(57)【要約】【課題】低コストで安全な面状発熱体を提供することを目的とする。【解決手段】電気絶縁性材料からなる基材２と、基材２上に配設した高分子抵抗体３と、高分子抵抗体３に給電する電極４と、高分子抵抗体３と電極４とを覆い基材２と接着される電気絶縁性材料からなる被覆材５とを備え、電極４は、熱収縮性を有する材料からなる芯線４ａと、芯線４ａに螺旋状に巻回した導線４ｂとから構成することにより、簡単な構成で、低コストで安全な面状発熱体を提供できる。【選択図】図１
2014160587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気絶縁性材料からなる基材と、前記基材に配設した高分子抵抗体と、前記高分子抵抗体に給電する電極と、前記高分子抵抗体と前記電極とを覆い前記基材と接着される電気絶縁性材料からなる被覆材とを備え、前記電極は、熱収縮する構成としたことを特徴とする面状発熱体。
【請求項２】
前記電極は、熱収縮性を有する材料からなる芯線と、前記芯線に螺旋状に巻回した導線とから構成したことを特徴とする請求項１に記載の面状発熱体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、暖房器具やその他加熱器具の発熱体として有用な面状発熱体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。なかでも導電性物質と樹脂との組合せにより、自己温度制御機能を示すＰＴＣ発熱体（正の抵抗温度特性を意味する英語Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔの略を意味する）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。
【０００３】
ＰＴＣ特性を有する面状発熱体１１は、例えば、図８及び図９に示すように、電極細線１２が被覆電材１３で被覆された直線状の電極１４に、高分子抵抗体１５を熱溶着して形成されている。電極細線１２を覆う被覆電材１３と高分子抵抗体１５は共に熱可塑性樹脂とカーボン等の導電性粒子から形成されている。高分子抵抗体１５と電極１４は、両面から電気絶縁性材料からなる基材１６で覆うことにより、面状発熱体１１が構成される。面状発熱体１１は連続的にシート状に形成され、用途に合わせて適宜寸法に切断される（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
切断した面状発熱体１１は、図８に示すように、面状発熱体１１の一方の切断面の電極１４にリード線１７を接続すると共に、両方の切断面に絶縁処理を行っている。切断面の絶縁処理としては、ホットメルトを塗布した電気絶縁性材料からなる封止材１８により切断面を封止する方法などが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−８４８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、封止材１８を必要とすると共に、封止処理工程を必要とし、コストアップになる問題がある。また、切断面を封止材１８により封止する際に気泡が生じた場合、長期使用による高分子抵抗体の変質や、封止材１８の剥がれなどの安全上、品質上の問題が生じる虞がある。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたもので、低コストで安全な面状発熱体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するために、電気絶縁性材料からなる基材と、前記基材に配設した高分子抵抗体と、前記高分子抵抗体に給電する電極と、前記高分子抵抗体と前記電極とを覆い前記基材と接着される電気絶縁性材料からなる被覆材とを備え、前記電極は、熱収縮する構成とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、簡単な構成で、低コストで安全な面状発熱体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１における面状発熱体のラミネート加工後の状態を示す概略構成図、（ｂ）面状発熱体の熱処理工程後の状態を示す概略構成図
【図２】本実施の形態１における面状発熱体の図１（ｂ）のＡ−Ａ断面図
【図３】本実施の形態１における面状発熱体の電極の側面図
【図４】本実施の形態１における面状発熱体のラミネート加工設備の概略図
【図５】（ａ）本実施の形態１における面状発熱体の熱処理加工前の図１(ｂ)のＢ−Ｂ断面図、（ｂ)面状発熱体の熱処理加工後の図１(ｂ)のＢ−Ｂ断面図
【図６】（ａ）本発明の実施の形態２における面状発熱体のラミネート加工後の状態を示す概略構成図、（ｂ）面状発熱体の熱処理工程後の状態を示す概略工製図
【図７】本実施の形態２における面状発熱体のラミネート加工設備の概略図
【図８】従来の面状発熱体を示す平面図
【図９】従来の面状発熱体を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
第１の発明は、電気絶縁性材料からなる基材と、前記基材に配設した高分子抵抗体と、前記高分子抵抗体に給電する電極と、前記高分子抵抗体と前記電極とを覆い前記基材と接着される電気絶縁性材料からなる被覆材とを備え、前記電極は、熱収縮する構成としたものである。
【００１２】
この構成により、面状発熱体の製造工程において、面状発熱体を加熱処理することにより、電極が収縮し、電極が基材と被覆材の内部へ入り込み、基材と被覆材の端縁が封止される。したがって、封止材を用いることなく、切断面を封止することができ、コスト低減が可能となり、気泡の巻き込みを抑制でき、安全性向上、品質向上が図れる。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明において、前記電極は、熱収縮性を有する材料からなる芯線と、前記芯線に螺旋状に巻回された導線とから構成したものである。
【００１４】
この構成により、面状発熱体の加熱処理により、芯線が収縮し、芯線の収縮に追従して芯線に巻装された導線が収縮するので、電極を収縮させることができる。
【００１５】
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、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における面状発熱体の概略構成図で、図１（ａ）は面状発熱体のラミネート加工後の状態を示し、図１（ｂ）は面状発熱体の熱処理工程後の状態を示している。図２は図１（ｂ）のＡ−Ａ断面図、図３は電極の側面図、図４はラミネート加工設備の概略図、図５は熱処理加工を示す概略図で、図５（ａ）は熱処理加工前の面状発熱体を示す図１(ｂ)のＢ−Ｂ断面図、図５(ｂ)は熱処理加工後の面状発熱体を示す図１(ｂ)のＢ−Ｂ断面図である。
【００１７】
面状発熱体１は、ポリエチレンテレフタレート等の電気絶縁性材料からなる基材２と、基材２上に配設した高分子抵抗体３と、高分子抵抗体３に給電する一対の電極４と、高分子抵抗体３及び電極４を覆い、基材２に熱溶着されるポリエチレンテレフタレート等の電気絶縁性材料からなる被覆材５とから構成されており、被覆材５の基材２側の面には、ホットメルト６が塗布されている。本実施の形態においては、高分子抵抗体３として、ＰＴＣ特性を有する高分子抵抗体を用いている。
【００１８】
図３は、実施の形態１における電極４の側面図である。電極４は、芯線４ａと、芯線４ａが外周に螺旋状に巻回した導線４ｂから構成しており、導線４ｂは、図３に示すように、間隔を有した状態に巻回している。
【００１９】
芯線４ａとしては、熱収縮を起こす絶縁性線材が使用できる。具体的には、ポリエステル、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトレリル、ポリウレタン、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、ポリ乳酸繊維などの耐熱性を有する有機材料が使用できる。
【００２０】
導線４ｂとしては、従来公知のものを使用することができ、例えば、銅線、ニッケル線、銅合金線、アルミニウム線、鉄線などが使用できる。導線４ｂは、１本の素線から構成してよく、複数の素線を縒り合せたもので構成してもよい。
【００２１】
図４に実施の形態１のラミネート加工設備の概略図を示している。
【００２２】
ラミネート加工設備は、基材２と高分子抵抗体３と電極４と被覆材５とを連続的に貼り合わせ、シート状に加工する設備である。７はラミネートロールで、約１８０℃に加熱されている。ラミネートロール７が回転することにより、基材２とホットメルトが塗布された被覆材５が引き込まれる構成となっている。被覆材５のホットメルト６が塗布された面が基材２側である。
【００２３】
基材２と被覆材５との間に、電極４を所定の間隔を有して配設すると共に、予め所定の大きさに形成した高分子抵抗体３を電極４に接触するように配置し、その状態でラミネートロール７の間に導入する。ラミネートロール７により加熱、加圧することにより、基材２と被覆材５をホットメルト６により貼り合わせ、基材２と被覆材５との間に高分子抵抗体３と電極４を密封する。このラミネート加工後、冷却してホットメルト６を固化させて基材２と高分子抵抗体３と電極４と被覆材５とを一体化し、用途に応じたサイズに切断する。切断した高分子抵抗体３の状態を図１（ａ）に示している。
【００２４】
所定サイズに切断した面状発熱体１は、高分子抵抗体３の抵抗値を安定化させるために熱処理工程を行う。
【００２５】
熱処理工程における熱処理温度は、ホットメルト６の融点以上で、電極４の芯線４ａが収縮する温度以上に設定している。
【００２６】
熱処理工程は、図５（ａ）に示すように、面状発熱体１の変形を阻止するために面状発熱体１上にステンレス板８を載置した状態で面状発熱体１を加熱する。面状発熱体１がホットメルト６の融点まで加熱され、電極４の芯線４ａの収縮する温度に達すると、電極４が収縮し、電極４の両端が基材２と被覆材５の両端縁より内側に移動する。電極４が移動した空間には、溶融したホットメルト６が流れ込み、面状発熱体１の両端が封止される。この状態で冷却すると、ホットメルトが再び固化し、基材２と被覆材５の両端縁が密閉される。電極４が収縮した状態を図１(ｂ)及び図５(ｂ)に示している。
【００２７】
高分子抵抗体３の抵抗値を安定化させるための熱処理工程と同時に、面状発熱体１の両端を封止することができ、作業工程を簡素化することができる。面状発熱体１の両端を封止するための別部品が不要となり、面状発熱体１を安価に提供することができる。
【００２８】
なお、ステンレス板８は、電極４に対応する位置に溝を形成することが好ましい。溝を形成することにより、ステンレス板８によって面状発熱体１のほぼ全面を押さえることができ、より確実に面状発熱体１の変形を阻止できると共に、電極４の芯線４ａが収縮する
のが妨げられることがない。また、溝には、電極４の長手方向中央部分を押える押え部を形成することが好ましい。溝に電極４の長手方向中央部分を押える押え部を形成することにより、電極４が長手方向中央部分を中心として収縮するので、電極４の両端が面状発熱体１の両端で略均一に収縮するように構成することができる。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２を図６および図７に基づいて以下に説明する。実施の形態２において実施の形態１と同一部品は同一符号を付して説明を省略する。
【００２９】
図６は本発明の実施の形態２における面状発熱体の概略構成図で、図６（ａ）は面状発熱体のラミネート加工後の状態を示し、図６（ｂ）は面状発熱体の熱処理工程後の状態を示している。図７はラミネート加工設備の概略図である。
【００３０】
実施の形態１では、図４に示すラミネート加工工程において、予め所定の長さに形成した高分子抵抗体３を供給したが、実施の形態２では、長尺状に形成した高分子抵抗体９を連続して供給する構成としている。
【００３１】
図７に示すラミネート加工設備において、実施の形態１と同様に、ラミネートロール７は、約１８０℃に加熱されており、ラミネートロール７が回転することにより、基材２とホットメルト６が塗布された被覆材５が引き込まれる構成となっている。
【００３２】
基材２と被覆材５との間に、電極４が所定の間隔を有した状態で引き込まれる共に、電極４に接触するように高分子抵抗体９が張力を掛けられた状態でラミネートロール７の間に導入される。ラミネートロール７により加熱、加圧することにより、基材２と被覆材５をホットメルト６により貼り合わせ、基材２と被覆材５との間に高分子抵抗体９と電極４を密封する。このラミネート加工後、冷却して基材２と高分子抵抗体３と電極４と被覆材５とを一体化し、用途に応じたサイズに切断する。切断した状態の面状発熱体１０を図６（ａ）に示す。
【００３３】
所定サイズに切断した面状発熱体１０は、実施の形態１と同様に、高分子抵抗体９の抵抗値を安定化させる熱処理工程を行う。
【００３４】
熱処理工程は、実施の形態１と同様に、面状発熱体１０の変形を阻止するために面状発熱体１０上にステンレス板を載置した状態で面状発熱体１０の加熱を行う。実施の形態２のステンレス板は、面状発熱体１０の高分子抵抗体９および電極４が配置されていない部分を押える構成になっている。
【００３５】
面状発熱体１０がホットメルト６の融点まで加熱され、電極４の芯線４ａの収縮する温度に達すると、電極４が収縮し、電極４の両端が基材２と被覆材５の両端縁より内側に移動する。また、ホットメルト６が固化した状態では、高分子抵抗体９はホットメルト６によりラミネート加工時の張力により引っ張られた状態に保持されているが、ホットメルト６が溶融することにより元の状態に収縮し、高分子抵抗体９の両端が基材２と被覆材５の両端縁より内側に移動する。電極４と高分子抵抗体９の収縮量はほぼ同じになるように調整している。電極４と高分子抵抗体９が移動した空間には、溶融したホットメルト６が流れ込み、面状発熱体１０の両端が封止される。この状態で冷却すると、ホットメルトが再び固化し、基材２と被覆材５の両端縁が密閉される。電極４及び高分子抵抗体９の両端が移動した状態の面状発熱体１０を図６(ｂ)に示す。
【００３６】
高分子抵抗体９の抵抗値を安定化させるための熱処理工程と同時に、面状発熱体１０の両端を封止することができ、作業工程を簡素化することができる。面状発熱体１０の両端を封止するための別部品が不要となり、面状発熱体１０を安価に提供することができる。
【００３７】
なお、ステンレス板は、面状発熱体１０の長手中央部分を押さえる押え部を形成することが好ましい。押え部で面状発熱体１０の長手方向中央部分の電極４と高分子抵抗体９を押さえることにより、電極４と高分子抵抗体９が長手方向中央部分を中心に収縮し、電極４と高分子抵抗体９の両端が面状発熱体１０の両端で略均一に収縮するように構成することができる。
【００３８】
なお、本発明の実施の形態においては、被覆材５にホットメルト６を塗布しているが、基材２にホットメルト６を塗布してもよく、基材２と被覆材５の両方にホットメルト６を塗布してもよい。
【００３９】
また、本発明の実施の形態においては、高分子抵抗体９の抵抗値を安定化させるための熱処理工程と、電極４を収縮させる熱処理工程を兼用したが、各工程の必要とする温度が異なるように設定して、別々に熱処理を行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
以上のように、本発明にかかる面状発熱体は、分割カット面の絶縁加工を施さず、電気的に安全を保つことができるため、低コストで製造可能な安全性の高い面状発熱体として床暖房器具や露・霜除去用として自動車のドアミラーや洗面台のミラー、車載用バッテリーヒータ、その他部位の暖房装置に供することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１、１０    面状発熱体
２      基材
３、９  高分子抵抗体
４      電極
４ａ    芯線
４ｂ    導線
５      被覆材
６      ホットメルト
【図１】
2014160587.tif 000003
【図２】
2014160587.tif 000004
【図３】
2014160587.tif 000005
【図４】
2014160587.tif 000006
【図５】
2014160587.tif 000007
【図６】
2014160587.tif 000008
【図７】
2014160587.tif 000009
【図８】
2014160587.tif 000010
【図９】
2014160587.tif 000011