(57)【要約】【課題】使用時の快適性を損なうことなく、熱伝達性能の優れた高分子発熱体を提供することを目的とする。【解決手段】ベース側電気絶縁性基材２とカバー側電気絶縁性基材５とで挟持された一対の電極３と、前記一対の電極間に配設されたＰＴＣ特性を有する高分子抵抗体４とを具備し、前記ベース側電気絶縁性基材２及び前記カバー側電気絶縁性基材５の少なくとも一方を高通気性素材で構成した。したがって、伝熱ロスを小さくすることが可能となり、省エネ性に優れ環境にも配慮した高分子発熱体を提供できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース側電気絶縁性基材とカバー側電気絶縁性基材とで挟持された一対の電極と、前記一対の電極間に配設されたＰＴＣ特性を有する高分子抵抗体とを具備し、前記ベース側電気絶縁性基材及び前記カバー側電気絶縁性基材の少なくとも一方を高通気性素材で構成した高分子発熱体。
【請求項２】
高通気性素材が温度感応性を有する請求項１記載の高分子発熱体。
【請求項３】
温度感応性を有する高通気性素材をレーヨンとアクリルとを組み合わせた繊維により形成した請求項２記載の高分子発熱体。
【請求項４】
高通気性素材をそれぞれ異材料からなる縦糸繊維と横糸繊維で構成した請求項１〜３いずれか１項記載の高分子発熱体。
【請求項５】
縦糸にポリエステル繊維を、横糸には表面に凹凸形状を有する繊維をそれぞれ使用した請求項４に記載の高分子発熱体。
【請求項６】
高通気性素材が中空繊維を含む請求項４記載の高分子発熱体。
【請求項７】
中空繊維からなる高通気性素材を中空形状化されたポリエステル綿で構成した請求項６に記載の高分子発熱体。
【請求項８】
ベース側電気絶縁性基材及びカバー側電気絶縁性基材の少なくとも１つが高通気性素材層と絶縁性フィルム層の多層構造からなる請求項１〜７のいずれか１項に記載の高分子発熱体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高分子抵抗体のジュール熱を利用した高分子発熱体に関し、更に詳しくは、発熱体の熱を外部に効率よく伝えるための手段に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から面状発熱体の発熱部として、カーボンブラックや金属粉末、グラファイトなどの導電性物質を樹脂に分散して得られたものが知られている。
【０００３】
なかでも、導電性物質と樹脂の組合せにより、自己温度制御機能を示すＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）発熱体を用いた場合には、温度制御回路が不要となり、部品点数を少なくできるなど、メリットのあるデバイスとして知られている。
【０００４】
これらの構成は、図７，８に示すように、セラミックや絶縁処理された金属板など、筺体構造としての機能を有するベース材１００上に、導電性インキ組成物を印刷、あるいは塗布して得られる電極１０１と、これにより給電される位置に抵抗体インク組成物を印刷、あるいは塗布して得られる抵抗体１０２を設け、さらに電極１０１及び抵抗体１０２を被覆するカバー材１０３で発熱体１０４を形成していた。
【０００５】
電極１０１及び抵抗体１０２は、ベース材１００やカバー材１０３により外界から隔離されるため、長期信頼性を付与されることとなる。
【０００６】
従来から、印刷により高分子抵抗体を形成してこれを発熱体として用いた例としては、露・霜除去用として自動車のドアミラーや洗面台のミラー、床暖房器具等がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
さらに、これら発熱体を高分子フィルムや繊維状の柔軟性材料を用いて構成することにより柔軟性機能を付与させたものも見受けられる（例えば、特許文献２，３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−３７１６９９号公報
【特許文献２】特開２００３−１０９８０４号公報
【特許文献３】特開２００５−１７４６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の発熱体では柔軟性を発現させるための構成材料として、発熱体を保護、被覆する役目と風合いなどを考慮して一般的な織布や不織布などが多用されていた。例えば、座席用ヒータなどに用いられる場合は、織布や不織布で被覆された発熱体はさらにクッション材などを介して人体と接触する場合が多かった。
【００１０】
しかしながら、人体に直接接触する部位への応用も今後、益々増大することから、更なる快適性、熱伝達性にも考慮した材料が求められている。
【００１１】
特に、省エネ性にも充分配慮しながらの使用を想定した場合、発熱体からの熱を効率よく外部に伝える素材を選定する必要があるが、現在は発熱体自体の開発が中心であり、周
辺部材に関する充分な検討はなされていなかった。
【００１２】
一方地球環境への配慮の点から省エネ性を実現するための素材が数多く登場している。具体的にはクールビズやウォームビズといった素材に関するものであり、様々な素材が提案されている。
【００１３】
上記従来の技術の問題点に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、使用時の快適性を損なうことなく、熱伝達性能の優れた高分子発熱体を提供することを目的とするもので、特にヒータの表皮材の素材や構成を検討することにより有効となることを見出したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記従来の課題を解決するための本発明の高分子発熱体は、ベース側電気絶縁性基材とカバー側電気絶縁性基材に挟持してなる一対の電極と、前記一対の電極間に配設されたＰＴＣ特性を有する高分子抵抗体とを備え、前記ベース側電気絶縁性基材及び前記カバー側電気絶縁性基材の少なくとも１つが高通気性素材を有するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の高分子発熱体は、高通気性を示す電気絶縁性基材を外皮材とする高分子発熱体であり、人体などと直接接触させる際に、高効率で快適に熱を伝えることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１における高分子発熱体の平面図
【図２】図１のＸ−Ｙ断面図
【図３】本発明の実施の形態２における高分子発熱体の平面図
【図４】図３のＸ−Ｙ断面図
【図５】本発明の実施の形態３における高分子発熱体の平面図
【図６】図５のＸ−Ｙ断面図
【図７】従来の高分子発熱体の平面図
【図８】図７のＸ−Ｙ断面図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
第１の発明は、ベース側電気絶縁性基材とカバー側電気絶縁性基材に挟持してなる一対の電極と、この一対の電極間に配設されたＰＴＣ特性を有する高分子抵抗体とを備え、ベース側電気絶縁性基材及びカバー側電気絶縁性基材の少なくとも１つが高通気性素材を有してなり、伝熱ロスを小さくすることが可能となり、省エネ性に優れ環境にも配慮した高分子発熱体を提供できる。
【００１８】
第２の発明は、特に、第１の発明の高分子発熱体において、高通気性素材が、温度感応性を示すものであり、低温状態では繊維の網目が閉じているが、高温状態では湿度の影響を受け網目が開くため、直接温度因子による影響ではないが間接的に温度上昇によりその効果を発揮することができるものであり、特に高温時の通気性を良好に保つことが可能となるものである。
【００１９】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明の高分子発熱体において、温度感応性を示す高通気性素材が、レーヨンとアクリルを組み合わせた繊維により形成され、ソフトな風合いを兼ね備えると共に省エネ性を発揮することができる高品質な高分子発熱体を提供できる。
【００２０】
第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか一つ発明の高分子発熱体において、高通気性素材がそれぞれ異材料からなる縦糸繊維と横糸繊維を含む構成からなることにより、生地に空間ができやすい構造となり、高い通気性を実現させることができる。
【００２１】
第５の発明は、特に、第４の発明の高分子発熱体において、それぞれ異材料からなる縦糸繊維と横糸繊維を含む構成からなる高通気性素材が、縦糸にポリエステル繊維を、横糸には表面に凹凸形状を有する綿糸よりなる繊維を用いることによって、繊維表面に凹凸を簡易に作成でき、結果この構造により生地に空間ができ、高い通気性を実現できる。
【００２２】
第６の発明は、特に、第１〜５のいずれか一つの発明の高分子発熱体において、高通気性素材が、中空繊維を含むものからなり、軽量化と快適性の両立を図ることが可能となる。
【００２３】
第７の発明は、特に、第６の発明の高分子発熱体において、中空繊維からなる高通気性素材が中空形状化されたポリエステル綿からなり、通気性と軽量性を備えた生地を得ることができる。
【００２４】
第８の発明は、特に、第１から第７のいずれか１つの発明の高分子発熱体において、ベース側電気絶縁性基材及び前記カバー側電気絶縁性基材の少なくとも１つが、高通気性素材層と絶縁性フィルム層の多層構造からなるものであり、高分子抵抗体材料の製法、たとえば印刷方式や押し出し方式の如何に関わらず、絶縁性基材として用いることが可能であり、柔軟性、快適性、省エネ性に優れた高分子発熱体を提供することが可能となる。
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２６】
（実施の形態１）
図１，２において、高分子発熱体１は、ベース側電気絶縁性基材２上に、一対の電極３，３’と高分子抵抗体４を配置し、これらをカバー側電気絶縁性基材５で覆って構成したものである。
【００２７】
前記ベース側電気絶縁性基材２及びカバー側電気絶縁性基材５としては同じ種類のものを用いた。つまり、ベンベルグ（レーヨンの一種）とマイクロ抗ピルアクリル（非常に細いアクリル）を組み合わせた繊維で作製されたものを用いた。
【００２８】
そして、ベース側電気絶縁性基材２の片側面に高分子抵抗体４を熱融着により配置し、その後電極３，３’を高分子抵抗体４に熱融着させ、最後にカバー側電気絶縁性基材５を熱融着させ高分子発熱体１を作製した。
【００２９】
電極３，３’としては、直径０．０６ｍｍの錫メッキ銅線を１９本撚って得たものである。なお電極３，３’に給電するためのリード線は省略した。
【００３０】
高分子抵抗体４は下記の材料、手順により混練物を作成後、カレンダー加工によりベース側電気絶縁性基材２上にシート状に熱融着加工することにより得た。
【００３１】
すなわち、高分子抵抗体４は、結晶性樹脂として、エチレン・メタアクリル酸メチル共重合体（商品名「アクリフトＣＭ５０２１」、融点６７℃、住友化学株式会社製）３０部と、エチレン・メタアクリル酸共重合体（商品名「ニュクレルＮ１５６０」、融点９０℃、三井・デュポンポリケミカル株式会社製）３０部と、エチレン・メタアクリル酸共重合体金属配位物（商品名「ハイミラン１７０２」、融点９０℃、三井・デュポンポリケミカ
株式会社製）４０部とで構成した。
【００３２】
この結晶性樹脂３５重量％と、反応性樹脂（商品名「ボンドファースト７Ｂ」、住友化学株式会社製）２重量％と、２種類の導電体として、カーボンブラック（商品名「プリンテックスＬ」、１次粒子径２１ｎｍ、デグサ社製）２５重量％と、グラファイト（商品名「ＧＲ１５」、鱗状黒鉛、日本黒鉛株式会社製）１８重量％と、難燃剤（商品名「レオフォスＲＤＰ」、リン酸エステル系液状難燃剤、味の素株式会社製）２０重量％により混練物Ａを作製した。
【００３３】
次に、エラストマーとして、スチレン系熱可塑性エラストマー（商品名「タフテックＭ１９４３」）、旭化成エンジニアリング株式会社製）４０重量％と、カーボンブラック（商品名「＃１０Ｂ」、１次粒子径７５ｎｍ、三菱化学株式会社製）４５重量％と炭化タングステン（井澤金属株式会社製）１３重量％と、溶融張力向上剤として、メタアクリル酸アルキル・アクリル酸アルキル共重合物と４フッ化エチレン共重合物との混合物（商品名「メタブレンＡ３０００」、三菱レーヨン株式会社製）２重量％から混練物Ｂを作製した。
【００３４】
そして、混練物Ａと混練物Ｂとを等量と、離型剤として変性シリコーンオイル２重量％と流動性付与剤として、メタアクリル酸アルキル・アクリル酸アルキル共重合物２重量％とを混練して高分子抵抗体４を作製した。
【００３５】
電極３，３’は、相対向するように幅の広い一対（電気的に正側と負側）を面状発熱体１の長手方向の外側部に沿って配置され、高分子抵抗体４に電流を流すことにより、発熱させる。
【００３６】
本実施の形態において、高分子抵抗体４はＰＴＣ特性を有し、温度が上昇すると抵抗値が上昇し、所定の温度になるように自己温度調節機能を有するようになり、温度コントロールが不要で安全性の高い面状発熱体１としての機能を有するようになる。
【００３７】
本高分子発熱体１においては、ベース側電気絶縁性基材２とカバー側電気絶縁性基材５の両面ともに、高通気性素材のものを用いた構成からなり、どちらの面を人体と接触するように配置した場合においても、熱ロスが少なく、柔軟性、風合い性の良好な高分子発熱体となることがわかった。
【００３８】
また、高通気性素材としては、温度感応性を示す素材や、それぞれ異繊維材料からなる縦糸繊維と横糸繊維を含む構成からなる素材、中空繊維を含む素材を挙げることができる。
【００３９】
さらに、高通気性素材は温度感応性を示すものが好ましい。素材としては、湿度の影響により繊維の網目が開閉、伸縮するものを利用することができる。例えば旭化成株式会社製の「サーモギア」繊維などを挙げることができ、温度が低い場合には繊維の網目が閉じた状態を保持しているが、温度が高くなると汗や湿気を感知して網目が開く原理を利用したものである。
【００４０】
本実施の形態の高分子発熱体１に温度感応性を示す素材を用いる場合には、発熱状況に応じて、人体からの発熱により生じる汗や湿気を感じ取ることにより、素材の網目が開くこととなり、結果として、一定時間経過後には高分子発熱体１と人体との間の通気性が良好となるために、伝熱効率を高めることができる。
【００４１】
（実施の形態２）
図３，４は実施の形態２を示し、高分子発熱体１１は、ベース側電気絶縁性基材１２上に、一対の櫛歯状電極１３，１３’と高分子抵抗体１４を配置し、これらをカバー側電気絶縁性基材１５で覆って構成したものである。
【００４２】
ベース側電気絶縁性基材１２及びカバー側電気絶縁性基材１５は、それぞれ高通気性素材層１２ａ，１５ａと絶縁性フィルム層１２ｂ，１５ｂの２層構造からなるものを用いた。
【００４３】
高通気性素材層１２ａ，１５ａとしては、ベース側電気絶縁性基材１２とカバー側電気絶縁性基材１５の両方とも縦糸にポリエステル長繊維とエジプト綿を、横糸に表面に通気性の高い隙間を持たせることができる「シャミラン」糸とエジプト綿を用いた素材のものを用いた。
【００４４】
絶縁性フィルム層１２ｂ，１５ｂとしては、インフレーション法を用いて作成したもので、オレフィン系の熱可塑性樹脂（ＰＰと優れた相溶性を示すＰＰの軟質化材を含む樹脂）と、耐熱性を発現させるための熱可塑性樹脂（エチレン及びプロピレンを直接反応させて得られた重合型ＴＰＯ）と、電極や抵抗体との接触特性が良好となるオレフィン系の接着性樹脂（無水マレイン酸成分を含むエチレン成分を含む樹脂）の混練物からなり、合計３種の樹脂ブレンドからなるフィルムで、貼り合わせ後のフィルムの厚みとしては６０−７０ミクロンのものを得、高通気性素材１２ａ，１５ａの片側面に熱融着させた。
【００４５】
このベース側電気絶縁性基材１２上に銀ペーストの印刷・乾燥により一対の電極１３と、電極１３により給電される位置にＰＴＣ抵抗体インクの印刷・乾燥により高分子抵抗体１４を作製した。
【００４６】
高分子抵抗体１４は、発熱温度が約４０℃程度に成るように作製されており、エチレン酢酸ビニル共重合体を２種類組み合わせ、カーボンブラックを混練・架橋したものにアクリロニトリルブチルゴムをバインダーとして溶剤でインク化することにより得、カバー側電気絶縁性基材１５を前述した電極１３及び高分子抵抗体１４に貼り合わせた。
【００４７】
本高分子発熱体１１においては、ベース側電気絶縁性基材１２とカバー側電気絶縁性基材１５の両面ともに高通気性素材層１２ａ，１５ａと絶縁性フィルム層１２ｂ，１５ｂを有する２層構造からなるものであるが、高通気性素材層１２ａ，１５ａが外側と接触する構造となっており、どちら側の面を人体と接触するように配置した場合においても、熱ロスが少なく、柔軟性、風合い性の良好な高分子発熱体１１となることがわかった。
【００４８】
（実施の形態３）
図５，６は実施の形態３を示し、高分子発熱体２１は、ベース側電気絶縁性基材２２上に、一対の櫛歯状電極２３，２３’と高分子抵抗体２４を配置し、これらをカバー側電気絶縁性基材２５で覆って構成したものである。
【００４９】
ベース側電気絶縁性基材２２として、高通気性素材層２２ａと絶縁性フィルム層２２ｂの２層構造からなるものを、カバー側電気絶縁性基材２５としては絶縁性フィルム層２５ｂのみからなるものを用いた。
【００５０】
高通気性素材層２２ａとしては、中空形状にしたポリエステル綿と、細繊度の綿を混紡させた糸からなる素材のものを用いた。
【００５１】
ベース側電気絶縁性基材２２の絶縁性フィルム層２２ｂ及びカバー側電気絶縁性基材２５の絶縁フィルム層２５ｂは、シート押出成形装置を用いて作成したもので、オレフィン
系の熱可塑性樹脂（ＰＰと優れた相溶性を示すＰＰの軟質化材を含む樹脂）と、耐熱性を発現させるための熱可塑性樹脂（エチレン及びプロピレンを直接反応させて得られた重合型ＴＰＯ）と、電極や抵抗体との接触特性が良好となるオレフィン系の接着性樹脂（無水マレイン酸成分を含むエチレン成分を含む樹脂）の混練物からなり、合計３種の樹脂ブレンドからなるフィルムであり、貼り合わせ後のフィルムの厚みとしては５０−６０ミクロンのものとした。
【００５２】
ベース側電気絶縁性基材２２にあっては、その高通気性素材２２ａの片側面に絶縁性フィルム層２２ｂを熱融着させる。
【００５３】
このベース側電気絶縁性基材２２上に銀ペーストの印刷・乾燥により一対の電極２３，２３’と、これら電極２３，２３’により給電される位置にＰＴＣ抵抗体インクの印刷・乾燥により高分子抵抗体２４を作製した。
【００５４】
高分子抵抗体２４は、発熱温度が約４０℃程度に成るように作製されており、エチレン酢酸ビニル共重合体を２種類組み合わせ、カーボンブラックを混練・架橋したものにアクリロニトリルブチルゴムをバインダーとして溶剤でインク化することにより得、前述の方法で得た絶縁性フィルム層２５ｂからなるカバー側電気絶縁性基材２５を電極２３，２３’及び高分子抵抗体２４に貼り合わせた。
【００５５】
本高分子発熱体２１においては、ベース側電気絶縁性基材２２のみが高通気性素材層２２ａと絶縁性フィルム層２２ｂを有する２層構造からなるものであり、こちらの面を人体と接触するように配置したところ、熱ロスが少なく、柔軟性、風合い性の良好な高分子発熱体となることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
以上のように本発明に係る高分子発熱体によれば、人体などと直接接触させる際に、高効率で快適に熱を伝えることが可能で、暖房器具などに応用すれば高い省エネ性能を実現できる。
【符号の説明】
【００５７】
１，１１，２１  高分子発熱体
２，１２，２２  ベース側電気絶縁性基材
３，１３，２３  電極
４，１４，２４  高分子抵抗体
５，１５，２５  カバー側電気絶縁性基材
１２ａ，１５ａ  高通気性素材層
１２ｂ，１５ｂ  絶縁性フィルム層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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