JP2017117525A - heater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、ヘアアイロン等に利用されるヒータに関するものである。 The present invention relates to a heater used for, for example, a hair iron.
ヘアアイロン等に利用されるヒータとして、例えば特許文献1に記載のセラミックヒータが知られている。特許文献1に記載のセラミックヒータは、積層体から成る基体と、基体の層間に設けられたヒータパターンと、基体のうちヒータパターンと異なる層間に設けられたセンサパターンとを備えている。特許文献1に記載のセラミックヒータは、センサパターンを備えていることによって、セラミックヒータの温度を検知することができる。
As a heater utilized for a hair iron etc., the ceramic heater of
しかしながら、特許文献1に記載のセラミックヒータにおいては、ヒータパターンが基体の中央に設けられているとともに、センサパターンが基体の端部に設けられていた。そのため、ヒータパターンが昇温または降温してから、センサパターンに温度変化が伝わるまでに時間差が生じていた。そのため、セラミックヒータの温度をリアルタイムに検知することが困難になっていた。
However, in the ceramic heater described in
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ヒータにおいてヒータパターンとセンサパターンとの温度変化の時間差を低減することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to reduce a time difference of temperature change between a heater pattern and a sensor pattern in a heater.
本発明の一態様のヒータは、複数のセラミック層の積層体から成る基体と、前記複数のセラミック層の層間に設けられた発熱パターンと、前記発熱パターンが設けられた前記層間とは異なる層間に設けられたセンサパターンとを備えており、前記発熱パターンと前記センサパターンとが前記積層体の積層方向において重なっていることを特徴とする。 The heater according to one embodiment of the present invention includes a base including a laminate of a plurality of ceramic layers, a heat generation pattern provided between the plurality of ceramic layers, and a layer different from the layer where the heat generation pattern is provided. The heat generating pattern and the sensor pattern overlap each other in the stacking direction of the stacked body.
本発明の一態様のヒータによれば、発熱パターンとセンサパターンとが積層体の積層方向において重なっていることによって、発熱パターンで生じた熱をセンサパターンに素早く伝えることができる。これにより、発熱パターンとセンサパターンとの昇温または降温の時間差を低減することができる。 According to the heater of one embodiment of the present invention, the heat generation pattern and the sensor pattern overlap each other in the stacking direction of the stacked body, whereby heat generated in the heat generation pattern can be quickly transmitted to the sensor pattern. Thereby, the time difference of temperature rise or temperature fall between the heat generation pattern and the sensor pattern can be reduced.
以下、本発明の一実施形態に係るヒータ10について、図面を参照しながら説明する。
Hereinafter, a
図1は、ヒータ10の構成を示す分解斜視図である。図1に示すように、ヒータ10は、複数のセラミック層1の積層体から成る基体11と、発熱パターン2と、センサパターン3とを備えている。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing the configuration of the
基体11は、発熱パターン2およびセンサパターン3を保護するために設けられる部材である。基体11の形状は、例えば、直方体状である。直方体状としては、例えば、板状等が挙げられる。本実施形態においては、図1に示すように、基体11は、主面が長方形状の板状である。
The
基体11は、複数のセラミック層1の積層体から成る。セラミック層1は、絶縁性のセラミック材料から成る。絶縁性のセラミック材料としては、例えばアルミナ、窒化珪素または窒化アルミニウムが挙げられる。特に、製造のしやすさの観点から、アルミナを用いることが好ましい。基体11が板状の場合には、基体11の寸法は、例えば主面の長さを80mmに、主面の幅を20mmに、主面に垂直な方向の厚みを1mmに設定することができる。
The
発熱パターン2は、発熱するための抵抗体であって、電流が流れることによって発熱する。図1に示すように、発熱パターン2は基体11の内部に設けられている。すなわち、発熱パターン2は基体11に埋設されている。具体的には、発熱パターン2はセラミック層1の層間に設けられている。発熱パターン2の形状は、例えば、線状である。本実施形態のヒータ10における発熱パターン2は、基体11の中央よりも一端側で折り返し形状を有するとともに、他端側で基体11の表面に引き出されて外部の電極(図示せず)に接続されている。
The
発熱パターン2は、基体11の一端側において、複数の折返し部および複数の直線部をそれぞれ有するミアンダ形状の部分(以下、ミアンダ部21ともいう)を有している。これにより、発熱パターン2による発熱を基体11の一端側で大きくすることができる。そのため、セラミック層1の主面のうち最も高温になる領域は、平面視したときに、このミアンダ部と重なる領域になる。より具体的には、本実施形態においては、ミアンダ部のうちの直線部が基体11の長手方向に沿って設けられている。
The
発熱パターン2は、金属材料から成る。金属材料としては、例えばW、MoまたはRe等が挙げられる。発熱パターン2の寸法は、幅を0.03mm以上に、厚みを1μm以上にすることができる。本実施形態においては、幅を0.1mmに、厚みを3μmに設定している。
The
センサパターン3は、ヒータ10の温度を検知するための部材である。具体的には、発熱パターン2によって生じた熱によりセンサパターン3の温度が変化すると、センサパターン3の抵抗値が変化する。このセンサパターン3の抵抗値の変化を外部の装置で検知することによって、ヒータ10の温度を検知することができる。
The
センサパターン3は、発熱パターン2と同様の抵抗体パターンである。センサパターン3は、基体11のうち発熱パターン2が設けられた層間とは異なる層間に設けられている。センサパターン3の形状は、例えば、線状である。本実施形態のヒータ10におけるセンサパターン3は、基体11の中央よりも一端側で折り返し形状を有するとともに、他端側で電極(図示せず)に接続されている。本実施形態のヒータ10においては、センサパターン3は、発熱パターン2と同じ形状を有している。すなわち、センサパターン3は、基体11の一端側において、複数の折返し部および複数の直線部をそれぞれ有するミアンダ形状の部分(以下、ミアンダ部31ともいう)を有している。
The
センサパターン3の寸法は、幅を0.03mm以上に、厚みを1μm以上にすることができる。本実施形態においては、発熱パターン2の寸法と同じく幅を0.1mmに、厚みを3μmに設定している。
The
また、センサパターン3が、発熱パターン2よりも抵抗温度係数が大きい材料から成ることが好ましい。これにより、センサパターン3による温度変化の検知の精度を向上できる。
The
また、センサパターン3の幅が、発熱パターン2の幅よりも大きくてもよい。これにより、発熱パターン2から発せられた熱をより確実にセンサパターン3に伝えることができる。そのため、発熱パターン2とセンサパターン3との温度変化の時間差をさらに低減できる。
In addition, the width of the
ここで、本実施形態のヒータ10においては、発熱パターン2とセンサパターン3とが、積層体の積層方向において重なっている。これにより、発熱パターン2で生じた熱を素早くセンサパターン3に伝えることができるので、発熱パターン2とセンサパターン3との温度変化の時間差を低減することができる。ここでいう「発熱パターン2とセンサパターン3とが、積層体の積層方向において重なっている」とは、必ずしも全ての領域が重なっている必要はなく、一部分のみが重なっている場合も含まれる。
Here, in the
より詳しくは、発熱パターン2およびセンサパターン3は、積層体の層間に設けられていることから、帯状の形状になっている。すなわち、発熱パターン2およびセンサパターン3は、主面(積層体の積層方向に対して垂直な面)が、側面(積層体の積層方向を含む面)と比べて大きい。言い換えると、積層体の積層方向を含む面で切ったときに、厚みよりも幅が大きい。そのため、発熱パターン2から発せられた熱は、積層方向に伝わりやすい。そして、発熱パターン2の主面とセンサパターン3の主面とが対向するように設けられていることによって、発熱パターン2から発せられ積層方向に広がった熱をセンサパターン3に速やかに伝えることができる。これにより、発熱パターン2における温度変化をセンサパターン3に速やかに伝えることができる。その結果、応答性に優れたセンサを有するヒータ10とすることができる。
More specifically, since the
さらに、セラミック層1の主面のうち最も高温になる領域とセンサパターン3とが積層方向において重なっている。これにより、ヒータ10に異常な発熱が生じた場合であっても、この変化を速やかにセンサパターン3に反映させることができる。ここでいう、最も高温になる領域とは、例えば、ヒータ10の表面の温度分布を観察したときに、最も高い温度である領域を示している。また、「最も高温になる領域と前記センサパターン3とが積層方向において重なっている」とは、必ずしも全ての領域が重なっている必要はなく、一部分が重なっている場合も含まれる。
Furthermore, the highest temperature region of the main surface of the
さらに、発熱パターン2およびセンサパターン3が複数の折り返し部および複数の直線部をそれぞれ有するミアンダ状を有するとともに、発熱パターン2の複数の直線部およびセンサパターン3の複数の直線部が同じ方向に伸びている。これにより、ヒートサイクル下において熱応力が特定の部位に集中することを低減できる。一般的に、ミアンダ状のパターンが設けられている場合には、主に直線部が伸びる方向に大きく熱膨張する傾向がある。発熱パターン2とセンサパターン3の直線部の伸びる方向を揃えることによって、大きく熱膨張する方向を揃えることができる。そのため、発熱パターン2が設けられている部分と、センサパターン3が設けられている部分との間に、ねじれるような変形が生じることを低減できる。特に、発熱パターン2の直線部とセンサパターン3の直線部とが、同じ幅であって対向するように位置していることが好ましい。これにより、ねじれるような変形が生じることをさらに低減できる。
Furthermore, the
さらに、図2に示すように、複数のセラミック層1の1つの層間に設けられた複数の発熱パターン2と、複数の発熱パターン2が設けられた層間とは異なる1つの層間に設けら
れた複数のセンサパターン3とを備えており、複数の発熱パターン2のそれぞれと複数のセンサパターン3のそれぞれとが積層体の積層方向において重なっていてもよい。これにより、複数のヒータ10パターンの温度制御を個別に行なうことができるようになる。これにより、ヒータ10表面の温度分布を所望の状態に調整しやすくできる。
Further, as shown in FIG. 2, a plurality of
特に、図2に示すヒータ10においては、複数の発熱パターン2のそれぞれがミアンダ部21を有している。また、複数のセンサパターン3のそれぞれがミアンダ部31を有している。そして、複数の発熱パターン2のそれぞれのミアンダ部21が、複数のセンサパターン3のそれぞれのミアンダ部31と同じ形状である。同じ形状のミアンダ部21、31が重なって位置していることによって、発熱パターン2で生じた熱をセンサパターン3で効率よく検知することができる。
In particular, in the
図2に示すヒータ10のように、複数の発熱パターン2と複数のセンサパターン3を有する場合には、以下の方法を用いることによって外部の電極に接続を行なうことができる。具体的には、複数の発熱パターン2を形成する層間および複数のセンサパターン3を形成する層間とは別の層間に、外部の電極との接続を行なうためのリード用の複数の配線パターンを設ける。そして、それぞれの発熱パターン2およびセンサパターン3とリード用の複数の配線パターンとを、セラミック層1の積層方向に伸びるビアまたはスルーホールで接続すればよい。これにより、セラミック層1の広範囲に複数の発熱パターン2および複数のセンサパターン3を設けることができる。
In the case of having a plurality of
10:ヒータ
1:セラミック層
11:基体
2:発熱パターン
3:センサパターン
10: Heater 1: Ceramic layer 11: Substrate 2: Heat generation pattern 3: Sensor pattern
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