(57)【要約】【課題】本発明のヒータは、加熱対象の表面を均一に加熱することが可能なヒータ及びヒータの製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】加熱対象の表面に設けられた導電性材料からなる薄膜状の抵抗層１１を備え、抵抗層１１は、前記加熱対象の表面を露出させる線状をなすスリット部１２が形成されることにより、第一端部１０１と第二端部１０２とにわたって延びる回路状をなしており、第一端部１０１と第二端部１０２との間に電圧を印加する電源部を備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱対象の表面に設けられた導電性材料からなる薄膜状の抵抗層を備え、
該抵抗層は、前記加熱対象の表面を露出させる線状をなすスリット部が形成されることにより、第一端部と第二端部とにわたって延びる回路状をなしており、
前記第一端部と前記第二端部との間に電圧を印加する電源部を備えることを特徴とするヒータ。
【請求項２】
前記抵抗層は、導電性材料からなるメッキ層であることを特徴とする請求項１に記載のヒータ。
【請求項３】
加熱対象の表面に導電性材料によって薄膜状をなす抵抗層を形成する抵抗層形成工程と、
該抵抗層に前記加熱対象の表面を露出させるよう線状をなすスリット部を形成するスリット形成工程とを備え、
該スリット形成工程は、前記抵抗層が第一端部と第二端部とにわたって延びる回路状をなすように前記スリット部を形成することを特徴とするヒータの製造方法。
【請求項４】
前記抵抗層形成工程は、導電性材料を前記加熱対象の表面にメッキ処理することにより形成されることを特徴とする請求項３に記載のヒータの製造方法。
【請求項５】
前記スリット形成工程は、前記スリット部を形成する部分が開口されたマスク材を前記抵抗層に積層し、前記マスク材の上からブラスト加工をすることを特徴とする請求項３から４のいずれか一項に記載のヒータの製造方法。
【請求項６】
前記マスク材が、光造形によって形成されることを特徴とする請求項５に記載のヒータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒータ、及び該ヒータの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
構造物の表面を加熱する際には、電気的に加熱するヒータが用いられている。構造物の表面を加熱するヒータとしては薄膜ヒータ、厚膜ヒータ、シーズヒータ等が挙げられる。
【０００３】
このようなヒータとして、例えば、特許文献１には、基板の表面にシルクスクリーン法によって誘電体層を形成し、さらに、誘電体層の上から抵抗層を不連続なパターンで形成した上から絶縁層を覆うことで厚膜ヒータを得ることが可能な技術が開示されている。このようなヒータを用いることで、構造物の表面を加熱するヒータを容易に設置することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３９４９５７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のヒータは、基板上に誘電体層や抵抗層等を用いてヒータを形成しているため、ヒータとしての厚みが増してしまう。ヒータが厚い場合、複雑な形状をなす構造物の表面にはなじませることが難しく、構造物の表面に沿って密着させて取り付けることが困難になってしまう。
【０００６】
また、厚みの薄いヒータとしてシート状の薄膜ヒータが挙げられるが、このようなヒータも複雑な三次元曲面を有する構造物においては表面に沿って密着するよう取り付けることは困難である。そのため、部分的にヒータが構造物の表面から浮いてしまい、構造物の表面を均一に加熱することが困難であるという問題を有している。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、加熱対象の表面を均一に加熱することが可能なヒータ及び該ヒータの製造方法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】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明の一態様に係るヒータは、加熱対象の表面に設けられた導電性材料からなる薄膜状の抵抗層を備え、該抵抗層は、前記加熱対象の表面を露出させる線状をなすスリット部が形成されることにより、第一端部と第二端部とにわたって延びる回路状をなしており、前記第一端部と前記第二端部との間に電圧を印加する電源部を備えることを特徴とする。
【０００９】
このようなヒータよれば、加熱対象が複雑な形状の表面をなしていても、加工対象の表面に抵抗層を形成し、加工対象の表面形状に合わせてスリット部を形成することで、加熱対象の表面に沿うようにヒータを容易に形成することができる。そのため、ヒータを加工対象の表面に密着させるよう、加工対象の表面に対して均一に設置することができる。これにより、加熱対象の表面を均一に加熱することが可能となる。
【００１０】
また、本発明の他の態様に係るヒータは、前記抵抗層は、導電性材料からなるメッキ層であることを特徴とする。
【００１１】
このようなヒータよれば抵抗層がメッキ層で形成されていることで均一な膜厚の非常に薄い膜を抵抗層として加熱対象の表面に容易に形成することができる。そのため、抵抗層を非常に薄く均一に形成することで、抵抗層の電気抵抗を高めて発熱効率を向上させることができる。これにより、加熱対象の表面を効率的かつ均一に加熱することができる。
【００１２】
さらに、本発明の一の態様に係るヒータの製造方法は、加熱対象の表面に導電性材料によって薄膜状をなす抵抗層を形成する抵抗層形成工程と、該抵抗層に前記加熱対象の表面を露出させるよう線状をなすスリット部を形成するスリット形成工程とを備え、該スリット形成工程は、前記抵抗層が第一端部と第二端部とにわたって延びる回路状をなすように前記スリット部を形成することを特徴とする。
【００１３】
このようなヒータの製造方法によれば、加熱対象が複雑な形状をなしていても、抵抗層形成工程によって加熱対象の表面に抵抗層を形成することができる。そして、スリット形成工程によって、加熱対象の表面形状に沿ってスリット部を形成することができる。これらによって、加熱対象の表面に沿って密着するヒータを容易に形成することができる。そして、加熱対象の表面に密着するようにヒータを形成することで、ヒータが加熱対象の表面になじまずに剥離するという現象が起きず、加熱対象である構造物の表面の全域にわたってヒータを均一に設置することができる。これにより、加熱対象の表面を均一に加熱することが可能となる。
【００１４】
また、本発明の他の態様に係るヒータの製造方法は、前記抵抗層形成工程は、導電性材料を前記加熱対象の表面にメッキ処理することにより形成されることを特徴とする。
【００１５】
このようなヒータの製造方法によれば、抵抗層をメッキ処理によって形成することで、抵抗層を非常に薄い薄膜としながら均一な膜厚の抵抗層を加熱対象の表面に容易に形成することができる。即ち、メッキ処理では非常に薄い層を形成する場合であっても、均一に層を形成するための調整が容易であるため、非常に薄い抵抗層を容易に形成することができる。そして、非常に薄く抵抗層を形成することで、抵抗層の電気抵抗を高めて発熱効率を向上させることができる。これにより、加熱対象の表面を効率的かつ均一に加熱することができる。
【００１６】
さらに、本発明の他の態様に係るヒータの製造方法は、前記スリット形成工程は、前記スリット部を形成する部分が開口されたマスク材を前記抵抗層に積層し、前記マスク材の上からブラスト加工をすることを特徴とする。
【００１７】
このようなヒータの製造方法によれば、スリット形成工程が、マスク材の上からブラスト加工を実施することで、マスク材で抵抗層を保護し傷つけず任意の場所にのみスリット部を容易に形成することができる。そして、ブラスト加工によりスリット部を形成することで、スリット部となる部分の抵抗層のみ削り取り、露出された加熱対象の表面を傷つけずにスリット部を形成することができる。これらにより、加熱対象の表面やスリット部を形成しない抵抗層への損傷を抑えつつ、容易にスリット部を形成することが可能となる。
【００１８】
また、本発明の他の態様に係るヒータの製造方法は、前記マスク材が、光造形によって形成されることを特徴とする。
【００１９】
このようなヒータの製造方法によれば、非常に複雑な三次元曲面をなす加熱対象であっても、光造形によって加熱対象の表面に沿って密着するマスク材を容易に形成することができる。これにより、加熱対象の表面が非常に複雑な三次元曲面をなしていても、光造形によってマスク材を形成しその上からブラスト加工を実施することで容易にヒータを形成することが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のヒータによれば、加熱対象の表面に沿って容易にヒータを形成できるため、加熱対象の表面を均一に加熱することが可能なヒータを提供することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の本実施形態に係るヒータを説明する模式図で、同図（ａ）はヒータが形成された構造物の上面図、同図（ｂ）はヒータが形成された構造物の側面図である。
【図２】本発明の本実施形態に係るヒータの製造方法を説明する模式図で、同図（ａ）は抵抗層形成工程を説明する模式図で、同図（ｂ）はスリット形成工程のマスク材を装着した状態を説明する模式図で、同図（ｃ）はスリット形成工程でサンドブラストを施した状態を説明する模式図で、同図（ｄ）はスリット形成工程でサンドブラストを施した後の状態を説明する模式図で、同図（ｅ）はスリット形成工程を実施後のスリット部が形成された状態を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る実施形態のヒータ１について図１（ａ）及び（ｂ）を参照して説明する。
本実施形態のヒータ１は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、加熱対象である構造物２の表面に積層された抵抗層１１と、抵抗層１１に刻まれた溝であるスリット部１２と、抵抗層１１に電圧を印加する電源部１３とを有している。
本実施形態のヒータ１が形成される構造物２は、ＡＢＳ樹脂等の樹脂材料によって構成され、矩形状の板材に円柱部が一体となって形成されている。
抵抗層１１は、構造物２の表面に導電性材料をメッキ処理にて薄膜状をなして被覆させて形成されるメッキ層である。抵抗層１１としてメッキ処理で被覆される導電性材料は、例えば、ニッケルやニッケルクロムが挙げられる。
【００２３】
スリット部１２は、加工対象である構造物２の表面を露出させる溝であり、線状をなして抵抗層１１の表面に形成されている。スリット部１２は、抵抗層１１の任意の一点である第一端部１０１と任意の他点である第二端部１０２とにわたって延びる回路状をなすように形成されている。即ち、第一端部１０１から第二端部１０２までの間をスリット部１２が連続して繋がって設けられている。本実施形態では、複数の第一端部１０１である第一端部１０１ａ〜１０１ｄ及びこれに対応する第二端部１０２である第二端部１０２ａ〜１０２ｄを有しており、スリット部１２が複数の回路をなすように抵抗層１１に形成されている。
【００２４】
電源部１３は、抵抗層１１の第一端部１０１と第二端部１０２との間に電圧を印加しており、公知の電源装置が用いられる。電源部１３は、第一端部１０１を陽極とし、対応する第二端部１０２を陰極として第一端部１０１から第二端部１０２までを並列に接続している。本実施形態では、複数の第一端部１０１ａ〜１０１ｄ及びそれに対応する第二端部１０２ａ〜１０２ｄを有しており、それぞれに対応する電源部１３ａ〜１３ｄまでを有している。しかし、図１（ａ）、（ｂ）には、構成を明確にするため、第一端部１０１ａと第二端部１０２ａとを接続する電源部１３ａと、第一端部１０１ｄと第二端部１０２ｄとを接続する電源部１３ｄをそれぞれ図示している。したがって、本実施形態では、複数の対応する第一端部１０１ｂ、１０１ｃ及び第二端部１０２ｂ、１０２ｃにも図示しない電源部１３ｂ、１３ｃが接続されている。
【００２５】
次に、本発明に係る実施形態のヒータ１の製造方法について図２を参照して説明する。
本実施形態のヒータ１の製造方法は、加熱対象である構造物２の表面に抵抗層１１を形成する抵抗層形成工程Ｓ１と、形成した抵抗層１１を削って溝であるスリット部１２を形成するスリット形成工程Ｓ２とを有している。
抵抗層形成工程Ｓ１は、図２（ａ）に示すように、加熱対象である構造物２の表面に対して導電性材料であるニッケルやニッケルクロムが薄膜状をなすようにメッキ処理して抵抗層１１を形成する。
【００２６】
スリット形成工程Ｓ２は、図２（ｂ）に示すように、構造物２の表面に形成された抵抗層１１の上からスリット部１２を形成する部分が開口したマスク材３を積層し装着する。
マスク材３は、加熱対象である構造物２の表面形状に沿った形状をなしている。マスク材３は、エポキシ等の樹脂材を用いて光造形によって形成されており、構造物２の表面に形成された抵抗層１１に密着するような形状で形成されている。そして、マスク材３は、スリット部１２を形成する部分が線状をなして開口している。マスク材３の開口部分は、形成するスリット部１２と対応するよう第一端部１０１と第二端部１０２とにわたって連続して伸びる回路状をなしている。
【００２７】
次に、スリット形成工程Ｓ２は、図２（ｃ）に示すように、マスク材３が抵抗層１１に積層し装着された構造物２に対して、マスク材３の上から構造物２の表面形状に沿って全面にわたってブラスト加工を施す。ここで実施されるブラスト加工は、サンドブラスト加工であり、サンドブラスター４によってマスク材３の上から構造物２の表面に向かって砂などの研磨材を吹き付けている。
そして、図２（ｄ）、（ｅ）に示すように、ブラスト加工終了後はマスク材３を取り外し、抵抗層１１が第一端部１０１と第二端部１０２とわたって延びる回路状をなすようにスリット部１２は形成されている。
【００２８】
次に、上記構成のヒータ１の作用について説明する。
上記のような本実施形態のヒータ１では、スリット部１２は、樹脂材料によって構成される構造物２の表面を露出させる溝であるため電気が流れない。電気を通さないスリット部１２が回路状に形成されていることで、導電性材料で形成された抵抗層１１に電気回路が形成される。そのため、電源部１３によって電圧が第一端部１０１と第二端部１０２とにわたって印加されると、導電性材料で形成された抵抗層１１にはスリット部１２に沿って電流が流れる。そして、抵抗層１１に電流が流れることで、導電性材料である抵抗層１１は抵抗加熱によって発熱する。抵抗層１１が発熱することでヒータ１として働き、構造物２の表面を加熱する。
【００２９】
上記のようなヒータ１によれば、加熱対象である構造物２が複雑な形状をなしていても、構造物２の表面に抵抗層１１を直接形成し、構造物２の表面形状に沿ってスリット部１２を形成することで、加熱対象である構造物２の表面に沿うようにヒータ１を容易に形成することができる。そのため、構造物２の表面にヒータ１が密着することとなり、ヒータ１が構造物２の表面になじまずに剥離するという現象が起きず、加熱対象である構造物２の表面の全域にわたってヒータ１を均一に設置することができる。これにより、加熱対象である構造物２の表面を均一に加熱することが可能となる。
【００３０】
また、電気を通さない領域が線状をなすスリット部１２だけであるため、ヒータ１における非加熱部はスリット部１２のみとなる。一般的な電気を用いたヒータは、電気を流す電線同士の間隔を離すために非加熱部が数ミリ幅で形成されてしまう。そのため、非加熱部の領域が大きくなって、充分に加熱できない領域が生じ、均一に構造物の表面を加熱することが難しい。しかしながら、抵抗層１１に対して線状をなすスリット部１２は非常に小さい溝で形成できるため、ヒータ１における非加熱部の領域を小さくすることができ、ヒータ１における加熱部を全域にわたって設けることができる。これにより、加熱対象である構造物２の表面をより均一に加熱することができる。
【００３１】
さらに、抵抗層１１がメッキ層で形成されていることで、均一な膜厚の非常に薄い膜を抵抗層１１として加熱対象である構造物２の表面に容易に形成することができる。抵抗層１１を非常に薄く均一に形成することで、抵抗層１１の電気抵抗を高めて発熱効率を向上させることができる。これにより、加熱対象である構造物２の表面を効率的かつ均一に加熱することができる。
【００３２】
また、上記のようなヒータ１の製造方法によれば、加熱対象である構造物２が複雑な形状をなしていても、抵抗層形成工程Ｓ１によって構造物２の表面に抵抗層１１を直接形成することができる。そして、スリット形成工程Ｓ２によって、構造物２の表面形状に沿ってスリット部１２を形成することができる。これらによって、加熱対象である構造物２の表面に沿って密着するヒータ１を容易に形成することができる。そして、構造物２の表面に密着するようにヒータ１を形成することで、ヒータ１が構造物２の表面になじまずに剥離するという現象が起きず、加熱対象である構造物２の表面の全域にわたってヒータ１を均一に設置することができる。これにより、加熱対象である構造物２の表面を均一に加熱することが可能となる。
【００３３】
さらに、抵抗層１１をメッキ処理によって形成することで、均一な膜厚の非常に薄い膜を抵抗層１１として熱対象である構造物２の表面に容易に形成することができる。即ち、メッキ処理では非常に薄い層を形成する場合であっても、均一に層を形成するための調整が容易であるため、非常に薄い抵抗層１１を容易に形成することができる。そして、非常に薄く抵抗層１１を形成することで、抵抗層１１の電気抵抗を高めて発熱効率を向上させることができる。これにより、加熱対象である構造物２の表面を効率的かつ均一に加熱することができる。
【００３４】
また、スリット形成工程Ｓ２が、マスク材３の上からブラスト加工であるサンドブラスト加工を実施することで、マスク材３で抵抗層１１を保護し傷つけず任意の場所にのみスリット部１２を容易に形成することができる。そして、サンドブラスト加工によりスリット部１２を形成し、吹き付ける研磨剤の粒径や吹き付ける強さ等を調整することで、スリット部１２となる部分の抵抗層１１のみ削り取り、露出された加熱対象である構造物２の表面を傷つけずにスリット部１２を形成することができる。これらにより、加熱対象である構造物２の表面やスリット部１２を形成しない抵抗層１１への損傷を抑えつつ、容易にスリット部１２を形成することが可能となる。
【００３５】
さらに、マスク材３を光造形によって形成することで、加熱対象である構造物２の表面が非常に複雑な三次元曲面をなしていても、構造物２の表面に沿って密着するマスク材３を容易に形成することができる。即ち、例えば、構造物２がタービン翼のような複雑な三次元曲面を有していても、容易にマスク材３を形成することができる。これにより、加熱対象である構造物２の表面が非常に複雑な三次元曲面をなしていても、光造形によってマスク材３を形成しその上からサンドブラスト加工を実施することで容易にヒータ１を形成することが可能となる。
【００３６】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、クレームの範囲によってのみ限定される。
【００３７】
なお、本実施形態では、加熱対象は、図１に記載の構造物２に限定されるものではなく、例えば、タービン翼等の複雑な形状をなす物体を加熱対象としても良い。
また、抵抗層１１は、メッキ処理によって形成することに限定されるものではなく、例えば、導電性塗料を塗装することで形成しても良い。導電性塗装は、電気を通すことが可能な塗料であれば良い。このような塗料は、例えば、電気を通す材料として金属粉やカーボンや銀粉等と、フィラーとして半導性に材料である金属酸化物と、帯電防止剤としてカーボンブラックと、接着剤としてアクリルやエポキシ等を混ぜ合わせることで得られる。
さらに、スリット部１２によって抵抗層１１に形成される回路は、本実施形態のように加熱対象である構造物２の表面に複数の回路を形成するように形成しても良く、逆に一つの回路を形成するように形成しても良い。即ち、構造物２に対して一つの第一端部１０１とこれに対応する第二端部１０２のみとして、スリット部１２を構造物２の表面の全域を覆うような回路状をなすように連続した線で形成する。これにより、必要な電源部１３の数が抑えられ容易にヒータ１を設けることができる。
また、ブラスト加工は、本実施形態で使用したサンドブラスト加工に限定されるものではなく、使用される研磨剤としては、例えば、研磨剤として、鉄粒、砥粒、ガラス粒が挙げられる。
さらに、マスク材３は、光造形によって形成されるものに限定されるものではなく、加熱対象である構造物２の形状が単純なものであれば樹脂板や薄い金属箔等を用いることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１…ヒータ  ２…構造物  １１…抵抗層  １０１…第一端部  １０２…第二端部  １２…スリット部  １３…電源部  Ｓ１…抵抗層形成工程  Ｓ２…スリット形成工程  ３…マスク材  ４…サンドブラスター
【図１】
2014203650.tif 000003
【図２】
2014203650.tif 000004