JP2022037629A

JP2022037629A - 加熱装置

Info

Publication number: JP2022037629A
Application number: JP2020141861A
Authority: JP
Inventors: 学市倉; Manabu Ichikura
Original assignee: Tokyo Cosmos Electric Co Ltd
Current assignee: Tokyo Cosmos Electric Co Ltd
Priority date: 2020-08-25
Filing date: 2020-08-25
Publication date: 2022-03-09
Anticipated expiration: 2040-08-25
Also published as: JP7438895B2

Abstract

【課題】過熱を簡単に抑制する加熱装置を提供する。【解決手段】通電により加熱する加熱部２を有し、加熱対象Ｈを加熱する加熱装置であって、加熱部２の上側に配置され、下側からの押圧に応じて切れるように脆弱部が形成されたヒューズ基板３と、ヒューズ基板３において脆弱部が形成された部分を横断するように配置され、加熱部２に直列に接続されたヒューズ４と、ヒューズ基板３の下側に配置されると共に周辺環境の変化に応じて変形するように形成され、変形によりヒューズ基板３を下側から押圧して脆弱部からヒューズ基板３をヒューズ４と共に切る変形部とを備える。【選択図】図１

Description

本開示は、加熱装置に関する。

従来から、例えばバッテリなどの加熱対象を加熱する加熱装置が実用化されている。加熱装置は、通電により加熱する加熱部がヒータ基板上に配置されており、この加熱部への通電を制御することにより、加熱対象を所定の温度に加熱することができる。ここで、加熱装置は、加熱部の異常過熱を抑制することが求められている。

そこで、加熱部の異常過熱を抑制する技術として、例えば、特許文献１には、コード状ヒータ線近傍の異常発熱を防止する電気式床暖房装置が提案されている。この電気式床暖房装置は、ヒータ線と検知線とが短絡したときに検知線を流れる電流に起因してヒューズが溶断するため、ヒータ線の異常過熱を抑制することができる。

特開２００８－１５７５２３号公報

しかしながら、特許文献１の装置は、温度ヒューズなどを用いてヒータ線の異常過熱を抑制するため、その構成が複雑化するおそれがある。

本開示は、過熱を簡単に抑制する加熱装置を提供することを目的とする。

本開示に係る加熱装置は、通電により加熱する加熱部を有し、加熱対象を加熱する加熱装置であって、加熱部の上側に配置され、下側からの押圧に応じて切れるように脆弱部が形成されたヒューズ基板と、ヒューズ基板において脆弱部が形成された部分を横断するように配置され、加熱部に直列に接続されたヒューズと、ヒューズ基板の下側に配置されると共に周辺環境の変化に応じて変形するように形成され、変形によりヒューズ基板を下側から押圧して脆弱部からヒューズ基板をヒューズと共に切る変形部とを備えるものである。

本開示によれば、過熱を簡単に抑制する加熱装置を提供することが可能となる。

本開示の実施の形態に係る加熱装置の構成を示す部分断面図である。ヒューズ基板およびヒューズの構成を示す図である。ヒューズが加熱部に直列に接続された様子を示す図である。膨張部がヒューズ基板を切れ目から切る様子を示す断面図である。加熱装置の変形例を示す断面図である。

以下、本開示に係る実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１に、本開示の実施の形態に係る加熱装置の構成を示す。加熱装置は、加熱対象Ｈを加熱するためのもので、ヒータ基板１と、加熱部２と、ヒューズ基板３と、ヒューズ４と、保護部５と、膨張部６とを有する。

ヒータ基板１は、平板状に形成され、絶縁性および熱伝達性を有する材料から構成されている。ヒータ基板１は、例えば、バッテリなどの加熱対象Ｈに裏面を当接して配置される。

加熱部２は、ヒータ基板１の表面上に配置され、通電により加熱するように所定の抵抗値を有する。加熱部２は、ヒータ基板１上を折り返しつつ線状に延びてヒータ基板１の所定の範囲を満たすように配置され、その両端部には端子２ａおよび２ｂが形成されている。

ヒューズ基板３は、矩形状の絶縁性フィルムから形成され、加熱部２の上側に加熱部２の全体を覆うように配置されている。ヒューズ基板３の短辺側の一対の縁部は、接着剤７を介してヒータ基板１に固定された固定部分８ａおよび８ｂを形成する。ここで、ヒューズ基板３の長辺側の一対の縁部は、固定部分８ａおよび８ｂが形成されていないため、ヒータ基板１に対して解放されていることになる。

また、ヒューズ基板３は、下側からの押圧に応じて切れるように脆弱に形成された切れ目９を有する。この切れ目９は、複数の切れ目９が隙間を空けつつ直線状に並ぶように配置された、いわゆるミシン目状に形成されている。また、切れ目９は、ヒータ基板１に対してヒューズ基板３の縁部が固定された固定部分８ａの近傍に固定部分８ａに沿って直線状に並んで配置されている。

ヒューズ４は、ヒューズ基板３上において複数の切れ目９の隙間を横断、すなわち切れ目９と切れ目９との間を横断するように配置されている。ヒューズ４は、導電性を有し、加熱部２に直列に接続されている。ヒューズ４は、例えば、黄銅などの割れ性の比較的高い材料から構成することができる。

保護部５は、絶縁性フィルムから形成され、ヒューズ４と共にヒューズ基板３の全体を覆うように配置されている。なお、切れ目９は、保護部５にもヒューズ基板３と同様の箇所に形成されている。すなわち、切れ目９は、保護部５とヒューズ基板３を貫通するように形成されている。

膨張部６は、絶縁性材料から構成され、加熱部２とヒューズ基板３との間に加熱部２の全体を覆うように配置されている。また、膨張部６は、加熱部２が所定の温度を超えると膨張して変形するように形成されている。ここで、所定の温度は、加熱部２の加熱温度より高い温度に設定され、具体的には加熱部２の短絡などにより異常過熱した場合の温度に基づいて設定されている。膨張部６が、膨張によりヒューズ基板３を下側から押圧することにより、切れ目９からヒューズ基板３がヒューズ４と共に切られる。膨張部６は、例えば、所定の温度を超えると発泡する塗料などを加熱部２に塗布して形成することができる。このとき、膨張部６は、体積が１０倍以上に大きく膨張するものが好ましい。また、膨張部６は、難燃性や不燃性を有する材料から選定することが好ましい。このように、膨張部６は、本発明における変形部を構成するものである。

次に、ヒューズ基板３およびヒューズ４の構成について詳細に説明する。

図２に示すように、ヒューズ基板３は、ヒータ基板１に対して解放された縁部３ａから縁部３ｂまで切れ目９が直線状に並んで配置されている。このとき、切れ目９は、ヒューズ基板３の縁部３ａおよび３ｂを切断して切断部９ａおよび９ｂを形成する。

そして、ヒューズ４が、切れ目９に沿って延びるように配置され、ヒューズ基板３の縁部３ａおよび３ｂ近傍の２箇所で切れ目９を横断して一対の端子４ａおよび４ｂが形成されている。具体的には、ヒューズ４は、切れ目９と切れ目９の間の隙間において最も縁部３ａ側の隙間と最も縁部３ｂ側の隙間を横断するように形成されている。

次に、加熱装置の電気的な接続について詳細に説明する。
図３に示すように、加熱装置は、電源１０と、スイッチ１１と、温度測定部１２と、制御部１３とをさらに有する。

ここで、加熱部２の端子２ａがヒューズ４の端子４ｂに直列に接続され、加熱部２の端子２ｂが電源１０に接続されると共に、ヒューズ４の端子４ａがスイッチ１１に接続されている。

電源１０は、加熱部２に電流を供給するもので、加熱部２の端子２ｂとスイッチ１１との間に接続されている。
スイッチ１１は、電源１０から加熱部２への通電のオンとオフを切り替えるものである。

温度測定部１２は、加熱対象Ｈに当接して配置され、加熱対象Ｈの温度を測定する。
制御部１３は、温度測定部１２とスイッチ１１との間に接続され、温度測定部１２で測定された温度に基づいて、加熱対象Ｈが所定の温度範囲に保たれるようにスイッチ１１を切り替える。

次に、本実施の形態の動作について説明する。

まず、図１に示すように、加熱装置が、ヒータ基板１を加熱対象Ｈに当接して配置される。そして、図３に示すように、制御部１３がスイッチ１１をオン状態とし、電源１０から加熱部２に電流が供給される。この通電により加熱部２が加熱され、その熱が熱伝達性を有するヒータ基板１により加熱対象Ｈ側に伝達される。これにより、加熱対象Ｈを加熱することができる。

また、制御部１３が、温度測定部１２で測定される温度に基づいて、加熱対象Ｈが所定の温度範囲に保たれるようにスイッチ１１を切り替える。これにより、加熱対象Ｈを所定の温度範囲に保つことができ、加熱対象Ｈの機能を安定して維持することができる。
このとき、加熱部２は、所定の温度以下で加熱するため、膨張部６は、膨張することなく、そのままの状態で維持される。

ここで、加熱部２が、例えば、短絡などにより局所的に異常過熱すると、その部分が所定の温度を超えることにより、膨張部６が膨張することになる。
例えば、図４に示すように、加熱部２が過熱位置Ｐで局所的に異常過熱すると、膨張部６が、局所的に膨張して、ヒューズ基板３を下側から押圧する。この押圧により、ヒューズ基板３は、上方に持ち上げられて、固定部分８ａに対して側方に引っ張られる。これにより、ヒューズ基板３は、固定部分８ａの近傍に配置された切れ目９から保護部５と共に切断される。

このとき、切れ目９を横断するようにヒューズ４が配置されているため、ヒューズ４が、ヒューズ基板３と共に切断される。そして、ヒューズ４の切断により、電源１０から加熱部２への電流の供給が遮断される。これにより、加熱部２の加熱が停止され、異常過熱の広がりを抑制することができる。

ここで、膨張部６が、加熱部２とヒューズ基板３との間に配置され、そのヒューズ基板３に形成された切れ目９を横断するようにヒューズ４が配置されている。これにより、膨張部６の膨張に応じて切れ目９からヒューズ基板３をヒューズ４と共に切ることができ、加熱部２の過熱を簡単に抑制することができる。

また、複数の切れ目９が隙間を空けつつ直線状に並ぶように形成され、ヒューズ４が複数の切れ目９の隙間を横断するように配置されている。このため、加熱部２の加熱時におけるヒューズ４の断線を抑制しつつヒューズ４を切れ目９で容易に切断することができる。

また、切れ目９は、ヒータ基板１に対してヒューズ基板３が固定された固定部分８ａの近傍に形成されている。これにより、ヒューズ基板３が、膨張部６の膨張に応じて、固定部分８ａに対して引っ張られるように持ち上げられるため、ヒューズ基板３を容易に切ることができる。

また、切れ目９は、ヒューズ基板３の縁部３ａおよび３ｂを切断して切断部９ａおよび９ｂを形成する。これにより、ヒューズ基板３の切断を切断部９ａおよび９ｂから容易に開始することができ、ヒューズ基板３を確実に切断することができる。

また、ヒューズ４は、切れ目９を２箇所で横断するように形成されている。このため、ヒューズ基板３の切断に応じてヒューズ４を確実に切断することができる。
また、ヒューズ４は、複数の切れ目９の隙間において最も縁部３ａ側の隙間と最も縁部３ｂ側の隙間を横断するように形成されている。これにより、ヒューズ基板３の切断が、縁部３ａおよび縁部３ｂのどちらから開始された場合でも、ヒューズ４をより確実に切断することができる。

また、ヒューズ基板３は、ヒータ基板１に対して縁部３ａおよび３ｂが解放されているため、膨張部６の膨張に応じて縁部３ａ側または縁部３ｂ側から確実に切断することができる。

また、膨張部６は、加熱部２の全体を覆うように配置されているため、加熱部２の異常過熱に応じて確実に膨張することができる。

本実施の形態によれば、膨張部６が、加熱部２とヒューズ基板３との間に配置され、そのヒューズ基板３に形成された切れ目９を横断するようにヒューズ４が配置されている。これにより、膨張部６の膨張に応じて切れ目９からヒューズ基板３をヒューズ４と共に切ることができ、加熱部２の過熱を簡単に抑制することができる。

なお、本実施の形態では、ヒューズ基板３は、切れ目９が形成されたが、下側からの押圧に応じて切れるように脆弱部が形成されていればよく、切れ目９に限られるものではない。

また、本実施の形態では、ヒューズ基板３は、複数の切れ目９が形成されたが、下側からの押圧に応じて切れるように１つの切れ目９を形成してもよい。

また、本実施の形態では、複数の切れ目９は、直線状に並ぶように形成されたが、線状に並ぶように形成されていればよく、直線状に限られるものではない。例えば、複数の切れ目９が、曲線状に並ぶように形成することもできる。

また、本実施の形態において、切れ目９は、下側からの押圧に応じてヒューズ基板３の全てを切断するものに限られるものではなく、ヒューズ基板３の一部を切るように形成することもできる。

また、ヒューズ４は、切れ目９の隙間を横断するように配置されたが、切れ目９が形成された部分を横断するように配置されていればよく、これに限られるものではない。

また、本実施の形態では、ヒューズ４は、ヒューズ基板３上に配置されたが、ヒューズ基板３に配置されていればよく、ヒューズ基板３において膨張部６に対向する面に配置することもできる。

また、本実施の形態では、加熱装置は、ヒータ基板１を加熱対象Ｈに当接して配置されたが、加熱対象Ｈを加熱することができればよく、これに限られるものではない。例えば、加熱装置は、保護部５を加熱対象Ｈに当接して配置することもできる。

また、本実施の形態では、加熱装置は、加熱対象Ｈに当接して配置されたが、加熱対象Ｈを加熱することができればよく、これに限られるものではない。例えば、加熱装置は、加熱対象Ｈに対して離間して配置され、空気を介して加熱対象Ｈを加熱することができる。すなわち、加熱装置は、離れた加熱対象Ｈを加熱する暖房器具などに適用することもできる。

また、本実施の形態では、変形部は、加熱部２が所定の温度を超えると膨張して変形する膨張部６から構成されたが、周辺環境の変化に応じて変形するものから構成されていればよく、これに限られるものではない。

例えば、図５に示すように、膨張部６を除くと共に、ヒータ基板１に換えてヒータ基板２１を配置することができる。このヒータ基板２１は、ヒューズ基板３の下側に配置され、加熱対象Ｈの変化に応じて変形するように高い柔軟性を有する。ヒータ基板２１は、変形によりヒューズ基板３を下側から押圧することにより、切れ目９からヒューズ基板３をヒューズ４と共に切る。このように、ヒータ基板２１は、本発明における変形部を構成するものである。

このような構成により、加熱対象Ｈの膨張による応力または加熱対象Ｈの落下などによる衝撃に応じて、ヒータ基板２１がヒューズ基板３に向かって凸状に変形する。これにより、ヒータ基板２１が、ヒューズ基板３を下側から押圧して、切れ目９からヒューズ基板３をヒューズ４と共に切ることができる。

その他、上記の実施の形態は、何れも本発明の実施をするにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。例えば、上記の実施の形態で説明した各部の形状や個数などについての開示はあくまで例示であり、適宜変更して実施することができる。

本開示に係る加熱装置は、通電により加熱する加熱部を有する装置に利用できる。

１，２１ヒータ基板
２加熱部
２ａ，２ｂ端子
３ヒューズ基板
３ａ，３ｂ縁部
４ヒューズ
４ａ，４ｂ端子
５保護部
６膨張部
７接着剤
８ａ，８ｂ固定部分
９切れ目
９ａ，９ｂ切断部
１０電源
１１スイッチ
１２温度測定部
１３制御部
Ｈ加熱対象
Ｐ過熱位置

Claims

通電により加熱する加熱部を有し、加熱対象を加熱する加熱装置であって、
前記加熱部の上側に配置され、下側からの押圧に応じて切れるように脆弱部が形成されたヒューズ基板と、
前記ヒューズ基板において前記脆弱部が形成された部分を横断するように配置され、前記加熱部に直列に接続されたヒューズと、
前記ヒューズ基板の下側に配置されると共に周辺環境の変化に応じて変形するように形成され、変形により前記ヒューズ基板を下側から押圧して前記脆弱部から前記ヒューズ基板を前記ヒューズと共に切る変形部とを備える加熱装置。
前記変形部は、前記加熱部と前記ヒューズ基板との間に配置され、前記加熱部が所定の温度を超えると膨張して変形するように形成された膨張部を含む請求項１に記載の加熱装置。
前記脆弱部は、前記ヒューズ基板に形成された切れ目を含む請求項１または２に記載の加熱装置。
前記切れ目は、複数の切れ目が隙間を空けつつ線状に並ぶように形成され、
前記ヒューズは、前記複数の切れ目の隙間を横断するように配置される請求項３に記載の加熱装置。
前記切れ目は、前記ヒューズ基板が固定された固定部分の近傍に形成される請求項３または４に記載の加熱装置。
前記切れ目は、前記ヒューズ基板の縁部を切断するように形成される請求項３～５のいずれか一項に記載の加熱装置。
前記ヒューズは、前記脆弱部を複数箇所で横断するように形成される請求項１～６のいずれか一項に記載の加熱装置。