(57)【要約】【課題】従来の面状発熱体では、非発熱部である電極部が外側に存在するため、複数の面状発熱体を並べて配置した場合に、隣り合う非発熱部の領域が広くなり、温度ムラを感じることがあった。【解決手段】電気絶縁性を有する第１の柔軟性樹脂層２と、前記柔軟性樹脂層２の片側面に印刷により形成されてなる一対の電極４及びＰＴＣ抵抗体５と、前記一対の電極４及び前記ＰＴＣ抵抗体５の表面を被覆する電気絶縁性を有する第２の柔軟性樹脂層３と、前記一対の電極４の端部に形成された一対の給電部６よりなる発熱体において、非発熱部となる前記電極４の少なくとも一部を発熱部となる前記ＰＴＣ抵抗体５に対して９０°以上折り曲げて配置した発熱体１。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気絶縁性を有する第１の柔軟性樹脂層と、前記柔軟性樹脂層の片側面に印刷により形成されてなる一対の電極及びＰＴＣ抵抗体と、前記一対の電極及び前記ＰＴＣ抵抗体の表面を被覆する電気絶縁性を有する第２の柔軟性樹脂層と、前記一対の電極の端部に形成された一対の給電部よりなる発熱体において、非発熱部となる前記電極の少なくとも一部を発熱部となる前記ＰＴＣ抵抗体に対して９０°以上折り曲げて配置した発熱体。
【請求項２】
電気絶縁性を有する第１及びまたは第２の柔軟性樹脂層が、電極及びＰＴＣ抵抗体が印刷されていない側の面に各々第１及びまたは第２の柔軟性繊維層を積層してなる請求項１記載の発熱体。
【請求項３】
第１及び／または第２の柔軟性繊維層が、不織布あるいは織布からなる請求項２記載の発熱体。
【請求項４】
第１及び第２の柔軟性繊維層の少なくとも一方が、特定方向に揃って配列した長繊維補強層を含む請求項２または３に記載の発熱体。
【請求項５】
電極は、対向した一対の主電極と前記主電極より交互で、かつ相手側に向かって導出した複数の枝電極とを有し、前記枝電極を前記長繊維補強層と平行方向となるよう様に印刷形成され、かつ前記対向した一対の主電極が、前記ＰＴＣ抵抗体に対して９０°以上折り曲げて配置されてなる請求項４記載の発熱体。
【請求項６】
第１及び第２の柔軟性繊維層の少なくとも一方が、ポリエステル系不織布である請求項２〜５のいずれか１項に記載の発熱体。
【請求項７】
第１の樹脂層が、オレフィン系熱可塑性エラストマーを含有してなる請求項１〜６のいずれか１項に記載の発熱体。
【請求項８】
電極を構成する部材が、共重合ポリエステル樹脂を含む請求項１〜７のいずれか１項に記載の発熱体。
【請求項９】
ＰＴＣ抵抗体を構成する部材が、カーボンと、エラストマー成分あるいはゴム成分を含む請求項１〜８のいずれか１項に記載の発熱体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱体の発熱面積を被接触部位に対して広げることが可能となる面状発熱体に関する。
【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】
これらの構成は、図７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３２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３４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３５を設け、さらに電極３４及び抵抗体３５を被覆するカバー材３３から発熱体３１を形成する。図７（ａ）は発熱体の平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のｘ−ｙ位置断面図である。電極３４及び抵抗体３５は、ベース材３２やカバー材３３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。
【０００４】
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）。
【特許文献１】特開２００２−３７１６９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般にこれらＰＴＣ特性を利用した発熱体においてはベース材やカバー材として、ポリエチレンテレフタレートに代表されるポリエステル系の樹脂系のフィルムが用いられることが多い。これはコストや加工性、成形性、軽量性などの点で満足すべき点が多いためである。しかしながら図７でも見られるように、発熱部となる抵抗体の周りに、電極などの非発熱部を有しているために、例えば図８の様に縦長の発熱体を横方向に並べて敷き詰める際には、非発熱部である電極と更にその外側に存在する余白部分の占める領域が多くなるため、温度分布が不均一となる可能性があった。電極の外側に存在する余白部分は、施工時の固定作業に使用されるスペースであり、例えば釘などを打ち付けるための領域として最低限必要な面積が、最終デバイスの形態に応じて予め決められている場合が多く、必要不可欠な面積を確保しておく必要がある。温度分布を感じさせないための工夫として、金属などを薄く延ばしたフィルム状のものを発熱体に重ねて配置し、放熱板として用いるなどの手段があるが、温度分布がある程度縮小されるにすぎない。
【０００６】
本発明はかかる従来の問題点に鑑みて、発熱体の端部まで使用できるようにしたものであり、使用時の快適性、安全性の高い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】
【０００７】
前記従来の課題を解決するための本発明の発熱体は、電気絶縁性を有する第１の柔軟性樹脂層と、前記柔軟性樹脂層の片側面に印刷により形成されてなる一対の電極及びＰＴＣ抵抗体と、前記一対の電極及び前記ＰＴＣ抵抗体の表面を被覆する電気絶縁性を有する第
２の柔軟性樹脂層と、前記一対の電極の端部に形成された一対の給電部よりなる発熱体において、非発熱部となる前記電極の少なくとも一部を発熱部となる前記ＰＴＣ抵抗体に対して９０°以上折り曲げて配置したものである。
【０００８】
一般にＰＴＣ特性を利用した発熱体において、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）に代表されるポリエステル系の樹脂系のフィルムを樹脂層として用いることが多いが、ＰＥＴフィルムは柔軟性がないために容易には形状を変更できない。本発明では上記点に着目し、電極ならびに抵抗体を保護するための樹脂層として、柔軟性を有する樹脂を用いて発熱体を構成することにより、隣り合わせに発熱体を配置した場合に、非発熱部となる電極部やその外側の余白領域を折り曲げることにより、非発熱部の領域を最小限に抑えることができ、結果として温度ばらつきの少ない、快適なデバイスを提供できる。
【０００９】
本発明においては、柔軟性の定義としては、折り曲げ、屈曲などの機械的ストレスを受け形状変更が生じても、特性に影響を受けず、また耐久性の能力を保持する状態を意味するもので、形状を変更できないもの、形状変化により性能低下するもの以外を、柔軟性と定義する。
【００１０】
本発明における発熱体としては、柔軟性樹脂層のみに挟み込まれた構成であっても良いし、またそれら樹脂層と、織布あるいは不織布などで代表される柔軟性を有する繊維層で保護されたような構成であっても良い。発熱体としては、発熱体を構成する最低機能である電極とＰＴＣ抵抗体を被覆する樹脂層を有しておればよい。一般には樹脂層のみで加工時ならびに使用時の強度を保持させることが難しいため、繊維層を設ける場合が多い。
【００１１】
さらに保護機能を示す繊維層の特定方向に長繊維補強層を配列させることにより、繊維層の特定方向の伸縮性を制限することが可能となり、長期的に安定な抵抗値を示す発熱体を得ることができる。
【００１２】
また樹脂層のみならず、電極や抵抗体の構成材料にも柔軟性を示す材料を積極的に用いることにより、所望の発熱体を得ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の発熱体は、複数の発熱体を用いて発熱装置を提供する場合に特に適しており、簡易な方法で被発熱部に対して、温度ムラを小さくできるので、快適なデバイスを安価に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】
【００１４】
第１の発明は、電気絶縁性を有する第１の柔軟性樹脂層と、前記柔軟性樹脂層の片側面に印刷により形成されてなる一対の電極及びＰＴＣ抵抗体と、前記一対の電極及び前記ＰＴＣ抵抗体の表面を被覆する電気絶縁性を有する第２の柔軟性樹脂層と、前記一対の電極の端部に形成された一対の給電部よりなる発熱体において、非発熱部となる前記電極の少なくとも一部を発熱部となる前記ＰＴＣ抵抗体に対して９０°以上折り曲げて配置したものであり、発熱体を複数枚設置した際に、発熱体同士の隙間での温度ムラが小さくなるため快適なデバイスを提供できる。
【００１５】
第２の発明は、電気絶縁性を有する第１及びまたは第２の柔軟性樹脂層が、電極及びＰＴＣ抵抗体が印刷されていない側の面に各々第１及びまたは第２の柔軟性繊維層を積層してなり、耐久性、信頼性の更に良好な発熱体を提供できる。
【００１６】
第３の発明は、特に第２の発明の発熱体において、第１及びまたは第２の柔軟性繊維層が、不織布あるいは織布からなり、安価でかつ柔軟性に優れた発熱体を提供できる。
【００１７】
第４の発明は、特に第２及び第３のいずれか１つの発明の発熱体において、第１及び第２の柔軟性繊維層の少なくとも一方が、特定方向に揃って配列した長繊維補強層を含むもので、どの様な折り曲げに対しても長期信頼性を確保できる。
【００１８】
第５の発明は、特に第２〜第４のいずれか１つの発明の発熱体において、電極は、対向した一対の主電極と前記主電極より交互で、かつ相手側に向かって導出した複数の枝電極とを有し、前記枝電極を前記長繊維補強層と平行方向となるよう様に印刷形成され、かつ前記対向した一対の主電極が、前記ＰＴＣ抵抗体に対して９０°以上折り曲げて配置されてなり、比較的大きな電流が流れる主電極部を折り曲げず、充分な補強を施した枝電極部を折り曲げることにより、長期安定な発熱体が得られる。
【００１９】
第６の発明は、特に第２〜第５のいずれか１つの発明の発熱体において、第１及び第２の柔軟性繊維層の少なくとも一方が、ポリエステル系不織布であり、柔軟性、耐久性に優れた繊維層を用いることにより安定性に優れた発熱体を提供できる。
【００２０】
第７の発明は、特に第１〜第６のいずれか１つの発明の発熱体において、第１の樹脂層が、オレフィン系熱可塑性エラストマーを含有してなり、耐熱性、柔軟性に優れた樹脂層を用いることにより、抵抗安定性に優れた発熱体を提供できる。
【００２１】
第８の発明は、特に第１〜第７のいずれか１つの発明の発熱体において、電極を構成する部材が、共重合ポリエステル樹脂を含み、柔軟性、耐熱性、耐衝撃性を有すると共に、良好な印刷特性を得ることができる。
【００２２】
第９の発明は、特に第１〜第８のいずれか１つの発明の発熱体において、ＰＴＣ抵抗体を構成する部材が、カーボンと、エラストマー成分あるいはゴム成分を含むものであり、柔軟性を示すと共に、耐熱性、印刷性、量産性に優れた発熱体を提供できる。
【００２３】
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。
【００２４】
（実施の形態１）
図１，２は、本第１の発明における発熱体の概略切り欠き構成図を示すものであり、図１は、折り曲げを行うまでの中間製品を、図２は最終製品を示すもので、それぞれ（ａ）が平面図、図（ｂ）が（ａ）のｘ−ｙ位置断面図である。
【００２５】
図１において、発熱体１の構成は以下の通りである。２は、第１の柔軟性樹脂層であり、図１には示していないが、その後の加工工程での扱い上、離型紙で平面性を保持した。
【００２６】
第１の柔軟性樹脂層は、シート押出成形装置を用いて、離型紙上に作成したもので、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を得た。貼り合わせ後のフィルムの厚みとしては５０−６０ミクロンのものを得た。
【００２７】
この第１の柔軟性樹脂層２として成形されたフィルム上に銀ペーストの印刷・乾燥により一対の電極４と、電極４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ＰＴＣ抵抗体５を作製した。ＰＴＣ抵抗体は、発熱温度が５５℃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た。給電部６は一対の電極４の給電部分に一対形成されている。
【００２８】
第２の柔軟性樹脂層３は、第１の柔軟性樹脂層２と同様の樹脂組成物であり、上述した方法により得たフィルムである。これを上述した電極４及びＰＴＣ抵抗体５に貼り合わせ、発熱体１を作成した。
【００２９】
その後図２に示すように、ＰＴＣ抵抗体の任意の位置で断面方向に約９０°折り曲げることにより、発熱体の面積に占める発熱部領域を大きくすることができる。結果、図３に示すように隣り合わせに複数枚を敷きつめて使用するような場合には、図８に示す場合に比較して、発熱面積に占める割合が多くなり、温度ムラを感じる領域を最小限度に押さえることが可能となるため、快適な発熱デバイスを提供できることがわかった。
【００３０】
本発明では、約９０°折り曲げた場合について示したが、例えば床暖房に用いる場合では発熱体の下側、つまり図２(ｂ)に示すように発熱体を折り曲げた内側部分には断熱材などを設置することが想定され、断熱材の側面にそれら折り曲げ部分を固定することができる。また本発明においては、二重折り(約１８０°の折り曲げ)にしても、厚みをほとんど感じない程度の薄い樹脂層で構成されているため問題なく使用することができる。
【００３１】
（実施の形態２）
図４，５は、本第２の発明における発熱体の概略切り欠き構成図を示すものであり、図４は、折り曲げを行うまでの中間製品を、図５は最終製品を示すもので、それぞれ（ａ）が平面図、図（ｂ）が（ａ）のｘ−ｙ位置断面図である。本発明においては第１及び第２の柔軟性樹脂層が、それぞれ第１及び第２の柔軟性繊維層を有する場合について具体的に示す。
【００３２】
第１の柔軟性樹脂層１２は、実施の形態１と同様の３種の樹脂ブレンドからなるフィルムをシート押出成形装置を用いて、ポリエステル繊維（東洋紡績（株）製）から形成したスパンレース（目付４０ｇ／ｍ２）不織布からなる第1の柔軟性繊維層１６上に積層した。フィルムの厚みとしては５０−６０ミクロンのものを得た。
【００３３】
この第１の柔軟性繊維層１６上に積層した第１の柔軟性樹脂層１２のフィルム上に銀ペーストの印刷・乾燥により、主電極部１４Ａと枝電極部１４Ｂを一対とする櫛形状の電極と、電極１４Ａ，Ｂ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ＰＴＣ抵抗体１５を作製した。ＰＴＣ抵抗体は、発熱温度が５５℃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と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た。給電部６は一対の主電極１４Ａの給電部分に一対形成されている。
【００３４】
第２の柔軟性樹脂層１３及び第２の柔軟性繊維層１７は、第１の柔軟性樹脂層１２及び第1の柔軟性繊維層１６と同様の方法により得たものを使用し、これを上述した電極１４Ａ，Ｂ及びＰＴＣ抵抗体１５に貼り合わせ、発熱体１１を作成した。
【００３５】
その後図５に示すように、一対の電極１４Ａ，Ｂのうち、主電極１４ＡとＰＴＣ抵抗体１５の間の位置で断面方向に約９０°折り曲げることにより、発熱体の面積に占める発熱部領域を大きくすることができる。結果、図３に示すように隣り合わせに複数枚を敷きつめて使用するような場合には、図８に示す場合に比較して、発熱面積に占める割合が多くなり、温度ムラを感じる領域を最小限度に押さえることが可能となるため、快適な発熱デバイスを提供できることがわかった。
【００３６】
本発明では、約９０°折り曲げた場合について示したが、例えば床暖房に用いる場合では発熱体の下側、つまり図５(ｂ)に示すように発熱体を折り曲げた内側部分には断熱材などを設置することが想定され、断熱材の側面にそれら折り曲げ部分を固定することができる。また本発明においては、二重折り(約１８０°の折り曲げ)にしても、厚みをほとんど感じない程度の薄い樹脂層、繊維層で構成されているため問題なく使用することができる。
【００３７】
（実施の形態３）
図６は、本第３の発明における発熱体の概略切り欠き構成図を示すものであり、図６（ａ）が最終製品状態での平面図、図６（ｂ）が図６（ａ）のｘ−ｙ位置断面図である。本発明においては第１の柔軟性樹脂層が、第１の柔軟性繊維層と長繊維補強層を有する場合について具体的に示す。
【００３８】
第１の柔軟性樹脂層２２は、実施の形態１と同様の３種の樹脂ブレンドからなるフィルムをシート押出成形装置を用いて、ポリエステル繊維（東洋紡績（株）製）から形成したスパンレース（目付４０ｇ／ｍ２）からなる第１の柔軟性繊維層２６と、伸びを規制する方向（電極の枝電極と平行方向）に配置したポリエステルのストレート繊維（新日石プラスト（株）、目付２０ｇ／ｍ２）からなる長繊維補強層２８とをサーマルボンドにより作製した不織布上に積層した。フィルムの厚みとしては５０−６０ミクロンのものを得た。
【００３９】
この長繊維補強層２８を含む第１の柔軟性繊維層２６上に積層した第１の柔軟性樹脂層２２のフィルム上に銀ペーストの印刷・乾燥により、主電極部２４Ａと枝電極部２４Ｂを一対とする櫛形状の電極と、電極２４Ａ，Ｂ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ＰＴＣ抵抗体２５を作製した。ＰＴＣ抵抗体は、発熱温度が５５℃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と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た。給電部６は一対の主電極２４Ａの給電部分に一対形成されている。
【００４０】
第２の柔軟性樹脂層２３は、第１の柔軟性樹脂層２２と同様の組成からなり、これを上述した電極２４Ａ，Ｂ及びＰＴＣ抵抗体２５に貼り合わせ、発熱体２１を作成した後、図６（ｂ）に示すように、一対の電極２４Ａ，Ｂのうち、主電極２４ＡとＰＴＣ抵抗体２５の間の位置で断面方向に約９０°折り曲げることにより、発熱体の面積に占める発熱部領域を大きくすることができる。結果、図３に示すように隣り合わせに複数枚を敷きつめて使用するような場合には、図８に示す場合に比較して、発熱面積に占める割合が多くなり、温度ムラを感じる領域を最小限度に押さえることが可能となるため、快適な発熱デバイスを提供できることがわかった。
【００４１】
本発明では、約９０°折り曲げた場合について示したが、例えば床暖房に用いる場合では発熱体の下側、つまり図６(ｂ)に示すように発熱体を折り曲げた内側部分には断熱材などを設置することが想定され、断熱材の側面にそれら折り曲げ部分を固定することができる。また本発明においては、二重折り(約１８０°の折り曲げ)にしても、厚みをほとんど感じない程度の薄い樹脂層、繊維層で構成されているため問題なく使用することができる。さらに本実施の形態で示すように、枝電極の長さ方向と同じ方向に長繊維補強層を有するために、折り曲げに対し充分な強度を示すことができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上のように、本発明にかかる発熱体は、柔軟性樹脂層を発熱体の基材として使用することにより、折り曲げが容易となり、非発熱領域を、発熱部に対して折り曲げることにより、被発熱部の温度ムラを小さくすることが可能となる。床暖房装置にとどまらず、発熱
体の設置法の応用として種々のヒータへの応用展開が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１における発熱体の中間製品の構成を示す平面図（ｂ）同発熱体の断面図
【図２】（ａ）本発明の実施の形態１における発熱体の最終製品の構成を示す平面図（ｂ）同発熱体の断面図
【図３】本発明の発熱体を複数枚敷きつめた際の図
【図４】（ａ）本発明の実施の形態２における発熱体の中間製品の構成を示す平面図（ｂ）同発熱体の断面図
【図５】（ａ）本発明の実施の形態２における発熱体の最終製品の構成を示す平面図（ｂ）同発熱体の断面図
【図６】（ａ）本発明の実施の形態３における発熱体の最終製品の構成を示す平面図（ｂ）同発熱体の断面図
【図７】（ａ）従来の発熱体を示す平面図（ｂ）同発熱体の断面図
【図８】従来の発熱体を複数枚敷きつめた際の図
【符号の説明】
【００４４】
１，１１，２１，３１  発熱体
２，１２，２２  第１の柔軟性樹脂層
３，１３，２３  第２の柔軟性樹脂層
４  電極
５，１５，２５  ＰＴＣ抵抗体
６  給電部
１４Ａ，２４Ａ  主電極
１４Ｂ，２４Ｂ  枝電極
１６，２６  第１の柔軟性繊維層
１７  第２の柔軟性繊維層
２８  長繊維補強層
３２  ベース材
３３  カバー材
３４  電極
３５  抵抗体
【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】
2008041356.tif 000009
【図８】
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