JP4029025B2

JP4029025B2 - Sheet heater

Info

Publication number: JP4029025B2
Application number: JP2002318700A
Authority: JP
Inventors: 和臣山下; 正樹伊藤
Original assignee: KAWAI ELECTRIC HEATER CO., LTD.
Current assignee: KAWAI ELECTRIC HEATER CO., LTD.
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2002-10-31
Publication date: 2008-01-09
Anticipated expiration: 2022-10-31
Also published as: JP2004152691A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次元方向に広がる加熱面を持つ加熱器機の熱源などに用いられる、面状ヒータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
面状ヒータは、屈曲して隣接する部分と間隔を隔てて面状に延びるヒータ線を２枚の絶縁シートでサンドイッチしてシート状に一体化したものである。そしてヒータ線の両端部に所定電圧を作用させることによりヒータ線に電流が流れ、ヒータ線の電気抵抗発熱によりヒータ線が加熱され、この熱が面状ヒータに伝熱されて面状ヒータ全体が発熱するものである。
【０００３】
かかる面状ヒータは、所定面積を発熱させる必要のある部分に配置あるいは埋設されて用いられる。
【０００４】
所定平面を均一に加熱するためにはヒータ線を屈曲させて単位面積当たりのヒータ線の線分の割合を一定にする必要がある。また、当然にヒータ線はその部分部分が互いに重なったり接触しないように、隣接するヒータ線の線分所定間隙を隔てる必要がある。接触したりすると接触部分でショートし、ヒータ線全体に電流が流れず、均一な加熱ができなくなる。
【０００５】
このように二次元的に複雑に屈曲するヒータ線を示す一例として特許文献１があるが、このヒータ線は縺れやすく取り扱いが不便である。このために２枚の絶縁シート間に正しくヒータ線をサンドイッチするのが困難である。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−１３５４６３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点に鑑み、２枚の絶縁シートに正しくヒータ線をサンドイッチし、電気ショート等の不都合の生じない面状ヒータを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の面状ヒータは、屈曲して隣接する部分と間隔を隔てて面状に延びるヒータ線と、該ヒータ線をサンドイッチする一対２枚の絶縁シートと、を有する面状ヒータであって、
前記ヒータ線はその側部から突出する複数の係合凸部を有し、前記一方の絶縁シートは該係合凸部に対応する位置に複数の係合孔を有し、該係合凸部が該係合孔に挿着されて該ヒータ線と一方の該絶縁シートとが予め複数の部分で固定され、その後該ヒータ線が前記一対の絶縁シートでサンドイッチ状に挟み込まれてシート状に一体化されていることを特徴とする。
【０００９】
ヒータ線と一方の絶縁シートとが複数の部分で予め固定されていることにより、ヒータ線が折れ曲がったり重なったりするのを防止できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の面状ヒータは、ヒータ線と絶縁シートとで構成されている。
【００１１】
ヒータ線は通電により発熱する電気抵抗体で耐熱性の有る金属などで構成される。ヒータ線は線材を屈曲して形成しても、シート材を所定幅の屈曲したパターンに打ち抜いたり、エッチングして形成してもよい。本発明の面状ヒータでは従来のヒータ線をそのままあるいは従来のヒータ線を僅かに変形させて使用できる。
【００１２】
絶縁シートも従来と同じく電気絶縁性を持ち耐熱性の有るシートが使用できる。剛性の高いものでも屈曲性のあるものでも良い。
【００１３】
本発明の面状ヒータでは、ヒータ線と一方の絶縁シートとが予め複数の部分で固定され、ヒータ線は固定によりその形状が部分的に固定され、ヒータ線の変形が抑制されている。
【００１４】
固定は複数の部分でヒータ線と絶縁シートとが一体的とされ、その部分での分離、移動が不能とされている。固定の方法は特に制限されないが、機械的に固定する方法、接着剤で固定する方法などを採用できる。
【００１５】
本発明の面状ヒータでは、ヒータ線と一方の絶縁シートとが予め複数の部分で固定されているため、ヒータ線は変形等が抑制され、ヒータ線の形状が所定形状を保った状態で２枚の絶縁シートにサンドイッチされる。このため、サンドイッチされた状態でヒータ線は所定形状の状態で絶縁シート間に固定されることになる。
【００１６】
このため、本発明の面状ヒータは、計画通りの均一な発熱を可能にする。
【００１７】
なお、１枚の面状ヒータに２個以上のヒータ線を組み入れたり、温度センサー等を組み付けたりすることもできる。
【００１８】
【実施例】
本発明の面状ヒータの一実施例を図１〜５に示す。図１および５は、本実施例の面状ヒータの平面図で、図１においては、ヒータ線を覆う一方の絶縁シートは、その一部のみを示す。また、図５は、図１の面状ヒータを裏側から平面視した図である。図３及び図４は、図１の一部を拡大した図である。また、図２はヒータ線のみの平面図である。
【００１９】
本願発明の面状ヒータは、屈曲して隣接する部分と間隔を隔てて面状に延びるヒータ線１と、ヒータ線１をサンドイッチする一対２枚の絶縁シート２１、２２と、リード線３とからなる。
【００２０】
絶縁シート２１、２２は、一対２枚となっており共に同一形状である。なお、図１において、絶縁シート２２は一部のみを示している。絶縁シート２１、２２は所定の厚さのマイカシートからなり、１１５ｍｍ×１３５ｍｍの長方形で、リード線３が延出する辺部に凹状部分を有する。また、絶縁シート２１、２２は、それぞれ、長方形の四隅と中央付近に計８個の円形の穴を有し、これら円形の穴は、ヒータ線１を避けて形成されているため、絶縁シート２１と２２とでヒータ線を挟み込んだ際には、面状ヒータを厚さ方向に貫通する貫通穴４となっている。これらの貫通穴４は、面状ヒータを被加熱体へ取り付けるための螺子穴である。
【００２１】
なお、本実施例において、絶縁シートにはマイカシートを用いたが、マイカシートの他にも電気絶縁性を持ち耐熱性の有るシートであれば、ポリイミドフィルム、シリコンラバーシート等の従来用いられているシートでよい。また、その厚さや形状は、ヒータ線の配列や面状ヒータの消費電力や用途に応じて適宜選択すればよい。
【００２２】
ヒータ線１は、ニッケル−クロム合金からなる厚さ８０μｍの帯状の金属箔であって、その幅は２ｍｍで一定である。ヒータ線１は、図１および２に示すパターンに配列されており、側部には５か所の係合凸部１６をもつ。ヒータ線１の両端部には、それぞれリード線３が結線されている。
【００２３】
ヒータ線１は、一対２枚の絶縁シート２１、２２で挟み込む前に、一方の絶縁シート２１に係合凸部１６を用いて予め固定する。ヒータ線１の側部に形成された係合凸部１６は、図３（絶縁シート２２は図示せず）に示す絶縁シート２１に形成された係合孔２６に挿着され、図４（図３のＩにおける断面図）に示すように係合孔２６に挿着された係合凸部１６を折り返すことにより固定する。以上のように、図１の斜線部（５か所）において仮止めをする。なお、図１の斜線部は平面視した場合の場所のみを示すものである。
【００２４】
なお、本実施例において、ヒータ線にはニッケル−クロム合金を用いたが、この他にも、従来用いられるような鉄−クロム合金、ニッケル鉄合金、ＳＵＳ、アルミ、白金、鉄、ニッケル等の合金や純金属などからなる発熱材料でよい。その厚さや形状は、面状ヒータの形状や消費電力、発熱分布に依存するため特に限定する事項ではなく、実施の際に適宜選択すればよい。また、実施例に用いたヒータ線１に形成される係合凸部１６は帯状の四角形であるが、四角形の他に先端が尖った三角形や先端が滑らかな半円形など、また線状、針状など、係合孔に挿着することが可能であればいずれの形状でも良い。なお、係合孔の形状も、特に限定はない。
【００２５】
本実施例では、ヒータ線１が複数の係合凸部１６により、機械的に絶縁シート２１に固定する例を示した。なお、参考例ではあるが、係合凸部１６が形成されていないヒータ線を耐熱性の接着剤などにより部分的に固定しても良い。
【００２６】
そして、ヒータ線１が絶縁シート２１に固定された状態で、この分野で一般的な接着方法により絶縁シート２１と２２とを接着して一体化する。
【００２７】
また、図５は絶縁シート２１側から平面視した面状ヒータの平面図を示す。ヒータ線１１の端部と係合凸部１６が係合孔２６から絶縁シート２１の表面側へ露出しているので、さらに絶縁シート２１表面を絶縁シート２１と同一形状（ただし、係合孔２６をもたない）をもつ絶縁被覆シート２３で被覆する。なお、図５において、絶縁被覆シート２３は、その一部のみを示す。
【００２８】
本実施例では、係合凸部１６を被覆するために絶縁被覆シート２３を面状シートの全面を被覆したが、係合凸部の周辺のみを被覆してもよい。また、係合凸部が面状ヒータの表面に露出していない場合でも、より絶縁性をもたせたい場合は、絶縁シート２１、２２の表面に、これらのシートと同一形状（ただし、係合孔２６をもたない）の絶縁被覆シートを複数枚被覆し一体化することも可能である。
【００２９】
なお、絶縁シート同士の接着方法は、例えば、シリコン系の接着剤等の耐熱性の接着剤をシート全面に塗布して貼り合わせるなど、絶縁シートの素材などに合わせて適宜選択すべきものである。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の面状ヒータは、面状に延びるヒータ線と、ヒータ線をサンドイッチする一対２枚の絶縁シートとを有する面状ヒータであって、ヒータ線と一方の絶縁シートとが予め複数の部分で固定されていることにより、製造する際にヒータ線が折れたり重なったりするのを防止できる。その結果、生産時に発生する欠陥品を減少でき、生産性の上で信頼性が向上し利益が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である面状ヒータの平面図である。
【図２】本発明の一実施例である面状ヒータのヒータ線の平面図である。
【図３】本発明の一実施例である面状ヒータの部分拡大平面図である。
【図４】図３のＩにおける断面を模式的に示した図である。
【図５】本発明の一実施例である面状ヒータの平面図で、図１の裏面より平面視したものである。
【符号の説明】
１：ヒータ線
２１，２２：絶縁シート
１６：係合凸部
２６：係合孔[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a planar heater used for a heat source of a heater machine having a heating surface extending in a two-dimensional direction.
[0002]
[Prior art]
The planar heater is formed by sandwiching heater wires extending in a planar shape with a gap from an adjacent portion and sandwiching them between two insulating sheets into a sheet shape. When a predetermined voltage is applied to both ends of the heater wire, a current flows through the heater wire, and the heater wire is heated by electric resistance heat generation of the heater wire, and this heat is transferred to the sheet heater so that the entire sheet heater is heated. It generates heat.
[0003]
Such a planar heater is used by being disposed or embedded in a portion that needs to generate heat in a predetermined area.
[0004]
In order to uniformly heat a predetermined plane, it is necessary to bend the heater wire so that the ratio of the heater wire per unit area is constant. Naturally, the heater wires need to be separated from each other by a predetermined gap between adjacent heater wires so that their portions do not overlap or contact each other. If contact is made, a short circuit occurs at the contact portion, current does not flow through the entire heater wire, and uniform heating cannot be performed.
[0005]
As an example of such a heater wire that is bent in a two-dimensionally complex manner, Patent Document 1 is known, but this heater wire is easy to bend and is inconvenient to handle. For this reason, it is difficult to correctly sandwich the heater wire between the two insulating sheets.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-135463
[Problems to be solved by the invention]
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a planar heater in which a heater wire is correctly sandwiched between two insulating sheets and no inconvenience such as an electrical short circuit occurs.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The planar heater of the present invention is a planar heater having a heater wire that bends and extends in a planar manner with an interval between adjacent portions, and a pair of insulating sheets that sandwich the heater wire,
The heater wire has a plurality of engaging protrusions protruding from the side thereof, and the one insulating sheet has a plurality of engaging holes at positions corresponding to the engaging protrusions. integrally but is fixed in advance a plurality of parts are inserted into the engaging hole and the said heater wire and one of the insulating sheet, then the heater wire is sandwiched sandwiched by the pair of insulating sheet sheet It is characterized by that.
[0009]
Since the heater wire and one insulating sheet are fixed in advance at a plurality of portions, the heater wire can be prevented from being bent or overlapped.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The planar heater of the present invention includes a heater wire and an insulating sheet.
[0011]
The heater wire is an electric resistor that generates heat when energized and is made of heat-resistant metal. The heater wire may be formed by bending a wire, or may be formed by punching a sheet material into a bent pattern having a predetermined width, or by etching. In the planar heater of the present invention, the conventional heater wire can be used as it is or with a slight modification of the conventional heater wire.
[0012]
As the insulating sheet, a sheet having electrical insulation and heat resistance can be used. It may be either highly rigid or flexible.
[0013]
In the planar heater of the present invention, the heater wire and one insulating sheet are fixed in advance at a plurality of portions, and the shape of the heater wire is partially fixed by fixing, and deformation of the heater wire is suppressed.
[0014]
In the fixing, the heater wire and the insulating sheet are integrated in a plurality of portions, and separation and movement in the portions are impossible. The fixing method is not particularly limited, but a mechanical fixing method, an adhesive fixing method, and the like can be employed.
[0015]
In the planar heater of the present invention, since the heater wire and one insulating sheet are fixed in advance at a plurality of portions, the heater wire is prevented from being deformed, and the heater wire 2 is kept in a predetermined shape. Sandwiched on one sheet of insulation. For this reason, in the sandwiched state, the heater wire is fixed between the insulating sheets in a predetermined shape.
[0016]
For this reason, the planar heater of the present invention enables uniform heat generation as planned.
[0017]
Note that two or more heater wires or a temperature sensor or the like can be assembled in one sheet heater.
[0018]
【Example】
One embodiment of the planar heater of the present invention is shown in FIGS. 1 and 5 are plan views of the planar heater of the present embodiment. In FIG. 1, only one part of the insulating sheet covering the heater wire is shown. FIG. 5 is a plan view of the planar heater of FIG. 1 from the back side. 3 and 4 are enlarged views of a part of FIG. FIG. 2 is a plan view of only the heater wire.
[0019]
The planar heater according to the present invention includes a heater wire 1 that is bent and extends in a planar shape with an interval between adjacent portions, a pair of insulating sheets 21 and 22 sandwiching the heater wire 1, and a lead wire 3. Become.
[0020]
The insulating sheets 21 and 22 are a pair of two sheets, and both have the same shape. In FIG. 1, only a part of the insulating sheet 22 is shown. The insulating sheets 21 and 22 are made of mica sheets having a predetermined thickness, are rectangular of 115 mm × 135 mm, and have concave portions on the sides where the lead wires 3 extend. Further, each of the insulating sheets 21 and 22 has a total of eight circular holes near the four corners and the center of the rectangle, and these circular holes are formed avoiding the heater wire 1. When the heater wire is sandwiched between and 22, the through hole 4 penetrates the planar heater in the thickness direction. These through holes 4 are screw holes for attaching the planar heater to the heated object.
[0021]
In this example, a mica sheet was used as the insulating sheet. However, in addition to the mica sheet, a sheet having electrical insulation and heat resistance is conventionally used, such as a polyimide film or a silicon rubber sheet. The sheet that is present can be used. Further, the thickness and shape may be appropriately selected according to the arrangement of heater wires, the power consumption of the planar heater, and the application.
[0022]
The heater wire 1 is a strip-shaped metal foil made of nickel-chromium alloy with a thickness of 80 μm, and its width is constant at 2 mm. The heater wires 1 are arranged in the pattern shown in FIGS. 1 and 2 and have five engaging projections 16 on the side. Lead wires 3 are connected to both ends of the heater wire 1.
[0023]
Before the heater wire 1 is sandwiched between the pair of insulating sheets 21 and 22, the heater wire 1 is fixed in advance to the one insulating sheet 21 using the engaging convex portion 16. The engaging projections 16 formed on the side of the heater wire 1 are inserted into the engaging holes 26 formed in the insulating sheet 21 shown in FIG. 3 (the insulating sheet 22 is not shown). 3 is a sectional view taken along line I), and the engagement protrusions 16 inserted into the engagement holes 26 are folded back and fixed. As described above, temporary fixing is performed at the hatched portions (five places) in FIG. The hatched portion in FIG. 1 shows only the location when viewed in plan.
[0024]
In this embodiment, a nickel-chromium alloy is used for the heater wire, but other than this, iron-chromium alloy, nickel-iron alloy, SUS, aluminum, platinum, iron, nickel, etc. as conventionally used are used. A heat generating material made of an alloy or a pure metal may be used. The thickness and shape are not particularly limited because they depend on the shape, power consumption, and heat generation distribution of the planar heater, and may be appropriately selected during implementation. In addition, the engaging protrusion 16 formed on the heater wire 1 used in the embodiment is a belt-like square, but in addition to the square, a triangle with a sharp tip or a semicircle with a smooth tip, etc. Any shape can be used as long as it can be inserted into the engagement hole. The shape of the engagement hole is not particularly limited.
[0025]
In the present embodiment, an example in which the heater wire 1 is mechanically fixed to the insulating sheet 21 by the plurality of engaging convex portions 16 is shown . In addition, although it is a reference example, you may fix partially the heater wire in which the engagement convex part 16 is not formed with a heat resistant adhesive agent.
[0026]
Then, in a state where the heater wire 1 is fixed to the insulating sheet 21, the insulating sheets 21 and 22 are bonded and integrated by a general bonding method in this field.
[0027]
FIG. 5 is a plan view of the planar heater viewed from the insulating sheet 21 side. Since the end portion of the heater wire 11 and the engaging convex portion 16 are exposed from the engaging hole 26 to the surface side of the insulating sheet 21, the surface of the insulating sheet 21 has the same shape as the insulating sheet 21 (however, the engaging hole 26 It is covered with an insulating covering sheet 23 having no. In addition, in FIG. 5, the insulation coating sheet 23 shows only a part thereof.
[0028]
In this embodiment, the insulating covering sheet 23 is covered over the entire surface of the sheet to cover the engaging protrusions 16, but only the periphery of the engaging protrusions may be covered. In addition, even when the engaging projections are not exposed on the surface of the planar heater, if it is desired to provide more insulation, the surfaces of the insulating sheets 21 and 22 have the same shape as these sheets (however, the engagement holes). It is also possible to cover and integrate a plurality of insulating coating sheets (without 26).
[0029]
The method for adhering the insulating sheets should be appropriately selected according to the material of the insulating sheet, for example, by applying a heat-resistant adhesive such as a silicon-based adhesive on the entire surface of the sheet and bonding them together.
[0030]
【The invention's effect】
The planar heater of the present invention is a planar heater having a heater wire extending in a planar shape and a pair of two insulating sheets sandwiching the heater wires, wherein the heater wire and one insulating sheet have a plurality of portions in advance. It is possible to prevent the heater wires from being broken or overlapped during manufacturing. As a result, defective products generated at the time of production can be reduced, reliability is improved in terms of productivity, and profit is large.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a planar heater according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of a heater wire of a planar heater according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a partially enlarged plan view of a planar heater that is an embodiment of the present invention.
4 is a diagram schematically showing a cross section at I in FIG. 3. FIG.
5 is a plan view of a planar heater according to an embodiment of the present invention, as viewed from the back side of FIG.
[Explanation of symbols]
1: Heater wires 21, 22: Insulating sheet 16: Engaging projection 26: Engaging hole

Claims

A planar heater having a heater wire that is bent and extends in a planar shape with an interval between adjacent portions, and a pair of insulating sheets that sandwich the heater wire,
The heater wire has a plurality of engaging protrusions protruding from the side thereof, and the one insulating sheet has a plurality of engaging holes at positions corresponding to the engaging protrusions. integrally but is fixed in advance a plurality of parts are inserted into the engaging hole and the said heater wire and one of the insulating sheet, then the heater wire is sandwiched sandwiched by the pair of insulating sheet sheet A planar heater characterized by being made.

The planar heater according to claim 1 , further comprising an insulating covering sheet that covers the engaging convex portion that is inserted into the engaging hole and exposed on the surface of the one insulating sheet .

The planar heater according to claim 1 , wherein the heater wire is a strip-shaped metal foil .