(57)【要約】【課題】給電電極における電圧降下を効率的に抑える手段を提供することで、発熱効率の向上などを目的とする。【解決手段】電気絶縁性基材４上に印刷により形成され、対向するように配設した対となる給電電極１ａ，１ｂ、それぞれの給電電極から交互に対向する給電電極に向かって配設した櫛形形状の接続電極２ａ，２ｂからなる電極３と、前記電極に重ねて印刷形成され、前記電極より給電されて発熱する高分子抵抗体６とを備え、前記接続電極は前記給電電極から延伸する根元部側に電気抵抗を低減する手段、例えば、電極を２回以上重ねて印刷した重複電極部５ａ，５ｂを設けたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気絶縁性基材と、前記電気絶縁性基材上に印刷により形成され、対向するように配設した対となる給電電極、それぞれの給電電極から交互に対向する給電電極に向かって配設した櫛形形状の接続電極からなる電極と、前記電極に重ねて印刷形成され、前記電極より給電されて発熱する高分子抵抗体とを備え、前記接続電極は前記給電電極から延伸する根元部側に電気抵抗を低減する手段を設けた面状発熱体。
【請求項２】
電気抵抗低減手段は、電極を２回以上重ねて印刷して構成した請求項１記載の面状発熱体。
【請求項３】
接続電極と高分子抵抗体の境界線上には電極を２回以上重ねて印刷しない構成とした請求項２記載の面状発熱体。
【請求項４】
接続電極の幅を給電電極側が大となるように形成して電気抵抗低減手段をとした請求項１〜３いずれか１項記載の面状発熱体。
【請求項５】
電気抵抗低減手段は、給電電極側から略半分までの領域に特定した請求項１〜４いずれか１項記載の面状発熱体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給電電極間距離が比較的離れている幅広の面状発熱体に関するものであり、特に、電極、抵抗体が同一面上で形成される面状発熱体の電極および抵抗体のパターン構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の面状発熱体は、図４，５に示すように、ポリエステルシートなどの電気絶縁性基材５１の上面両側に一対の平行な給電電極５２、５３を配置し、これら給電電極５２、５３からは相手側にのびる接続電極５２ａ、５３ａを交互に位置するように分岐し、これら接続電極５２ａ、５３ａと電気的接続状態で高分子抵抗体５４が配置してあった。
【０００３】
そして、給電電極５２、５３、接続電極５２ａ、５３ａは電気絶縁性基材５１上に導電性ペーストを印刷・乾燥して形成されるもので、また、高分子抵抗体５４は高分子抵抗体インクを印刷・乾燥して得ていた。
【０００４】
これら給電電極５２、５３、電極５２ａ、５３ａ、および高分子抵抗体５４は電気絶縁性基材５１と同材質の被覆材５５で被覆して保護する構成としてある。
【０００５】
前記高分子抵抗体５４は多数の接続電極５２ａ、５３ａより給電されることで電流が流れ、発熱する。
【０００６】
電気絶縁性基材５１、被覆材５５としてポリエステルフィルムを用いる場合には、被覆材５５に、例えばポリエチレン系の熱融着性樹脂５６を予め接着しておき、熱を与えながら加圧する（熱加圧）ことにより、電気絶縁性基材５１と被覆材５５とを熱融着性樹脂５６を介して接合する。
【０００７】
これにより、給電電極５２，５３、その接続電極５２ａ，５３ａ、および高分子抵抗体５４は外界から隔離され、長期信頼性を付与されるのである。
【０００８】
前記した熱時加圧の手段としては、図５に示すように、矢印方向へ回転する２本の加熱ロール５６、５７からなるラミネーター５８が一般的である。
【０００９】
ＰＴＣ特性とは、温度上昇によって抵抗値が上昇し、ある温度に達すると抵抗値が急激に増加する抵抗温度特性（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）を意味しており、したがって、ＰＴＣ特性を有する高分子抵抗体５４は、自己温度調節機能を有する面状発熱体を提供できる（例えば、特許文献１，２，３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開昭５６−１３６８９号公報
【特許文献２】特開平６−９６８４３号公報
【特許文献３】特開平８−１２０１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記従来の面状発熱体では、比較的広幅の面状発熱体を形成する場合においては、ＰＴＣ特性を有する高分子抵抗体５４に適切な電圧を供給するために、給電電極５２，５３に
おける電圧降下を効率的に抑えることが必要となる。
【００１２】
この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、給電電極における電圧降下を効率的に抑える手段を提供することで、発熱効率を向上するとともに、製品の設計抵抗値の簡便な管理を行い、また、電極材料の効率化に優れた面状発熱体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決するために本発明の面状発熱体は、電気絶縁性基材と、前記電気絶縁性基材上に印刷により形成され、対向するように配設した対となる給電電極、それぞれの給電電極から交互に対向する給電電極に向かって配設した櫛形形状の接続電極からなる電極と、前記電極に重ねて印刷形成され、前記電極より給電されて発熱する高分子抵抗体とを備え、前記接続電極は前記給電電極から延伸する根元部側に電気抵抗を低減する手段を設けたものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の面状発熱体は、接続電極における電圧降下を効率的に下げることができるので、発熱効率の向上や製品の設計抵抗値の簡便な管理が行え、併せて、電極材料の効率化ができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１における面状発熱体の構成を示す平面図
【図２】本発明の実施の形態２における面状発熱体の構成を示す平面図
【図３】同実施の形態２における面状発熱体の他の例を示す平面図
【図４】従来の平面図
【図５】図４のＸ−Ｙ断線図
【図６】従来の面状発熱体の製造説明図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
第１の発明は、電気絶縁性基材と、前記電気絶縁性基材上に印刷により形成され、対向するように配設した対となる給電電極、それぞれの給電電極から交互に対向する給電電極に向かって配設した櫛形形状の接続電極からなる電極と、前記電極に重ねて印刷形成され、前記電極より給電されて発熱する高分子抵抗体とを備え、前記接続電極は前記給電電極から延伸する根元部側に電気抵抗を低減する手段を設けたものである。
【００１７】
これにより、面状発熱体における接続電極の抵抗値が低減され、高分子抵抗体の発熱効率の向上や設計抵抗値の簡便な管理が行え、また、接続電極の給電電極から延伸する根元部側に限定して抵抗を低減することで、電極材料の量を可及的に減少することができるものである。
【００１８】
第２の発明は、前記第１の発明において、電気抵抗低減手段は、電極を２回以上重ねて印刷して構成としてある。
【００１９】
これにより、接続電極を２回以上重ねて印刷した部位は接続電極の抵抗を低減でき、さらに面状発熱体を形成する面内においては接続電極の面積が増えることがないため、高分子抵抗体の発熱面積を減らすこともない。そのため、高分子抵抗体の発熱効率の向上に寄与することができる。
【００２０】
第３の発明は、前記第２の発明において、接続電極と高分子抵抗体の境界線上には電極を２回以上重ねて印刷しない構成としたものである。
【００２１】
これにより、第２の発明の効果に加え、印刷による製造方法における不良の一つである高分子抵抗体のエッジ切れの発生を軽減することができる。
【００２２】
エッジ切れとは高分子抵抗体が接続電極上に印刷された際に高分子抵抗体が設計通りに印刷されず接続電極と高分子抵抗体の境界線上において離れてしまい、高分子抵抗体のその部位に電流が流れなくなってしまう現象である（以降、エッジ切れと表記する）。
【００２３】
第４の発明は、前記第１〜３いずれか一つの発明において、接続電極の幅を給電電極側が大となるように形成して電気抵抗低減手段をとしたものである。
【００２４】
これにより、接続電極の幅を広げた部位は接続電極の抵抗を低減でき、さらに第２〜３の発明のように電極を重ね印刷する必要がなく簡便な製造方法で実現することができる。
【００２５】
第５の発明は、前記第１〜４いずれか一つの発明において、電気抵抗低減手段は、給電電極側から略半分までの領域に特定したものである。
【００２６】
これにより、接続電極の根元から略半分までの領域に限定しての接続電極の抵抗を低減することで電流量が少なくなる接続電極の先端部近傍に電極材料を使用することがなく効率的に接続電極の抵抗値の低減を行うことが出来る。
【００２７】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、実施の形態が本発明を限定するものではない。
【００２８】
（実施の形態１）
図１において、間隔をおいて位置する給電電極１ａ，１ｂ、およびこれら給電電極１から相手極方向に交互に櫛歯状に分岐した接続電極２ａ，２ｂからなる電極３は、ポリエステルフィルムなどの電気絶縁性基材４上に銀ペーストをスクリーン印刷し、乾燥して得たものである。
【００２９】
さらに述べると、接続電極２ａ，２ｂは、給電電極１ａ，１ｂ側の略半分が重ね印刷されて重複電極部５ａ，５ｂを形成している。
【００３０】
電極材料の低減のために、給電電極１ａ，１ｂの厚みは５〜３０μｍ程度、接続電極２ａ，２ｂの厚みは１〜１０μｍ程度とし、給電電極１ａ，１ｂよりも接続電極２ａ，２ｂが薄いことが望ましい。
【００３１】
何故ならば、接続電極２ａ，２ｂには給電電極１ａ，１ｂよりも十分小さい電流しか供給されないため、電圧降下や電極自体の発熱といった現象が起こりにくいからである。
【００３２】
重複電極部５ａ，５ｂは給電電極１ａ，１ｂと接続電極２ａ，２ｂを合算した６〜４０μｍ程度の厚みとなる。
【００３３】
高分子抵抗体インキに樹脂にカーボンを練り込んだ高分子抵抗材を溶剤に溶かしたもの、或いは特に、結晶性樹脂にカーボンを練り込んだ高分子抵抗材を溶剤に溶かした高分子抵抗体６を前記接続電極２ａ，２ｂの上に印刷・乾燥により形成している。
【００３４】
接続電極２ａ，２ｂとの境界上でエッジ切れを起こさないよう、高分子抵抗体６の厚みは１〜３０μｍ程度とすることが望ましい。
【００３５】
これら給電電極１ａ，１ｂ、接続電極２ａ，２ｂ、重複電極部５ａ，５ｂ、高分子抵抗体６の印刷としてはＲｏｌｌ−ｔｏ−ｒｏｌｌで電気絶縁性基材４を送り出し、巻き取り可能な設備にて所定の距離だけ移動させながらスクリーン印刷を行う方法が一般的である。
【００３６】
また、図１では省略したが、面状発熱体の絶縁性を確保するため電気絶縁性基材４の全体にホットメルトや粘着材などの固定手段を備えた電気絶縁性被覆材を取り付けるのが一般的である。
【００３７】
全ての印刷が終了した後、給電電極１ａ，１ｂにそれぞれ端子やリード線７などの給電手段を介して電源８に接続することで面状発熱体が完成する。
次に、動作、作用について説明する。
【００３８】
図１において、電流が流れる経路を考察すると、リード線７から電流が供給され、給電電極１ａ，１ｂを介して接続電極２ａ，２ｂへ電流が流れ、高分子抵抗体６に給電される。高分子抵抗体６にかかる電圧は給電電極１ａ，１ｂ、および接続電極２ａ，２ｂを通過する際の電圧降下を差し引いた電圧となる。
【００３９】
よって、面状発熱体の設計抵抗値を設定する際には高分子抵抗体６の固有抵抗値・厚み、接続電極２ａ，２ｂ間の距離だけでなく、給電電極１ａ，１ｂの抵抗値や接続電極２ａ，２ｂの抵抗値も勘案する必要がある。
【００４０】
一般に、接続電極２ａ，２ｂには比較的少量の電流しか流れないため、電圧降下は小さく、設計抵抗値設定の際にはその抵抗値は無視される。しかしながら、図１のごとく左右方向に広い面状発熱体や高分子抵抗体６の抵抗値が低い場合や、接続電極２ａ，２ｂ間距離が短い場合などは、前記接続電極２ａ，２ｂの抵抗値も勘案する必要がある。
【００４１】
接続電極２ａ，２ｂは櫛歯形状となっているため、上下端の接続電極２ａ，２ｂ以外は同接続電極２ａ，２ｂの抵抗値そのままの値を給電電極１ａ，１ｂに足し合わせ、上下端の接続電極２ａ，２ｂについては略半分の抵抗値を足せば良い。
【００４２】
図１のごとく、矩形形状の単純な面状発熱体であれば、接続電極２ａ，２ｂの抵抗値を合算した抵抗値を求めることはできるが、複雑な形状を持つ面状発熱体の場合容易ではない。
【００４３】
本実施の形態の面状発熱体は接続電極２ａ，２ｂの根元付近の一部に重複電極５ａ，５ｂ部があるため、面状発熱体における接続電極２ａ，２ｂによる電圧降下を低減でき、設計抵抗値における接続電極２ａ，２ｂの抵抗値を無視できるようになり、高分子抵抗体６に設計意図する電圧を印加することができる。
【００４４】
特に、接続電極２ａ，２ｂの給電電極１ａ，１ｂから延伸する根元部側は接続電極２ａ，２ｂの先端部に比べ電流量が大きいため、同一抵抗値であれば電圧降下が大きい。
【００４５】
そのため、接続電極２ａ，２ｂの給電電極１ａ，１ｂから延伸する根元部側に限定して抵抗を低減することで、電極材料の量を効率的に使用することができる。
【００４６】
先述の通り、給電電極１ａ，１ｂは接続電極２ａ，２ｂはよりも厚いため、必要な領域にのみ配設することが電極材料の効率的な使用に繋がる。
【００４７】
接続電極２ａ，２ｂから高分子抵抗体６への電流経路を考察してみると、重複電極５ａ
，５ｂを接続電極２ａ，２ｂの根元側の略半分あれば少なくとも接続電極２ａと接続電極２ｂのどちらかの電流経路において重複電極５ａ，５ｂによる抵抗値軽減の効果を得ることができる。
【００４８】
よって、重複電極５ａ，５ｂの配設範囲としては接続電極２ａ，２ｂを図１における左右方向の略半分とすれば効率的かつ効果的に電極材料を使用できる。
【００４９】
重複電極５ａ，５ｂは接続電極２ａ，２ｂの図１における上下方向内側にしか配設されていないため、高分子抵抗体６における発熱部位は、境界を持たず、重複電極５ａ，５ｂを配設したことによってエッジ切れが起こる心配はなく、簡便な品質管理で面状発熱体を形成することができる。
【００５０】
さらに、重複電極５ａ，５ｂを給電電極１ａ，１ｂ側としたことで面状発熱体における電極３は非発熱部の面積を広げることがなく、発熱分布向上に繋がる。
【００５１】
また、本実施の形態では重複電極５ａ，５ｂを接続電極２ａ，２ｂと給電電極１ａ，１ｂの重ね合わせ部として形成したが、別途電極版を用意して形成してももちろん良い。場合によっては３重以上に重ね印刷しても良い。
【００５２】
また、本実施の形態では電源電圧について特に規定しなかったが、車載用バッテリー電源など低電圧電源に面状発熱体を接続する場合において接続電極２ａ，２ｂにおける電圧降下の低減に特に効果を発揮する。
【００５３】
（実施の形態２）
図２において、面状発熱体の基本的な構成は実施の形態１と同一であるが、異なる点は、接続電極の抵抗値低減手段が幅広接続電極部９ａ，９ｂとなっているところである。
【００５４】
なお、図１と同作用をおこなう構成部分には便宜上同一符号を付し、具体的な説明は実施の形態１のものを援用する。
【００５５】
給電電極１ａ，１ｂ、接続電極２ａ，２ｂ、および幅広接続電極部９ａ，９ｂは同一版で形成されている。
【００５６】
幅広接続電極部９ａ，９ｂは接続電極２ａ，２ｂと同一版で形成されているため、膜厚み及び固有抵抗は同一であるが幅が広い分、図２の左右方向に電流が向かう場合の抵抗値が低くなる。
【００５７】
給電電極１ａ，１ｂと接続電極２ａ，２ｂ、幅広接続電極部９ａ，９ｂが同一版で形成されているため、電極印刷回数が１回でよく、簡便な製造工程となっている。
【００５８】
広幅接続電極９ａ，９ｂは図２の左右方向の略半分までとなっている。そのため、接続電極２ａ，２ｂ、広幅接続電極９ａ，９ｂ間の距離はどの場所でも同じとなり、よって、高分子抵抗体６で消費される電力密度はどの部位でも同じで、均一な発熱分布を得られるようになっている。
【００５９】
なお、本実施の形態では給電電極１ａ，１ｂと接続電極２ａ，２ｂ、および幅広接続電極９ａ，９ｂは同一の版で形成されているが、電流容量によっては別々の版で形成することも考えられる。
【００６０】
なお、図３のごとく接続電極２ａ，２ｂおよび広幅接続電極９ａ，９ｂからさらに分岐
電極１０ａ，１０ｂ分岐形成することもできる。
【００６１】
分岐電極１０ａ，１０ｂを形成することで、高分子抵抗体６と接触している電極３を分岐電極１０ａ，１０ｂのみとすることができ、電流容量を制限することができる。
【００６２】
これにより高分子抵抗体６や分岐電極１０ａ，１０ｂが何らかの外力で断線したとしても電力集中やスパークが起こりにくくなる構成となっている。
【００６３】
このような構成の場合でも幅広接続電極部９ａ，９ｂを設けることができ、本発明の効果を得ることができる。
【００６４】
なお、実施の形態１のごとく重複電極５ａ，５ｂを幅広接続電極部９ａ，９ｂにさらに設けてももちろん良い。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
以上のように、本発明にかかる面状発熱体は、給電電極から延伸する接続電極の根元付近の抵抗値を効果的に低減させることができるので、設計抵抗値通りの面状発熱体を得ることができ、さらに高分子抵抗体に設計意図する電圧を印加できる構成となるため良好な発熱分布を得ることができる。そのため、比較的広幅でかつ長尺な面状発熱体である堀座卓などの大面積を要する暖房商品に特に有用である。
【符号の説明】
【００６６】
１ａ，１ｂ  給電電極
２ａ，２ｂ  接続電極
３  電極
４  電気絶縁性基材
５ａ，５ｂ  重複電極部
６  高分子抵抗体
９ａ，９ｂ  広幅電極部
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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