(57)【要約】【課題】薄膜化が可能であり、製造コストを低減することができ、重量が軽いフィルムヒータを提供すること。【解決手段】周知の方法により、ＰＥＳから成る基体層７を所定の寸法に成形した。この基体層７をスパッタマシンに導入し、ＳｉＯ２のターゲットを用いて、スパッタリングにより、中間層９を形成した。次に、スパッタマシンのターゲットをステンレスに交換し、スパッタリングにより、薄膜発熱層９を形成した。更に、薄膜発熱層９の両端の所定の範囲に、銀ペーストを塗布し、乾燥させることにより、電極層１１を形成し、フィルムヒータ１を完成した。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体層と、
前記基体層の片面又は両面に、スパッタリングにより形成された薄膜発熱層と、を備えることを特徴とするフィルムヒータ。
【請求項２】
前記薄膜発熱層の表面抵抗率が０．１〜１０００Ω／□の範囲にあることを特徴とする前記請求項１に記載のフィルムヒータ。
【請求項３】
前記薄膜発熱層の厚みが、０．０５〜１μｍの範囲にあることを特徴とする前記請求項１又は２に記載のフィルムヒータ。
【請求項４】
前記基体層は、耐熱温度が１５０°Ｃ以上の樹脂から成ることを特徴とする前記請求項１〜３のいずれかに記載のフィルムヒータ。
【請求項５】
前記基体層と前記薄膜発熱層との間に、中間層を備えることを特徴とする前記請求項１〜４のいずれかに記載のフィルムヒータ。
【請求項６】
前記中間層は、スパッタリングにより形成された膜であることを特徴とする前記請求項５に記載のフィルムヒータ。
【請求項７】
前記中間層は、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯｘ、Ａｌ２Ｏ３の中から選ばれる１種以上からなることを特徴とする前記請求項５又は６に記載のフィルムヒータ。
【請求項８】
前記中間層の厚みが、１０〜２００ｎｍの範囲にあることを特徴とする前記請求項５〜７のいずれかに記載のフィルムヒータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、調理器具、ホットカーペット等に用いられるフィルムヒータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、平面内で発熱する薄型ヒータが、様々な分野で用いられている。
例えば、ホットカーペットでは、カーボンファイバーの発熱体を面内に配した薄型ヒータが用いられている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
また、調理用のホットプレート（例えば、旅客機内で機内食を加温するために用いられる加温カート）では、平板型のセラミックを発熱体とした薄型ヒータが用いられている。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−０５２３５９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、カーボンファイバーの発熱体を面内に配したヒータでは、カーボンファイバー自体の厚みにより、更なる薄膜化が困難であるという問題があった。
また、平板型のセラミックを発熱体としたヒータでは、ヒータの価格が高くなってしまうという問題や、ヒータが重くなってしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は以上の点に鑑みなされたものであって、薄膜化が可能であり、製造コストを低減することができ、重量が軽いフィルムヒータを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
（１）請求項１の発明は、基体層と、前記基体層の片面又は両面に、スパッタリングにより形成された薄膜発熱層と、を備えることを特徴とするフィルムヒータを要旨とする。
【０００８】
本発明のフィルムヒータでは、スパッタリングにより薄膜発熱層を形成するので、薄膜発熱層の膜厚を薄くすることができる。
そのことにより、本発明では、フィルムヒータを薄膜化し、フィルムヒータの重量を軽減することができる。
【０００９】
また、本発明のフィルムヒータでは、例えば、高価なセラミックから成る発熱体が不要であるので、製造コストを低減することができる。
・前記基体層の厚みは、例えば、２５〜１５０μｍとすることができる。２５μｍ以上であることにより、剛性を保ち、保温性保持の効果があり、１５０μｍ以下であることにより、弾性保持の効果がある。
（２）請求項２の発明は、前記薄膜発熱層の表面抵抗率が０．１〜１０００Ω／□の範囲にあることを特徴とする前記請求項１に記載のフィルムヒータを要旨とする。
【００１０】
本発明のフィルムヒータは、薄膜発熱層の表面抵抗率が上記の範囲にあることにより、効率よく昇温することができる。
・前記表面抵抗率を０．１〜１０００Ω／□の範囲にするために好適な物質としては、例えば、ステンレス、銅、タングステン、モリブデン等が挙げられる。（３）請求項３の発明は、前記薄膜発熱層の厚みが、０．０５〜１μｍの範囲にあることを特徴とする前記請求項１又は２に記載のフィルムヒータを要旨とする。
【００１１】
本発明のフィルムヒータは、薄膜発熱層の厚みが０．０５μｍ以上であるので、耐久性、発熱均一性の点で優れている。
また、本発明のフィルムヒータは、薄膜発熱層の厚みが１μｍ以下であるので、耐クラック性、曲げ強度の点で優れている。
（４）請求項４の発明は、前記基体層が、耐熱温度が１５０°Ｃ以上の樹脂から成ることを特徴とする前記請求項１〜３のいずれかに記載のフィルムヒータを要旨とする。
【００１２】
本発明のフィルムヒータは、基体層が、耐熱温度が１５０°Ｃ以上の樹脂から成ることにより、薄膜発熱層が昇温した場合でも、基体層が損傷することが起こりにくい。
・前記耐熱温度が１５０°Ｃ以上の樹脂としては、例えば、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）等が挙げられる。
【００１３】
・前記耐熱温度とは、例えば、室温から徐々に昇温した場合に、損傷（亀裂の発生、溶融）が生じる温度をいう。
（５）請求項５の発明は、前記基体層と前記薄膜発熱層との間に、中間層を備えることを特徴とする前記請求項１〜４のいずれかに記載のフィルムヒータを要旨とする。
【００１４】
本発明のフィルムヒータは、中間層を備えていることにより、例えば、基体層から水分が滲みだしてくる場合でも、中間層がその水分を遮断するので、薄膜発熱層の密着性が低下することがない。
（６）請求項６の発明は、前記中間層は、スパッタリングにより形成された膜であることを特徴とする前記請求項５に記載のフィルムヒータを要旨とする。
【００１５】
本発明では、スパッタリングにより中間層を形成するので、例えば、フィルムヒータの全面に渡って、均一な膜厚の中間層を形成することができる。そのため、例えば、基体層からしみ出る水分を遮断する効果が一層高い。
また、スパッタリングによれば、中間層の膜厚を薄くすることができるので、フィルムヒータを一層薄膜化することができる。
（７）請求項７の発明は、前記中間層は、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯｘ、Ａｌ２Ｏ３の中から選ばれる１種以上からなることを特徴とする前記請求項５又は６に記載のフィルムヒータを要旨とする。
【００１６】
本発明は、中間層の材料を例示している。本発明のフィルムヒータは、上記の材料から成る中間層を備えることにより、例えば、基体層からしみ出る水分を遮断する効果が一層高い。
（８）請求項８の発明は、前記中間層の厚みが、１０〜２００ｎｍの範囲にあることを特徴とする前記請求項５〜７のいずれかに記載のフィルムヒータを要旨とする。
【００１７】
本発明のフィルムヒータは、中間層の厚みが１０ｎｍ以上であるので、基体層からしみ出る水分を遮断する効果が充分高い。
また、本発明のフィルムヒータは、中間層の厚みが２００ｎｍ以下であるので、フィルムヒータの膜厚を薄膜化することができる。更に、中間層をスパッタリングで形成する場合には、その形成に要する時間が短くて済む。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明のフィルムヒータの実施の形態の例（実施例）を説明する。
（実施例１）
ａ）まず、本実施例１のフィルムヒータの構成を図１及び図２を用いて説明する。
【００１９】
本実施例１のフィルムヒータ１は、図１に示す様に、縦２０ｍｍ、横１００ｍｍ、厚さ５０μｍの短冊形の外形を有しており、中央の幅８０ｍｍの中央部３と、左右（図１における左右）両端の幅１０ｍｍの電極部５とから構成される。
次に、フィルムヒータ１の断面構造を図２を用いて説明する。この図２は、図１のＡ−Ａ断面における断面図である。フィルムヒータ１の中央部３は、ＰＥＳから成る基体層７と、ＳＵＳから成る薄膜発熱層９とを順次積層した構成を有している。これら基体層７及び薄膜発熱層９の厚みは、それぞれ５０μｍ、１００ｎｍである。
【００２０】
また、電極部５は、基体層７と、薄膜発熱層９とに加えて、薄膜発熱層９の上に更に積層された、電極層１１を備えている。この電極層１１は銀ペーストから成り、厚みは１０μｍである。
尚、上記薄膜発熱層９の表面抵抗率は２．０Ω／□であり、請求項２の発明の範囲内である。
【００２１】
ｂ）次に、本実施例１のフィルムヒータ１の製造方法を説明する。
▲１▼周知の方法により、ＰＥＳから成る基体層７を所定の寸法に成形した。
▲２▼基体層７を、ＳＵＳのターゲットを取り付けたスパッタマシンに導入した。
そして、スパッタリングにより、基体層７の片面に、全面に亘って、薄膜発熱層９を形成した。
【００２２】
▲３▼薄膜発熱層９の両端の所定の範囲に、銀ペーストを塗布し、乾燥させることにより、電極層１１を形成した。
ｃ）次に、本実施例１のフィルムヒータ１の奏する効果を説明する。
▲１▼本実施例１のフィルムヒータ１では、スパッタリングにより薄膜発熱層９を形成するので、薄膜発熱層９の膜厚を薄くすることができる。
【００２３】
そのことにより、フィルムヒータ１を薄膜化し、フィルムヒータ１の重量を軽減することができる。
▲２▼本実施例１のフィルムヒータ１では、セラミックの様な、高価な発熱体が不要であるので、製造コストを低減することができる。
【００２４】
▲３▼本実施例１のフィルムヒータ１は、基体層７が、耐熱性の高い樹脂であるＰＥＳから成ることにより、薄膜発熱層９が昇温した場合でも、基体層７が損傷しにくい。また、ＰＥＳから成る基体層７は、軽く、価格が安いため、本実施例１のフィルムヒータ１の軽量化、製造コストの低減が可能である。
【００２５】
ｄ）次に、本実施例１のフィルムヒータ１の奏する効果を確かめるために行った実験について説明する。
フィルムヒータ１の左右の電極部５の間に、直流電源とスライダックとを直列に繋ぎ、フィルムヒータ１に一定の電圧をかけ、中央部３の温度が安定したところで、その温度を読み取った。電極部５の間にかける電圧は、０Ｖからスタートし、徐々に上昇させながら、７０Ｖまで変化させた。電極部５の間に印加した電圧と、中央部３の温度との相関を図３及び表１に示す。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
この図３及び表１に示す様に、フィルムヒータ１は、電極部５の間に加える電圧が増すにつれて温度が上昇し、電圧が７０Ｖに達した時に、８５．１°Ｃとなった。この時、フィルムヒータ１には損傷が生じていなかった。尚、電圧を８０Ｖまで上げると、基体層７に亀裂が入った。
【００２８】
この結果から、フィルムヒータ１は、損傷を生じることなく、充分に高い温度まで昇温することができ、調理器具やホットカーペット等のヒータとして好適であることが分かった。
（実施例２）
本実施例２のフィルムヒータ１は、基本的には、前記実施例１のフィルムヒータ１とほぼ同様である。ただし、このフィルムヒータ１では、基体層７がＰＩから成る。
【００２９】
本実施例２のフィルムヒータ１は、前記実施例１のフィルムヒータ１と同様の効果を奏する。更に、このフィルムヒータ１は、基体層７を、ＰＥＳよりも耐熱性が高いＰＩにより構成しているので、一層高い温度まで、損傷を生じることなく昇温することができる。
【００３０】
前記実施例１のｄ）と同様にして、フィルムヒータ１を試験した。その結果を図３及び表１に示す。
この上記図３及び表１に示す様に、フィルムヒータ１は、加える電圧が増すにつれて温度が上昇し、電圧が８０Ｖに達した時に、２０４°Ｃとなった。この時、フィルムヒータ１には損傷が生じていなかった。
【００３１】
この結果から、フィルムヒータ１は、損傷を生じることなく、充分に高い温度まで昇温することができ、調理器具やホットカーペット等のヒータとして好適であることが分かった。
（実施例３）
本実施例３のフィルムヒータ１５は、基本的には、前記実施例１のフィルムヒータ１とほぼ同様であり、図１に示す様に、中央部３と電極部５とを備えている。ただし、このフィルムヒータ１５では、図１のＡ−Ａ断面における断面図である図４に示す様に、基体層７と薄膜発熱層９との間に、ＳｉＯ２から成る、厚さ５０ｎｍの中間層１７を備える。
【００３２】
本実施例３のフィルムヒータ１５は、以下の▲１▼〜▲４▼の手順に従って製造した。
▲１▼周知の方法により、ＰＥＳから成る基体層７を所定の寸法に成形した。
▲２▼基体層７をスパッタマシンに導入し、ＳｉＯ２のターゲットを用いて、スパッタリングにより、基体層７の片面に、全面に亘って、中間層１７を形成した。
【００３３】
▲３▼スパッタマシンのターゲットをステンレス（ＳＵＳ）に交換し、スパッタリングにより、中間層１７の上に、全面に亘って、薄膜発熱層９を形成した。
▲４▼薄膜発熱層９の両端の所定の範囲に、銀ペーストを塗布し、乾燥させることにより、電極層１１を形成した。
【００３４】
本実施例３のフィルムヒータ１５は、前記実施例１のフィルムヒータ１と同様の効果を奏する。更に、このフィルムヒータ１５は、ＳｉＯ２から成る中間層１７を備えることにより、基体層７からの水分の滲みだしがなく、薄膜発熱層９の密着性において一層優れている。
【００３５】
尚、本発明は上記の形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施することができる。
・前記実施例１〜３において、薄膜発熱層９の材質は、例えば、銅、ＳＵＳ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｓｎ、タングステン、モリブデンの中から選ばれる１種以上であってもよい。
【００３６】
・前記実施例１〜３において、基体層７の材質は、例えば、ＰＥＴ、ＰＰＳであってもよい。
・前記実施例３において、中間層１７の材質は、例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯｘ、Ａｌ２Ｏ３であってもよい。
【００３７】
・前記実施例１〜３において、薄膜発熱層９は、例えば、基体層７の両面に形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１のフィルムヒータの構成を示す説明図である。
【図２】実施例１のフィルムヒータの構成を示す説明図である。
【図３】実施例１及び実施例２のフィルムヒータに電圧を印加した際の温度を示すグラフである。
【図４】実施例３のフィルムヒータの構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１、１５・・・フィルムヒータ
３・・・中央部
５・・・電極部
７・・・基体層
９・・・薄膜発熱層
１１・・・電極層
１７・・・中間層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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