(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向の両端に電圧が印加されて発熱する炭素系材料を主成分とするシート状からなる帯状形状の発熱体と、
前記発熱体の端部を挟持せしめる保持具と、
前記発熱体の両端に電力を供給する電力供給部材と、
発熱体、保持具及び電力供給部材を内包する容器と、により構成された発熱体ユニットであって、
前記発熱体は、厚み方向において複数の層が互いに空隙を形成しながら積層され、かつその積層された各層に流れる電流を制御する電流阻害部が形成されており、
前記電流阻害部は、前記発熱体の厚み方向に応力を加えて形成されることにより前記発熱体長手方向に流れる電流を阻害する第一の電流阻害部を有し、
前記第一の電流阻害部は、前記発熱体の長手方向に沿って互いに対向する一対の側縁それぞれに互いに対向する側縁に向かって延設するように形成され、かつ前記発熱体の長手方向に沿って各側縁に所定の配置間隔を有して複数個配置されるとともに、前記各側縁から延設された先端部が前記長手方向に直交する帯幅方向に対し所定の幅を有するよう形成されて導通路が設けられることにより、前記導通路は前記長手方向に沿って形成された電流経路となる一方の第一の電流阻害部と、
当該一方の第一の電流阻害部の間で、前記発熱体の前記帯幅の中央部に位置して前記一方の第一の電流阻害部と所定の配置間隔を有しながら並行になるように前記両側縁に向けて延設し、かつ、発熱体の一対の対向する両側縁にそれぞれ導通路を残して形成される他方の第一の電流阻害部と、で構成され、
前記保持具の近傍に位置する前記発熱体の部分に配置された前記一方の第一の電流阻害部の間に、発熱体の前記帯幅の中央部に位置した発熱体の一対の対向する両側縁側にそれぞれ導通路を残して形成される他方の第一の電流阻害部が設けられるとともに、その他方の第一の電流阻害部が前記保持具に近づくに従って短くなるように形成されることにより、少なくとも前記両側縁側の一方に位置する導通路の幅が前記保持具に近づくに従って広がるよう構成された発熱体ユニット。
【請求項２】
前記保持具の近傍に位置する前記発熱体の部分に配置された前記一方の第一の電流阻害部の間に、発熱体の前記帯幅の中央部に位置した発熱体の一対の対向する両側縁側にそれぞれ導通路を残して形成される他方の第一の電流阻害部が設けられるとともに、その一方の第一の電流阻害部の前記側縁からその側縁を起点に延びる前記一方の第一の電流阻害部の延設先端部までの長さが前記保持具に近づくに従って短くなるように形成されることにより、少なくとも前記両側縁側の一方に位置する導通路の幅が前記保持具に近づくに従って広がるようになることを特徴とする請求項１に記載の発熱体ユニット。
【請求項３】
長手方向の両端に電圧が印加されて発熱する炭素系材料を主成分とするシート状からなる帯状形状の発熱体と、
前記発熱体の端部を挟持せしめる保持具と、
前記発熱体の両端に電力を供給する電力供給部材と、
発熱体、保持具及び電力供給部材を内包する容器と、により構成された発熱体ユニットであって、
前記発熱体は、厚み方向において複数の層が互いに空隙を形成しながら積層され、かつその積層された各層に流れる電流を制御する電流阻害部が形成されており、
前記電流阻害部は、前記発熱体の厚み方向に応力を加えて形成されることにより前記発熱体長手方向に流れる電流を阻害する第一の電流阻害部を有し、
前記電流阻害部は、前記発熱体長手方向に直交する前記発熱体の帯幅方向の中央部に延設され、かつ前記長手方向に沿って所定の間隔を有して複数個配置するように形成される前記第一の電流阻害部と、前記第一の電流阻害部の両延設先端部に前記第一の電流阻害部に連結され、前記長手方向に延設される第二の電流阻害部と、が前記発熱体の厚み方向に応力を加えてそれぞれ形成された電流阻害部の列を単数あるいは複数個並列して設けられた発熱体ユニット。
【請求項４】
長手方向の両端に電圧が印加されて発熱する炭素系材料を主成分とするシート状からなる帯状形状の発熱体と、
前記発熱体の端部を挟持せしめる保持具と、
前記発熱体の両端に電力を供給する電力供給部材と、
発熱体、保持具及び電力供給部材を内包する容器と、により構成された発熱体ユニットであって、
前記発熱体は、厚み方向において複数の層が互いに空隙を形成しながら積層され、かつその積層された各層に流れる電流を制御する電流阻害部が形成されており、
前記電流阻害部は、前記発熱体の厚み方向に応力を加えて形成されることにより前記発熱体長手方向に流れる電流を阻害する第一の電流阻害部を有し、
前記電流阻害部は、前記発熱体長手方向に直交する前記発熱体の帯幅方向の互いに対向する一対の側縁の少なくとも一方の側縁から対向する他方の側縁に向かって延設し、かつ前記発熱体の長手方向に沿って所定の配置間隔を有して複数個配置される前記第一の電流阻害部と、前記各第一の電流阻害部の延設された延設先端部に前記第一の電流阻害部に連結された第二の電流阻害部と、が前記発熱体の厚み方向に応力を加えてそれぞれ形成された発熱体ユニット。
【請求項５】
前記第一の電流阻害部を前記発熱体の対向する両側縁それぞれに前記発熱体の長手方向に沿って所定の配置間隔を有して複数個配置し、かつ、前記各第一の電流阻害部の延設された延設先端部に前記第一の電流阻害部に実質的に連通された第二の電流阻害部がそれぞれ形成されるとともに、一方の側縁側に向けられた第二の電流阻害部と他方の側縁側に向けられた第二の電流阻害部とが長手方向に沿って千鳥状に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の発熱体ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱手段の熱源として使用される発熱体ユニット及びその発熱体ユニットを用いた加熱装置に関し、特に、発熱体として炭素系物質を主成分としシート状に形成された発熱体を使用し熱源として優れた発熱特性を有する発熱体ユニット及びその発熱体ユニットを用いた加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の発熱体ユニットに用いられた薄板長尺の炭素質発熱体としては、特許文献１に開示されている。特許文献１に開示されている炭素質発熱体は、その炭素質発熱体に電力を供給する端子部間、すなわち特許文献１に示す薄板長尺の炭素質発熱体においては両端部間を結ぶ長手方向に沿って互いに対向する一対の側縁それぞれに、長手方向に対して直交するように一方の側縁から他方の側縁手前の位置までレーザー加工により切り込まれて形成されたスリットが複数配設されている。一方の側縁にそれぞれ形成された複数のスリットと他方の側縁にそれぞれ形成された複数のスリットとは互いに相対向し、かつ長手方向に沿って隣り合う位置、すなわち千鳥状の位置に配置されている。この千鳥状に配置されたスリットは、通電部分（以下、電流流路と言う）となる隣り合うスリット同士の間隔幅を所望の長さに決めることにより発熱体全体の電気的抵抗値を変えている。
【０００３】
又、特許文献２には、炭素繊維からなる長手方向に延びる帯体状の発熱体が開示されている。特許文献２に開示されている炭素繊維からなる発熱体は、長手方向に沿って互いに対向する一対の側縁それぞれに、長手方向に対して直交するように一方の側縁から長手方向の中心線方向に向かって切り込みが複数個形成されている。そして、それらの切り込みはその長手方向の中心線近傍の電流流路である発熱領域を切断しないように形成されている。その結果、発熱領域を除く各切り込み間に形成された領域が放熱領域として形成されることとなっている。
【特許文献１】特開２００６−０４９０８８号公報
【特許文献２】特開２００７−１０３２９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された第１の従来例の構成においては、炭素質発熱体はその長手方向に対し千鳥状にスリットを設けることにより略均一な流路幅を有した波形状の電流流路が発熱領域として形成されることとなり、発熱部が形成されている。この様に限られた発熱体の板面面積内に、短絡や放電現象が起こりえない程度のスリットを設け、かつできるだけ電流流路の長さを設けて消費電力を上げようとしているが、発熱体材料として所定の剛性を有していないと、スリットにより発熱体に撓み、捩じれが生じて短絡や放電現象等の品質に問題が生じる恐れがでてくる。
【０００５】
また、特許文献２に開示された第２の従来例においては、発熱体は長手方向の中心線近傍の電流流路である発熱領域と発熱領域を除く各切り込み間に形成された領域が放熱領域として構成されているが、切り込みあるいは開口部により形成された放熱部分では発熱領域と放熱領域との境界が不明瞭なため、発熱体長手方向における抵抗値がばらつき、発熱体の正確な抵抗値設定が困難で製品設計上問題となる。また、前記抵抗値がばらつきの影響により放熱領域においては温度バラツキが生じて熱ストレスが発生し、最悪の場合には発熱体を構成する炭素繊維が断線する可能性もある。
【０００６】
本発明は、従来例における課題を解決するものであり、炭素系材料を主成分とし厚み方向に積層された構造で、かつ面方向に等方向性を有する高熱伝導率のシート状の発熱体を用い、厚み方向に応力を加えることにより電流阻害部を形成することで限られた発熱体の面積内で安定した任意の抵抗値を得ることが出来る。また、電流阻害部を組み合わせ配置することにより、発熱体として正確な抵抗値を得る事が出来るとともに、放熱効果の大きい発熱体ユニット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】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の第１の観点の発熱体ユニットは、
長手方向の両端に電圧が印加されて発熱する炭素系材料を主成分とするシート状からなる帯状形状の発熱体と、
前記発熱体の端部を挟持せしめる保持具と、
前記発熱体の両端に電力を供給する電力供給部材と、
発熱体、保持具及び電力供給部材を内包する容器と、により構成された発熱体ユニットであって、
前記発熱体は、厚み方向において複数の層が互いに空隙を形成しながら積層され、かつその積層された各層に流れる電流を制御する電流阻害部が形成されており、
前記電流阻害部は、前記発熱体の厚み方向に応力を加えて形成されることにより前記発熱体長手方向に流れる電流を阻害する第一の電流阻害部を有し、
前記第一の電流阻害部は、前記発熱体の長手方向に沿って互いに対向する一対の側縁それぞれに互いに対向する側縁に向かって延設するように形成され、かつ前記発熱体の長手方向に沿って各側縁に所定の配置間隔を有して複数個配置されるとともに、前記各側縁から延設された先端部が前記長手方向に直交する帯幅方向に対し所定の幅を有するよう形成されて導通路が設けられることにより、前記導通路は前記長手方向に沿って形成された電流経路となる一方の第一の電流阻害部と、
当該一方の第一の電流阻害部の間で、前記発熱体の前記帯幅の中央部に位置して前記一方の第一の電流阻害部と所定の配置間隔を有しながら並行になるように前記両側縁に向けて延設し、かつ、発熱体の一対の対向する両側縁にそれぞれ導通路を残して形成される他方の第一の電流阻害部と、で構成され、
前記保持具の近傍に位置する前記発熱体の部分に配置された前記一方の第一の電流阻害部の間に、発熱体の前記帯幅の中央部に位置した発熱体の一対の対向する両側縁側にそれぞれ導通路を残して形成される他方の第一の電流阻害部が設けられるとともに、その他方の第一の電流阻害部が前記保持具に近づくに従って短くなるように形成されることにより、少なくとも前記両側縁側の一方に位置する導通路の幅が前記保持具に近づくに従って広がるよう構成されている。この様に構成された本発明の第１の観点の発熱体ユニットは、安定した任意の抵抗値を得ることが可能で長寿命の熱源となる発熱体ユニットを提供することが可能となる。また、この様に構成された本発明の第１の観点の発熱体ユニットは、限られた発熱体面積内で安定した任意の抵抗値を得ることができ高容量の発熱体を提供することが可能となる。また、この様に構成された本発明の第１の観点の発熱体ユニットは、発熱体の前記帯幅の中央部に配置された他方の第一の電流阻害部には発熱体の長手方向の引張りに対し強度を有し、かつ形状変形による弾性特性を有することとなるので、熱サイクルにより発生する発熱体の伸縮対し常に追従し、発熱体が切断することが防止できることとなる。さらに、この様に構成された本発明の第１の観点の発熱体ユニットは、保持具の近づくに従って他方の第一の電流阻害部における導通路の幅が徐々に広くなっていくので、落下、衝撃、振動の際に応力を分散することとなって発熱体が切断されることを防止することができるとともに、発熱体のねじれ防止にも有効である。
【００１１】
本発明の第２の観点の発熱体ユニットは、前記第１の観点における前記保持具の近傍に位置する前記発熱体の部分に配置された前記一方の第一の電流阻害部の間に、発熱体の前記帯幅の中央部に位置した発熱体の一対の対向する両側縁側にそれぞれ導通路を残して形成される他方の第一の電流阻害部が設けられるとともに、その一方の第一の電流阻害部の前記側縁からその側縁を起点に延びる前記一方の第一の電流阻害部の延設先端部までの長さが前記保持具に近づくに従って短くなるように形成されることにより、少なくとも前記両側縁側の一方に位置する導通路の幅が前記保持具に近づくに従って広がるようになる。この様に構成された本発明の第２の観点の発熱体ユニットは、保持具の近づくに従って前記第一の電流阻害部の延設先端部側に位置する導通路の幅が徐々に広くなっていくので、落下、衝撃、振動の際に応力を分散することとなって発熱体が切断されることを防止することができるとともに、発熱体のねじれ防止にも有効である。
【００１３】
本発明の第３の観点の発熱体ユニットは、
長手方向の両端に電圧が印加されて発熱する炭素系材料を主成分とするシート状からなる帯状形状の発熱体と、
前記発熱体の端部を挟持せしめる保持具と、
前記発熱体の両端に電力を供給する電力供給部材と、
発熱体、保持具及び電力供給部材を内包する容器と、により構成された発熱体ユニットであって、
前記発熱体は、厚み方向において複数の層が互いに空隙を形成しながら積層され、かつその積層された各層に流れる電流を制御する電流阻害部が形成されており、
前記電流阻害部は、前記発熱体の厚み方向に応力を加えて形成されることにより前記発熱体長手方向に流れる電流を阻害する第一の電流阻害部を有し、
前記電流阻害部は、前記発熱体長手方向に直交する前記発熱体の帯幅方向の中央部に延設され、かつ前記長手方向に沿って所定の間隔を有して複数個配置するように形成される前記第一の電流阻害部と、前記第一の電流阻害部の両延設先端部に前記第一の電流阻害部に連結され、前記長手方向に延設される第二の電流阻害部と、が前記発熱体の厚み方向に応力を加えてそれぞれ形成された電流阻害部の列を単数あるいは複数個並列して設けられている。この様に構成された本発明の第３の観点の発熱体ユニットは、第二の電流阻害部により前記発熱体の長手方向に流れる電流の一部が発熱体の帯幅方向に流れる電流となることを阻害せしめているので、安定した電流が流れる電流経路を確保できる。また、この様に構成された本発明の第３の観点の発熱体ユニットは、第一の電流阻害部と第二の電流阻害部とが発熱体に対し歪が発生し難い位置に形成されることになるので、発熱体のねじれ、変形に対し優れた安定性を有する発熱体ユニットを提供することが可能となる。
【００１４】
本発明の第４の観点の発熱体ユニットは、
長手方向の両端に電圧が印加されて発熱する炭素系材料を主成分とするシート状からなる帯状形状の発熱体と、
前記発熱体の端部を挟持せしめる保持具と、
前記発熱体の両端に電力を供給する電力供給部材と、
発熱体、保持具及び電力供給部材を内包する容器と、により構成された発熱体ユニットであって、
前記発熱体は、厚み方向において複数の層が互いに空隙を形成しながら積層され、かつその積層された各層に流れる電流を制御する電流阻害部が形成されており、
前記電流阻害部は、前記発熱体の厚み方向に応力を加えて形成されることにより前記発熱体長手方向に流れる電流を阻害する第一の電流阻害部を有し、
前記電流阻害部は、前記発熱体長手方向に直交する前記発熱体の帯幅方向の互いに対向する一対の側縁の少なくとも一方の側縁から対向する他方の側縁に向かって延設し、かつ前記発熱体の長手方向に沿って所定の配置間隔を有して複数個配置される前記第一の電流阻害部と、前記各第一の電流阻害部の延設された延設先端部に前記第一の電流阻害部に連結された第二の電流阻害部と、が前記発熱体の厚み方向に応力を加えてそれぞれ形成されたている。この様に構成された本発明の第４の観点の発熱体ユニットは、第二の電流阻害部により前記発熱体の長手方向に流れる電流の一部が発熱体の板幅方向に流れる電流となることを阻害せしめているので、安定した電流が流れる電流経路を確保できる。
【００１５】
本発明の第５の観点の発熱体ユニットは、前記第４の観点における前記第一の電流阻害部を前記発熱体の対向する両側縁それぞれに前記発熱体の長手方向に沿って所定の配置間隔を有して複数個配置し、かつ、前記各第一の電流阻害部の延設された延設先端部に前記第一の電流阻害部に実質的に連通された第二の電流阻害部がそれぞれ形成されるとともに、一方の側縁側に向けられた第二の電流阻害部と他方の側縁側に向けられた第二の電流阻害部とが長手方向に沿って千鳥状に配置されている。この様に構成された本発明の第５の観点の発熱体ユニットは、第二の電流阻害部が長手方向に沿って千鳥状に配置されているので、より安定した抵抗値の設定が出来き、その結果として発熱体温度分布のバラツキも少ない発熱体ユニットを提供することが可能となる。
【００１８】
本発明のその他の観点の発熱体ユニットは、前記観点における前記発熱体の長手方向に沿って同一側縁に設けられた前記各第一の電流阻害部の隣同士の離反距離を示す配置間隔Ｌ２と、前記第一の電流阻害部の延設先端部にそれぞれ設けられた前記各第二の電流阻害部の隣同士の離反間隔Ｌ１との関係が、Ｌ１／Ｌ２＝０．２〜０．９である。この様に構成された本発明に係る発熱体ユニットは、効率のよい放熱を実現できる発熱体ユニットを提供することが可能となる。
【００１９】
本発明のその他の観点の発熱体ユニットは、前記観点において、前記保持具の近傍に位置する前記発熱体の部分に前記第一の電流阻害部を形成し、その前記第一の電流阻害部の延設先端部を前記保持部から離反する方向に延設し、かつ対向する第二の電流阻害部間に形成された通電領域の幅を少なくする方向に傾斜するように屈曲せしめるように延設することにより、通電領域の電流を制御する。この様に構成された本発明に係る発熱体ユニットは、保持具近傍で温度勾配をもたすことで発熱体に局部的な熱ストレスが与えられることを排除し長寿命な発熱体ユニットを提供することが可能となる。
【００２０】
本発明のその他の観点の発熱体ユニットは、前記観点における前記保持具の近傍に位置する前記発熱体に、その発熱体の長手方向に沿って互いに対向する一対の側縁の少なくとも一方の側縁から対向する他方の側縁に向かって延設する前記第一の電流阻害部が前記長手方向に沿って所定の配置間隔を有して複数個配置されるとともに、前記側縁からその側縁を起点に延びる前記第一の電流阻害部の延設先端部までの長さが前記保持具に近づくに従って短くなるように形成されることにより、前記第一の電流阻害部の延設先端部側に位置する導通路の幅が前記保持具に近づくに従って広がるようになっている。この様に構成された本発明に係る発熱体ユニットは、保持具の近づくに従って前記第一の電流阻害部の延設先端部側に位置する導通路の幅が徐々に広くなっていくので、落下、衝撃、振動の際に応力を分散することとなって発熱体が切断されることを防止することができるとともに、発熱体のねじれ防止にも有効である。
【００２１】
本発明のその他の観点の発熱体ユニットは、前記観点における前記発熱体が、板面方向に二次元的等方向性の熱伝導性を有する構成である。この様に構成された本発明に係る発熱体ユニットは、長寿命の熱源となる発熱体ユニットを提供することが可能となる。
【００２２】
本発明のその他の観点の発熱体ユニットは、前記観点における前記発熱体が、フィルムシート材により積層された厚み３００μｍ以下のシート状である。この様に構成された本発明に係る発熱体ユニットは、積層されるフィルムシート材の枚数を調整することにより抵抗値を変えることができるので、消費電力の制御が容易となる。
【００２３】
本発明のその他の観点の発熱体ユニットは、前記観点における前記容器が、耐熱性を有するガラス管又はセラミックス管のいずれかであり、前記容器内に不活性ガスを封入した構成である。この様に構成された本発明に係る発熱体ユニットは、容器内に封入した不活性ガスにより、通電した時等に生じる発熱体と空気内の酸素等の成分との反応を抑制できるので、品質が保証されることとなる。又、発熱体が低温度の発熱であっても空気内の酸素等の成分と反応して燃え易い材料である場合、容器内に封入した不活性ガスにより高温度の発熱が可能となる。
【００２４】
本発明のその他の観点の加熱装置は、前記観点における発熱体ユニットを有する加熱装置である。この様に構成された本発明に係る加熱装置は、安定した任意の抵抗値を得ることが可能で長寿命の熱源となる発熱体ユニットの効果により、品質の安定したものとなる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の発熱体ユニットにおいて、帯状形状の発熱体として炭素系材料を主成分としたシート材がその厚み方向に積層された状態で形成されたシート材の発熱体を用い、その発熱体にその厚み方向に応力を加えて電流阻害部が形成されることにより発熱体全体の抵抗値の調整が容易な発熱体を提供することができることとなる。これにより、厚み方向への放熱効果が良好で温度バラツキが小さく、さらに寿命の長い発熱体ユニットを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明に係る発熱体ユニットの好適な実施の形態を添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
（実施の形態１）
本発明に係る実施の形態１の発熱体ユニットについて図１から図１０を用いて以下に説明する。実施の形態１の発熱体ユニットにおいては、発熱体は炭素系材料を主成分とした層を有し、その層の厚み方向において複数の前記層が互いに空隙を形成しながら積層された柔軟性を有したシート材であり、そのシート材は一対の対向する帯面を有することとなる帯状形状に形成されている。さらに、その発熱体には発熱体の長手方向の電流を阻害する第一の電流阻害部が形成されている。
【００２７】
図１は実施の形態１の発熱体ユニットを斜視図にて示している。帯状形状に形成された柔軟性を有したシート材からなる発熱体１（すなわち、シート状の発熱体１）は耐熱性を有する石英ガラス等からなる筒状の容器６の内部に形成された内部空間内に位置し、かつ発熱体１の長手方向と容器６の長手方向とは互いに対向して位置するように配置されている。発熱体１の両端部にはその両端部を挟持等により保持する断面が円形あるいは多角形の柱形状の保持具３がそれぞれ配置されている。例えば、この保持具３はスラスト軸に沿って２分割されており、２分割により形成された２つの分割面により発熱体１の端部が挟持される等により発熱体１の端部が保持されることとなる。
【００２８】
その保持具３は電力供給部材５の一端に形成されているバネ性をもつコイル形状部４の内径側に位置する内径空間の一部と係合しコイル形状部４により保持されている。コイル形状部４は保持具３に対し保持具３のスラスト軸に直交する方向の圧力を加えながら保持することにより、保持具３と電力供給部材５は電気的接続が行なわれるとともに、保持具３の凹部に係合された発熱体１の端部は保持具３により圧着された状態で保持具３に保持されることとなる。さらに、コイル形状部４の保持具３と係合しない内部空間の他の部分では保持具３に保持された発熱体１にその発熱体１の長手方向に常に引張力が加わるように張力を有している。
【００２９】
尚、保持具３による発熱体１の端部の保持は前記構成に限定されるものではなく、保持具３により発熱体１の端部が保持できればよい。例えば、発熱体１の端部に孔を設け、その孔に保持具３に設けた係止用突起を係合することにより発熱体１の端部を係止し保持具３より保持される、あるいは発熱体１の端部と保持具３との隙間に接着剤を充填することにより保持具３により保持されるようにしてもよい。
【００３０】
又、保持具３と電力供給部材５との電気的接続はバネ性をもつコイル形状部４よる巻き回しにより行っているが、この構成に限定されるものではなく発熱体１に直接若しくは間接的に電力を供給できる構成であればいかなる構成であってもかまわない。又、電力供給部材の一部に形成されたコイル形状部４の保持具３と係合しない他の部分は、発熱体ユニットの構成、使用状態、配置状態等の条件によっては発熱体１の両端部に配置する必要が無く、発熱体１のどちらか一方の端部側に設けるだけでもよい。
【００３１】
又、電力供給部材の一部に形成されたコイル形状部４の保持具３と係合しない他の部分は、必ずしも保持具３と係合する径と同じである必要はなく、容器６の内径に隣接する径とすることにより発熱体１の位置規制を行う効果を有するようにしてもよく、逆に、発熱体ユニット構成、例えば、発熱体１と容器６が当接しなければ必ずしも必要でないものとなる。
【００３２】
容器６はその内部空間に発熱体１、保持具３、コイル形状部４、及び電力供給部材５の一部が位置するように電力供給部材５の中間位置にて溶着され、前記容器６の内部空間は封止されている。容器６の両端より外方にそれぞれ導出された電力供給部材５の各端部は外部電力を発熱体１に供給する端子として利用される。封止された前記容器６の内部空間は空気が除去され、代わりにアルゴンガス、窒素ガス、あるいはアルゴンガスと窒素ガスの混合ガス等の不活性ガスが封入されている。
【００３３】
発熱体１には発熱体の帯幅方向、すなわち発熱体１の長手方向に対し直交し、かつ発熱体の帯面と平行方向に延設される第一の電流阻害部２（図２に示す）が形成されている、この第一の電流阻害部２は、発熱体１の帯幅方向に延設して設けられるものであり、図１では、第一の電流阻害部２として発熱体１の帯幅方向に位置する一対の対向する側縁に位置して前記各側縁より前記帯幅中央部に向けて延設され、かつ発熱体１の長手方向に直交する同一線上に対向して位置するように形成された一対の第一の電流阻害部２ａと前記帯幅中央部に位置し前記両側縁に向けて延設するように形成された第一の電流阻害部２ｂとが、発熱体１の長手方向に沿って所定の配置間隔を有して交互に配置されている。この様に一対の第一の電流阻害部２ａと第一の電流阻害部２ｂとが交互に設けられることにより、限られた発熱体１面積内で安定した任意の抵抗値を得ることができ高容量の発熱体ユニットを提供することが可能となる。
【００３４】
次に、本発明に係る実施の形態１に使用される発熱体１の詳細について説明する。発熱体１は帯状形状のシート材であり、そのシート材は対向する一対の層表面を有している。前記シート材は柔軟性を有し、かつ炭素系材料を主成分としたものであり、その厚み方向において、発熱体１の帯面に対し層表面が直線あるいは波うつ等の形状で略対向して位置した層が、互いの層表面の間に空隙を形成しながら複数個積層した状態で形成されている。この積層された各層とその各層の層表面の間に形成される空隙の形成状態のイメージは、複数回（例えば、何十回、何百回）重ね合わせるように折り曲げてパイ生地を作り、そのパイ生地を焼いて得たパイの断面形状と類似しているとも言える。すなわち、シート材の厚み方向に切断される断面形状は、隣り合う層の層表面が不規則に接合し、接合しない位置には空隙が形成されることとなる。
【００３５】
この構成により、帯面の表面において、どの場所においてもあらゆる方向の熱伝導が同等となる特性である二次元的等方向性に優れた特性を示すこととなる。尚、実施の形態１の発熱体１としては、少なくとも必要な前記熱伝導率は２００から４００Ｗ／ｍ・ｋの特性が得られることが望まれる。好ましくはそれ以上高い値となる特性がよい。又、前記シート材すなわち各層の導電率は、層表面に沿った方向（層表面方向）の導電率に対する層表面に直交する方向（層厚み方向）の導電率の比（以下、導電率比較値と言う。）は１／１０以下になるものがより好ましい。
【００３６】
本実施の形態１における発熱体となるシート材の一例は、ポリオキサジアゾール、ポリベンゾチアゾール、ポリベンゾビスチアゾール、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾビスオキサゾール、ポリ（ピロメリットイミド）、ポリ（フェニレンイソフタルアミド）、ポリ（フェニレンベンゾイミタゾール）、ポリ（フェニレンベンゾビスイミタゾール）、ポリチアゾール、ポリパラフェニレンビニレンのうちから選ばれた少なくとも１種類からなる高分子フィルムに、リン酸エステル系、リン酸カルシウム系、ポリエステル系、エポキシ系、ステアリン酸系、トリメリット酸系、酸化金属系、有機錫系、鉛系、アゾ系、ニトロン系及びスルホニルヒドラジド系の各化合物のうちから選択された少なくとも１種類のフィラーを添加し、２４００℃以上の雰囲気中にて熱処理し、焼成してグラファイト化した耐熱性を有する高配向性のグラファイトフィルムシートである。
【００３７】
このグラファイトフィルムシートは、面方向の熱伝導率６００Ｗ／ｍＫ以上の特性を有する材料となるとともに、導電率比較値が１／１０以下となる特性が得られる。又、このグラファイトフィルムシートは、高温熱処理が施されることによりフィラーがガス化して均一な発泡状態をグラファイトフィルムシート内に発生させるので、発泡した空間は空隙となり、この空隙を包む層は複数個積層された層となる。
【００３８】
次に、図２を用いて発熱体１に形成する第一の電流阻害部を説明する。図２は第一の電流阻害部が形成された際の第１の剪断断面形状例を示す断面図である。発熱体１として前記グラファイトフィルムシートを用いることで、本発明の特徴である発熱体１の第一の電流阻害部２の形成がより効果的に形成することができることとなる。
【００３９】
先ず、図２は、先端に鋭角を有するＶ字状の金属製の刃物１０（図中の二点破線）を用いて、帯状形状に形成された発熱体１の上方（図２において上方の位置）に位置する一方の帯面（以下、上方帯面と言う。）に対して、前記一方の対面に対し対向する下方（図２において下方の位置）に位置する他方の帯面（以下、下方帯面と言う。）に向かって応力が加えられ、発熱体１に形成されている複数個積層された各層が刃物１０により剪断された直後に、刃物１０が剪断を中止し上方の初期の位置に戻った時の状態を示すものであり、刃物１０により形成された空間が第一の電流阻害部２として形成されている。この時、前記発熱体１の下方帯面に形成された第一の電流阻害部２の下方先端部に位置する単数あるいは複数の層は、反発力により剪断前に接続していた初期の位置に戻り接触部分１ｂとして略戻ってくることになる。しかしながら、戻り接触部分１ｂの切断端部は刃物１０の先端部１０ｂにて剪断された後に刃物１０の側壁面傾斜部１０ａにて押し潰され、刃物１０の側壁面傾斜部１０ａに沿って前記応力方向である下方に折り曲げられた形状となるので、戻りにより隣接して位置する各戻り接触部分１ｂの切断端部は、隣接する戻り接触部分１ｂの各切断端面に対して応力が加えられ方向すなわち上方の層表面が略当接することとなる。その結果、前記導電率の比１／１０以下の特性により、電流の流れが抑制されることとなる。
【００４０】
さらに、第一の電流阻害部２として、戻り接触部分１ｂを除く上方に位置する部分には電流が流れないように離反する距離を有した空間が刃物１０により形成されている。この空間に位置する第一の電流阻害部２の側壁、すなわち刃物１０により剪断を開始する発熱体の上方帯面側の開口部周縁部分１ａから戻り接触部分１ｂ近傍までの層の切断端部は、戻り接触部分１ｂの切断端面と同様に刃物１０の先端部１０ｂにて剪断された後に刃物１０の側壁面傾斜部１０ａにて押し潰され、刃物１０の側壁面傾斜部１０ａに沿って下方に折り曲げられた形状となる、特に開口部周縁部分１ａ近傍が大きく折り曲げられた形状となる。その結果、第一の電流阻害部２の空間より確実に電流の流れが抑制されることとなるので、電流の制御が容易となる
次に図３により第一の電流阻害部２の第２の剪断断面形状例における断面図を示す。図３における第２の例と図２における第１の例と異なる点は、発熱体１に対して刃物１０を用いて上方帯面から下方帯面、すなわち上方から下方向けて応力をかけて発熱体１を剪断した後に、前記刃物１０を上方に移動させた状態を示している。この時、発熱体１は刃物１０で完全に剪断され、隣り合い。かつ層表面方向に沿って位置する戻り接触部分１ｃの切断端面同士が、電気的接触が出来ない距離を有して位置している状態を示している。したがって、第一の電流阻害部２は発熱体１の帯厚方向が全て非接触部分として電流が遮断できることとなるので、第１の例より電流の流れの抑制が確実となるので、電流の制御がより確実にできることとなる。
【００４１】
次に図４により第一の電流阻害部２の第３の剪断断面形状例における断面図を示す。図３における第２の例と図２における第１の例と異なる点は、前記発熱体１は戻り接触部分１ｂに代えて前記刃物１０で部分的に剪断され一部剪断されていない接触部分１ｄを第一の電流阻害２の下方位置に残した点である。すなわち、第一の電流阻害部２として、下方帯面側である下方に位置した接触部分１ｄを除く上方に位置する部分には電流が流れないように離反する距離を有した空間が刃物１０により形成されている。又、この空間に位置する第一の電流阻害部２の側壁、すなわち刃物１０により剪断を開始する発熱体の上方帯面側の開口部周縁部分１ａから接触部分１ｄ近傍までの層の切断端部は、図２の第一の電流阻害部２の側壁と同様に、刃物１０の先端部１０ｂにて剪断された後に刃物１０の側壁面傾斜部１０ａにて押し潰され、刃物１０の側壁面傾斜部１０ａに沿って下方に折り曲げられた形状となる、特に開口部周縁部分１ａ近傍が大きく折り曲げられた形状となる。その結果、第一の電流阻害部２の空間より確実に電流の流れが抑制され、接触部分１ｄの厚みを調整することにより電流の値を調整できるので、電流の制御が容易となる。
【００４２】
以上、第一の電流阻害部の剪断断面形状について図２、図３、及び図４それぞれの場合で説明したが、いずれの場合においても電流阻害部分を有することを可能にする為に、本発明の発熱体１は、炭素系材料を主成分とした層を有し、その層の厚み方向において複数の層が互いに空隙を形成しながら積層された柔軟性を有したシート材を発熱体の材料として用い、好ましくは面方向において二次元的等方向で優れた熱伝導率を有する材料を用いている。発熱体１を上記材料とすることで図２の接触している戻り接触部分１ｂまたは図４の剪断されていない接触部分１ｄにおいて部分的に発熱温度が高くなっても優れた熱伝導性により分散され局部的に発熱することがないものとなる。
【００４３】
さらに、本発明の第一の電流阻害部２は、発熱体１の品質を高める、あるいは用途に応じた特性を引き出すために、図２、図３、及び図４に示す何れかの剪断形状を選択的に使い分けて形成してもよく、又、図２、図３、及び図４に示す剪断形状の何れかを混成して形成してもよい。例えば、発熱体の抵抗値を大きくしたい部分には図２の剪断断面形状を選び、さらに抵抗値を大きくしたい部分には図３の剪断断面形状を選ぶ、逆に、発熱体の抵抗値を小さくしたい部分には図４の剪断断面形状を選ぶことにより、任意な発熱分布を得ることが出来るので、多方面の用途に採用ができる。
【００４４】
ここで、第一の前記電流阻害部２の剪断方法の一例を述べると、例えばトムソン型，ピナクル型あるいはロータリーダイカッター等の鋭利な刃物形状を有する金型を用い、所定のパターンと寸法で予め形成しておき、厚み方向に応力（＝圧力）をかけながら剪断するカット手段を用いることにより、容易に形成することができる。前述の形成された図２、図３、及び図４のそれぞれに示す剪断状態は、刃物１０の可動する高さを制御したり、刃物１０の高さを変更したり、あるいは刃物１０の先端の角度を任意に選定することにより、所望の剪断状態にすることができる。さらに、部分的に剪断状態を変更する場合においても、刃物１０の高さを任意に変更したり、あるいは刃物１０の先端の角度を任意に選定できることは言うまでもない。
【００４５】
また、発熱体１の厚みまたは剪断パターンによっては発熱体１が破損する恐れがある為、作業性、取扱い性を考慮して発熱体１の下方に保持シートを配設することが好ましい。さらに、異物混入等による仕上がり精度不良防止の為、発熱体１の上方にカバーシートを重ねておいてから剪断ことがより好ましい。すなわち、保持シートあるいはカバーシートを用いるときは、剪断時の高さを精度よく管理することで、発熱体のみを剪断する（通常のハーフカットプレス）、あるいは保持シートもしくはカバーシートの少なくとも一方と発熱体とを一緒に剪断してもよい。
【００４６】
又、電流阻害部２の剪断方法の一例として鋭利な刃物形状で説明したが、必ずしも鋭利な刃物形状である必要はなく、上記同様の効果が得られるのであれば、プレス、ローラー加工等で加圧することも可能である。
【００４７】
尚、第一の電流阻害部２を形成するための剪断手段として、レーザー加工やプレス加工等の加工手段が考えられるが、プレス加工手段においては打ちカスが発生するうち抜き手段と本実施例にて説明した打ちカスが発生しないカット手段との両方があるが、抜きカスの発生が全くないことにより発熱体全てを有効に利用することができる点を選択する必要がある場合には、本実施例にて説明したカット手段を選択する方がよい。
【００４８】
次に、図１における発熱体１に形成された電流阻害部の第１の実施例を図５から図８を用いて説明する。図５は前記電流阻害部の第１の実施例を示す平面図であり、図６は図５の正面図である。図７は図５に示す電流阻害部の第１の実施例における発熱体１の端部を示すものであり、図８は図７の正面図である。
【００４９】
図５及び図６において、発熱体１の長手方向に流れる電流Ａ（二点鎖点による矢印にて示す）を阻害するために、電流阻害部は発熱体に２種類が形成される。先ず、一方の第一の電流阻害部２ａとしては、帯幅Ｗ１を有した発熱体１の帯幅方向に位置する一対の対向する両側縁それぞれより発熱体１の長手方向に直交する同一線上に対向して位置しながら互いに対向する他側縁の方向、すなわち発熱体１の前記帯幅Ｗ１の中央部に向かって延設し、かつ前記中央部において互いの遊端が離反して接触しないように残された所定の幅Ｗ２を有する中央側導通路が導通路の１つとして形成される。他方の第一の電流阻害部２ｂは、発熱体１の前記側縁近傍に位置しない中央側に位置すれば良いが、本実施例においては発熱体１の前記帯幅Ｗ１の中央部に位置して前記第一の電流阻害部２ａと並行になるように前記両側縁に向けて延設し、かつ、発熱体１の一対の対向する両側縁部分への延設を停止することにより電流Ａが流れる幅Ｗ２の１／２となる幅Ｗ３の縁側導通路が導通路の他の１つとして両側縁にそれぞれ形成される。さらに、第一の電流阻害部２ａと第一の電流阻害部２ｂは発熱体１の長手方向に沿って交互に配置されており、その配置幅Ｗ４を有する配置間隔で配置されるように形成されている。本実施例においては、縁側導通路の幅Ｗ３との配置幅Ｗ４は同寸法で形成されており、発熱量のバラつきが少なくなるよう考慮されている。又、作図上、図中の第一の電流阻害部はすき間を有する“きり欠き”のように図示しているが、実際の形状は上記で説明した図２、図３、図４のいずれかの剪断断面形状である（以下、後述の図においても同様）。
【００５０】
この発熱体１の両端部より発熱体１に定格の電流Ａを流した場合、前記第一の電流阻害部２ａにて形成された発熱体１の中央部に位置する幅Ｗ２の中央側導通路では電流Ａが流れ、前記第一の電流阻害部２ａ間に形成された前記第一の電流阻害部２ｂにより電流Ａが両側縁側に設けた各幅Ｗ３の導通路にはＡ／２に分散されて流れるため、蛇行して流れることとなる。このときの発熱体１全体の抵抗値は、蛇行して流れる全長と第一の電流阻害部２ａ、縁側導通路の幅Ｗ３及び配置幅Ｗ４等から容易にかつ正確に計算することができる。また発熱体１の高熱伝導性により瞬時に全体が均一でかつ安定した温度に到達する。尚、発熱体１の熱伝導性にもよるが面方向の熱伝導率が、例えば６００Ｗ／ｍＫ以上の特性を有する材料であれば幅Ｗ３はＷ２の１／２以下であったとしても配熱（温度分布）に影響することはないので、配熱（温度分布）を優先する場合においては必ずしも幅Ｗ３がＷ２の１／２である必要はない。しかしながら、幅Ｗ３が１ｍｍ程度になると第一の電流阻害部２ｂの発熱体両側縁端に形成された縁側導通路に亀裂が生じる可能性があり、更には発熱体の破損となる恐れがあるので、発熱体１に第一の電流阻害部２ａを形成する際、設計において注意が必要である。
【００５１】
図７及び図８において、図１で説明したように前記発熱体１の端部には、発熱体１の端部を保持する保持具３と、その保持具３は電気的に接続されるように保持されて発熱体１に電力を供給する電力供給部材５の一端のコイル形状部４を有している。保持具３は発熱体１の帯面に対向し挟持する挟持面を有するように２分割された導電性を有する保持体３ａ，３ｂからなり、この保持体３ａ，３ｂの対向するそれぞれの挟持面の間に、前記発熱体１を挿入してから、電力供給部材の一端のコイル形状部４を圧着された状態で保持体３ａ，３ｂの周囲を巻回することにより、発熱体１を保持する。
【００５２】
又、保持具３により保持された接合部近傍に位置する保持具３に保持されていない発熱体１の接合近傍端部には、前記第一の電流阻害部２ａ及び前記第一の電流阻害部２ｂのない放熱領域１Ｆ（斜線部にて示す）を設けられることにより、保持具３及び電力供給部５に発熱体１から伝導される熱が低減されるので、発熱体は熱ストレスの低減及び高寿命化が可能となる。
【００５３】
又、本実施の形態１の発熱体１は炭素系材料を主成分とするシート状である為、加工が容易にできるものである。したがって、発熱体１と保持具３の幅方向の寸法が異なる場合、図７に示すように発熱体１と保持具３との接合部において発熱体１を１ｅ部のように斜線あるいは発熱体１の帯幅中央部側に突出する湾曲線からなる形状に形成して集中荷重が加わらないようにすることにより発熱体１の破損を防止することができ、長寿命の発熱体ユニットが可能となる。
【００５４】
次に、図９により本発明に係る実施の形態１における電流阻害部の第２の実施例を説明する。図９は前記電流阻害部の第２の実施例を示す平面図であり、図７に示す第１の実施例と異なる点は、前記保持部の近傍に位置する発熱体の部分に形成された前記第一の電流阻害部２ａあるいは，前記第一の電流阻害部２ｂは、形成された位置によってそれぞれ異なる寸法形状で形成された点である。
【００５５】
図９において、先ず、発熱体１に形成されている対向する一対の第一の電流阻害部２ａの遊端部先端間に形成されている導通路の幅Ｗ２（Ｗ２ａ，Ｗ２ｂ，Ｗ２ｃ，Ｗ２ｄにて示す）は、発熱体１の端部あるいは保持具３に近づいた位置に形成されるに従って第一の電流阻害部２ａの長さを徐々に短くして導通路の幅Ｗ２の幅寸法をＷ２ａ＜Ｗ２ｂ＜Ｗ２ｃ＜Ｗ２ｄとなるように徐々に広く（大きく）なっている。その結果、発熱体１の端部あるいは保持具３に近づくほど、導通路の幅Ｗ２においては発熱体１の抵抗値が徐々に小さくなり保持具３及び電力供給部５に発熱体１から伝導される熱が低減され、発熱体１は熱ストレスの低減及び高寿命化が可能となる。又、保持部近傍の導通路の面積が徐々に広くなることで落下、振動、衝撃の際に生じる応力を分散し発熱体１が切断されることを防止するとともに発熱体のねじれ防止となり高寿命化が可能となる。
【００５６】
さらに、発熱体１の前記帯幅Ｗ１の中央部に位置する他方の第一の電流阻害部２ｂは、第一の電流阻害部２ｂの遊端部と発熱体１の両側縁間にそれぞれ位置する縁側導通路の幅Ｗ３（Ｗ３ａ，Ｗ３ｂ，Ｗ３ｃ，Ｗ３ｄにて示す）が、発熱体１の端部あるいは保持具３に近づいた位置に形成されるに従って第一の電流阻害部２ｂの長さを徐々に短くして縁側導通路の幅Ｗ３の幅寸法をＷ３ａ＜Ｗ３ｂ＜Ｗ３ｃ＜Ｗ３ｄとなるように徐々に広く（大きく）している。その結果、前記導通路の幅Ｗ２と同様に、発熱体１の端部あるいは保持具３に近づくほど、縁側導通路の幅Ｗ３においては発熱体１の抵抗値が徐々に小さくなり保持具３及び電力供給部５に発熱体１から伝導される熱が低減され、発熱体１は熱ストレスの低減及び高寿命化が可能となる。又、保持部近傍の導通路の面積が徐々に広くなることで落下、振動、衝撃の際に生じる応力を分散し発熱体１が切断されることを防止するとともに発熱体のねじれ防止となり高寿命化が可能となる。尚、発熱体１の端部あるいは保持具３に近づいた位置に形成されるに従って導通路の幅Ｗ２と縁側導通路の幅Ｗ３とを一緒に徐々に広くすることは、通常、より好ましいこととなることは言うまでもない。
【００５７】
又、前記一対の対向する第一の電流阻害部２ａの遊端間に形成された発熱体１の中央部に位置する幅Ｗ２ａ，Ｗ２ｂ，Ｗ２ｃ，Ｗ２ｄからなる導通路の各部分と発熱体１の端部に位置する保持具３との間隔、あるいは前記第一の電流阻害部２ｂの遊端部と発熱体１の両側縁間に形成された発熱体１の両側縁にそれぞれ位置する幅Ｗ３ａ，Ｗ３ｂ，Ｗ３ｃ，Ｗ３ｄからなる縁側導通路の各部分と発熱体１の端部に位置する保持具３との各間隔は、発熱体１の両端部共においては必ずしも同じ寸法の間隔にする必要はない。例えば、発熱体ユニット、すなわち発熱体１の長手方向を床に対し鉛直方向に配設する加熱装置においては、加熱装置天面の温度が高くなるため、加熱装置天面側に位置する第一の電流阻害部２ａ、あるいは第一の電流阻害部２ｂは保持具３との間隔を広くすることで電力供給部材５のコイル状部４及び容器６の溶着部の温度上昇を低減し安全で高寿命の加熱装置を得ることが可能となる。
【００５８】
次に、図１０により本発明に係る実施の形態１における電流阻害部の第３の実施例を説明する。図１０は前記電流阻害部の第３の実施例を示す平面図であり、図５に示す第１の実施例と異なる点は、発熱体１の中央部に形成された前記第一の電流阻害部２ｂに発熱体１の幅方向に流れる電流を阻害する第二の電流阻害部７ａが形成されたことである。
【００５９】
図１０において、発熱体１の中央部に形成された前記第一の電流阻害部２ｂに直交するように第二の電流阻害部７ａが形成されている。本実施例においては、第二の電流阻害部７ａは発熱体１の前記帯幅Ｗ１の中心に位置する発熱体１の長手方向の中心線上に位置し、その長手方向の中心線に沿って延設されている。この第二の電流阻害部７ａは第一の電流阻害部２ａにより形成された幅Ｗ２の導通路から流れてくる電流Ａを、第一の電流阻害部２ｂによって発熱体の両側縁にそれぞれ形成された幅Ｗ３の縁側導通路へ流れるように２分割し、それぞれＡ／２に分散することとなる。その結果、第一の電流阻害部２ａ間により形成された幅Ｗ２の導通路から流れてくる電流Ａを前記第一の電流阻害部２ａと前記第一の電流阻害部２ｂ間に形成された導通路Ｗ４に電流が均等にＡ／２づつ流れることにより抵抗値が安定し均一な配熱が実現できるとともに、安全で高寿命の加熱装置が可能となる。
【００６０】
図１０では第二の電流阻害部７ａが発熱体１の帯幅Ｗ１の中心に配置された場合で説明したが、必ずしも発熱体１の帯幅Ｗ１の中心に位置する必要はなく、例えば、図１０の図中において、第二の電流阻害部７ａが前記発熱体１の帯幅Ｗ１の中心より下方向あるいは上方向に配置調整された場合、図の上方に位置する幅Ｗ３を形成する縁側導通路の抵抗値と図の下方に位置するＷ３を形成する縁側導通路の抵抗値とはそれぞれ異なることとなる。その結果、前記上方に位置する縁側導通路と前記下方に位置する縁側導通路との温度分布を変えることができ所望の配熱・配光が可能となるとともに高容量の発熱体ユニットを実現することができる。
【００６１】
又、図１０では第二の電流阻害部７ａの発熱体１長手方向の幅Ｗ５を配置幅Ｗ４或いは幅Ｗ３と略同じ寸法幅で説明したが、必ずしも同じである必要ではない。すなわち、幅Ｗ５の幅寸法調整、例えば幅Ｗ５を配置幅Ｗ４或いは幅Ｗ３より長くすることでより抵抗値が安定し均一な配熱が可能となる。
【００６２】
尚、第２の電流阻害部７ａは前述したように発熱体１の帯幅Ｗ１方向の配置調整と発熱体１長手方向の幅Ｗ５の幅寸法調整は別々に説明したが、併用して実施して各々の効果を得ることは言うまでもない。
（実施の形態２）
本発明に係る実施の形態２の発熱体について図１１から図１６を用いて以下に説明する。  発熱体ユニットとしての構成は図１に示す前記実施の形態１と同様であり、同様な部分については同符号を付し説明を省略する。異なるところは発熱体１に形成される電流阻害部が異なる点であり、以下に、図１１を用いて電流阻害部の第４の実施例を説明する。図１１は前記電流阻害部の第４の実施例を示す平面図である。
【００６３】
図１１において、帯幅Ｗ１を有した発熱体１には、その帯幅方向に位置する一対の対向する両側縁それぞれより互いに対向する他側縁の方向、すなわち発熱体１の帯幅Ｗ１の中央部に向かって延設し、前記中央部において互いに延設した先端間に切断されていない幅を有する部分、すなわち電流が流れることが可能な中央側導通路の幅を残した状態で、かつ前記中央側導通路を中央に介して発熱体１の長手方向に直交する同一線上に対向して位置するように一対の第一の電流阻害部２ａが形成されている。さらに、一対の第一の電流阻害部２ａはこの発熱体１の長手方向に沿って所定の配置間隔Ｌ２を有して複数個並列して配置されることにより、この第一の電流阻害部２ａによって発熱体１の長手方向に流れる電流を阻害するようになっている。又、発熱体１の帯幅方向に流れる電流を阻害するために前記同一線上に位置した一対の第一の電流阻害部２ａの各遊端部には、発熱体１の長手方向に延設され対向する一対の第二の電流阻害部７ａが形成されることにより、対向する第二の電流阻害部７ａの間には電流Ａ２の流れによる所定の発熱が可能な幅を有する通電領域８（図中の斜線部分）が形成される。本実施例においては、一対の第二の電流阻害部７ａは平行に位置するように前記同一線上を対称軸として発熱体の長手方向に延設され、かつ各第一の電流阻害部２ａの遊端部先端に結合して連通するようにそれぞれ形成されている。
【００６４】
このことにより第一の電流阻害部２ａと第二の電流阻害部７ａとからなる前記同一線上に対向して位置する一対のＴ字型の電流阻害部が形成されることとなる。この時、発熱体の長手方向に沿って形成される各第二の電流阻害部７ａは、前記長手方向の隣には通電領域８にて発生した熱が有効に伝導される入り口となる間隔Ｌ１を有した伝導口１６が形成される。したがって、Ｔ字型の電流阻害部は発熱体１の長手方向に沿って発熱体の両側縁にそれぞれ配置された２列配置となり、各列は断続的に配置された複数のＴ字型の電流阻害部で構成されたものとなる。尚、第二の電流阻害部７ａは図２、図３及び図４で説明した第一の電流阻害部２ａの剪断断面形状とその形成手段とは同様なものである。
【００６５】
この前記発熱体１の両端に定格の電圧が印加された場合、対向する一対、すなわち２列の第二の電流阻害部７ａより発熱体１の両側縁側に位置する領域は第一の電流阻害部２ａにより矢印で示す電流Ａ２が流れず、対向する２列の第二の電流阻害部で挟まれた通電領域８にのみ電流Ａ２が流れ、この通電領域８では通電により発熱して温度が上昇する。他方、対向する２列の第二の電流阻害部７ａより発熱体１の両側縁側に位置し、かつ間隔Ｌ２を有して隣り合う第一の電流阻害部２ａと第二の電流阻害部７ａに囲まれる間隔Ｌ２を有する放熱領域９は、通電領域８で発生した熱が矢印Ｈ１にて示すように第二の電流阻害部７ａの前記伝導口１６を介して伝導される。このように通電により発熱する通電領域８と、通電領域８で発生した熱が伝導されて放熱する放熱領域９を設けることにより、高容量の発熱体を得ることができるとともに、発熱面積の大きな発熱体を得ることが可能となる。図９では熱の伝わる方向は、発熱体の長手方向の一放熱領域のみに記載したが、他の放熱領域でも同様に熱伝導することは言うまでもない。
【００６６】
又、前記発熱体１の長手方向における第一の電流阻害部の配置間隔Ｌ２と発熱体長手方向における前記第二の電流阻害部の間隔Ｌ１との関係は、材料により異なるが、通常、Ｌ１／Ｌ２＝０．２〜０．９とすることで、本発明の通電領域８と放熱領域９を得ることが可能となる。たとえば、Ｌ１／Ｌ２が０．２より小さい場合には、通電により発生した熱を充分に伝導することができず効果的な放熱が得られなくなる。さらには、通電領域８と放熱領域９との境界部分の温度差が発生し発熱体の破断の恐れも生じる。
【００６７】
逆に、Ｌ１／Ｌ２が０．９より大きい場合は、放熱領域にも電流が流れてしまい、本来
通電領域８にだけ流れるべき電流よりもさらに大きい電流が流れてしまい、発熱体１全体の抵抗値を予測することが困難になる。さらには、発熱体１幅方向における対向する２列の第一の電流阻害部２ａ間にある通電領域８は局部的に抵抗値が小さくなり熱ストレスによって発熱体１の破断の恐れも生じてくる。例えば、発熱体１を厚みｔ＝３００μｍ、幅Ｗ１＝４．５ｍｍ（通電領域１．５ｍｍ、放熱領域各１．５ｍｍ）、長さ３００ｍｍで、面方向の熱伝導率が６００Ｗ／ｍＫを用い発熱体１の通電領域８表面温度が１１００℃となる設定で実験を行った。先ず、Ｌ１／Ｌ２＝０．５とした場合、放熱領域９における表面温度の最小値は通電領域８より低い１０６０℃であり、温度差４０℃（１１００℃に対し３．６％）がとなった。次に、Ｌ１／Ｌ２＝０．２とした場合、放熱領域９における表面温度の最小値は通電領域８より低い９９０℃であり温度差１１０℃（１１００℃に対し１０．０％）となった。発熱体１表面温度バラツキとしては製品として１０％以内であるのが好ましい。次に、Ｌ１／Ｌ２＝０．９とした場合、放熱領域９における表面温度の最小値は通電領域８より低い１０８０℃であり、温度差２０℃（１１００℃に対し１．８％）がとなった。以上のことから、Ｌ１／Ｌ２＝０．２〜０．９で本発明の通電領域８と放熱領域９を得ることが可能ではあるが、発熱体１の熱伝導率及び発熱体１形状（厚みｔ、幅Ｗ１、通電領域８、放熱領域９）を考慮すると、好ましくは、Ｌ１／Ｌ２＝０．３〜０．８の範囲で設計することにより、最適な抵抗値とバラツキの少ない発熱温度を有する発熱体が得られる。又、第一の電流阻害部２ａの間隔Ｌ２は発熱体１全域にわたって必ずしも同じ間隔寸法である必要はなく発熱体ユニットを用いた製品仕様及び用途に応じて適宜設定することが可能である。
【００６８】
尚、第一の電流阻害部２ａの一部が欠落すなわち不連通である状態、あるいは第一の電流阻害部２ａと第一の電流阻害部７ａとの結合部分が不連通な状態で形成された場合においても、放熱領域９に形成された電流経路への電流が小さく通電領域８の通電による発熱にほとんど影響しない、もしくは製品設計する上で抵抗値の設定が困難にならない等の場合には、実質的に連通しているとして解釈できるものである。
【００６９】
次に、図１２及び図１３により、本発明の実施の形態２における電流阻害部の第５の実施例を説明する。図１２は前記電流阻害部の第５の実施例を示す平面図であり、図１３は図１２の正面図である。この第５の実施例が前記第４の実施例と異なる点は、前記保持部の近傍に位置する発熱体の部分に異なる形状の前記第一の電流阻害部を形成したことである。
【００７０】
図１２及び図１３において、発熱体１の端部を保持する前記保持具３の近傍に位置する発熱体の部分に形成された対向する一対の第一の電流阻害部２ａの遊端部先端には第二の電流阻害部７ａと異なる第二の電流阻害部７ｂが形成されている。この第二の電流阻害部７ｂは第一の電流阻害部２ａの遊端部先端を起点に前記保持部から離反する発熱体１の長手方向に、かつ対向する一対の第二の電流阻害部７ａ間に形成された通電領域の幅を少なくする方向に傾斜するように延設されて形成されている。さらに、本実施例においては、前記通電領域８の幅と間隔Ｌ１による作用効果を引き出すために、前記各第二の電流阻害部７ｂの遊端部先端を起点とした一対の第二の電流阻害部７ａが対向するように形成されている。その結果、傾斜している第二の電流阻害部７ｂに挟まれて位置する通電領域においては、前記通電領域が広がっていく方向に位置する保持部３側方向に対して発熱体１の抵抗値が徐々に小さくなるように変化するので、発熱体１は熱ストレスによる破損を防止でき高寿命の発熱体ユニットが可能となる。
【００７１】
この図１２においては、第二の電流阻害部７ｂは第一の電流阻害部２ａあるいは第二の電流阻害部７ａに対して一定角度（交差角度）をもつ直線形状で、かつ保持具近傍に設ける状態を現したが、これに限定されるものではなく、第二の電流阻害部７ａは発熱体の帯幅中央方向に突出する緩やかな曲面等の湾曲形状を有していてもよい。すなわち、第二の電流阻害部７ｂは前記通電領域が保持具３方向に広がることにより、前記通電領域が広がっていく方向に位置する保持部３方向に対して発熱体１の抵抗値が徐々に小さくなるように変化する効果を得るように形成できればよい。例えば、図１１に示したように第一の電流阻害部２ａと第二の電流阻害部７ａとによりＴ字型の電流阻害部を形成した場合においては、第二の電流阻害部７ａの保持具３側の遊端先端を起点として傾斜する第二の電流阻害部７ｂを形成し、前記第二の電流阻害部７ｂは保持具３に近づく発熱体１の長手方向に、かつ発熱体の側壁方向に傾斜するように延設されて形成されてもよい。
【００７２】
又、図７で説明したように、発熱体１は炭素系材料を主成分とするシート状であるため加工が容易にできる。したがって、発熱体１と保持具３の幅方向の寸法が異なる場合、図１２に示すように発熱体１と保持具３との接合部において発熱体１を１ｅ部のようにカットすることにより発熱体１の破損を防止することができ、長寿命の発熱体ユニットが可能となる。
【００７３】
次に、図１４により、本発明の実施の形態２における電流阻害部の第６の実施例を説明する。図１４は前記電流阻害部の第４の実施例を示す平面図であり、この第６の実施例が図１１に示す前記第４の実施例と異なる点は、発熱体１の帯幅方向に位置する一対の対向する両側縁にそれぞれに形成された第一の電流阻害部２ａと第二の電流阻害部７ａとにより形成されたＴ字型の電流阻害部の配置が、発熱体１の長手方向に沿って千鳥状に配置されたことである。
【００７４】
図１４において、帯幅Ｗ１を有した発熱体１には、その帯幅方向に位置する一対の対向する両側縁には、両側縁それぞれより互いに対向する他側縁の方向、すなわち発熱体１の帯幅Ｗ１の中央部に向かって延設し、前記中央部において互いに延設した先端間に切断されていない幅を有する部分、すなわち電流が流れることが可能な中央側導通路の幅を残した状態で前記中央側導通路を中央に介して対向する第一の電流阻害部２ａがそれぞれ形成されている。対向する第一の電流阻害部２ａは発熱体１の長手方向に沿って所定の配置間隔Ｌ２を有して複数個並列して配置されるとともに、その対向する第一の電流阻害部２ａは発熱体１の長手方向に直交する同一線上に位置しないように前記長手方向に沿って交互、すなわち千鳥状に配置されている。本実施例においては前記配置間隔Ｌ２の１／２の間隔を有して千鳥状に配置されている。
【００７５】
さらに、対向する第一の電流阻害部２ａはこの発熱体１の長手方向に沿って所定の配置間隔Ｌ２を有してそれぞれ複数個並列して配置されることにより、この第一の電流阻害部２ａによって発熱体１の長手方向に流れる電流を阻害するようになっている。又、対向する第一の電流阻害部２ａの各遊端部の先端には、発熱体１の長手方向に延設される対向する第二の電流阻害部７ａがそれぞれ形成されることにより、対向する第二の電流阻害部７ａの間には電流Ａ２の流れによる所定の発熱が可能な幅を有する通電領域８（図中の斜線部分）が形成される。本実施例においては、対向する第二の電流阻害部７ａは長手方向に平行な平行線上に位置するように延設され、かつ各第一の電流阻害部２ａの遊端部先端に結合して連通するようにそれぞれ形成されている。
【００７６】
このことにより第一の電流阻害部２ａと第二の電流阻害部７ａとからなるＴ字型の電流阻害部は対向する両側縁それぞれに並列に配置され、かつ前記両側縁それぞれに並列して配置されたＴ字型の電流阻害部は他方の側縁に位置するＴ字型の電流阻害部とは千鳥状に配置されることとなる。尚、発熱体の長手方向に沿って並列して配置された２列の第二の電流阻害部７ａは、前記長手方向の隣とは通電領域８にて発生した熱が有効に伝達される間隔Ｌ１を有した伝導口１６が形成される。したがって、両側縁に配置されたＴ字型の電流阻害部は発熱体１の長手方向に沿って千鳥状に配置された２列配置となり、各列は断続的に配置された複数のＴ字型の電流阻害部で構成される。その結果、両側縁側にはＴ字型の電流阻害部により囲まれた前記配置間隔Ｌ２の長さを有する放熱領域９が形成され、その放熱領域９は伝導口１６より通電領域８の熱が伝導されるものとなる。
【００７７】
上記説明した構成によると、図１４に示す発明の実施の形態２における電流阻害部の第６の実施例と図１１に示す本発明の実施の形態２における電流阻害部の第４の実施例と異なる点は、前記第４の実施例は通電領域８から放熱領域９への熱伝導が発熱体１の帯幅方向において同位相であるのに対し、第４の実施例は両側縁に配置されたＴ字型の電流阻害部が発熱体１の長手方向に沿って千鳥状に配置された２列配置となっているので、通電領域８から放熱領域９への熱伝導が発熱体１の帯幅方向において異位相となる。すなわち、両側縁側に配置された２列の放熱領域９は千鳥状に位置し、かつ通電領域８から両側縁側の放熱領域９への熱伝導を可能とする伝導口１６も千鳥状に位置するので、発熱体１長手方向における抵抗値のバラツキが均一になりより安定した抵抗値設定が可能となる。更には、伝導口１６から放熱領域９に伝導する位置が拡散されることとなり、通電領域８及び発熱体１全体の温度分布にバラツキがないが発熱体ユニットが実現できる。
【００７８】
尚、図１１で示した第４の実施例と同様に、第一の電流阻害部２ａの伝導口１６の間隔Ｌ２は発熱体１全域にわたって必ずしも同じ間隔である必要はなく、発熱体ユニットを用いた製品仕様及び用途に応じ適宜設定することが可能である。又、第一の電流阻害部２ａの全てが第一の電流阻害部７ａから発熱体１幅方向の側縁に達するまで延設された長さを必ずしも有する必要はなく、発熱体長手方向に連通し電流経路とならなければ、第一の電流阻害部２ａの長さが欠落すなわち第一の電流阻害部２ａの側縁側に位置する部分を電流経路の状態のまま残す箇所があったとしても本発明の効果に影響することはない。
【００７９】
次に、図１５により、本発明の実施の形態２における電流阻害部の第７の実施例を説明する。図１５は前記電流阻害部の第の５実施例を示す平面図であり、この第７の実施例が図１１に示す前記第４の実施例と異なる点は、発熱体１の帯幅方向に位置する一対の対向する両側縁にそれぞれ形成された第一の電流阻害部２ａと第二の電流阻害部７ａとにより形成された対向する一対のＴ字型の電流阻害部において、発熱体の長手方向に沿って対向する第二の電流阻害部７ａの間に形成された導通領域の幅が徐々に変化することである。
【００８０】
図１５において、Ｔ字型の電流阻害部は発熱体１の長手方向に沿って発熱体１の両側縁にそれぞれ配置された２列配置となっており、Ｔ字型の電流阻害部の一部を構成する対向する第二の電流阻害部７ａの間に形成された導通領域の幅が徐々に変化するために、対向する第二の電流阻害部７ａをそれぞれが位置する側縁方向に徐々に移動させることにより対向する対向する第二の電流阻害部７ａ間の離反距離すなわち導通領域の幅を変化させるとともに、Ｔ字型の電流阻害部の他の一部を構成する第一の電流阻害部２ａの長さを第二の電流阻害部７ａの移動に応じて変化している。図中においては、導通領域の幅は、上記構成においては、発熱体１の通電領域８の幅が異なることとなるため、図中の左側すなわち通電領域８の幅が狭い位置では通電領域８の抵抗値は高くなり、逆に右側すなわち通電領域８の幅が広い位置では通電領域８の抵抗値が低くなる。すなわち、発熱体１全体としては同じ電流が流れているので、左側では抵抗が高いために高温度になり、逆に右側では抵抗が低いために低温度となり、位置に応じて連続した温度分布を形成することができる。つまり使用する発熱体の長手方向に所望の温度分布が実現可能となる。
【００８１】
尚、図１１で示した第４の実施例と同様に、第一の電流阻害部２ａの配置間隔Ｌ２は発熱体１全域にわたって必ずしも同じ間隔である必要はなく発熱体ユニットを用いた製品仕様及び用途に応じ適宜設定することが可能である。又、第一の電流阻害部２ａの全てが第一の電流阻害部７ａから発熱体１幅方向の側縁に達するまで延設された長さを必ずしも有する必要はなく、発熱体長手方向に連通し電流経路とならなければ、第一の電流阻害部２ａの長さが欠落すなわち第一の電流阻害部２ａの側縁側に位置する部分を電流経路の状態のまま残す箇所があったとしても本発明の効果に影響することはない。さらに、図１２で示した第４の実施例と同様に、２列の対向する第二の電流阻害部７ａが発熱体１の長手方向に対し交互すなわち千鳥状に配置可能であることも言うまでもない。
【００８２】
次に、図１６により、本発明の実施の形態２における電流阻害部の第８の実施例を説明する。図１６は前記電流阻害部の第８の実施例を示す平面図である。
【００８３】
図１６において、帯幅Ｗ１が長手方向に沿って同傾斜で変化する発熱体１には、その帯幅方向に位置する一対の対向する両側縁それぞれより互いに対向する他側縁の方向、すなわち発熱体１の長手方向に直交する方向に向かって延設し、発熱体１の中央部において互いに延設した先端間に切断されていない幅を有する部分、すなわち電流が流れることが可能な中央側導通路の幅を残した状態で、かつ前記中央側導通路を中央に介して発熱体１の長手方向に直交する同一線上に対向して位置するように一対の第一の電流阻害部２ａが形成されている。さらに、一対の第一の電流阻害部２ａはこの発熱体１の長手方向に沿って所定の配置間隔Ｌ２を有して複数個並列して配置されることにより、この第一の電流阻害部２ａによって発熱体１の長手方向に流れる電流を阻害するようになっている。発熱体１の帯幅方向に流れる電流を阻害するために前記同一線上に位置した一対の第一の電流阻害部２ａの各遊端部の離反距離は発熱体１の長手方向において一定になるように設定されている。又、前記同一線上に位置した一対の第一の電流阻害部２ａの各遊端部には、発熱体１の長手方向に延設される対向する一対の第二の電流阻害部７ａが同一離反距離を保って形成されることにより、対向する第二の電流阻害部７ａの間には電流Ａ２の流れによる所定の発熱が可能な幅が一定である通電領域８（図中の斜線部分）が形成される。
【００８４】
上記構成においては、前記発熱体１の通電領域８の幅は一定であるが放熱領域９の幅すなわち放熱面積が異なるため、図中の左側では放熱領域９の面積が広いために放熱量が大きくなり、逆に右側では放熱領域９の面積が狭いために放熱量が小さくなる。すなわち発熱体全体としては同じ電流は流れているが、左側では放熱量が大きいために低温度になり、逆に右側では放熱量が小さいために高温度となり、位置に応じて連続した温度分布を形成することができる。図１５に示した第７の実施例と同様に、使用する発熱体の長手方向に所望の温度分布が実現可能となる。
【００８５】
尚、図１１で示した第４の実施例と同様に、第一の電流阻害部２ａの配置間隔Ｌ２は発熱体１全域にわたって必ずしも同じ間隔である必要はなく発熱体ユニットを用いた製品仕様及び用途に応じ適宜設定することが可能である。又、第一の電流阻害部２ａの全てが第一の電流阻害部７ａから発熱体１幅方向の側縁に達するまで延設された長さを必ずしも有する必要はなく、発熱体長手方向に連通し電流経路とならなければ、第一の電流阻害部２ａの長さが欠落すなわち第一の電流阻害部２ａの側縁側に位置する部分を電流経路の状態のまま残す箇所があったとしても本発明の効果に影響することはない。さらに、図１４で示した第６の実施例と同様に、２列の対向する第二の電流阻害部７ａが発熱体１の長手方向に対し交互すなわち千鳥状に配置可能であることも言うまでもない。さらに、発熱体の長手方向の熱分布を不均一の変化を望む等の目的があるならば、帯幅Ｗ１が長手方向に沿って同傾斜で変化する必要がなく、発熱体の側縁形状を直線的だけでなく曲面等の種々形状を採用することができる。この場合、第一の電流阻害部２ａの長さを調整することにより実現可能となる。
【００８６】
また、図１４で示した第６の実施例と同様に２列の第二の電流阻害部７ａが発熱体１の長手方向に対し交互に配置することが可能であることも言うまでもない。
（実施の形態３）
本発明に係る実施の形態３の発熱体について図１７から図１９を用いて以下に説明する。発熱体ユニットとしての構成は図１に示す前記実施の形態１と同様であり、同様な部分については同符号を付し説明を省略する。又、異なるところは発熱体１に形成される電流阻害部が異なるものである。さらに、図１１に示す実施の形態２における電流阻害部の第４の実施例と異なる点は、発熱体１に形成される電流阻害部の形状と配置がことなることである。以下に、図１７により電流阻害部の第９の実施例を説明する。図１７は前記電流阻害部の第９の実施例を示す平面図である。
【００８７】
図１７において、発熱体１の長手方向に直交する方向に延設された第一の電流阻害部２ｂとその第一の電流阻害部２ｂの両端部にそれぞれ形成された対向する第二の電流阻害部７ａとからなるＨ字型の電流阻害部が、発熱体１の帯幅Ｗ1の中央側に位置して発熱体１の長手方向に沿って複数個並べられることにより単列状に配置されている。すなわち、第一の電流阻害部２ｂは、図５に示すものと同様なものであり、発熱体１の帯幅Ｗ１の中央部に位置して発熱体１の長手方向に直交する方向に両端部が延設され、その延設された両端部と発熱体１の両側縁との間には前記両端部が延設されない余白距離がそれぞれ残されている。さらに、第一の電流阻害部２ｂは前記長手方向に沿って所定の配置間隔Ｌ２を有して複数個並べられることにより単列状に配置されている。
【００８８】
前記複数個並列して配置された第一の電流阻害部２ｂの両端部には、第一の電流阻害部２ｂを中間に位置せしめて対向する一対の第二の電流阻害部７ａがその遊端部を発熱体１の長手方向に延設されるように形成されており、前記余白距離がある一対の第二の電流阻害部７ａと発熱体１の各側縁との間にはそれぞれ余白領域が形成され、その余白領域は発熱体の両端より流した電流Ａ２が流れる縁側導通路となる。そして、この縁側導通路は電流Ａ２により熱が発生する通電領域８となる。本実施例においては、一対の第二の電流阻害部７ａは互いに平行に位置するように第一の電流阻害部２ｂを対称軸として発熱体の長手方向に均等に延設され、かつ各第一の電流阻害部２ａの端部に結合して第一の電流阻害部２ａと連通するようにそれぞれ形成されている。又、発熱体１の長手方向に沿って位置する各第二の電流阻害部７ａ間には隣の第二の電流阻害部７ａの遊端に接続されないように無接続距離を有することにより導通路がそれぞれ形成されており、その各導通路は通電領域８で発生した発生した熱が所定の配置間隔Ｌ２を有して位置する隣同士のＨ字型の電流阻害部に囲まれた各放熱領域９に有効に伝導される（矢印Ｈ２に示す）入り口となる間隔Ｌ１を有した伝導口１６となる。
【００８９】
上記構成により、通電により通電領域８に発生した熱は、図中の矢印Ｈ２で示めすように通電領域８から放熱領域９に伝導され、放熱領域９は一定の温度に到達して外方に放熱されることとなる。このように、通電により発熱する通電領域８部分と、通電領域８で発生した熱が伝導され発熱する放熱領域９とを設けることにより高容量の発熱体を得ることができるとともに、通電領域８すなわち発熱体連通部分が発熱体１の帯幅方向の両側縁側両側に位置することにより、ねじれに強く且つ加工及び組み立ての際における破断等に対する機械的強度も有する発熱体を得ることが可能となる。
【００９０】
又、前記発熱体１の長手方向における第一の電流阻害部２ｂの配置間隔Ｌ２と、発熱体長手方向における前記第二の電流阻害部７ａにより形成される伝導口１６の間隔Ｌ１との関係は、材料により異なるがＬ１／Ｌ２＝０．２〜０．９とすることで、本発明の通電領域８と放熱領域９を得ることが可能となる。たとえば、Ｌ１／Ｌ２が０．２より小さい場合には、通電により発生した熱を充分に伝導することができず効果的な放熱が得られなくなる。さらには、通電領域８と放電領域９との境部分の温度差が発生し発熱体の破断の恐れも生じる。逆にＬ１／Ｌ２が０．９より大きい場合は、放熱領域９にも電流が流れてしまい、本来通電領域８にだけ流れるべき電流よりもさらに大きい電流が流れてしまい、発熱体全体の抵抗値を予測することが困難になる。尚、Ｌ１／Ｌ２＝０．２〜０．９で本発明の通電領域８と放熱領域９を得ることが可能ではあるが、好ましくは、Ｌ１／Ｌ２＝０．３〜０．８の範囲で設計することにより、最適な抵抗値とバラツキの少ない発熱温度を有する発熱体が得られる。又第一の電流阻害部２ｂの配置間隔Ｌ２は発熱体１の長手方向全域にわたって必ずしも同じ間隔である必要はなく発熱体ユニットを用いた製品仕様及び用途に応じ適宜設定することが可能である。又、第一の電流阻害部２ｂの全てが第一の電流阻害部７ａ間に形成されている必要はなく、発熱体長手方向に連通する電流経路とならなければ欠落する箇所があったとしても本発明の効果に影響することはない。
【００９１】
次に、図１８により、本発明の実施の形態３における電流阻害部の第１０の実施例を説明する。図１８は前記電流阻害部の第１０の実施例を示す平面図であり、この第１０の実施例が図１７に示す前記第９の実施例と異なる点は、発熱体１の長手方向に直交する方向に延設された第一の電流阻害部２ｂとその第一の電流阻害部２ｂの両端部にそれぞれ形成された対向する第二の電流阻害部７ａとからなるＨ字型の電流阻害部が、発熱体１の長手方向に直交する同一線上に位置し、かつ発熱体１の長手方向中心線を中間に位置せしめて対向するように発熱体１の中央側に２列で形成されている。さらにその２列のＨ字型の電流阻害部は発熱体１の長手方向に沿って複数個並列に配置されていることである。
【００９２】
すなわち、２列のＨ字型の電流阻害部それぞれは図１７に示すものと同様なものであり、Ｈ字型の電流阻害部の一部である第一の電流阻害部２ｂは、発熱体１の長手方向に直交する方向に両端部が延設されるとともに、発熱体１の長手方向に直交する同一線上に位置せしめ、かつ発熱体１の長手方向中心線を中間に位置せしめて対向するように発熱体１の中央側に位置せしめることにより発熱体１の帯幅方向に２列となるよう形成されている。発熱体１の両側縁とその両側縁それぞれに対向する第一の電流阻害部２ｂの端部との間には前記端部が延設されない側縁側の余白距離がそれぞれ残されるとともに、発熱体１の長手方向中心線を中間に位置せしめて対向する第一の電流阻害部２ｂの各端部間に中央側の余白距離が形成される。さらに、並列するように２列に配置された第一の電流阻害部２ｂそれぞれは前記長手方向に沿って所定の配置間隔Ｌ２を有して複数個の単列が形成され、かつその単列が並列した状態で配置されている。
【００９３】
前記複数個並列して配置された２列の各第一の電流阻害部２ｂの両端部には、第一の電流阻害部２ｂを中間に位置せしめて対向する一対の第二の電流阻害部７ａがその遊端部を発熱体１の長手方向に延設されるようにそれぞれ形成されている。その結果、前記側縁側の余白距離がある第二の電流阻害部７ａの端部と前記両側縁との間にはそれぞれ側縁側の余白領域が形成されるとともに、発熱体１の長手方向中心線を中間に位置せしめて対向する第一の電流阻害部２ｂの各端部に形成された対向する第二の電流阻害部７ａの間には中央側の余白領域が形成される。その結果、前記側縁側の余白領域は発熱体の両端より流した電流Ａ２が流れる縁側導通路となり、前記中央側の余白領域は発熱体の両端より流した電流Ａ２が流れる中央側導通路となる。そして、前記縁側導通路と中央側導通路とは電流Ａ２により熱が発生する通電領域８となる。尚、本実施例においては、一対の第二の電流阻害部７ａは互いに平行に位置するように第一の電流阻害部２ｂを対称軸として発熱体の長手方向に均等に延設され、かつ各第一の電流阻害部２ａの端部に結合して第一の電流阻害部２ａと連通するようにそれぞれ形成されている。
【００９４】
又、発熱体１の長手方向に沿って位置する各第二の電流阻害部７ａ間には隣の第二の電流阻害部７ａの遊端に接続されないように無接続距離を有することにより導通路がそれぞれ形成されており、その各導通路は通電領域８で発生した発生した熱が所定の配置間隔Ｌ２を有して位置する隣同士のＨ字型の電流阻害部に囲まれた各放熱領域９に有効に伝導される（矢印Ｈ２に示す）入り口となる間隔Ｌ１を有した伝導口１６となる。上記構成により、図１７に示す前記第９の実施例による効果を有するとともに、発熱体１は高容量でねじれに強いものとなる。
【００９５】
次に、図１９により、本発明の実施の形態３における電流阻害部の第１１の実施例を説明する。図１９は前記電流阻害部の第１１の実施例を示す平面図であり、この第１１の実施例が図１８に示す前記第１０の実施例と異なる点は、発熱体１の長手方向中心線を中間に位置せしめて対向するように発熱体１の中央側に２列で配置された形成されているＨ字型の電流阻害部が発熱体１の長手方向に沿って複数個に配置される際、発熱体１の長手方向に沿って交互すなわち千鳥状に配置されていることである。すなわち、発熱体１の長手方向中心線を中間に位置せしめて発熱体１の長手方向に千鳥状に２列のＨ字型の電流阻害部が配置される際、一方の列のＨ字型の電流阻害部は配置間隔Ｌ２を有して配置され、隣の他方のＨ字型の電流阻害部とは配置間隔Ｌ２の１／２の間隔を有して千鳥状に配置されている。
【００９６】
上記の構成により、一方の列の隣同士のＨ字型の電流阻害部に囲まれた各放熱領域９及びその各放熱領域９に設けられている伝導口１６と、他方の列の隣同士のＨ字型の電流阻害部に囲まれた各放熱領域９及びその各放熱領域９に設けられている伝導口１６とは、千鳥状に配置されるので、図１７に示す前記第９の実施例による効果を有するとともに、発熱体１長手方向における抵抗値のバラツキが均一になりより安定した抵抗値設定が可能となる。更に、発熱体温度分布バラツキの少ない発熱体ユニットが可能となる。
【００９７】
尚、本発明に係る実施の形態１から実施の形態３の発熱体ユニットに用いられる発熱体において、第一の電流阻害部２ａと第二の電流阻害部７ａ、あるいは第一の電流阻害部２ｂと第二の電流阻害部７ａの交差部分については、Ｒを形成する、あるいは円形状の加工穴を形成してもよい。これらの採用より発熱体の熱膨張と収縮により発生するマイクロクラックを防止することが可能になり、発熱体の長寿命化を図ることができる。
【００９８】
以上、本発明に係る実施の形態１から実施の形態３の発熱体ユニットにおける詳細について説明する。シート状の発熱体１は、厚みが３００μｍ以下で、所定の幅と長さを有しているもので、発熱体ユニットの設計仕様に応じて各種の形状が用いられる。さらにシート状の発熱体１は、炭素を主成分とする天然黒鉛、人工黒鉛からなるものである。好ましくは天然黒鉛の場合には結晶性グラファイトを主成分とする天然黒鉛で、人工黒鉛の場合には高分子フィルムを焼成して得られた結晶性グラファイトを主成分とする人工黒鉛で、いずれも必要に応じて加圧あるいは圧延処理したものを用いてもよい。
【００９９】
さらに前記シート状の発熱体１の熱伝導率は、面方向で６００Ｗ／ｍＫ以上で、厚さ方向で１５Ｗ／ｍＫ以上を有するものが望ましい。これより熱伝導率が低いと、充分な放熱効果を発揮することができず、温度分布バラツキの大きい発熱体となる。
【０１００】
また各実施の形態において、発熱体を保持するための保持具、電力供給部材は、電気的導電性と耐熱性に優れ、機械加工もしくは溶接加工性に優れた金属あるいは炭素により構成されるものであり、望ましくは、Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｎｉ，ステンレスＣ（炭素）等の単体もしくはそれらの合金あるいはメッキ加工したものが用いられる。これらの形状は、特に限定されるものではなく、線材，板状，棒状、金属箔等のいずれでもよい。
【０１０１】
保持具３においては、上下方向から前記発熱体を挟持によって保持できるように、円柱状の炭素材料を長さ方向に二分割したもので、前記発熱体の上下からこのニ分割した部品で挟み込んだ後に、電力供給部材の一端に設けたコイル形状部を圧入することによって容易に挟持することができる。尚、保持具３の形状あるいは構造に限定されるものではなく、前記発熱体１の端部を充分保持できるものであればよい。
【０１０２】
前記電力供給部材５においては、一端に前記保持具を保持できるコイル形状部を設け残る一端には、リード線（図示せず）が接続されている。このコイル形状部は発熱体１自体の熱膨張を吸収するだけでなく、組立て時の引張り力の確保にも効果的である。
【０１０３】
前述の各実施の形態の発熱体ユニットにおいて、容器は、耐熱性と絶縁性を有するガラスから構成されるもので、石英ガラス、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、鉛ガラス等のガラス類から選ばれる。
【０１０４】
また前述の各実施の形態発熱体ユニットにおいて、容器内に封止する不活性ガスは、アルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、窒素等から選ばれる単体あるいは混合物である。
（実施の形態４）
本発明に係る実施の形態４における加熱装置ついて図２０を用いて以下に説明する。図２０は、実施の形態１から実施に形態３で説明した発熱体ユニットを装備した加熱装置の一例を示す斜視図である。
【０１０５】
図２０において、加熱装置の一例である暖房用の加熱機器１１のである装置内部には、実施の形態１から実施に形態３で説明した本発明の発熱体ユニット１と同様な発熱体ユニット１２を装備し、温度コントローラー１３、反射板１４、保護用のカバー１５などを有している。この発熱体ユニット１２に定格の電圧を印加することにより、所定の電流が前記発熱体ユニット１２内の発熱体に流れて発熱し、温度が上昇する。前記温度コントローラー１３の温度制御により、一定の温度に保たれるようになる。ここでは発熱体ユニットを装備した例として暖房用の加熱機器を示したが、これに限られることはなく、高温度の発熱体を装備しているコピー機／プリンターなどのＯＡ機器、加熱調理器、乾燥機、加湿器等に利用できることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明にかかる発熱体ユニットは、面方向に二次元的等方向性の熱伝導性を有する炭素を主成分とするシート状の発熱体を用い、かつ発熱体の長手方向の電流を阻害する第一の電流阻害部と、さらには発熱体の幅方向の電流を阻害する第二の電流阻害部を形成することにより、発熱体全体の抵抗値の調整が容易で、かつ温度バラツキの小さくなる効果を有し、本発明の発熱体ユニットは暖房用の加熱機器、高温度の発熱体を装備しているコピー機／プリンターなどのＯＡ機器、加熱調理器、乾燥機、加湿器等に用いられるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明の実施の形態１における発熱体ユニットの斜視図
【図２】本発明の実施の形態１における発熱体ユニットの発熱体の一状態を示す断面    図
【図３】同発熱体ユニットの発熱体の他の状態を示す断面図
【図４】同発熱体ユニットの発熱体のさらに他の状態を示す断面図
【図５】本発明の実施の形態１における発熱体ユニットの第１の実施例を示す平面図
【図６】同第１の実施例を示す正面図
【図７】本発明の実施の形態１における発熱体ユニットの第1の実施例の要部を示す平面図
【図８】同第1の実施例の要部を示す正面図
【図９】本発明の実施の形態１における発熱体ユニットの第２の実施例を示す平面図
【図１０】本発明の実施の形態１における発熱体ユニットの第３の実施例を示す平面図
【図１１】本発明の実施の形態２における発熱体ユニットの第４の実施例を示す平面図
【図１２】本発明の実施の形態２における発熱体ユニットの第５の実施例を示す平面図
【図１３】同第５の実施例を示す正面図
【図１４】本発明の実施の形態２における発熱体ユニットの第６の実施例を示す平面図
【図１５】本発明の実施の形態２における発熱体ユニットの第７の実施例を示す平面図
【図１６】本発明の実施の形態２における発熱体ユニットの第８の実施例を示す平面図
【図１７】本発明の実施の形態３における発熱体ユニットの第９の実施例を示す平面図
【図１８】本発明の実施の形態３における発熱体ユニットの第１０の実施例を示す平面図
【図１９】本発明の実施の形態３における発熱体ユニットの第１１の実施例を示す平面図
【図２０】本発明に係る発熱体ユニットを装備した加熱装置の一例を示す斜視図
【符号の説明】
【０１０８】
１  発熱体
１ａ  開口部周縁部分
１ｂ  戻り接触部分
１ｃ  戻り接触部分
１ｄ  接触部分
２  電流阻害部
２ａ  第一の電流阻害部
２ｂ  第一の電流阻害部
３  保持具
３ａ  保持体
３ｂ  保持体
４  コイル形状部
５  電力供給部材
６  容器
７ａ  第二の電流阻害部
７ｂ  第二の電流阻害部
８  通電領域
９  放熱領域
１０  刃物
１０ａ  側壁面傾斜部
１０ｂ  先端
１６  伝導口
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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