JPH0644064Y2

JPH0644064Y2 - ヒータ

Info

Publication number: JPH0644064Y2
Application number: JP11551690U
Authority: JP
Inventors: 哲生山口; 直樹勝田
Original assignee: Sekisui Kasei Co Ltd
Current assignee: Sekisui Kasei Co Ltd
Priority date: 1990-11-02
Filing date: 1990-11-02
Publication date: 1994-11-14
Anticipated expiration: 2004-11-14
Also published as: JPH0472593U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は、正特性サーミスタから成る発熱部材を有する
ヒータに関するものである。

〔従来の技術〕

従来より、正特性サーミスタから成る発熱部材を有する
ヒータは、自己温度制御機能を備えているため、構成が
簡素になり小型化が図り易いことにより、広く用いられ
ている。このようなヒータには、例えばチタン酸バリウ
ム系セラミックス半導体を柱状に成形したセラミックス
から成る発熱部材が用いられている。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところが、上記従来のヒータでは、セラミックスから成
る発熱部材は、硬い素材であって可撓性が有しないため
に、人間の患部等の曲面を多く有する被加熱体を加温す
る場合、上記曲面に沿わせることができず、ヒータと被
加熱体との接触面積が小さくなって上記被加熱体に対す
る加温の効率が悪くなるという課題を生じている。

〔課題を解決するための手段〕

本考案の請求項第１項記載のヒーターは、上記課題を解
決するために、可撓性を有する筒状のケースが設けら
れ、上記ケースの内周に遊嵌する外周形状を有する盤状
の正特性サーミスタから成り、両端面に電極をそれぞれ
備える複数の発熱部材が上記ケース内に設けられ、上記
各発熱部材は、各電極の少なくとも一部を相互に隣接
し、かつ、上記各電極が上記ケースの長手方向の中心軸
を横切るように設けられていることを特徴としている。

本考案の請求項第２項記載のヒーターは、上記課題を解
決するために、可撓性を有する筒状のケースが設けら
れ、上記ケースの内周に遊嵌する外周形状を有する盤状
の正特性サーミスタから成り、両端面に電極をそれぞれ
備える複数の発熱部材が上記ケース内に設けられ、上記
各発熱部材は、各電極間に導電部材を介し、かつ、上記
各電極が上記ケースの長手方向の中心軸を横切るように
設けられていることを特徴としている。

〔作用〕

請求項第１項の構成によれば、各発熱部材の外周形状を
ケースの内周に遊嵌するように形成し、かつ、上記各発
熱部材は、それらの電極がケースの長手方向の中心軸を
横切り、かつ、上記各電極の少なくとも一部を隣接する
ように上記ケース内に設けられていることにより、上記
ケースは、各発熱部材をそれらの電極を相互に当接した
状態で保持できる。

このような構成では、可撓性を有するケースを撓ませた
場合、上記ケースの撓みに応じて上記各発熱部材が変位
しても、撓んだケースにおける湾曲部の内側となる収縮
部に面する各発熱部材の電極部分は、上記収縮部の生成
によって、隣合う上記電極部分が相互に押圧し合うこと
になる。

このことから、上記構成では、上記ケースを撓ませた場
合でも、上記各電極部分の少なくとも一部が相互に当接
しており、上記各発熱部材間の通電状態を維持できる。

これにより、上記構成では、例えば人体の患部等の被加
熱体の曲面に用いた場合、ケースを上記曲面に沿うよう
に撓ませても、上記各発熱部材の通電状態を維持でき、
上記ケースを上記各発熱部材によって加熱することが可
能となる。

その上、上記各発熱部材は、正特性サーミスタからなる
ため、通電されて発熱すると抵抗値が上昇する温度領域
を有しており、上記温度領域にまで温度が上昇すると、
抵抗値が上昇して温度が一定をなる自己温度制御機能を
有する。このことから、上記構成では、別体の温度制御
装置などを省くことができ、コンパクト化が可能とな
る。

また、請求項第２項記載の構成によれば、可撓性を有す
るケースを撓ませた場合、上記ケースの撓みに応じて盤
状の各発熱部材が変位しても、上記各発熱部材は、請求
項第１項の構成と同様に、各電極と導電部材との接点を
維持できる。よって、上記構成は、ケースが撓んだ状態
においても各発熱部材の通電状態を維持できて、上記ケ
ースを上記各発熱部材によって加熱することが可能とな
る。

その上、上記構成では、ケース内において各電極間に挟
まれた導電部材を、例えば、上記ケース内に遊嵌する球
状とすると、導電部材とケースとの間の空間を、発熱部
材とケースとの空間より大きくできる。これにより、導
電部材とケースとの間の空間によってケースを撓ませる
ことができる範囲をさらに広げることができる。

〔実施例１〕請求項第１項記載の考案における一実施例を実施例１と
して第１図に基づいて説明すれば、以下の通りである。

ヒーターでは、第１図に示すように、可撓性を有する合
成樹脂から成る円筒状のケース１が用いられている。そ
して、このケース１の内周に対して、遊びを有しほぼ合
う外周形状を備える円盤状の正特性サーミスタから成
り、両端面に電極６・６をそれぞれ備える複数の発熱部
材（以下、PTC素子という）２…が、上記ケース１内に
互いに隣接してほぼ同軸上に、すなわち、各PTC素子２
…の電極６・６を互いに隣接し、かつ、ケース１の長手
方向の中心軸に対してほぼ直交するように上記ケース１
内にそれぞれ配設されている。

また、上記ケース１の両端部には、上記各PTC素子２…
を挟むようにテーパー形状を有する略円柱状の電極部材
３・３が、ケース１に嵌合されて固定されており、各電
極部材３・３には、リード線４・４が配設されている。
一方、これらリード線４・４が接続されている電極端子
５・５がそれぞれ両端にある上記各PTC素子２・２に接
触するように各電極部材３・３に設けられている。ま
た、上記PTC素子２の両端面の電極６・６は、後述する
ように、銀からなっている。

上記ケース１の材質としては、可撓性を有し、使用する
PTC素子２の発熱温度に耐えうる材質であれば、特に限
定されるものではないが、例えば60℃以下の発熱温度で
あれば塩化ビニル樹脂系が用いられ、また、100℃以下
ではシリコン系ケミカルチューブが、さらに、100℃を
越えると耐熱性のシリコン樹脂系のものが使用できる。
一方、前記電極部材３の材質としては、耐熱性等を考慮
してシリコンゴム等が用いられている。

また、各PTC素子２…としては、セキスイPTC05M04（積
水化成品工業（株）製）が挙げられる。PTC素子とは、
正特性の温度係数（Positive Temperature Coefficien
t）を有する素材、例えばチタン酸バリウムを主原料と
したセラミックス半導体から成り、室温からキュリー温
度Tcまでは低抵抗であり、キュリー温度Tcを越えると、
温度上昇に伴って急峻に抵抗値が増大する感熱素子であ
る。このような感熱素子は、材料組成により任意にキュ
リー温度Tc（抵抗急変温度）を設定でき、それは、およ
そ30〜250℃の範囲で設定できる。

一方、本実施例で用いたPTC素子（セキスイPTC05M04）
の製法例としては、チタン酸バリウム（BaTiO₃）とチタ
ン酸ストロンチウム（SrTiO₃）とを、モル比で9:1に混
合し、この混合物に、焼結補助剤等としてマンガン化合
物、シリカ（SiO₂）およびアンチモン化合物をそれぞれ
極微量添加して混合した。

続いて、この混合物を直径（φ）18.1mm、厚さ（ｔ）1.
5mmにプレス成形し、1360℃にて15分間熱処理を行い、
円盤状のセラミックス焼成体を得た。その後、上記セラ
ミックス焼成体の両端面に、銀ペーストを塗布し、580
℃にて５分間熱処理して前述した銀からなる電極６・６
を形成し、PTC素子２として用いた。

このように銀からなる電極６は焼き付けられているた
め、摩擦等により容易には剥離せず、堅牢な電極となっ
ている。こうして得られたPTC素子２の物性および形状
は、第１表に示す通りであった。

ただし、R₂₅は25℃におけるゼロ負荷抵抗値を、αは正
の温度特性を示す温度範囲における抵抗温度係数を、Ψ
は最低抵抗値から最高抵抗値までの桁数変化を、Vbは厚
さ1mm当たりにおける耐電圧を示す。

このように、上記ヒータでは、円盤状の各PTC素子２…
が、隣接する各PTC素子２・２における各電極６…を互
いに当接した状態で配設されている構成である。したが
って、ケース１を多少撓ませても、このケース１の撓み
に応じて変位する各PTC素子２…同士は、それぞれの電
極６・６を介して接点を保持し、電気的に接続されてい
ることから、上記各PTC素子２…は発熱することができ
る。

これにより、上記ヒータは、例えば人間の加温を必要と
する患部の曲面部分にケース１を沿わせて上記患部の曲
面部分を加温したり、保温したりでき、このような曲面
部分に対しても効率よく加温することができる。

一方、上記ヒータは、ケース１より若干小さい水槽の水
を温める場合、ケース１はシリコン系ケミカルチューブ
から成り耐水性であるので、ケース１における両端部を
除く部分を湾曲させて、容易に水槽中に這わせて用いる
ことができる。したがって、上記ヒータの適用範囲をよ
り一層広げて用いることができる。

また、上記ヒータは、PTC素子２を使用しているので、
室温から所定の温度Tcまでは低抵抗があるから、迅速に
温度が上昇し、一方、所定の温度Tcを越えると、温度上
昇に伴って急峻に抵抗値が上昇する正の温度特性を有す
ることにより、その温度Tc近辺を保つように自己制御で
きる。

そこで、例えばTc90℃を有するPTC素子２を、上記のよ
うに備えたヒータに、25Vの直流電圧を印加したとこ
ろ、ケース１の外表面温度は５分で約80℃になり、その
温度でほぼ一定となった。このことから、上記ヒータは
別に温度制御装置等を設けなくとも温度制御ができ、ヒ
ータの構成をコンパクトなものとすることができる。

なお、上記ではPTC素子２に対して直流電圧を印加した
が、交流電圧を印加しても可能である。また、上記ケー
ス１に用いた円筒形状に変えて、掃除機のホース等に使
用されている蛇腹形状のチューブを用いることも可能で
ある。

〔実施例２〕請求項第２項記載の考案における一実施例を実施例２と
して第２図に基づいて説明すれば、以下の通りである。
なお、上記実施例１において用いた各構成要素と、以下
に述べる実施例２における構成要素とが同一のものであ
る場合は、同一の参照番号を付与し、その説明は省略し
た。

第２図に示すように、ヒータには、隣合うPTC素子２・
２間に導電部材としての複数の金属球７…が、各PTC素
子２…における電極６・６に当接するように設けられて
おり、この金属球７はケース１の内周にほぼ合う直径を
有するように形成されている。このようなヒータでは、
ケース１が撓んでも、このケース１に応じて変位する各
PTC素子２…は、常に金属球７の球面に対して各PTC素子
２…の電極６・６が当接しているため、通電状態を保っ
て、発熱することができる。

これにより、上記ヒータは容易に撓ませて用いることが
でき、実施例１で述べた効果と同様の効果を有し、さら
に、上記では、実施例１におけるヒータよりヒータ内の
空間が大きく、各PTC素子２…の変位幅を大きくとれる
ため、より撓ませ易いヒータとなっている。

なお、上記では、隣合うPTC素子２・２間に金属球７を
挟んで構成した例を挙げたが、他の構成、例えば第３図
に示すように、隣接している複数のPTC素子２…のそれ
ぞれの間に金属球７を挟んでもよく、また、第６図に示
すように、各金属球７・７間にPTC素子２を挟んで構成
することも可能である。

一方、第７図に示すように、第２図における金属球７に
変えて、各PTC素子２…と当接する面が凸状の曲面を有
する金属体10…を用いてもよい。さらに、第４図に示す
ように、ケース１の内周よりやや小さい直径を有する小
金属球８…を複数、各PTC素子２…間に挟んで設けるこ
とも可能である。

また、第２図における金属球７に代えて、第５図に示す
ように、各PTC素子２…間に導電部材としての導電性を
備えるコイルバネ９…の両端を当接するように設けて構
成することもでき、さらに、上記コイルバネ９…の代わ
りに、第８図に示すように、バネ構造体11……を用いて
も構成することが可能である。

上記バネ構造体11は、柱状の支持部材13の中央部に取り
付けられた複数の湾曲した板バネ12を有しており、この
板バネ12は、導電部材から成り、また、その両端部間
は、上記支持部材13の長手方向より長く、さらに、上記
バネ構造体11がケース１内に挿入できるような形状に成
形されている。

なお、上記各実施例では、各PTC素子２…を、ケース１
の長手方向の中心軸に対してほぼ直交するように配した
例を挙げたが、上記各PTC素子２…を、各電極６…の少
なくとも一部を相互に隣接し、あるいは上記各電極６…
間に、上記のような導電部材を介しておれば、第４図に
示したように、上記各電極６…が上記中心軸に対して傾
いて横切るように上記各PTC素子２…をケース１内で保
持してもよい。

〔考案の効果〕

本考案の請求項第１項記載のヒーターは、以上のよう
に、両端面に電極をそれぞれ有する盤状の発熱部材が、
可撓性を有する筒状のケース内に、複数、各電極の少な
くとも一部を相互に隣接し、かつ、上記各電極が上記ケ
ースの長手方向の中心軸を横切るようにそれぞで設けら
れている構成である。

それゆえ、上記構成は、例えば人体の患部等の曲面を有
する被加熱体に用いた場合、ケースを上記曲面に沿うよ
うに撓ませても、上記各発熱部材の通電状態を維持で
き、上記ケースを上記各発熱部材によって加熱すること
が可能となる。

したがって、上記構成では、曲面に沿って撓ませたケー
スにおける曲面に対する接触部位を、従来より大きく確
保できるから、上記曲面を有する被加熱体に対する加熱
効率を従来より向上できるという効果を奏する。

本考案の請求項第２項記載のヒーターは、以上のよう
に、両端面に電極をそれぞれ有する盤状の発熱部材が、
可撓性を有する筒状のケース内に、複数、各電極を導電
部材を介して上記ケースの長手方向の中心軸を横切るよ
うにそれぞれ設けられている構成である。

それゆえ、上記構成では、可撓性を有するケースを撓ま
せた場合、上記ケースの撓みに応じて盤状の各発熱部材
が変位しても、上記各発熱部材は、請求項第１項の構成
と同様に、各電極と導電部材との接点を維持できる。よ
って、上記構成は、ケースが撓んだ状態においても各発
熱部材の通電状態を維持できて、上記ケースを上記各発
熱部材によって加熱することが可能となる。

この結果、上記構成は、例えば加温が必要な人間の患部
のような曲面に対して、ケースをその曲面に合わせて撓
ませることにより、上記ケースと曲面との接触面積を確
保できて、上記曲面を有する被加熱体に対する加熱効率
を従来より向上できるという効果を奏する。

さらに、上記構成では、導電部材によって、導電部材と
ケースとの間に大きな空間を形成できるので、上記空間
によってケースを撓ませることのできる範囲をさらに広
げることができる。このことから、上記構成は、ケース
をより撓ませ易くなり、例えば、被加熱体の曲面への適
用範囲をより広げることが可能となるという効果も奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第８図は本考案の各実施例を示すものであ
る。第１図は実施例１におけるヒータの断面図である。第２図は実施例２におけるヒータの断面図である。第３図ないし第８図は実施例２の各変形例におけるヒー
タの断面図を示すものである。１はケース、２はPTC素子（発熱部材）、７は金属球
（導電部材）、８は小金属球（導電部材）、９はコイル
バネ（導電部材）、10は金属体（導電部材）、11はバネ
構造体（導電部材）である。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】可撓性を有する筒状のケースが設けられ、上記ケースの内周に遊嵌する外周形状を有する盤状の正
特性サーミスタから成り、両端面に電極をそれぞれ備え
る複数の発熱部材が上記ケース内に設けられ、上記各発熱部材は、各電極の少なくとも一部を相互に隣
接し、かつ、上記各電極が上記ケースの長手方向の中心
軸を横切るように設けられていることを特徴とするヒー
タ。
【請求項２】可撓性を有する筒状のケースが設けられ、上記ケースの内周に遊嵌する外周形状を有する盤状の正
特性サーミスタから成り、両端面に電極をそれぞれ備え
る複数の発熱部材が上記ケース内に設けられ、上記各発熱部材は、各電極間に導電部材を介し、かつ、
上記各電極が上記ケースの長手方向の中心軸を横切るよ
うに設けられていることを特徴とするヒータ。