JPH07176369A

JPH07176369A - ヒーター

Info

Publication number: JPH07176369A
Application number: JP5321987A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Yamaguchi; 哲生山口; Masatoshi Ishibashi; 正敏石橋; Naoyuki Ashida; 直幸芦田
Original assignee: Sekisui Plastics Co Ltd
Current assignee: Sekisui Kasei Co Ltd
Priority date: 1993-12-21
Filing date: 1993-12-21
Publication date: 1995-07-14

Abstract

(57)【要約】【構成】正温度係数サーミスターからなる面状発熱体
５１と、面状発熱体５１の片面に接触するように設けら
れ、流動性熱媒体５３が注入されたフレキシブルな容器
５２とが備えられているヒーター。【効果】正温度係数サーミスターからなる面状発熱体
５１を備えたので、温度制御回路を設けなくても、ヒー
ターの発熱温度を一定にすることができる。面状発熱体
５１からの熱は、容器５２の中の流動性熱媒体５３に伝
導する。このため、容器５２を被加熱物に接触させれ
ば、被加熱物の形状にかかわらず、効率よく加熱するこ
とが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、様々な形状の被加熱物
を加熱するためのヒーターに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】道路の急カーブには、事故防止のため、
カーブミラーが設置されている。

【０００３】上記カーブミラーの曇り防止するため、特
開平１−１６９００８号公報では、カーブミラーの裏面
に面状発熱体を貼り付けた、着霜および曇り防止装置が
開示されている。

【０００４】面状発熱体は、カーブミラーの湾曲した裏
面に沿うように、綿糸あるいは、ポリエステル等の合成
繊維にアルミニウムの極細線を織り込んだ繊維を布状に
織った構造になっている。この面状発熱体により、カー
ブミラーが加熱されるので、カーブミラーの表面に霜が
付着しにくくなり、曇りを防止できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、カーブミラーと面状発熱体との熱接触が
不充分であり、したがって、カーブミラーを効率よく加
熱できないという問題点を有している。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るヒーター
は、上記の課題を解決するために、正温度係数サーミス
ターからなる面状発熱体と、面状発熱体の片面に接触す
るように設けられ、流動性熱媒体が注入されたフレキシ
ブルな容器とが備えられていることを特徴としている。

【０００７】

【作用】上記の構成によれば、正温度係数サーミスター
からなる面状発熱体を備えたので、温度制御回路を設け
なくても、ヒーターの発熱温度を一定にすることができ
る。面状発熱体からの熱は、容器の中の流動性熱媒体に
伝導する。このため、容器を被加熱物に接触させれば、
流動性熱媒体を介して、被加熱物を加熱することができ
る。しかも、流動性熱媒体が注入された容器はフレキシ
ブルであるので、被加熱物の形状に沿う。したがって、
ヒーターと被加熱物との熱接触が良好になる。このた
め、被加熱物の形状にかかわらず、効率よく加熱するこ
とが可能である。

【０００８】

【実施例】本発明の一実施例について図１ないし図１２
に基づいて説明すれば、以下の通りである。

【０００９】本実施例のヒーターは、図１に示すよう
に、正温度係数サーミスターからなる面状発熱体５１
と、面状発熱体５１の上面に接触するように設けられ、
流動性熱媒体５３が注入されているフレキシブルな容器
５２とを備えている。

【００１０】容器５２は、具体的には例えば、塩化ビニ
ール等の樹脂製の袋体からなっており、この中に、流動
性熱媒体５３を注入して、注入口を熱融着により封止し
た構造になっている。

【００１１】流動性熱媒体５３には、シリコンオイル・
水・グリース等が使用されるが、熱伝導性が高ければ、
いかなる流動体でも使用できる。

【００１２】面状発熱体５１と流動性熱媒体５３とが効
率よく熱接触するように、面状発熱体５１と容器５２と
は、接着材５４あるいは両面テープにより接着される
か、あるいは、図２に示すように、クリップ等のクラン
プ５６…により機械的に固定させられる。

【００１３】上記の構成において、面状発熱体５１の電
極端子５５・５５に電源を接続すると、面状発熱体５１
は発熱し、正温度係数サーミスターの自己温度制御機能
により、一定温度になる。

【００１４】面状発熱体５１からの熱は、容器５２の中
の流動性熱媒体５３に伝導する。このため、容器５２を
被加熱物に接触させれば、流動性熱媒体５３を介して、
被加熱物を加熱することができる。しかも、流動性熱媒
体５３が注入されている容器５２はフレキシブルである
ので、被加熱物の形状に沿う。したがって、ヒーターと
被加熱物との熱接触が良好になる。このため、被加熱物
の形状にかかわらず、効率よく加熱することが可能であ
る。

【００１５】このため、例えば、カーブミラーを加熱す
る場合、カーブミラーの裏面にヒーターの容器５２側を
押しつけると、容器５２はカーブミラーの湾曲した裏面
に沿って密着する。このため、面状発熱体５１からの熱
を流動性熱媒体５３を介してカーブミラーに効率よく伝
えることができる。しかも、本ヒーターは自己温度制御
機能を有しているので、外部に温度制御回路を設けなく
てもよい。したがって、安全に、かつ、低コストにカー
ブミラーの曇り防止を行うことができる。

【００１６】本ヒーターの発熱カーブの結果を図３に示
す。

【００１７】図３のグラフは、容器５２の上面の３か所
で測定した温度を時間に対してプロットしたものであ
る。

【００１８】なお、加熱テストで用いたヒーターの容器
５２は、塩化ビニール製であり、面状発熱体５１に両面
テープにより接着された。流動性熱媒体５３には、信越
シリコーン社製の粘度が１００ＣＰのシリコンオイルが
用いられた。

【００１９】測定の結果、正温度係数サーミスターから
なる面状発熱体５１を使用しているため、３か所の温度
は、いずれも約４５分でほぼ一定となり、流動性熱媒体
５３を使用しているため、容器５２上における温度分布
も小さいことが分かる。

【００２０】次に、上記ヒーターに用いられる面状発熱
体５１の具体的な構造について説明する。

【００２１】面状発熱体５１は、例えば、５個の発熱部
材を内部に備えている。ただし、発熱部材の個数は５個
に限定されるものではない。

【００２２】図４に示すように、本実施例にかかる面状
発熱体５１は、扁平な略円盤状をなしており、図５およ
び図６に示すように、扁平な円盤状の発熱部材２…、円
板状の金属端子３・３、給電線としてのリード線４・
４、および電気絶縁性被覆部材５で構成されている。上
記の発熱部材２…は、面状発熱体５１における中心位
置、および、この中心位置から四方に向かってそれぞれ
所定間隔離れた位置の合計五箇所に配されており、金属
端子３・３と密着状態となっている。また、発熱部材２
…は、その上面および下面に、例えば銀塗料を塗布して
形成された電極２ａ・２ａを備えている。

【００２３】発熱部材２は、正温度係数（Positive Tem
perature Coefficient）を有する素材、例えばチタン酸
バリウム等を主原料としたセラミックス半導体からな
り、室温からキュリー温度Ｔc （抵抗急変温度）までは
低抵抗であるが、キュリー温度Ｔc を越えると急峻に抵
抗値が増大する特性を有する感熱素子としての正特性サ
ーミスターである。この特性により、発熱部材２は、電
圧が印加されると、最初は、低温であるために抵抗値が
小さくて大電流が流れ、この結果、急激に温度が上昇す
る一方、温度がキュリー温度Ｔc を越えると抵抗値が急
峻に増大することにより、一定温度以上には温度が上が
らず、一定温度を安定に保つこととなる。

【００２４】即ち、発熱部材２は自己温度制御機能を備
える。従って、面状発熱体５１は、消費電力が少なく、
温度制御回路や過熱防止回路を省くことができ、小型化
が可能となっている。また、局部過熱による発火等の虞
れもない。尚、この発熱部材２は、材料組成によりキュ
リー温度Ｔc が、およそ30〜250 ℃の範囲で任意に設定
できるので、本実施例における発熱部材２では、被加熱
物の加熱に有効な電気絶縁性被覆部材５の表面温度が実
現でき、かつ、安全性や省電力化を考慮してキュリー温
度Ｔc を設定すればよい。

【００２５】上記の金属端子３・３は、熱伝導性に優れ
た金網もしくは有孔金属板（但し、図６中、説明の便宜
上、金属端子３・３を金網として示す）を用いるとき
は、面状発熱体５１本体よりも若干小さい大きさに形成
されている。そして、金属端子３・３は、発熱部材２…
に通電する電極板としての機能と、発熱部材２…で発生
する熱を電気絶縁性被覆部材５の表面全体に伝達する伝
熱板としての機能とを兼ね備えている。

【００２６】上記の金網は、例えば鉄や銅、ステンレス
等で形成されている。金網のメッシュ、即ち網目の大き
さは、例えば、オープニング（目開き）が数十ミクロン
〜数ｍｍとすればよい。また、円板状に形成された金網
の周縁部に、リード線４を半田付けし易いように、例え
ば金網と同一の材料で枠を設けてもよい。さらに、金網
の厚みは、面状発熱体５１を軽量化・薄型化することが
できるように、薄くされている。尚、網目の大きさや、
金網の厚みおよび形成方法等は、特に限定されるもので
はない。

【００２７】上記の有孔金属板は、例えば銅板やリン青
銅板、アルミニウム板、ステンレス板等を金型等で打ち
抜き、多数の孔を開口することにより形成されている。
有孔金属板の孔の直径は、発熱部材２…の直径よりも小
さければよく、例えば数mm程度とすればよい。また、有
孔金属板の厚みは、面状発熱体５１を軽量化・薄型化す
ることができるように、薄くされている。尚、有孔金属
板の厚みや、孔の直径・形成方法・形成位置等は、特に
限定されるものではない。

【００２８】各金属端子３は、例えば面状発熱体５１の
用途や大きさ、形状等により、金網と有孔金属板もしく
は線状の端子、細長い偏平状の端子等を使い分ければよ
く、表面側の金属端子３と裏面側の金属端子３を必ずし
も同じものにする必要はない。例えば、一方の金属端子
３を金網とし、他方の金属端子３を有孔金属板としても
よい。

【００２９】発熱部材２…と金属端子３・３との電気的
な接続は、発熱部材２の電極２ａと金属端子３とを、互
いに圧接することにより行われている。また、金属端子
３・３とリード線４・４との電気的な接続は、金属端子
３・３の端面側もしくは内面側にそれぞれ対応するリー
ド線４を例えば半田付けすることにより行われている。
尚、発熱部材２…と金属端子３・３との電気的な接続
を、例えばエポキシ樹脂／銀混合の導電性接着剤で貼着
することにより行ってもよい。

【００３０】電気絶縁性被覆部材５は、長繊維を含む充
填材が配合された合成樹脂で一体的に形成されており、
発熱部材２…および金属端子３・３を被覆して密封、即
ち、シールしている。また、電気絶縁性被覆部材５は、
リード線４と金属端子３との半田付け部分に力学的負荷
が掛かって断線等が起こらないように、リード線４・４
の金属端子３側末端部も覆うようになっている。

【００３１】なお、ガラス繊維は、一般に、製法により
長繊維と短繊維に分類される。上記の長繊維とは、この
意味で使用されており、長い繊維という意味ではない。

【００３２】上記の合成樹脂は、熱収縮率が小さく、電
気絶縁性、機械的強度に優れると共に、発熱部材２…の
発熱温度に耐え得る耐熱性、水蒸気等の水分を内部に通
さない防水性、空気を内部に通さない気密性を備えてい
ること、および、リード線４・４の被覆材料との密着性
が良好であることが必要であり、例えば、不飽和ポリエ
ステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェ
ノール樹脂等の熱硬化性樹脂、あるいは、ポリプロピレ
ン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート
樹脂等の熱可塑性樹脂が用いられる。尚、合成樹脂は、
例えば、価格、使用する充填材との親和性、電気絶縁性
被覆部材５の成形方法、面状発熱体５１の用途や大き
さ、形状、面状発熱体５１に要求される強度や諸物性等
に応じて、適宜選択すればよい。また、合成樹脂は、硬
化剤や離型剤、低収縮剤、着色剤、増粘剤等を含有して
いてもよい。

【００３３】上記の充填材（以下、フィラーと称する）
は、熱伝導性、電気絶縁性および機械的強度に優れると
共に、発熱部材２…の発熱温度に耐え得る耐熱性を備え
ていること、および、合成樹脂との親和性が良好である
ことが必要であり、例えば、有機繊維、無機繊維、有機
粉末、無機粉末等が用いられる。

【００３４】有機繊維としては、例えば、木綿、羊毛、
麻等からなる天然繊維、レーヨン等からなる化学繊維、
ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアミド樹脂、全芳香族ポリア
ミド樹脂、飽和ポリエステル樹脂等からなる合成繊維等
が用いられる。無機繊維としては、例えば、ガラス繊
維、チタン酸カリウム、ボロン、炭化ケイ素、アルミ
ナ、ポリチタノカルボシラン等が用いられる。

【００３５】また、有機粉末としては、例えば、スチレ
ン−ブタジエンゴム等のゴム等が用いられる。無機粉末
としては、例えば、炭酸カルシウム、カオリン、クレ
ー、アルミナ、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム、リ
トポン、カットファイバー状やミルドファイバー状のガ
ラスパウダ、ガラスフレーク、ガラスビーズ、ガラスマ
イクロバルーン、アルミノシリケートマイクロバルー
ン、シリカマイクロバルーン、ワラストナイト、ボロン
ナイトライド、微粒子ケイ素、超微粒子状無水シリカ、
石英粉末、タルク、マイカ、三酸化アンチモン等が用い
られる。

【００３６】上記の有機粉末および無機粉末の粒子径
は、特に限定されるものではない。尚、有機粉末および
無機粉末の形態は、特に限定されるものではない。

【００３７】上記のフィラーは、例えば、価格、使用す
る合成樹脂との親和性、電気絶縁性被覆部材５の成形方
法、面状発熱体５１の用途や大きさ、形状、面状発熱体
５１に要求される強度や諸物性等に応じて、適宜選択す
ればよい。また、合成樹脂に対するフィラーの配合量
は、特に限定されるものではない。尚、上記のフィラー
は、それぞれを単独で合成樹脂に配合してもよいが長繊
維を含むことが必要である。また、必要に応じて二種類
以上を混合して合成樹脂に配合してもよい。さらに、合
成樹脂とフィラーとの混合方法は、特に限定されるもの
ではない。

【００３８】上記の電気絶縁性被覆部材５、即ち面状発
熱体５１は、例えば、ＳＭＣ(SheetMolding Compoun
d)、ＢＭＣ(Bulk Molding Compound) 等の熱硬化性樹脂
に対しては、加熱圧縮成形法により成形・製造される。
また長繊維強化されたポリプロピレン樹脂やポリアミド
樹脂等の熱可塑性樹脂（スタンパブルシート）に対して
は、加熱した樹脂を冷却、圧縮する圧縮成形法により成
形・製造される。

【００３９】上記のＳＭＣによる面状発熱体５１の成形
・製造は、以下の手順により行われる。即ち、先ず、フ
ィラーが配合された合成樹脂（以下、コンポジットと称
する）を、所定形状・大きさの３枚のシートに成形し、
このうちの２枚を上面シートおよび下面シートとする一
方、残りの１枚のシートの所定位置に発熱部材２…を収
容可能な大きさの孔を開口して有孔シートとする。尚、
これらシートの厚みや成形方法は、特に限定されるもの
ではない。

【００４０】次に、下面シート上に、金属端子３、発熱
部材２…を孔に嵌合した有孔シート、もう一方の金属端
子３をこの順序で所定位置に載置し、さらに金属端子３
上に上面シートを載置する。その後、この積層物をプレ
ス成形機上の金型（図示せず）に設置し、所定条件、即
ち所定の温度・圧力・時間等でプレスすることにより、
コンポジットを熱硬化させ、３枚のシートを一体化して
電気絶縁性被覆部材５を形成する。これにより、発熱部
材２…および金属端子３・３は電気絶縁性被覆部材５内
部に密封され、固定されて面状発熱体５１が成形・製造
される。

【００４１】また、上記のＢＭＣによる面状発熱体５１
の成形・製造は、以下の手順により行われる。即ち、先
ず、コンポジットをペースト状にした後、このペースト
状コンポジットを所定量拡げる。次に、上記のペースト
状コンポジット上に、金属端子３、発熱部材２…とペー
スト状コンポジット、もう一方の金属端子３をこの順序
で所定位置に配置し、さらに金属端子３上にペースト状
コンポジットを所定量拡げる。その後、この積層物を所
定条件でプレスすることにより、コンポジットを熱硬化
させ、電気絶縁性被覆部材５を形成し、面状発熱体５１
とする。

【００４２】さらに、上記の熱可塑性樹脂による面状発
熱体５１の成形・製造は、以下の手順により行われる。
即ち、先ず、コンポジットを所定形状・大きさの３枚の
シートに成形し、このうちの２枚を上面シートおよび下
面シートとする一方、残りの１枚のシートに孔を開口し
て有孔シートとする。尚、これらシートの厚みや成形方
法は、特に限定されるものではない。

【００４３】次に、上記３枚のシートを所定温度に加熱
して充分に融かし、下面シート上に、金属端子３、発熱
部材２…を孔に嵌合した有孔シート、もう一方の金属端
子３をこの順序で所定位置に載置し、さらに金属端子３
上に上面シートを載置する。

【００４４】あるいは、上述の順序で重ね合わせた後に
加熱してシートを充分に融かしてもよい。その後、この
積層物をプレス成形機上の金型に設置し、所定条件でプ
レスすることにより、コンポジットを融着・冷却させ、
３枚のシートを一体化して電気絶縁性被覆部材５を形成
し、面状発熱体５１とする。

【００４５】尚、ＳＭＣ、ＢＭＣ、および、長繊維強化
された熱可塑性樹脂（スタンパブルシート）による面状
発熱体５１の成形・製造の手順は、上記の手順に限定さ
れるものではなく、電気絶縁性被覆部材５により、発熱
部材２…および金属端子３・３が被覆・密閉されて面状
発熱体５１が成形・製造される手順であればよい。ま
た、圧縮成形においては、プレスする際に金属端子３・
３同士が接触する虞れが無ければ、有孔シートを省略し
てもよい。この場合、発熱部材２および金属端子３・３
間には、金属端子３・３の孔を通過した合成樹脂が満た
されることとなる。

【００４６】ところが、フィラーの繊維長が、金属端子
３の孔の大きさよりも短くなっている場合には、金属端
子３・３の上下にコンポジットを載置してプレスする
と、その圧力により合成樹脂およびフィラーの大部分が
金属端子３の孔を通過して金属端子３・３間に入り込ん
でしまい、金属端子３・３の上下にコンポジットが殆ど
残らなくなる。従って、金属端子３・３の上下には、極
めて薄い電気絶縁性被覆部材５しか形成されなくなり、
金属端子３・３の一部は、電気絶縁性被覆部材５表面に
露出する。即ち、発熱部材２…および金属端子３・３の
電気絶縁性は確保されなくなり、面状ヒーターとして使
用することが不可能となる。

【００４７】また、上記の金属端子３・３においては、
金属端子３・３の端面側あるいは内面側にそれぞれリー
ド線４を接続していることにより、金属端子３・３の外
面側にはリード線４・４の接続による凹凸が生じない。
従って、この凹凸を吸収するための厚みを電気絶縁性被
覆部材５に設ける必要がなく、電気絶縁性被覆部材５、
即ち面状発熱体５１を薄く形成することができる。これ
により、面状発熱体５１を小型化・軽量化・薄型化する
ことができると共に、発熱部材２…で発生した熱を効率
良く被加熱物に伝達することができる。さらに、電気絶
縁性被覆部材５表面（発熱面）が平滑となっており、被
加熱物に密着させることができるので、熱の伝達効率を
より一層向上させることができる。

【００４８】上記のリード線４・４は、図示しない電源
コードと接続されており、この電源コードを通じて外部
電源と電気的に接続されている。また、各発熱部材２
は、互いに並列に接続されている。尚、リード線４・４
および電源コードの長さは、特に限定されるものではな
い。

【００４９】上記構成の面状発熱体５１は、正特性サー
ミスターからなる発熱部材２…を発熱手段としているの
で、通電後に迅速に温度上昇し、所定の温度に達する
と、その温度を保つことになる。よって、電気絶縁性被
覆部材５表面が所定の温度まで迅速に上昇し、被加熱物
を素早く加熱することができる。

【００５０】次に、具体例により、上記構成の面状発熱
体５１の製造方法を詳細に説明するが、本発明はこれら
により何ら限定されるものではない。尚、以下の具体例
においては、面状ヒーターの形状を扁平な方形状として
いる。

【００５１】具体例：ＳＭＣによる面状ヒーターの
成形・製造を行った。先ず、昭和高分子株式会社製ＳＭ
Ｃ（品番：H8D6H ，組成：ポリエステル樹脂33wt％、１
インチ長ガラス繊維32wt％、その他のフィラー35wt％，
密度：1.8g/cm³）を、14.5cm四方に切断して３枚のシー
ト（１枚の重量約73ｇ）とし、このうちの２枚を上面シ
ートおよび下面シートとする一方、残りの１枚のシート
の所定位置に直径15mmの孔を五箇所開口して有孔シート
とした。また、キュリー温度Ｔc が70℃、抵抗値が 150
Ω、直径が15mm、厚みが 2.5mmの発熱体を用い、網目の
大きさが２mmの金網にリード線を半田付けしたものを金
属端子として用いた。

【００５２】次に、下面シートを設置し、この下面シー
ト上に、金属端子および有孔シートをこの順序で載置
し、有孔シートの孔に発熱体を嵌合した後、さらに金属
端子および上面シートをこの順序で載置した。その後、
この積層物を温度 160℃、圧力100kg/cm²にて４分間プ
レスし、ポリエステル樹脂を熱硬化させ、３枚のシート
を一体化して、15cm×15cm×約５mmt の電気絶縁性被覆
部材、即ち面状ヒーターを得た。得られた面状ヒーター
の電気絶縁性は良好であった。

【００５３】また、圧力を80kg/cm²に変更した以外は同
一の条件でプレスし、ポリエステル樹脂を熱硬化させた
ところ、同じく15cm×15cm×約５mmt の面状ヒーターを
得た。

【００５４】具体例：長繊維強化された熱可塑性樹
脂（スタンパブルシート）による面状ヒーターの成形・
製造を行った。先ず、ケープラシート株式会社製スタン
バブルシート（品番：C8010-N ，組成：ポリプロピレン
樹脂60wt％、ガラス繊維40wt％，厚み：0.85mm）を、1
4.5cm四方に切断して２枚のシートとし、上面シートお
よび下面シートとした。また、同社製スタンバブルシー
ト（品番：C8040-N ，組成：同上，厚み： 3.3mm）を、
14.5cm四方に切断した後、所定位置に直径15mmの孔を五
箇所開口して有孔シートとした。また、直径が15mm、厚
みが 2.5mmの発熱体を用い、網目の大きさが２mmの金網
にリード線を半田付けしたものを金属端子として用い
た。

【００５５】次に、赤外線ヒーターを用いて、上記の上
面シートおよび下面シートを２分30秒間加熱する一方、
有孔シートを４分30秒間加熱して、それぞれ約 200℃に
した後、下面シートを設置し、この下面シート上に、金
属端子および有孔シートをこの順序で載置し、有孔シー
トの孔に発熱体を嵌合した後、さらに金属端子および上
面シートをこの順序で載置した。その後、この積層物を
温度50℃、圧力 100kg/cm²にて40秒間プレスし、ポリプ
ロピレン樹脂を融着・冷却させ、３枚のシートを一体化
して、15cm×15cm×約5mmtの電気絶縁性被覆部材、即ち
面状ヒーターを得た。得られた面状ヒーターの電気絶縁
性は良好であった。

【００５６】以上のように、上記構成の面状発熱体５１
は、正特性サーミスターからなる扁平な円盤状の発熱部
材２…の上面および下面に設けられた電極２ａ・２ａ
に、一対の円板状の金属端子３・３がそれぞれ電気的に
接続され、これら金属端子３・３に一対のリード線４・
４がそれぞれ電気的に接続され、さらに、電気絶縁性被
覆部材５にて全体が被覆されて外部と電気的に絶縁され
ている。このため、電気絶縁性被覆部材５の表面温度
は、発熱部材２…の通電後に所定温度まで迅速に上昇
し、所定温度に達すると、その温度を安定に保つことに
なるので、発熱部材２…で発生する熱を電気絶縁性被覆
部材５を介して被加熱物に効率良く伝達することが可能
となる。

【００５７】また、電気絶縁性被覆部材５は、強化用長
繊維を含むフィラーが配合された合成樹脂からなり、圧
縮成形により一体的に形成されている。このため、表
面、即ち発熱面を平滑にすることができると共に、電気
絶縁性被覆部材５による被覆を薄くすることが可能とな
る。

【００５８】さらに、金属端子３・３が金網もしくは有
孔金属板もしくは線状端子、細長い偏平状端子等からな
っているので、電気絶縁性被覆部材５を圧縮成形により
一体的に形成する際に、発熱部材２…は、金属端子３・
３の孔を通過した合成樹脂によって固定される。このた
め、部品点数および工程数を削減することができ、低コ
スト化が可能となると共に、小型化・軽量化・薄型化が
可能となる。また、いわゆるユニット化が可能となり、
量産することができる。尚、面状発熱体５１の厚みは、
発熱部材２…の厚みにもよるが、例えば３mm程度にする
ことが可能である。

【００５９】尚、発熱部材２…の配設位置は、勿論、上
記の位置に限定されるものではなく、例えば、発熱部材
２のキュリー温度Ｔc や、面状発熱体５１の表面温度等
に応じた最適の位置となるように適宜配設すればよい。

【００６０】また、上記の実施例では、面状発熱体５１
について、発熱部材２を５個用いた場合を例に挙げて説
明したが、発熱部材２の個数は、勿論、上記の５個に限
定されるものではなく、面状発熱体５１の大きさや形
状、用途、あるいは発熱部材２の大きさやキュリー温度
Ｔc 等に応じて適宜変更すればよい。そして、発熱部材
２の形状は、上記の扁平な円盤状に限定されるものでは
なく、扁平な方形状や三角形状等の種々の形状であって
もよく、さらに、必要に応じて、貫通穴を有する円筒状
としてもよい。また、金属端子３・３の形状も、上記の
円板状に限定されるものではなく、楕円状や三角形状、
四角形状、線状等の種々の形状であってもよい。

【００６１】また、電気絶縁性被覆部材５、即ち面状発
熱体５１の形状や大きさ、厚みも、上記の扁平な略円盤
状に限定されるものではなく、被加熱物の大きさや形状
等に応じて最適の形状や大きさ、厚みとなるように種々
変更することが可能であり、例えば、扁平な方形状や三
角形状、楕円状等の種々の形状であってもよい。その
上、金属端子３・３を円板状に形成する一方、電気絶縁
性被覆部材５を扁平な方形状に形成してもよい。

【００６２】次に、上記ヒーターに用いられる面状発熱
体５１の他の具体的な構造について説明する。

【００６３】図７に示すように、本実施例にかかる面状
発熱体５１は、金属端子３・３間に、絶縁部材としての
スペーサ１１が挾装されている。上記のスペーサ１１
は、熱収縮率が小さく、電気絶縁性、機械的強度に優れ
ると共に、発熱部材２の発熱温度に耐え得る耐熱性を備
えていることが必要であり、例えば、セラミックスや、
熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、あるいは電気絶縁性被覆
部材５となる合成樹脂等からなっている。尚、金属端子
３・３により、発熱部材２…で発生する熱が電気絶縁性
被覆部材５の表面全体に充分に伝達される場合には、ス
ペーサ１１を合成樹脂の発泡体で形成してもよい。

【００６４】上記のスペーサ１１は、図８に示すよう
に、金属端子３・３と略等しい大きさおよび形状を有す
る円板状に形成されており、スペーサ１１における中心
位置、および、この中心位置から四方に向かってそれぞ
れ所定間隔離れた位置の合計五箇所に孔１１ａ…が開口
されている。これら孔１１ａ…は、それぞれ発熱部材２
を収容可能な大きさとなっており、また、スペーサ１１
の厚みは、発熱部材２…の厚みと等しくなっている。上
記のスペーサ１１は、面状発熱体５１の成形・製造時に
金属端子３・３間に挾装されることにより、金属端子３
・３同士が互いに接触することを防止すると共に、発熱
部材２…の位置決めを行うようになっている。その他の
構成部材、および面状発熱体５１の成形・製造方法は、
前記の実施例の面状発熱体５１と同一である。

【００６５】尚、上述のように、スペーサ１１は、金属
端子３・３同士が互いに接触することを防止するために
設けられている。従って、上記の実施例においては、ス
ペーサ１１の厚みは、発熱部材２…の厚みと等しくなっ
ているが、スペーサ１１の厚みは上記の実施例に限定さ
れるものではなく、発熱部材２…の厚みと等しいか、そ
れよりも薄くなっていればよい。即ち、図９に示すよう
に、例えば、スペーサ１１の厚みが、発熱部材２…の厚
みの凡そ半分となるようにしてもよい。この場合、スペ
ーサ１１は、金属端子３・３の何れか一方と接触してい
てもよく、金属端子３・３と非接触であってもよい。

【００６６】尚、スペーサ１１の材料の密度が電気絶縁
性被覆部材５のコンポジットの密度よりも小さい場合に
は、スペーサ１１の厚みを発熱部材２…の厚みと等しく
することにより、面状発熱体５１をより一層軽量化する
ことが可能となる。さらに、スペーサ１１の孔１１ａ…
の直径は、発熱部材２の直径と等しいか、それよりも大
きければ特に限定されるものではなく、また、スペーサ
１１は、金属端子３・３よりも若干大きくてもよく、あ
るいは若干小さくてもよい。その上、スペーサ１１は、
電気絶縁性被覆部材５となるコンポジットの合成樹脂と
親和性を有していてもよく、また、親和性を有していな
くてもよい。

【００６７】次に、上記ヒーターに用いられる面状発熱
体５１のその他の具体的な構造について説明する。

【００６８】本実施例の面状ヒーターは、金属端子３・
３の代わりに、図１０に示すように、カーボンクロスか
らなる導電性端子２３・２３を採用している点で、前記
実施例とは異なっている。カーボンクロスからなる導電
性端子２３は、金属端子３と比較して、軽量であり、熱
膨張係数も小さい。したがって、軽くて、壊れにくい面
状ヒーターを実現できる。しかも、カーボンクロスから
なる導電性端子２３は、薄くでき、安価であるため、面
状ヒーターをより一層薄型にでき、安価にすることがで
きる。

【００６９】さらに、導電性端子２３とリード線４と
を、カーボンクロスで一体とすることもできる。

【００７０】導電性端子２３用のカーボンクロスには、
例えば、日本カーボン社製のカーボロンＺクロスやカー
ボロンクロスＧＦ−８Ｐ−２１Ｅを使用できる。

【００７１】これらのカーボンクロスからなる導電性端
子２３・２３を用い、前記実施例の具体例で示した製
造方法と同じ方法で面状ヒーターを試作したところ、１
５ｃｍ×１５ｃｍ×２．９ｍｍｔの良好な面状ヒーター
が得られた。すなわち、前記実施例の具体例よりも薄
い面状ヒーターが得られた。なお、導電性端子２３を除
く部材には、前記実施例の具体例で示した材料と同一
の材料を用いた。

【００７２】さらに、日本カーボン社製のカーボロンク
ロスＧＦ−８Ｐ−２１Ｅからなる導電性端子２３・２３
を用い、前記実施例の具体例で示した製造方法で面状
ヒーターを試作したところ、１５ｃｍ×１５ｃｍ×２．
９ｍｍｔの良好な面状ヒーターが得られた。すなわち、
前記実施例の具体例よりも薄い面状ヒーターが得られ
た。なお、導電性端子２３を除く部材には、前記実施例
の具体例で示した材料と同一の材料を用いた。

【００７３】次に、上記ヒーターに用いられる面状発熱
体５１のさらにその他の具体的な構造について説明す
る。

【００７４】本実施例の面状ヒーターは、図１１および
図１２に示すように前記実施例とほぼ同じ構成を有して
いる。ただし、図１２では、リング状の発熱部材２…が
使用されている。

【００７５】本実施例の面状ヒーターはＲＴＭ（ Resin
Transfer Molding ）法で製造されるため、前記実施例
のＳＭＣ法やＢＭＣ法と比較して、成形圧力が小さくて
済む。このため、ＰＴＣサーミスターからなる発熱部材
２や、金属端子３あるいはカーボンクロスからなる導電
性端子２３を傷めない。また、金属端子３の網目や打抜
き孔のオープニングの大きさに左右されない。さらに、
型締めにより発熱部材２…を固定し、低粘度の樹脂を注
入するため、スペーサー１１なしで、一定した厚さの面
状ヒーターを製造できる。しかも、表面に均一な絶縁性
表層を形成することが可能である。

【００７６】以下、ＲＴＭ法による面状ヒーターの製造
方法について、具体例に基づいて説明する。

【００７７】まず、５個の発熱部材２…をステンレス製
メッシュからなる金属端子３・３で挟んだ。発熱部材２
には、積水化成品工業株式会社製のＰＴＣサーミスター
を用いた。このＰＴＣサーミスターのキュリー温度Ｔc
は70℃、抵抗値は 150Ω、外径は15mm、内径は 5mm、厚
みは 2.5mmである。ステンレス製メッシュのサイズは、
145mm ×145mm であり、オープニングは２mmである。

【００７８】次に、上下のステンレス製メッシュをガラ
スマットでさらに挟み、型にセットし型を閉じた。ガラ
スマットには、富士ファイバーグラス社製のガラスチョ
ップトストランドマットを用いた。これのサイズは、15
0mm ×150mm であり、坪量300g/m²である。型はＦＲＰ
からなり、型の内側サイズは150mm ×150mm ×6mm であ
る。

【００７９】それから、210gの低粘度の樹脂混合液をレ
ジンインジェクションマシンで 3kg/cm²の圧力で型内に
注入した。樹脂混合液は、不飽和ポリエステル樹脂（昭
和高分子社製リゴラック140R）100 部に対し、水酸化ア
ルミニウムが30部、ＢＰＯ（ベンゾイルパーオキサイ
ド）が0.7 部、ＤＭＡ（ジメチルアニリン）が0.3 部か
らなっている。

【００８０】樹脂混合液を注入した型を80℃のオーブン
に10分間保持することにより、ガラスマットおよびポリ
エステル樹脂を主成分とする電気絶縁性被覆部材５が形
成された。型から成形品を取り出すことにより、電圧印
加後２分で表面温度が60℃に到達する、厚さ6mm の優れ
た薄型面状ヒーターが得られた。

【００８１】なお、樹脂を含浸したガラスマットが絶縁
性表層を形成する。

【００８２】次に、ＲＴＭ法による大型の薄型面状ヒー
ターの製造方法について、具体例に基づいて説明する。

【００８３】まず、81個の発熱部材２…をパンチアルミ
板からなる金属端子３・３の間に、100mm 間隔で碁盤目
状に挟んだ。発熱部材２は上記と同一である。パンチア
ルミ板のサイズは、1000mm×1000mm×1mm であり、オー
プニング12mmである。

【００８４】次に、上下のパンチアルミ板をロービング
クロスでさらに挟み、型にセットし型を閉じた。ロービ
ングクロスには、セントラル硝子社の製品を用いた。こ
れのサイズは、1000mm×1000mmであり、面密度は320g/m
²である。型はＦＲＰからなり、型の内側サイズは1000
mm×1000mm×5.2mm である。

【００８５】それから、低粘度の樹脂混合液をレジンイ
ンジェクションマシンで 2kg/cm²の圧力で型内に注入し
た。樹脂混合液は、不飽和ポリエステル樹脂（昭和高分
子社製リゴラック162R）100 部に対し、炭酸カルシウム
が20部、メチルエチルケトンパーオキサイド（ＭＥＫＰ
Ｏ 55%）が1.4 部、ナフテン酸コバルト（ＮＡＰＣＯ0.
6% ）が0.6 部からなっている。

【００８６】樹脂混合液を注入した型を室温25℃で40分
間放置することにより、ロービングクロスおよびポリエ
ステル樹脂を主成分とする電気絶縁性被覆部材５が形成
された。型から成形品を取り出すことにより、電圧印加
後１分45秒で表面温度が60℃に到達する、厚さ5.2mm の
優れた大型薄型面状ヒーターが得られた。

【００８７】本発明に対応するヒーターは、正温度係数
サーミスターからなる面状発熱体５１と、面状発熱体５
１の片面に接触するように設けられ、流動性熱媒体５３
が注入されたフレキシブルな容器５２とが備えられてい
る構造である。

【００８８】これによれば、正温度係数サーミスターか
らなる面状発熱体５１を備えたので、温度制御回路を設
けなくても、ヒーターの発熱温度を一定にすることがで
きる。面状発熱体５１からの熱は、容器５２の中の流動
性熱媒体５３に伝導する。このため、容器５２を被加熱
物に接触させれば、流動性熱媒体５３を介して、被加熱
物を加熱することができる。しかも、流動性熱媒体５３
が注入された容器はフレキシブルであるので、被加熱物
の形状に沿う。したがって、ヒーターと被加熱物との熱
接触が良好になる。このため、被加熱物の形状にかかわ
らず、効率よく加熱することが可能である。

【００８９】

【発明の効果】本発明に係るヒーターは、以上のよう
に、正温度係数サーミスターからなる面状発熱体と、面
状発熱体の片面に接触するように設けられ、流動性熱媒
体が注入されたフレキシブルな容器とが備えられている
ので、温度制御回路を設けなくても、ヒーターの発熱温
度を一定にすることができる。面状発熱体からの熱は、
容器の中の流動性熱媒体に伝導する。このため、容器を
被加熱物に接触させれば、流動性熱媒体を介して、被加
熱物を加熱することができる。しかも、流動性熱媒体が
注入された容器はフレキシブルであるので、被加熱物の
形状に沿う。したがって、ヒーターと被加熱物との熱接
触が良好になる。このため、被加熱物の形状にかかわら
ず、効率よく加熱することが可能であるという効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るヒーターの概略構成を示す正面図
である。

【図２】図１のヒーターのバリエーションを示すもので
あり、ヒーターの概略構成を示す平面図である。

【図３】図１のヒーターの加熱テストの結果を示すグラ
フである。

【図４】図１のヒーターに使用される面状発熱体の外観
を示す斜視図である。

【図５】上記の面状ヒーターの要部の断面図である。

【図６】上記の面状ヒーターの内部構造を示すものであ
り、発熱部材および金属端子の斜視図である。

【図７】図１のヒーターに使用される他の面状発熱体の
要部の断面図である。

【図８】図７の面状発熱体に用いられているスペーサの
斜視図である。

【図９】スペーサの厚みが発熱部材の厚みよりも薄く形
成されている面状発熱体の要部の断面図である。

【図１０】図１のヒーターに使用されるその他の面状発
熱体の概略の分解斜視図である。

【図１１】図１のヒーターに使用される、さらにその他
の面状発熱体の概略の分解斜視図であり、同図（ａ）は
面状発熱体の概略の分解斜視図であり、同図（ｂ）は面
状発熱体の概略の構成を示す縦断面図である。

【図１２】図１１の発熱部材をリング状にしたものであ
り、同図（ａ）は面状発熱体の概略の分解斜視図であ
り、同図（ｂ）は面状発熱体の概略の構成を示す縦断面
図である。

【符号の説明】

２発熱部材５１面状発熱体５２容器５３流動性熱媒体５４接着材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】正温度係数サーミスターからなる面状発熱
体と、面状発熱体の片面に接触するように設けられ、流
動性熱媒体が注入されたフレキシブルな容器とが備えら
れていることを特徴とするヒーター。