JPH08138833A - 面状発熱体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】面状発熱体として使用される厚膜抵抗体の抵抗
値を簡単に調整できるようにする。さらに、制御精度，
速応性及び信頼性を高くし、コスト低くする。 【構成】電気絶縁性の基材１の表面に、厚膜抵抗体を構
成する導電材パターン２，３，４ａ〜４ｉ，５を形成す
る。第１導電材パターン４ａ〜４ｉは対向する電極６と
８とを結ぶように設けられており、抵抗値調整用の第２
導電材パターン２，３は一端が電極６に結合され他端が
電極９，１０に結合されている。選択接続装置１２は電
極９，１０を電極８に選択的に接続する。さらに、基材
１の表面に第１，第２導電材パターン２，３，４ａ〜４
ｉと同質の材料から成る温度検知用の第３導電材パター
ン５を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、面状発熱体装置に関す
るものである。更に詳しくは、パネルヒータ，電気スト
ーブ，デスクヒータ等の電気採暖具に使用される面状発
熱体装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】面状発熱体装置は、電気絶縁性の基材の
表面に、厚膜抵抗体を構成する導電材パターンが形成さ
れたものである。面状発熱体として使用される上記導電
材パターンは、ペースト状の導電材料を基材表面に印刷
し焼成することにより得られるが、実際の製造におい
て、導電材料には各製造ロット毎に成分のバラツキがあ
り、また印刷・焼成温度条件等にもバラツキがある。そ
のため、これらのバラツキが厚膜抵抗体の抵抗値のバラ
ツキの原因となって、面状発熱体装置ごとに温度特性の
バラツキを生じさせてしまう。面状発熱体装置ごとに駆
動条件の設定を変更すれば上記温度特性を均一化するこ
とはできるが、そのためには複雑で煩雑な作業が必要と
なる。

【０００３】特開平５−１８１５４５号において、厚膜
抵抗体の抵抗値を調整することにより上記温度特性の均
一化を図る技術が提案されている。以下に、特開平５−
１８１５４５号の構成を図４に基づいて説明する。図４
はこの従来例の要部構造を示す平面図であり、同図中、
３１は絶縁基板、３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３
２ｅ，３２ｆ，…は発熱体(厚膜抵抗体を構成する導電
材パターンから成っている。)、３３は電極部、３３
ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，３３ｅ，３３ｆ，３３
ｇ，…は個別導体部、３４は保護ガラスコーティングで
ある。

【０００４】図４に示すように、絶縁基板３１上には複
数本の発熱体３２ａ，…が並列状に形成されており、絶
縁基板３１上の両端部には、発熱体３２ａ，…の各一端
部が個別導体部３３ａ，…を介して共通接続される電極
部３３と、各他端部が共通接続される電極部(不図示)
と、がそれぞれ形成されている。そして、両電極部間の
抵抗値を実測しつつ、実測抵抗値が所定の値になるよう
に各発熱体３２ａ，…の両電極部間並列接続状態を順次
解除していくことによって、発熱体３２ａ，…の合成抵
抗値が調整される。なお、図４は、個別導体部３３ａ，
３３ｂ，３３ｃをレーザ光照射等で順次焼き切って断線
させることにより、両電極部間並列接続状態が解除され
た状態を示している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平５−１８１
５４５号の従来例によれば、両電極部間の抵抗値を実測
して実測抵抗値が所定の値になるまで個別導体部３３
ａ，…を順次断線させる作業が必要となる。この作業
は、実際上は相当な手間を要する煩雑な作業である。

【０００６】また、面状発熱体装置を電気採暖具に用い
る場合には、温度調整用の温度制御回路や安全対策用の
温度過昇防止装置が必要とされる。そのため、上記温度
制御回路や温度過昇防止装置を動作させるための感熱素
子が、一般に面状発熱体の近傍に個別部品として設置さ
れる。しかし、そのような構成では、面状発熱体の熱が
感熱素子に伝わりにくくなるため、装置の制御精度，速
応性及び信頼性が低くなってしまう。また、感熱素子を
別途用意し配設しなければならないため、コストが高く
なってしまう。

【０００７】本発明は、これらの点に鑑みてなされたも
のであって、面状発熱体として使用される厚膜抵抗体の
抵抗値を簡単に調整することができる面状発熱体装置を
提供することを目的とする。さらに、制御精度，速応性
及び信頼性が高く、低コストの面状発熱体装置を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る面状発熱体装置は、電気絶縁性の基材
の表面に、厚膜抵抗体を構成する導電材パターンが形成
された面状発熱体装置であって、対向する第１，第２の
電極を結ぶように設けられた第１導電材パターンと、一
端が前記第１の電極に結合され、他端が第３の電極に結
合された抵抗値調整用の第２導電材パターンと、前記第
３の電極を前記第２の電極に選択的に接続する選択接続
手段と、を具備することを特徴とする。

【０００９】前記第１導電材パターンは４本以上のパタ
ーンから構成されるのが好ましい。また、さらに、前記
基材の表面に前記第１，第２導電材パターンと同質の材
料から成る温度検知用の第３導電材パターンを設けても
よい。

【００１０】

【作用】このような構成によれば、選択接続手段が第３
の電極を第２の電極に選択的に接続するので、第２導電
材パターンの第１，第２の電極間での接続状態を、第１
導電材パターンと同様のものとすることができる。従っ
て、第１，第２電極間で第１導電材パターンに対して並
列に、第２導電材パターンを接続又は切り離すことによ
って、第１，第２の電極間での厚膜抵抗体の抵抗値を変
化させることができる。

【００１１】製造工程で生じる各導電材パターンの抵抗
値のバラツキは相対的に大きくなく、また、安全規格の
許容差が規格値±１０％又は規格値＋５％〜−１０％で
あるため、面状発熱体として使用される厚膜抵抗体の抵
抗値は、目標とする抵抗値の２０％以内で微調整できれ
ば充分である。従って、第１導電材パターンを４本以上
のパターンで構成すれば、前記第１，第２の電極間で変
化させる抵抗値を、確実に安全規格の許容範囲内に入れ
ることができる。

【００１２】基材上に第１，第２導電材パターンと同質
材料から成る温度検知用の導電材パターンを設けた場合
には、例えば面状発熱体として使用される第１，第２導
電材パターンからの熱が、温度検知用の導電材パターン
に伝わり易くなる。また、これらの導電材パターンは同
質材料から成るので同時形成が可能である。

【００１３】

【実施例】以下、本発明に係る面状発熱体装置の一実施
例を、図面に基づいて説明する。図１に本発明を実施し
た面状発熱体装置の概略構造を示し、図２にその要部断
面(Ａ−Ａ’断面)構造を示す。

【００１４】図１，図２に示すように、本実施例は、電
気絶縁性の基材１の表面に、厚膜抵抗体を構成する導電
材パターン２，３，４ａ〜４ｉ，５が形成された面状発
熱体装置である。そして、その第１の特徴は、対向する
第１の電極６と第２の電極８とを結ぶように設けられた
第１導電材パターン４ａ〜４ｉと；一端が第１の電極６
に結合され、他端が第３の電極９，１０に結合された抵
抗値調整用の第２導電材パターン２，３と；第３の電極
９，１０を第２の電極８に選択的に接続する選択接続装
置１２と；を具備する点にある。

【００１５】また、第２の特徴は、上記構成において、
第１導電材パターン４ａ〜４ｉを４本以上のパターンで
構成した点にあり、第３の特徴は、更に基材１の表面に
第１，第２導電材パターン２，３，４ａ〜４ｉと同質の
材料から成る温度検知用の第３導電材パターン５を設け
た点にある。

【００１６】基材１を構成する電気絶縁性の材料は、例
えば、ガラス，セラミック，マイカ，樹脂等である。ま
た、基材１の表面に形成されている１２本の導電材パタ
ーン２，３，４ａ〜４ｉ，５は、ニッケルパウダーに有
機バインダとしてポリイミドを加えてペースト状にした
導電材料を、基材１の表面にシルクスクリーン印刷で形
成し、その後、焼成することによって、厚膜抵抗体とし
たものである。

【００１７】電極６，７，８，９，１０，１１には、引
出線６Ｌ，７Ｌ，８Ｌ，９Ｌ，１０Ｌ，１１Ｌが各々接
続されている。引出線８Ｌ−９Ｌ間と引出線８Ｌ−１０
Ｌ間には、着脱可能な端子ｔａ，ｔｂ，ｔｃ，ｔｄが設
けられている。また、引出線６Ｌ，８Ｌは電源１５と接
続しており、引出線７Ｌ，１１Ｌは温度制御回路１３と
接続している。温度制御回路１３は、電極７と電極１１
と間の抵抗値(従って、温度)を検出し、その検出値に基
づいて電源供給回路１４(電源１５と接続している。)を
コントロールする。

【００１８】端子ｔａ−ｔｃ，ｔｂ−ｔｄを接続する
と、第２導電材パターン２，３がそれぞれ第１導電材パ
ターン４ａ〜４ｉに並列に接続されることになる。そこ
で、端子ｔａ−ｔｃ，ｔｂ−ｔｄの接続を選択すること
によって、第２導電材パターン２，３を、第２導電材パ
ターン２だけ，第２導電材パターン３だけ，第２導電材
パターン２と第２導電材パターン３，いずれも接続しな
い、という４通りの抵抗値調整態様が得られる。

【００１９】なお、この選択を行う選択接続装置１２
は、端子ｔａ−ｔｃ，ｔｂ−ｔｄ間をハンダ付け等でつ
なぐ方式でもよいが、図３に示すような構造を採っても
よい。同図に示すように、端子ｔｃ，ｔｄはいずれも引
出線８Ｌと接続し、かつ、絶縁基板１８に形成された２
つの穴１６，１７の内面にそれぞれ設けられている。一
方、ピン形状の端子ｔａ，ｔｂは、引出線１０Ｌ，９Ｌ
とそれぞれ接続している。そして、端子ｔｃ，ｔｄが形
成されている穴１６，１７に、端子ｔａ−ｔｂがそれぞ
れ着脱自在に接続できるようになっている。

【００２０】以下のように、面状発熱体として使用され
る厚膜抵抗体の抵抗値調整を行う。まず、端子ｔｂ−ｔ
ｄで引出線８Ｌ−９Ｌ間が接続され、かつ、端子ｔａ−
ｔｃで引出線８Ｌ−１０Ｌ間が切り離された状態で、電
極６と電極８，１０との間の抵抗値が目標とする所定の
抵抗値となるように、１２本の導電材パターン２，３，
４ａ〜４ｉ，５を形成するためのペースト状導電材料を
配合する。

【００２１】なお、第３導電材パターン５は、後述する
ように感熱素子として使用されるため、第３導電材パタ
ーン５を別の導電材料を用いて形成する場合には、上記
配合条件の制限を受けない。しかし、同一のペースト状
導電材料を用いて、１回のシルクスクリーン印刷で全導
電材パターン２，３，４ａ〜４ｉ，５を形成する場合に
は、上記配合条件を満たす必要がある。

【００２２】上記配合で導電材パターン２，３，４ａ〜
４ｉ，５を形成した後、端子ｔｂ−ｔｄ間のみを接続す
ることによって、電極６と電極８，１０との間の抵抗値
(即ち、並列接続された第１導電材パターン４ａ〜４ｉ
と第２導電材パターン３との合成抵抗値)を実測する。

【００２３】次に、実測抵抗値が目標とする抵抗値より
も高い(約＋５％以上)場合には、更に端子ｔａを端子ｔ
ｃに接続することによって、第１導電材パターン４ａ〜
４ｉに対して第２導電材パターン３を並列に加え、それ
によって接続された電極８〜１０と電極６との間の抵抗
値を、並列接続された第１導電材パターン４ａ〜４ｉと
第２導電材パターン２，３との合成抵抗値まで下げる。

【００２４】逆に、実測抵抗値が目標とする抵抗値より
低い(約−５％以下)場合には、端子ｔｂ−ｔｄ間の接続
を切り離すことによって、第１導電材パターン４ａ〜４
ｉに対する第２導電材パターン３の並列接続を解除し、
それによって電極８と電極６との間の抵抗値を第１導電
材パターン４ａ〜４ｉの抵抗値まで上げる。

【００２５】実際上、目標として設定された抵抗値に対
する実測抵抗値のバラツキは、約±１０％程度である
が、上記調整によって、発熱体として使用される厚膜抵
抗体の抵抗値を、目標として設定された抵抗値の約±５
％以内に収めることが可能になる。

【００２６】製造(つまり、導電材料成分の調整，印刷
・焼成温度の制御等)に関する精度が高いために、目標
とする抵抗値に対するバラツキが小さくなる場合(例え
ば、殆ど±５％範囲内に収まる場合)には、第１導電材
パターンの本数を増やし第２導電材パターンの本数を減
らしてもよい。それに伴って、選択接続装置１２の端子
数を減らすことができる。また、第２導電材パターンの
本数を更に増やすことによって、面状発熱体として使用
される導電材パターンの抵抗値を更に細かく調整するこ
ともできる。

【００２７】逆に、目標とする抵抗値に対するバラツキ
が大きくなる場合(例えば、殆ど±５％範囲外にばらつ
く場合)には、第２導電材パターン及びそれに対応する
電極の数を増せば、前記抵抗値をバラツキなく調整する
ことができる。また、上記バラツキが目標とする抵抗値
の片側に大きくなる場合(例えば、＋５％以上又は−５
％以下に大きくばらつく場合)、第１導電材パターンと
それに対応する電極の数を加減することによって、前記
抵抗値のバラツキの均衡をとることができる。

【００２８】上記のように選択接続装置１２が電極９，
１０を電極８に選択的に接続するので、電極９，１０と
電極６との間での第２導電材パターン２，３の接続状態
を、第１導電材パターン４ａ〜４ｉと同様のものとする
ことができる。従って、電極６，８間での厚膜抵抗体の
抵抗値を実測し、その結果に基づいて第１導電材パター
ン４ａ〜４ｉに対して並列に第２導電材パターン２，３
を接続し又は切り離せば、電極６，８間での厚膜抵抗体
の抵抗値を変化させて、面状発熱体として使用される厚
膜抵抗体の抵抗値を簡単に調整することができる。これ
により、装置ごとの温度特性のバラツキをなくすことが
可能であり、例えば、生産品の歩留まりを向上させるこ
とが可能である。

【００２９】前述したように、面状発熱体として使用さ
れる厚膜抵抗体の抵抗値は、目標とする抵抗値の２０％
以内で微調整できれば充分であるため、本実施例のよう
に第１導電材パターン４ａ〜４ｉを４本以上のパターン
で構成すれば、電極６と電極８との間で変化させる抵抗
値を、確実に安全規格の許容範囲内に入れることがで
き、安全規格で充分許容可能なものに微調整することが
できる。

【００３０】なお、２種類の第１，第２導電材パターン
２，３，４ａ〜４ｉの共通電極である１個の電極６と、
各導電材パターンの他端で結合している３個の電極８〜
１０とを設けた結果、基材１上の面状発熱体として使用
される導電材パターンの電極の数は４個となっている
が、第２導電材パターンの本数を増やした場合にはそれ
と同数の電極及び端子が必要となる。

【００３１】また、第２導電材パターン２，３を第１導
電材パターン４ａ〜４ｉと異なる材質の材料で構成して
もよい。その場合、シルクスクリーン印刷の回数をその
分増やす必要はあるが、第２導電材パターン２，３の各
抵抗値を加減して、装置に応じた調整精度，調整範囲等
にすることができる。

【００３２】導電材パターン２，３，４ａ〜４ｉ，５を
構成している導電材料は、温度に対する抵抗値が一定で
はなく、温度が高くなると抵抗値が増すという特性があ
る。従って、上記のように、基材１の表面に第１，第２
導電材パターン２，３，４ａ〜４ｉと同質の材料から成
る第３導電材パターン５を設けることにより、これを感
熱素子として用いれば、基材１上に面状発熱体と感熱素
子とを共に位置させることになる。そのため、面状発熱
体としての第１，第２導電材パターン２，３，４ａ〜４
ｉからの熱が、温度検知用の導電材パターン５に伝わり
易くなり(即ち、伝熱効率が良くなる。)、第１，第２導
電材パターン２，３，４ａ〜４ｉからの熱を効果的に検
知することが可能となる。従って、面状発熱体装置の制
御精度，速応性及び信頼性を高くすることが可能とな
る。

【００３３】また、これらの導電材パターン２，３，４
ａ〜４ｉ，５は同質材料から成るので、第１，第２導電
材パターン２，３，４ａ〜４ｉと共に一度のシルクスク
リーン印刷で、同時に第３導電材パターン５を形成する
ことができる。従って、感熱素子を別途用意し配設しな
くても、第１，第２導電材パターン２，３，４ａ〜４ｉ
と共に第３導電材パターン５を形成することによって必
要な厚膜抵抗体が得られるため、面状発熱体装置の低コ
スト化を図ることができる。

【００３４】本実施例では、感熱素子として使用される
第３導電材パターン５も、面状発熱体として使用される
第１，第２導電材パターン２，３，４ａ〜４ｉと同じパ
ターン形状を有しているが、適宜その形状・長さを変え
ることにより第３導電材パターン５の抵抗値を変えても
差し支えない。そのように抵抗値を変えることにより、
第３導電材パターン５に感熱素子としての所望の性能を
与えることができる。

【００３５】また、第３導電材パターン５を第１，２導
電材パターン２，３，４ａ〜４ｉと異なる材質の材料で
構成してもよい。その場合、シルクスクリーン印刷の回
数をその分増やす必要はあるが、各導電材パターンの性
能を面状発熱体，感熱素子としてそれぞれ最適なものと
することが可能である。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、選
択接続手段で第３の電極が第２の電極に選択的に接続さ
れる構成となっているので、面状発熱体として使用され
る厚膜抵抗体の抵抗値を簡単に調整することができる。
これにより、装置ごとの温度特性のバラツキをなくすこ
とことが可能であり、例えば、生産品の歩留まりを向上
させることが可能である。

【００３７】前記第１導電材パターンを４本以上のパタ
ーンで構成した場合、前記第１，第２の電極間の抵抗値
を、安全規格で充分許容可能なものに微調整することが
できる。

【００３８】さらに、基材の表面に前記第１，第２導電
材パターンと同質材料から成る温度検知用の第３導電材
パターンを設けた場合、基材上に面状発熱体と感熱素子
とを共に位置させることができるため、面状発熱体装置
の制御精度，速応性及び信頼性を高くすることができ
る。しかも、感熱素子を別途用意し配設しなくても、第
１，第２導電材パターンと共に第３導電材パターンを形
成することによって必要な厚膜抵抗体が得られるため、
面状発熱体装置の低コスト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施した面状発熱体装置の概略構造を
示す平面図。

【図２】図１に示す面状発熱体装置のＡ−Ａ’断面図。

【図３】図１の面状発熱体装置を構成する選択接続装置
を示す斜視図。

【図４】従来例を示す平面図。

【符号の説明】

１ 基材 ２，３ (抵抗値調整用の)第２導電材パターン ４ａ〜４ｉ (面状発熱体用の)第１導電材パターン ５ (感熱素子用の)第３導電材パターン ６ (共用の)電極 ７，１１ (第３導電材パターン用の)電極 ８ (第１導電材パターン用の)電極 ９，１０ (第２導電材パターン用の)電極 １２ 選択接続装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電気絶縁性の基材の表面に、厚膜抵抗体を
   構成する導電材パターンが形成された面状発熱体装置で
   あって、 対向する第１，第２の電極を結ぶように設けられた第１
   導電材パターンと、 一端が前記第１の電極に結合され、他端が第３の電極に
   結合された抵抗値調整用の第２導電材パターンと、 前記第３の電極を前記第２の電極に選択的に接続する選
   択接続手段と、 を具備することを特徴とする面状発熱体装置。
2. 【請求項２】前記第１導電材パターンは４本以上のパタ
   ーンから成ることを特徴とする請求項１に記載の面状発
   熱体装置。
3. 【請求項３】さらに、前記基材の表面に前記第１，第２
   導電材パターンと同質の材料から成る温度検知用の第３
   導電材パターンを設けたことを特徴とする請求項１又は
   請求項２に記載の面状発熱体装置。