JP2006196311A - 面状発熱体の給電端子構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 給電のために給電端子が圧接する電極薄膜の表面に損傷を与え難く、接触面積を確保でき、圧接面の耐久性及び信頼性が向上する面状発熱体の給電端子構造を提供する。
【解決手段】 赤外線ヒーター１０において、給電端子２４の電極先端部２４Ａが電極薄膜２２に圧接されるて、電極薄膜２２を介して抵抗体薄膜２０に電流を流す。その抵抗値と電流値によって決定される発熱が抵抗体薄膜２０に生じ、基板１２表面が昇温され、赤外線が放射される。給電端子２４はその電極先端部２４Ａ（電極薄膜２２への圧接部分）が所定の曲率Ｒで湾曲して形成されているため、電極先端部２４Ａにエッジが無く、電極薄膜２２への損傷が皆無となり、電気的接触不良も解決される。また、給電端子２４が傾斜しても、圧接する電極薄膜２２との接触面積が確保でき、両者の接触面における電流分布が一定となり、ポイント接触による放電リークの発生を防止することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、通電することにより発熱する面状発熱体の給電端子構造に関する。

通電することにより発熱する発熱体のうち、金属製の基板の表面が赤外線放射面とされると共に、この金属製の基板の裏面に絶縁層を介して抵抗体薄膜と電極薄膜とがパターン化されて設けられ、電極薄膜を介して抵抗体薄膜に通電することにより発熱する面状発熱体が知られている(例えば、特許文献１または非特許文献１参照)。

前記面状発熱体は、遠赤外線を放射する面状発熱体（パネルヒーター）であり、自動車ボディ塗装等の乾燥用遠赤外線ヒーターとして市販されているものである。

この面状発熱体（ヒーター）では、ステンレス製の基板（パネル）の裏面に、抵抗体薄膜とこの抵抗体薄膜の始点及び終点とされる電極薄膜がパターン化されて印刷されている。また、電極薄膜に圧接する給電端子によって、外部交流電源と抵抗体薄膜の始点と終点間（電極薄膜）との接続がなされる。すなわち、当該給電端子の先端面が電極薄膜に圧接されることで、電極薄膜を介して抵抗体薄膜に電流を流すことにより、その抵抗値と電流値によって決定される発熱が抵抗体薄膜に生じて、基板表面が例えば３００℃から５００℃以上になり、赤外線として空間に放射できる構成となっている。

しかしながら、この種の従来の面状発熱体（ヒーター）では、以下の如き欠点があった。

すなわち、前述の如き抵抗体薄膜に通電するための給電端子は、その先端面が平面的であったため、当該給電端子の脱着時などにおいて、端子先端が傾斜した状態で電極薄膜面に圧接されると、当該電極薄膜表面が損傷し、電極薄膜に故障を与える原因となっていた。

また、例えば、端子取付けネジの締め付けトルク不足などによって給電端子の先端面の全てが（先端全表面が）電極薄膜に密着していないと、大電流の印加時に接触不良による電流の集中が生じて、両接触面間で火花などを発生させる原因となり、電極薄膜を焼損する可能性もあった。

さらに、メンテナンス時における当該給電端子の取換えや位置調整時に電極薄膜部が傷付き易いという問題もあった。
特開２００２−３４３５４０号公報 商品カタログ：エコイックサーモ（製造元テーピ熱学株式会社）２００１／１１印刷資料

本発明は上記事実を考慮し、給電のために給電端子が圧接する電極薄膜の表面に損傷を与え難くまたその接触面積を確保できると共に、圧接面の耐久性及び信頼性が向上する面状発熱体の給電端子構造を提供することが目的である。

請求項１に係る発明の面状発熱体の給電端子構造は、金属製基板の表面が赤外線放射面とされ、前記金属製基板の裏面に絶縁層を介して抵抗体薄膜と電極薄膜とがパターン化されて設けられ、前記電極薄膜を介して前記抵抗体薄膜に通電することにより発熱する面状発熱体の給電端子構造において、前記電極薄膜に圧接して前記電極薄膜に外部電源から通電するための給電端子を備え、前記給電端子は、前記電極薄膜への圧接部分が所定の曲率で湾曲して形成されている、ことを特徴としている。

請求項１記載の面状発熱体の給電端子構造では、給電端子の先端面が電極薄膜に圧接されることで、電極薄膜を介して抵抗体薄膜に電流を流すことができ、これにより、その抵抗値と電流値によって決定される発熱が抵抗体薄膜に生じて、基板表面が昇温され、赤外線として空間に放射される。

ここで、給電端子は電極薄膜への圧接部分が所定の曲率で湾曲して形成されているため、この給電端子が圧接する電極薄膜の表面に損傷を与えることが防止される。また、仮に給電端子が傾斜しても、この給電端子の先端圧接部分には鋭角なエッジが無いため、圧接する電極薄膜との接触面積が確保される。さらに、給電端子の脱着時などにおいても、圧接面の耐久性が大幅に向上し、電気的接続点の信頼性が向上する。またさらに、給電端子と電極薄膜との圧接面積が確保でき、両者の接触面における電流分布が一定となり、ポイント接触による放電リークなどの発生を防止することができる。

請求項２に係る発明の面状発熱体の給電端子構造は、請求項１記載の面状発熱体の給電端子構造において、前記給電端子は、前記電極薄膜よりも硬い材質の材料にて形成されている、ことを特徴としている。

請求項２記載の面状発熱体の給電端子構造では、給電端子の材質が電極薄膜の材質より硬い材料であるため、給電端子が電極薄膜に圧接されて確実に密着された電気的接続状態を形成することができる。なお、例えば、給電端子をステンレス製とし、電極薄膜を銀とすることが好適である。

請求項３に係る発明の面状発熱体の給電端子構造は、請求項１または請求項２記載の面状発熱体の給電端子構造において、前記給電端子は、前記湾曲して形成された圧接部分の面取り高さが、前記電極薄膜の厚さよりも小さい、ことを特徴としている。

請求項３記載の面状発熱体の給電端子構造では、給電端子の脱着時などにおける電極薄膜（圧接面）への損傷を防止することができ、耐久性が大幅に向上して、電気的接続点の信頼性が向上する。

請求項４に係る発明の面状発熱体の給電端子構造は、請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の面状発熱体の給電端子構造において、前記給電端子は、互いに同一高さでかつ一体に設けられた一対を有する、ことを特徴としている。

請求項４記載の面状発熱体の給電端子構造では、一体に設けられた一対の給電端子が電極薄膜に圧接するため、当該給電端子が傾き難く、給電端子と電極薄膜との圧接状態を一層確実なものとすることができる。

請求項５に係る発明の面状発熱体の給電端子構造は、請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の面状発熱体の給電端子構造において、前記給電端子の厚さをｔとし、前記給電端子の前記湾曲して形成された圧接部分の曲率をＲとし、前記給電端子の前記湾曲して形成された圧接部分の面取り高さをｈとするとき、

の関係式が成立するように設定した、ことを特徴としている。

請求項５記載の面状発熱体の給電端子構造では、給電端子の厚さｔ、給電端子の圧接部分の曲率Ｒ、及び給電端子の圧接部分の面取り高さｈをそれぞれ好適な範囲に設定できる。

以上説明した如く本発明に係る面状発熱体の給電端子構造は、給電のために給電端子が圧接する電極薄膜の表面に損傷を与え難くまたその接触面積を確保できると共に、圧接面の耐久性及び信頼性が向上するという優れた効果を有している。

図１には、本発明の実施の形態に係る給電端子構造が適用された面状発熱体としての赤外線ヒーター１０の主要部分の構成が正面図にて示されている。また、図２（Ａ）には、この赤外線ヒーター１０の構成が側面図にて示されており、図２（Ｂ）には、赤外線ヒーター１０の構成が正面図にて示されている。

赤外線ヒーター１０は、ステンレス製の基板１２の表面が赤外線放射面１４となっている。基板１２の裏面すなわちヒーター面１６には、図３に示す如く、絶縁層１８を介して抵抗体薄膜２０と電極薄膜２２がそれぞれパターン化されて設けられている、これに外部電源から通電することにより発熱してヒーターの機能を生ずるようになっている。さらに、抵抗体薄膜２０の表面は、絶縁性保護膜２３によって被覆されている。

電極薄膜２２と外部電源との接続は、給電端子２４によって行われる。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）にも詳細に示す如く、給電端子２４は、互いに同一高さでかつ一体に設けられた一対を有して全体として正面視コの字形に形成されており、さらに、外部導線端子部２６が一体に形成されている。この給電端子２４は、前記基板１２に溶着された取付けボルト２８と取付けネジ３０とによって、セラミック板３２及び反射板３４と共に、この給電端子２４と取付けボルト２８とを電気的絶縁的に装着するための貫通碍子３６を介して取り付けられて、電極薄膜２２に圧接される構造となっている。

以上の構成によれば、給電端子２４は、取付けネジ３０の締付けトルクによって、脱着可能に電極薄膜２２に圧接されて、電気的に接続される。

セラミック板３２はヒーター面１６の放射熱が背面から漏洩することを防止すると共に、反射板３４が漏洩熱をヒーター面１６側に戻して、放射熱全体を効率的に赤外線放射面１４から発するようにしている。

ヒーター面１６には熱電対３８が治具４０によって取付けられて、ヒーター表面温度を検知し、ヒーター温度制御に供される。また、端子孔４２を有する支持板４４はヒーター全体を安全性などのためにカバーの役目を果たす。

ここで、図５にも示す如く、給電端子２４の電極先端部２４Ａ（電極薄膜２２への圧接部分）は、所定の曲率で湾曲して形成されている。すなわち、給電端子２４の厚さをｔとし、給電端子２４の湾曲して形成された電極先端部２４Ａの曲率をＲとし、給電端子２４の湾曲して形成された電極先端部２４Ａの面取り高さをｈとするとき、給電端子２４の電極先端部２４Ａの曲率Ｒは、面取り高さｈが電極薄膜２２の厚さより小さい条件で、

の関係式が成立するように設定されている。

前記関係式によって求められた好適なＲの値を「表１」に示す。

例えば、給電端子２４の肉厚を２ｍｍとし、給電端子２４の電極先端部２４Ａの面取り高さｈを０．０３ｍｍとすると、給電端子２４の電極先端部２４Ａの曲率Ｒは、１７ｍｍとなる。この条件では面取り高さｈが３０μｍとなるため、電極薄膜２２の厚さは４０μｍ以上が望ましい。

またしかも、給電端子２４は、電極薄膜２２よりも硬い材質の材料にて形成されており、例えば、給電端子２４をステンレス製とし、電極薄膜２２を銀とすることが好適である。

次ぎに、本実施の形態の作用を説明する。

上記構成の赤外線ヒーター１０に適用された給電端子構造では、給電端子２４の電極先端部２４Ａが電極薄膜２２に圧接されることで、電極薄膜２２を介して抵抗体薄膜２０に電流を流すことができ、これにより、その抵抗値と電流値によって決定される発熱が抵抗体薄膜２０に生じて、基板１２表面が昇温され、赤外線として空間に放射される。

ここで、給電端子２４はその電極先端部２４Ａ（電極薄膜２２への圧接部分）が所定の曲率Ｒで湾曲して形成されているため、この給電端子２４が圧接する電極薄膜２２の表面に損傷を与えることが防止される。すなわち、給電端子２４の電極先端部２４Ａに丸み（曲率Ｒ）を持たせることにより、電極薄膜２２との面接触に対して電極先端部２４Ａにエッジが無いため、電極薄膜２２への損傷が皆無となり、電気的接触不良も解決される。

また、仮に給電端子２４が傾斜しても、この給電端子２４の電極先端部２４Ａには鋭角なエッジが無いため、圧接する電極薄膜２２との接触面積が確保される。

さらに、給電端子２４の脱着時などにおいても、電極薄膜２２（圧接面）への損傷を防止することができ、耐久性が大幅に向上して、電気的接続点の信頼性が向上する。ここで、給電端子２４は、前記湾曲して形成された電極先端部２４Ａの面取り高さｈが、電極薄膜２２の厚さｔよりも小さいが、例えば、かかる構成において電極薄膜２２の肉厚は、従来パターンの約２倍とする。従来パターンではその厚さが１０〜２０μｍであつたが、前述した如く給電端子２４の脱着時に電極薄膜２２の表面が損傷を受けやすかった。これに対し、本発明では、実験的な値として厚さを２０μｍ以上とすることにより、給電端子２４の脱着時の電極薄膜２２への損傷が無くなった。

またさらに、給電端子２４と電極薄膜２２との圧接面積が確保でき、両者の接触面における電流分布が一定となり、ポイント接触による放電リークなどの発生を防止することができる。

また、給電端子２４の材質が電極薄膜２２の材質より硬い材料であるため、給電端子２４が電極薄膜２２に圧接されて確実に密着された電気的接続状態を形成することができる。

さらに、給電端子２４は、互いに同一高さでかつ一体に設けられた一対を有しており、この一体に設けられた一対の給電端子２４が電極薄膜２２に圧接するため、当該給電端子２４が傾き難く、給電端子２４と電極薄膜２２との圧接状態を一層確実なものとすることができる。

また、本実施の形態に係る給電端子構造は、高温発熱体（赤外線ヒーター１０）の電気的接続方式として給電端子２４を用いた圧接接続方式であるため、故障時の交換やメンテナンスが容易となる。

またさらに、従来品の簡便な改良により、赤外線ヒーター１０の耐久性が大幅に向上すると共に、コストアップに繋がることがない。

なお、前述した如き給電端子２４は、その電極先端部２４Ａ（電極薄膜２２への圧接部分）が「式１」で求められる曲率Ｒに近い形状であれば、前記実施の形態と同様な作用、効果を奉する。

また、前記実施の形態においては、給電端子２４は、互いに同一高さでかつ一体に設けられた一対を有して全体として正面視コの字形に形成された構成としたが、これに限らず、コの字型以外の形状、例えば単一歯形に形成した構成の場合であっても、その先端部が丸み（曲率）を有すれば、前記実施の形態と同様な作用、効果を奉する。

本発明の実施の形態に係る給電端子構造が適用された赤外線ヒーターの給電端子部分の構成を示す正面図である。 （Ａ）は、本発明の実施の形態に係る給電端子構造が適用された赤外線ヒーターの構成を示す側面図であり、（Ｂ）は、本発明の実施の形態に係る給電端子構造が適用された赤外線ヒーターの構成を示す正面図である。 本発明の実施の形態に係る給電端子構造が適用された赤外線ヒーターの基板表面の電極薄膜及び抵抗体薄膜のパターン例を示す概略的な偏面図である。 （Ａ）は、本発明の実施の形態に係る給電端子構造に適用された給電端子の構成を示す正面図であり、（Ｂ）は、本発明の実施の形態に係る給電端子構造に適用された給電端子の構成を示す側面図である。 本発明の実施の形態に係る給電端子構造に適用された給電端子の電極先端部の詳細を示す部分拡大正面図である。

符号の説明

１０ 赤外線ヒーター
１２ 基板
１４ 赤外線放射面
１６ ヒーター面
２０ 抵抗体薄膜
２２ 電極薄膜
２４ 給電端子
２４Ａ 電極先端部

Claims (5)

1. 金属製基板の表面が赤外線放射面とされ、前記金属製基板の裏面に絶縁層を介して抵抗体薄膜と電極薄膜とがパターン化されて設けられ、前記電極薄膜を介して前記抵抗体薄膜に通電することにより発熱する面状発熱体の給電端子構造において、
   前記電極薄膜に圧接して前記電極薄膜に外部電源から通電するための給電端子を備え、
   前記給電端子は、前記電極薄膜への圧接部分が所定の曲率で湾曲して形成されている、
   ことを特徴とする面状発熱体の給電端子構造。
2. 前記給電端子は、前記電極薄膜よりも硬い材質の材料にて形成されている、ことを特徴とする請求項１記載の面状発熱体の給電端子構造。
3. 前記給電端子は、前記湾曲して形成された圧接部分の面取り高さが、前記電極薄膜の厚さよりも小さい、ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の面状発熱体の給電端子構造。
4. 前記給電端子は、互いに同一高さでかつ一体に設けられた一対を有する、ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の面状発熱体の給電端子構造。
5. 前記給電端子の厚さをｔとし、前記給電端子の前記湾曲して形成された圧接部分の曲率をＲとし、前記給電端子の前記湾曲して形成された圧接部分の面取り高さをｈとするとき、
   

   

   の関係式が成立するように設定した、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の面状発熱体の給電端子構造。

Images