(57)【要約】【課題】印加電圧を高くできる面状ヒータ及び単位面積あたりの発熱量を増加できる面状ヒータを提供すること。【解決手段】積層された複数の絶縁シート２１、２２、２３及び２４と、絶縁シート２１、２２、２３及び２４間に狭持され且つ間隔を介して重ねられた複数のヒータ部材１１、１２及び１３と、を有することを特徴とする。絶縁シートを介して幾重にもヒータ部材を重ねることでヒータ部材を配設できる面積を増やすことが可能となり、単層でヒータ部材を配設していた従来技術の面状ヒータよりもより長いヒータ部材を配設可能である。更にヒータ部材としては単層の面状ヒータと同一規格のものを採用できるので許容電流値は変わらず、発熱量が増大できる。また、幾重にも重ねて配設したヒータ部材のそれぞれについて、印加電圧の値及び電圧印加の有無を制御することが可能となり全体としての精密に制御できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層された複数の絶縁シートと、該絶縁シート間に狭持され且つ間隔を介して重ねられた複数のヒータ部材と、を有することを特徴とする面状ヒータ。
【請求項２】
前記複数のヒータ部材は両端部に端子部をもち、該端子部を介して直列及び／又は並列に接続されている請求項１に記載の面状ヒータ。
【請求項３】
接続される前記端子部同士は近傍に配設され、
前記絶縁シートは、該端子部近傍部分に、該端子部同士を貫通させて接続する透孔を有する請求項２に記載の面状ヒータ。
【請求項４】
円筒形状に撓められている請求項１〜３のいずれかに記載の面状ヒータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次元方向に広がる加熱面をもち加熱機器の熱源などに用いられる、面状ヒータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
面状ヒータは、面状に延びるヒータ部材を２枚の絶縁シートでサンドイッチしてシート状に一体化したものである（特許文献１及び２など）。例えば、図３に示すように、ヒータ部材９１が絶縁シート９２及び９３に狭持されており、ヒータ部材９１の端子部９１１等にはリード線の端部９４が接続されている。ヒータ部材９１は連続した抵抗体である。
【０００３】
そしてヒータ部材の両端部に結線されたリード線から所定電圧を作用させることによりヒータ部材に電流が流れ、ヒータ部材の電気抵抗発熱によりヒータ部材が加熱される。この熱が絶縁シートに伝熱されて面状ヒータ全体が発熱する。このような面状ヒータは、所定面積を発熱させる必要のある部分に配置あるいは埋設されて用いられる。
【０００４】
面状ヒータは、多くの場合、屈曲して隣接する部分と間隔を隔てて面状に延びた帯状もしくは線状のヒータ部材の両端部にリード線を結線し、そのヒータ部材を２枚の絶縁シートで挟み込んでいる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１７５８７０号公報
【特許文献２】特開２００２−２３１４２６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、発熱面積の小さい面状ヒータを作製する場合など、充分な長さのヒータ部材を採用できず、ヒータ部材への印加電圧を高くすると、ヒータ部材に流すことができる許容電圧を超える場合がある。そのような場合には変圧器（スライダック（登録商標）、トランスなど）を用いて適正電圧にすることが行われていた。更に、単位面積あたりの発熱量を高くしようとすると、ヒータ部材の抵抗値を大きくし且つ大きな電流を流す必要があるが、従来の面状ヒータでは限界がある。このような問題を解決するためにはヒータ部材の長さや太さを変化することでも解決できるが、ヒータ部材の長さや太さを変化させると、ヒータ部材に流すことができる電流値（つまり発熱量）が減少して対応ができなかったり、長さや太さの変化で対応可能であっても複数規格のヒータ部材を用意する必要があるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑み、印加電圧を高くできる面状ヒータを提供することを解決すべき課題とする。更に、単位面積あたりの発熱量を増加できる面状ヒータを提供することを解決すべき課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の面状ヒータは、積層された複数の絶縁シートと、該絶縁シート間に狭持され且つ間隔を介して重ねられた複数のヒータ部材と、を有することを特徴とする（請求項１）。つまり、絶縁シートを介して幾重にもヒータ部材を重ねることでヒータ部材を配設できる面積を増やすことが可能となり、単層でヒータ部材を配設していた従来技術の面状ヒータよりもより長い（抵抗値の大きい）ヒータ部材を配設可能である。更にヒータ部材としては単層の面状ヒータと同一規格のものを採用できるので許容電流値は変わらず、発熱量が増大できる。また、幾重にも重ねて配設したヒータ部材のそれぞれについて、印加電圧の値及び電圧印加の有無を制御することで面状ヒータ全体としての発熱量を精密に制御できる。
【０００９】
そして、前記複数のヒータ部材は両端部に端子部をもち、該端子部を介して直列及び／又は並列に接続されていることが好ましい（請求項２）。更に、接続される前記端子部同士は近傍に配設され、前記絶縁シートは、該端子部近傍部分に、該端子部同士を貫通させて接続する透孔を有することが好ましい（請求項３）。
【００１０】
本発明の面状ヒータの形状としては、平面状のほか、円筒形状に撓められている形状も採用できる（請求項４）。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本実施形態の面状ヒータは、ヒータ部材と絶縁シートとで構成されている。本面状ヒータは平面状の形態をもつもののほか、円筒形状の形状など、加熱する相手部材の形状に応じた形状にすることができる。更に、本面状ヒータには、温度センサー等を内部及び／又は外部に組み付けることができる。
【００１２】
絶縁シートは複数枚を積層して用いる。ヒータ部材は２カ所以上の絶縁シートの間に間隔を介して複数個狭持されている。ヒータ部材は意図しない部分間にて接触が生じると、抵抗値が変化するために、単位面積あたりにヒータ部材を配設できる量には限界がある。本実施形態では２カ所以上の絶縁シートの間にヒータ部材を狭持したためにヒータ部材を配設できる量の限界が大きくなる。
【００１３】
ヒータ部材は通電により発熱する電気抵抗体で耐熱性の有る金属などで構成される。ヒータ部材の形状は線状、面状などであって、細長い形状が好ましく採用できる。ヒータ部材は線材を屈曲して形成したり、シート材を所定幅の屈曲したパターンに打ち抜いたり、エッチングして形成できる。本発明の面状ヒータでは従来のヒータ部材をそのままあるいは従来のヒータ部材を僅かに変形させて使用できる。
【００１４】
複数のヒータ部材は全体として直列に接続すれば、面状ヒータの印加電圧の限界を向上でき、並列に接続すれば、面状ヒータに流す電流の限界値を増加できる。更に、必要に応じてヒータ部材間の接続を変更することで必要に応じた発熱量及び印加電圧を達成することが容易になる。
【００１５】
ヒータ部材の両端部には外部から電力を供給するための端子部を有することができる。更に、端子部にはリード線が接続できる。端子部及びリード線はヒータ部材よりも抵抗値が小さければ特に限定されず、従来のものがそのまま使用できる。また、ヒータ部材の端子部とリード線との接続は、通常行われる方法で結線されていればよい。
【００１６】
端子部は接続される他の端子部の近傍に配設されることが好ましい。この場合に後述する絶縁シートの対応する近傍部分に、接続される端子部同士を貫通させて接続する透孔を有することができる。この透孔は積層されたすべての絶縁シートに設けることで端子部同士の間での接続が容易になる。端子部間の接続方法は特に限定されず、溶接など従来の方法が採用できる。
【００１７】
絶縁シートについても従来と同じく電気絶縁性を持ち耐熱性の有るシート状の部材が使用できる。剛性の高いものでも屈曲性のあるものでも良い。絶縁シートとしては１枚で必要な絶縁性能及び強度を有するもののほか、より薄い絶縁シートを複数枚重ね合わせたものを採用して可撓性を向上することもできる。
【００１８】
【実施例】
（実施例１）
以下に本発明の一実施例である面状ヒータを、図１及び２を用いて説明する。なお、本図面は模式図であり、各部材の大きさ縮尺などは正確ではない部分もある。図１に示すように、本実施例の面状ヒータはヒータ部材１１、１２及び１３と、絶縁シート２１、２２、２３及び２４と、リード線３１及び３２と電極部シート４１とを有する。
【００１９】
ヒータ部材１１、１２及び１３は、ニッケル−クロム合金からなる帯状の金属箔で、その厚さは８０μｍ、幅は０．５ｍｍで概ね一定である。ヒータ部材１１、１２及び１３の両端部には端子部が形成されている。ヒータ部材１３は、図２に示すパターンに配列される。
【００２０】
なお、本実施例において、ヒータ部材にはニッケル−クロム合金を用いたが、この他にも、従来用いられるような鉄−クロム合金、ニッケル鉄合金、ＳＵＳ、アルミ、白金、鉄、ニッケル等の合金や純金属などからなる発熱材料でよい。その厚さや形状は、面状ヒータの形状や消費電力、発熱分布に依存するため特に限定する事項ではなく、実施の際に適宜選択すればよい。
【００２１】
絶縁シート２１、２２、２３及び２４は、それぞれ同一の外形をもった３枚のシートからなり、ずれることなく順に重ねられ一体となって絶縁シート２１、２２、２３及び２４を構成している。３枚のシートは接着しても良いし、単に重ね合わせるだけでも良い。
【００２２】
なお、図１において、絶縁シート２１、２２、２３及び２４は１枚のシート状の部材として示している。シート２１、２２、２３及び２４を構成する各シートは、２０ｍｍ×２０ｍｍの正方形で所定の厚さをもつマイカシートである。
【００２３】
絶縁シート２３は、図２に示すように、ヒータ部材１３の端子部１３１及び１３２の近傍部分に透孔２３１が設けられている。透孔２３１は、ヒータ部材１３の端子部１３１及び１３２をヒータ部材１２の端子部１２１及び１２２に接続するために設けられた孔である。端子部間１３１及び１２１、１３２及び１２２はスポット溶接により接続されている。
【００２４】
更に絶縁シート２３には透孔２３２及び２３３が設けられている。透孔２３１、２３２及び２３３は、他のすべての絶縁シート２１、２２及び２４の対応する位置にも設けられている。絶縁シート２２に設けられた透孔２３２に相当する透孔はヒータ部材１２及び１１を接続する部分であり、絶縁シート２１に設けられた透孔２３３に相当する透孔はヒータ部材１１の端子部１１１を絶縁シート２１の表面に延出させるために設けられる。端子部１１１はリード線の端部３１にスポット溶接などで接続する。つまり、図示しないヒータ部材１１及び１２は端子部を設ける位置が異なる以外は、ほぼ図２に示すヒータ部材１３と同様の形態である。
【００２５】
すべての絶縁シート２１、２２、２３及び２４の対応する位置に透孔が設けられているのはスポット溶接等を容易に行うためである。最終的には、絶縁シートを構成するマイカ製のシートを本面状ヒータの両面に設けることで露出した端子部１３１及び１３２などの短絡のおそれをなくすことができる。
【００２６】
なお、本実施例において、絶縁シートにはマイカシートを用いたが、マイカシートの他にも電気絶縁性を持ち耐熱性の有るシートであれば、ポリイミドフィルム、シリコンラバーシート等の従来用いられているシートでよい。また、本実施例では、マイカシートを３枚重ね合わせた絶縁シートを用いたが、シートの枚数に限定はなく、より絶縁性をもたせたい場合は、シートを厚くしたり、さらに複数のシートを重ねて一体化することも可能である。また、その厚さや形状は、ヒータ部材の配列や面状ヒータの消費電力や用途に応じて適宜選択すればよい。
【００２７】
また、本実施例において、ヒータ部材はすべてを直列に接続したが、必要に応じて並列に接続したり、各ヒート部材１１、１２及び１３にリード線を接続して独立して電力を供給することもできる。
【００２８】
各ヒータ部材１１、１２及び１３は、この分野で一般的な接着方法を用いて一体化された絶縁シート２１、２２、２３及び２４の間に、狭持・固定されている。
【００２９】
ヒータ部材１１の端子部１１１及びリード線の端部３１と、リード線の端部３１に近い部分に当接する絶縁シート２１とは電極部シート４１の一部を介して締結具（図略）によって機械的に固定される。
【００３０】
なお、絶縁シートや絶縁シートを構成するシート同士の接着方法は、例えば、シリコン系の接着剤等の耐熱性の接着剤をシート全面に塗布して貼り合わせるなど、シートの素材などに合わせて適宜選択すべきものである。
【００３１】
本実施例では、リード線は、絶縁シート２１の表面側で固定されるが、絶縁シートの表面で固定する他にも、ヒート線を挟み込んでいる２枚の絶縁シートの間にリード線が挟まれた状態で、２枚の絶縁シートの一方または両方に固定しても良い。また、本実施例では、リード線を固定する際に電極部シート４１の一部を介しているが、絶縁シートに挿着された締結具を直接リード線に巻き付けて固定してもよい。その際、少なくとも締結具の周辺部分にマイカシート等を接着して被覆すると、その部分がより強固となる。電極部シート４１は、その大きさや素材に特に限定はないが、絶縁シートと同様の素材が好ましい。締結具は、リード線と絶縁シートとを固定できれば、その形状および素材に限定はないが、帯状または線状の金属であるのが好ましい。その他にも、紐状、リング状などでもよく、また、金属の他にセラミックス、耐熱性を有する樹脂や繊維などの素材を用いても良い。
【００３２】
また、締結具と締結具により固定されたリード線が、リード線の線方向にずれないように、リード線の表面の絶縁被膜３２を摩擦の大きなものとしたり、リード線の表面に突起を設けても良い。
【００３３】
（実施例１の変形例）
前述の実施例１の面状ヒータについて、撓ませることで円筒形状にすることができる。その場合に金属製の円筒中に面状ヒータを挿入することで、形態を安定化できる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の面状ヒータは、積層された複数の絶縁シートと、該絶縁シート間に狭持され且つ間隔を介して重ねられた複数のヒータ部材と、を有することにより、印加電圧を高くすることができる。更に、印加電圧を高くした場合でも電流値が制限されず、単位面積あたりの発熱量が増加できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の面状ヒータの断面を模式的に示した図である。
【図２】実施例の面状ヒータにおけるヒータ部材の配置の様子の一例を示した平面図である。
【図３】従来の面状ヒータの断面を模式的に示した図である。
【符号の説明】
１１、１２、１３…ヒート部材
２１、２２、２３、２４…絶縁シート
３１、３２…リード線
【図１】
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【図２】
2005026045.tif 000004
【図３】
2005026045.tif 000005