JP2002367757A

JP2002367757A - ヒータユニット

Info

Publication number: JP2002367757A
Application number: JP2001169216A
Authority: JP
Inventors: Shigetoshi Kanazawa; 成寿金澤; Yuko Fujii; 優子藤井; Masayuki Terakado; 誠之寺門
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-06-05
Filing date: 2001-06-05
Publication date: 2002-12-20

Abstract

(57)【要約】【課題】従来のＰＴＣ特性を有するヒータユニット
は、それ自体で自己温度制御があるために追加して温度
制御機構を設けていなかったり、サーミスタ等の部品点
数の多い素子を用いて温度及び安全性を確保していた。【解決手段】ヒータと同一基材上のヒータを構成する
電極２の途中にに、別の不可逆性のＰＴＣ特性を有する
抵抗体を設け、通常（所定温度以下）では、ヒータへの
通電には影響を及ぼさないが、所定温度以上になると、
ヒータに流れる電流を抑制するように作用し、ヒータへ
の電流を遮断することができ、発熱が一定温度以下に押
さえることができる安全なヒータユニットを実現するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特定の温度域にお
いて温度の増大とともに抵抗値が急激に増大する性質
（以下ＰＴＣ特性と称する）を示す抵抗体に関するもの
で、加熱用抵抗体が異常時に作用しなくなった場合に働
く第二のＰＴＣ特性を示す抵抗体を電極の途中に備えた
ヒータユニットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ＰＴＣ特性を利用したヒータ
ユニットが数多く使用されている。特に結晶性高分子中
に導電性材料を分散させたものが広く知られている。そ
の原理は、結晶性高分子が結晶質から非結晶質へ転換す
る際の急激な体積膨張のためのに、その中に分散してい
るで導電性材料の平均粒子間隔が急激に増大することに
より、電流経路が断たれる確率が増大し、その結果、抵
抗値も増大するものである。以上のような原理に基づい
たヒータユニットは、それ自体で自己温度制御機能があ
るためにその他に最終安全機能を設けていなかったり、
サーミスター等により制御する部品点数の多いものであ
った。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような原理に基づいて作用するヒータは、長期間の使用
に際し、結晶性高分子材料の材料物性の変化や外的要因
により、初期に設定した温度での抵抗値の増大が起こり
にくくなり、温度が所定温度以上に上昇してしまうもの
であった。

【０００４】本発明は、上記従来の課題を解決するもの
であり、サーミスター等のように温度検知をするために
多くの部品を必要とせず、ヒータが何らかの異常を発生
した場合（温度が所定異常に上昇した場合）にヒータへ
の通電を止めとことができるヒータユニットを提供する
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】ヒータと同一基材上でヒ
ータを構成する電極の一部分に、別のＰＴＣ特性を有す
る抵抗体を設け、通常（所定温度以下）では、ヒータへ
の通電には影響を及ぼさないが、大電流が流れたり、所
定温度以上になると、ヒータに流れる電流を抑制するよ
うに作用し、ヒータへの電流を遮断することができ発熱
が一定温度以下に押さえることができるヒータユニット
を実現することができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１記載の発明は、
基材上のヒータを構成する一対の電極の途中に、最終制
御部を設け、新たに電極の部分に不可逆性の正の温度係
数を有する制御用抵抗体を備えることにより、加熱用抵
抗体の抵抗値が所定の温度を越えても大きくならずに温
度上昇をした場合に、制御用抵抗体があらかじめ設定さ
れていた温度に達するとＰＴＣ特性により抵抗値を急激
に増大させることによって、ヒータに流れる電流を抑制
するように作用し、安全に異常加熱を押さえることがで
きる。また、基材上にヒータと同じように構成されてい
るために凹凸が少なく違和感がない、さらに、制御用抵
抗体自体のヒートマスも小さいため応答性がよいヒータ
ユニットを提供することができる。

【０００７】本発明の請求項２記載の発明は、電極の途
中に構成される制御用抵抗体自身の電極パターンを櫛形
にする事によって、制御用抵抗体の抵抗値を容易に変え
ることができ、簡単に設定温度を設計することができる
ものである。さらに、櫛形とすることによって、ヒータ
の熱が電極からの伝わりやすく応答性も良くなるもので
ある。

【０００８】本発明の請求項３記載の発明は、ヒータを
使用する際にあらかじめ設定した使用温度の範囲におい
て、加熱部分のワット密度と比べ制御部分のワット密度
が小さくなるように、制御用抵抗体の抵抗値と面積を調
整することによって、通常時は加熱するためのヒータに
対し制御用抵抗体は何ら影響しないようにすることがで
きるものである。

【０００９】本発明の請求項４記載の発明は、電極の途
中に配置される正の温度係数を有する制御用抵抗体がヒ
ータの設定された使用温度を越えた時に加熱用抵抗体よ
りも抵抗変化率を大きくすることによって、ヒータへの
電流の流れをすばやく（応答性よく）遮断することがで
きるものである。

【００１０】本発明の請求項５記載の発明は、基材が繊
維で構成された織布及び不織布であることによって、人
やものが乗っても丈夫であり、フレキシブルであるため
に座ったときに違和感が少なくできるものである。

【００１１】本発明の請求項６記載の発明は、基材の裏
面に加熱用抵抗体と制御用抵抗体を結ぶように熱伝導性
が大きいシートを配置することによって、ヒータ部分の
異常温度をすばやく制御用抵抗体に伝えることができ応
答性の良いヒータユニットとする事ができるものであ
る。

【００１２】本発明の請求項７記載の発明は、基材の裏
面に配置される熱伝導性材料の形状が繊維状で織られた
布であることにより屈曲、曲げ等強く、フレキシブルで
あるために座ったときの違和感がなく高耐久性のヒータ
ユニットとする事ができるものである。

【００１３】本発明の請求項８記載の発明は、電極の途
中に加熱用抵抗体とは別に形成される不可逆性の正の温
度係数を有する制御用抵抗体を有する最終温度制御部が
電力供給側の近くに配置されていることにより大電流が
流れた場合に最も温度が上昇しやすく感度よく電流を遮
断することができ、また電流がヒータに効果的に流れな
いようにできるものである。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【００１５】（実施例１）図１は、最終温度制御を備え
たヒータユニットの構成図である。基材１上にスクリー
ン印刷等により形成されてヒータ電極２と加熱用抵抗体
３で構成されている。さらに、ヒータ電極２の一部分に
制御用抵抗体４で構成された最終温度制御部５で構成さ
れている。

【００１６】加熱用抵抗体は、ポリエチレン、ポリエチ
レン−酢酸ビニル共重合体、ポリエチレン−エチッルア
クリレート共重合体、ポリフッ化ビニリデン等の結晶性
を有する高分子材料にカーボンブラック、黒鉛、グラフ
ァイト等の炭素系導電材料を混合して混練したもので形
成されている。また、ヒータの電極としては、電気抵抗
の小さい銀、カーボンを含有する電極としている。制御
用抵抗体は、ポリエチレン、ポリエチレン−酢酸ビニル
共重合体、ポリエチレン−エチッルアクリレート共重合
体、ポリフッ化ビニリデン等の結晶性を有する高分子材
料に、ニッケル等の金属粉末を加えることによって、温
度上昇により正の温度係数を示すが、温度が下がっても
抵抗値が高いままで保持されるような不可逆性を示す。

【００１７】さらに、基材１が繊維で構成された織布及
び不織布にすることによって、引っ張り、曲げ、屈曲等
に強く、また、座ったときの違和感のないヒータユニッ
トとできるものである。

【００１８】また、ヒータの制御を図２を用いて説明す
る。加熱用抵抗体のＰＴＣ特性７の特性と定められた初
期の設定温度との交点である加熱用抵抗体との交点Ｄに
より、初期の抵抗値が定まる。ヒータは、通常、室温か
らこの設定された温度の間で加熱用抵抗体のＰＴＣ特性
７による抵抗値の間を変化する。ヒータが経年変化及び
何らかの異常により異常時の加熱用抵抗体のＰＴＣ特性
９のような特性になった場合、初期のヒータ設定温度で
の抵抗値Ａのところでヒータは、異常時の加熱用抵抗体
のＰＴＣ特性９に従って作用することになり温度が上昇
してしまう。しかし、設置された図１の制御用抵抗体４
の特性を示す制御用抵抗体のＰＴＣ特性８に従って、制
御がかかるときの温度Ｃで制御がかかりそれ以上の温度
にはならないものである。

【００１９】（実施例２）また、最終温度制御部５の構
成として、別の形態を図３に示す。ヒータ電極２の一部
分を櫛形電極６とすることによって、制御用抵抗体の抵
抗値を自由に変更する事ができるものである。さらに、
電極は、熱伝導性が良いためヒータからの熱を効率よく
制御用抵抗体４に伝えることができ応答性をよくするこ
とができる。

【００２０】加熱部分のワット密度よりも制御部分のワ
ット密度を常に小さく設定することにより制御部分が通
常使用時のヒータに対して、影響の内容にできるように
するものである。

【００２１】（実施例３）制御用抵抗体がヒータの設定
された使用温度を越えた時に加熱用抵抗体よりも抵抗変
化率が大きい場合の制御に関して、図４を用いて説明す
る。

【００２２】何らかの異常により当初設定されていた加
熱用抵抗体のＰＴＣ特性７が変化あるいは壊れてしまっ
た場合、当初設定されていた温度Ｅ（初期のヒータ設定
温度での抵抗値Ａ）は、上昇していく。このとき、制御
用抵抗体のＰＴＣ特性８が制御がかかるときの温度Ｃに
なると抵抗値が急激に大きく変化することによってヒー
タに流れる電流を遮断するように作用する。制御用抵抗
体の抵抗変化率が加熱用抵抗体よりも大きくすることに
よって、より確実かつ効果的に制御がかかるようにな
る。

【００２３】（実施例４）基材の裏面に加熱用抵抗体と
制御用抵抗体を結ぶように熱伝導性が大きいシートを配
置する構成を図５を用いて説明する。加熱用抵抗体３と
制御用抵抗体４の間に熱伝導性が大きい、例えば、金属
シート、カーボンシート等の熱伝導性シート１０を配置
することにより、加熱部分での温度異常を迅速に制御部
分に伝達させることができ応答性の良い制御が可能とな
る。

【００２４】また、熱伝導性シート１０を繊維状の金属
あるいはカーボン繊維とうで織ってシート状とすること
により曲げ、引っ張りに強いフレキシブルな形態とする
ことができる。

【００２５】（実施例５）さらに、電極の途中に取り付
けられる最終温度制御部の取り付け位置の構成の一例を
示したものを図６を用いて説明する。最終温度制御部５
は、基材１上に形成されるヒータ電極２の途中に形成さ
れるとき、電力供給部１１に一番著かくなる用に配置さ
れる。異常時に加熱用抵抗体３に大電流が流れた場合、
電力供給部１１のところが一番電流密度が高くなりより
多く発熱をするため、異常状態を早く検知することがで
きる。また、制御用抵抗体４以降に電流が流れないため
に加熱用抵抗体にも電流が流れず、効果的にヒータが発
熱しないように制御できる。

【００２６】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、電極の途
中に前記加熱用抵抗体とは別の正の温度係数を有する制
御用抵抗体を配置することによりヒータが異常時になっ
た場合いに最終安全機能として、制御部分で電流を遮断
することができ温度が上昇してしまう異常事態を防ぐこ
とができるヒータユニットを提供できる。

【００２７】請求項２記載の発明によれば、電極の途中
に形成された制御用抵抗体の電極の部分が櫛形の電極パ
ターンであることにより制御用抵抗体の抵抗値を容易に
変更することができ設計が簡単になる。また、ヒータ部
分の熱を伝えやすくなるため、応答性がよく制御できる
ヒータユニットを提供できる。

【００２８】請求項３記載の発明によれば、ヒータを使
用する際にあらかじめ設定した使用温度の範囲におい
て、加熱部分のワット密度と比べ制御部分のワット密度
が小さくなるように、制御用抵抗体の抵抗値と面積を調
整することによって、通常のヒータ加熱時に制御部分が
影響しないようにすることができるヒータユニットを提
供することができる。

【００２９】請求項４記載の発明によれば、電極の途中
に配置される正の温度係数を有する制御用抵抗体が加熱
用抵抗体の設定された使用温度を越えた時に加熱用抵抗
体よりも抵抗変化率が大きくすることにより、異常時に
迅速に制御がかかるようにできるヒータユニットを提供
できる。

【００３０】請求項５記載の発明によれば、基材が繊維
で構成された織布及び不織布とする事により、引っ張
り、曲げ、屈曲に強く、座ったときの違和感の少ないヒ
ータユニットを提供できるものである。

【００３１】請求項６記載の発明によれば、基材の裏面
に加熱用抵抗体と制御用抵抗体を結ぶように熱伝導性が
大きいシートを配置することによって、ヒータからの熱
を迅速に伝えることができ応答性がよく、正確な制御が
できるヒータユニットを提供できるものである。

【００３２】請求項７記載の発明によれば、基材の裏面
に配置される熱伝導性材料の形状が繊維状で織られた布
状であることにより、引っ張り、曲げ、屈曲に強く、座
ったときの違和感の少ないヒータユニットを提供できる
ものである。

【００３３】請求項８記載の発明によれば、電極の途中
に、加熱用抵抗体とは別に形成される不可逆性の正の温
度係数を有する制御用抵抗体を有する最終温度制御部が
電力供給側の近くに配置されていることにより、異常時
に加熱用抵抗体に大電流が流れた場合、電力供給部のと
ころが一番電流密度が高くなりより多く発熱をするた
め、異常状態を早く検知することができる。また、制御
用抵抗体より以降に電流が流れないために加熱用抵抗体
にも電流が流れず、効果的にヒータが発熱しないように
制御できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のヒータユニットの構成図

【図２】本発明の一実施例のヒータの動作を示す図

【図３】本発明の他の一実施例のヒータユニットの構成
図

【図４】本発明の他の一実施例のヒータの動作を示す図

【図５】熱伝導シートを備えたヒータユニットの構成図

【図６】最終温度制御部の取り付け位置の一例を示す構
成図

【符号の説明】

１基材２ヒータ電極３加熱用抵抗体４制御用抵抗体５最終温度制御部６櫛形電極７加熱用抵抗体のＰＴＣ特性８制御用抵抗体のＰＴＣ特性９異常時の加熱用抵抗体のＰＴＣ特性１０熱伝導性シート１１電力供給部（端子）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者寺門誠之大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 3K034 AA07 AA08 AA10 AA34 BB10 BB15 BB16 BC12 FA13 FA15 FA17 HA04 JA09 3K092 QA05 QB21 QB31 QB43 QB54 QB76 RF04 RF14 RF17 RF22 UA19 VV25 5E034 AA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基材に形成された一対の電極間に正の温
度係数を有する加熱用抵抗体を備え、前記電極の途中
に、加熱用抵抗体とは別の不可逆性の正の温度係数を有
する制御用抵抗体を配置することを特徴とするヒータユ
ニット。
【請求項２】電極の途中に形成された制御用抵抗体の
電極の部分が櫛形の電極パターンであることを特徴とす
る請求項１記載のヒータユニット。
【請求項３】ヒータを使用する際にあらかじめ設定し
た使用温度の範囲において、加熱部分のワット密度と比
べ制御部分のワット密度が小さくなるように、制御用抵
抗体の抵抗値と面積を調整することを特徴とする請求項
１記載のヒータユニット。
【請求項４】一対の電極間に配置される不可逆性の正
の温度係数を有する制御用抵抗体がヒータの設定された
使用温度を越えた時に加熱用抵抗体よりも抵抗変化率が
大きいことを特徴とする請求項１記載のヒータユニッ
ト。
【請求項５】基材が繊維で構成された織布及び不織布
であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記
載のヒータユニット。
【請求項６】基材の裏面に加熱用抵抗体と制御用抵抗
体を結ぶように熱伝導性が大きいシートを配置すること
を特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載のヒータ
ユニット。
【請求項７】基材の裏面に配置される熱伝導性材料の
形状が繊維状で織られた布であることを特徴とする請求
項４記載のヒータユニット。
【請求項８】電極の途中に、加熱用抵抗体とは別に形
成される不可逆性の正の温度係数を有する制御用抵抗体
を有する最終温度制御部が電力供給側の近くに配置され
ていることを特徴とする請求項１記載のヒータユニッ
ト。