JP4104428B2 - 面状ヒータ - Google Patents

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、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結線されたリード線から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】
面状ヒータは、多くの場合、屈曲して隣接する部分と間隔を隔てて面状に延びた帯状もしくは線状のヒータ線の両端部にリード線を結線し、そのヒータ線を２枚の絶縁シートで挟み込んでいる（例えば、特許文献１）のみであるため、ヒータ線とリード線との結線部分やヒータ線の強度は弱いものである。そのため、面状ヒータを取り扱う際にリード線に強い力が掛かった場合に、結線部分およびその周辺が破損したり、ヒータ線自体が切断する恐れがある。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１３５４６３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑み、面状ヒータの使用時に、特にヒータ線とリード線との結線部分が破損するのを抑えることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の面状ヒータは、ヒータ線と、該ヒータ線をサンドイッチ状に固定する絶縁シートと、該ヒータ線の端部に結線されたリード線とを有する面状ヒータであって、
該リード線の端部は、
該端部の先端側の該ヒータ線に結線された結線部と、
該結線部から離れた該端部の後端側の該絶縁シートと一体的に挟み込み周囲を取り囲む締結具によって該絶縁シートに機械的に固定されている固定部と、
を備えることを特徴とする。
本発明の面状ヒータでは、リード線の端部のうち先端側（結線部）はヒータ線に結線され、端部の後端側（固定部）が締結具によって絶縁シートに機械的に固定されている。そのため、面状ヒータの使用中にリード線に強い力が掛かっても、面状ヒータ自体の破損、特にヒータ線とリード線との結線部分が破損するのを抑えることができる。
【０００８】
前記固定部は前記絶縁シートの一面側で結線され、前記締結具は該リード線のある該絶縁シートの一面側から裏面側に貫通し、さらに該裏面側から該一面側に出て該絶縁シートの一部と一体的に該リード線が結合されているのが好ましい。
【０００９】
また、前記締結具は、帯状または線状の金属であるのが好ましい。さらに、前記締結具は、一端に他端が挿入される締結環をもつのが好ましい。
【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】
リード線は、通常の暖房器具や加熱器具などに用いられるリード線であれば、特に限定はない。また、ヒータ線の端部とリード線とは、通常行われる方法で結線されていればよい。
【００１４】
ヒータ線に結線されたリード線の端部に近い部分と、そのリード線の端部に近い部分と当接する絶縁シートの部分とは締結具によって機械的に固定される。締結具は、帯状、線状、環状など、リード線とリード線に当接する絶縁シートとを固定できれば、その形状に特に限定はない。また、締結具には、金属、セラミックス、耐熱性樹脂など、耐熱性があれば特に限定はない。
【００１５】
上記の構成により、本発明は、面状ヒータ、特にヒータ線やヒータ線とリード線との結線部分の破損を防止することができる。
【００１６】
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。
【００１７】
【実施例】
以下に本発明の一実施例である面状ヒータを、図１〜５を用いて説明する。図１は本実施例の面状ヒータを模式的に示す図であり、図２〜５の主要部分拡大図を用いて、リード線と絶縁シートとが固定される周辺部分を詳しく説明する。
【００１８】
本実施例の面状ヒータは、ヒータ線１と、ヒータ線１をサンドイッチ状に固定する絶縁シート２１、２２と、電極部シート２３と、ヒータ線１の両端に結線されたリード線３とからなる。
【００１９】
ヒータ線１は、ニッケル−クロム合金からなる帯状の金属箔で、その厚さは８０μｍ、幅は２ｍｍで一定である。ヒータ線１は、図１に示すパターンに配列される。
【００２０】
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。
【００２１】
絶縁シート２１、２２は、それぞれ同一の外形をもった３枚のシート２１１，２１２，２１３および２２１，２２２，２２３からなり、ずれることなく順に重ねられ一体となって絶縁シート２１および２２を構成している。なお、図１において、絶縁シート２１は一部のみを示している。シート２１１，２１２，２１３および２２１，２２２，２２３は、１１５ｍｍ×１３５ｍｍの長方形で所定の厚さをもつマイカシートであって、リード線３が延出する辺部に凹状部分をもつ。また、シート２１１，２１２，２１３，２２１，２２２，２２３は、それぞれ、長方形の四隅と中央付近に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。
【００２２】
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、本実施例では、マイカシートを３枚重ね合わせた絶縁シートを用いたが、シートの枚数に限定はなく、より絶縁性をもたせたい場合は、シートを厚くしたり、さらに複数のシートを重ねて一体化することも可能である。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。
【００２３】
ヒータ線１は、この分野で一般的な接着方法を用いて一体化された絶縁シート２１と絶縁シート２２との間に、サンドイッチ状に挟み込まれている。なお、ヒータ線１は、絶縁シート２１の１枚であるシート２１３と絶縁シート２２の１枚であるシート２２１との間に挟み込まれている。リード線３が結線されたヒータ線１の一端部は、絶縁シート２１を構成するシート２１１，２１２，２１３に形成された貫通孔２１５を介して絶縁シート２１の裏面側から表面側へ延出した状態とする。なお、この貫通孔２１５は、絶縁シート２１のみに形成し、絶縁シート２２、すなわちシート２２１，２２２，２２３には形成されないため、面状ヒータを厚さ方向に貫通するものではない。
【００２４】
ヒータ線１に結線されたリード線３の端部に近い部分と、リード線３の端部に近い部分と当接する絶縁シート２１、２２とは電極部シート２３の一部を介して締結具５によって機械的に固定される。なお、図２は、本実施例の面状ヒータの主要部分拡大図であって、リード線３がヒータ線１に結線されていない状態を示す。絶縁シート２１および絶縁シート２２のうちの１枚であるシート２２１は、締結具５を挿着する一対２個の貫通スリット２５を二対もつ。電極部シート２３は、２５ｍｍ×３０ｍｍの長方形で所定厚さをもつマイカシート２３１，２３２，２３３からなる。これらのうちシート２３３は、締結具５を挿着する一対２個の貫通スリット２５を二対もつ。また、締結具５は、厚さ８０μｍのＳＵＳ製で、締結環５１と、締結環５１と一体的に形成され締結環５１に挿入される帯部５２を有する。
【００２５】
締結具５の帯部５２は、シート２３３の表面から絶縁シート２１を貫通しシート２２１の表面から裏面へと一方の貫通スリット２５に挿入し、シート２２１の裏面から絶縁シート２１を貫通しシート２３３の表面へと他方の貫通スリット２５に挿入する。図２では、二対の貫通スリット２５のうち、左側の貫通スリット２５にのみ締結具５を挿着した状態を示しているが、他方の貫通スリット２５にも同様に締結具５が挿着される。また、図２では、シート２３３および絶縁シート２１の一部のみを示している。
【００２６】
ヒータ線１の端部は、貫通孔２１５を介して絶縁シート２１の裏面側から表面側へ延出し、ヒータ線１の一端部にそれぞれ結線された２本のリード線３とシート２１１〜２１３、２２１、２３３は、締結具５によって、図３および図４に示すように固定される。締結具５は、その帯部５２を締結環５１に挿入することにより、リード線３が絶縁シート２１の表面でシート２３３に挟持された状態で固定される。絶縁シート２２を構成するシート２２２，２２３および電極部シート２３を構成するシート２３１，２３２は貫通スリットを持たず、シート２２２，２２３はシート２２１に、シート２３１，２３２はシート２３３に重ねられた状態で接着され、一体化されており、図４および図５のごとく、締結具５によってリード線３が絶縁シートに固定された面状ヒータとなる。このとき、リード線３の端部は、図５に示すように、先端側がヒータ線１の一端部に結線され、後端側が締結具５によって絶縁シートに機械的に固定されている。
【００２７】
なお、絶縁シート２１、２２、電極部シート２３を構成するそれぞれのマイカシートは、２３１，２３２，２３３，２１１，２１２，２１３，２２１，２２２，２２３の順に重なって接着され、一体化されている。
【００２８】
なお、絶縁シートや絶縁シートを構成する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、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。
【００２９】
本実施例では、リード線は、絶縁シート２１の表面側で固定されるが、絶縁シートの表面で固定する他にも、ヒート線を挟み込んでいる２枚の絶縁シートの間にリード線が挟まれた状態で、２枚の絶縁シートの一方または両方に固定しても良い。また、本実施例では、リード線を固定する際に電極部シート２３の一部を介しているが、絶縁シートに挿着された締結具を直接リード線に巻き付けて固定してもよい。その際、少なくとも締結具の周辺部分にマイカシート等を接着して被覆すると、その部分がより強固となる。電極部シートは、その大きさや素材に特に限定はないが、絶縁シートと同様の素材が好ましい。締結具は、リード線と絶縁シートとを固定できれば、その形状および素材に限定はないが、帯状または線状の金属であるのが好ましい。その他にも、紐状、リング状などでもよく、また、金属の他にセラミックス、耐熱性を有する樹脂や繊維などの素材を用いても良い。
【００３０】
また、締結具と締結具により固定されたリード線が、リード線の線方向にずれないように、リード線の表面の絶縁被膜を摩擦の大きなものとしたり、リード線の表面に突起を設けても良い。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の面状ヒータは、ヒータ線と、該ヒータ線をサンドイッチ状に固定する絶縁シートと、該ヒータ線の両端に結線されたリード線とを有する面状ヒータであって、該リード線の端部が、該端部の先端側の該ヒータ線に結線された結線部と、該結線部から離れた該端部の後端側の該絶縁シートと一体的に挟み込み周囲を取り囲む締結具によって該絶縁シートに機械的に固定されている固定部と、を備えることにより、面状ヒータの使用中にリード線に強い力が掛かっても、面状ヒータ自体の破損、特にヒータ線とリード線との結線部分が破損するのを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の面状ヒータの平面図を模式的に示した図である。
【図２】 本発明の一実施例である面状ヒータの主要部分拡大図であって、ヒータ線にリード線を結線していない面状ヒータの平面図である。
【図３】 本発明の一実施例である面状ヒータの主要部分拡大平面図である。
【図４】 図３のＩにおける断面図である。
【図５】 本発明の一実施例である面状ヒータの主要部分拡大平面図である。
【符号の説明】
１：ヒート線
２１，２２：絶縁シート
３：リード線
５：締結具

Claims (4)

1. ヒータ線と、該ヒータ線をサンドイッチ状に固定する絶縁シートと、該ヒータ線の端部に結線されたリード線とを有する面状ヒータであって、
   該リード線の端部は、
   該端部の先端側の該ヒータ線に結線された結線部と、
   該結線部から離れた該端部の後端側の該絶縁シートと一体的に挟み込み周囲を取り囲む締結具によって該絶縁シートに機械的に固定されている固定部と、
   を備えることを特徴とする面状ヒータ。
2. 前記固定部は前記絶縁シートの一面側で結線され、前記締結具は該リード線のある該絶縁シートの一面側から裏面側に貫通し、さらに該裏面側から該一面側に出て該絶縁シートの一部と一体的に該リード線が結合されている請求項１記載の面状ヒータ。
3. 前記締結具は、帯状または線状の金属である請求項１または２記載の面状ヒータ。
4. 前記締結具は、一端に他端が挿入される締結環をもつ請求項３記載の面状ヒータ。

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