JP2004511890A - サーミスターを備える電気ヒータ - Google Patents

Abstract

電気ヒータは、離れた間隔を有する関係で基部に隣接して設置される複数の電極を有しており、例えば正の温度係数材料等のサーミスター材料により接続される。各電極は、少なくとも一つの端部を有しており、更に前記基部上の共通の末端区域に設置される対応する電気端子に接続される２つの対向する端部を有することが好ましい。隣接する電極間の間隔は、変化しても良く、隣接する電極は指状部分を具備して、前記基部の選択された部分に生成される熱を変化しても良い。

Description

【０００１】
・発明の背景
本発明は一般的に、電気ヒータに係わり、より特別には例えば正の温度係数の材料を有するような、サーミスター制御式ヒータに関する。
【０００２】
絶縁体（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ）材料に設置された電極を接続するサーミスター層を有する電気ヒータは一般的に、既知であり、例えば米国特許第４，８５７，７１１号−名称「正の温度係数ヒータ」、及び米国特許第４，９３１，６２７号−名称「分配された加熱性能を有する正の温度係数ヒータ」において開示されるものがあり、それらの両者は一般的に本出願により指定される。
【０００３】
本発明の目的は、問題を克服し従来技術を改善する新規な電気ヒータを、その幾つかの実施の形態において提供することである。
【０００４】
本発明のこれとは別の目的は、経済的で且つ信頼可能な新規な電気ヒータを、その幾つかの実施の形態において提供することである。
【０００５】
本発明の更に別の目的は、より均一に加熱される面を提供するための性能を有する新規な電気ヒータを、その幾つかの実施の形態において提供することである。
【０００６】
本発明のやはり別の目的は、多少の（ｍｏｒｅ　ｏｒ　ｌｅｓｓ）熱を有する区域を有する新規な電気ヒータを、その幾つかの実施の形態において提供することである。
【０００７】
本発明のこれとは別の目的は、例えばヒータの共通の角部において又はそれの同じ側部に沿って等の、共通の末端区域に設置される対向する端部を備える電極を有する、新規な電気ヒータをその幾つかの実施の形態において、提供することである。
【０００８】
本発明のこれとは別の目的は、単一の基部に形成される新規な電気ヒータを、その幾つかの実施の形態において提供することである。
【０００９】
本発明の更に別の目的は、多数の温度形態又は設定を有する新規な電気ヒータを、その幾つかの実施の形態において提供することである。
【００１０】
本発明の更に別の目的は、複雑なあるいは費用を要する電気制御を必要としないで、多数の温度形態又は設定を有する新規な電気ヒータを、その幾つかの実施の形態において提供することである。
【００１１】
本発明のやはり別の目的は、スウィッチにより制御される多数の温度設定を有する新規な正の温度係数電気ヒータを、その幾つかの実施の形態において提供することである。
【００１２】
本発明のこれとは別の目的は、シート（座席）加熱用途において使用するのに適した新規な電気ヒータを、その幾つかの実施の形態において提供することである。
【００１３】
本発明のより特別の目的は、離れた間隔の関係で基部上に設置される第１と第２の電極と、それから突き出る指状の電極部を有する第１と第２の電極部の隣接部と、指状の電極部のない第１と第２の電極部の別の隣接部と、第１と第２の電極を電気的に接続するサーミスター材料と、を具備する新規な電気ヒータを、その幾つかの実施の形態において提供することであり、第１と第２の電極に沿った電気通路（パス）であってそれの対応する電力適用端部から第１と第２の電極の隣接部への電気通路の合計は、実質的に同じである。
【００１４】
本発明のこれとは別のより特別の目的は、離れた間隔の関係で基部上に設置される第１と第２の電極であってそれらの各々が基部上の共通の端末区域に設置された対向する端部を有する第１と第２の電極と、それから突き出る指状の電極部を有する第１と第２の電極部の隣接部と、第１と第２の電極を電気的に接続するサーミスター材料とを具備する新規な電気ヒータを、その幾つかの実施の形態において提供することである。
【００１５】
本発明の更に別のより特別の目的は、離れた間隔の関係で基部上に設置される複数の第１と第２と第３の電極を具備しており、第２の電極は第１と第３の電極との間に設置されており、複数の第１と第２と第３の電極の各々は基部の共通の端末区域に設置された対向する端部を有しており、第１と第２と第３の電極を電気的に接続するサーミスター材料を更に具備する新規な電気ヒータを、その幾つかの実施の形態において提供することである。
【００１６】
本発明のやはり別のより特別の目的は、離れた間隔の関係で基部上に設置される第１と第２の電極を具備しており、第１と第２の電極の幾つかの隣接部間の間隔は、第１と第２の電極の別の隣接部間の間隔とは異なっており、第１と第２の電極を電気的に接続するサーミスター材料を更に具備しており、第１と第２の電極に沿った電気通路（パス）であって電力が供給されるそれの対応する端部から第１と第２の電極の隣接部への電気通路の合計は、実質的に同じである、新規な電気ヒータを、その幾つかの実施の形態において提供することである。
【００１７】
本発明のこれら及び別の目的、形態、特徴及び利点は、添付図面及び本発明の下記の詳細な説明を注意深く考察する場合に、より十分に認識できるであろう。添付の図面は、理解を容易にするため不均衡である場合があり、そこでは同様な構造及び手順は一般的に対応する番号及び表示により説明される。
【００１８】
・本発明の詳細な説明
本発明において電気ヒータは、複数で少なくとも２つであって更に図１の例示の実施の形態では３つの電極を一般的に具備しており、前記電極は間隔を持って離れる関係で基部に配置されている。電極は、サーミスター材料により接続される。
【００１９】
１つの実施の形態において基部は、電気的に絶縁するか又は絶縁体材料であり、そこには銀又は別の導電性電極が、例えばスクリーンプリント法により、配置される。１つの例示の実施の形態においてサーミスター材料は、電極に配置された正の温度係数材料である。
【００２０】
本発明における基部、電極及びサーミスター材料としての使用に適するこれら及び別の材料は、例えば前記で説明された、米国特許第４，８５７，７１１号−名称「正の温度係数ヒータ」、及び米国特許第４，９３１，６２７号−名称「分配された加熱性能を有する正の温度係数ヒータ」において開示されるように、当業者に既知である。
【００２１】
シート（座席）ヒータ及び関連する用途の使用に特に適切なこれとは別の実施の形態において基部は、正の温度係数材料により浸透させるか又は被覆された組織であり、それ（前記組織）には複数の電極が形成されるか又は沈殿（ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ）されており、さもなければ正の温度係数材料が電極に接続するように配置される。
【００２２】
図１の例示の実施の形態において基部２は、そこに間隔を持って離れた関係で配置された第１と第２と第３の電極１０，２０と３０を有するサーミスター材料４により被覆される。複数の電極は各々、一以上の別の電極の電極部に隣接する一以上の対応する電極部を有する。
【００２３】
サーミスター材料４は、間隔を持って離れる電極、特にそれの隣接する電極部、間に電気的接続を形成しており、電圧が電極に適用される時に、それの特定の特性に従い熱を発生する。
【００２４】
電極はまた熱源でもあり、より狭い電極はより広い電極より多くの熱を発生するが、しかしサーミスター材料により熱を発生することは一般的に、電極によるよりもむしろより効率的である。電極は従ってこの様に形成される。
【００２５】
幾つかの実施の形態において電極は、サーミスター材料と概略同じ量の熱量を発散する（ｄｉｓｓｉｐａｔｅ）ように幾何学形状的に形成されており、それにより比較的均一な加熱を可能にする。しかし別の実施の形態において電極は、所望の熱性能によって、サーミスター材料より多少の熱を発生するように形成されても良い。
【００２６】
例示の実施の形態において電極１０，２０と３０は、一般的に四角形のＳ字型パターンで配置されており、それの隣接する電極部は主に直線的で平行である。
【００２７】
図１の例示の実施の形態において、第１と第２と第３の電極１０，２０と３０は、隣り合って配置された実質的に連続の紐状であり、その際第２の電極２０は第１と第３の電極１０と３０の間に設置される。第１と第２と第３の電極の隣接部はネスト（入れ子）状のＳ字型パターンで配置される。
【００２８】
しかし別の実施の形態において、隣接する電極部は曲線形であっても良く、そこの間の間隔は電極の長さに沿って変化しても良い。図４において例えば、電極４０は、曲線部４２を有しており、そこでは曲線部４２及びこれとは別の隣接する電極５０との間の間隔は変化する。
【００２９】
各電極は、対応する対向する電極端部を具備しており、例えば基部の同じ角部において又は共通側部に沿って等の、基部の共通の末端区域に設置されることが好ましく、電力供給への接続を容易にすることが好ましい。
【００３０】
例示の実施の形態において第１の電極１０は、対応する対向する端部１２と１４を有しており、第２の電極２０は、対応する対向する端部２２と２４を有しており、更に第３の電極３０は、対応する対向する端部３２と３４を有する。電極の対向する端部は、基部の同じ端部又は側部に設置される。
【００３１】
例えば電圧源からの電力は、少なくとも２つの電極の端部の１つにおいて供給されて、以下でより十分に検討されるように、熱を発生する。電力は、電極の対応する電圧用途端部に、例えばスウィッチにより、接続される電気端子を介して適用されることが好ましい。
【００３２】
各電極の少なくとも一つの端部及び好適にはそれの両端部は、対応する電気端子に連結されており、それ（電気端子）はまた共通の末端区域において基部に固定されることが好ましいので、電力は、所望の加熱形態によって、電極のいずれかの端部に、例えばスウィッチの形を変えること（ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒｉｎｇ）により、適用されても良い。
【００３３】
各電気端子は例えば、電気コネクタブレード及びアイレット（ｅｙｅｌｅｔ）又はグロッメット（ｇｒｏｍｍｅｔ）又はステープル（ｓｔａｐｌｅ）あるいは対応する電極に電気接続可能な何か別の構造を有する打ち抜きの金属部材の形であっても良い。
【００３４】
図３の例示の実施の形態において電気端子は、ブレード６０を具備しており、ブレード６０は、基部２に固定されており更に基部２及び電極１０を通り伸張する導電性部材６２により第１の電極１０に電気的に接続しており、電気端子は端部６３によりそれに固定される。種々の別の電気端子及び接続手段もまた、これとは別に使用されても良い。幾つかの実施の形態において端子はまた電極にハンダ付けされても良い。
【００３５】
図１の電気ヒータは、２つ以上の電極の端部への電力の適切な適用により、異なる温度におけるオペレーションのために形成されても良い。図１において例示のスウィッチ７０は、２つ以上の電極の端部の一方又は他方への電力の選択的な適用を可能にする。
【００３６】
図２は、多数の温度設定又は図１の例示の３基の電極ヒータの形態に関する電圧接続テーブルである。低温度運転モードにおいて正の電圧Ｖ１＋は、第１の電極の第１の端部１２に適用され、負の電圧Ｖ１−（好適には、電圧Ｖ１＋と同じ強さを有する）は第３の電極の第２の端部３４に適用される。熱は一般的に、第１と第３の電極１０と３０のＳ字型経路（パス）に沿って及びそこの間のサーミスター材料において発生される。
【００３７】
この例示の形態及び運転モードに従って、第１と第３の電極に沿う電気経路（パス）であって、電圧Ｖ１＋とＶ１−が適用されてるそれの対応する端部１２と３４から、前述電極に沿う隣接部までの電気的経路の合計は、実質的に同じである。換言すれば、第１と第３の電極１０と３０を横切る（ａｃｒｏｓｓ）電圧は、それの対向する端部間のどこにおいても概略同じである。
【００３８】
第１と第３の電極に接続するサーミスター材料により生成又は発生された熱は、それの対向する端部間のＳ字型の経路に沿って実質的に同じであり、ここでは図１に示すように、それらの間の間隔は同じであり、更に電極を横切る電圧は、電極に沿って一定に保持されるという前提である。
【００３９】
幾つかの実施の形態において、多少の熱が発生される基部上の面積又は区域を形成することが望まれており、それは更に下記で議論されるように、隣接する電極部の間の間隔を変化すること、及び／又は指状の電極部を追加すること及び／又は電極の寸法を変化することにより、実施されても良い。
【００４０】
中位の温度運転モード、図２の中位設定において、正の電圧Ｖ１＋は、第１の電極１０の第１の端部１２に適用されており、負の電圧Ｖ２−は、第２の電極２０の第２の端部２４に適用される。熱は一般的に、第１と第２の電極１０と２０のＳ字型経路に沿って、及びそこの間のサーミスター材料において生成される。
【００４１】
高温度運転モード、図２の高位設定において、正の電圧Ｖ２＋は第２の電極の第１の端部２２に適用されており、負の電圧Ｖ１−とＶ３−は、第３と第１の電極の第２の端部３４と１４にそれぞれ適用される。熱はこの様に、第１と第２と第３の電極との間のサーミスター材料より、及び電極自体により発生される。
【００４２】
低位、中位、及び高位の温度設定を得るために図１の第１と第２と第３の電極１０，２０と３０に適用された電圧は、例えば電極に供給される電力を電圧及び／又は電流を変化させて制御する回路等の、高価な電子制御を必要とせずに、スウィッチ７０により単純で且つ信頼可能に制御されても良い。
【００４３】
図１の例示の実施の形態においてスウィッチ７０は、例えばＴＰＴＴスウィッチ等の多極で多数位置のスウィッチであり、そのスウィッチは、３極及び３つのスウィッチ位置を有する。例示の多極で多位置のスウィッチは、高価な電子制御を必要としないで、電圧が適用される特定の電極及びそれの特定の端部の選択を可能にしており、一般的に、それにより必要とされるスウィッチ位置及び極の数は、所望される電極及び温度設定の数に依存する。例えば２つの温度設定ヒータは、ＤＰＤＴスウィッチ、即ち２極で２つの位置を有するスウィッチにより制御されても良い。
【００４４】
別の実施の形態において、別の制御又はスウィッチ切り替え方法が、ヒータの運転に使用されても良い。例えば、中でも、ラッチタイプ・スウィッチ及び／又は論理回路及び／又はモーメンタリ（ｍｏｍｅｎｔａｒｙ）スウィッチ及びリレイの組み合わせがこれとは別に使用されても良い。本発明のヒータはまた、例えばプロセッサベースの自動車用（ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ）電気システムにおけるもの等の、マイクロプロセッサベースの制御装置により制御されても良い。
【００４５】
例示のシートヒータの用途において、自動車用電気システムから供給されたＤＣ電圧が電極に適用される。適用された電圧は、実質的に等しい強さを有することが好ましい。電圧の指示された極性は逆にされても良い。
【００４６】
３以上の電極を有する実施の形態において、中間の電極が外側の電極より大きな幅を有することが望まれても良い。図１の例示の実施の形態において例えば、第２の電極２０は、第１と第３の電極１０と３０より幅が広い。この形態は、ヒータが図２の電圧接続テーブルにおいて示される高位設定において稼動する場合に、中間の第２の電極２０が第１と第３の電極の両者へのより良好な電源電流又はそれからのシンク電流（電圧極性に依存する）になることを可能にする。
【００４７】
図４の例示の実施の形態において、電極４０と電極５０と５２との間の間隔は、それの長さに沿って変化する。一般的に電極間の間隔がより狭いほど、電圧が電極に適用される場合に、その間においてサーミスター材料により発生される熱はより大きい。従って基部の電極の燐接部間の間隔の変化は、基部において生成される熱量、特にその間に配置されたサーミスター材料により生成される熱量、の制御を可能にする。
【００４８】
異なる熱量はまた、電極の隣接部から突き出る指状の電極部を形成することにより、発生されても良く、従って指状部分の位置及び密度に依存して、多少の熱を生成する基部上の面積又は区域を形成する。図４において隣接する電極部４０と５２は、そこから突き出る複数の指状の電極部４４と５３（それらの幾つかのみが参照番号により認識される）を具備する。
【００４９】
上記の検討のように、隣接する電極に沿う電気経路であって、それの対応する電圧適用端部から指状の電極部に沿う隣接部までの電気通路の合計が実質的に同じであるように、電極は形成されており、従って電極の経路に沿って、隣接する指状の電極部を横切る実質的に同じ電圧を提供する。
【００５０】
幾つかの用途において例えば、自動車用シートヒータの用途において、シートの異なる部分においてより多くあるいはより少ない熱量を提供することが望まれる。これらの目的は、例えば図１の例示の多数温度のシートヒータ、一般的に図４に示されるように、可変の間隔及び／又は指状の電極部を備える電極を有するもの等の、シートヒータを提供することにより、直ちに且つコスト上で効果的に実現されても良い。
【００５１】
本発明の前記の説明は、当業者に対してそれの最善の方法を現時点において認識させ且つ使用させることを可能にするが、当業者は本明細書における特定の例示の実施の形態の変形、組み合わせ及び同等品の存在を理解し認識するであろう。本発明は従って、本明細書の例示の実施の形態により限定されるべきではなく、添記される請求項の範囲及び精神の範囲内の全ての実施の形態により限定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、本発明の例示の実施の形態に従う例示の電気ヒータ及び制御スウィッチである。
【図２】
図２は、図１の例示のヒータに関する多数温度設定接続テーブルである。
【図３】
図３は、そこに形成された基部及び電極に接続される電気端子である。
【図４】
図４は、隣接する電極及びそこから伸張する指状部分との間の可変の間隔を有する電気ヒータ一部分である。

Claims (23)

1. 電気ヒータにおいて、この電気ヒータが、
   基部と、
   離れた間隔の関係で前記基部上に設置される第１と第２の電極と、
   それから突き出る対応する指状の電極部を有する前記第１と第２の電極部の第１の隣接部と、更に指状電極部のない前記第１と第２の電極部の別の隣接部と、
   前記第１と第２の電極を電気的に接続するサーミスター材料と、
   を具備しており、
   前記第１と第２の電極に沿った電気通路であって、それの対応する電力適用端部から前記第１と第２の電極の隣接部への電気通路の合計は、実質的に同じである電気ヒータ。
2. 前記サーミスター材料は正の温度係数材料を具備する請求項１に記載のヒータ。
3. 前記第１と第２の各電極は、前記基部上の共通の末端区域に設置される対向する端部を有しており、各電極の前記端部の１つはそれの前記電力適用端部に対応する請求項２に記載のヒータ。
4. 前記基部は、前記正の温度係数材料により被覆された組織であり、前記第１と第２の電極はそこに配置される請求項３に記載のヒータ。
5. 前記第１と第２の電極の第１の部分の間の間隔は、前記第１と第２の電極の第２の部分の間の間隔に比べより大きい請求項１に記載のヒータ。
6. 電気ヒータにおいて、この電気ヒータが、
   基部と、
   離れた間隔の関係で前記基部上に設置される第１と第２の電極であって、それらの各々が前記基部上の共通の末端区域に設置された対向する端部を有する第１と第２の電極と、
   それから突き出る指状の電極部を有する前記第１と第２の電極部の隣接部と、
   前記第１と第２の電極を電気的に接続するサーミスター材料と、
   を具備する電気ヒータ。
7. 前記第１と第２の電極に沿った電気通路であって、それの前記対応する端部の１つから前記第１と第２の電極の隣接部への電気通路の合計は、実質的に同じである請求項６に記載のヒータ。
8. 電気ヒータにおいて、この電気ヒータが、
   基部と、
   離れた間隔の関係で前記基部上に設置される複数の第１と第２と第３の電極を具備しており、
   前記第２の電極は前記第１と第３の電極との間に設置されており、
   前記第１と第２と第３の電極の各々は、前記基部の共通の末端区域に設置された対向する端部を有しており、
   前記第１と第２と第３の電極を電気的に接続するサーミスター材料を更に具備する
   電気ヒータ。
9. 前記サーミスター材料は正の温度係数材料を具備する請求項８に記載のヒータ。
10. 多数極性で、多数位置のスウィッチは、前記第１と第２と第３の電極の前記対向する端部に電気的に接続する請求項８に記載のヒータ。
11. 複数の電気端子は、前記共通の末端区域において前記基部に固定されており、
    前記第１と第２と第３の電極の前記対向する各端部は、前記複数の電気端子の対応する１つに電気的に接続する請求項８に記載のヒータ。
12. 前記第１と第３の電極に沿った電気通路であって、それの前記対応する端部の１つから前記第１と第３の電極の隣接部への電気通路の合計は、実質的に同じである請求項８に記載のヒータ。
13. 前記第１と第２の電極に沿った電気通路であって、それの前記対応する端部の１つから前記第１と第２の電極の隣接部への電気通路の合計は、実質的に同じである請求項１２に記載のヒータ。
14. 前記第２と第３の電極に沿った電気通路であって、それの前記対応する端部の１つから前記第２と第３の電極の隣接部への電気通路の合計は、実質的に同じである請求項１３に記載のヒータ。
15. 前記第１と第２と第３の電極の隣接部は、前記基部上の一般的にＳ字型パターンに配置される請求項１４に記載のヒータ。
16. 前記第２の電極は、前記第１と第３の電極に比べより幅が広い請求項８に記載のヒータ。
17. 前記第１と第２と第３の電極の少なくとも２つの隣接部は、そこから突き出る指状の電極部を有する請求項８に記載のヒータ。
18. 前記第１と第２と第３の電極の少なくとも２つの隣接部間の間隔は変化する請求項１７に記載のヒータ。
19. 指状の電極部は、前記第１と第２と第３の電極の少なくとも２つの隣接部から突き出る請求項８に記載のヒータ。
20. 前記基部は、正の温度係数材料により被覆された組織であり、前記第１と第２と第３の電極はそこにスクリーンプリントされる請求項８に記載のヒータ。
21. 電気ヒータにおいて、この電気ヒータが、
    基部と
    離れた間隔の関係で前記基部上に設置される第１と第２の電極を具備しており、
    前記第１と第２の電極の幾つかの隣接部間の間隔は、前記第１と第２の電極の別の隣接部間の間隔とは異なっており、
    前記第１と第２の電極を電気的に接続するサーミスター材料を更に具備しており、
    前記第１と第２の電極に沿った電気通路であって、それの対応する電力適用端部から前記第１と第２の電極の隣接部への電気通路の合計は、実質的に同じである
    電気ヒータ。
22. 前記第１と第２の各電極は、前記基部の共通の末端区域に設置される対応する対向する端部を有しており、前記第１と第２の電極の前記端部の１つはそれの前記電力適用端部に対応する請求項２１に記載のヒータ。
23. 前記第１と第２の電極の幾つかの隣接部は、そこから突き出る指状の部分を有しており、前記第１と第２の電極の別の隣接部には指状部分がない請求項２２に記載のヒータ。

Images