ＰＴＣヒーター装置及びその製造方法
【課題】複数のＰＴＣ素子を積層配列し並列に接続した発熱体を、外筒管に気密的に封入してなる棒状のＰＴＣヒーター装置において、装置の外径を細径なものとしても、製造が容易で、かつ、品質が良好なヒーター装置を提供すること、及び、その製造方法を提供すること。
【解決手段】円筒状に形成され、積層してなる複数のＰＴＣ素子と、該ＰＣＴ素子各々の間、および、両端面に配置される電極板となるブラケットと、該ブラケット間を繋ぐ給電通路となる１対の給電部材と、前記ＰＴＣ素子、ブラケット、給電部材よりなる発熱体エレメントを内挿する外筒管、および、外筒管の内部空間を満たす絶縁材を備えて基本構成し、その製造方法は、ＰＴＣ素子を積層して発熱体エレメントを形成する発熱体エレメント製造段階と、前記発熱体エレメント製造段階で製造された発熱体エレメント、および、絶縁材を外筒管に挿入し封止するヒーター装置組立て段階を含んでなる。
【解決手段】円筒状に形成され、積層してなる複数のＰＴＣ素子と、該ＰＣＴ素子各々の間、および、両端面に配置される電極板となるブラケットと、該ブラケット間を繋ぐ給電通路となる１対の給電部材と、前記ＰＴＣ素子、ブラケット、給電部材よりなる発熱体エレメントを内挿する外筒管、および、外筒管の内部空間を満たす絶縁材を備えて基本構成し、その製造方法は、ＰＴＣ素子を積層して発熱体エレメントを形成する発熱体エレメント製造段階と、前記発熱体エレメント製造段階で製造された発熱体エレメント、および、絶縁材を外筒管に挿入し封止するヒーター装置組立て段階を含んでなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＴＣ素子を発熱体として用い、棒状の外筒管に封入して形成されるＰＴＣヒーター装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＴＣ素子は、チタン酸バリウムを主成分とした半導体セラミックで、 材料組成の違いにより、ある特定温度（キュリー温度）から電気抵抗が急激に増加するという特性を持っている。そして、この特性を利用して、素子の製造段階で所望のキュリー温度を設定してなる、様々な温度条件に適合した自己温度制御可能な定温発熱体が製造され、広く利用されている。尚、この具体的な原理は、ＰＴＣ素子に電圧を印加するとジュール熱により自己発熱し、温度が上昇してキュリー温度を超えると、抵抗値が急激に増大することで電流が減少し、電力が抑えられるため発熱温度が低下し、温度が低下して抵抗値が下がると電流が増加することで、再び電力が増すため発熱温度が増加するもので、この動作が繰り返されることにより、自己温度制御機能を持った定温発熱体として働くことになる。
そして、このＰＴＣ素子を発熱体として用い、棒状の外筒管に気密的に封入して形成されるヒーター装置としては、例えば、熱帯魚の水槽用保温ヒーターなどとして、比較的低温の加熱用途に用いられている。
しかし、前記ヒーター装置が長尺なものとなると、一つの長いＰＴＣ素子では、所望温度に達するまでに時間がかかることや、ヒーター装置の様々な長さに対応して、多数種類の長さのＰＴＣ素子を製造することの面倒やコストから、複数の短いＰＴC素子を積層配列し並列に繋げ、外筒管に封入して１本のヒーター装置として構成するものが提案されている。
【０００３】
従来の複数のＰＴＣ素子を積層した構成のヒーターとしは、防水ケースにＰＴＣ発熱体を収納し、電源コードを取り出す部分を封止部材により構成する防水ヒーターにおいて、複数のリング状ＰＴＣ発熱体の内側内筒面および外側内筒面に銀電極を形成し、これらを円筒状に重ねて、内側内筒面上の銀電極間および外側円筒面上の銀電極をそれぞれ導線で接続した防水ヒーター（特許文献１）や、水槽内の水を加熱するヒーター装置において、電源と結線され、かつ、ヒーター装置内に配置された発熱体と、放熱作用を有する放熱部と、放熱部内部に設ける導線部とを有し、発熱部が少なくとも２個の電極板と当該電極板の間に設けられた発熱体により構成され、発熱体は、少なくとも２個以上のブロックを当該電極板に対して並列に配列して１個の発熱体として構成したヒーター装置（特許文献２）などがある。
【特許文献１】実開平６−２１１９０号公報
【特許文献２】特開平１０−１４６１３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の防水ヒーターでは、電極をリング状ＰＴＣ発熱体の内側面と外側面に接続する構成となっており、これを製造する場合、ロー付け、溶接、接着などによる電極のＰＴＣ発熱体外側面への取り付けは容易であるが、複数の素子を積層しながらの内側面への接続は、作業スペースや視認性の観点から困難が予想され、特に、リング内径が小さなサイズのものでは一層困難な作業となるといった問題がある。また、電極の一方を外側面に接続するため、リング状ＰＴＣ発熱体の外側に電極が突起することなるため、防水ケース（ヒーター装置）の外径が電極部の厚みの分だけ相対的に大きくなるといった問題もある。
一方、特許文献２のヒーター装置では、発熱体のブロック（ＰＴＣ素子）と電極板の接続作業は容易で前記したような製造上の問題は無いが、明細書に特段の記載はないが、構造上該ＰＴＣ素子は、平板状あるいは方形のものと理解され、このような平板状のＰＴＣ素子では、円筒状の素子と比較して、装置（外筒管）外径を大きく形成する必要があり、また、発熱部が方型で、外筒管が円形となると絶縁材料の肉厚が全周で均一とならないため、特に高温の場合、熱的にバランスが悪くなるといった問題がある。尚、平板状あるいは方形のものでも、外筒管の形状を適合した平板状あるいは方形とすることにより、径を相対的に小さくすることもできるが、加熱するもので外形が方形のものは応力の関係から好ましくないといった問題があり通常は採用されない。
また、従来の棒状ヒーターの絶縁材としては、マグネシア（酸化マグネシウム）などの粉体状のものを使用するのが一般的で、この場合、外筒管が金属のものにあっては、この粉体の充填密度を上げるために減径処理（プレス加工）を行い、更にその後工程として研磨作業が必要となるなど工程が複雑となっている。また、ＰＴＣ素子は衝撃に弱く、前記減径作業のような、製造段階での強い衝撃を伴う作業による悪影響が避けられないといった問題がある。
【０００５】
そこで本発明は、複数のＰＴＣ素子を積層配列し並列に接続した発熱体を、外筒管に気密的に封入してなる棒状のＰＴＣヒーター装置及びその装置の製造方法において、ヒーター装置の外径を発熱体エレメントに比して大きくすることが無く、また、そのような細径な装置であっても工程が少なく容易に製造することができるＰＴＣヒーター装置及びその製造方法を提供することを課題とした。
【０００６】
また、製造段階でＰＴＣ素子の損傷が少ない、品質良好なＰＴＣヒーター装置及びその製造方法を提供することを課題とした。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のＰＴＣヒーター装置は、円筒状に形成され、積層してなる複数のＰＴＣ素子と、該ＰＣＴ素子各々の間、および、両端面に配置される電極板となるブラケットと、該ブラケット間を繋ぐ１本の板状あるいは棒状に形成された給電通路となる１対の給電部材と、前記ＰＴＣ素子、ブラケット、給電部材よりなる発熱体エレメントを内挿する外筒管、および、該外筒管の内部空間を満たす絶縁材を備えて構成した。
【０００８】
前記ＰＴＣヒーター装置は、次のように形成、あるいは、構成することが好ましい。
・前記給電部材は、円筒状に形成されたＰＴＣ素子の内面側に備える。
・前記ブラケットには、ＰＴＣ素子の内面側に突起し、かつ、ヒーター装置基側に向けて曲げられた、前記給電部材との接続面を備える。
・前記絶縁材は、液状の絶縁材を用いる。
・前記構成に加えて、円筒状に形成されたＰＴＣ素子の中空部位に温度センサー、あるいは、温度ヒューズを備える。
・前記発熱体エレメントを外筒管に内挿したさい、該発熱体エレメントを外筒管に直接接触しない位置に保持する発熱体エレメントの位置固定手段を備える。
【０００９】
また、その製造方法は、円筒状に形成されてなる複数のＰＴＣ素子と、該ＰＴＣ素子各々の間、および、両端面に配置される電極板となるブラケットと、該ブラケット間を繋いで１本の板状あるいは棒状に形成される給電通路となる１対の給電部材とにより、前記ＰＴＣ素子を積層して発熱体エレメントを形成する発熱体エレメント製造段階と、前記発熱体エレメント製造段階で製造された発熱体エレメント、および、絶縁材を外筒管に挿入し封止するヒーター装置組立て段階と、を含むものとする。
【００１０】
そして、前記発熱体エレメント製造段階の具体的な製造工程は、第一の給電部材の一方端部に接続した第一のブラケットに、第一のＰＴＣ素子の一方面側を接続する第一工程と、第二の給電部材の一方端部に接続した第二のブラケットと、前記第一のＰＴＣ素子の他面側とを接続する第二工程と、一方面側を第三のブラケットに接続した第二のＰＴＣ素子の他面側を、前記第二のブラケットに接続すると共に、該第三のブラケットを第一の給電部材に接続する第三の工程と、一方面側を第四のブラケットに接続した第三のＰＴＣ素子の他面側を、前記第三のブラケットに接続すると共に、該第四のブラケットを第二の給電部材に接続する第四の工程と、これに続き、前記第三の工程、及び、第四の工程と同様な工程を積層するＰＴＣ素子の数量分繰り返す工程とからなる。
【００１１】
（作用）
本手段のＰＴＣヒーター装置及びその製造方法によれば、発熱体となるＰＴＣ素子、電極板となるブラケット、及び、給電通路となる給電部材により、ＰＴＣ素子を積層配列し並列に接続した発熱体エレメントを製造するのに、ブラケットでＰＴＣ素子の両端面（上下面）を挟持しながら接続していくさい、ＰＴＣ素子を順次積層していく製造ができる構成となっていることで、ＰＴＣ素子とブラケットの接続部位がＰＴＣ素子の上面あるいは下面となること、及び、ブラケットにＰＴＣ素子の内面側に突起し、かつ、ヒーター装置基側に向けて曲げられた、前記給電部材との接続面を備えていることにより、ブラケットと給電部材との接続位置がＰＴＣ素子の内筒内面部とならず外部となることにより、ロー付け等による接続作業の部位が、前記円筒内面側など作業スペースが無く、視認性の悪い作業が困難となる位置となることがなく、常に見やすく作業のしやすい位置となることで、接続状態などを確認しながらの容易な作業とすることができる。
また、ＰＴＣ素子を円筒状としていること、それにより給電部材を円筒内部に配置できること、及び、該ＰＴＣ素子の外面側に電極等の突起部がないことにより、発熱体エレメントを内挿する外筒管を相対的に小さな外径のものにすることができる。また、ＰＴＣ素子が方形などでは無く円筒状であることで、バランスの良い装置となり、耐久性等に付いても有利になる。
【００１２】
更に、絶縁材として液状絶縁材を用いることにより、粉体絶縁材を用いるさいに必要となる減径処理や研磨作業などの工程が不要となることにより、作業工程を大きく削減することができる。また、衝撃の大きな減径処理を無くすことにより、衝撃に弱いＰＴＣ素子への製造段階での衝撃を避けることができる。
加えて、円筒状のＰＴＣ素子を用いることで、中空部分ができることにより、該位置に熱電対などの温度センサーや温度ヒューズなどの安全装置を設けることが可能で、温度センサーを備えることにより、ＰＴＣ素子による自己温度制御に加え、温度センサーによる温度制御も併用することができ、また、安全装置を備えると、元々安全性の高いＰＴＣヒーターを、一層安全なヒーター装置とすることができる。
また、発熱体エレメントの外筒管内での位置固定手段を備えると、発熱体エレメントが外筒管に直接接触することによる短絡等の不都合を解消することができる。
【００１３】
前記したような製造段階及び製造工程を採ることにより、前記した作用を獲得できる作業性に優れた製造が可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のＰＴＣヒーター装置によれば、前記構成及び作用により、ヒーター装置の外径を発熱体エレメントに比して大きくすること無く、また、そのように細径なものであっても工程を少なく、かつ、容易に製造することができるＰＴＣヒーター装置及び製造方法を提供することができる。
【００１５】
また、製造段階でＰＴＣ素子の損傷が少ない、品質の良いＰＴＣヒーター装置及び製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明のＰＴＣヒーター装置の実施の形態につき、図面を参考にしながら詳細に説明する。図１は、本実施の形態の全体構成を示す構成図、図２は、その断面図で、ＡがＡ−Ａ断面、ＢがＢ−Ｂ断面を示している。尚、理解を容易とするため、図１におけるブラケット及び温度センサーは断面の図として示していない。
本例のＰＴＣヒーター装置は、従来から投げ込みヒーター等として用いられる発熱体としてニクロム線などが使用され、粉体の絶縁材と共に金属棒状の外筒管に封入されてなるカートリッジヒーターに対して、発熱体をＰＴＣ素子に置き換えて検討されたもので、その用途は家庭用、工業用、液体加熱、空気加熱など従来のカートリッジヒーターと同様に広範なものが想定される。
本例のヒーター装置の構成は、発熱体となる複数（本例においては４個）の円筒状のＰＴＣ素子１と、該ＰＴＣ素子１の間、及び、両端部に各々のＰＴＣ素子１を挟持して設け、該ＰＴＣ素子１への電極板となるドーナツ型板状のブラケット２と、該ブラケット２間を一つ置きに繋ぐ１本の板状に形成される給電通路となる１対の給電板３と、前記ＰＴＣ素子１、ブラケット２、給電板３よりなる発熱体エレメントを内挿する、先端部を封止して円筒状に形成された外筒管４と、該外筒管４内部の空間に充填される液状の絶縁体５と、前記円筒状のＰＴＣ素子１の内部中空部に設ける温度センサー６と、前記発熱体エレメントの両端部に嵌合被覆して、該発熱体エレメントを外筒管４内に該外筒管内面に直接接触することなく保持しておくための発熱体エレメントの位置固定用エンドリング７と、前記外筒管４の基端部を密封する封止部材８、及び、前記通電板３端部に接続され、電源まで接続されるリード線９よりなる。
【００１７】
次に、各部に付きより詳しく説明する。
ＰＴＣ素子１は、チタン酸バリウムを主成分とする公知の半導体セラミックを円筒形状に成型したもので、本例においては、水用の投げ込みヒーターを想定したため、キュリー温度を２００℃として設定した。そして、同形状、同径の該ＰＴＣ素子１を複数（本例においては４個）積層して一本のヒーター装置の発熱体として構成した。このように、一定の径（長さは違っても良い）の素子を積層することにより、所望の容量のヒーター装置とすることができ、また、前記した通り、ヒーター装置の長さにより様々なサイズのＰＴＣ素子を製造することなく、必要な長さに対応する数のＰＴＣ素子を繋げることで対応することができる。また、様々な長さのＰＴＣ素子を選択的に繋げて所望の長さのヒーター装置としても良い。
ブラケット２は、銅や黄銅等の導体により前記ＰＴＣ素子１の端部に適合した径、及び、形状としてドーナツ型板状に形成され、２枚のブラケット２により前記ＰＴＣ素子１の両端面（上下面）を挟持しロー付け等により接続して、該両端面を電極部として構成する。尚、ＰＴＣ素子１が複数であることから、ブラケット２は、各ＰＴＣ素子１の間、及び、両端部に１枚ずつ配置されることになり、ＰＴＣ素子の間に配置されたブラケット２は、隣接する２つのＰＴＣ素子１共通の電極板として機能する。また、該ブラケット２は、後記する給電板３との接続部として、ブラケット２内側に突起し、かつ、組み立てたさに、先端をヒーター装置基側に向けて曲げられた給電板３との接続部２０を、ひとつを備えている。この内面側に突起し、かつ、基側に曲げた給電板接続部２０により、後記する１本の給電板３とブラケット２の接続を一つ置きにすることができ、また、給電板３との接続のさいに接続作業の位置をＰＴＣ素子１の外部の見やすく、作業し易い位置とすることができる。
給電板３は、銅や黄銅などの導体によりヒーター装置の長さに適合した長尺な板状に形成され、２本を１対として構成して、前記ブラケット２、ＰＴＣ素子１への給電通路となる。そして、各々のＰＴＣ素子１の上面と下面に位置するブラケット２の接続部２０に２本１対の給電板３の異なる給電板３がそれぞれ接続され、前記複数のＰＴＣ素子１が並列となるように接続される。そのため、具体的な接続としては、１本の給電板に付いてみると、前記したようにブラケット２に一つ置きに接続され、一対の給電板３に付いてみると、各々の給電板３が並列されたブラケット２に、交互に接続されることになる。
以上のＰＴＣ素子１、ブラケット２、給電板３により本発明の発熱体エレメント（図３参照）となる。
【００１８】
外筒管４は、予め、あるいは、前記発熱体エレメント内挿後に先端部を閉塞した金属や硝子（本例においてはステンレスパイプ）より、前記発熱体エレメントに適合した径、及び、長さで円筒状に形成されてなり、環境への配慮から材料を極力少なくするためにも、内面に発熱体エレメントを接触することなく内挿可能な極力小さな内径及び外径のものとすることが好ましい。
絶縁材５は、通常カートリッジヒーターなどには、マグネシアなどの粉体が用いられるが、前記した通り、ＰＴＣ素子１は衝撃に弱く、また、粉体の絶縁材を用いる場合には、減径工程など衝撃の大きな工程が必要となるため、本例においては、公知の液状絶縁材５（本例においては、ポリイミド系絶縁材料）を前記外筒管４の内部空間に充填して構成した。液状絶縁材５を用いることにより、前記の通り減径工程、及び、該工程に伴う研磨工程等の後工程が不要となることで、結果として、大幅な工程削減となる。
温度センサー６は、公知の熱電対などにシリコーンあるいはポリイミド系等の絶縁材のフレキシブルチューブを被覆して形成し、前記筒状のＰＴＣ素子１の中空内部に位置させて配設する。ＰＴＣ素子１は、定温発熱体として自己温度制御機能を有するものであるが、別に温度センサー６を備えると、特定温度（キュリー温度）以下に設定しての温度制御も可能となる。尚、この場合に用いられる温度制御装置などは公知のものが用いられれば良い。また、温度センサーに変えて、温度ヒューズなどの安全装置を備えても良い。
エンドリング７は、発熱体エレメントの外筒管内部での位置固定用手段となるもので、マグネシアなどの絶縁物により内径をＰＴＣ素子１の外径に適合して嵌合可能な径とし、外径を外筒管４の内径に適合して嵌合可能な径として円筒リング状に形成されてなり、内面の中途部位には段差部７１を設け、ＰＴＣ素子１の嵌合終端部としている。該エンドリング７は、前記したように発熱体エレメントの両端部のＰＴＣ素子１に嵌合被覆して設けられ、発熱体エレメントを外筒管４に内挿したさいは、該外筒管４内面と嵌合して保持固定され、発熱体エレメントと外筒管４内面が直接接触しないための絶縁体として機能する。（図３参照）
封止材８、リード線９、及び、従来のカートリッジヒーターに当然用いられる部材は、特に特別のものを用いる必要はなく、公知のものを公知の手段で用いることで足りるため説明しない。
【００１９】
図３は、本例の発熱体エレメントの構成斜視図を示す。尚、理解を容易とするためＰＴＣ素子を透明化して示している。
本例の発熱体エレメントは、前記説明した通り、複数（本例では４個）のＰＴＣ素子１を先端側から各々第一１１、第二１２、第三１３、第四１４のＰＴＣ素子として積層し、各々のＰＴＣ素子の間、及び、両端部に、１枚ずつ先端側から第一２１、第二２２、第三２３、第四２４、第五２５のブラケットとして、該各々の素子を挟持して（例えば、第一のＰＴＣ素子は、第一、及び第二のブラケット２１、２２により挟持する）、該ブラケットに設けた給電板接続部２０の先端をヒーター装置の基側に向け、かつ、交互に１８０度位置を違えて配設し、前記第一、第三、第五のブラケット２１、２３、２５の接続部２０には、第一の給電板３１を、第二、第四のブラケット２２、２４の接続部２０には第二の給電板３２を一つ置きに交互に接続し、第一の給電板３１には、第二、第四のブラケット２２、２４が接触しないように、一方、第二の給電板３２には、第一、第三、第五のブラケット２１、２３、２５が接触しないように接続され、各々のＰＴＣ素子１１、１２、１３、１４の両端面（上下面）が電極部となり並列に接続された構成としている。また、両端部は、エンドリング７により嵌合被覆されるが、ＰＴＣ素子端部は該エンドリング７の段差部７１まで嵌入され保持される。（図では基端部側のエンドリングを省略）
【００２０】
図４は、前記発熱体エレメントの製造工程を示している。
本発熱体エレメントは以下の工程により製造する。
１．第一の給電板３１の先端部を、第一のブラケット２１の接続部２０ａにスポット溶接あるいはロー付けにより接続（以下、単に接続と記載）したものに、第一のＰＴＣ素子１１の内腔を通して、前記第一のブラケット２１に、該第一のＰＴＣ素子１１の先端側面（以下、上側面と記載）を接続する。（図ａ参照）
２．第二の給電部材３２の先端部を第二のブラケット２２の接続部２０ｂに接続したものを、該第二のブラケット２２の内部を第一の給電板３１が通るように、また、第一のブラケット２１の接続部２０ａと第二のブラケット２２の接続部２０ｂが１８０度相対する位置となるように配置して、該第二のブラケット２２と前記第一のＰＴＣ素子１１の基面側（以下、下面側と記載）とを接続する。以上により、ひとつの発熱体エレメントとなる。（図ａ、ｂ参照）
３．第二のＰＴＣ素子１２の下面側を第三のブラケット２３に接続したものを、前記第一、及び、第二の給電板３１、３２に、該第二のＰＴＣ素子１２の上面側を先端側に向けて通し、該第二のＰＴＣ素子１２の上面側と第二のブラケット２２を接続すると共に、第三のブラケット２３の接続部２０ｃと第一の給電板３１を接続する。以上により、２連の発熱体エレメントとなる。（図ｃ参照）
４．第三のＰＴＣ素子１３の下面側を第四のブラケットに接続したものを、前記第一、及び、第二の給電板３１、３２に、該第三のＰＴＣ素子１３の上面側を先端側に向けて通し、該第三のＰＴＣ素子１３の上面側と第三のブラケット２３を接続すると共に、第四のブラケット２４の接続部２０ｄと第二の給電板３２を接続する。以上により、３連の発熱体エレメントとなる。（図ｄ参照）
５．第四のＰＴＣ素子１４の下面側を第五のブラケット２５に接続したものを、前記第一、及び、第二の給電板３１、３２に、該第四のＰＴＣ素子１４の上面側を先端側に向けて通し、該第四のＰＴＣ素子１４の上面側と第四のブラケット２４を接続すると共に、第五のブラケット２５の接続部２０ｅと第一の給電板３１を接続する。以上により、本例の４連の発熱体エレメントが完成される。（図ｅ、ｆ参照）
６．前記完成した発熱体エレメントの両端部に、エンドリング７を該エンドリング７の段差部７１まで挿入して嵌め込む。尚、必要に応じて接着、ロー付け等により固定状態を補強しても良い。
７．前記工程により製造された発熱体エレメントの第一、第二の給電板３１、３２の基端部にリード線８を接続する。
尚、更に、ＰＴＣ素子を積層する場合には、リード線８接続の前に３、４あるいは、４、５の工程を必要な素子の数量分だけ繰り返せば良い。
前記工程により発熱体エレメント製造することにより、前記したように非常に容易に本例のＰＴＣヒーター装置を製造することができる。
【００２１】
発熱体エレメント製造段階以後のヒーター装置組立て段階は、カートリッジヒーターや水槽用ヒーター装置などの公知の組立て方法と同様にすれば良く、詳細に説明しないが、大凡次のように製造される。
前記工程により製造された発熱体エレメント（エンドリング７を含む）は、先端部を閉塞した外筒管４の内部に挿入し、前記エンドリング７と該外筒管内面による嵌合、及び、必要に応じて適当な固定手段により固定し、また、温度センサー６をＰＴＣ素子１の中空部に位置させて挿入し、適当な手段により該位置に固定し、該外筒管の内部空間の隙間を絶縁材５で充填して、公知の封止部材７により基端部を封止することにより本実施の形態のＰＴＣヒーター装置とした。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明のＰＴＣヒーター装置の実施の形態を示す側面模式図。
【図２】前記実施例の断面図。
【図３】前記実施例の発熱体エレメントを示す模式図。
【図４】前記発熱体エレメントの製造工程を示す工程摸式図。
【符号の説明】
【００２３】
１． ＰＴＣ素子
２． ブラケット（電極板）
２０． 給電板接続部
３． 給電板
４． 外筒管
５． 絶縁材（外筒管内部空間）
６． 温度センサー
７． （位置固定用）エンドリング
８． 封止部材
９． リード線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＴＣ素子を発熱体として用い、棒状の外筒管に封入して形成されるＰＴＣヒーター装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＴＣ素子は、チタン酸バリウムを主成分とした半導体セラミックで、 材料組成の違いにより、ある特定温度（キュリー温度）から電気抵抗が急激に増加するという特性を持っている。そして、この特性を利用して、素子の製造段階で所望のキュリー温度を設定してなる、様々な温度条件に適合した自己温度制御可能な定温発熱体が製造され、広く利用されている。尚、この具体的な原理は、ＰＴＣ素子に電圧を印加するとジュール熱により自己発熱し、温度が上昇してキュリー温度を超えると、抵抗値が急激に増大することで電流が減少し、電力が抑えられるため発熱温度が低下し、温度が低下して抵抗値が下がると電流が増加することで、再び電力が増すため発熱温度が増加するもので、この動作が繰り返されることにより、自己温度制御機能を持った定温発熱体として働くことになる。
そして、このＰＴＣ素子を発熱体として用い、棒状の外筒管に気密的に封入して形成されるヒーター装置としては、例えば、熱帯魚の水槽用保温ヒーターなどとして、比較的低温の加熱用途に用いられている。
しかし、前記ヒーター装置が長尺なものとなると、一つの長いＰＴＣ素子では、所望温度に達するまでに時間がかかることや、ヒーター装置の様々な長さに対応して、多数種類の長さのＰＴＣ素子を製造することの面倒やコストから、複数の短いＰＴC素子を積層配列し並列に繋げ、外筒管に封入して１本のヒーター装置として構成するものが提案されている。
【０００３】
従来の複数のＰＴＣ素子を積層した構成のヒーターとしは、防水ケースにＰＴＣ発熱体を収納し、電源コードを取り出す部分を封止部材により構成する防水ヒーターにおいて、複数のリング状ＰＴＣ発熱体の内側内筒面および外側内筒面に銀電極を形成し、これらを円筒状に重ねて、内側内筒面上の銀電極間および外側円筒面上の銀電極をそれぞれ導線で接続した防水ヒーター（特許文献１）や、水槽内の水を加熱するヒーター装置において、電源と結線され、かつ、ヒーター装置内に配置された発熱体と、放熱作用を有する放熱部と、放熱部内部に設ける導線部とを有し、発熱部が少なくとも２個の電極板と当該電極板の間に設けられた発熱体により構成され、発熱体は、少なくとも２個以上のブロックを当該電極板に対して並列に配列して１個の発熱体として構成したヒーター装置（特許文献２）などがある。
【特許文献１】実開平６−２１１９０号公報
【特許文献２】特開平１０−１４６１３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の防水ヒーターでは、電極をリング状ＰＴＣ発熱体の内側面と外側面に接続する構成となっており、これを製造する場合、ロー付け、溶接、接着などによる電極のＰＴＣ発熱体外側面への取り付けは容易であるが、複数の素子を積層しながらの内側面への接続は、作業スペースや視認性の観点から困難が予想され、特に、リング内径が小さなサイズのものでは一層困難な作業となるといった問題がある。また、電極の一方を外側面に接続するため、リング状ＰＴＣ発熱体の外側に電極が突起することなるため、防水ケース（ヒーター装置）の外径が電極部の厚みの分だけ相対的に大きくなるといった問題もある。
一方、特許文献２のヒーター装置では、発熱体のブロック（ＰＴＣ素子）と電極板の接続作業は容易で前記したような製造上の問題は無いが、明細書に特段の記載はないが、構造上該ＰＴＣ素子は、平板状あるいは方形のものと理解され、このような平板状のＰＴＣ素子では、円筒状の素子と比較して、装置（外筒管）外径を大きく形成する必要があり、また、発熱部が方型で、外筒管が円形となると絶縁材料の肉厚が全周で均一とならないため、特に高温の場合、熱的にバランスが悪くなるといった問題がある。尚、平板状あるいは方形のものでも、外筒管の形状を適合した平板状あるいは方形とすることにより、径を相対的に小さくすることもできるが、加熱するもので外形が方形のものは応力の関係から好ましくないといった問題があり通常は採用されない。
また、従来の棒状ヒーターの絶縁材としては、マグネシア（酸化マグネシウム）などの粉体状のものを使用するのが一般的で、この場合、外筒管が金属のものにあっては、この粉体の充填密度を上げるために減径処理（プレス加工）を行い、更にその後工程として研磨作業が必要となるなど工程が複雑となっている。また、ＰＴＣ素子は衝撃に弱く、前記減径作業のような、製造段階での強い衝撃を伴う作業による悪影響が避けられないといった問題がある。
【０００５】
そこで本発明は、複数のＰＴＣ素子を積層配列し並列に接続した発熱体を、外筒管に気密的に封入してなる棒状のＰＴＣヒーター装置及びその装置の製造方法において、ヒーター装置の外径を発熱体エレメントに比して大きくすることが無く、また、そのような細径な装置であっても工程が少なく容易に製造することができるＰＴＣヒーター装置及びその製造方法を提供することを課題とした。
【０００６】
また、製造段階でＰＴＣ素子の損傷が少ない、品質良好なＰＴＣヒーター装置及びその製造方法を提供することを課題とした。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のＰＴＣヒーター装置は、円筒状に形成され、積層してなる複数のＰＴＣ素子と、該ＰＣＴ素子各々の間、および、両端面に配置される電極板となるブラケットと、該ブラケット間を繋ぐ１本の板状あるいは棒状に形成された給電通路となる１対の給電部材と、前記ＰＴＣ素子、ブラケット、給電部材よりなる発熱体エレメントを内挿する外筒管、および、該外筒管の内部空間を満たす絶縁材を備えて構成した。
【０００８】
前記ＰＴＣヒーター装置は、次のように形成、あるいは、構成することが好ましい。
・前記給電部材は、円筒状に形成されたＰＴＣ素子の内面側に備える。
・前記ブラケットには、ＰＴＣ素子の内面側に突起し、かつ、ヒーター装置基側に向けて曲げられた、前記給電部材との接続面を備える。
・前記絶縁材は、液状の絶縁材を用いる。
・前記構成に加えて、円筒状に形成されたＰＴＣ素子の中空部位に温度センサー、あるいは、温度ヒューズを備える。
・前記発熱体エレメントを外筒管に内挿したさい、該発熱体エレメントを外筒管に直接接触しない位置に保持する発熱体エレメントの位置固定手段を備える。
【０００９】
また、その製造方法は、円筒状に形成されてなる複数のＰＴＣ素子と、該ＰＴＣ素子各々の間、および、両端面に配置される電極板となるブラケットと、該ブラケット間を繋いで１本の板状あるいは棒状に形成される給電通路となる１対の給電部材とにより、前記ＰＴＣ素子を積層して発熱体エレメントを形成する発熱体エレメント製造段階と、前記発熱体エレメント製造段階で製造された発熱体エレメント、および、絶縁材を外筒管に挿入し封止するヒーター装置組立て段階と、を含むものとする。
【００１０】
そして、前記発熱体エレメント製造段階の具体的な製造工程は、第一の給電部材の一方端部に接続した第一のブラケットに、第一のＰＴＣ素子の一方面側を接続する第一工程と、第二の給電部材の一方端部に接続した第二のブラケットと、前記第一のＰＴＣ素子の他面側とを接続する第二工程と、一方面側を第三のブラケットに接続した第二のＰＴＣ素子の他面側を、前記第二のブラケットに接続すると共に、該第三のブラケットを第一の給電部材に接続する第三の工程と、一方面側を第四のブラケットに接続した第三のＰＴＣ素子の他面側を、前記第三のブラケットに接続すると共に、該第四のブラケットを第二の給電部材に接続する第四の工程と、これに続き、前記第三の工程、及び、第四の工程と同様な工程を積層するＰＴＣ素子の数量分繰り返す工程とからなる。
【００１１】
（作用）
本手段のＰＴＣヒーター装置及びその製造方法によれば、発熱体となるＰＴＣ素子、電極板となるブラケット、及び、給電通路となる給電部材により、ＰＴＣ素子を積層配列し並列に接続した発熱体エレメントを製造するのに、ブラケットでＰＴＣ素子の両端面（上下面）を挟持しながら接続していくさい、ＰＴＣ素子を順次積層していく製造ができる構成となっていることで、ＰＴＣ素子とブラケットの接続部位がＰＴＣ素子の上面あるいは下面となること、及び、ブラケットにＰＴＣ素子の内面側に突起し、かつ、ヒーター装置基側に向けて曲げられた、前記給電部材との接続面を備えていることにより、ブラケットと給電部材との接続位置がＰＴＣ素子の内筒内面部とならず外部となることにより、ロー付け等による接続作業の部位が、前記円筒内面側など作業スペースが無く、視認性の悪い作業が困難となる位置となることがなく、常に見やすく作業のしやすい位置となることで、接続状態などを確認しながらの容易な作業とすることができる。
また、ＰＴＣ素子を円筒状としていること、それにより給電部材を円筒内部に配置できること、及び、該ＰＴＣ素子の外面側に電極等の突起部がないことにより、発熱体エレメントを内挿する外筒管を相対的に小さな外径のものにすることができる。また、ＰＴＣ素子が方形などでは無く円筒状であることで、バランスの良い装置となり、耐久性等に付いても有利になる。
【００１２】
更に、絶縁材として液状絶縁材を用いることにより、粉体絶縁材を用いるさいに必要となる減径処理や研磨作業などの工程が不要となることにより、作業工程を大きく削減することができる。また、衝撃の大きな減径処理を無くすことにより、衝撃に弱いＰＴＣ素子への製造段階での衝撃を避けることができる。
加えて、円筒状のＰＴＣ素子を用いることで、中空部分ができることにより、該位置に熱電対などの温度センサーや温度ヒューズなどの安全装置を設けることが可能で、温度センサーを備えることにより、ＰＴＣ素子による自己温度制御に加え、温度センサーによる温度制御も併用することができ、また、安全装置を備えると、元々安全性の高いＰＴＣヒーターを、一層安全なヒーター装置とすることができる。
また、発熱体エレメントの外筒管内での位置固定手段を備えると、発熱体エレメントが外筒管に直接接触することによる短絡等の不都合を解消することができる。
【００１３】
前記したような製造段階及び製造工程を採ることにより、前記した作用を獲得できる作業性に優れた製造が可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のＰＴＣヒーター装置によれば、前記構成及び作用により、ヒーター装置の外径を発熱体エレメントに比して大きくすること無く、また、そのように細径なものであっても工程を少なく、かつ、容易に製造することができるＰＴＣヒーター装置及び製造方法を提供することができる。
【００１５】
また、製造段階でＰＴＣ素子の損傷が少ない、品質の良いＰＴＣヒーター装置及び製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明のＰＴＣヒーター装置の実施の形態につき、図面を参考にしながら詳細に説明する。図１は、本実施の形態の全体構成を示す構成図、図２は、その断面図で、ＡがＡ−Ａ断面、ＢがＢ−Ｂ断面を示している。尚、理解を容易とするため、図１におけるブラケット及び温度センサーは断面の図として示していない。
本例のＰＴＣヒーター装置は、従来から投げ込みヒーター等として用いられる発熱体としてニクロム線などが使用され、粉体の絶縁材と共に金属棒状の外筒管に封入されてなるカートリッジヒーターに対して、発熱体をＰＴＣ素子に置き換えて検討されたもので、その用途は家庭用、工業用、液体加熱、空気加熱など従来のカートリッジヒーターと同様に広範なものが想定される。
本例のヒーター装置の構成は、発熱体となる複数（本例においては４個）の円筒状のＰＴＣ素子１と、該ＰＴＣ素子１の間、及び、両端部に各々のＰＴＣ素子１を挟持して設け、該ＰＴＣ素子１への電極板となるドーナツ型板状のブラケット２と、該ブラケット２間を一つ置きに繋ぐ１本の板状に形成される給電通路となる１対の給電板３と、前記ＰＴＣ素子１、ブラケット２、給電板３よりなる発熱体エレメントを内挿する、先端部を封止して円筒状に形成された外筒管４と、該外筒管４内部の空間に充填される液状の絶縁体５と、前記円筒状のＰＴＣ素子１の内部中空部に設ける温度センサー６と、前記発熱体エレメントの両端部に嵌合被覆して、該発熱体エレメントを外筒管４内に該外筒管内面に直接接触することなく保持しておくための発熱体エレメントの位置固定用エンドリング７と、前記外筒管４の基端部を密封する封止部材８、及び、前記通電板３端部に接続され、電源まで接続されるリード線９よりなる。
【００１７】
次に、各部に付きより詳しく説明する。
ＰＴＣ素子１は、チタン酸バリウムを主成分とする公知の半導体セラミックを円筒形状に成型したもので、本例においては、水用の投げ込みヒーターを想定したため、キュリー温度を２００℃として設定した。そして、同形状、同径の該ＰＴＣ素子１を複数（本例においては４個）積層して一本のヒーター装置の発熱体として構成した。このように、一定の径（長さは違っても良い）の素子を積層することにより、所望の容量のヒーター装置とすることができ、また、前記した通り、ヒーター装置の長さにより様々なサイズのＰＴＣ素子を製造することなく、必要な長さに対応する数のＰＴＣ素子を繋げることで対応することができる。また、様々な長さのＰＴＣ素子を選択的に繋げて所望の長さのヒーター装置としても良い。
ブラケット２は、銅や黄銅等の導体により前記ＰＴＣ素子１の端部に適合した径、及び、形状としてドーナツ型板状に形成され、２枚のブラケット２により前記ＰＴＣ素子１の両端面（上下面）を挟持しロー付け等により接続して、該両端面を電極部として構成する。尚、ＰＴＣ素子１が複数であることから、ブラケット２は、各ＰＴＣ素子１の間、及び、両端部に１枚ずつ配置されることになり、ＰＴＣ素子の間に配置されたブラケット２は、隣接する２つのＰＴＣ素子１共通の電極板として機能する。また、該ブラケット２は、後記する給電板３との接続部として、ブラケット２内側に突起し、かつ、組み立てたさに、先端をヒーター装置基側に向けて曲げられた給電板３との接続部２０を、ひとつを備えている。この内面側に突起し、かつ、基側に曲げた給電板接続部２０により、後記する１本の給電板３とブラケット２の接続を一つ置きにすることができ、また、給電板３との接続のさいに接続作業の位置をＰＴＣ素子１の外部の見やすく、作業し易い位置とすることができる。
給電板３は、銅や黄銅などの導体によりヒーター装置の長さに適合した長尺な板状に形成され、２本を１対として構成して、前記ブラケット２、ＰＴＣ素子１への給電通路となる。そして、各々のＰＴＣ素子１の上面と下面に位置するブラケット２の接続部２０に２本１対の給電板３の異なる給電板３がそれぞれ接続され、前記複数のＰＴＣ素子１が並列となるように接続される。そのため、具体的な接続としては、１本の給電板に付いてみると、前記したようにブラケット２に一つ置きに接続され、一対の給電板３に付いてみると、各々の給電板３が並列されたブラケット２に、交互に接続されることになる。
以上のＰＴＣ素子１、ブラケット２、給電板３により本発明の発熱体エレメント（図３参照）となる。
【００１８】
外筒管４は、予め、あるいは、前記発熱体エレメント内挿後に先端部を閉塞した金属や硝子（本例においてはステンレスパイプ）より、前記発熱体エレメントに適合した径、及び、長さで円筒状に形成されてなり、環境への配慮から材料を極力少なくするためにも、内面に発熱体エレメントを接触することなく内挿可能な極力小さな内径及び外径のものとすることが好ましい。
絶縁材５は、通常カートリッジヒーターなどには、マグネシアなどの粉体が用いられるが、前記した通り、ＰＴＣ素子１は衝撃に弱く、また、粉体の絶縁材を用いる場合には、減径工程など衝撃の大きな工程が必要となるため、本例においては、公知の液状絶縁材５（本例においては、ポリイミド系絶縁材料）を前記外筒管４の内部空間に充填して構成した。液状絶縁材５を用いることにより、前記の通り減径工程、及び、該工程に伴う研磨工程等の後工程が不要となることで、結果として、大幅な工程削減となる。
温度センサー６は、公知の熱電対などにシリコーンあるいはポリイミド系等の絶縁材のフレキシブルチューブを被覆して形成し、前記筒状のＰＴＣ素子１の中空内部に位置させて配設する。ＰＴＣ素子１は、定温発熱体として自己温度制御機能を有するものであるが、別に温度センサー６を備えると、特定温度（キュリー温度）以下に設定しての温度制御も可能となる。尚、この場合に用いられる温度制御装置などは公知のものが用いられれば良い。また、温度センサーに変えて、温度ヒューズなどの安全装置を備えても良い。
エンドリング７は、発熱体エレメントの外筒管内部での位置固定用手段となるもので、マグネシアなどの絶縁物により内径をＰＴＣ素子１の外径に適合して嵌合可能な径とし、外径を外筒管４の内径に適合して嵌合可能な径として円筒リング状に形成されてなり、内面の中途部位には段差部７１を設け、ＰＴＣ素子１の嵌合終端部としている。該エンドリング７は、前記したように発熱体エレメントの両端部のＰＴＣ素子１に嵌合被覆して設けられ、発熱体エレメントを外筒管４に内挿したさいは、該外筒管４内面と嵌合して保持固定され、発熱体エレメントと外筒管４内面が直接接触しないための絶縁体として機能する。（図３参照）
封止材８、リード線９、及び、従来のカートリッジヒーターに当然用いられる部材は、特に特別のものを用いる必要はなく、公知のものを公知の手段で用いることで足りるため説明しない。
【００１９】
図３は、本例の発熱体エレメントの構成斜視図を示す。尚、理解を容易とするためＰＴＣ素子を透明化して示している。
本例の発熱体エレメントは、前記説明した通り、複数（本例では４個）のＰＴＣ素子１を先端側から各々第一１１、第二１２、第三１３、第四１４のＰＴＣ素子として積層し、各々のＰＴＣ素子の間、及び、両端部に、１枚ずつ先端側から第一２１、第二２２、第三２３、第四２４、第五２５のブラケットとして、該各々の素子を挟持して（例えば、第一のＰＴＣ素子は、第一、及び第二のブラケット２１、２２により挟持する）、該ブラケットに設けた給電板接続部２０の先端をヒーター装置の基側に向け、かつ、交互に１８０度位置を違えて配設し、前記第一、第三、第五のブラケット２１、２３、２５の接続部２０には、第一の給電板３１を、第二、第四のブラケット２２、２４の接続部２０には第二の給電板３２を一つ置きに交互に接続し、第一の給電板３１には、第二、第四のブラケット２２、２４が接触しないように、一方、第二の給電板３２には、第一、第三、第五のブラケット２１、２３、２５が接触しないように接続され、各々のＰＴＣ素子１１、１２、１３、１４の両端面（上下面）が電極部となり並列に接続された構成としている。また、両端部は、エンドリング７により嵌合被覆されるが、ＰＴＣ素子端部は該エンドリング７の段差部７１まで嵌入され保持される。（図では基端部側のエンドリングを省略）
【００２０】
図４は、前記発熱体エレメントの製造工程を示している。
本発熱体エレメントは以下の工程により製造する。
１．第一の給電板３１の先端部を、第一のブラケット２１の接続部２０ａにスポット溶接あるいはロー付けにより接続（以下、単に接続と記載）したものに、第一のＰＴＣ素子１１の内腔を通して、前記第一のブラケット２１に、該第一のＰＴＣ素子１１の先端側面（以下、上側面と記載）を接続する。（図ａ参照）
２．第二の給電部材３２の先端部を第二のブラケット２２の接続部２０ｂに接続したものを、該第二のブラケット２２の内部を第一の給電板３１が通るように、また、第一のブラケット２１の接続部２０ａと第二のブラケット２２の接続部２０ｂが１８０度相対する位置となるように配置して、該第二のブラケット２２と前記第一のＰＴＣ素子１１の基面側（以下、下面側と記載）とを接続する。以上により、ひとつの発熱体エレメントとなる。（図ａ、ｂ参照）
３．第二のＰＴＣ素子１２の下面側を第三のブラケット２３に接続したものを、前記第一、及び、第二の給電板３１、３２に、該第二のＰＴＣ素子１２の上面側を先端側に向けて通し、該第二のＰＴＣ素子１２の上面側と第二のブラケット２２を接続すると共に、第三のブラケット２３の接続部２０ｃと第一の給電板３１を接続する。以上により、２連の発熱体エレメントとなる。（図ｃ参照）
４．第三のＰＴＣ素子１３の下面側を第四のブラケットに接続したものを、前記第一、及び、第二の給電板３１、３２に、該第三のＰＴＣ素子１３の上面側を先端側に向けて通し、該第三のＰＴＣ素子１３の上面側と第三のブラケット２３を接続すると共に、第四のブラケット２４の接続部２０ｄと第二の給電板３２を接続する。以上により、３連の発熱体エレメントとなる。（図ｄ参照）
５．第四のＰＴＣ素子１４の下面側を第五のブラケット２５に接続したものを、前記第一、及び、第二の給電板３１、３２に、該第四のＰＴＣ素子１４の上面側を先端側に向けて通し、該第四のＰＴＣ素子１４の上面側と第四のブラケット２４を接続すると共に、第五のブラケット２５の接続部２０ｅと第一の給電板３１を接続する。以上により、本例の４連の発熱体エレメントが完成される。（図ｅ、ｆ参照）
６．前記完成した発熱体エレメントの両端部に、エンドリング７を該エンドリング７の段差部７１まで挿入して嵌め込む。尚、必要に応じて接着、ロー付け等により固定状態を補強しても良い。
７．前記工程により製造された発熱体エレメントの第一、第二の給電板３１、３２の基端部にリード線８を接続する。
尚、更に、ＰＴＣ素子を積層する場合には、リード線８接続の前に３、４あるいは、４、５の工程を必要な素子の数量分だけ繰り返せば良い。
前記工程により発熱体エレメント製造することにより、前記したように非常に容易に本例のＰＴＣヒーター装置を製造することができる。
【００２１】
発熱体エレメント製造段階以後のヒーター装置組立て段階は、カートリッジヒーターや水槽用ヒーター装置などの公知の組立て方法と同様にすれば良く、詳細に説明しないが、大凡次のように製造される。
前記工程により製造された発熱体エレメント（エンドリング７を含む）は、先端部を閉塞した外筒管４の内部に挿入し、前記エンドリング７と該外筒管内面による嵌合、及び、必要に応じて適当な固定手段により固定し、また、温度センサー６をＰＴＣ素子１の中空部に位置させて挿入し、適当な手段により該位置に固定し、該外筒管の内部空間の隙間を絶縁材５で充填して、公知の封止部材７により基端部を封止することにより本実施の形態のＰＴＣヒーター装置とした。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明のＰＴＣヒーター装置の実施の形態を示す側面模式図。
【図２】前記実施例の断面図。
【図３】前記実施例の発熱体エレメントを示す模式図。
【図４】前記発熱体エレメントの製造工程を示す工程摸式図。
【符号の説明】
【００２３】
１． ＰＴＣ素子
２． ブラケット（電極板）
２０． 給電板接続部
３． 給電板
４． 外筒管
５． 絶縁材（外筒管内部空間）
６． 温度センサー
７． （位置固定用）エンドリング
８． 封止部材
９． リード線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＰＴＣ素子を積層配列し並列に接続した発熱体を、外筒管に気密的に封入してなる棒状のＰＴＣヒーター装置において、円筒状に形成され、積層してなる複数のＰＴＣ素子と、該ＰＴＣ素子各々の間、および、両端面に配置される電極板となるブラケットと、該ブラケット間を繋ぐ１本の板状あるいは棒状に形成された給電通路となる１対の給電部材と、前記ＰＴＣ素子、ブラケット、給電部材よりなる発熱体エレメントを内挿する外筒管、および、該外筒管の内部空間を満たす絶縁材を備えて構成することを特徴としたＰＴＣヒーター装置。
【請求項２】
前記給電部材は、円筒状に形成されたＰＴＣ素子の内面側に備える請求項１のＰＴＣヒーター装置。
【請求項３】
前記ブラケットには、ＰＴＣ素子の内面側に突起し、かつ、ヒーター装置基側に向けて曲げられた、前記給電部材との接続面を備える請求項１乃至２のいずれかのＰＴＣヒーター装置。
【請求項４】
前記絶縁材は、液状である請求項１乃至３のいずれかのＰＴＣヒーター装置。
【請求項５】
前記ＰＴＣヒーター装置の円筒状に形成されたＰＴＣ素子の中空部位に温度センサー、あるいは、温度ヒューズを備える請求項１乃至４のいずれかのＰＴＣヒーター装置。
【請求項６】
前記発熱体エレメントを外筒管に内挿したさい、該発熱体エレメントを外筒管に直接接触しない位置に保持する、発熱体エレメントの位置固定手段を備える請求項１乃至５のいずれかのＰＴＣヒーター装置。
【請求項７】
複数のＰＴＣ素子を積層配列し並列に接続した発熱体を、外筒管に気密的に封入してなる棒状のＰＴＣヒーター装置の製造方法において、円筒状に形成されてなる複数のＰＴＣ素子と、該ＰＴＣ素子各々の間、および、両端面に配置される電極板となるブラケットと、該ブラケット間を繋いで１本の板状あるいは棒状に形成される給電通路となる１対の給電部材とにより、前記ＰＴＣ素子を積層して発熱体エレメントを形成する発熱体エレメント製造段階と、前記発熱体エレメント製造段階で製造された発熱体エレメント、および、絶縁材を外筒管に挿入し封止するヒーター装置組立て段階と、を含むことを特徴とするＰＴＣヒーター装置の製造方法。
【請求項８】
前記発熱体エレメント製造段階は、第一の給電部材の一方端部に接続した第一のブラケットに、第一のＰＴＣ素子の一方面側を接続する第一工程と、第二の給電部材の一方端部に接続した第二のブラケットと、前記第一のＰＴＣ素子の他面側とを接続する第二工程と、一方面側を第三のブラケットに接続した第二のＰＴＣ素子の他面側を、前記第二のブラケットに接続すると共に、該第三のブラケットを第一の給電部材に接続する第三の工程と、一方面側を第四のブラケットに接続した第三のＰＴＣ素子の他面側を、前記第三のブラケットに接続すると共に、該第四のブラケットを第二の給電部材に接続する第四の工程と、これに続き、前記第三の工程、及び、第四の工程と同様な工程を積層するＰＴＣ素子の数量分繰り返す工程よりなる請求項７のＰＴＣヒーター装置の製造方法。
【請求項１】
複数のＰＴＣ素子を積層配列し並列に接続した発熱体を、外筒管に気密的に封入してなる棒状のＰＴＣヒーター装置において、円筒状に形成され、積層してなる複数のＰＴＣ素子と、該ＰＴＣ素子各々の間、および、両端面に配置される電極板となるブラケットと、該ブラケット間を繋ぐ１本の板状あるいは棒状に形成された給電通路となる１対の給電部材と、前記ＰＴＣ素子、ブラケット、給電部材よりなる発熱体エレメントを内挿する外筒管、および、該外筒管の内部空間を満たす絶縁材を備えて構成することを特徴としたＰＴＣヒーター装置。
【請求項２】
前記給電部材は、円筒状に形成されたＰＴＣ素子の内面側に備える請求項１のＰＴＣヒーター装置。
【請求項３】
前記ブラケットには、ＰＴＣ素子の内面側に突起し、かつ、ヒーター装置基側に向けて曲げられた、前記給電部材との接続面を備える請求項１乃至２のいずれかのＰＴＣヒーター装置。
【請求項４】
前記絶縁材は、液状である請求項１乃至３のいずれかのＰＴＣヒーター装置。
【請求項５】
前記ＰＴＣヒーター装置の円筒状に形成されたＰＴＣ素子の中空部位に温度センサー、あるいは、温度ヒューズを備える請求項１乃至４のいずれかのＰＴＣヒーター装置。
【請求項６】
前記発熱体エレメントを外筒管に内挿したさい、該発熱体エレメントを外筒管に直接接触しない位置に保持する、発熱体エレメントの位置固定手段を備える請求項１乃至５のいずれかのＰＴＣヒーター装置。
【請求項７】
複数のＰＴＣ素子を積層配列し並列に接続した発熱体を、外筒管に気密的に封入してなる棒状のＰＴＣヒーター装置の製造方法において、円筒状に形成されてなる複数のＰＴＣ素子と、該ＰＴＣ素子各々の間、および、両端面に配置される電極板となるブラケットと、該ブラケット間を繋いで１本の板状あるいは棒状に形成される給電通路となる１対の給電部材とにより、前記ＰＴＣ素子を積層して発熱体エレメントを形成する発熱体エレメント製造段階と、前記発熱体エレメント製造段階で製造された発熱体エレメント、および、絶縁材を外筒管に挿入し封止するヒーター装置組立て段階と、を含むことを特徴とするＰＴＣヒーター装置の製造方法。
【請求項８】
前記発熱体エレメント製造段階は、第一の給電部材の一方端部に接続した第一のブラケットに、第一のＰＴＣ素子の一方面側を接続する第一工程と、第二の給電部材の一方端部に接続した第二のブラケットと、前記第一のＰＴＣ素子の他面側とを接続する第二工程と、一方面側を第三のブラケットに接続した第二のＰＴＣ素子の他面側を、前記第二のブラケットに接続すると共に、該第三のブラケットを第一の給電部材に接続する第三の工程と、一方面側を第四のブラケットに接続した第三のＰＴＣ素子の他面側を、前記第三のブラケットに接続すると共に、該第四のブラケットを第二の給電部材に接続する第四の工程と、これに続き、前記第三の工程、及び、第四の工程と同様な工程を積層するＰＴＣ素子の数量分繰り返す工程よりなる請求項７のＰＴＣヒーター装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−４５０８７（Ｐ２０１０−４５０８７Ａ）
【公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０６５６０（Ｐ２００８−２０６５６０）
【出願日】平成２０年８月１１日（２００８．８．１１）
【出願人】（３９９１３３７０７）株式会社八光電機製作所 (15)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月１１日（２００８．８．１１）
【出願人】（３９９１３３７０７）株式会社八光電機製作所 (15)
【Ｆターム（参考）】
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