JPH09312193A - 面状ヒータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】電気絶縁性を有する材料でシート状に形成
された絶縁板５の表面には、導電性を有する金属材料で
櫛形に形成された一対の給電部材６ａおよび６ｂが、互
いに噛み合った状態に設けられている。これら一対の給
電部材６ａおよび６ｂに跨がった状態で、互いに所定の
間隔を置いて、複数個のＰＴＣサーミスタ３が配設され
ている。ＰＴＣサーミスタ３は、導電性を有する留め具
７によって給電部材６ａおよび６ｂに固定されている。 【効果】複数個のＰＴＣサーミスタ３を縦横に散在した
状態に設けることができるので、縦横に広がった面を加
熱する場合に、一列に並べたときと比べて、使用するヒ
ータの数が少なくすみ、配線等が簡単である。また、Ｐ
ＴＣヒータ本体２に外部から応力が加えられても、留め
具７が撓むことによって、ＰＴＣサーミスタ３が壊れた
り、外れない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＰＴＣ（Positive
Temperature Coefficient）サーミスタを発熱体とした
面状ヒータに関し、例えば防曇鏡用鏡加熱ヒータ、床暖
房用ヒータ、便座保温用ヒータ等として使用できる面状
ヒータに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、浴室等の比較的湿度の高い所に
設置される防曇鏡には、ＰＴＣサーミスタを発熱体とし
たヒータが内装されたものがある。従来から知られてい
るヒータとしては、特公昭６３−１０８７３号、特開昭
６０−２５０５８０号、特開昭６０−２５０５８２号お
よび特開平７−１５３５５２号公報に開示されたものを
例示することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】特公昭６３−１０８７
３号公報に開示されているヒータでは、電源を供給する
ための給電部材（アルミニウム製の接触板）をＰＴＣサ
ーミスタに押しつけることによって電気的な接触が保た
れている。したがって、このヒータを防湿構造にするた
めに、後に硬化する液状絶縁性樹脂を充填すると、ＰＴ
Ｃサーミスタと給電部材との間に樹脂が入り込み、電気
的接触が保てなくなるおそれがある。

【０００４】また、特開昭６０−２５０５８０号および
特開昭６０−２５０５８２号に開示されているヒータで
は、電源を供給する給電部材とＰＴＣサーミスタの電極
との接続が、導電性を有する接着剤によって行われてい
る。ゆえに、ヒータに機械的な応力（例えば、曲げ応力
等）が加わった場合に、ＰＴＣサーミスタが給電部材か
ら外れてしまったり、ＰＴＣサーミスタが応力により破
壊されて、ヒータとしての機能を損なうおそれがある。

【０００５】さらに、特開平７−１５３５５２号公報に
開示されているヒータは、複数個のＰＴＣサーミスタが
一列に配置された線状のヒータである。それゆえ、縦横
に広がった面を加熱する場合には、多数本のヒータを並
べて、それぞれが並列接続されるように配線するといっ
たような２次加工が必要となり、加工コストが高くなっ
てしまう。

【０００６】そこで、本発明の第１の目的は、絶縁性樹
脂を充填してもＰＴＣサーミスタと給電部材との電気的
導通を確保できる面状ヒータを提供することである。ま
た、第２の目的は、機械的な応力が加えられた場合に、
ＰＴＣサーミスタの電極から給電部材が外れたり、ＰＴ
Ｃサーミスタが壊れたりしない面状ヒータを提供するこ
とである。さらに、第３の目的は、縦横に広がった面を
加熱する場合に、配線等の２次加工の工数が少なくすむ
面状ヒータを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの請求項１記載の面状ヒータは、電気絶縁性を有する
材料を用いて形成された絶縁板と、絶縁板の一方表面上
に配設され、導電性を有する少なくとも一対の給電部材
と、一対の給電部材に跨がった状態に接続された複数個
のＰＴＣサーミスタと、を含む面状ヒータであって、少
なくとも給電部材およびＰＴＣサーミスタの表面が電気
絶縁性を有する材料で被覆されることによって、給電部
材およびＰＴＣサーミスタが外部と電気的に絶縁されて
いることを特徴とするものである。

【０００８】請求項１記載の構成によれば、発熱体とし
てのＰＴＣサーミスタは、絶縁板上に配設された一対の
給電部材に跨がった状態に設けられている。これによ
り、複数個のＰＴＣサーミスタを絶縁板上に散在した状
態に設けることができるので、縦横に広がった面を加熱
する場合に、効率的であり、ＰＴＣサーミスタが一列に
配設されたヒータと比べて、使用するヒータの数が少な
くすみ、配線等の２次加工が簡単である。

【０００９】また、給電部材およびＰＴＣサーミスタが
電気絶縁性を有する材料によって被覆されているので、
比較的湿度が高い場所でも、この面状ヒータを使用する
ことができる。また、請求項２記載の発明は、上記給電
部材は、櫛形形状に形成されていることを特徴とする請
求項１記載の面状ヒータである。

【００１０】請求項２記載の構成によれば、一対の給電
部材が櫛形形状に形成されており、複数個のＰＴＣサー
ミスタがこれら一対の給電部材に跨がった状態に設けら
れる。ここで、櫛形形状とは、１つの幹部と、幹部から
同一方向に互いにほぼ等しい間隔を置いて形成された複
数の枝部とを含むような形状のことである。一対の給電
部材は、例えば一方の給電部材の枝部と他方の給電部材
の枝部とが交互に並べられた状態に設けられており、Ｐ
ＴＣサーミスタはこれらの枝部に跨がった状態に取り付
けられる。

【００１１】これにより、複数個のＰＴＣサーミスタを
絶縁板上に縦横に配列できるので、被加熱物に臨む面を
均一に加熱することができる。請求項３記載の発明は、
上記ＰＴＣサーミスタは、直方体形状であって、他面と
比べて面積の大きい表面のうちの少なくとも１つの表面
の両端部分にはオーム性電極を設けており、さらに、上
記オーム性電極に当接し、かつ、上記給電部材にＰＴＣ
サーミスタを固定すると共に給電部材とＰＴＣサーミス
タとを電気的に接続する留め具を設けてあることを特徴
とする請求項１または請求項２記載の面状ヒータであ
る。

【００１２】請求項３記載の構成によれば、両端部分に
オーム性電極が形成されたＰＴＣサーミスタは、留め具
によって給電部材に固定されると共に電気的に接続され
る。これにより、外部から機械的な応力が加えられた場
合でも、ＰＴＣサーミスタと給電部材との間に作用する
応力が留め具の撓みによって緩和されるので、ＰＴＣサ
ーミスタが給電部材から剥離したり、ＰＴＣサーミスタ
が割れたりすることがない。

【００１３】請求項４記載の発明は、上記給電部材は、
上記絶縁板の一方表面上に金属膜を形成し、この金属面
を化学エッチングで加工することによって、プリント基
板状に形成されることを特徴とする請求項１記載ないし
請求項３のいずれかに記載の面状ヒータである。請求項
４記載の構成によれば、給電部材を絶縁板の表面に形成
する工程が簡単である。

【００１４】請求項５記載の発明は、給電部材およびＰ
ＴＣサーミスタと外部とを電気的に絶縁するための絶縁
性材料は、電気絶縁性を有する樹脂の充填または電気絶
縁性を有する樹脂シートの熱圧着によって、給電部材お
よびＰＴＣサーミスタの表面を被覆することを特徴とす
る請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の面状ヒー
タである。

【００１５】請求項５記載の構成によれば、給電部材お
よびＰＴＣサーミスタの表面を被覆する絶縁性材料は、
絶縁性樹脂の充填または絶縁性樹脂シートの熱圧着によ
って形成されるので、シート状絶縁性樹脂を接着剤や溶
剤を用いて形成する場合と比べて、工程が簡単である。
請求項６記載の発明は、複数個のＰＴＣサーミスタは、
異なる電気抵抗値の範囲を有する少なくとも２種類以上
のＰＴＣサーミスタにより構成されていることを特徴と
する請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の面状ヒ
ータである。

【００１６】請求項６記載の構成によれば、電気抵抗値
の範囲の異なる２種類以上のＰＴＣサーミスタを配設す
ることによって、電気抵抗値が大きいＰＴＣサーミスタ
が配設された部分の発熱温度は低く、電気抵抗値が小さ
いＰＴＣサーミスタが配設された部分の発熱温度は高く
なる。すなわち、１つの面状ヒータの中で部分的な発熱
温度の変更が可能となる。

【００１７】請求項７記載の発明は、複数個のＰＴＣサ
ーミスタは、異なるキュリー温度を有する少なくとも２
種類以上のＰＴＣサーミスタにより構成されることを特
徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の面
状ヒータである。請求項７記載の構成によれば、キュリ
ー温度の異なる２種類以上のＰＴＣサーミスタを配設す
ることによって、キュリー温度の高いＰＴＣサーミスタ
が配設された部分の発熱温度は高く、キュリー温度の低
いＰＴＣサーミスタが配設された部分の発熱温度は低く
なる。すなわち、１つの面状ヒータの中で部分的な発熱
温度の変更が可能となる。

【００１８】請求項８記載の発明は、複数個のＰＴＣサ
ーミスタは、異なる電気抵抗値の範囲を有する少なくと
も２種類以上のＰＴＣサーミスタと、異なるキュリー温
度を有する少なくとも２種類以上のＰＴＣサーミスタと
の組み合わせにより構成されることを特徴とする請求項
１ないし請求項５のいずれかに記載の面状ヒータであ
る。

【００１９】請求項８記載の構成によれば、例えば、電
気抵抗値Ｒ１およびキュリー温度Ｔ１を有するＰＴＣサ
ーミスタと、電気抵抗値Ｒ１よりも大きい電気抵抗値Ｒ
２およびキュリー温度Ｔ１よりも高いキュリー温度Ｔ２
を有するＰＴＣサーミスタとを組み合わせることによっ
て、面状ヒータの温度がキュリー温度Ｔ１より低い時に
は、両方のＰＴＣサーミスタに電流が流れて発熱し、面
状ヒータの温度がキュリー温度Ｔ１より高くなると、前
者のＰＴＣサーミスタに流れる電流が減衰して消費電力
が抑えられる。このため、ＰＴＣサーミスタの特徴であ
る、環境温度が低いときは電力が大きく、環境温度の上
昇に伴って電力が減少するといった効果を奏する温度範
囲を広くすることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を、
添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の
一実施形態にかかるＰＴＣヒータ本体の構成を説明する
ための概略的な平面図である。また、図２は、図１に示
すＰＴＣヒータ本体が内装された面状ヒータの断面図で
ある。

【００２１】面状ヒータ１は、浴室等に設置される防曇
鏡用の鏡加熱ヒータや、床暖房用ヒータまたは便座保温
用のヒータとして用いられるものであり、発熱体として
ＰＴＣ特性を有するセラミック半導体からなる複数のＰ
ＴＣサーミスタ３を含むＰＴＣヒータ本体２を備えてい
る。ＰＴＣヒータ本体２は、ＰＴＣヒータ本体２を支持
すると共に外部と絶縁するための絶縁封止用樹脂４によ
って覆われている。絶縁封止用樹脂４としては、例えば
シリコン系樹脂やエポキシ系樹脂等を例示することがで
きる。ＰＴＣヒータ本体２は、絶縁封止用樹脂４内にポ
ッティングによって配設される。

【００２２】ＰＴＣヒータ本体２には、電気絶縁性を有
する材料でシート状に形成された絶縁板５が含まれてお
り、この絶縁板５の一方表面上には、上記ＰＴＣサーミ
スタ３ならびにＰＴＣサーミスタ３に電源を供給するた
めの一対の給電部材６ａおよび６ｂが配設されている。
給電部材６ａおよび６ｂは、導電性を有する金属材料に
よって櫛形に成形された薄板状のものであり、図１に示
すように互いに噛み合った状態に設けられている。具体
的に説明すると、給電部材６ａには、幹部６１と、幹部
６１から幹部６１と直交する方向に、互いに所定の間隔
を置いて設けられた複数の枝部６２とが備えられてい
る。給電部材６ｂにも、給電部材６ａと同様に、幹部６
３および複数の枝部６４が備えられている。給電部材６
ａおよび６ｂは、給電部材６ａの幹部６１と給電部材６
ｂの幹部６３とが所定の間隔を置いて平行に設けられ、
かつ、隣接する一対の枝部６２によって形成される間隔
に枝部６４の１つが入り込んだ状態に設けられている。

【００２３】給電部材６ａおよび６ｂを絶縁板５の一方
表面上に形成する方法としては、例えば以下に説明する
２種類の方法がある。第１の方法は、フェノール樹脂、
ガラスエポキシまたはポリエステル等で成形された絶縁
板５の一方表面上に、銅、ニッケル、スズまたは亜鉛等
の導電性を有する金属をメッキによって膜状に形成する
か、フェノール樹脂、ガラスエポキシまたはポリエステ
ル等で成形された絶縁板５の一方表面上に、銅またはニ
ッケル等の金属板を熱圧着等により積層複合することに
よって金属面を形成し、この金属面を櫛形にマスキング
して、マスキングされていない部分の金属を化学エッチ
ングにより溶解する方法である。

【００２４】第２の方法は、銅、ニッケルまたはリン青
銅等の金属板を打ち抜き等によって櫛形形状に加工した
後、加工した金属板をフェノール樹脂、ガラスエポキ
シ、ポリエステル、塩化ビニル、シリコン、イソプレ
ン、ポリイミドまたはガラス繊維クロス等で成形された
絶縁板５の一方表面に、例えば接着剤または熱圧着によ
って接着するか、ＴＨＦ（Tetrahydrofuran ；テトラヒ
ドロフラン）等の溶剤塗布による樹脂の溶解等によって
接着する方法である。

【００２５】ＰＴＣサーミスタ３は、上述のようにして
形成された給電部材６ａの枝部６２と給電部材６ｂの枝
部６４とにまたがった状態に、互いに所定の間隔を置い
て配設されている。この実施形態では、１５個のＰＴＣ
サーミスタ３が、縦５列、横３列に配設されている。こ
のように、複数個のＰＴＣサーミスタ３が、縦横に配列
されているので、縦横に広がった面を加熱する場合に、
効率的であり、ＰＴＣサーミスタ３が一列に配設された
ヒータ（特開平７−１５３５５２号公報参照）と比べ
て、使用する面状ヒータの数が少なくすみ、配線等の２
次加工が簡単である。

【００２６】ＰＴＣサーミスタ３は、導電性を有する留
め具７によって給電部材６ａおよび６ｂに接続されてお
り、給電部材６ａおよび６ｂの所定位置に半田付けまた
はスポット溶接等によって固着された給電線８から供給
される交流電圧が印加される。なお、給電線８は、図１
に示すように給電部材６ａの幹部６１および給電部材６
ｂ幹部６３に固着されていてもよいし、給電部材６ａお
よび６ｂの形状が図１３に示すように変更されて、給電
部材６ａの１つの枝部６２の先端から延設された部分に
固着されていてもよい。また、図１４に示すように、幹
部６１の給電線８が接続されている側と反対側の端部、
および幹部６３の給電線８が接続されている側と反対側
の端部に、新たな一対の給電線８０が接続されていても
よい。このように構成されている場合には、１つの面状
ヒータの給電線８０と、他の面状ヒータの給電線８とを
接続することによって、複数の面状ヒータを一列に接続
することができる。これにより、配線等の２次加工のた
めの作業が簡単になる。

【００２７】ＰＴＣサーミスタ３は、電圧が印加された
ときに半田や導電性接着剤の融点や耐熱温度以下の温度
に発熱するチタン酸バリウムを主成分とするチップ状の
半導体である。ＰＴＣサーミスタ３は、室温からキュリ
ー温度（抵抗急変温度）Ｔｃまでは低抵抗であるが、キ
ュリー温度Ｔｃを越えると抵抗値が増大する特性を有す
る感熱素子である。したがって、ＰＴＣサーミスタ３
は、キュリー温度Ｔｃを下回る低温下において電圧が印
加されると、抵抗値が小さいため大電流が流れ、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、抵抗値が増加してＰＴＣサーミスタ３
を流れる電流量が低下するので発熱量が減少する。これ
により、一定温度以上には温度が上がらず、温度を安定
に保つことができる。すなわち、ＰＴＣサーミスタ３
は、自己温度制御機能を有している。

【００２８】図３は、ＰＴＣサーミスタ３と給電部材６
ａおよび６ｂとを接続している留め具７の構成を説明す
るための図である。留め具７は、例えば銅またはリン青
銅等の金属材料によって一体に形成されている。留め具
７は、図３（ａ）に示すように、断面コ字形状である把
持部７１および７２を左右に備えており、把持部７１の
側板部７１ａと把持部７２の側板部７２ａは、連結板７
３によって連結されている。また、連結板７３に関して
把持部７１および７２とは反対の方向に、連結板７３の
下端縁から固定部７４が延設されている。留め具７の製
作に際しては、図３（ｂ）に示すように、１枚の金属板
に、例えばプレスによる打ち抜き加工によって、スリッ
ト７５および７６ならびに切欠７７が形成される。この
金属板を、折り曲げ線ＢおよびＣに沿って順次折り曲げ
ることによって、図３（ａ）に示す留め具７が形成され
る。

【００２９】図４は、上記留め具７によって、ＰＴＣサ
ーミスタ３が給電部材６ａおよび６ｂに接続された状態
を示す斜視図である。図４を参照して、ＰＴＣサーミス
タ３は直方体形状であり、その上面および下面の長手方
向の両端部には、オーム性電極９が設けられている。留
め具７の把持部７１および７２は、このオーム性電極９
に当接した状態で、半田または導電性を有する接着剤に
よってＰＴＣサーミスタ３に固定されている。これによ
り、留め具７とＰＴＣサーミスタ３とは、オーミックに
接続されている。オーム性電極９の形成に際しては、例
えば、ＰＴＣサーミスタ３の表面にオーミック銀ペース
トを塗布した後、この銀ペーストを約１２０℃程度で加
熱乾燥させる。そして、乾燥したオーミック銀ペースト
上にカバー銀ペーストを塗布し、約１２０℃程度で再び
乾燥させる。このようにして得られたものを、５６０℃
〜５８０℃の温度で焼成することによって、オーム性電
極９が完成する。

【００３０】ＰＴＣサーミスタ３の一端部を把持した留
め具７の固定部７４は、給電部材６ａ上の所定位置に半
田付けまたは導電性を有する接着剤によって固定されて
いる。一方、ＰＴＣサーミスタ３の他端部を把持した留
め具７の固定部７４は、給電部材６ｂ上の所定位置に固
定されている。すなわち、これら一対の留め具７によっ
て支持されたＰＴＣサーミスタ３は、給電部材６ａおよ
び６ｂにまたがった状態に配設されている。

【００３１】上述のように、ＰＴＣサーミスタ３と給電
部材６ａおよび６ｂとの接続が、留め具７によって行わ
れているので、ＰＴＣヒータ本体２に曲げ応力等の機械
的な力が加えられた場合でも、ＰＴＣサーミスタ３と給
電部材６ａおよび６ｂとの間に作用する応力が留め具７
の撓みによって緩和され、ＰＴＣサーミスタ３が給電部
材６ａおよび６ｂから外れにくい。また、ＰＴＣサーミ
スタ３と給電部材６ａおよび６ｂとの間に留め具７の厚
み分寸法分の隙間ができるため、ＰＴＣヒータ本体２に
機械的な力が加えられても、ＰＴＣサーミスタ３が割れ
ない。

【００３２】ゆえに、ＰＴＣヒータ本体２を曲げた状態
に加工することができるので、曲面を加熱することも可
能である。上述の実施形態の説明においては、ＰＴＣサ
ーミスタ３の個数を１５個としたが、この個数に限定さ
れるものではなく、必要に応じて増減が可能である。ま
た、ＰＴＣサーミスタ３が規則的に配設されていたが、
ＰＴＣサーミスタ３は部分的に粗密に設けられてもよ
い。さらに、複数のＰＴＣサーミスタ３は、すべて同じ
電気抵抗値の範囲およびキュリー温度を有する１種類の
もので構成されていてもよいが、電気抵抗値の範囲やキ
ュリー温度の異なる２種類以上のＰＴＣサーミスタによ
って構成することによって、大きい電気抵抗値または低
いキュリー温度を有するＰＴＣサーミスタが配設された
部分の発熱温度を低く、小さい電気抵抗値または高いキ
ュリー温度を有するＰＴＣサーミスタが配設された部分
の発熱温度を高くすることができる。すなわち、１つの
面状ヒータの中で部分的な発熱温度の変更が可能とな
る。

【００３３】さらにまた、ＰＴＣヒータ本体２の電気的
な絶縁は、絶縁封止用樹脂４を用いてポッティングによ
って行われるとしたが、例えば塩化ビニル等の熱可塑性
樹脂をシート状に成形したものを積層して、熱圧着、接
着剤による接着またはシートにＴＨＦ等の溶剤を塗布し
た後に加圧接着することによって行われてもよい。この
変形例について、図５および図６を参照して具体的に説
明する。

【００３４】ＰＴＣヒータ本体２は、３枚の絶縁シート
２０、２１および２２によって外部と電気的に絶縁され
る。ＰＴＣサーミスタ３と同一平面上に位置する中絶縁
シート２１には、図６に示すように、ＰＴＣサーミスタ
３が位置する部分に、ＰＴＣサーミスタ３と同一形状で
ほぼ同じ大きさの打ち抜き孔２３が形成されている。ま
た、中絶縁シート２１は、給電部材６ａおよび６ｂに対
するＰＴＣサーミスタ３の高さよりも厚く成形されてい
る。ＰＴＣヒータ本体２の下方に設けられている下絶縁
シート２０および中絶縁シート２１の上方に設けられて
いる上絶縁シート２２は、平面シートである。

【００３５】絶縁シート２０、２１および２２によって
ＰＴＣヒータ本体２を絶縁するに際しては、下絶縁シー
ト２０上にＰＴＣヒータ本体２を載置し、中絶縁シート
２１を、打ち抜き孔２３をＰＴＣサーミスタ３に合わせ
て載置し、さらに上絶縁シート２２を載置する。このよ
うにして積層された３枚の絶縁シート２０、２１および
２２を、熱圧着、接着剤による接着またはシートにＴＨ
Ｆ等の溶剤を塗布した後に加圧接着する。

【００３６】上述のように、打ち抜き孔２３が形成され
た中絶縁シート２１が設けられていることによって、絶
縁シート２０、２１および２２の圧着時に、ＰＴＣサー
ミスタ３の設置位置がずれたり、ＰＴＣサーミスタ３が
破壊されるのを防ぐことができる。また、絶縁板５の防
水性および電気絶縁性が十分な場合には、下絶縁シート
２０を省略することが可能であり、このとき、中絶縁シ
ート２１および上絶縁シート２２によって、ＰＴＣサー
ミスタ３および給電部材６ａおよび６ｂの表面が覆われ
て、外部と絶縁される。

【００３７】図７は、本発明の第２の実施形態にかかる
面状ヒータの断面図である。図７において、図１および
図２に示す各部と同等の部分には、同一の参照符号を付
して、具体的な説明を省略する。第２の実施形態にかか
る面状ヒータ１００の大きな特徴の１つは、図７に示す
ように、ＰＴＣヒータ本体２００の絶縁板５の一方表面
に櫛形の給電部材６ａおよび６ｂが配設され、他方表面
にＰＴＣサーミスタ３が配設されていることにある。こ
れに伴って、ＰＴＣサーミスタ３を給電部材６ａおよび
６ｂに接続するための留め具の形状が変更されている。
また、絶縁板５ならびに給電部材６ａおよび６ｂには、
留め具１０を取り付けるための取付孔１１が貫通して形
成されている。

【００３８】具体的に説明すると、図８に示すように、
留め具１０は、ＰＴＣサーミスタ３を把持するための把
持部７１および７２を左右に備えており、左右の把持部
７１および７２は連結部７３によって連結されている。
連結部７３の下端縁から下方に向けて挿通部７８が延設
されており、挿通部７８の下端縁から水平方向に固定部
７９が延設されている。留め具１０は、上述の留め具７
（図３参照）と同様に、打ち抜き加工された１枚の金属
板を折り曲げることによって形成される。

【００３９】一方、図９に示すように、絶縁板５および
給電部材６ａおよび６ｂには、ＰＴＣサーミスタ３を配
設すべき位置に取付孔１１が貫通形成されている。取付
孔１１は、留め具１０の挿通部７８の挿通を許容する大
きさに形成されている。図１０は、ＰＴＣサーミスタ３
と給電部材６ａおよび６ｂとの接続状態を示す図であ
る。図１０において、簡単のために絶縁板５の図示は省
略されている。図１０を参照して、ＰＴＣサーミスタ３
の給電部材６ａおよび６ｂへの取付けに際しては、ＰＴ
Ｃサーミスタ３の一端部を把持している留め具１０の固
定部７９および挿通部７８を、給電部材６ａに形成され
た取付孔１１に挿通し、ＰＴＣサーミスタ３の他端部を
把持している留め具１０の固定部７９および挿通部７８
を、給電部材６ｂに形成された取付孔１１に挿通する。
そして、固定部７９を給電部材６ａおよび６ｂに接触す
るように折り曲げることにより、留め具１０を図８に示
すような形状にする。さらに、固定部７９を給電部材６
ａおよび６ｂに半田または導電性を有する接着剤によっ
て接着固定する。

【００４０】このように、絶縁板５ならびに給電部材６
ａおよび６ｂに取付孔１１が形成されているので、ＰＴ
Ｃサーミスタ３を取り付ける際の位置決めが容易であ
る。また、留め具１０が給電部材６ａおよび６ｂに引っ
掛けられて固定されているので、ＰＴＣヒータ本体２０
０は、外部から加えられる応力に対して、第１の実施形
態にかかるＰＴＣヒータ本体２よりも強い。この他、上
述の第１実施形態と同様の作用効果を奏することができ
る。

【００４１】この第２の実施形態においても、第１の実
施形態と同様に、ＰＴＣヒータ本体２００の電気的な絶
縁は、図７に示すように、絶縁封止用樹脂４を用いてポ
ッティングによって行われてもよいし、図１１に示すよ
うに、例えば塩化ビニル等の熱可塑性樹脂をシート状に
成形した３枚の絶縁シート２０、２１および２２を積層
して、熱圧着、接着剤による接着またはシートにＴＨＦ
等の溶剤を塗布した後に加圧接着することによって行わ
れてもよい。

【００４２】＜強度比較＞以下に、上述の第１実施形態
にかかる面状ヒータに内装されているＰＴＣヒータ本体
と、第２実施形態にかかる面状ヒータに内装されている
ＰＴＣヒータ本体と、ＰＴＣサーミスタの電極と給電部
材とを直接半田で接合して得られるＰＴＣヒータ本体
（以下、「比較例のＰＴＣヒータ本体」という）との強
度比較試験を行った。

【００４３】試験材料としては、 絶縁板 ： １）１．５５ｍｍ厚 フェノール板 ２）０．２３ｍｍ厚 ガラスエポキシ板 給電部材 ： 絶縁板上に銅をメッキ（０．０５ｍｍ厚）した後、 櫛形に化学エッチング ＰＴＣサーミスタ： ８ｍｍ×６ｍｍ×１．６ｍｍ（厚み） 留め具 ： ２種類（第１実施形態および第２実施形態） を用いて、第１実施形態、第２実施形態および比較例の
ＰＴＣヒータ本体を作成した後、４０ｍｍ×９ｍｍの長
方形状に切り出して強度比較試験を行った。強度比較試
験は、図１２（ａ）に示すように、支え９０および９１
にＰＴＣヒータ本体を載せ、絶縁板５の中央部に押具９
２を当てて荷重を加える、いわゆる３点曲げ試験により
行った。なお、０．２３ｍｍ厚のガラスエポキシ板を使
用した試料は、３点曲げ試験による定量化は困難なた
め、図１２（ｂ）に示すように、軸９３に絶縁板５の一
端を固定し、軸を中心として絶縁板５を１８０度まで曲
げた場合のＰＴＣサーミスタ３の破壊またはＰＴＣサー
ミスタ３の絶縁板５からの剥離の有無で定性的に判断し
た。

【００４４】１．５５ｍｍ厚のフェノール板を絶縁板
５として用いた場合 絶縁板５に加える荷重が増加するに従って、絶縁板５が
撓み、ＰＴＣサーミスタと絶縁板５との間に応力が発生
する。比較例のＰＴＣヒータ本体では、ＰＴＣサーミス
タ３の破壊強度は６７．６ＭＰａであり、この時の絶縁
板５の撓みは０．３８ｍｍであった。

【００４５】第１実施形態のＰＴＣヒータ本体では、Ｐ
ＴＣサーミスタ３の破壊強度は１１８．４ＭＰａであ
り、この時の絶縁板５の撓みは０．７５ｍｍであった。
第２実施形態のＰＴＣヒータ本体では、ＰＴＣサーミス
タ３の破壊強度は１４２．６ＭＰａであり、この時の絶
縁板５の撓みは１．３８ｍｍであった。この試験結果か
ら、第１実施形態および第２実施形態のようにＰＴＣサ
ーミスタと給電部材との接続を留め具を用いて行う構造
では、比較例のＰＴＣヒータ本体と比べ、第１実施形態
のＰＴＣヒータ本体で１．７５倍、第２実施形態のＰＴ
Ｃヒータ本体で２．１倍の破壊強度となり、外部から加
えられる応力に強いことが判る。

【００４６】０．２３ｍｍ厚のガラスエポキシ板を絶
縁板５として用いた場合 比較例のＰＴＣヒータ本体では、図１２（ｂ）に示すよ
うに、曲げ角度が１２０度に達した時点でＰＴＣサーミ
スタが絶縁板から剥離した。第１実施形態および第２実
施形態のＰＴＣヒータ本体では、曲げ角度が１８０度を
越えてもＰＴＣサーミスタが破壊されたり、ＰＴＣサー
ミスタ３が絶縁板５から剥離するようなことはなかっ
た。

【００４７】この試験結果から、１．５５ｍｍ厚のフェ
ノール板を絶縁板５として用いた場合と同様に、第１実
施形態および第２実施形態のＰＴＣヒータ本体は、比較
例のＰＴＣヒータ本体と比べて、外部から加えられる応
力に強い構造であることが判る。本発明の実施形態の説
明は以上の通りであるが、必要に応じて種々の設計変更
を施すことが可能である。例えば、上述の各実施形態で
は給電部材が櫛形形状に形成されているが、図１５に示
すように、一対の給電部材１０２および１０３が互いに
平行にクランク状に形成されたＰＴＣヒータ本体１０１
を、電気絶縁性を有する材料で被覆することによって、
面状ヒータが作成されてもよい。

【００４８】また、図１６に示すＰＴＣヒータ本体１０
４のように、一対の給電部材１０５および１０６が、互
いに平行に渦巻状に形成されていてもよい。

【００４９】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、複数個の
ＰＴＣサーミスタを絶縁板上に散在した状態に設けるこ
とができるので、縦横に広がった面を加熱する場合に、
効率的であり、ＰＴＣサーミスタが一列に配設されたヒ
ータと比べて、使用するヒータの数が少なくすみ、配線
等の２次加工が簡単である。

【００５０】請求項２記載の発明によれば、複数個のＰ
ＴＣサーミスタを絶縁板上に縦横に配列した状態に設け
ることができるので、被加熱物に臨む面を均一に加熱す
ることができる。請求項３記載の発明によれば、外部か
ら機械的な応力が加えられた場合でも、ＰＴＣサーミス
タと給電部材との間に作用する応力が留め具の撓みによ
って緩和されるので、ＰＴＣサーミスタが給電部材から
剥離したり、ＰＴＣサーミスタが割れたりすることがな
い。よって、様々な形状の物体を加熱するためのヒータ
として用いることができる。

【００５１】請求項４記載の発明によれば、給電部材を
絶縁板の表面に形成する工程が簡単である。請求項５記
載の発明によれば、ＰＴＣサーミスタの表面を被覆する
絶縁性材料は、絶縁性樹脂の充填または絶縁性樹脂シー
トの熱圧着によって形成されるので、シート状絶縁性樹
脂を接着剤や溶剤を用いて形成する場合と比べて、工程
が簡単である。

【００５２】請求項６記載の発明によれば、電気抵抗値
の範囲の異なる２種類以上のＰＴＣサーミスタを配設す
ることによって、電気抵抗値が大きいＰＴＣサーミスタ
が配設された部分の発熱温度は低く、電気抵抗値が小さ
いＰＴＣサーミスタが配設された部分の発熱温度は高く
なる。すなわち、１つの面状ヒータの中で部分的な発熱
温度の変更が可能となる。

【００５３】請求項７記載の発明によれば、キュリー温
度の異なる２種類以上のＰＴＣサーミスタを配設するこ
とによって、キュリー温度の高いＰＴＣサーミスタが配
設された部分の発熱温度は高く、キュリー温度の低いＰ
ＴＣサーミスタが配設された部分の発熱温度は低くな
る。すなわち、１つの面状ヒータの中で部分的な発熱温
度の変更が可能となる。

【００５４】請求項８記載の発明によれば、ＰＴＣサー
ミスタの特徴である、環境温度が低いときは電力が大き
く、環境温度の上昇に伴って電力が減少するといった効
果を奏する温度範囲を広くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態にかかるＰＴＣヒータ本
体の構成を説明するための概略的な平面図である。

【図２】図１に示すＰＴＣヒータ本体が内装された面状
ヒータの断面図である。

【図３】留め具７の構成を説明するための図である。

【図４】留め具７を用いて、ＰＴＣサーミスタを給電部
材に接続した状態を示す斜視図である。

【図５】絶縁シートによってＰＴＣヒータ本体が絶縁さ
れた面状ヒータの断面図である。

【図６】中絶縁シートの平面図である。

【図７】本発明の第２実施形態である面状ヒータの断面
図である。

【図８】留め具１０の構成を示す斜視図である。

【図９】絶縁板および給電部材の構成を示す平面図であ
る。

【図１０】ＰＴＣサーミスタと給電部材との接続状態を
示す図である。

【図１１】絶縁シートによってＰＴＣヒータ本体が絶縁
された面状ヒータの断面図である。

【図１２】強度比較試験の方法を説明するための図であ
る。

【図１３】給電線の取付位置が変更されたＰＴＣヒータ
本体を示す平面図である。

【図１４】二対の給電線が取り付けられたＰＴＣヒータ
本体を示す平面図である。

【図１５】給電部材の形状が変更されたＰＴＣヒータ本
体を示す平面図である。

【図１６】給電部材の形状がさらに変更されたＰＴＣヒ
ータ本体を示す平面図である。

【符号の説明】

１，１００ 面状ヒータ ２，１０１，１０４，２００ ＰＴＣヒータ本体 ３ ＰＴＣサーミスタ ４ 絶縁封止用樹脂 ５ 絶縁板 ６ａ，６ｂ，１０２，１０３，１０５，１０６ 給電部
材 ７，１０ 留め具 ２０，２１，２２ 絶縁シート

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電気絶縁性を有する材料を用いて形成され
   た絶縁板と、 絶縁板の一方表面上に配設され、導電性を有する少なく
   とも一対の給電部材と、 一対の給電部材に跨がった状態に接続された複数個のＰ
   ＴＣサーミスタと、を含む面状ヒータであって、 少なくとも給電部材およびＰＴＣサーミスタの表面が電
   気絶縁性を有する材料で被覆されることによって、給電
   部材およびＰＴＣサーミスタが外部と電気的に絶縁され
   ていることを特徴とする面状ヒータ。
2. 【請求項２】上記給電部材は、櫛形形状に形成されてい
   ることを特徴とする請求項１記載の面状ヒータ。
3. 【請求項３】上記ＰＴＣサーミスタは、直方体形状であ
   って、他面と比べて面積の大きい表面のうちの少なくと
   も１つの表面の両端部分にはオーム性電極を設けてお
   り、 さらに、上記オーム性電極に当接し、かつ、上記給電部
   材にＰＴＣサーミスタを固定すると共に給電部材とＰＴ
   Ｃサーミスタとを電気的に接続する留め具を設けてある
   ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の面状ヒ
   ータ。
4. 【請求項４】上記給電部材は、上記絶縁板の一方表面上
   に金属膜を形成し、この金属面を化学エッチングで加工
   することによって、プリント基板状に形成されることを
   特徴とする請求項１記載ないし請求項３のいずれかに記
   載の面状ヒータ。
5. 【請求項５】給電部材およびＰＴＣサーミスタと外部と
   を電気的に絶縁するための絶縁性材料は、電気絶縁性を
   有する樹脂の充填または電気絶縁性を有する樹脂シート
   の熱圧着によって、給電部材およびＰＴＣサーミスタの
   表面を被覆することを特徴とする請求項１ないし請求項
   ４のいずれかに記載の面状ヒータ。
6. 【請求項６】複数個のＰＴＣサーミスタは、異なる電気
   抵抗値の範囲を有する少なくとも２種類以上のＰＴＣサ
   ーミスタにより構成されていることを特徴とする請求項
   １ないし請求項５のいずれかに記載の面状ヒータ。
7. 【請求項７】複数個のＰＴＣサーミスタは、異なるキュ
   リー温度を有する少なくとも２種類以上のＰＴＣサーミ
   スタにより構成されることを特徴とする請求項１ないし
   請求項５のいずれかに記載の面状ヒータ。
8. 【請求項８】複数個のＰＴＣサーミスタは、異なる電気
   抵抗値の範囲を有する少なくとも２種類以上のＰＴＣサ
   ーミスタと、異なるキュリー温度を有する少なくとも２
   種類以上のＰＴＣサーミスタとの組み合わせにより構成
   されることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいず
   れかに記載の面状ヒータ。