(57)【要約】【課題】  安全で、消費電力が小さく、簡単かつ安価に作製でき、応答速度の速い定温発熱装置を提供する。【解決手段】  特定の設定温度を有し、電源Ｖｃｃと、発熱素子ＰＴＣ１〜３と、スイッチング素子Ｑ１と、コンパレータ素子Ｃｍｐ１と、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１と、複数の抵抗素子Ｒ１〜Ｒ５と、を備え、抵抗素子Ｒ１とＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１とで温度検出用分圧回路を構成し、抵抗素子Ｒ２と抵抗素子Ｒ３とで比較用分圧回路を構成し、コンパレータ素子Ｃｍｐ１で、温度検出用電圧と比較用電圧の大小を比較し、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１の温度が設定温度よりも低いか高いかによって、スイッチング素子Ｑ１をオン・オフするようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定められた設定温度または前記設定温度近傍の温度で発熱する定温発熱装置であって、
電源と、発熱素子と、スイッチング素子と、コンパレータ素子と、ＮＴＣサーミスタ素子と、複数の抵抗素子と、を備え、
前記発熱素子は、前記電源により発熱し、
前記スイッチング素子は、前記電源と前記発熱素子との間に挿入され、
前記コンパレータ素子は前記スイッチング素子のオンとオフとを制御し、
前記ＮＴＣサーミスタ素子は、前記発熱素子の近傍に配置されて前記発熱素子と同じ温度に近づくように前記発熱素子と熱的に結合され、前記設定温度における抵抗値を閾値抵抗値として備え、
前記ＮＴＣサーミスタ素子と、少なくとも１つの前記抵抗素子とが直列に接続され、かつ一定の電圧が印加されて、温度検出用分圧回路が形成され、
前記温度検出用分圧回路の前記ＮＴＣサーミスタ素子と前記抵抗素子との接続点から、温度検出用電圧が出力され、
少なくとも２つの前記抵抗素子が直列に接続され、かつ一定の電圧が印加されて、比較用分圧回路が形成され、
前記比較用分圧回路の１つの前記抵抗素子ともう１つの前記抵抗素子との接続点から、比較用電圧が出力され、
前記温度検出用分圧回路の前記抵抗素子および前記比較用分圧回路の前記抵抗素子のそれぞれの抵抗値、および、前記温度検出用分圧回路および前記比較用分圧回路にそれぞれ印加される前記電圧は、前記ＮＴＣサーミスタ素子の温度が前記設定温度で、前記ＮＴＣサーミスタ素子の抵抗値が前記閾値抵抗値のときに、前記温度検出用電圧＝前記比較用電圧となるように設定され、
前記ＮＴＣサーミスタ素子の温度が前記設定温度よりも低く、前記ＮＴＣサーミスタ素子の抵抗値が前記閾値抵抗値よりも大きいときに、前記温度検出用電圧＞前記比較用電圧であり、前記ＮＴＣサーミスタ素子の温度が前記設定温度よりも高く、前記ＮＴＣサーミスタ素子の抵抗値が前記閾値抵抗値よりも小さいときに、前記温度検出用電圧＜前記比較用電圧であるか、または、前記ＮＴＣサーミスタ素子の温度が前記設定温度よりも低く、前記ＮＴＣサーミスタ素子の抵抗値が前記閾値抵抗値よりも大きいときに、前記温度検出用電圧＜前記比較用電圧であり、前記ＮＴＣサーミスタ素子の温度が前記設定温度よりも高く、前記ＮＴＣサーミスタ素子の抵抗値が前記閾値抵抗値よりも小さいときに、前記温度検出用電圧＞前記比較用電圧であり、
前記コンパレータ素子は、前記温度検出用電圧と前記比較用電圧とを比較し、前記ＮＴＣサーミスタ素子の温度が前記設定温度よりも低く、前記ＮＴＣサーミスタ素子の抵抗値が前記閾値抵抗値よりも大きいときに、前記スイッチング素子をオンにし、前記ＮＴＣサーミスタ素子の温度が前記設定温度よりも高く、前記ＮＴＣサーミスタ素子の抵抗値が前記閾値抵抗値よりも小さいときに、前記スイッチング素子をオフにする定温発熱装置。
【請求項２】
更に、金属からなる保熱板を備え、
前記ＮＴＣサーミスタ素子と前記発熱素子とが、前記保熱板に、絶縁性部材を介して実装された、請求項１に記載された定温発熱装置。
【請求項３】
前記発熱素子がＰＴＣサーミスタ素子である、請求項１または２に記載された定温発熱装置。
【請求項４】
前記比較用電圧が可変であり、前記ＮＴＣサーミスタ素子の前記閾値抵抗値を変え、前記設定温度を変えることができる、請求項１ないし３のいずれか１項に記載された定温発熱装置。
【請求項５】
直列に接続された抵抗素子とスイッチとの直列回路を、複数、並列に接続したものを、前記比較用分圧回路の少なくとも１つの前記抵抗素子と置換え、前記スイッチを切り替えることにより、前記比較用電圧を可変にした、請求項４に記載された定温発熱装置。
【請求項６】
可変抵抗器を、前記比較用分圧回路の少なくとも１つの前記抵抗素子と置換え、前記可変抵抗器を調整することにより、前記比較用電圧を可変にした、請求項４に記載された定温発熱装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載された定温発熱装置を備えた玩具。
【請求項８】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載された定温発熱装置を備えた遊技機器。
【請求項９】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載された定温発熱装置を備えた食器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定温発熱装置に関し、更に詳しくは、安全で、消費電力が小さく、簡単かつ安価に作製でき、応答速度の速い定温発熱装置に関する。
【０００２】
また、本発明は、上記本発明の定温発熱装置を使用した、玩具、遊技機器、食器に関する。
【背景技術】
【０００３】
玩具、遊技機器、食器などの分野において、常温以上、１００℃未満の一定温度で発熱する定温発熱装置が求められている。
【０００４】
たとえば、温度により色彩の変化する髪を備えた人形と、ヘヤードライヤーとを組合せた玩具において、ヘヤードライヤーの熱源として定温発熱装置を用いることが考えられる。
【０００５】
あるいは、遊技機器であるパチンコ装置やパチンコスロットル装置などにおいて、入賞した場合（当たりを引き当てた場合）や、あるいは入賞が確定した場合（その後入賞することが確定した場合）に、発熱して、入賞または入賞の確定を遊技者に知らせるために定温発熱装置を用いることが考えられる。
【０００６】
あるいは、食品を掬うスプーンなどの食器に組込み、アイスクリームなどを溶かしながら容易に掬えるようにするため、定温発熱装置を用いることが考えられる。
【０００７】
定温発熱装置としては、これまで、様々な、回路および発熱源が使用されてきた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
玩具、遊技機器、食器などに使用される定温発熱装置においては、安全であることが最優先とされる。それに加えて、消費電力が小さいこと、簡単に安価に作製できる回路であること、応答速度が速いこと（スイッチを入れてから短い時間で予め定められた設定温度に上昇すること）などが求められる。
【０００９】
本発明は、安全で、消費電力が小さく、簡単かつ安価に作製でき、応答速度が速い定温発熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
その手段として、本発明の定温発熱装置は、予め定められた設定温度または設定温度近傍の温度で発熱する装置であって、電源と、発熱素子と、スイッチング素子と、コンパレータ素子と、ＮＴＣサーミスタ素子と、複数の抵抗素子と、を備え、発熱素子は、電源により発熱し、スイッチング素子は、電源と発熱素子との間に挿入され、コンパレータ素子はスイッチング素子のオンとオフとを制御し、ＮＴＣサーミスタ素子は、発熱素子の近傍に配置されて発熱素子と同じ温度に近づくように発熱素子と熱的に結合され、設定温度における抵抗値を閾値抵抗値として備え、ＮＴＣサーミスタ素子と、少なくとも１つの抵抗素子とが直列に接続され、かつ一定の電圧が印加されて、温度検出用分圧回路が形成され、温度検出用分圧回路のＮＴＣサーミスタ素子と抵抗素子との接続点から、温度検出用電圧が出力され、少なくとも２つの抵抗素子が直列に接続され、かつ一定の電圧が印加されて、比較用分圧回路が形成され、比較用分圧回路の１つの抵抗素子ともう１つの抵抗素子との接続点から、比較用電圧が出力され、温度検出用分圧回路の抵抗素子および比較用分圧回路の抵抗素子のそれぞれの抵抗値、および、温度検出用分圧回路および比較用分圧回路にそれぞれ印加される電圧は、ＮＴＣサーミスタ素子の温度が設定温度で、ＮＴＣサーミスタ素子の抵抗値が閾値抵抗値のときに、温度検出用電圧＝比較用電圧となるように設定され、ＮＴＣサーミスタ素子の温度が設定温度よりも低く、ＮＴＣサーミスタ素子の抵抗値が閾値抵抗値よりも大きいときに、温度検出用電圧＞比較用電圧であり、ＮＴＣサーミスタ素子の温度が設定温度よりも高く、ＮＴＣサーミスタ素子の抵抗値が閾値抵抗値よりも小さいときに、温度検出用電圧＜比較用電圧であるか、または、ＮＴＣサーミスタ素子の温度が設定温度よりも低く、ＮＴＣサーミスタ素子の抵抗値が閾値抵抗値よりも大きいときに、温度検出用電圧＜比較用電圧であり、ＮＴＣサーミスタ素子の温度が設定温度よりも高く、ＮＴＣサーミスタ素子の抵抗値が閾値抵抗値よりも小さいときに、温度検出用電圧＞比較用電圧であり、コンパレータ素子は、温度検出用電圧と比較用電圧とを比較し、ＮＴＣサーミスタ素子の温度が設定温度よりも低く、ＮＴＣサーミスタ素子の抵抗値が閾値抵抗値よりも大きいときに、スイッチング素子をオンにし、ＮＴＣサーミスタ素子の温度が設定温度よりも高く、ＮＴＣサーミスタ素子の抵抗値が閾値抵抗値よりも小さいときに、スイッチング素子をオフにするようにした。
【００１１】
更に、金属からなる保熱板を備え、ＮＴＣサーミスタ素子と発熱素子とが、保熱板に、絶縁性部材を介して実装されたものとすることが好ましい。この場合には、ＮＴＣサーミスタ素子と発熱素子との熱的な結合の度合いが高まり、より高い精度で設定温度または設定温度近傍の温度で発熱させることができ、応答速度も向上する。
【００１２】
発熱素子として、たとえばＰＴＣサーミスタ素子を使用することができる。この場合には、誤作動により設定温度よりも異常に温度が上昇しても、ＰＴＣサーミスタ素子の抵抗値が上昇してそれ以上の温度の上昇を抑えることができるため、より安全性が向上する。
【００１３】
比較用電圧を可変として、ＮＴＣサーミスタ素子の閾値抵抗値を変え、設定温度を変えることができるものとすることができる。この場合には、１つの定温発熱装置で、複数の設定温度を設定することが可能になる。この場合において、直列に接続された抵抗素子とスイッチとの直列回路を、複数、並列に接続したものを、比較用分圧回路の少なくとも１つの抵抗素子と置換え、スイッチを切り替えることにより、比較用電圧を可変にすることができる。あるいは、可変抵抗器を、比較用分圧回路の少なくとも１つの抵抗素子と置換え、可変抵抗器を調整することにより、比較用電圧を可変にすることができる。
【００１４】
本発明の定温発熱装置は、高い安全性が求められる、たとえば、玩具や、遊技機器や、食器などに使用することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の定温発熱装置は、設定温度を超えると発熱素子への電力の供給が止められるため、高い安全性を備え、消費電力が小さい。また、本発明の定温発熱装置は、アナログ回路で構成されており、高価なアナログ・デジタル・コンバータ（ＡＤＣ）などが不要であり、安価に作製することができる。また、本発明の定温発熱装置は、応答速度が速い。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態にかかる定温発熱装置１００を示す等価回路図である。
【図２】定温発熱装置１００の部分平面図である。
【図３】定温発熱装置１００の温度変化を示すグラフである。
【図４】第２実施形態にかかる定温発熱装置２００を示す等価回路図である。
【図５】第３実施形態にかかる定温発熱装置３００を示す等価回路図である。
【図６】第４実施形態にかかる定温発熱装置４００を示す等価回路図である。
【図７】第５実施形態にかかる定温発熱装置５００を示す等価回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面とともに、本発明を実施するための形態について説明する。
【００１８】
なお、各実施形態は、本発明の実施の形態を例示的に示したものであり、本発明が実施形態の内容に限定されることはない。また、異なる実施形態に記載された内容を組合せて実施することも可能であり、その場合の実施内容も本発明に含まれる。また、図面は、実施形態の理解を助けるためのものであり、必ずしも厳密に描画されていない場合がある。たとえば、描画された構成要素ないし構成要素間の寸法の比率が、明細書に記載されたそれらの寸法の比率と一致していない場合がある。また、明細書に記載されている構成要素が、図面において省略されている場合や、個数を省略して描画されている場合などがある。
【００１９】
［第１実施形態］
図１および図２に、第１実施形態にかかる定温発熱装置１００を示す。ただし、図１は、定温発熱装置１００の等価回路図である。図２は、定温発熱装置１００のＮＴＣサーミスタ素子およびヒーター部を示す部分平面図である。
【００２０】
定温発熱装置１００は、予め定められた設定温度、または設定温度近傍の温度で発熱する。本実施形態においては、設定温度を４０℃に設定した。定温発熱装置１００は、電源を入れると、後述するヒーター部へ電力が供給され、ヒーター部が発熱を開始する。そして、ヒーター部が発熱を続け、ヒーター部の温度が上昇して４０℃を超えると、ヒーター部への電力の供給が停止され、ヒーター部は発熱を停止する。そして、時間が経過して、ヒーター部の温度が下降して４０℃を下回ると、ヒーター部への電力の供給が再開され、ヒーター部は発熱を再開する。この結果、定温発熱装置１００のヒーター部は、４０℃、または、４０℃近傍の温度に維持される。
【００２１】
図１に示すように、定温発熱装置１００は、電源Ｖｃｃを備える。本実施形態においては、電源Ｖｃｃを直流６Ｖとした。電源Ｖｃｃには、電源スイッチとしてスイッチＳＷ１が接続されている。
【００２２】
また、定温発熱装置１００は、発熱素子として、３つのＰＴＣサーミスタ素子ＰＴＣ１、ＰＴＣ２、ＰＴＣ３を備える。ＰＴＣサーミスタ素子ＰＴＣ１、ＰＴＣ２、ＰＴＣ３は、相互に並列に接続されてヒーター部３を構成している。ヒーター部３は、電源Ｖｃｃの電力により発熱する。
【００２３】
スイッチＳＷ１とヒーター部３との間に、スイッチング素子Ｑ１が挿入されている。スイッチング素子Ｑ１は、電源Ｖｃｃからヒーター部３への送電をオン・オフする。本実施形態においては、スイッチング素子Ｑ１としてＰＮＰトランジスタを使用した。
【００２４】
定温発熱装置１００は、抵抗素子Ｒ１とＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１とが直列に接続された温度検出用分圧回路を備える。温度検出用分圧回路は、抵抗素子Ｒ１側の端部がスイッチＳＷ１の負荷側（電源Ｖｃｃと反対の側）に接続され、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１側の端部がグランドに接続されている。温度検出用分圧回路は、抵抗素子Ｒ１とＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１との接続点から、温度検出用電圧を出力する。
【００２５】
定温発熱装置１００は、抵抗素子Ｒ２と抵抗素子Ｒ３とが直列に接続された比較用分圧回路を備える。比較用分圧回路は、抵抗素子Ｒ２側の端部がスイッチＳＷ１の負荷側に接続され、抵抗素子Ｒ３側の端部がグランドに接続されている。比較用分圧回路は、抵抗素子Ｒ２と抵抗素子Ｒ３との接続点から、比較用電圧を出力する。
【００２６】
定温発熱装置１００は、コンパレータ素子Ｃｍｐ１を備える。
【００２７】
コンパレータ素子Ｃｍｐ１の反転入力端子−に、温度検出用分圧回路の抵抗素子Ｒ１とＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１との接続点が接続されている。
【００２８】
コンパレータ素子Ｃｍｐ１の非反転入力端子＋に、比較用分圧回路の抵抗素子Ｒ２と抵抗素子Ｒ３との接続点が接続されている。
【００２９】
コンパレータ素子Ｃｍｐ１の正側の電源端子が、スイッチＳＷ１の負荷側に接続されている。
【００３０】
コンパレータ素子Ｃｍｐ１の負側の電源端子が、グランドに接続されている。
【００３１】
コンパレータ素子Ｃｍｐ１の出力端子が、抵抗素子Ｒ４を介して、スイッチング素子Ｑ１の制御端子に接続されている。
【００３２】
なお、抵抗素子Ｒ４とスイッチング素子Ｑ１との接続点が、別途、抵抗素子Ｒ５を介して、スイッチＳＷ１の負荷側に接続されている。
【００３３】
各素子の抵抗値を表１に示す。
【００３４】
【表１】
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ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１は、ヒーター部３（ＰＴＣサーミスタ素子ＰＴＣ１〜３）の近傍に配置され、ヒーター部３と同じ温度に近づくように、ヒーター部３と熱的に結合されている。図１において、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１とヒーター部３とが熱的に結合している領域を、破線で囲んで示す。
【００３５】
また、図２に、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１とヒーター部３（ＰＴＣサーミスタ素子ＰＴＣ１〜３）との具体例を示す。
【００３６】
図２に示すように、アルミニウムなどからなる保熱板１が用意され、保熱板１の主面に、樹脂などからなる絶縁性の薄い回路基板２が貼着されている。回路基板２には、３系統の回路配線４ａ、４ｂ、４ｃが形成されている。回路配線４ａには、ＰＴＣサーミスタ素子ＰＴＣ１〜３それぞれの一方の端子が接続されている。また、回路配線４ｂには、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１の一方の端子が接続されている。そして、回路配線４ｃには、ＰＴＣサーミスタ素子ＰＴＣ１〜３それぞれの他方の端子と、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１の他方の端子とが接続されている。
【００３７】
更に、回路配線４ａ、４ｂ、４ｃには、それぞれ、リード線５ａ、５ｂ、５ｃが接続されている。リード線５ａは、図１に示すスイッチング素子Ｑ１に接続されている。リード線５ｂは、図１に示す抵抗素子Ｒ１に接続されている。リード線５ｃは、図１に示すグランドに接続されている。
【００３８】
上述したとおり、定温発熱装置１００は、設定温度が４０℃に設定されている。ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１は、負の抵抗温度係数を備え、定温発熱装置１００の設定温度である４０℃のときの抵抗値を、閾値抵抗値として備える。本実施形態においては、表１に示すように、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１に、４０℃において５．６ｋΩの抵抗値を示す素子を使用したため、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１の閾値抵抗値は５．６ｋΩである。
【００３９】
ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１は、自身の温度が４０℃（ヒーター部３の温度が略４０℃）のときに、閾値抵抗値である５．６ｋΩの抵抗値を示す。また、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１は、自身の温度が４０℃（ヒーター部３の温度が略４０℃）を下回るときに、閾値抵抗値である５．６ｋΩよりも高い抵抗値を示す。また、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１は、自身の温度が４０℃（ヒーター部３の温度が略４０℃）を超えるときに、閾値抵抗値である５．６ｋΩよりも低い抵抗値を示す。
【００４０】
上述した温度検出用分圧回路の抵抗素子Ｒ１、比較用分圧回路の抵抗素子Ｒ２、Ｒ３の抵抗値、および、温度検出用分圧回路および比較用分圧回路にそれぞれ印加される電圧は、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１の温度が設定温度４０℃であり、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１の抵抗値が閾値抵抗値である５．６Ωのときに、温度検出用電圧と比較用電圧とが等しく（温度検出用電圧＝比較用電圧）なるように設定されている。
【００４１】
具体的には、表１に示すように、抵抗素子Ｒ１は４．７ｋΩに、抵抗素子Ｒ２は４．７ｋΩに、抵抗素子Ｒ３は５．６ｋΩに、それぞれ設定されている。
【００４２】
また、上述したとおり、温度検出用分圧回路および比較用分圧回路の一端は、それぞれ、スイッチＳＷ１の負荷側に接続されているため、電源スイッチであるスイッチＳＷ１がオンの場合には、温度検出用分圧回路および比較用分圧回路に、それぞれ、電源Ｖｃｃの直流６Ｖが印加される。
【００４３】
この結果、比較用電圧は、常時、約３．２６Ｖである。
【００４４】
また、温度検出用電圧は、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１の温度が設定温度の４０℃（ヒーター部３の温度が略４０℃）で、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１の抵抗値が閾値抵抗値である５．６Ωのときに、約３．２６Ｖである。
【００４５】
比較用電圧の算出式と、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１の温度が４０℃であるときの温度検出用電圧の算出式とを表１に示す。
【００４６】
温度検出用電圧は、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１の温度が４０℃であるとき約３．２６Ｖであるが、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１の温度が４０℃よりも低くなると、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１の抵抗値が５．６ｋΩよりも大きくなるため、温度検出用電圧は３．２６Ｖよりも大きくなる。
【００４７】
反対に、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１の温度が４０℃を上回ると、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１の抵抗値が５．６ｋΩよりも小さくなるため、温度検出用電圧は３．２６Ｖよりも小さくなる。
【００４８】
定温発熱装置１００においては、比較用電圧と温度検出用電圧との大小を、コンパレータ素子Ｃｍｐ１で比較し、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１の温度（ヒーター部３の温度）を検出して、スイッチング素子Ｑ１のオンとオフとを制御する。
【００４９】
具体的には、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１の抵抗値が閾値抵抗値５．６ｋΩよりも大きく、温度検出用電圧が比較用電圧よりも大きい（温度検出用電圧＞比較用電圧）場合に、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１の温度（ヒーター部３の温度）が設定温度である４０℃よりも低いと判断し、コンパレータ素子Ｃｍｐ１の出力端子から負の最大電圧を出力してスイッチング素子Ｑ１をオンにし、電源Ｖｃｃからヒーター部３に電力を供給する。
【００５０】
逆に、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣの抵抗値が閾値抵抗値５．６ｋΩよりも小さく、温度検出用電圧が比較用電圧よりも小さい（温度検出用電圧＜比較用電圧）場合に、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１の温度（ヒーター部３の温度）が設定温度である４０℃よりも高いと判断し、コンパレータ素子Ｃｍｐ１の出力端子から正の最大電圧を出力してスイッチング素子Ｑ１をオフにし、電源Ｖｃｃからヒーター部３への電力の供給を停止する。
【００５１】
以上の構成からなる定温発熱装置１００の作動について、再度、整理して説明する。
【００５２】
電源スイッチであるＳＷ１をオンにすることにより、電源Ｖｃｃから、抵抗素子Ｒ１とＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１とで構成される温度検出用分圧回路、および、抵抗素子Ｒ２と抵抗素子Ｒ３とで構成される比較用分圧回路に電力が供給される。この時点においては、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣの温度は設定温度である４０℃よりも低いため、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣの抵抗値は閾値抵抗値５．６ｋΩよりも大きく、温度検出用電圧が比較用電圧よりも大きく、コンパレータ素子Ｃｍｐ１の出力端子から負の最大電圧が出力されるため、スイッチング素子Ｑ１はオンになる。この結果、電源Ｖｃｃから、スイッチング素子Ｑ１を経由して、ヒーター部３（ＰＴＣサーミスタ素子ＰＴＣ１〜３）にも電力が供給される。
【００５３】
電力の供給を受けたヒーター部３（ＰＴＣサーミスタ素子ＰＴＣ１〜３）は、発熱を開始する。
【００５４】
更に電力の供給が続き、ヒーター部３（ＰＴＣサーミスタ素子ＰＴＣ１〜３）の温度が設定温度である４０℃を超え、更にＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１の温度が設定温度である４０℃を超えると、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１の抵抗値が閾値抵抗値５．６ｋΩよりも小さくなり、温度検出用電圧が比較用電圧よりも小さくなり、コンパレータ素子Ｃｍｐ１の出力端子から正の最大電圧が出力され、スイッチング素子Ｑ１をオフにする。この結果、ヒーター部３（ＰＴＣサーミスタ素子ＰＴＣ１〜３）への電力の供給は停止され、ヒーター部３は発熱を停止する。
【００５５】
そして、ヒーター部３の温度が下がり、更にＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１の温度が下がり、設定温度である４０℃を下回り、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１の抵抗値が閾値抵抗値５．６ｋΩよりも大きくなり、温度検出用電圧が比較用電圧よりも大きくなると、コンパレータ素子Ｃｍｐ１の出力端子から再び負の最大電圧が出力され、スイッチング素子Ｑ１をオンにする。この結果、ヒーター部３への電力の供給が再開され、ヒーター部３は発熱を再開する。
【００５６】
定温発熱装置１００は、以上のように、ヒーター部３（ＰＴＣサーミスタ素子ＰＴＣ１〜３）が、発熱の停止と再開を繰り返すことにより、設定温度である４０℃近傍の温度で、安定した熱供給をおこなう。
【００５７】
図３に、電源スイッチであるＳＷ１をオンにしてからの、アルミニウムなどからなる保熱板１の温度変化をグラフとして示す。なお、図３においては、一部の時間を拡大して示している。なお、保熱板１の温度は、熱電対により測定した。
【００５８】
図３から分かるように、定温発熱装置１００の保熱板１は、ＳＷ１をオンにしてから約１．３秒で、設定温度である４０℃に達し、応答速度が非常に速い。
【００５９】
また、定温発熱装置１００の保熱板１は、その後も、設定温度である４０℃近傍の温度に維持されて、安定した熱供給をおこなっている。
【００６０】
以上説明したように、定温発熱装置１００は、設定温度を超えると発熱素子（ＰＴＣサーミスタ素子ＰＴＣ１〜３）への電力の供給が停止されるため、安全性が高く、消費電力が小さい。また、定温発熱装置１００は、アナログ回路で構成されており、高価なアナログ・デジタル・コンバータ（ＡＤＣ）などが不要であり、安価に作製することができる。また、定温発熱装置１００は、応答速度が非常に速い。更に、定温発熱装置１００は、発熱素子として、ＰＴＣサーミスタ素子ＰＴＣ１〜３を使用しているため、誤作動により設定温度よりも異常に温度が上昇しても、ＰＴＣサーミスタ素子ＰＴＣ１〜３の抵抗値が上昇してそれ以上の温度の上昇を抑えることができるため、より安全性が高くなっている。
【００６１】
［第２実施形態］
図４に、第２実施形態にかかる定温発熱装置２００を示す。ただし、図２は、定温発熱装置２００の等価回路図である。
【００６２】
定温発熱装置２００は、図１および図２に示した、第１実施形態にかかる定温発熱装置１００から、温度検出用分圧回路、比較用分圧回路などに変更を加えた。
【００６３】
具体的には、定温発熱装置２００は、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１と抵抗素子Ｒ１１とを直列に接続して温度検出用分圧回路を構成し、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１側の端部をスイッチＳＷ１の負荷側（電源Ｖｃｃと反対の側）に接続し、抵抗素子Ｒ１１の端部をグランドに接続した。そして、温度検出用分圧回路のＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１と抵抗素子Ｒ１１との接続点を、定温発熱装置１００とは異なり、コンパレータ素子Ｃｍｐ１の非反転入力端子＋に接続した。
【００６４】
また、定温発熱装置２００は、抵抗素子Ｒ１２と抵抗素子Ｒ１３とを直列に接続して比較用分圧回路を構成し、抵抗素子Ｒ１２側の端部をスイッチＳＷ１の負荷側に接続し、抵抗素子Ｒ１３側の端部をグランドに接続した。そして、比較用分圧回路の抵抗素子Ｒ１２と抵抗素子Ｒ１３との接続点を、定温発熱装置１００とは異なり、コンパレータ素子Ｃｍｐ１の反転入力端子−に接続した。
【００６５】
定温発熱装置２００の各素子の抵抗値を表２に示す。
【００６６】
【表２】
2017059459.tif 000004
定温発熱装置２００も、定温発熱装置１００と同様に、設定温度が４０℃に設定されている。
【００６７】
ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１にも、定温発熱装置１００と同様に、４０℃のときに５．６ｋΩの抵抗値を示す素子を使用しており、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１の閾値抵抗値は５．６ｋΩである。
【００６８】
ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１は、自身の温度が４０℃のときに、閾値抵抗値である５．６ｋΩの抵抗値を示す。また、自身の温度が４０℃を下回るときに、閾値抵抗値である５．６ｋΩよりも高い抵抗値を示す。また、自身の温度が４０℃を超えるときに、閾値抵抗値である５．６ｋΩよりも低い抵抗値を示す。
【００６９】
表２に示すように、定温発熱装置２００において、抵抗素子Ｒ１１は４．７ｋΩに、抵抗素子Ｒ１２は５．６ｋΩに、抵抗素子Ｒ１３は４．７ｋΩに、それぞれ設定されている。
【００７０】
定温発熱装置２００においては、比較用電圧は、常時、約２．７４Ｖである。
【００７１】
また、温度検出用電圧は、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１の温度が設定温度の４０℃で、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１の抵抗値が閾値抵抗値である５．６Ωのときに、約２．７４Ｖである。
【００７２】
比較用電圧の算出式と、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１の温度が４０℃であるときの温度検出用電圧の算出式とを表２に示す。
【００７３】
温度検出用電圧は、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１の温度が４０℃であるとき約２．７４Ｖであるが、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１の温度が４０℃よりも低くなると、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１の抵抗値が５．６ｋΩよりも大きくなるため、温度検出用電圧は２．７４Ｖよりも小さくなる。なお、この挙動は、温度検出用分圧回路の構成、配線が異なっているため、第１実施形態の定温発熱装置１００の挙動と逆になっている。
【００７４】
そして、反対に、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１の温度が４０℃を上回ると、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１の抵抗値が５．６ｋΩよりも小さくなるため、温度検出用電圧は２．７４Ｖよりも大きくなる。この挙動も、温度検出用分圧回路の構成、配線が異なっているため、第１実施形態の定温発熱装置１００の挙動と逆になっている。
【００７５】
定温発熱装置２００においても、比較用電圧と温度検出用電圧との大小を、コンパレータ素子Ｃｍｐ１で比較し、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１の温度を検出して、スイッチング素子Ｑ１のオンとオフとを制御する。
【００７６】
具体的には、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣの抵抗値が閾値抵抗値５．６ｋΩよりも大きく、温度検出用電圧が比較用電圧よりも小さい（温度検出用電圧＜比較用電圧）場合に、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１の温度が設定温度である４０℃よりも低いと判断し、コンパレータ素子Ｃｍｐ１の出力端子から負の最大電圧を出力してスイッチング素子Ｑ１をオンにし、電源Ｖｃｃからヒーター部３に電力を供給する。
【００７７】
逆に、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣの抵抗値が閾値抵抗値５．６ｋΩよりも小さく、温度検出用電圧が比較用電圧よりも大きい（温度検出用電圧＞比較用電圧）場合に、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１の温度が設定温度である４０℃よりも高いと判断し、コンパレータ素子Ｃｍｐ１の出力端子から正の最大電圧を出力してスイッチング素子Ｑ１をオフにし、電源Ｖｃｃからヒーター部３への電力の供給を停止する。
【００７８】
定温発熱装置２００は、定温発熱装置１００とは異なる、温度検出用分圧回路、比較用分圧回路の構成、配線を備えるが、定温発熱装置１００と同様に、設定温度である４０℃近傍の温度で、安定した熱供給をおこなうことができる。
【００７９】
［第３実施形態］
図５に、第３実施形態にかかる定温発熱装置３００を示す。ただし、図５は、定温発熱装置３００の等価回路図である。
【００８０】
定温発熱装置３００は、図１および図２に示した、第１実施形態にかかる定温発熱装置１００の抵抗素子Ｒ３を、抵抗素子Ｒ３１とスイッチＳＷ２とが直列に接続された直列回路と、抵抗素子Ｒ３２とスイッチＳＷ３とが直列に接続された直列回路とが並列に接続された回路に置換えた。なお、図５においては、便宜上、抵抗素子Ｒ３１と抵抗素子Ｒ３２とを併せて、符号Ｒ３で示している。
【００８１】
定温発熱装置３００の各素子の抵抗値を表３に示す。
【００８２】
【表３】
2017059459.tif 000005
表３に示すとおり、定温発熱装置３００は、抵抗素子Ｒ３１を５．６ｋΩに、抵抗素子Ｒ３２を６．８ｋΩに、それぞれ設定している。なお、符号Ｒ３で示す抵抗素子Ｒ３１と、抵抗素子Ｒ３２の合成抵抗値は、スイッチＳＷ２がオンで、スイッチＳＷ３がオフのときに５．６ｋΩ、スイッチＳＷ２とスイッチＳＷ３の両方がオンのときに３．１ｋΩになる。
【００８３】
この結果、定温発熱装置３００は、スイッチＳＷ２をオン、スイッチＳＷ３をオフにすることにより、比較用電圧を約３．２６Ｖに設定することができる。また、スイッチＳＷ２とスイッチＳＷ３の両方をオンにすることにより、比較用電圧を約２．３８Ｖに設定することができる。それぞれの算出式を表３に示す。
【００８４】
一方、定温発熱装置３００のＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１は、定温発熱装置１００のＮＴＣ素子ＮＴＣ１と同一種類のものであるが、負の抵抗温度係数を備え、４０℃のときに５．６ｋΩの抵抗値を示し、６０℃のときに３．１ｋΩの抵抗値を示す。
【００８５】
この結果、定温発熱装置３００は、温度検出用電圧が、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１の温度が４０℃のときに約３．２６Ｖになり、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１の温度が６０℃のときに約２．３８Ｖになる。それぞれの算出式を表３に示す。
【００８６】
以上より、定温発熱装置３００は、スイッチＳＷ２とスイッチＳＷ３を切り替えることにより、設定温度を変更することが可能になっている。具体的には、スイッチＳＷ２をオン、スイッチＳＷ３をオフにすることにより、設定温度を４０℃に設定することができる。また、スイッチＳＷ２とスイッチＳＷ３の両方をオンにすることにより、設定温度を６０℃に設定することができる。
【００８７】
本発明においては、定温発熱装置３００のように、設定温度を可変にすることができる。
【００８８】
［第４実施形態］
図６に、第４実施形態にかかる定温発熱装置４００を示す。ただし、図６は、定温発熱装置４００の等価回路図である。
【００８９】
定温発熱装置４００は、図１および図２に示した、第１実施形態にかかる定温発熱装置１００の抵抗素子Ｒ３を、可変抵抗器Ｒ３３に置換えた。可変抵抗器Ｒ３３は、抵抗値を、たとえば、０ｋΩ〜１０ｋΩの範囲で変更することができる。
【００９０】
定温発熱装置４００は、可変抵抗器Ｒ３３を調整することにより、設定温度を連続的に変化させることができる。
【００９１】
［第５実施形態］
図７に、第５実施形態にかかる定温発熱装置５００を示す。ただし、図７は、定温発熱装置５００の等価回路図である。
【００９２】
定温発熱装置５００は、図１および図２に示した、第１実施形態にかかる定温発熱装置１００の、ＰＴＣサーミスタ素子ＰＴＣ１、ＰＴＣ２、ＰＴＣ３が並列に接続されたヒーター部３を、１つのヒーター素子１３に置換えた。
【００９３】
ヒーター素子１３は、図示しないが、基板上に発熱抵抗部が形成され、発熱抵抗部を絶縁性かつ耐熱性の外層材で被覆した構造からなる。
【００９４】
本発明において、ヒーター部（発熱素子）の構成は任意であり、様々な発熱素子を使用することができる。
【００９５】
［第６実施形態］
第６実施形態として、第１実施形態にかかる定温発熱装置１００を使用して、ヘヤードライヤー玩具（図示せず）を作製した。
【００９６】
ヘヤードライヤー玩具は、筒状の本体内部に定温発熱装置１００が配置され、同じく本体内部に配置されたモータにより回転するプロペラにより、温風を外部に吹き出すことができる。
【００９７】
本実施形態のヘヤードライヤー玩具は、第１実施形態にかかる定温発熱装置１００を使用しているため、安全性が高く、消費電力も小さく、応答速度が速いためスイッチを入れてから短い時間で温風が吹き出す。
【００９８】
［第７実施形態］
第７実施形態として、第１実施形態にかかる定温発熱装置１００を使用して、パチンコ装置（図示せず）を作製した。
【００９９】
パチンコ装置は、遊技者が握るハンドル近傍に定温発熱装置１００が埋設されており、入賞した場合（当たりを引き当てた場合）や、あるいは入賞が確定した場合（その後入賞することが確定した場合）に、発熱して、入賞または入賞の確定を遊技者に知らせることができる。
【０１００】
定温発熱装置１００が埋設され近傍に、温度により色彩が変化するサーモテープを貼着しておき、色彩によって、入賞または入賞の確定を遊技者に知らせるようにしても良い。
本実施形態のパチンコ装置は、発熱して、入賞または入賞の確定を遊技者に知らせるため、遊技性（遊技の楽しさ）が向上している。
【０１０１】
［第８実施形態］
第８実施形態として、第１実施形態にかかる定温発熱装置１００を使用して、アイスクリームなどの低温の食品を掬うスプーン（図示せず）を作製した。具体的には、スプーンの匙部近傍に、定温発熱装置１００を埋設した。
【０１０２】
本実施形態のスプーンは、第１実施形態にかかる定温発熱装置１００を使用しているため、安全性が高く、消費電力が小さい。また、本実施形態のスプーンは応答速度が速いため、スイッチを入れてから短い時間で温度が上昇し、アイスクリームなどの低温の食品を溶かしながら容易に掬うことができる。
【０１０３】
以上、第１実施形態〜第５実施形態にかかる定温発熱装置１００〜５００と、第６実施形態〜第８実施形態にかかる定温発熱装置１００を使用した応用製品について説明した。
しかしながら、本発明が上述した内容に限定されることはなく、発明の趣旨に沿って、種々の変更をなすことができる。
【０１０４】
たとえば、定温発熱装置１００〜４００では、発熱素子として３つのＰＴＣサーミスタ素子ＰＴＣ１〜３を並列に接続して使用したが、発熱素子はＰＴＣサーミスタ素子には限られず、定温発熱装置５００のようにヒーター素子であっても良いし、その他の種類のものであっても良い。また、ＰＴＣサーミスタ素子を使用する場合であっても、その個数は３つには限定されず、１つでも良く、２つ、または、４つ以上であっても良い。すなわち、使用するＰＴＣサーミスタ素子の抵抗値や、必要な発熱量などに応じて任意に選定することができる。
【０１０５】
また、定温発熱装置１００〜５００では、温度検出用分圧回路、比較用分圧回路、発熱素子（ＰＴＣサーミスタ素子ＰＴＣ１〜３やヒーター素子１３）の全てに、１つの電源Ｖｃｃ（直流６Ｖ）から電力を供給しているが、これらは、別々の電源から供給されるものであっても良い。また、温度検出用分圧回路、比較用分圧回路、発熱素子に対して印加される電圧は、６Ｖには限定されない。更に、温度検出用分圧回路、比較用分圧回路、発熱素子に対し、異なる電圧が印加されても良い。
【０１０６】
更に、定温発熱装置１００〜５００では、ＮＴＣサーミスタ素子ＮＴＣ１に、４０℃において５．６ｋΩの抵抗値を示すものを使用したが、使用するＮＴＣサーミスタ素子の抵抗温度特性は任意であり、実施形態において使用したものには限られない。
【符号の説明】
【０１０７】
１・・・保熱板
２・・・回路基板
３・・・ヒーター部
４ａ、４ｂ、４ｃ・・・回路配線
５ａ、５ｂ、５ｃ・・・リード線
１３・・・ヒーター素子
Ｖｃｃ・・・電源
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３・・・スイッチ
ＰＴＣ１、ＰＴＣ２、ＰＴＣ３・・・ＰＴＣサーミスタ素子（発熱素子）
ＮＴＣ１・・・ＮＴＣサーミスタ素子
Ｃｍｐ１・・・コンパレータ素子
Ｑ１・・・スイッチング素子
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ１１，Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ３１、Ｒ３２・・・抵抗素子
１００、２００、３００、４００、５００・・・定温発熱装置
【図１】
2017059459.tif 000006
【図２】
2017059459.tif 000007
【図３】
2017059459.tif 000008
【図４】
2017059459.tif 000009
【図５】
2017059459.tif 000010
【図６】
2017059459.tif 000011
【図７】
2017059459.tif 000012