KR102066952B1

KR102066952B1 - 히터의 급전 구조

Info

Publication number: KR102066952B1
Application number: KR1020157005758A
Authority: KR
Inventors: 후미카츠 스즈키; 유지 우메무라; 도모히로 모리타
Original assignee: 가부시키가이샤 미스즈 코우쿄우
Priority date: 2012-08-31
Filing date: 2013-08-28
Publication date: 2020-01-17
Also published as: TWM478310U; CN104584680B; CN104584680A; WO2014034745A1; JP3179663U; KR20150052066A

Abstract

급전용 배선의 접속 작업에 의한 히터의 고장을 방지하기 위해서, 본 히터의 급전 구조는, 도전성을 갖는 재료로 이루어지는 기판과, 기판의 표면에 형성된 절연층과, 절연층의 표면에 형성되고, 통전에 의해 발열하는 저항 발열층과, 절연층의 표면에 배치되고, 저항 발열층에 전기적으로 접속되어 있는 급전용 전극부를 구비하는 히터의 급전 구조이며, 절연층이 형성되어 있지 않은 기판 상의 위치 또는 해당 기판에 설치된 중계판 상에 배치되어 있음과 함께, 외부로부터 히터에 급전하기 위한 배선을, 기판에 대하여 전기적으로 절연해서 접속 가능하게 설치된 단자부와, 적어도 일부가 유연성을 갖고, 급전용 전극부와 단자부를 전기적으로 접속하는 도체부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

히터의 급전 구조{POWER SUPPLY STRUCTURE FOR HEATER}

본 발명은, 히터의 급전 구조에 관한 것이다. 상세하게는, 본 발명은, 급전용 배선의 접속 작업에 의한 히터의 고장 빈도를 억제할 수 있는 히터의 급전 구조에 관한 것이다.

종래, 기판 상에 저항 발열층을 형성한 히터가 알려져 있다. 이러한 히터에서는, 세라믹스 등의 내열성을 갖는 재료로 이루어지는 기판을 사용하는 것이 알려져 있다. 그러나, 세라믹스의 경우, 충격 등에 약하는 등, 취급이 어렵다. 이로 인해, 세라믹스와 비교해서 내충격성이 우수한 스테인리스 등의 금속을 기판의 재질로서 사용하는 것이 알려져 있다. 이 경우, 기판과 저항 발열층 사이에, 유리 등의 전기 절연성 재료로 이루어지는 절연 층을 형성하도록 하고 있다.

일본 특허 공개 제2009-99614호

특허문헌 1에 기재된 히터는, 스테인리스 기판과, 그 위에 형성된 절연층과, 그 위에 형성된 도체층(급전용 전극) 및 도체층에 접속된 저항 발열층을 구비하고 있다. 이 경우의 급전 구조로서는, 도체층 위에 단자 금속 부재를 적재하고, 이 단자 금속 부재에 급전용의 배선을 접속하거나, 납땜 등에 의해 배선을 도체층에 직접 접속하거나 하는 것이 고려된다.

그런데, 상기와 같은 급전 구조의 경우, 급전용 배선의 접속 작업은 용이한 한편, 그 작업 시에 불의의 힘을 가해버리는 경우가 있었다. 그리고, 이러한 힘이 기판 표면의 절연층이나 도체층에 전해지면, 그것들을 손상시켜버려, 단락이나 단선 등, 히터의 고장을 일으킬 우려가 있었다. 특히, 유지 보수 등, 급전용 배선의 착탈을 필요로 하는 기회가 많은 경우에는, 고장의 리스크도 증대해버리기 때문에 이것을 방지하는 기술이 요망되고 있었다.

또한, 상기와 같은 급전 구조의 경우, 절연층 상에 형성된 도체층은, 히터의 가열을 반복함으로써, 그 위의 접속 금속 부재에 눌어 붙어버린다. 이 상태에서, 접속 작업 등에 의해, 접속 금속 부재에 위치 어긋남이 발생한 경우에는, 도체층이 절연층으로부터 박리되어, 단선되어버릴 우려가 있었다.

본 발명은 상술한 종래의 상황을 감안하여 이루어진 것이며, 급전용 배선의 접속 작업에 의한 히터의 고장 빈도를 억제할 수 있는 히터의 급전 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 이하와 같다.

1. 도전성을 갖는 재료로 이루어지는 기판과, 상기 기판의 표면에 형성된 절연층과, 상기 기판에 대하여 전기적으로 절연된 상태에서 상기 절연층의 표면에 형성되고, 통전에 의해 발열하는 저항 발열층과, 상기 기판에 대하여 전기적으로 절연된 상태에서 상기 절연층의 표면에 배치되고, 상기 저항 발열층에 전기적으로 접속되어 있는 급전용 전극부를 구비하는 히터에 급전하기 위한 구조이며, 상기 절연층이 형성되어 있지 않은 상기 기판 상의 위치 또는 해당 기판에 설치된 중계판 상에 배치되어 있음과 함께, 외부로부터 상기 히터에 급전하기 위한 배선을, 해당 기판에 대하여 전기적으로 절연해서 접속 가능하게 설치된 단자부와, 적어도 일부가 유연성을 갖고, 상기 급전용 전극부와 상기 단자부를 전기적으로 접속하는 도체부를 구비하는 것을 특징으로 하는 히터의 급전 구조.

2. 상기 단자부는, 상기 중계판에 배치되어 있고, 상기 중계판은, 상기 기판의 단부면보다도 외측 방향으로 연장되는 형태로 해당 기판의 이면에 중첩되도록 하여 해당 기판에 설치되어 있는 상기 1. 기재의 히터의 급전 구조.

3. 상기 기판은, 긴 형상이며, 상기 중계판은, 상기 기판의 길이 방향의 단부에 설치되어 있는 상기 2. 기재의 히터의 급전 구조.

4. 상기 중계판은, 도전성을 갖는 재료로 이루어지고, 상기 단자부는, 상기 중계판에 설치된 절연 부재와, 상기 절연 부재에 설치되고, 상기 배선과 상기 도체부를 접속하는 접속 부재를 구비하고 있는 상기 3. 기재의 히터의 급전 구조.

5. 상기 중계판은, 절연성을 갖는 재료로 이루어지고, 상기 단자부는, 상기 중계판에 설치되고, 상기 배선과 상기 도체부를 접속하는 접속 부재를 구비하고 있는 상기 3. 기재의 히터의 급전 구조.

6. 상기 중계판은, 상기 기판보다도 강성이 작은 상기 2. 내지 5. 중 어느 한 항에 기재된 히터의 급전 구조.

7. 상기 중계판에는, 상기 기판의 단부면보다도 외측에, 해당 중계판의 양측으로부터 소정 길이의 슬릿이 해당 기판의 단부면과 평행하게 설치되어 있는 상기 2. 내지 5. 중 어느 한 항에 기재된 히터의 급전 구조.

8. 상기 중계판에는, 상기 기판의 단부면보다도 외측에, 해당 중계판의 양측으로부터 소정 길이의 슬릿이 해당 기판의 단부면과 평행하게 설치되어 있는 상기 6. 기재의 히터의 급전 구조.

9. 상기 급전용 전극부는, 상기 절연층의 표면에 형성되고, 상기 저항 발열층에 전기적으로 접속된 도체층과, 상기 도체층의 표면에 적재되고, 상기 도체부가 접속되어 있는 접속 금속 부재를 구비하고 있는 상기 1. 내지 5. 중 어느 한 항에 기재된 히터의 급전 구조.

10. 상기 급전용 전극부는, 상기 절연층의 표면에 형성되고, 상기 저항 발열층에 전기적으로 접속된 도체층과, 상기 도체층의 표면에 적재되고, 상기 도체부가 접속되어 있는 접속 금속 부재를 구비하고 있는 상기 8. 기재의 히터의 급전 구조.

11. 상기 단자부는, 상기 기판의 표면과 평행한 면 상에서, 상기 급전용 전극부로부터, 상기 기판의 길이 방향에 대하여 소정의 각도를 이루는 방향으로 이격된 위치에 배치되어 있는 상기 3. 내지 5. 중 어느 한 항에 기재된 히터의 급전 구조.

12. 상기 중계판은, 상기 기판보다도 강성이 작은 상기 11. 기재의 히터의 급전 구조.

13. 상기 중계판에는, 상기 기판의 단부면보다도 외측에, 해당 중계판의 양측으로부터 소정 길이의 슬릿이 해당 기판의 단부면과 평행하게 설치되어 있는 상기 11기재의 히터의 급전 구조.

14. 상기 급전용 전극부는, 상기 절연층의 표면에 형성되고, 상기 저항 발열층에 전기적으로 접속된 도체층과, 상기 도체층의 표면에 적재되고, 상기 도체부가 접속되어 있는 접속 금속 부재를 구비하는 상기 11. 기재의 히터의 급전 구조.

15. 상기 중계판은, 상기 기판보다도 강성이 작고, 상기 중계판에는, 상기 기판의 단부면보다도 외측에, 해당 중계판의 양측으로부터 소정 길이의 슬릿이 해당 기판의 단부면과 평행하게 설치되고, 상기 급전용 전극부는, 상기 절연층의 표면에 형성되고, 상기 저항 발열층에 전기적으로 접속된 도체층과, 상기 도체층의 표면에 적재되고, 상기 도체부가 접속되어 있는 접속 금속 부재를 구비하는 상기 11. 기재의 히터의 급전 구조.

16. 상기 단자부는 상기 기판에 배치되어 있는 상기 1. 기재의 히터의 급전 구조.

17. 상기 기판은, 긴 형상이며, 상기 단자부는, 상기 기판의 길이 방향의 단부에 설치되어 있는 상기 16. 기재의 히터의 급전 구조.

18. 상기 단자부는, 상기 기판에 설치된 절연 부재와, 상기 절연 부재에 설치되고, 상기 배선과 상기 도체부를 접속하는 접속 부재를 구비하고 있는 상기 17. 기재의 히터의 급전 구조.

19. 상기 급전용 전극부는, 상기 절연층의 표면에 형성되고, 상기 저항 발열층에 전기적으로 접속된 도체층과, 상기 도체층의 표면에 적재되고, 상기 도체부가 접속되어 있는 접속 금속 부재를 구비하고 있는 상기 16. 내지 18. 중 어느 한 항에 기재된 히터의 급전 구조.

20. 상기 단자부는, 상기 기판의 표면과 평행한 면 상에서, 상기 급전용 전극부로부터, 상기 기판의 길이 방향에 대하여 소정의 각도를 이루는 방향으로 이격된 위치에 배치되어 있는 상기 17. 또는 18. 에 기재된 히터의 급전 구조.

21. 상기 단자부는, 상기 기판의 표면과 평행한 면 상에서, 상기 급전용 전극부로부터, 상기 기판의 길이 방향에 대하여 소정의 각도를 이루는 방향으로 이격된 위치에 배치되어 있는 상기 19. 기재의 히터의 급전 구조.

본 발명의 히터의 급전 구조에 의하면, 절연층이 형성되어 있지 않은 기판 상의 위치 또는 기판에 설치된 중계판 상의 위치에 단자부를 설치하고, 이 단자부와 급전용 전극부를 유연성을 갖는 도체부로 접속하도록 하고 있다. 이와 같은 구성에 의해, 급전용 배선을 탈착하는 경우에도, 그 힘이 절연층이나 급전용 전극부에 전해지지 않도록 할 수 있다. 그 결과, 절연층이나 급전용 전극부의 손상을 방지할 수 있고, 급전용 배선의 접속 작업 시에 있어서의 히터의 고장 빈도를 억제할 수 있다.

또한, 상기 단자부가 상기 중계판에 배치되어 있고, 상기 중계판이 상기 기판의 단부면보다도 외측 방향으로 연장되는 형태로 해당 기판의 이면에 중첩되도록 하여 해당 기판에 설치되어 있는 경우에는, 단자부가, 기판과는 별개의 부재인 중계판에 고정되어 있는 점에서, 보다 확실하게 절연층이나 급전용 전극부의 손상을 방지할 수 있다.

또한, 상기 기판이 긴 형상이며, 상기 중계판이 상기 기판의 길이 방향의 단부에 설치되어 있는 경우에는, 단자부를 급전용 전극부로부터 확실하게 이격시켜서 배치할 수 있다.

또한, 상기 중계판이 도전성을 갖는 재료로 이루어지고, 상기 단자부가, 상기 중계판에 설치된 절연 부재와, 상기 절연 부재에 설치되고, 상기 배선과 상기 도체부를 접속하는 접속 부재를 구비하고 있는 경우에는, 외부로부터의 급전용의 배선의 접속성과 절연성을 겸비한 단자부로 할 수 있다.

또한, 상기 중계판이 절연성을 갖는 재료로 이루어지고, 상기 단자부가, 상기 중계판에 설치되고, 상기 배선과 상기 도체부를 접속하는 접속 부재를 구비하고 있는 경우에는, 외부로부터의 급전용의 배선의 접속성과 절연성을 겸비한 단자부로 할 수 있다.

또한, 상기 중계판이, 상기 기판보다도 강성이 작은 경우는, 외부로부터 급전용의 배선을 단자부에 접속할 때의 힘을 중계판에 흡수시켜, 기판측에 전해지기 어렵게 할 수 있으므로, 보다 확실하게 절연층이나 급전용 전극부의 손상을 방지할 수 있다.

또한, 상기 중계판에는, 상기 기판의 단부면보다도 외측에, 해당 중계판의 양측으로부터 소정 길이의 슬릿이 해당 기판의 단부면과 평행하게 설치되어 있는 경우는, 외부로부터 급전용의 배선이나 중계판에 가해지는 힘이 기판측에 전해지는 것을 슬릿에 의해 완화시킬 수 있으므로, 절연층이나 급전용 전극부 등 기판측의 손상을 보다 확실하게 방지할 수 있다.

또한, 상기 급전용 전극부가, 상기 절연층의 표면에 형성되고, 상기 저항 발열층에 전기적으로 접속된 도체층과, 상기 도체층의 표면에 적재되고, 상기 도체부가 접속되어 있는 접속 금속 부재를 구비하고 있는 경우에는, 절연성, 저항 발열층과의 접속성 및 도체부와의 접속성을 겸비한 급전용 전극부로 할 수 있다.

또한, 상기 단자부가, 상기 기판의 표면과 평행한 면 상에서, 상기 급전용 전극부로부터, 상기 기판의 길이 방향에 대하여 소정의 각도를 이루는 방향으로 이격된 위치에 배치되어 있는 경우는, 길이 방향을 따라 이격시키는 경우와 비교하여, 단자부를 기판에 대하여 보다 근접시켜서 배치할 수 있다. 이에 의해, 히터의 급전 구조의 기판 길이 방향의 크기를 작게 할 수 있다.

또한, 상기 단자부가 상기 기판에 배치되어 있는 경우는, 중계판 등의 별도의 부재를 설치하는 경우와 비교해서 적은 부품 개수로 할 수 있다.

또한, 상기 기판이 긴 형상이며, 상기 단자부가, 상기 기판의 길이 방향의 단부에 설치되어 있는 경우에는, 단자부를 급전용 전극부로부터 확실하게 이격시켜서 배치할 수 있다.

또한, 상기 단자부가, 상기 기판에 설치된 절연 부재와, 상기 절연 부재에 설치되고, 상기 배선과 상기 도체부를 접속하는 접속 부재를 구비하고 있는 경우에는, 외부로부터의 급전용의 배선의 접속성과 절연성을 겸비한 단자부로 할 수 있다.

도 1은 실시예에 관한 히터의 급전 구조를 도시하는 평면도이다.
도 2는 실시예에 관한 히터의 급전 구조를 도시하는 측면도이다.
도 3은 실시예에 관한 히터의 급전 구조를 나타내는 부분 확대 평면도이다.
도 4는 도 3의 A-A선 단면을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 5는 실시예에 관한 히터의 급전 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 다른 실시 형태에 관한 히터의 급전 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 슬릿을 구비하는 중계판을 나타내는 부분 확대 평면도이다.
도 8은 다른 실시 형태에 관한 히터의 급전 구조를 설명하기 위한 도면이다.

본 실시 형태의 히터의 급전 구조(1)는, 도전성을 갖는 재료로 이루어지는 기판(11)과, 기판의 표면에 형성된 절연층(12)과, 기판에 대하여 전기적으로 절연된 상태에서 절연층의 표면에 형성되고, 통전에 의해 발열하는 저항 발열층(13)과, 상기 기판에 대하여 전기적으로 절연된 상태에서 절연층의 표면에 배치되고, 저항 발열층에 전기적으로 접속되어 있는 급전용 전극부(14)를 구비하는 히터(10)에 급전하기 위한 구조이다. 그리고, 히터의 급전 구조는, 절연층이 형성되어 있지 않은 기판 상의 위치 또는 기판에 설치된 중계판(4) 상에 배치되어 있음과 함께, 외부로부터 히터에 급전하기 위한 배선(100)을, 기판에 대하여 전기적으로 절연해서 접속 가능하게 설치된 단자부(2)와, 적어도 일부가 유연성을 갖고, 급전용 전극부와 단자부를 전기적으로 접속하는 도체부(3)를 구비하는 것을 특징으로 한다(예를 들어, 도 1, 도 2 등 참조).

상기 「도전성을 갖는 재료로 이루어지는 기판」은, 그 형상, 크기 등은 특별히 상관없다. 기판은, 예를 들어 긴 형상의 대략 직사각형, 대략 장원, 대략 타원 형상 등일 수 있다. 기판의 재료로서는, 예를 들어 스테인리스를 들 수 있다. 또한, 스테인리스의 종류도 특별히 한정되지 않지만, 페라이트계 내열강이 바람직하고, 그 중에서도 SUS430, SUS444 및 SUS436이 보다 바람직하다. 상기 기판의 크기로서는, 예를 들어 길이 300 내지 1300mm 정도, 폭이 50 내지 500mm 정도, 두께가 0.4 내지 5.0mm 정도일 수 있다. 또한, 상기 「긴 형상」이란, 길이가 폭의 1. 5 내지 8배 정도인 것을 의도하고 있다.

상기 기판의 재료로서는, 스테인리스 외에, 알루미늄, 마그네슘, 구리 및 이들 금속의 합금을 사용할 수 있다. 이것들은 1종만을 사용해도 좋고 2종 이상을 병용해도 좋다.

상기 「저항 발열층」의 구성, 형상, 개수 등은 특별히 상관없다. 또한, 저항 발열층을 구성하는 재료도 특별히 한정되지 않지만, 온도에 대응해서 저항값이 변화하는 성질을 갖는, 저항 온도 계수가 높은 재료가 바람직하다. 그 예로서는, 은-팔라듐, 은-백금, 산화루테늄, 몰리브덴, 텅스텐 등을 들 수 있다. 이들 중, 저항 온도 계수가 1500ppm으로 높은 은-팔라듐이 특히 바람직하다. 또한, 저항 발열층을 구성하는 성분에는, 납, 카드뮴 및 니켈 등을 포함하지 않는 것이 바람직하다.

상기 저항 발열층은, 피 열처리체의 형상, 크기나, 열처리의 목적 및 용도에 따라, 적어도 상기 절연층 상에 회로 형상으로 배선화되고, 급전용 전극부 간을 접속함으로써, 발열 패턴이 형성된다(예를 들어, 도 1 등 참조).

상기 「절연층」을 구성하는 재료는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 유리(결정화 유리도 비정질 유리도 좋다.) 등일 수 있다. 그 중에서도, 결정화 유리 혹은 반 결정화 유리가 바람직하다.

상기 절연층은, 하기에서 설명하는 급전용 전극부 및 저항 발열층의 아래에만 형성되어도 좋고, 그 이외의 부분에도 형성되어 있어도 좋지만, 후술하는 단자부의 아래에는 형성되어 있지 않다. 또한, 절연층의 두께로서는, 예를 들어 50 내지 120μm 정도일 수 있다.

상기 「급전용 전극부」의 구성, 형상, 크기, 개수 등은 특별히 상관없다. 급전용 전극부는, 목적 및 용도에 따라 그 크기, 위치 등을 선택하면 좋다. 급전용 전극부의 형태로서는, 예를 들어 (i) 상기 저항 발열층과 전기적으로 접속된 도체층이 상기 절연층의 표면에 형성되어 있는 형태, (ii) 상기 저항 발열층과 전기적으로 접속된 도체층(141)이 상기 절연층의 표면에 형성되어 있음과 함께, 상기 도체층의 표면에, 상기 도체부가 접속되어 있는 접속 금속 부재(142)가 적재되어 있는 형태 등을 들 수 있다(예를 들어, 도 3 내지 도 5 등 참조).

상기 (i)의 경우, 도체부는, 도체층을 개재하여 저항 발열층과 전기적으로 접속되어 있다.

상기 (ii)의 경우, 도체부는, 접속 금속 부재 및 도체층을 개재하여 저항 발열층과 전기적으로 접속되어 있다.

상기 도체층의 구성 재료는 특별히 상관없지만, 예를 들어 은, 구리, 금, 백금 등의 금속이나, 은-팔라듐, 은-백금 등의 은 합금, 백금-로듐 합금 등으로부터 선택된 재료일 수 있다. 또한, 도체층의 두께로서는, 예를 들어 8 내지 20μm 정도일 수 있다.

상기 접속 금속 부재의 형상, 크기 등은 특별히 상관없다. 또한, 접속 금속 부재의 구성 재료도 특별히 상관없지만, 예를 들어 상기 도체층의 구성 재료로서 예시한 재료를 적용할 수 있다.

상기 「단자부」의 구성, 형상, 크기, 개수, 배치 형태 등은 특별히 상관없다. 단자부는, 기판에 배치되어 있어도 좋고, 후술하는 중계판 등의, 기판과는 별도로 설치된 부재에 배치되어 있어도 좋다.

상기 「도체부」의 구성, 형상, 크기 등은 특별히 상관없다. 도체부의 형태로서는, 예를 들어 1개 이상의 도전성의 선재[전선(31)]로 이루어지는 형태나, 이 선재의 단부에 압착 단자(32, 33)가 설치되어 있는 형태 등일 수 있다.

상기 「중계판」의 형상, 크기, 재질 등은 특별히 상관없다. 중계판은, 도전성을 갖는 재료로 이루어지는 것이어도 좋고, 절연성을 갖는 재료로 이루어지는 것이어도 좋다.

중계판은, 예를 들어 상기 기판의 길이 방향(D)의 단부에 설치되어 있을 수 있다(예를 들어, 도 1 내지 도 3등 참조). 또한, 중계판은, 예를 들어 기판의 단부면보다도 외측 방향으로 연장되는 형태이거나, 기판의 이면에 중첩되도록 하여 기판에 설치되어 있는 형태일 수 있다(예를 들어, 도 2, 도 4등 참조). 또한, 중계판은, 예를 들어 상기 기판보다도 강성이 작은 형태일 수 있다. 이와 같은 형태의 예로서는, 중계판이 기판보다도 판 두께가 작은 형태(예를 들어, 도 2, 도 4 등 참조)나, 중계판이 기판보다도 유연한 재료로 이루어지는 형태, 기판과 비교해서 구조적으로 강성이 작은 형태 등 중 1종 또는 2종 이상이 조합된 형태일 수 있다.

또한, 상기 중계판에는, 상기 기판(11)의 단부면보다도 외측에, 중계판의 양측으로부터 소정 길이의 슬릿(44a, 44b)을 기판(11)의 단부면과 평행하게 설치할 수 있다(예를 들어, 도 7 참조). 슬릿은, 급전용의 배선이나 중계판에 외력이 가해진 경우에 기판(11)에 발생하는 응력을 억제할 수 있으면 좋고, 슬릿의 형상, 길이, 폭 등은 적절히 할 수 있다.

상기 중계판의 재료는 특별히 상관없고, 도전성을 갖는 재료로서, 예를 들어, 스테인리스, 알루미늄, 구리, 스테인리스와 알루미늄의 복합 재료, 내 고온 산화용 페라이트계 SUS 등을 들 수 있다. 또한, 절연성을 갖는 재료로서, 예를 들어, 세라믹스(알루미나, 실리카계) 등을 들 수 있다.

여기서, 상기 단자부는, 예를 들어 절연 부재(21)와, 이 절연 부재에 설치되고, 급전용의 배선 및 도체부가 접속되는 접속 부재[볼트(22)]를 구비하고 있을 수 있다(예를 들어, 도 3 내지 도 5 등 참조). 이에 의해, 단자부가 상기 기판에 직접 배치되는 경우나, 도전성을 갖는 재료로 이루어지는 중계판에 배치되는 경우라도, 기판에 대한 절연성을 확보할 수 있다.

상기 절연 부재는, 상기 기판 또는 상기 중계판과, 접속 부재의 절연성을 유지하는 한, 그 형상, 크기, 재질 등은 특별히 상관없다. 절연 부재의 평면 형상은, 예를 들어 대략 직사각 형상, 대략 정사각 형상 등의 대략 다각 형상이나, 대략 원 형상 등일 수 있다.

또한, 상기 단자부는, 예를 들어 상기 중계판이 절연성을 갖는 재료로 이루어지는 경우에는, 상기 접속 부재를 구비하는 형태일 수 있다. 즉, 상기 단자부는, 상기 접속 부재를 구비하고, 상기 절연 부재를 구비하지 않는 형태일 수 있다.

본 실시 형태에 관한 히터의 급전 구조는, 예를 들어 상기 기판의 표면과 평행한 면 상에서, 상기 급전용 전극부로부터, 상기 기판의 길이 방향에 대하여 소정의 각도(θ)를 이루는 방향으로 이격된 위치에 배치되어 있는 형태일 수 있다(예를 들어, 도 6등 참조). 상기 각도의 범위는, 급전용 전극부와 단자부의 각 구조가 간섭하지 않고, 또한 도체부가 외력을 흡수할 수 있는 길이 이상으로 할 수 있으면 상관없지만, 예를 들어 0°∼80°일 수 있고, 바람직하게는 0°∼45°, 더욱 바람직하게는, 0°∼30°이다.

실시예

이하, 도면을 참조하면서 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명한다.

(1) 히터의 급전 구조의 구성

본 실시예에 관한 히터의 급전 구조(1)[이하, 간단히 급전 구조(1)라고도 표기함]는, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 히터(10)에 급전하기 위한 구조이며, 단자부(2)와, 도체부(3)를 구비하고 있다.

히터(10)는, 기판(11)과, 절연층(12)과, 저항 발열층(13)과, 급전용 전극부(14)를 구비하고 있다.

기판(11)은, 평면 형상이 대략 직사각 형상으로 형성된 도전성을 갖는 SUS430로 이루어지는 판이다. 절연층(12)은, 이 기판(11)의 표면에 형성된 유리층이다. 절연층(12)은, 기판(11)의 대략 전체면에 형성되어 있다. 저항 발열층(13)은, 기판(11)에 대하여 전기적으로 절연된 상태에서 절연층(12)의 표면에 형성되어 있다. 저항 발열층(13)은, 회로 형상으로 배선화되어 절연층(12) 상에 형성되어 있다. 저항 발열층(13)의 재료는 은 합금을 채용하고 있고, 통전함으로써 발열시킬 수 있다. 본 실시예에 있어서, 저항 발열층(13)은, 복수 계통(도 1 중 2 계통)으로 분할되어 배선화되어 있고, 각각을 단독으로 발열시키는 것도 가능하게 되어 있다.

급전용 전극부(14)는, 기판(11)에 대하여 전기적으로 절연되어 절연층(12)의 표면에 배치되어 있다. 급전용 전극부(14)는, 기판(11)의 길이 방향 D의 한쪽의 단부 근처에 배치되어 있다. 급전용 전극부(14)는, 복수 계통으로 분할된 저항 발열층(13)에 대응해서 복수(도 1 중 4개) 설치되어 있다. 급전용 전극부(14)와 저항 발열층(13)은, 절연층(12) 상에 형성된 도체 배선층(15)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 도체 배선층(15)의 재료는 은을 채용하고 있다.

본 실시예에 있어서, 급전용 전극부(14)는, 도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 도체층(141)과, 이 도체층(141) 상에 적재된 접속 금속 부재(142)를 구비하고 있다. 도체층(141)은, 저항 발열층(13)과 마찬가지로 절연층(12) 상에 형성되어 있다. 도체층(141)은 1개의 급전용 전극부(14)에 대해서 2개 설치되어 있다. 또한, 도체층(141)에는, 저항 발열층(13)과 도통하는 도체 배선층(15)이 접속되어 있다.

접속 금속 부재(142)는, 단면 형상이 대략 U자 형상을 이루는 금속 부재이다. 접속 금속 부재(142)는, U자를 도립시킨 상태에서 2개의 도체층(141)을 건너지르도록 적재되어 있다. 접속 금속 부재(142)의 U자 형상 저벽부에 상당하는 부분에는, 구멍(142a)이 형성되어 있다. 또한, 접속 금속 부재(142)의 U자 형상 저벽부에 상당하는 부분은, 측방으로 돌출하도록 더 연장 설치되어 있고, 이 부분에는 구멍(142b)이 형성되어 있다. 이들 2개의 구멍(142a, 142b) 중, 한쪽의 구멍(142a)에는 세라믹스제로 동그란 구멍 형상의 애자(143)가 삽입되어 있다. 애자(143)에는 기판(11)의 이면으로부터 관통하는 볼트(144)가 삽입 관통되고, 너트(145)에 의해 체결되어 있다. 이에 의해, 접속 금속 부재(142)는, 도체층(141)과 도통함과 함께, 기판(11)에 대하여는 전기적으로 절연된 상태로 고정되고 있다. 접속 금속 부재(142)의 다른 쪽 구멍(142b)은 탭 구멍이며, 후술하는 도체부(3)의 일단부가 볼트(146)의 체결에 의해 접속된다.

단자부(2)는, 외부로부터 히터(10)에 급전하기 위한 배선(100)이 접속 가능하게 설치되어 있다. 도 1 및 내지 도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 있어서, 이 단자부(2)는 중계판(4)에 설치되어 있다. 중계판(4)은 기판(11)보다도 판 두께가 얇은 SUS430의 판재이며, 절연층은 형성되어 있지 않다. 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 중계판(4)은, 기판(11)의 단부면보다도 외측 방향으로 연장되는 형태로 기판(11)의 이면에 중첩되도록 하여 기판(11)에 설치되어 있다.

도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 있어서, 단자부(2)는, 절연 부재(21)와, 접속 부재로서의 볼트(22)를 구비하고 있다. 절연 부재(21)는 평면 형상이 대략 직사각 형상의 세라믹스제의 판 부재이다. 절연 부재(21)에는 3개의 구멍(21a, 2lb, 21c)이 길이 방향을 따라 대략 직렬로 형성되어 있다. 양단의 구멍(21a, 2lb)에는 각각 중계판(4)의 이면으로부터 관통하는 볼트(23)가 삽입 관통되고, 너트(24)로 체결되어 있다. 이에 의해 절연 부재(21)는 중계판(4)의 표측[배선(100)이 접속되는 측]에 고정되어 있다. 중앙의 구멍(21c)에는 볼트(22)가 삽입 관통되어 있다. 볼트(22)는, 너트(25)에 의해 절연 부재(21)에 고정되어 있다. 볼트(22)에는, 너트(25)의 상측에 헐겁게 고정된 너트(26)가 체결되어 있음과 함께, 너트(26)의 상측에, 후술하는 도체부의 압착 단자의 한쪽이 너트(27)에 의해 체결되고, 또한 그 상측에, 배선(100)의 단자가 너트(28)에 의해 체결되어 있다.

도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 중계판(4)에는 볼트(22)에 대응하는 위치에 구멍(41)이 형성되어 있다. 따라서, 볼트(22)는 절연 부재(21)를 개재해서 중계판(4)에 대하여 고정되어 있고, 볼트(22) 자체는 중계판(4)에 접촉하고 있지 않고, 중계판(4) 및 기판(11)에 대하여 전기적으로 절연되어 있다.

도체부(3)는, 적어도 일부가 유연성을 갖고, 급전용 전극부(14)와 단자부(2)를 전기적으로 접속한다. 도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 본 실시예에서는, 도체부(3)는, 전선(31)과, 그 양단의 압착 단자(32, 33)가 설치되어 있다. 전선(31)은 구리의 꼬임선을 채용하고 있어, 유연하다. 압착 단자(32, 33) 중, 한쪽의 압착 단자(32)는 단자부(2)의 볼트(22)에 접속되어 있음과 함께, 다른 쪽의 압착 단자(33)는 급전용 전극부(14)의 접속 금속 부재(142)에 접속되어 있다.

중계판(4)에는, 기판(11)의 단부면보다도 외측에, 중계판(4)의 양측으로부터 소정 길이의 슬릿을 기판(11)의 단부면과 평행하게 설치할 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시한 바와 같이, 기판(11)의 단부면보다도 외측 방향으로 연장되어 있는 중계판(4)의 양측(43a, 43b)으로부터, 슬릿[44(44a, 44b)]을 기판(11)의 단부면과 평행하게 설치할 수 있다. 기판(11)의 단부면으로부터 슬릿(44)까지의 거리는, 적절히 할 수 있다(예를 들어, 0 내지 15mm). 또한, 슬릿(44)의 폭 및 길이도, 중계판(4)의 크기나 강성 등에 따라 적절히 정하면 좋다(예를 들어, 폭 0.1 내지 3mm, 길이 10 내지 80mm, 바람직하게는 길이 30 내지 80mm). 본 히터의 급전 구조(1)에 있어서, 중계판(4)을 어떤 형태로 사용하는 경우(예를 들어, 도 3 내지 도 6)에도, 슬릿(44)을 설치할 수 있다.

2. 히터의 급전 구조의 작용 효과

이어서, 상기 구성의 히터의 급전 구조(1)의 작용 효과에 대해서 설명한다. 상기 실시예의 히터의 급전 구조(1)에 의하면, 절연층(12)이 형성되어 있지 않은 중계판(4)의 위치에 단자부(2)를 설치하고, 이 단자부(2)와 급전용 전극부(14)를 유연성을 갖는 도체부(3)로 접속하도록 하고 있다. 이와 같은 구성에 의해, 급전용 배선(100)을 탈착하는 경우에도, 그 힘이 절연층(12)이나, 도체층(141)을 포함하는 급전용 전극부(14)에 전해지지 않도록 할 수 있다. 그 결과, 절연층(12)이나 급전용 전극부(14)의 손상을 방지할 수 있고, 급전용 배선(100)의 접속 작업 시에 있어서의 히터(10)의 고장 빈도를 억제할 수 있다.

또한, 단자부(2)가, 기판(11)과는 별개로 설치된 중계판(4)에 배치되어 있으므로, 단자부(2)가, 절연층이 형성되어 있지 않은 별도의 부재에 고정되어 있는 점에서, 보다 확실하게 절연층(12)이나 급전용 전극부(14)의 손상을 방지할 수 있다.

또한, 중계판(4)이, 기판(11)의 단부면보다도 외측 방향으로 연장되는 형태로 기판(11)의 이면에 중첩되도록 하여 기판(11)에 설치되어 있으므로, 기판(11)에 대하여 중계판(4)을 용이하고 또한 확실하게 설치할 수 있다.

또한, 단자부(2)가, 기판(11)의 길이 방향 D에 따라, 급전용 전극부(14)로부터 이격된 위치에 배치되어 있으므로, 단자부(2)를 급전용 전극부(14)로부터 확실하게 이격시켜 배치할 수 있다.

또한, 중계판(4)은 기판(11)보다도 강성이 작으므로, 급전용의 배선(100)을 단자부(2)에 접속할 때의 힘을, 중계판(4)에 흡수시켜 기판(11)측에 전해지기 어렵게 할 수 있으므로, 보다 확실하게 절연층(12)이나 급전용 전극부(14)의 손상을 방지할 수 있다.

또한, 중계판(4)에는, 기판(11)의 단부면보다도 외측에, 중계판(4)의 양측으로부터 소정 길이의 슬릿이 기판(11)의 단부면과 평행하게 설치되어 있기 때문에, 외부로부터 급전용의 배선이나 중계판(4)에 가해지는 힘이 기판(11)측에 전해지는 것을 억제할 수 있고, 절연층(12)이나 급전용 전극부(14) 등 기판(11)측의 손상을 방지할 수 있다.

또한, 단자부(2)가, 중계판(4)에 설치된 절연 부재(21)와, 절연 부재(21)에 설치되고, 배선(100) 및 도체부(3)가 접속되는 접속 부재로서의 볼트(22)를 구비하고 있으므로, 급전용의 배선(100)의 접속성과 절연성을 겸비한 단자부(2)로 할 수 있다.

또한, 급전용 전극부(14)가, 절연층(12)의 표면에 형성되고, 저항 발열층(13)에 전기적으로 접속된 도체층(141)과, 도체층(141)의 표면에 적재되고, 도체부(3)가 접속되어 있는 접속 금속 부재(142)를 구비하고 있으므로, 절연성, 저항 발열층(13)과의 접속성 및 도체부(3)와의 접속성을 겸비한 급전용 전극부(14)로 할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서는, 상기의 구체적인 실시예에 나타내는 것에 한정되지 않고, 목적, 용도에 따라 본 발명의 범위 내에서 여러 가지 변경한 실시예로 할 수 있다. 즉, 상기 실시예에서는, 단자부(2)를, 기판(11)의 길이 방향 D에 따라, 급전용 전극부(14)로부터 이격된 위치에 배치하도록 했지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 도 6에 도시한 바와 같이, 단자부(2)를, 급전용 전극부(14)로부터, 기판(11)의 길이 방향 D에 대하여 소정의 각도 θ를 이루는 방향으로 이격된 위치에 배치하도록 해도 좋다. 이 경우, 기판(11)의 길이 방향 D에 따라 이격시키는 경우와 비교하여, 단자부(2)의 배치 자유도를 향상시킬 수 있다. 또한, 단자부(2)를 기판(11)에 대하여 보다 근접시켜서 배치할 수 있다. 이에 의해, 히터의 급전 구조(1)의 기판(11)의 길이 방향 D의 크기를 작게 할 수 있다.

또한, 상기 실시예에서는, 단자부(2)를, 기판(11)에 설치된 중계판(4)에 배치하도록 했지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 도 8에 도시한 바와 같이, 단자부(2)를 기판(11)에 배치하도록 해도 좋다. 이 경우, 중계판(4)을 설치하는 경우와 비교해서 부품 개수를 삭감할 수 있다.

또한, 상기 실시예에서는, 급전용 전극부(14)가, 도체층(141)과, 접속 금속 부재(142)를 구비하는 형태를 예시했지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 접속 금속 부재를 구비하지 않는 형태로서도 좋다. 이 경우, 외부로부터의 급전용의 배선은, 납땜 등에 의해, 도체층에 직접 접속되는 형태 등일 수 있다.

또한, 상기 실시예에서는, 도전성을 갖는 재료인 SUS430제의 중계판(4)을 예시했지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 절연성을 갖는 재료로 이루어지는 중계판으로 해도 좋다. 이 경우, 단자부는 절연 부재를 구비하지 않는 형태로 할 수 있다.

또한, 상기 실시예에서는, 단자부(2)의 절연 부재(21)를, 중계판(4)의 표측[배선(100)이 접속되는 측]에 설치하도록 했지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 중계판(기판에 설치하는 경우에는, 기판)의 이측에 설치하도록 해도 좋다.

또한, 상기 실시예에서는, 전선(31)으로서 구리의 꼬임선을 채용하도록 했지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 니켈, 알루미늄 등의 다른 양호한 도전성 금속의 꼬임선 등을 채용하도록 해도 좋다.

1 ; 히터의 급전 구조
10 ; 히터
100 ; 급전용 배선
11 ; 기판
12 ; 절연층
13 ; 저항 발열층
14 ; 급전용 전극부
141 ; 도체층
142 ; 접속 금속 부재
142a, 142b ; 구멍
143 ; 애자
144 ; 볼트
145 ; 너트
15 ; 도체 배선층
2 ; 단자부
21 ; 절연 부재
21a, 2lb, 21c ; 구멍
22 ; 볼트(접속 부재)
3 ; 도체부
31 ; 전선
32, 33 ; 압착 단자
4 ; 중계판
41 ; 구멍
44, 44a, 44b ; 슬릿
D ; 기판의 길이 방향
θ ; 기판의 길이 방향 D와의 이루는 각도

Claims

도전성을 갖는 재료로 이루어지는 기판과,
상기 기판의 표면에 형성된 절연층과,
상기 기판에 대하여 전기적으로 절연된 상태에서 상기 절연층의 표면에 형성되고, 통전에 의해 발열하는 저항 발열층과,
상기 기판에 대하여 전기적으로 절연된 상태에서 상기 절연층의 표면에 배치되고, 상기 저항 발열층에 전기적으로 접속되어 있는 급전용 전극부를 구비하는 히터에 급전하기 위한 구조이며,
상기 절연층이 형성되어 있지 않은 상기 기판의 길이 방향의 단부 상의 위치 또는 해당 기판의 단부면보다도 외측 방향으로 연장되는 형태로 해당 기판의 이면에 중첩되도록 하여 상기 기판의 길이 방향의 단부에 설치된 중계판 상의 위치에 배치되어 있음과 함께, 외부로부터 상기 히터에 급전하기 위한 배선을, 절연 부재를 통해 해당 기판에 대하여 전기적으로 절연해서 접속 가능하게 설치된 단자부와,
적어도 일부가 유연성을 갖고, 상기 급전용 전극부와 상기 단자부를 전기적으로 접속하는 도체부를 구비하는 것을 특징으로 하는, 히터의 급전 구조.
제1항에 있어서, 상기 단자부는, 상기 중계판에 배치되어 있는, 히터의 급전 구조.
제2항에 있어서, 상기 기판은, 긴 형상인, 히터의 급전 구조.
제3항에 있어서, 상기 중계판은, 도전성을 갖는 재료로 이루어지고,
상기 단자부는, 상기 중계판에 설치된 상기 절연 부재와, 상기 절연 부재에 설치되고, 상기 배선과 상기 도체부를 접속하는 접속 부재를 구비하고 있는, 히터의 급전 구조.
제3항에 있어서, 상기 중계판은, 절연성을 갖는 재료로 이루어지고,
상기 단자부는, 상기 중계판에 설치되고, 상기 배선과 상기 도체부를 접속하는 접속 부재를 구비하고 있는, 히터의 급전 구조.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중계판은, 상기 기판보다도 강성이 작은, 히터의 급전 구조.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중계판에는, 상기 기판의 단부면보다도 외측에, 해당 중계판의 양측으로부터 소정 길이의 슬릿이 해당 기판의 단부면과 평행하게 설치되어 있는, 히터의 급전 구조.
제6항에 있어서, 상기 중계판에는, 상기 기판의 단부면보다도 외측에, 해당 중계판의 양측으로부터 소정 길이의 슬릿이 해당 기판의 단부면과 평행하게 설치되어 있는, 히터의 급전 구조.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 급전용 전극부는,
상기 절연층의 표면에 형성되고, 상기 저항 발열층에 전기적으로 접속된 도체층과,
상기 도체층의 표면에 적재되고, 상기 도체부가 접속되어 있는 접속 금속 부재를 구비하고 있는, 히터의 급전 구조.
제8항에 있어서, 상기 급전용 전극부는,
상기 절연층의 표면에 형성되고, 상기 저항 발열층에 전기적으로 접속된 도체층과,
상기 도체층의 표면에 적재되고, 상기 도체부가 접속되어 있는 접속 금속 부재를 구비하고 있는, 히터의 급전 구조.
제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단자부는, 상기 기판의 표면과 평행한 면 상에서, 상기 급전용 전극부로부터, 상기 기판의 길이 방향에 대하여 소정의 각도를 이루는 방향으로 이격된 위치에 배치되어 있는, 히터의 급전 구조.
제11항에 있어서, 상기 중계판은, 상기 기판보다도 강성이 작은, 히터의 급전 구조.
제11항에 있어서, 상기 중계판에는, 상기 기판의 단부면보다도 외측에, 해당 중계판의 양측으로부터 소정 길이의 슬릿이 해당 기판의 단부면과 평행하게 설치되어 있는, 히터의 급전 구조.
제11항에 있어서, 상기 급전용 전극부는,
상기 절연층의 표면에 형성되고, 상기 저항 발열층에 전기적으로 접속된 도체층과,
상기 도체층의 표면에 적재되고, 상기 도체부가 접속되어 있는 접속 금속 부재를 구비하는, 히터의 급전 구조.
제11항에 있어서, 상기 중계판은, 상기 기판보다도 강성이 작고,
상기 중계판에는, 상기 기판의 단부면보다도 외측에, 해당 중계판의 양측으로부터 소정 길이의 슬릿이 해당 기판의 단부면과 평행하게 설치되고,
상기 급전용 전극부는,
상기 절연층의 표면에 형성되고, 상기 저항 발열층에 전기적으로 접속된 도체층과,
상기 도체층의 표면에 적재되고, 상기 도체부가 접속되어 있는 접속 금속 부재를 구비하는, 히터의 급전 구조.
제1항에 있어서, 상기 단자부는 상기 기판에 배치되어 있는, 히터의 급전 구조.
제16항에 있어서, 상기 기판은, 긴 형상인, 히터의 급전 구조.
제17항에 있어서, 상기 단자부는, 상기 기판에 설치된 상기 절연 부재와, 상기 절연 부재에 설치되고, 상기 배선과 상기 도체부를 접속하는 접속 부재를 구비하고 있는, 히터의 급전 구조.
제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 급전용 전극부는,
상기 절연층의 표면에 형성되고, 상기 저항 발열층에 전기적으로 접속된 도체층과,
상기 도체층의 표면에 적재되고, 상기 도체부가 접속되어 있는 접속 금속 부재를 구비하고 있는, 히터의 급전 구조.
제17항 또는 제18항에 있어서, 단자부는, 상기 기판의 표면과 평행한 면 상에서, 상기 급전용 전극부로부터, 상기 기판의 길이 방향에 대하여 소정의 각도를 이루는 방향으로 이격된 위치에 배치되어 있는, 히터의 급전 구조.
제19항에 있어서, 상기 단자부는, 상기 기판의 표면과 평행한 면 상에서, 상기 급전용 전극부로부터, 상기 기판의 길이 방향에 대하여 소정의 각도를 이루는 방향으로 이격된 위치에 배치되어 있는, 히터의 급전 구조.