明の作用効果を十分に発揮することができる。
【００６８】
以上のように本実施例１に示した本発明の発熱体は、昇温時及び飽和温度時にかかわらず主電極での長手方向における電圧の降下値を略一定とすることができるために、抵抗体への印加電圧を把握し、管理及び設定することが可能になる。また、昇温時及び飽和温度時にかかわらず主電極の電力密度は略一定を保持するために発熱分布を損なうことがない。
【００６９】
したがって、主電極の電力密度を抵抗体の電力密度よりも大きくすることが可能となる。この結果、導電性銀ペーストによる印刷電極のように比較的抵抗値の高い電極であっても、温度分布に優れた大電流あるいは大面積の正抵抗温度特性を有する発熱体を作製することができる。特に、電源電圧が低いために多くの電流が必要とされる発熱体や、速熱性を得るために大きな突入電流を必要とする正抵抗温度特性を有する発熱体を形成する場合に極めて有用である。
【００７０】
なお、実施例１においては、枝電極４、４ａを経由して抵抗体５を発熱させる構造であるが、幅狭かつ長尺で、主電極３、３ａが近接している場合には、この主電極３、３ａ間に抵抗体５を形成して発熱させても、本実施例と同様の効果が得られる。また、多数の対をなす主電極を近接させて形成し、この主電極間に抵抗体を形成して発熱させても本実施例と同様の効果が得られる。
【００７１】
（実施例２）
図２は本発明における実施例２の発熱体を示す平面図である。本実施例は、基本的に構成材料及び構成寸法等は、図１に示す実施例１の発明と同一であるため詳細な説明を省略し、実施例１の発明と異なる、一対の枝電極におけるピッチの点を中心に説明する。
【００７２】
図２において、７は長方形状の基板で、１８８μｍ厚みのポリエチレンテレフタレートフィルムを用いている。８、８ａは一対の電極で、エポキシ樹脂中に銀粉末を分散した導電性銀ペーストを、厚膜印刷によって基板７上に形成している。電極８、８ａは基板７の上面の長手方向における両端部に相対向して形成される少なくとも一対の主電極９、９ａと、主電極９、９ａから交互に、対向する主電極に向って派生（分岐）することによって対向位置に対をなして形成される枝電極１０、１０ａから構成され、一対の枝電極１０、１０ａは交互に相対向するように配置されている。
【００７３】
また、１１は正抵抗温度特性を有する抵抗体で、エチレン酢酸ビニル共重合体とカーボンブラックの混練物を、高沸点の芳香族系溶剤を用いてペースト化したものを、厚膜印刷によって主電極９、９ａの枝電極１０、１０ａの対向間である前記対向位置に形成したものである。
【００７４】
主電極９、９ａは細長い略三角形状に形成され、それぞれ一方の幅広い端部には、基板７、電極８、８ａ、抵抗体１１で構成される発熱体の電源との接続部になる電源接続部５、５ａが形成されており、ここから給電されるようになっている。
【００７５】
対をなして形成される枝電極１０、１０ａは、その対向間隔であるピッチを、主電極９、９ａにおける電源接続部５、５ａ側から先端部に向うほど小さくして異ならせ、枝電極１０、１０ａの主電極９、９ａから派生する部位の主電極間の昇温過程において発生する電圧に略比例するように配分されている。すなわち、枝電極１０、１０ａは、実施例１で昇温開始時に発生した主電極３、３ａ間の電圧に略比例するように設けている。実施例１では主電極３、３ａの間の電圧は、電源接続部５、５ａの所で１２Ｖ、先端部では８．８Ｖであり、約２５％の電圧降下が発生していた。
【００７６】
実施例２では枝電極１０、１０ａのピッチは、主電極９、９ａの電源接続部５、５ａから、その先端部方向に向かって、１１．４ｍｍピッチから８．６ｍｍピッチまで、順次、間隔を狭めるように形成している。
【００７７】
このように基板７、電極８、８ａ、抵抗体１１で構成される発熱体は、２０℃における抵抗値は２Ωであり、ＤＣ１２Ｖを印加して測定した結果について以下に述べる。本発熱体は、ＤＣ１２Ｖを印加した直後には６Ａの最大電流が流れ、急速に昇温するとともに電流値が１．５Ａまで減少し、約６０℃で飽和した。そして、飽和温度時の温度分布は、主電極９、９ａの先端部側が３、４Ｋ高い傾向が見られたが、昇温速度は完全に一様であった。発熱体の昇温開始時点及び飽和温度時点での主電極９、９ａの電位を測定すると、実施例１とほぼ同一であった。
【００７８】
発熱体は、昇温速度がほぼ均等となったのは、昇温開始時の主電極９、９ａ間に発生する電圧降下が直線的であり、この電圧に枝電極１０、１０ａの形成したピッチを比例させることができたことによるものである。主電極９、９ａ間に発生する電圧分布と枝電極１０、１０ａのピッチを比例させることによって、抵抗体１１に印加される電圧勾配を均等にすることができる。電圧勾配が均等になれば電力密度が同一になるので、一様な昇温速度が得られることになる。
【００７９】
なお、飽和温度時においては、主電極９、９ａ間の電圧降下が減少するために、枝電極１０、１０ａのピッチと電圧の比例関係が崩れるが、正抵抗温度特性による自己温度制御機能が働くために、実用上、支障のない温度分布が得らる。
【００８０】
以上のように実施例２に示した発熱体は、均一な昇温特性を特に重視する場合に極めて有用であり、導電性銀ペーストによる印刷電極のように比較的に抵抗値の高い電極であっても、昇温時の温度分布に優れた大電流あるいは大面積の正抵抗温度特性を有する発熱体を作製することができる。特に、電源電圧が低いために多くの電流が必要とされる発熱体や、速熱性を得るために大きな突入電流を必要とする正抵抗温度特性を有する発熱体を形成する場合に極めて効果的である。
【００８１】
（実施例３）
図３は本発明における実施例３の発熱体を示す平面図である。本実施例は、基本的に構成材料及び構成寸法等は、実施例１の発明と同一であるため詳細な説明を省略し、実施例１の発明と異なる、一対の主電極にそれぞれ流れる電流方向が互いに異なる点を中心に説明する。
【００８２】
図３において、１２は長方形状の基板で、１８８μｍ厚みのポリエチレンテレフタレートフィルムを用いている。１３、１３ａは一対の電極で、エポキシ樹脂中に銀粉末を分散した導電性銀ペーストを、厚膜印刷によって基板１２上に形成している。電極１３、１３ａは基板１２の上面の長手方向における両端部に相対向して形成される少なくとも一対の主電極１４、１４ａと、主電極１４、１４ａから交互に、対向する主電極に向って派生（分岐）することによって対向位置に対をなして形成される枝電極１５、１５ａから構成され、一対の枝電極１５、１５ａは交互に相対向するように配置されている。
【００８３】
また、１６は正抵抗温度特性を有する抵抗体で、エチレン酢酸ビニル共重合体とカーボンブラックの混練物を、高沸点の芳香族系溶剤を用いてペースト化したものを、厚膜印刷によって主電極１４、１４ａの枝電極１５、１５ａの対向間である前記対向位置に形成したものである。
【００８４】
主電極９、９ａは細長い略三角形状に形成され、それぞれ一方の幅広い端部には、基板１２、電極１３、１３ａ、抵抗体１６で構成される発熱体の電源との接続部になる電源接続部１７、１７ａが形成されており、ここから給電されるようになっている。そして、電源接続部１７、１７ａは、互いに交叉する位置に配置されるように主電極９、９ａを配置している。すなわち、主電極９、９ａは、電源接続部１７、１７ａの設けてある幅広い一方の端部が互いに、基板１２上の長手方向において反対側になるように配置することで、電源接続部１７、１７ａを交叉する位置に設け、一対の主電極９、９ａに流れる電流方向が互いに異なるようにしたものである。
【００８５】
このように基板１２、電極１３、１３ａ、抵抗体１６で構成される発熱体は、２０℃における抵抗値は２Ωであり、ＤＣ１２Ｖを印加して測定した結果について以下に述べる。本発熱体は、ＤＣ１２Ｖを印加して昇温開始時の電位を測定すると、主電極１４の電位は電源接続部１７においてＤＣ１２Ｖであるが、先端部に向かってＤＣ１０．４Ｖまで電位が直線的に低下していた。
【００８６】
一方、電源接続部１７と交差する位置関係に電源接続部１７ａが設けられた主電極１４ａでは、電源接続部１７ａにおいてＤＣ０Ｖであるが、先端に向かってＤＣ１．６Ｖまで直線的に増大していた。したがって、一対の主電極１４、１４ａの対向する部位間の電圧差は、差引きでＤＣ１０．４Ｖになり一定であった。この電位差は、飽和温度時点ではＤＣ１１．６Ｖで一定であった。この現象は、主電極１４、１４ａの対向する部位間の電位差が差引きで一定化される作用によるものであるが、昇温開始時から飽和温度時にかけて、電流値が大きく変化しても変わることがなく、極めて均一な発熱特性を得ることができる。当然、枝電極１５、１５ａのピッチは、一定で良い。また、主電極１４、１４ａの電力密度が均一であるために、極めて均一な発熱特性が実現できる。
【００８７】
以上のように本実施例３に示した発熱体は、昇温時から飽和温度時に至る全ての使用条件で常に均一な発熱特性を得る場合に非常に有用である。
【００８８】
（実施例４）
図４は本発明における実施例４の発熱体を示す平面図である。本実施例は、基本的に構成材料及び構成寸法等は実施例３の発明と同一であるため詳細な説明を省略し、実施例３と異なる、一対の主電極において電源接続部を始点として互いに逆ループを描くように設けた構成を中心に説明する。
【００８９】
図４において、１８は長方形状の基板で、１８８μｍ厚みのポリエチレンテレフタレートフィルムを用いている。１９、１９ａは一対の電極で、エポキシ樹脂中に銀粉末を分散した導電性銀ペーストを、厚膜印刷によって基板１８上に形成している。電極１９、１９ａは、一方が基板１８の上面の外周に位置させ、そして前記一方に囲まれて内側に他方を位置させ、かつそれぞれが相対向して形成される少なくとも一対の主電極２０、２０ａと、主電極２０、２０ａから交互に、対向する主電極に向って派生（分岐）することによって対向位置に対をなして形成される枝電極２１、２１ａから構成され、一対の枝電極２１、２１ａは交互に相対向するように配置されている。
【００９０】
また、２２は正抵抗温度特性を有する抵抗体で、エチレン酢酸ビニル共重合体とカーボンブラックの混練物を、高沸点の芳香族系溶剤を用いてペースト化したものを、厚膜印刷によって主電極２０、２０ａの枝電極２１、２１ａの対向間である前記対向位置に形成したものである。
【００９１】
主電極２０、２０ａは細長い略三角形状であって、一方の主電極２０が基板１８の上面における外周の三辺に形成した略凹状をなし、他方の主電極２０ａが一方の主電極２０に囲まれて前記略凹状の中央部に位置して略凹状をなしている。また、主電極２０、２０ａはそれぞれ一方の幅広い端部には、基板１８、電極１９、１９ａ、抵抗体２２で構成される発熱体の電源との接続部になる電源接続部２３、２３ａが形成されており、ここから給電されるようになっている。
【００９２】
そして、主電極２０、２０ａは、主電極２０、２０ａに流れる電流の方向が互いに異なるようにするため、互いに電源接続部２３、２３ａを始点として、逆ループを描くように設けてなるものである。
【００９３】
上記実施例において、互いに電源接続部２３、２３ａを始点として逆ループを描くように設けた主電極２０、２０ａには、電源接続部２３、２３ａより電流方向が異なる対向関係に流れることになる。したがって、実施例３のように、一対の主電極２０、２０ａの電流方向が互いに異なるようにするため、電源接続部２３、２３ａを交差する位置関係に設ける必要がなく、一対の主電極２０、２０ａの電源接続部２３、２３ａを発熱体の特定の部分に集中して形成することができる。
【００９４】
しかも、電源接続部２３、２３ａを実施例３のように交差する位置関係に設けた場合と同様に、一対の主電極２０、２０ａの対向する部位間の電圧差を差引きで一定とすることができ、通電開始から飽和温度時まで、発熱体の温度分布の均一性を保つことができる。また、対向する主電極２０、２０ａの電力密度が均一であるために、極めて均一な発熱特性が実現できる。
【００９５】
以上のように実施例４に示した発熱体は、電源接続部２３、２３ａを発熱体の特定の部分に集中して形成することができるものであり、端子部形成に有利であるとともに、昇温時から飽和温度時に至る全ての使用条件で常に均一な発熱特性を得られるので極めて有用である。
【００９６】
（実施例５）
図５は本発明における実施例５の発熱体を示す平面図である。図５において、２４は長方形状の基板で、１８８μｍ厚みのポリエチレンテレフタレートフィルムを用いている。２５、２５ａは一対の電極で、エポキシ樹脂中に銀粉末を分散した導電性銀ペーストを、厚膜印刷によって基板２４上に形成している。電極２５、２５ａは、基板２４の上面の長手方向における両端部に相対向して形成される少なくとも一対の主電極２６、２６ａと、主電極２６、２６ａから交互に、対向する主電極に向って派生（分岐）することによって対向位置に対をなして形成される枝電極２７、２７ａから構成され、一対の枝電極２７、２７ａは交互に相対向するように配置されている。
【００９７】
また、２８は正抵抗温度特性を有する抵抗体で、エチレン酢酸ビニル共重合体とカーボンブラックの混練物を、高沸点の芳香族系溶剤を用いてペースト化したものを、厚膜印刷によって主電極２６、２６ａの枝電極２７、２７ａの対向間である前記対向位置に形成したものである。抵抗体２８の幅方向寸法は４０ｍｍである。
【００９８】
主電極２６、２６ａは細長い略三角形状で、かつ外側の一片２６１、２６１ａが２次曲線状に形成され、それぞれ一方の幅広い端部には、基板２４、電極２５、２５ａ、抵抗体２８で構成される発熱体の電源との接続部になる電源接続部２９、２９ａが形成されており、ここから給電されるようになっている。そして、電源接続部２９、２９ａは、互いに交叉する位置に配置されるように主電極２６、２６ａを配置している。すなわち、主電極２６、２６ａは、電源接続部２９、２９ａの設けてある幅広い一方の端部が互いに、基板２４上の長手方向において反対側になるように配置することで、電源接続部２９、２９ａを、互いに交叉する位置に設け、一対の主電極２６、２６ａに流れる電流方向が互いに異なるようにしたものである。
【００９９】
電源接続部２９、２９ａが形成されている近傍の主電極２６、２６ａの幅は４０ｍｍで、その先端部分の幅は５ｍｍである。主電極２６、２６ａの幅は、主電極の長さ１０００ｍｍ方向において４０ｍｍ幅を始点にして０ｍｍ幅に向かって細長い略三角形状で、かつ外側の一片２６１、２６１ａを２次曲線的に減少しているが、５ｍｍ幅まで減少した時点から５ｍｍの一定幅としている。
多数の枝電極２７、２７ａは、５．６ｍｍの等ピッチで設けられている。したがって、主電極２６、２６ａを流れる電流は、それぞれの枝電極２７、２７ａに分流されて減少するので、枝電極２７、２７ａの電流が全て同一であれば、枝電極２７、２７ａを通過する毎に一定の値で段階的に減少する。そこで、主電極２６、２６ａの幅は、この電流が段階的ではなく、直線的に減少すると想定して、その電流の２乗に略比例するように形成（主電極２７、２７ａの細長い略三角形状で、かつ外側の一片２６１、２６１ａを２次曲線的に減少させている）されている。
【０１００】
このように基板２４、電極２５、２５ａ、抵抗体２８で構成される発熱体は、２０℃における抵抗値は２Ωであり、ＤＣ１２Ｖを印加して測定した結果について以下に述べる。本発熱体は、ＤＣ１２Ｖを印加した直後には６Ａの最大電流が流れ、急速に昇温するとともに電流値が０．９Ａまで減少し、約７０℃で飽和した。発熱体の飽和温度時の温度分布は２、３Ｋ以内であり、実用上十分な均一性が得られた。昇温速度もほぼ均一であり、特に昇温が遅い部分は見られなかった。
【０１０１】
発熱体の昇温開始時点での主電極２６、２６ａの電位を測定すると、電源接続部２９においてＤＣ１２Ｖであるが、先端部ではＤＣ７．３Ｖまで電位が低下していた。一方、電源接続部２９と交差する位置関係に電源接続部２９ａが設けられた主電極２６ａでは、電源接続部２９ａにおいてＤＣ０Ｖであるが、先端に向かってＤＣ４．６Ｖまで増大していた。この結果、一対の主電極２６、２６ａの対向する部位間の差引きの電圧差は、電源接続部２９においてＤＣ７．３Ｖであり、先端部でもＤＣ７．３Ｖとなる。その中間地点での電位差を測定したところ、ＤＣ７．１ＶからＤＣ７．７Ｖの範囲にあり、電位は低下するものの、電位差の分布は非常に小さいことが判明した。
【０１０２】
また発熱体の飽和温度時での主電極２６、２６ａの電位を測定したところ、電源接続部２９のＤＣ１２Ｖに対して、先端部ではＤＣ１１．３Ｖであり、一対の主電極２６、２６ａの対向する部位間の差引きの電圧差はＤＣ１１．２ＶからＤＣ１１．４Ｖの範囲にあり、電位差の分布が非常に小さいことが確認された。
【０１０３】
発熱体の電力は昇温開始時には７２Ｗ、飽和温度時には１０．８Ｗであるが、これには電極の電力も含まれている。主電極２６、２６ａの長手方向の電流は、等ピッチで設けられた枝電極２７、２７ａによって直線的に減少する。一方、主電極２６、２６ａの幅は、流れる電流の２乗に略比例するように設定されているために、主電極２６、２６ａの長手方向の抵抗値としては電流の２乗に反比例して増大することになる。
【０１０４】
したがって、主電極２６、２６ａ各部の電力を示す電流の２乗と抵抗値の積は一定となる。昇温開始時の主電極２６、２６ａの電源接続部２９、２９ａ近傍の電力を求めると、電流が６Ａであり、長手方向における１ｃｍ当たりの電位の測定値が０．０３Ｖであったことから、０．１８Ｗ／ｃｍである。昇温開始時の主電極２６、２６ａには、この０．１８Ｗ／ｃｍの電力が一様に発生していると考えられる。本実施例５では、主電極２６、２６ａの先端部の幅を５ｍｍに固定しているために、その部分を除いて０．１８Ｗ／ｃｍとなる。主電極２６、２６ａの幅が５ｍｍの部分の電力は、先端部ではほとんど０であるから、その平均値は約１／２と考えられるので０．０９Ｗ／ｃｍとなる。主電極２６、２６ａの全長は１０００ｍｍであり、幅が５ｍｍの部分は３５０ｍｍであるから、その電力の合計値を算出すると２９．７Ｗとなる。
【０１０５】
したがって、発熱体の昇温開始時における電力７２Ｗの内訳は、２本の主電極２６、２６ａが２９．７Ｗ、抵抗体２８が４２．３Ｗとなる。この昇温開始時に発生する２本の主電極２６、２６ａの大きな電力は、単位長さ当たりの電力が一定であるために、発熱体の発熱バランスを崩すことはなく、急速かつ均一な昇温特性が得られる。また、本実施例５では、主電極２６、２６ａ及び電源接続部２９、２９ａが互いに交差するように設けられているために、主電極２６、２６ａの対応する部位間の電位差が均等になり、抵抗体２８を均一に発熱させることができる。
【０１０６】
なお、本実施例５において、主電極２６、２６ａの幅は、主電極の長さ１０００ｍｍ方向において、４０ｍｍ幅を始点に電流の２乗に略比例させて減少させ、５ｍｍ幅まで減少した時点から５ｍｍの一定幅としているが、この数値に限定されるものではなく、主電極２６、２６ａの当該部分を流れる電流の２乗に略比例するように幅を調整すれば良い。
【０１０７】
例えば、主電極２６、２６ａの長さ１０００ｍｍ方向において、幅４０ｍｍを始点に、幅５ｍｍを漸近線として電流の２乗に比例させて減少させても、本実施例と同等の効果を得ることができる。また、幅５ｍｍまで減少した時点から一定幅とするのではなく、さらに狭幅でも広幅でも本実施例とほぼ同等の効果が得られる。このように、主電極２６、２６ａの先端部分の幅設定を操作しても、発熱体の発熱特性に支配的に作用することは少ないので、加工性などを加味して必要な幅を設定できる。
【０１０８】
一方、電源接続部２９、２９ａ近傍の主電極２６、２６ａの幅設定は、発熱体の発熱特性に支配的に作用する可能性が高く、電源接続部２９、２９ａ近傍の主電極の幅を始点に、流れる電流に比例した電極幅を設定する必要がある。この場合、主電極２６、２６ａの先端部が電流に比例した電極幅に設定されなくても、実質的に本発明の効果を十分に発揮することができる。
【０１０９】
また、本実施例５において、主電極２６、２６ａは電源接続部２９、２９ａのある幅広い一端部が互いに交差するように配置したが、単位長さ当たりの電力が一定であるために、交差させなくても良好な発熱バランスが得られる。その場合、主電極２６、２６ａの対応する部位間の電位差の分布が大きくなる可能性があるが、枝電極２７、２７ａの形成されるピッチをその電位差に比例させることによって解消できる。
【０１１０】
また、一対の主電極２６、２６ａは、上記実施例４のように、互いに電源接続部２９、２９ａを始点として逆ループを描くように設ければ、電源接続部２９、２９ａを交差する位置関係に設ける必要がなく、一対の主電極２６、２６ａの電源接続部２９、２９ａを発熱体の特定の部分に集中して形成することができる。しかも、電源接続部２９、２９ａを交差する位置関係に設けた場合と同様に、一対の主電極の対向する部位間の電圧差を差引きで平準化するとともに、主電極２６、２６ａの単位長さ当たりの電力が一定となる特長を活用することができる。
【０１１１】
以上のように実施例５に示した発熱体は、昇温時から飽和温度時に至る全ての使用条件で常に均一な発熱特性を得る場合に有用であり、長尺形状で、主電極の発熱の比率が高くなる場合に特に有用である。また、電流の大きい電源接続部近辺での主電極の電圧降下値が少なく、電流の小さい先端部電圧での電圧降下値が大きくなるために、主電極の実効的な印加電圧を高めることができる。また、電流の大きい電源接続部近辺での主電極の電力密度が少ないために、昇温開始時に大きな電流が流れても、発熱のバランスを維持することができるなどの特有の作用を有するものである。
【０１１２】
したがって、導電性銀ペーストによる印刷電極のように比較的抵抗値の高い電極であっても、昇温時から飽和時に至る全ての使用条件で常に均一な発熱特性を有する発熱体を作製することができる。特に、長尺発熱体、電源電圧が低く多くの電流が必要とされる発熱体や、速熱性を得るために大きな突入電流を必要とする正抵抗温度特性の発熱体を形成する場合には極めて効果的である。
【０１１３】
なお、本実施例５においては、枝電極２７、２７ａを経由して抵抗体２８を発熱させる構造であるが、主電極２６、２６ａが近接している場合には、この主電極２６、２６ａ間に抵抗体２８を形成して発熱させても、本実施例と同様の効果が得られる。また、一対以上の主電極を近接させて形成し、この主電極間に抵抗体を形成して発熱させても本実施例と同様の効果が得られる。
【０１１４】
（実施例６）
図６は本発明における実施例６の発熱体を示す平面図である。本実施例は、基本的に構成材料及び構成寸法等は、図１に示す実施例１の発明と同一であるため詳細な説明を省略し実施例１の発明と異なる、一対の主電極の枝電極の幅を、長さ方向において変化させている構成を中心に説明する。
【０１１５】
図６において、３０は長方形状の基板で、１８８μｍ厚みのポリエチレンテレフタレートフィルムを用いている。３１、３１ａは一対の電極で、エポキシ樹脂中に銀粉末を分散した導電性銀ペーストを、厚膜印刷によって基板３０上に形成している。電極３１、３１ａは基板１の上面の長手方向における両端部に相対向して形成される少なくとも一対の主電極３２、３２ａと、主電極３２、３２ａから交互に、対向する主電極に向って派生（分岐）することによって対向位置に対をなして形成される枝電極３３、３３ａから構成され、一対の枝電極３３、３３ａは交互に相対向するように配置されている。
【０１１６】
また、３４は正抵抗温度特性を有する抵抗体で、エチレン酢酸ビニル共重合体とカーボンブラックの混練物を、高沸点の芳香族系溶剤を用いてペースト化したものを、厚膜印刷によって主電極３１、３１ａの枝電極３３、３３ａの対向間である前記対向位置に形成したものである。
【０１１７】
主電極３２、３２ａは細長い略三角形状に形成され、それぞれ一方の幅広い端部には、基板３０、電極３１、３１ａ、抵抗体３４で構成される発熱体の電源との接続部になる電源接続部３５、３５ａが形成されており、ここから給電されるようになっている。枝電極３３、３３ａは、その幅を、枝電極の長さ２０５ｍｍの方向において、主電極３２、３２ａから分岐する始点（主電極３２、３２ａとの接続部）である３ｍｍ幅から０ｍｍ幅に向かって直線的に減少させているが、先端部分である０．５ｍｍ幅まで減少した時点から０．５ｍｍの一定幅としている。
【０１１８】
したがって、枝電極３３、３３ａを流れる電流は、主電極３２、３２ａとの接続部から先端に向かって略直線的に減少するために、枝電極３３、３３ａの幅は、流れる電流値に略比例していることになる。電流値の大きい主電極３２、３２ａとの接続部における枝電極３３、３３ａは、抵抗値が低く、電流値の小さい先端部での枝電極３３、３３ａは抵抗値が高くなるために、電流値と抵抗値の積は略一定になり、枝電極３３、３３ａの電圧の降下値が略一定となる。
【０１１９】
また、枝電極３３、３３ａの区間当たりの発熱量は、電流値の２乗と抵抗値の積であるが、電流値と抵抗値の積は略一定であるので、枝電極３３、３３ａの区間当たりの発熱量は電流値に略比例する。したがって、電流値の大きい主電極との接続部における枝電極３３、３３ａは電力が大きく、電流値の小さい先端部の枝電極３３、３３ａの電力が小さくなる。この結果、枝電極３３、３３ａの幅と電力の比が略一定となり、枝電極３３、３３ａの電力密度は略一定になる。
【０１２０】
発熱体の昇温開始時の枝電極３３、３３ａには、飽和温度時の数倍の電力すなわち電流が流れ、枝電極３３、３３ａにはその電流の２乗に比例する電力が発生するが、枝電極３３、３３ａの幅を電流値に略比例させることによって、枝電極３３、３３ａの電力密度は一様なものとなる。したがって、昇温開始時の主電極３２、３２ａに大きな電力が生じても、発熱体は均一な発熱を保持できる。
【０１２１】
このような枝電極３３、３３ａであれば、枝電極３３、３３ａの電力密度が抵抗体の電力密度よりも大きくなる通電状態を設定しても問題はなく、昇温開始時などは特に効果的である。また、枝電極３３は主電極３２との接続部から先端に向かって、略一定の降下値で電圧が低下する一方、対をなしている対向する枝電極３３ａでは、主電極３２ａとの接続部から先端に向かって、逆向きに略一定の上昇値で電圧が増大する。この結果、対をなしている枝電極３３、３３ａの対向する部位間の電圧差は略一定となる。この電位差が略一定化される作用は、電流値が変化しても変わることがなく、通電開始から飽和温度まで、常に、均等な電圧を抵抗体に印加することができる。
【０１２２】
この結果、銀ペーストによる印刷電極のように比較的に抵抗値の高い電極であっても、温度分布に優れた大電流あるいは大面積の正抵抗温度特性を有する発熱体を作製することができる。特に、電源電圧が低いために多くの電流が必要とされる発熱体や、速熱性を得るために大きな突入電流を必要とする正抵抗温度特性を有する発熱体を形成する場合に極めて効果的である。
【０１２３】
なお、本実施例６において、枝電極３３、３３ａの幅は、枝電極３３、３３ａの長さ２０５ｍｍ方向において、主電極との接続部になる３ｍｍ幅を始点に電流に比例させて減少させ、０．５ｍｍ幅まで減少した時点から０．５ｍｍの一定幅としているが、この数値に限定されるものではなく、枝電極３３、３３ａの当該部分を流れる電流に略比例するように幅を調整すれば良い。
【０１２４】
例えば、枝電極３３、３３ａの長さ２０５ｍｍ方向において、主電極との接続部になる３ｍｍ幅を始点に、０．５ｍｍ幅を目差して減少させても、本実施例と同等の効果を得ることができる。また、０．５ｍｍ幅まで減少した時点から一定幅とするのではなく、さらに狭幅でも広幅でも本実施例とほぼ同等の効果が得られる。このように、枝電極３３、３３ａの先端部分の幅設定を操作しても、発熱体の発熱特性に支配的に作用することは少ないので、加工性などを加味して必要な幅を設定できる。
【０１２５】
一方、電源接続部近傍の枝電極３３、３３ａの幅設定は、発熱体の発熱特性に支配的に作用する可能性が高いので、電源接続部近傍の枝電極３３、３３ａの幅を始点に、電流に比例した電極幅を設定する必要がある。この場合、枝電極３３、３３ａの先端部が電流に比例した電極幅に設定されなくても、実質的に本実施例の効果を十分に発揮することができる。
【０１２６】
また、本実施例６では、主電極３２、３２ａの全長における幅が電流に略比例する構成であったが、電流の２乗に比例する構成であっても、枝電極３３、３３ａの電力密度を略一定にしたり、一対の枝電極３３、３３ａの対向する部位間の電圧差を略一定とする作用があり、本実施例と同様の効果が得られる。また、図３に示すと同様に電源接続部３５、３５ａ及び主電極３２、３２ａが交差する位置関係に構成されている場合でも、また、図４に示すと同様に電源接続部３５、３５ａを始点に主電極３２、３２ａが逆ループを描くような構成であっても、本実施例と同様の作用及び効果が得られる。
【０１２７】
なお、以上のように実施例に基づいて本発明の説明を加えたが、本発明はこれらの実施例及びそこで示される数値あるいは材料に限定されることなく、同様の作用と効果が得られるものである。
【０１２８】
【発明の効果】
以上のように本発明の発熱体は、昇温時から飽和温度時に至る多くの使用条件で均一な発熱特性を有する発熱体を得ることができるとともに、特に、長尺発熱体、電源電圧が低く多くの電流が必要とされる発熱体や、速熱性を得るために大きな突入電流を必要とする正抵抗温度特性の発熱体を形成する場合には極めて有益である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における発熱体の構造を示す平面図
【図２】本発明の実施例２における発熱体の構造を示す平面図
【図３】本発明の実施例３における発熱体の構造を示す平面図
【図４】本発明の実施例４における発熱体の構造を示す平面図
【図５】本発明の実施例５における発熱体の構造を示す平面図
【図６】本発明の実施例６における発熱体の構造を示す平面図
【図７】従来の発熱体の構造を示す外観図
【符号の説明】
１、７、１２、１８、２４、３０  基板
２、２ａ、８、８ａ、１３、１３ａ  電極
１９、１９ａ、２５、２５ａ、３１、３１ａ  電極
３、３ａ、９、９ａ、１４、１４ａ  主電極
２０、２０ａ、２６、２６ａ、３２、３２ａ  主電極
４、４ａ、１０、１０ａ、１５、１５ａ  枝電極
２１、２１ａ、２７、２７ａ、３３、３３ａ  枝電極
６、１１、１６、２２、２８、３４    抵抗体
５、５ａ、１７、１７ａ、２３、２３ａ  電源接続部
２９、２９ａ、３５、３５ａ  電源接続部
【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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