(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に配置される導体層と、
前記導体層に取り付けられる第１の電極および第２の電極であって、前記第１の電極が、第１のバスバーおよび前記第１のバスバーから延在する少なくとも１つの第１の内側電極を備え、前記第２の電極が、第２のバスバーおよび前記第２のバスバーから延在する少なくとも１つの第２の内側電極を備え、前記第１の内側電極および前記第２の内側電極が、互い違いに配置されて互いから分離される、第１の電極および第２の電極とを備え、
前記第１および第２の電極のうちの少なくとも一方の内側電極が、少なくとも２つの下位内側電極を備え、隣接する下位内側電極の間に隙間が存在し、
前記第１および第２のバスバーが、複数の孔を有し、
前記第１のバスバーの前記孔が、前記第２の内側電極によって示される位置にあり、前記第２のバスバーの前記孔が、前記第１の内側電極によって示される位置にあり、
前記第２および第１のバスバーの前記孔が、２つの円形端部を有する長方形形状を有することができ、前記２つの円形端部の間の距離が、対応する内側電極の幅に一致する、電熱フィルムデバイス。
【請求項２】
前記第１のバスバーが正の電力入力装置に接続され、前記第２のバスバーが負の電力入力装置に接続される場合、電流が、前記第１のバスバーから、前記導体層、前記第１の内側電極、前記第２の内側電極、次いで、前記第２のバスバーへと順番に流れる、請求項１に記載の電熱フィルムデバイス。
【請求項３】
前記第１および第２の電極が、前記導体層の同じ側にある、
あるいは、前記第１および第２の電極が、前記導体層の異なる側にある、
あるいは、前記導体層および前記導体層上の前記電極を覆う保護層をさらに備える、
あるいは、前記第１および第２の内側電極が、線形状、曲線形状、または、ジグザグ形状である、
あるいは、前記第１および第２のバスバーが、線形状、曲線形状、円、または、楕円を含む形状を形成する、
あるいは、前記第１および第２の電極が、前記基板と前記導体層との間にある、
あるいは、前記第１および第２の内側電極が、等しい幅を有する、請求項１に記載の電熱フィルムデバイス。
【請求項４】
前記下位内側電極が、等しい幅を有する、
あるいは、前記下位内側電極の幅が、隣接する下位内側電極の間の前記隙間に等しい、
あるいは、前記隙間が２μｍであり、前記下位内側電極の幅が、各下位内側電極の電流容量に基づいて決定される、請求項１に記載の電熱フィルムデバイス。
【請求項５】
隣接する内側電極の間の分離部分における前記導体層の部分が、少なくとも１つの追加の孔を有する、請求項１に記載の電熱フィルムデバイス。
【請求項６】
前記少なくとも１つの追加の孔が、１ｍｍ以下の直径を有する、請求項５に記載の電熱フィルムデバイス。
【請求項７】
前記電熱フィルムデバイスが、方程式Ｔ＝ｋＵ２／（ｄ２Ｒ）＋ｔとの整合性を有するように構成され、ただし、Ｔが安定した温度（℃）であり、ｔが開始温度（℃）であり、Ｕが１２Ｖ以下の入力電圧（Ｖ）であり、ｄが２つの隣り合う内側電極の間の距離であり、Ｒが前記導体層のシート抵抗（Ω／ｓｑ）であり、ｋが前記電熱フィルムデバイスと空気との間の熱伝導性に反比例する、１０〜２００℃ｃｍ２Ｗ−１の範囲の定数である、請求項１に記載の電熱フィルムデバイス。
【請求項８】
前記導体層が、グラフェン、カーボンナノチューブ、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、または、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）のうちの少なくとも１つを含むことができる、
あるいは、前記第１および第２の電極が、銀、銀ペースト、銅、銅ペースト、アルミニウム、ＩＴＯまたはグラフェンのうちの少なくとも１つを含むことができる、請求項１に記載の電熱フィルムデバイス。
【請求項９】
前記基板が、ガラスまたはポリマーを、特に、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）またはポリアニリン（ＰＡＮＩ）のうちの少なくとも１つの材料を含むことができる、請求項１に記載の電熱フィルムデバイス。
【請求項１０】
前記保護層が、可撓性材料を、特に、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）またはポリカーボネート（ＰＣ）のうちの少なくとも１つの材料を含むことができる、請求項３に記載の電熱フィルムデバイス。
【請求項１１】
前記電熱フィルムデバイスが、少なくとも２つのセットの前記第１の電極および前記第２の電極を備え、前記少なくとも２つのセットのうちの１つのセットが、別のセットに直列にまたは並列に接続され得る、請求項１に記載の電熱フィルムデバイス。
【請求項１２】
請求項１から１１までのいずれか一項に記載の電熱フィルムデバイスを備える電熱装置。
【請求項１３】
前記電熱装置が、加温機械、防寒用下着、膝カバー、および、手首サポートを含む、請求項１２に記載の電熱装置。
【請求項１４】
前記加温機械が、フレームの形態をとり、特に、額縁である、請求項１３に記載の電熱装置。
【請求項１５】
前記電熱フィルムデバイスが、前記額縁のフレームの中、および、前記額縁の装飾層と裏板との間のうちの少なくとも１つの位置に設けられる、請求項１４に記載の電熱装置。
【請求項１６】
前記電熱フィルムデバイスと前記装飾層との間、および、前記電熱フィルムデバイスと前記裏板との間のうちの少なくとも１つの位置に位置する熱伝導層をさらに備え、特に、前記熱伝導層が、熱伝導グリースを備える、請求項１５に記載の電熱装置。
【請求項１７】
前記電熱フィルムデバイスが、前記防寒用下着の内側層と外側層との間に設けられる、請求項１３に記載の電熱装置。
【請求項１８】
前記加温機械および前記防寒用下着が、加熱の温度を制御するための温度制御モジュールおよび温度センサをさらに備える、請求項１３に記載の電熱装置。
【請求項１９】
電熱フィルムデバイスを製造するための方法であって、
基板を提供するステップと、
前記基板上に配置される導体層を配置するステップと、
前記導体層に第１の電極および第２の電極を配置するステップであって、前記第１の電極が、第１のバスバーおよび前記第１のバスバーから延在する少なくとも１つの第１の内側電極を備え、前記第２の電極が、第２のバスバーおよび前記第２のバスバーから延在する少なくとも１つの第２の内側電極を備え、前記第１の内側電極および前記第２の内側電極が、互い違いに配置されて互いから分離され、前記第１および第２の電極のうちの少なくとも一方の内側電極が、少なくとも２つの下位内側電極を備えるように成形され、隣接する下位内側電極の間に隙間が存在する、ステップと、
前記第１および第２のバスバー上に、複数の孔を形成するステップであって、前記第１のバスバーの前記孔が、前記第２の内側電極によって示される位置にあり、前記第２のバスバーの前記孔が、前記第１の内側電極によって示される位置にあり、前記第２および第１のバスバーの前記孔が、２つの円形端部を有する長方形形状を有することができ、前記２つの円形端部の間の距離が、対応する内側電極の幅に一致する、ステップとを含む、方法。
【請求項２０】
前記第１および第２の電極が、前記導体層の同じ側にある、
あるいは、前記第１および第２の電極が、前記導体層の異なる側にある、
あるいは、前記基板上に前記導体層を配置するステップおよび前記導体層に前記第１および第２の電極を配置するステップが、前記導体層を金属箔上に配置するステップと、前記導体層の前記金属箔の反対側を前記基板に接合するステップと、前記第１および第２の電極を形成するために前記金属箔をパターニングするステップと、を含む、
あるいは、前記導体層および前記導体層上の前記電極を覆う保護層を形成するステップをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
隣接する内側電極の間の分離部分における前記導体層の部分上に少なくとも１つの追加の孔を形成するステップをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１５年４月２４日に出願された中国特許出願第２０１５１０２０３３７３．３号および第２０１５１０２０３３２０．１号の優先権を主張するものであり、これらの出願の内容全体が、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、電熱フィルムデバイス、および当該電熱フィルムデバイスを製造するための方法、特に、低電圧電熱フィルムデバイスおよび当該電熱フィルムデバイスを製造するための方法、ならびに電熱フィルム装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
本セクションは、本開示に関連する背景情報を提供し、これは、必ずしも従来技術とは限らない。
電熱フィルムは、通常、導体層でめっきされ、この導体層の上に電極が配置される。電極は、通常、２つの平行な金属ストリップを形成し、一方の金属ストリップは、正電圧入力装置（ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｖｏｌｔａｇｅ  ｉｎｐｕｔ）に接続され、もう一方の金属ストリップは、負電圧入力装置（ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｖｏｌｔａｇｅ  ｉｎｐｕｔ）に接続され、その結果、導体層を通って流れる電流が熱を発生させる。このような電熱フィルムの１つは、図１に示されるようなものであり（ＣＮ１０３８２８４８２Ａを参照）、図１では、導体層が２つの電極によって挟まれている。
【０００４】
グラフェン、カーボンナノチューブ、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ：Ｆｌｕｏｒｉｎｅ−ｄｏｐｅｄ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、および、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ：Ａｌｕｍｉｎｕｍ−ｄｏｐｅｄ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）などの、頻繁に使用される導体層の材料の場合、導体の厚さが薄くなればなるほど、導体層のシート抵抗が高くなる。したがって、必要となる加熱効果を達成するためには、供給電圧が高いことが必要となる。これは可搬性に影響し、危険である可能性もある。また、導体層の厚さを増大させることで供給電圧を下げることができるが、これにより製造コストが増大し、生産性が低下する。
【０００５】
ＣＮ１０２８８３４８６Ａは、可撓性基板と、可撓性基板上に設けられるグラフェンフィルムと、グラフェン上に設けられる導電性ネットフィルム（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｎｅｔ  ｆｉｌｍ）と、導電性ネットフィルム上に設けられ、導電性ネットフィルムおよびグラフェンに電気的に接続される電極と、電極、グラフェンおよび導電性ネットフィルムを覆う保護層と、を含む透明な電熱フィルムを開示している。ＣＮ１０２８８３４８６Ａでは、グラフェンおよび導電性ネットフィルムが電熱フィルムの透明の加熱材料として使用され、この導電性ネットフィルムが、シート抵抗を低下させるために利用されるが、以下の欠陥を有する。
【０００６】
１）導電性ネットフィルムのシート抵抗がグラフェンのシート抵抗より低く、これら２つが並列に接続されることから、グラフェンではなく導電性ネットフィルムが加熱の主な機能を果たすこと、および、
２）導電性ネットフィルムの線のワイヤ径の幅が５μｍより小さく、従来の金属材料が焼失しやすく、それにより電熱フィルムが故障すること。
【０００７】
いくつかの電熱フィルムデバイスは、新しい材料またはパターニングされた電極を使用しても低入力電力を達成せず、複数（５つ〜６つ）の層の導体層を使用する必要がある。また、このようなデバイスでの加熱は、一様に分布されない可能性があり、同じデバイス内で６０Ｋを超える温度分散を有する可能性がある。これらの要因は、このようなデバイスが何らかの実用的な用途を有することを妨げる可能性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本セクションは、本開示の概要を提供するものであり、その全範囲またはその特徴のすべての包括的な開示ではない。
本発明による実施形態は、低電圧（１２ｖ以下）で所望の温度が達成され得るような電熱デバイスを提供する。
【０００９】
本発明の一態様は、電熱フィルムデバイスを提供し、この電熱フィルムデバイスは、
基板と、
基板上に配置される導体層と、
導体層に取り付けられる第１の電極および第２の電極であって、第１の電極が、第１のバスバーおよび第１のバスバーから延在する少なくとも１つの第１の内側電極を備え、第２の電極が、第２のバスバーおよび第２のバスバーから延在する少なくとも１つの第２の内側電極を備え、第１の内側電極および第２の内側電極が、互い違いに配置されて互いから分離される、第１および第２の電極と
を備える。
【００１０】
一実施形態では、第１のバスバーが正の電力入力装置（ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｐｏｗｅｒ  ｉｎｐｕｔ）に接続され、第２のバスバーが負の電力入力装置（ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｐｏｗｅｒ  ｉｎｐｕｔ）に接続される場合、電流が、第１のバスバーから、第１の内側電極、導体層、第２の内側電極、次いで、第２のバスバーへと順番に流れる。
【００１１】
一実施形態では、第１および第２の電極が、導体層の同じ側にある。
一実施形態では、第１および第２の電極が、導体層の異なる側にある。
一実施形態では、デバイスが、導体層および導体層上の電極を覆う保護層をさらに備える。
【００１２】
一実施形態では、第１および第２の内側電極が、線形状、曲線形状、または、ジグザグ形状である。
一実施形態では、第１および第２のバスバーが、線形状、曲線形状、円、または、楕円を含む形状を形成する。
【００１３】
一実施形態では、第１および第２の電極が、基板と導体層との間にある。
一実施形態では、第１および第２の内側電極が、等しい幅を有する。
一実施形態では、第１および第２の内側電極のうちの少なくとも一方の内側電極が、少なくとも２つの下位内側電極（ｓｕｂ  ｉｎｎｅｒ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）を備え、隣接する下位内側電極の間に隙間が存在する。
【００１４】
一実施形態では、下位内側電極が、等しい幅を有する。
一実施形態では、下位内側電極の幅が、隣接する下位内側電極の間の隙間に等しい。
一実施形態では、隙間が２μｍであり、下位内側電極の幅が、各下位内側電極の電流容量に基づいて決定される。
【００１５】
一実施形態では、第１および第２のバスバーが、複数の孔を有する。
一実施形態では、第１のバスバーの孔が、第２の内側電極によって示される位置にあり、第２のバスバーの孔が、第１の内側電極によって示される位置にある。
【００１６】
一実施形態では、第２および第１のバスバー上の孔が、２つの円形端部を有する長方形形状を有することができ、２つの円形端部の間の距離が、対応する内側電極の幅に一致する。
【００１７】
一実施形態では、隣接する内側電極の間の分離部分における導体層の部分が、少なくとも１つの追加の孔を有する。
一実施形態では、少なくとも１つの追加の孔が、１ｍｍ以下の直径を有する。
【００１８】
一実施形態では、電熱フィルムデバイスが、方程式Ｔ＝ｋＵ２／ｄ２Ｒ＋ｔとの整合性を有するように構成され、ただし、Ｔが安定した温度（℃）であり、ｔが開始温度（℃）であり、Ｕが１２Ｖ以下の入力電圧（Ｖ）であり、ｄが２つの隣り合う内側電極の間の距離であり、Ｒが導体層のシート抵抗（Ω／ｓｑ）であり、ｋが電熱フィルムデバイスと空気との間の熱伝導性に反比例する、１０〜２００℃ｃｍ２Ｗ−１の範囲の定数である。
【００１９】
一実施形態では、電熱フィルムデバイスが、方程式ｎ（ｎ＋１）ｌρ１ＷＨＲ＜１／５との整合性を有するように構成され、その結果、バスバーの内側電極に接合される部分の電圧変動が１０％を超えないようになり、ただし、ｎが２つの隣り合う内側電極の間の分離部分の数であり、ｌが最も長い内側電極の長さ（ｍ）であり、ρ１がバスバーの抵抗率（Ωｍ）であり、Ｗがバスバーの幅（ｍ）であり、Ｈがバスバーの厚さ（ｍ）であり、Ｒが導体層のシート抵抗（Ω／ｓｑ）である。
【００２０】
一実施形態では、デバイスが、方程式ｎｌ２ρ２／ｗｈＬＲ＜１／５との整合性を有するように構成され、その結果、同じ内側電極の電圧変動が１０％を超えないようになり、ただし、ｎが２つの隣り合う内側電極によって形成される分離部分の数であり、ｌが最も長い内側電極の長さ（ｍ）であり、ρ２が内側電極の抵抗率（Ωｍ）であり、ｗが内側電極の幅（ｍ）であり、ｈが内側電極の厚さ（ｍ）であり、Ｌが各バスバー上の２つの内側電極の間の最も長い距離の長さ（ｍ）であり、Ｒが導体層のシート抵抗（Ω／ｓｑ）である。
【００２１】
一実施形態では、導体層が、グラフェン、カーボンナノチューブ、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、および、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）のうちの少なくとも１つの材料を含む。
【００２２】
一実施形態では、第１および第２の電極が、銀、銀ペースト、銅、銅ペースト、アルミニウム、ＩＴＯおよびグラフェンのうちの少なくとも１つの材料を含む。
一実施形態では、基板が、ガラスまたはポリマーを含む。
【００２３】
一実施形態では、基板が、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）およびポリアニリン（ＰＡＮＩ）のうちの少なくとも１つの材料を含むことができる。
【００２４】
一実施形態では、保護層が、可撓性材料を含む。
一実施形態では、可撓性透明材料が、ＰＥＴ、ＰＶＣ、ＰＥおよびＰＣ、のうちの少なくとも１つの材料を含む。
【００２５】
一実施形態では、デバイスが、少なくとも２つのセットの第１の電極および第２の電極を備え、少なくとも２つのセットのうちの１つのセットが、別のセットに直列にまたは並列に接続され得る。
【００２６】
本発明の別の態様は、この電熱フィルムデバイスを備える電熱装置をさらに提供する。
一実施形態では、電熱装置が、加温機械、防寒用下着、膝カバー、および、手首サポートを含む。
【００２７】
一実施形態では、加温機械が、フレームの形態をとる。
一実施形態では、加温機械が額縁であり、電熱フィルムデバイスが、額縁のフレームの中、および、額縁の装飾層と裏板との間のうちの少なくとも１つの位置に設けられる。
【００２８】
一実施形態では、額縁が、電熱フィルムデバイスと装飾層との間、および、電熱フィルムデバイスと裏板との間のうちの少なくとも１つの位置に位置する熱伝導層をさらに備える。
【００２９】
一実施形態では、熱伝導層が、熱伝導グリースを備える。
一実施形態では、電熱フィルムデバイスが、防寒用下着の内側層と外側層との間に設けられる。
【００３０】
一実施形態では、加温機械および防寒用下着が、加熱の温度を制御するための温度制御モジュールおよび温度センサをさらに備える。
本発明の別の態様は、電熱フィルムデバイスを製造するための方法をさらに提供し、この方法は、
基板を提供するステップと、
基板上に導体層を配置するステップと、
導体層に第１および第２の電極を配置するステップであって、第１の電極が、第１のバスバーおよび第１のバスバーから延在する少なくとも１つの第１の内側電極を備え、第２の電極が、第２のバスバーおよび第２のバスバーから延在する少なくとも１つの第２の内側電極を備え、第１の内側電極および第２の内側電極が、互い違いに配置されて互いから分離される、ステップと
を含む。
【００３１】
一実施形態では、第１および第２の電極が、導体層の同じ側にある。
一実施形態では、第１および第２の電極が、導体層の異なる側にある。
一実施形態では、基板上に導体層を配置するステップおよび導体層に第１および第２の電極を配置するステップが、導体層を金属箔上に配置するステップと、導体層の金属箔の反対側を基板に接合するステップと、第１および第２の電極を形成するために金属箔をパターニングするステップと、を含む。
【００３２】
一実施形態では、この方法が、導体層および導体層上の電極を覆う保護層を形成するステップをさらに含む。
一実施形態では、第１および第２の内側電極のうちの少なくとも一方の内側電極が、少なくとも２つの下位内側電極を備えるように成形され、隣接する下位内側電極の間に隙間が存在する。
【００３３】
一実施形態では、この方法が、第１および第２のバスバー上に複数の孔を形成するステップをさらに含む。
一実施形態では、第１のバスバーの孔が、第２の内側電極によって示される位置にあり、第２のバスバーの孔が、第１の内側電極によって示される位置にある。
【００３４】
一実施形態では、この方法が、隣接する内側電極の間の分離部分における導体層の部分上に少なくとも１つの追加の孔を形成するステップをさらに含む。
本明細書で提供される説明から、さらなる態様および適用領域が明らかとなる。本開示の種々の態様が個別に実施され得、また、本発明の種々の実施形態が互いに組み合わされ得ることを理解されたい。また、本明細書の説明および具体的な実施例が単に例示を目的とすることを意図され、本開示の範囲を限定することを意図されないことを理解されたい。
【００３５】
本明細書の一部を構成する添付の図面は、いくつかの実施形態を示しており、本明細書と併せて、開示されている原理を説明する働きをする。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】従来技術の電熱フィルムデバイスを示す図である。
【図２Ａ】本発明の一実施形態に一致する電熱フィルムデバイスの概略上面図である。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態に一致する電熱フィルムデバイスの概略断面図である。
【図３Ａ】本発明の一実施形態に一致する電熱フィルムデバイスの温度分布を示すグラフである。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態に一致する電熱フィルムデバイスの温度分布を示すグラフである。
【図４】本発明の一実施形態に一致する電熱フィルムデバイスの概略上面図である。
【図５Ａ】本発明の一実施形態に一致する電熱フィルムデバイスの温度分布を示すグラフである。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態に一致する電熱フィルムデバイスの温度分布を示すグラフである。
【図６】本発明の一実施形態に一致する電熱フィルムデバイスの概略上面図である。
【図７】本発明の一実施形態に一致する電熱フィルムデバイスの温度分布を示すグラフである。
【図８】本発明の一実施形態に一致する電熱フィルムデバイスの温度分布を示すグラフである。
【図９】本発明の一実施形態に一致する電熱フィルムデバイスの温度分布を示すグラフである。
【図１０】本発明の一実施形態に一致する電熱フィルムデバイスの温度分布を示すグラフである。
【図１１】本発明の一実施形態に一致する電熱フィルムデバイスの温度分布を示すグラフである。
【図１２】本発明の一実施形態に一致する電熱フィルムデバイスの温度分布を示すグラフである。
【図１３】本発明の一実施形態に一致する電熱フィルムデバイスの概略上面図である。
【図１４】本発明の一実施形態に一致する電熱フィルムデバイスの温度分布を示すグラフである。
【図１５】本発明の一実施形態に一致する電熱フィルムデバイスの温度分布を示すグラフである。
【図１６】本発明の一実施形態に一致する電熱フィルムデバイスの概略上面図である。
【図１７Ａ】本発明の一実施形態に一致する電熱フィルムデバイスの温度分布を示すグラフである。
【図１７Ｂ】本発明の一実施形態に一致する電熱フィルムデバイスの温度分布を示すグラフである。
【図１８】本発明の一実施形態に一致する電熱フィルムデバイスの概略上面図である。
【図１９Ａ】本発明の一実施形態に一致する電熱フィルムデバイスの温度分布を示すグラフである。
【図１９Ｂ】本発明の一実施形態に一致する電熱フィルムデバイスの温度分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
次に、図面と併せて本発明の実施形態を詳細にさらに説明する。以下の実施形態は、本発明を説明するために採用されるものであり、本発明の範囲を限定しない。
本開示では、いくつかの既知の定数には、１．７５×１０−８Ωｍである銅の抵抗率、８×１０−８Ωｍである銀ペーストの抵抗率、および、１×１０−８Ωｍである単層グラフェンの抵抗率が含まれる。本開示に一致する例示の低電圧電熱フィルムデバイスは一般的なリチウムバッテリによって動力供給され得、迅速に９０〜１８０℃に達する。入力電力は１２Ｖ未満であってよい。デバイスの導体層として単層グラフェンが使用される場合、入力電力は１．５Ｖ未満であってよく、加熱効果が導体層によって実現される。
例示の実装形態１
図２Ａは、本発明の一実施形態に一致する電熱フィルムデバイス２０００ａの概略上面図である。電熱フィルムデバイス２０００ａは透明である必要はない。いくつかの他の実施形態では、デバイスが透明でなくてもよい。例えば、デバイスが半透明または不透明であってもよい。図２Ａのデバイスが、基板（図示せず）上に配置される導体１と、導体１に取り付けられる第１および第２の電極と、を有する。第１の電極が第１のバスバー２１ａおよび第１のバスバー２１ａから延在する少なくとも１つの第１の内側電極２２ａを備え、第２の電極が第２のバスバー２１ｂおよび第２のバスバー２１ｂから延在する少なくとも１つの第２の内側電極２２ｂを備える。第１の内側電極２２ａおよび第２の内側電極２２ｂが互い違いに配置されて互いから分離される。第１の電極および第２の電極は、デバイス全体にわたる一様な加熱を促進するために導体層の同じ側に配置されてもまたは２つの異なる側に配置されもよい。いくつかの実施形態では、導体１が、透明、不透明または半透明であってよい。図示を分かり易く保つために、いくつかの同様の構成要素は符号を付されない。バスバー２１ａおよび２１ｂならびに内側電極２２ａおよび２２ｂは、後で説明されるような多くの構成を有することができる。一方で、上述の構成要素は、平坦なパターンを形成している。
【００３８】
一実施形態では、内側電極の各々が１ミリメートルの幅を有し、互いに６ミリメートル離れる。内側電極は、線形状、波形状または鋸歯形状であってよい。第１および第２のバスバーが、限定しないが、線形状、曲線形状、円、または、楕円を含む、形状を形成する。
【００３９】
一実施形態では、電熱フィルムデバイスが、少なくとも２つのセットの第１の電極および第２の電極をさらに備え、少なくとも２つのセットのうちの１つのセットが別のセットに直列にまたは並列に接続され得る。一実施形態では、デバイス２０００ａが別の同様のデバイスに直列にまたは並列に接続されるように構成され得る。
【００４０】
本発明の一実施形態によると、第１および第２の内側電極が互い違いに配置されて一様に分布され得る。好適には、第１および第２の内側電極の幅が等しい。第１のバスバーが正の電力入力端子に接続されるように構成され得、第２のバスバーが負の電力入力端子に接続されるように構成され得、またはその逆も可能である。電源に接続されているとき、電流が、一方のバスバーから、バスバー上の内側電極まで、次いで導体１まで、次いでもう一方のバスバー上の内側電極まで、次いでもう一方のバスバーまで、流れる。
【００４１】
導体層１は半導体層またはセラミック層であってよい。導体層の材料は、グラフェン、カーボンナノチューブ、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、または、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）、のうちの少なくとも１つの材料であってよい。電極の材料が、銀、銀ペースト、銅、銅ペースト、アルミニウム、ＩＴＯおよびグラフェン、のうちの少なくとも１つの材料を含むことができる。一実施例では、内側電極が銅箔の内側電極である。
【００４２】
基板の材料はガラスまたはポリマーを含むことができる。基板の材料が、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）またはポリアニリン（ＰＡＮＩ）、のうちの少なくとも１つの材料を含むことができる。
【００４３】
図２Ｂは、本発明の一実施形態に一致する電熱フィルムデバイス２０００ｂの概略断面図である。２０００ａおよび２０００ｂが異なる図の同じデバイスを表すことができることに留意されたい。デバイス２０００ｂが、導体層１と、電極２と、基板３と、保護層４とを有する。保護層の材料は可撓性透明材料であってよく、ＰＥＴ、ＰＶＣ、ＰＥまたはＰＣのうちの少なくとも１つを含むことができる。
【００４４】
いくつかの実施形態では、デバイス２０００ａ／２０００ｂを製造する方法が、そのうちのいくつかが任意選択である以下のステップを含む。
１：透明の基板上にグラフェンを配置するステップ。グラフェンは単層グラフェンであってよく、好適には、無機ドーパントもしくは有機ドーパント（例えば、Ｆｅ（ＮＯ３）３、ＨＮＯ３、および、ＡｕＣｌ３）でドープされ、および／または、（例えば、約）２５０Ω／ｓｑのシート抵抗を有する。基板はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）であってよい。基板は、１５０ミリメートルの幅、１５０ミリメートルの長さ、および、１２５マイクロメートルの厚さを有することができる。
【００４５】
２：グラフェン上に銀ペーストパターンを印刷するステップ。この印刷はスクリーン印刷を含むことができる。銀ペーストパターンは図２Ａを参照して上述したパターンであってよい。印刷された銀ペーストが電極として使用され得る。銀ペーストが２５マイクロメートルの厚さを有することができる。
【００４６】
３：銀ペーストを固化するステップ。この固化ステップが、オーブン内で、１３０℃で４０分間加熱することを含むことができる。
４．光学的に透明な接着剤（ＯＣＡ：ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  ｃｌｅａｒ  ａｄｈｅｓｉｖｅ）のグルーを保護層上に配置するステップ。保護層はＰＥＴであってよい。保護層は基板のサイズに適合することができ、例えば、１５０ミリメートルの幅、および、１５０ミリメートルの長さを有する。ＯＣＡのグルーが５０マイクロメートルの厚さを有することができる。
【００４７】
５．電極を露出するために、基板上のバスバーに対応する位置において保護層およびＯＣＡのグルーに複数の孔を開けるステップ。孔を開けることがレーザによって実施され得る。孔のサイズは５ミリメートル×５ミリメートルであってよい。
【００４８】
６．光学的に透明な接着剤（ＯＣＡ）のグルーを上に備える保護層を、銀ペーストを用いてパターニングされた基板の上に配置するステップ。
７．露出した電極に対しての電気接点を作るステップ。例えば、リード線が露出した電極に接合される。
【００４９】
図３Ａは、本開示に一致する電熱フィルムデバイス（ステップ１〜７を実施する）内の温度分布のグラフ３０００ａを示す。赤外線カメラにより３０００ａを記録した。測定したデバイスの抵抗は２．７Ωであった。デバイスを５Ｖの電力供給源に接続して６０秒後に安定した加熱状態に達した。３０００ａは、加熱中の、加熱された電熱フィルムデバイス内の温度分布を表している。Ｔ＝ｋＵ２／ｄ２Ｒ＋ｔに一致する安定した温度は約６６℃であり、ただし、ｔが開始温度（℃）であり、Ｔがデバイスが上昇して達する安定した温度（℃）であり、Ｕが１２Ｖ以下の入力電圧（Ｖ）であり、ｄが２つの隣り合う内側電極の間の距離であり、Ｒが導体層のシート抵抗（Ω／ｓｑ）であり、ｋがデバイスと空気との間の熱伝導性に応じて変化し、具体的にはデバイスと空気との間の熱伝導性に反比例する１０〜２００℃ｃｍ２Ｗ−１の範囲の定数である。この実施例では、Ｕが５Ｖであり、ｄが６ｍｍであり、Ｒが２５０Ω／ｓｑであり、ｔが２２℃であり、Ｋが１５８℃ｃｍ２Ｗ−１である。上記の方程式が最初に使用される場合、ｋは、試料のデバイスを提供するステップ、試験を通して上記の方程式のｋを除いたすべてのパラメータを測定するステップ、測定したパラメータを使用して方程式を介してｋを求めるステップによって決定され得る。図３Ｂは、図３Ａから得られた温度分布のグラフ３０００ｂを示す。３０００ｂは、デバイス全体にわたる温度分布を表している。
【００５０】
一実施例では、３．７Ｖの印加時のデバイスの加熱パワーが約１３００Ｗ／ｍ２に達する。これは、等しい電圧を用いて約５Ｗ／ｍ２に達する従来の電熱フィルムデバイスよりも大幅に大きい。また、従来の電熱フィルムデバイスでは、等しい大きさの加熱パワーに達するためには６０Ｖの電力入力が必要となり、これは人間の耐え得る安全な電圧レベルを超えるものである。
例示の実装形態２
図４は、本発明の一実施形態に一致する低電力の透明電熱フィルムデバイス４０００の概略上面図である。デバイスが、導体１と、バスバー４２１ａおよび４２１ｂと、内側電極４２２ａおよび４２２ｂと、を有する。図示を分かり易く保つために、いくつかの同様の構成要素は符号を付されない。説明される構成要素が平坦なパターンを形成する。バスバー４２１ａおよび４２１ｂが９６ミリメートルの直径の円形状として配置される。最も長い内側電極が７３ミリメートルの長さを有する。内側電極が互いから６ミリメートル分離される。内側電極の間に合計で１７個の分離部分が存在する。内側電極の各々が１ミリメートルの幅を有する。バスバーが８ミリメートルの幅を有する。各バスバーにおいて、２つの内側電極の間の最も離れた距離が約１３０ミリメートルである。
【００５１】
いくつかの実施形態では、デバイス４０００を製造する方法が、そのうちのいくつかが任意選択である以下のステップを含む。
１：透明の基板上にグラフェンを配置するステップ。グラフェンは二層グラフェンであってよく、（好適には）ドープされ、および／または、１２０Ω／ｓｑのシート抵抗を有してよい。基板はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）であってよい。基板は、１２０ミリメートルの幅、１２０ミリメートルの長さ、および、１２５マイクロメートルの厚さを有することができる。
【００５２】
２：グラフェン上に銀ペーストパターンを印刷するステップ。この印刷はスクリーン印刷を含むことができる。銀ペーストパターンは図４を参照して上述したパターンであってよい。印刷された銀ペーストが電極として使用され得る。銀ペーストが２５マイクロメートルの厚さを有することができる。
【００５３】
３：銀ペーストを固化するステップ。この固化ステップが、オーブン内で、１３０℃で４０分間加熱することを含むことができる。
４：光学的に透明な接着剤（ＯＣＡ）のグルーを保護層上に配置するステップ。保護層はＰＥＴであってよい。保護層は基板のサイズに適合することができ、例えば、１２０ミリメートルの幅、および、１２０ミリメートルの長さを有する。ＯＣＡのグルーが５０マイクロメートルの厚さを有することができる。
【００５４】
５：電極を露出するために、基板上のバスバーに対応する位置において保護層およびＯＣＡのグルーに複数の孔を開けるステップ。孔を開けることがレーザによって実施され得る。孔のサイズは５ミリメートル×５ミリメートルであってよい。
【００５５】
６：光学的に透明な接着剤（ＯＣＡ）のグルーを上に備える保護層を、銀ペーストを用いてパターニングされた基板の上に配置するステップ。
７：露出した電極に対しての電気接点を作るステップ。例えば、リード線が露出した電極に接合される。
【００５６】
図５Ａは、本開示に一致する電熱フィルムデバイス（ステップ１〜７を実施する）内の温度分布のグラフ５０００ａを示す。赤外線カメラにより５０００ａを記録した。測定したデバイスの抵抗は２Ωである。デバイスを５Ｖの電力供給源に接続して４０秒後に安定した状態に達することができる。５０００ａが加熱された上述の電熱フィルムデバイス内の温度分布を表している。図５Ｂは、図５Ａから得られた温度分布のグラフ５０００ｂを示す。５０００ｂはデバイス全体にわたる温度分布を表している。上述のＴ＝ｋＵ２／ｄ２Ｒ＋ｔに一致する安定した温度は９０．９℃である。この実施例では、Ｕが５Ｖであり、ｄが６ｍｍであり、Ｒが１２０Ω／ｓｑであり、ｔが２２℃であり、ｋが１１９．１℃ｃｍ２Ｗ−１である。
【００５７】
この実施例では、３．７Ｖの電圧の印加時のデバイスの加熱パワーが約１３００Ｗ／ｍ２に達する。これは、等しい電圧を用いて約５Ｗ／ｍ２に達する従来の電熱フィルムデバイスよりも大幅に大きい。また、従来の電熱フィルムデバイスでは、等しい大きさの加熱パワーに達するためには６０Ｖの電力入力が必要となり、これは人間の耐え得る安全な電力レベルを超えるものである。
【００５８】
この実施例では、バスバーの電圧変動が０．２％を超えず、内側電極の電圧変動が０．００４％を超えない。
例示の実装形態３
図６は、本開示の一実施形態に一致する低電力の透明電熱フィルムデバイス６０００の概略上面図である。デバイス６０００が、導体１と、電極バスバー（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ｂｕｓ  ｂａｒ）６２１ａおよび６２１ｂと、内側電極６２２ａおよび６２２ｂと、を有する。図示を分かり易く保つために、いくつかの同様の構成要素は符号を付されない。説明される構成要素が平坦なパターンを形成する。内側電極が互いから３ミリメートル分離され、１０８ミリメートルの長さ、１ミリメートルの幅を有する。３２個の内側電極が存在し、３０個の分離部分を作る。電極バスバーの各々が８ミリメートルの幅を有する。各電極バスバーにおいて、２つの内側電極の間の最も離れた距離が１００ミリメートルである。６０００の左半分および６０００の右半分が直列に接続され、その結果、各々の電圧が、６０００に印加される総電圧の半分となる。
【００５９】
いくつかの実施形態では、デバイス６０００を製造する方法が、そのうちのいくつかが任意選択である以下のステップを含む。
１：金属箔上にグラフェンを配置してグラフェンを基板上に接着するステップ。グラフェンは単層グラフェンであってよく、好適にはドープされ得る。この単層グラフェンが２５０Ω／ｓｑのシート抵抗を有する。基板はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）であってよい。金属箔が、紫外線硬化接着剤、ホットグルーまたはシリカゲルを用いて接着され得る。金属箔が、１４０ミリメートル×２８０ミリメートルの寸法、および、２５マイクロメートルの厚さを有することができる。基板が、１５０ミリメートル×３００ミリメートルの寸法、および、１３５ミリメートルの厚さを有することができる。金属箔は、銅箔、ニッケル箔、または、銅ニッケル合金の箔であってよい。
【００６０】
２：接着剤を硬化させるステップ。ＵＶ光硬化が使用される場合、ＵＶ光が３６５ナノメートルの波長を有することができ、１０００ｍＪ／ｃｍ２のエネルギーを有することができる。
【００６１】
３：金属箔上にマスクを配置するステップ。マスクは剥離可能であってよい。スクリーンプリントなどの印刷手法によりマスクが印刷され得る。マスクは、図６を参照して上述したパターンを有することができる。
【００６２】
４：マスクを固化するために前のステップからの製品を加熱するステップ。この加熱が、１３５℃での４０分間の加熱を含むことができる。
５：前のステップからの製品をエッチングしてマスクを剥がすステップ。エッチングには、製品を３０％ＦｅＣｌ３エッチング液に浸漬することが含まれてよい。エッチング後、製品は水によって洗浄されて乾燥される。
【００６３】
６：光学的に透明な接着剤（ＯＣＡ）のグルーを保護層上に配置するステップ。保護層はＰＥＴであってよい。保護層は基板のサイズに適合することができ、例えば、１５０ミリメートルの幅、および、１５０ミリメートルの長さを有することができる。ＯＣＡのグルーが５０マイクロメートルの厚さを有することができる。
【００６４】
７：電極を露出するために、基板上の電極バスバーに対応する位置において保護層およびＯＣＡのグルーに複数の孔を開けるステップ。孔を開けることがレーザによって実施され得る。孔のサイズは５ミリメートル×５ミリメートルであってよい。
【００６５】
８：光学的に透明な材料（ＯＣＡ）のグルーを備える保護層を基板の上に配置するステップ。
９：露出した電極に対しての電気接点を作るステップ。例えば、リード線が露出した電極に接合される。
【００６６】
上述の透明電熱フィルムデバイス（ステップ１〜９を実施する）では、測定したデバイスの抵抗が２．５Ωである。３．７Ｖの電圧に接続した後（左半分および右半分の各々が１．８５Ｖを受ける）、デバイスは７０秒で４５℃に達することができる。上述のＴ＝ｋＵ２／ｄ２Ｒ＋ｔに一致する安定した温度は４５℃である。この実施例では、Ｕが１．８５Ｖであり、ｄが３ｍｍであり、Ｒが２５０Ω／ｓｑであり、ｔが２２℃であり、ｋが１５１℃ｃｍ２Ｗ−１である。この実施例では、電極バスバーの電圧変動が０．２％を超えず、内側電極の電圧変動が０．００４％を超えない。
例示の実装形態４
いくつかの実施形態では、電熱フィルムデバイスを製造する方法が、そのうちのいくつかが任意選択である以下のステップを含む。
【００６７】
１：基板上にＩＴＯフィルムを配置してＩＴＯフィルム上に銀ペーストパターンを印刷するステップ。ＩＴＯフィルムが４００Ω／ｓｑのシート抵抗を有することができる。基板はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）であってよい。基板が、１５０ミリメートルの幅、および、１５０ミリメートルの長さを有することができる。この印刷はスクリーン印刷を含むことができる。銀ペーストパターンは図２Ａを参照して上述したパターンであってよい。印刷された銀ペーストが電極として使用され得る。内側電極が６ミリメートル分離され、１０８ミリメートルの長さ、１ミリメートルの幅を有する。１５個の内側電極が存在し、１５個の分離部分を有する。電極バスバーが８ミリメートルの幅を有する。銀ペーストが２５マイクロメートルの厚さを有することができる。
【００６８】
２：銀ペーストを固化するステップ。この固化ステップが、オーブン内で、１３０℃で４０分間加熱することを含むことができる。
３：光学的に透明な接着剤（ＯＣＡ）のグルーを保護層上に配置するステップ。保護層はＰＥＴであってよい。保護層は基板のサイズに適合することができ、例えば、１５０ミリメートルの幅、および、１５０ミリメートルの長さを有することができる。ＯＣＡのグルーが５０マイクロメートルの厚さを有することができる。
【００６９】
４：電極を露出するために、基板上の電極バスバーに対応する位置において保護層およびＯＣＡのグルーに複数の孔を開けるステップ。孔を開けることがレーザによって実施され得る。孔のサイズは５ミリメートル×５ミリメートルであってよい。
【００７０】
５：光学的に透明な接着剤（ＯＣＡ）のグルーを備える保護層を、銀ペーストを用いてパターニングされた基板の上に配置するステップ。
６：露出した電極に対しての電気接点を作るステップ。例えば、リード線が露出した電極に接合される。
【００７１】
図７は、本開示に一致する電熱フィルムデバイス（ステップ１〜６を実施する）内の温度分布のグラフ７０００を示す。赤外線カメラにより７０００を記録した。測定したデバイスの抵抗は５Ωであった。１２Ｖの電圧に接続した後、デバイスは５５秒で９２℃に達することができる。上述のＴ＝ｋＵ２／ｄ２Ｒ＋ｔに一致する安定した温度は９２℃である。この実施例では、Ｕが１２Ｖであり、ｔが２２℃であり、ｋが７０℃ｃｍ２Ｗ−１である。この実施例では、電極バスバーの電圧の差異が０．０５％を超えず、内側電極の電圧変動が０．０１％を超えない。
例示の実装形態５
いくつかの実施形態では、電熱フィルムデバイスを製造する方法が、以下のステップ、および、図２Ａを参照して上述したパターンを含む。さらに、導体層が２５０Ω／ｓｑのシート抵抗の単層グラフェンである。電極が１０層のグラフェンである。１０層のグラフェンを作るとき、グラフェンの１０個の単層が移着作業または直接成長を介して互いの上に積み重ねられる。内側電極が３ミリメートル分離され、１０８ミリメートルの長さ、１ミリメートルの幅を有する。１５個の内側電極が存在し、１５個の分離部分を有する。電極バスバーが８ミリメートルの幅を有する。電極バスバーのうちの１つの電極バスバー上の２つの内側電極の間の最も長い距離が６０ミリメートルである。電極（１０層のグラフェン）が３５ナノメートルの厚さを有する。
【００７２】
図８は、本開示に一致する電熱フィルムデバイス内の温度分布のグラフ８０００を示す。赤外線カメラにより８０００を記録した。測定したデバイスの抵抗は２Ωである。１．５Ｖの電圧に接続した後、デバイスは８５秒で３４℃に達することができる。上述のＴ＝ｋＵ２／ｄ２Ｒ＋ｔに一致する安定した温度は３４℃である。この実施例では、Ｕが１．５Ｖであり、ｄが３ｍｍであり、Ｒが２５０Ω／ｓｑであり、ｔが２２℃であり、ｋが１２０℃ｃｍ２Ｗ−１である。この実施例では、バスバーの電圧変動が０．１％を超えず、内側電極の電圧変動が０．０２％を超えない。
例示の実装形態６
いくつかの実施形態では、電熱フィルムデバイスを製造する方法が、図２Ａを参照して上述したステップ、および、図４を参照して上述したパターンを含む。さらに、導体層が６２．５Ω／ｓｑのシート抵抗の４層のグラフェンである。電極はＩＴＯで作られる。内側電極が４ミリメートル分離され、１ミリメートルの幅を有する。１６個の内側電極が存在し、１７個の分離部分を有する。電極バスバーが８ミリメートルの幅を有する。電極バスバーのうちの１つの電極バスバー上の２つの内側電極の間の最も長い距離が６０ミリメートルである。銀ペーストが２５マイクロメートルの厚さを有する。
【００７３】
図９は、本開示に一致する電熱フィルムデバイス内の温度分布のグラフ９０００を示す。赤外線カメラにより９０００を記録した。測定したデバイスの抵抗は０．４Ωであった。３．７Ｖの電力供給源に接続した後、デバイスは１００秒で１０３℃に達することができる。上述のＴ＝ｋＵ２／ｄ２Ｒ＋ｔに一致する安定した温度は１０３℃である。この実施例では、ｔが２２℃であり、ｋが１１０．９℃ｃｍ２Ｗ−１である。この実施例では、電極バスバーの電圧変動が３％を超えず、内側電極の電圧変動が１．２％を超えない。
例示の実装形態７
いくつかの実施形態では、電熱フィルムデバイスを製造する方法が、図６を参照して上述したステップ、および、図２Ａを参照して上述したパターンを含む。さらに、内側電極が３ミリメートル分離され、１０８ミリメートルの長さ、および、１ミリメートルの幅を有する。１５個の内側電極が存在し、１５個の分離部分を有する。電極バスバーが８ミリメートルの幅を有する。銀ペーストが２５マイクロメートルの厚さを有する。
【００７４】
図１０は、本開示に一致する電熱フィルムデバイス内の温度分布のグラフ１００００を示す。赤外線カメラにより１００００を記録した。測定したデバイスの抵抗は１．７Ωであった。１２Ｖの電圧に接続した後、デバイスは１００秒で２２６℃に達することができる。上述のＴ＝ｋＵ２／ｄ２Ｒ＋ｔに一致する安定した温度は２２６℃である。この実施例では、Ｕが１２Ｖであり、ｄが３ｍｍであり、Ｒが２５０Ω／ｓｑであり、ｔが２２℃であり、ｋが３２℃ｃｍ２Ｗ−１である。この実施例では、電極バスバーの電圧変動が０．９％を超えず、内側電極の電圧変動が０．１％を超えない。
例示の実装形態８
いくつかの実施形態では、電熱フィルムデバイスを製造する方法が、図２Ａを参照して上述したステップ、および、図４を参照して上述したパターンを含む。さらに、内側電極が２ミリメートル分離され、１０８ミリメートルの長さおよび１ミリメートルの幅を有する。電極は銅箔である。１６個の内側電極が存在し、１７個の分離部分を有する。電極バスバーが８ミリメートルの幅を有する。銅箔が２５マイクロメートルの厚さを有する。導体層が２５０Ω／ｓｑのシート抵抗の単層グラフェンである。
【００７５】
図１１は、本開示に一致する電熱フィルムデバイス内の温度分布のグラフ１１０００を示す。赤外線カメラにより１１０００を記録した。測定したデバイスの抵抗は２Ωであった。３．７Ｖの電圧に接続した後、デバイスは１００秒で１４３．８℃に達することができる。上述のＴ＝ｋＵ２／ｄ２Ｒ＋ｔに一致する安定した温度は１４３．８℃である。この実施例では、Ｕが３．７Ｖであり、ｄが２ｍｍであり、Ｒが２５０Ω／ｓｑであり、ｔが２２℃であり、ｋが８９℃ｃｍ２Ｗ−１である。この実施例では、電極バスバーの電圧変動が０．０４％を超えず、内側電極の電圧変動が３％を超えない。
例示の実装形態９
いくつかの実施形態では、電熱フィルムデバイスを製造する方法が、図２Ａを参照して上述したステップ、および、図２Ａを参照して上述したパターンを含む。さらに、バスバーおよび対応する内側電極の各々が導体層の２つの異なる側に配置され、つまり、２１ａおよび２２ａが導体層の上側に配置され、２１ｂおよび２２ｂが導体層の底側に配置される。内側電極が４ミリメートル分離され、１０８ミリメートルの長さ、および、１ミリメートルの幅を有する。１５個の内側電極が存在し、１５個の分離部分を有する。電極が１０〜３０マイクロメートルの５〜１０層のグラフェンまたは金属箔（Ｃｕなど）であり、以下の実施例では前者が使用される。バスバーは８ミリメートルの幅を有する。導体層は２５０Ω／ｓｑのシート抵抗の単層グラフェンである。
【００７６】
図１２は、本開示に一致する電熱フィルムデバイス内の温度分布のグラフ１２０００を示す。赤外線カメラにより１２０００を記録した。測定したデバイスの抵抗は２．１Ωであった。７．５Ｖの電力供給源に接続した後、デバイスは３０秒で２１０℃に達することができる。上述のＴ＝ｋＵ２／ｄ２Ｒ＋ｔに一致する安定した温度は２１０℃である。この実施例では、Ｕが７．５Ｖであり、ｄが４ｍｍであり、Ｒが２５０Ω／ｓｑであり、ｔが２２℃であり、ｋが１３４℃ｃｍ２Ｗ−１である。この実施例では、電極バスバーの電圧変動が７％を超えず、内側電極の電圧変動が４％を超えない。
例示の実装形態１０
図１３は、本発明の一実施形態に一致する電熱フィルムデバイス１３０００の概略上面図である。内側電極１３２２ａおよび１３２２ｂが１０ミリメートル分離され、１ミリメートルの幅を有する。９個の内側電極が存在し、９個の分離部分を有する。電極バスバー１３２１ａおよび１３２２ｂの各々が８ミリメートルの幅を有する。導体層は４１．６Ω／ｓｑのシート抵抗の６層のグラフェンである。電極は２５マイクロメートルの厚さの銅箔である。
【００７７】
図１４は、本発明の一実施形態に一致する電熱フィルムデバイスの温度分布のグラフ１４０００を示す。赤外線カメラにより１４０００を記録することができる。測定したデバイスの抵抗は０．３２Ωである。７．５Ｖの電圧に接続した後、デバイスは３０秒で８６．３℃に達することができる。上述のＴ＝ｋＵ２／ｄ２Ｒ＋ｔに一致する安定した温度は８６．３度である。この実施例では、Ｕが７．５Ｖであり、ｄが１０ｍｍであり、Ｒが４１．６Ω／ｓｑであり、ｔが２２℃であり、ｋが４７．６℃ｃｍ２Ｗ−１である。この実施例では、電極バスバーの電圧変動が２．４％を超えず、内側電極の電圧変動が０．３％を超えない。
例示の実装形態１１
いくつかの実施形態では、電熱フィルムデバイスを製造する方法が、図２Ａを参照して上述したステップ、および、図２Ａを参照して上述したパターンを含む。さらに、内側電極および電極バスバーが異なる材料であり、例えば、前者が透明の導電材料であり、後者が金属であり、またはその逆であるか、あるいは、両方が異なる金属である。この実施例では、内側電極が少なくとも５層（例えば、１０層）のグラフェンであり、電極バスバーが金属箔（例えば、白金）または銀ペーストであり、好適には銅箔である。この実施形態では、導体層には単層グラフェンが使用される。内側電極が５ミリメートル分離され、１０８ミリメートルの長さ、および、１ミリメートルの幅を有する。３２個の内側電極が存在する。電極バスバーが、８ミリメートルの幅、および、２５マイクロメートルの厚さを有する。
【００７８】
図１５は、本発明の一実施形態に一致する電熱フィルムデバイスの温度分布のグラフ１５０００を示す。赤外線カメラにより１５０００を記録した。測定したデバイスの抵抗は１．９Ωであった。１２Ｖの電力供給源に接続した後、デバイスは３０秒で２４３℃に達することができる。上述のＴ＝ｋＵ２／ｄ２Ｒ＋ｔに一致する安定した温度は２４３℃である。この実施例では、Ｕが１２Ｖであり、ｄが５ｍｍであり、Ｒが２５０Ω／ｓｑであり、ｔが２２℃であり、ｋが９６℃ｃｍ２Ｗ−１である。この実施例では、電極バスバーの電圧変動が１．５％を超えず、内側電極の電圧変動が２．３％を超えない。
例示の実装形態１２
いくつかの実施形態では、電熱フィルムデバイスを製造する方法が、図２Ａを参照して上述したステップ、および、図２Ａを参照して上述したパターンを含む。さらに、パラメータｎ、ｌ、ＷおよびＨがｎ（ｎ＋１）ｌρ１／ＷＨＲ＜１／５に従い、その結果、電極バスバーの内側電極に接合される部分の電圧変動が１０％を超えないようになり、ただし、ｎが２つの隣り合う内側電極の間の分離部分の数であり、ｌが最も長い内側電極の長さ（ｍ）であり、ρ１がバスバーの抵抗率（Ωｍ）であり、Ｗがバスバーの幅（ｍ）であり、Ｈがバスバーの厚さ（ｍ）であり、Ｒが導体層のシート抵抗（Ω／ｓｑ）である。
【００７９】
内側電極は１０８ミリメートルの長さを有する。内側電極の間に１５個の分離部分が存在する。電極バスバーが、８ミリメートルの幅、および、２５マイクロメートルの厚さを有する。測定した電極バスバーの電圧の差異が０．２％の範囲内である。１．５Ｖの電圧に接続した後、デバイスは７５秒で５１℃（安定した温度）に達することができる。この実施例では、ｔが２２℃である。
例示に実装形態１３
いくつかの実施形態では、電熱フィルムデバイスを製造する方法が、図２Ａを参照して上述したステップ、および、図２Ａを参照して上述したパターンを含む。さらに、パラメータｎ、ｌ、ｗ、ｈおよびＬがｎｌ２ρ２／ｗｈＬＲ＜１／５に従い、その結果、同じ内側電極の電圧変動が１０％を超えないようになり、ただし、ｎが２つの隣り合う内側電極によって形成される分離部分の数であり、ｌが最も長い内側電極の長さ（ｍ）であり、ρ２が内側電極の抵抗率（Ωｍ）であり、ｗが内側電極の幅（ｍ）であり、ｈが内側電極の厚さ（ｍ）であり、Ｌが第１および第２の電極バスバーのうちの一方の電極バスバー上の２つの内側電極の間の最も長い距離の長さ（ｍ）であり、Ｒが導体層のシート抵抗（Ω／ｓｑ）である。
【００８０】
内側電極は１０８ミリメートルの長さを有する。１ミリメートルの幅および２５マイクロメートルの厚さを有する１５個の内側電極が存在し、内側電極の間に１５個の分離部分が存在する。電極バスバーが８ミリメートルの幅を有する。各々の電極バスバー上の２つの内側電極の間の最も長い距離は９９ミリメートルである。測定した電極バスバーの電圧の差異は０．０５％の範囲内である。一実施例では、７．５Ｖの電力供給源に接続した後、デバイスは６０秒で７７．４℃（安定した温度）に達することができる。この実施例では、ｔが２２℃である。
例示の実装形態１４
図１６は、本発明の一実施形態に一致する電熱フィルムデバイス１６０００の概略上面図である。デバイス１６０００が、導体１と、電極バスバー１６２１ａおよび１６２１ｂと、内側電極１６２２ａおよび１６２２ｂと、を有する。内側電極の間に分離部分が存在し、バスバー１６２１ａおよび１６２１ｂ上に複数の孔５ａおよび５ｂが存在する。内側電極のうちの少なくとも１つの内側電極が複数の下位内側電極を有することができ、例えば下位内側電極１６３２ａおよび１７３２ｂを有することができる。下位内側電極１６３２ａおよび１６３２ｂの間に隙間１６３３が存在する。しかし、デバイスの縁部において、内側電極は、１つの下位内側電極を有することができ、例えば、下位内側電極１６３２ｃを有することができる。下位内側電極は、等しい幅を有することができ、これは各々の下位内側電極の電気容量に基づいてよい。下位内側電極は、所定の距離で均等に離間され得（例えば、１６３２ａと１６３２ｂとの間の間隔が２マイクロメートル）、この所定の距離は、好適には、下位内側電極の幅と等しくてよい。複数の下位内側電極が、線形状、ジグザグ形状または曲線形状であってよい。１６３２ａ、１６３２ｂおよび１６３２ｃは形状および材料が等しくてよい。内側電極は、６ミリメートル分離され、１０８ミリメートルの長さを有する。１１個の内側電極が存在し、それらの間に１０個の分離部分が存在する。下位内側電極はデバイスに全体にわたるより一様な加熱を促進することができる。また、下位内側電極がデバイスの可撓性を上げることができ、つまり、本開示で説明される加熱効果を損なうことなくデバイスが折り畳み可能および曲げ可能となる。２００，０００回の折り畳み（左側の縁部を右側の縁の上まで２分間曲げて、上側の縁部を底側の縁部の上まで２分間曲げる）の後でも加熱効果が損なわれない。下位内側電極を備えるデバイスは、下位内側電極を備えない別の同様のデバイスの少なくとも７倍の可撓性を有する。図示を分かり易く保つために、いくつかの同様の構成要素は符号を付されない。好適には、説明される構成要素が平坦なパターンを形成する。
【００８１】
いくつかの実施形態では、デバイス１６０００を製造する方法が、そのうちのいくつかが任意選択である以下のステップを含む。
１：成長または移着を介して透明の基板上にグラフェンを配置するステップ。グラフェンは単層グラフェンであってよく、好適にはドープされ、および／または、２５０Ω／ｓｑのシート抵抗を有する。基板はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）であってよい。基板は１２５マイクロメートルの厚さを有することができる。
【００８２】
２：グラフェン上に銀ペーストパターンを印刷するステップ。この印刷はスクリーン印刷を含むことができる。銀ペーストパターンは図１６を参照して上述したパターンであってよい。印刷された銀ペーストが電極として使用され得る。銀ペーストが２５マイクロメートルの厚さを有することができる。
【００８３】
３：銀ペーストを固化するステップ。この固化ステップが、オーブン内で、１３０℃で４０分間加熱することを含むことができる。
４：内側電極の固化された銀ペーストパターンを切断して下位内側電極にするステップ。一実施例では、隙間１６３３における部分が切り落とされ、その結果、隙間１６３３および下位内側電極１６３２ａおよび１６３２ｂの各々が１ｍｍの幅を有することになる。さらに、好適には、複数の孔５ａおよび５ｂがバスバー内に形成される。各孔が２つの円形端部を有する長方形形状を有することができ、２つの円形端部の間の距離が対応する内側電極の幅に一致する（つまり、この実施例では、２つの下位内側電極が内側電極を構成する）。いくつかの実施形態では、一方の電極バスバーが、もう一方の電極バスバーから延在する内側電極によって示される位置に複数の孔を有することができる。これらの孔がデバイスの全体の可撓性を上げることができる。孔が電流の流れをあまり妨げ過ぎない限りにおいて、孔のサイズに特に制限はない。
【００８４】
５：光学的に透明な接着剤（ＯＣＡ）のグルーを保護層上に配置するステップ。保護層はＰＥＴであってよい。ＯＣＡのグルーは例えば５０マイクロメートルの厚さを有することができる。
【００８５】
６：電極を露出するために、基板上の電極バスバーに対応する位置において保護層およびＯＣＡのグルーに複数の孔を開けるステップ。孔を開けることがレーザ穿孔であってよい。
【００８６】
７：光学的に透明な接着剤（ＯＣＡ）のグルーを備える保護層を、銀ペーストを用いてパターニングされた基板の上に配置するステップ。
８：露出した電極からの電気接点を作るステップ。例えば、リード線が露出した電極に接合される。
【００８７】
いくつかの実施形態では、導体が、内側電極の間に、内側電極に平行に並べられる１ミリメートル以下の直径の複数の孔を有することができる（つまり、孔が２つの隣接する内側電極の間に並べられる）。これらの孔もデバイスの全体の可撓性を上げることができる。
【００８８】
図１７Ａは、本発明の一実施形態に一致する電熱フィルムデバイスの温度分布のグラフ１７０００ａを示す。赤外線カメラにより１７０００ａを記録した。１７０００ａは、加熱された上述の電熱フィルムデバイス内の温度分布を表している。
【００８９】
図１７Ｂは、図１７Ａから得られた温度分布のグラフ１７０００ｂを示す。１７０００ｂは図１７Ａと同じデバイスの全体にわたる温度分布を定量的に表している。測定したデバイスの抵抗は２．７Ωである。７．５Ｖの電圧に接続した後、デバイスは６０秒で９２．３℃に達することができる。Ｔ＝ｋＵ２／ｄ２Ｒ＋ｔに一致する到達する安定した温度は９２．３℃である。この実施例では、Ｕが７．５Ｖであり、ｄが６ｍｍであり、Ｒが２５０Ω／ｓｑであり、ｔが２２℃であり、ｋが１１２℃ｃｍ２Ｗ−１である。
【００９０】
この実施例では、３．７Ｖの印加時のデバイスの加熱パワーが１３００Ｗ／ｍ２に達する。これは、等しい電力供給源を用いてわずか５Ｗ／ｍ２に達する従来の電熱フィルムデバイスよりも大幅に大きい。また、従来の電熱フィルムデバイスでは、等しい大きさの加熱パワーに達するためには６０Ｖの電圧が必要となり、これは人間の耐え得る安全な電力レベルを超えるものである。
例示の実装形態１５
いくつかの実施形態では、電極バスバーの幅および下位内側電極の数が例示の実装形態１４で説明したデバイスに基づいて調整され、その結果、電極バスバーの電圧の差異が１０％の範囲内となる。一実施例では、１０８ミリメートルの長さの１５個の内側電極が、互いの間に６ミリメートルの幅の１４個の分離部分を有する。電極バスバーは８ミリメートルの幅を有する。試験した電極バスバーの電圧の変動は０．５％の範囲内である。
例示の実装形態１６
図１８は、本発明の一実施形態に一致する電熱フィルムデバイス１８０００の概略上面図である。デバイス１８０００が、導体１と、電極バスバー１８２１ａおよび１８２１ｂと、内側電極１８２２ａおよび１８２２ｂと、内側電極の間にある分離部分と、を有する。各内側電極が複数の下位内側電極を有することができ、例えば、下位内側電極１８３２ａおよび１８３２ｂを有することができる。下位内側電極１８３２ａおよび１８３２ｂの間に隙間１８３３が存在する。しかし、デバイスの縁部において、内側電極が１つの下位内側電極を有することができ、例えば、下位内側電極１８３２ｃおよび１８３２ｄを有することができる。
【００９１】
いくつかの実施形態では、デバイス１８０００を製造する方法が、そのうちのいくつか任意選択である以下のステップを含む。
１：金属箔上にグラフェンを配置して接着剤を介してグラフェンを基板に接着するステップ。グラフェンは二層グラフェンであってよい。グラフェンはドープされてよく、１２０Ω／ｓｑのシート抵抗を有することができる。基板はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）であってよい。基板は１２５マイクロメートルの厚さを有することができる。接着剤は紫外線硬化接着剤であってよい。銅箔などの金属箔が２５マイクロメートルの厚さを有することができる。
【００９２】
２：紫外線露出下でグルーを硬化させるステップ。紫外線光が３６５ｎｍの波長を有することができ、１０００ｍＪ／ｃｍ２のエネルギーを有することができる。
３：金属箔上にマスクを配置するステップ。一実施例では、マスクが剥離可能である。マスクは印刷され得る。隙間１８３３が形成されないことを除いて、マスクは図１８で説明されるパターンを有することができる。内側電極の間の分離部分は３ミリメートルである。最も長い内側電極は１０８ｍｍである。デバイス１８０００が、１１個の内側電極と、内側電極を互い違いの形で分離する１０個の分離部分と、を有する。
【００９３】
４：マスクを固化するためにステップ３からの製品を加熱するステップ。この加熱が、１３５℃で４０分間の加熱を含むことができる。
５：下位内側電極に対応するマスクパターンを形成するために、内側電極に対応するマスクパターンを切断するステップ。
【００９４】
６：ステップ５からの製品をエッチングしてマスクを剥がすステップ。エッチングがフォトリソグラフィを介して行われ得る。エッチングには、ステップ５からの製品を３０％ＦｅＣｌ３エッチング液に浸漬することが含まれてよい。エッチング後、製品が水によって洗浄されて乾燥される。
【００９５】
７：光学的に透明な接着剤（ＯＣＡ）のグルーを保護層上に配置するステップ。保護層はＰＥＴであってよい。ＯＣＡのグルーが５０マイクロメートルの厚さを有することができる。
【００９６】
８：電極を露出するために、基板上の電極バスバーに対応する位置において保護層およびＯＣＡのグルーに複数の孔を開けるステップ。孔を開けることがレーザ穿孔であってよい。
【００９７】
９：光学的に透明な接着剤（ＯＣＡ）のグルーを備える保護層を基板の上に配置するステップ。
１０：露出した電極に対しての電気接点を作るステップ。例えば、リード線が露出した電極に接合される。
【００９８】
上述の実施形態の一実施例では、測定したデバイス１８０００の抵抗が２．５Ωである。デバイスを３．７Ｖの電圧に接続した後、５０秒で安定した状態に達することができる。
【００９９】
図１９Ａは、本発明の一実施形態に一致する電熱フィルムデバイスの温度分布のグラフ１９０００ａを示す。赤外線カメラにより１９０００ａを記録した。１９０００ａは、加熱された上述の電熱フィルムデバイス内の温度分布を表している。
【０１００】
図１９Ｂは、図９Ａから得られた温度分布のグラフ１９０００ｂを示す。１９０００ｂはデバイス全体にわたる温度分布を定量的に表している。Ｔ＝ｋＵ２／ｄ２Ｒ＋ｔに一致する到達した安定した温度は１４３．８℃である。この実施例では、Ｕが３．７Ｖであり、ｄが３ｍｍであり、Ｒが１２０Ω／ｓｑであり、ｔが２２℃であり、ｋが９６℃ｃｍ２Ｗ−１である。
例示の実装形態１７
いくつかの実施形態では、電極バスバーの幅および下位内側電極の数が例示の実装形態１６で説明したデバイスに基づいて調整され、その結果、電極バスバーの電圧の差異が１０％の範囲内となる。一実施例では、１０８ミリメートル以下の長さの１１個の内側電極が、互いの間に４ミリメートルの幅の１０個の分離部分を有する。電極バスバーは８ミリメートルの幅を有する。試験した電極バスバーン電圧の変動は３．６％の範囲内である。
例示の実装形態１８
本発明は、上述の例示の実装形態で説明した電熱フィルムデバイスを備える電熱装置をさらに提供する。電熱装置が、限定しないが、加温機械、防寒用下着、膝カバー、および、手首サポートを含む。
【０１０１】
加温機械が、加熱の温度を制御するための温度制御モジュールおよび温度センサをさらに備える。本発明の一実施例によると、加温機械がフレームの形態をとり、好適には額縁の形態をとる。本開示では、額縁が、額縁のフレーム部分に加えて、装飾層および裏板などの他の構成要素を有することもできる。額縁の場合、電熱フィルムデバイスが、額縁のフレームの中、および、額縁の装飾層と裏板との間、のうちの少なくとも１つの位置に設けられ得る。好適には、額縁が熱伝導層を有することができる。好適には、熱伝導層が、電熱フィルムデバイスと装飾層との間、および、電熱フィルムデバイスの層と裏板との間、のうちの少なくとも１つの位置に設けられる。好適には、熱伝導層が熱伝導グリースを備える。
【０１０２】
防寒用下着も、加熱の温度を制御するための温度制御モジュールおよび温度センサを備える。好適には、電熱フィルムデバイスが防寒用下着の内側層と外側層との間に設けられる。
【０１０３】
上記の実施形態は単に本発明を説明するのに使用されるものであり、本発明を限定しない。当業者であれば、本発明の精神および範囲から逸脱することなく種々の変形形態および修正形態をさらに作ることができる。したがって、いかなる等価の技術的解決策も本発明に包含され、本発明の特許保護範囲は特許請求の範囲によって決定される。
以上説明したように、本発明は以下の形態を有する。
［形態１］
基板と、
前記基板上に配置される導体層と、
前記導体層に取り付けられる第１の電極および第２の電極であって、前記第１の電極が、第１のバスバーおよび前記第１のバスバーから延在する少なくとも１つの第１の内側電極を備え、前記第２の電極が、第２のバスバーおよび前記第２のバスバーから延在する少なくとも１つの第２の内側電極を備え、前記第１の内側電極および前記第２の内側電極が、互い違いに配置されて互いから分離される、第１の電極および第２の電極とを備える、電熱フィルムデバイス。
［形態２］
前記第１のバスバーが正の電力入力装置に接続され、前記第２のバスバーが負の電力入力装置に接続される場合、電流が、前記第１のバスバーから、前記導体層、前記第１の内側電極、前記第２の内側電極、次いで、前記第２のバスバーへと順番に流れる、形態１に記載のデバイス。
［形態３］
前記第１および第２の電極が、前記導体層の同じ側にある、形態１に記載のデバイス。
［形態４］
前記第１および第２の電極が、前記導体層の異なる側にある、形態１に記載のデバイス。
［形態５］
前記導体層および前記導体層上の前記電極を覆う保護層をさらに備える、形態１に記載のデバイス。
［形態６］
前記第１および第２の内側電極が、線形状、曲線形状、または、ジグザグ形状である、形態１に記載のデバイス。
［形態７］
前記第１および第２のバスバーが、線形状、曲線形状、円、または、楕円を含む形状を形成する、形態１に記載のデバイス。
［形態８］
前記第１および第２の電極が、前記基板と前記導体層との間にある、形態１に記載のデバイス。
［形態９］
前記第１および第２の内側電極が、等しい幅を有する、形態１に記載のデバイス。
［形態１０］
前記第１および第２の電極のうちの少なくとも一方の内側電極が、少なくとも２つの下位内側電極を備え、隣接する下位内側電極の間に隙間が存在する、形態１に記載のデバイス。
［形態１１］
前記下位内側電極が、等しい幅を有する、形態１０に記載のデバイス。
［形態１２］
前記下位内側電極の幅が、隣接する下位内側電極の間の前記隙間に等しい、形態１０に記載のデバイス。
［形態１３］
前記隙間が２μｍであり、前記下位内側電極の幅が、各下位内側電極の電流容量に基づいて決定される、形態１０に記載のデバイス。
［形態１４］
前記第１および第２のバスバーが、複数の孔を有する、形態１０に記載のデバイス。
［形態１５］
前記第１のバスバーの前記孔が、前記第２の内側電極によって示される位置にあり、前記第２のバスバーの前記孔が、前記第１の内側電極によって示される位置にある、形態１０に記載のデバイス。
［形態１６］
前記第２および第１のバスバーの前記孔が、２つの円形端部を有する長方形形状を有することができ、前記２つの円形端部の間の距離が、対応する内側電極の幅に一致する、形態１５に記載のデバイス。
［形態１７］
隣接する内側電極の間の分離部分における前記導体層の部分が、少なくとも１つの追加の孔を有する、形態１０に記載のデバイス。
［形態１８］
前記少なくとも１つの追加の孔が、１ｍｍ以下の直径を有する、形態１０に記載のデバイス。
［形態１９］
前記デバイスが、方程式Ｔ＝ｋＵ２／ｄ２Ｒ＋ｔとの整合性を有するように構成され、ただし、Ｔが安定した温度（℃）であり、ｔが開始温度（℃）であり、Ｕが１２Ｖ以下の入力電圧（Ｖ）であり、ｄが２つの隣り合う内側電極の間の距離であり、Ｒが前記導体層のシート抵抗（Ω／ｓｑ）であり、ｋが前記デバイスと空気との間の熱伝導性に反比例する、１０〜２００℃ｃｍ２Ｗ−１の範囲の定数である、
形態１に記載のデバイス。
［形態２０］
前記デバイスが、方程式ｎ（ｎ＋１）ｌρ１／ＷＨＲ＜１／５との整合性を有するように構成され、その結果、前記バスバーの前記内側電極に接合される部分の電圧変動が１０％を超えないようになり、ただし、ｎが２つの隣り合う内側電極の間の分離部分の数であり、ｌが最も長い内側電極の長さ（ｍ）であり、ρ１が前記バスバーの抵抗率（Ωｍ）であり、Ｗが前記バスバーの幅（ｍ）であり、Ｈが前記バスバーの厚さ（ｍ）であり、Ｒが前記導体層のシート抵抗（Ω／ｓｑ）である
形態１に記載のデバイス。
［形態２１］
前記デバイスが、方程式ｎｌ２ρ２／ｗｈＬＲ＜１／５との整合性を有するように構成され、その結果、同じ前記内側電極の電圧変動が１０％を超えないようになり、ただし、ｎが２つの隣り合う内側電極によって形成される分離部分の数であり、ｌが最も長い内側電極の長さ（ｍ）であり、ρ２が前記内側電極の抵抗率（Ωｍ）であり、ｗが前記内側電極の幅（ｍ）であり、ｈが前記内側電極の厚さ（ｍ）であり、Ｌが各バスバー上の２つの内側電極の間の最も長い距離の長さ（ｍ）であり、Ｒが前記導体層のシート抵抗（Ω／ｓｑ）である、
形態１に記載のデバイス。
［形態２２］
前記導体層が、グラフェン、カーボンナノチューブ、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、または、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）のうちの少なくとも１つを含むことができる、形態１に記載のデバイス。
［形態２３］
前記第１および第２の電極が、銀、銀ペースト、銅、銅ペースト、アルミニウム、ＩＴＯまたはグラフェンのうちの少なくとも１つを含むことができる、形態１に記載のデバイス。
［形態２４］
前記基板が、ガラスまたはポリマーを含むことができる、形態１に記載のデバイス。
［形態２５］
前記基板が、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）またはポリアニリン（ＰＡＮＩ）のうちの少なくとも１つの材料を含むことができる、形態２４に記載のデバイス。
［形態２６］
前記保護層が、可撓性材料を含むことができる、形態５に記載のデバイス。
［形態２７］
前記可撓性材料が、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）またはポリカーボネート（ＰＣ）のうちの少なくとも１つの材料を含むことができる、形態５に記載のデバイス。
［形態２８］
前記デバイスが、少なくとも２つのセットの前記第１の電極および前記第２の電極を備え、前記少なくとも２つのセットのうちの１つのセットが、別のセットに直列にまたは並列に接続され得る、形態１に記載のデバイス。
［形態２９］
形態１から２８までのいずれか一項に記載の電熱フィルムデバイスを備える電熱装置。
［形態３０］
前記電熱装置が、加温機械、防寒用下着、膝カバー、および、手首サポートを含む、形態２９に記載の電熱装置。
［形態３１］
前記加温機械が、フレームの形態をとる、形態３０に記載の電熱装置。
［形態３２］
前記加温機械が額縁であり、前記電熱フィルムデバイスが、前記額縁のフレームの中、および、前記額縁の装飾層と裏板との間のうちの少なくとも１つの位置に設けられる、形態３１に記載の電熱装置。
［形態３３］
前記電熱フィルムデバイスと前記装飾層との間、および、前記電熱フィルムデバイスと前記裏板との間のうちの少なくとも１つの位置に位置する熱伝導層をさらに備える、形態３２に記載の電熱装置。
［形態３４］
前記熱伝導層が、熱伝導グリースを備える、形態３３に記載の電熱装置。
［形態３５］
前記電熱フィルムデバイスが、前記防寒用下着の内側層と外側層との間に設けられる、形態３０に記載の電熱装置。
［形態３６］
前記加温機械および前記防寒用下着が、加熱の温度を制御するための温度制御モジュールおよび温度センサをさらに備える、形態３０に記載の電熱装置。
［形態３７］
電熱フィルムデバイスを製造するための方法であって、
基板を提供するステップと、
前記基板上に配置される導体層を配置するステップと、
前記導体層に第１の電極および第２の電極を配置するステップであって、前記第１の電極が、第１のバスバーおよび前記第１のバスバーから延在する少なくとも１つの第１の内側電極を備え、前記第２の電極が、第２のバスバーおよび前記第２のバスバーから延在する少なくとも１つの第２の内側電極を備え、前記第１の内側電極および前記第２の内側電極が、互い違いに配置されて互いから分離される、ステップとを含む方法。
［形態３８］
前記第１および第２の電極が、前記導体層の同じ側にある、形態３７に記載の方法。
［形態３９］
前記第１および第２の電極が、前記導体層の異なる側にある、形態３７に記載の方法。
［形態４０］
前記基板上に前記導体層を配置するステップおよび前記導体層に前記第１および第２の電極を配置するステップが、前記導体層を金属箔上に配置するステップと、前記導体層の前記金属箔の反対側を前記基板に接合するステップと、前記第１および第２の電極を形成するために前記金属箔をパターニングするステップと、を含む、形態３７に記載の方法。
［形態４１］
前記導体層および前記導体層上の前記電極を覆う保護層を形成するステップをさらに含む形態３７に記載の方法。
［形態４２］
前記第１および第２の電極のうちの少なくとも一方の内側電極が、少なくとも２つの下位内側電極を備えるように成形され、隣接する下位内側電極の間に隙間が存在する、形態３７に記載の方法。
［形態４３］
前記第１および第２のバスバー上に複数の孔を形成するステップ、形態３７に記載の方法。
［形態４４］
前記第１のバスバーの前記孔が、前記第２の内側電極によって示される位置にあり、前記第２のバスバーの前記孔が、前記第１の内側電極によって示される位置にある、形態４３に記載の方法。
［形態４５］
隣接する内側電極の間の分離部分における前記導体層の部分上に少なくとも１つの追加の孔を形成するステップをさらに含む、形態３７に記載の方法。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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