(57)【要約】【課題】炭素質膜セグメントに容易に電極形成でき、かつリード線の機械的接続強度の高いセラミック発熱体を提供する。【解決手段】所定形状の陶板１１の一方面１１ａに形成した炭素質膜セグメント１に通電することにより発熱させるようにしたセラミック発熱体１０であって、炭素質膜セグメント１０の適所には、溝３ａと、その溝３ａの長手方向に沿って形成した一対の挿通孔３ｂ、３ｂとを有したリード線固着部３とを形成しており、絶縁被膜の一部を剥離して導体部を露出させたリード線４を、挿通孔３ｂの一方から他方に挿通させ、その導体露出部４ａを溝３ａに導電固着させた構造にしている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定形状の陶板の一方面に形成した炭素質膜セグメントに通電することにより発熱させるようにしたセラミック発熱体であって、
上記炭素質膜セグメントの適所には、溝と、その溝の長手方向に沿って形成した一対の挿通孔とを有したリード線固着部を形成しており、
絶縁被膜の一部を剥離して導体部を露出させたリード線を、上記挿通孔の一方から他方に挿通させ、その導体露出部を上記溝に導電固着させた構造にしているセラミック発熱体。
【請求項２】
請求項１において、
所定パターン上に油性インクを塗り付け、その陶板面全体に釉薬または耐熱塗料を塗り付けて硬化させた後に、その面全体を燻化処理することで油性インクを熱消失させ、その残った部分に炭素質膜セグメントを形成することを特徴とするセラミック発熱体。
【請求項３】
請求項１において、
所定パターン上に所定のマスキングテープを貼り付け、その陶板面全体に釉薬を塗り付けて硬化させて、釉薬皮膜を形成し、その後、マスキングテープを除去してから、その面全体に対して、炭化水素を含むガスを燃焼させずに含浸させて、マスキングテープを除去した部分に炭素質膜セグメントを形成することを特徴とするセラミック発熱体。
【請求項４】
請求項１において、
所定パターンの周回にマスキング剤を塗着してから、その陶板面全体に対して、炭化水素を含むガスを燃焼させずに含浸させ、その後、マスキング剤を塗着した部分の炭素質膜をマスキング剤とともにエッチングすることによって、所定パターン上に炭素質膜セグメントを形成することを特徴とするセラミック発熱体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、
上記炭素質膜セグメントを有した面に、防水性被膜を被覆形成していることを特徴とするセラミック発熱体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燻化処理などにより陶板面上に形成した炭素質膜に通電させて発熱させるセラミック発熱体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、陶板面上に形成した炭素質膜に通電させて発熱させるセラミック発熱体や、同様の原理を応用していぶし瓦の表面に形成されている炭素質膜に通電させて発熱する融雪屋根瓦が、種々提案されている。
【０００３】
特に、本発明と同一の出願人による先行出願である、特願２００５−３１３４８２では、孤立した炭素質膜セグメントを瓦の裏面に形成し、その炭素質膜セグメントの寸法、数を選択できるようにすることによって電気抵抗値の調整を可能としたセラミック発熱体が提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記先行出願に記載の発明では、炭素質膜セグメントに通電するためリード線を接続しているが、リード線の一端を樹脂ハンダなどで接続しているだけの構成であるため固着が不安定で、リード線が外れてしまうおそれがある。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するために提案されたもので、その目的は、炭素質膜セグメントに容易に電極形成でき、かつリード線の機械的接続強度の高いセラミック発熱体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載のセラミック発熱体は、所定形状の陶板の一方面に形成した炭素質膜セグメントに通電することにより発熱させるようにしたセラミック発熱体であって、炭素質膜セグメントの適所には、溝と、その溝の長手方向に沿って形成した一対の挿通孔とを有したリード線固着部とを形成しており、絶縁被膜の一部を剥離して導体部を露出させたリード線を、挿通孔の一方から他方に挿通させ、その導体露出部を溝に導電固着させた構造にしている。
【０００７】
請求項２では、所定パターン上に油性インクを塗り付け、その陶板面全体に釉薬または耐熱塗料を塗り付けて硬化させた後に、その面全体を燻化処理することで油性インクを熱消失させ、その残った部分に炭素質膜セグメントを形成することを特徴としている。
【０００８】
請求項３では、所定パターン上に所定のマスキングテープを貼り付け、その陶板面全体に釉薬を塗り付けて硬化させて、釉薬皮膜を形成し、その後、マスキングテープを除去してから、その面全体に対して、炭化水素を含むガスを燃焼させずに含浸させて、マスキングテープを除去した部分に炭素質膜セグメントを形成することを特徴としている。
【０００９】
請求項４では、所定パターンの周回にマスキング剤を塗着してから、その陶板面全体に対して、炭化水素を含むガスを燃焼させずに含浸させ、その後、マスキング剤を塗着した部分の炭素質膜をマスキング剤とともにエッチングすることによって、所定パターン上に炭素質膜セグメントを形成することを特徴としている。
【００１０】
請求項５では、炭素質膜セグメントを有した面に、防水性被膜を被覆形成していることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば次の効果を奏する。
【００１２】
請求項１〜５に記載のセラミック発熱体は、炭素質膜セグメントの適所に、一対の挿通孔を溝の長手方向に沿って形成したリード線固着部を形成し、絶縁被膜の一部を剥離して導体部を露出させたリード線を、挿通孔の一方から他方に挿通させ、その導体露出部を上記溝に導電固着させた構造にしているため、そのようなリード線を挿通孔に挿通させるだけで容易に電極形成できる。
【００１３】
また、リード線の中央に露出した導体部を固着する構成であるため、リード線を切断しない限り、リード線が炭素質膜セグメントより外れることがなく、機械的接続強度を向上させることができる。また、電極とリード線が一体構造をなしているため、電気的にも安定する。
【００１４】
請求項２〜４に記載のセラミック発熱体によれば、種々の手順により所定パターンの炭素質膜セグメントを形成しているため、所定パターンの寸法や数を予め定めれば、電気抵抗値の調整が可能なセラミック発熱体を得ることができる。
【００１５】
請求項５に記載のセラミック発熱体によれば、炭素質膜セグメントを有した面に防水性被膜を被覆形成しているので、雨水や雪などの水分の浸入がなく、それによる漏電の心配がない。そのため、融雪屋根瓦や寒冷地域のビル、ホテル、住戸の玄関先や道路などの外床材に利用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施形態について、添付図面とともに説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１（ａ）は、本発明のセラミック発熱体の平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線の部分断面図であり、（ｃ）はリード線取付前の拡大部分断面図である。
【００１８】
セラミック発熱体１０は、陶板１１の一方面１１ａに、反対面１１ｂや側面１１ｃから絶縁部２を介して孤立した炭素質膜セグメント１を形成したもので、その炭素質膜セグメント１の適所にはリード線固着部３を設けており、リード線固着部３は、所定長さに加工した溝３ａと、溝３ａ内に長手方向に沿って形成した一対の挿通孔３ｂ、３ｂとを有している。なお図例では、挿通孔３ｂ、３ｂを溝３ａの両端に開設しているが、溝３ａの途中であってもよい。また本実施例に示した絶縁部２は、その表面に釉薬被膜層（図５参照）が形成されている。
【００１９】
このリード線固着部３は、炭素質膜１ａを形成する前に陶板面１１ａに成形しておくことが望ましく、リード線固着部３を成形した陶板面１１ａに対して燻化処理などによって炭素質膜１ａを形成するとともに、溝３ａ内にも炭素質膜１ａを形成している。
【００２０】
なお、図１（ｃ）の断面図には炭素質膜１ａを太線で図示しているが、図１（ｂ）や後述の図２では炭素質膜１ａの図示を省略する。
【００２１】
さらに、このセラミック発熱体１０では、絶縁被膜の一部を剥離して導体部を露出させたリード線４を、挿通孔３ｂの一方から他方に挿通させ、その導体露出部４ａを炭素質膜１ａが形成された溝３ａにはめ込んで導電固着させた構造としている。リード線４の導体露出部４ａは、挿通孔３ｂ、３ｂ間の長さに合わせて露出されており、炭素質膜セグメント１以外の部分（例えば裏面１０ｂにも炭素質膜が形成されていれば裏面１０ｂ）と接触しないように絶縁被覆部４ｂが形成されている。
【００２２】
このように、リード線４の導体露出部４ａがリード線固着部３の溝３ａに導電固着されるので、その固着された部分が電極となり、リード線３を通じて容易に炭素質膜セグメント１に通電させることができる。また、リード線４を切断しない限り、リード線４が炭素質膜セグメント１より外れることがなく、機械的接続強度を向上することができる。また、電極とリード線４が一体構造をなしているため、電気的にも安定する。
【００２３】
図２は、本発明のセラミック発熱体１０のリード線４の取付詳細説明図で、（ａ）はリード線４の構造図、（ｂ）、（ｃ）はリード線４の取付手順を示したセラミック発熱体１０の部分断面図である。
【００２４】
リード線４は、中央の導体露出部４ａと、それを挟む絶縁被覆部４ｂ、４ｂとよりなる。この導体露出部４ａは、全体を被覆した絶縁被膜の一部を溝３ａの寸法に応じて剥離すれば容易に形成される。
【００２５】
そして、図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、このようなリード線４を、一方の挿通孔３ｂより他方の挿通孔３ｂに貫通させてから、予め樹脂ハンダ（不図示）を塗布した溝３ａの底に導体露出部４ａを添わせた状態で、炉内で加熱する。すると、リード線４の導体露出部４ａと溝３ａとが導電性を保持して接続固定される。なお、樹脂ハンダはエポキシ樹脂に銀粉を混入したものなどを使用する。
【００２６】
最後に、リード線４を固着したセラミック発熱体１０の全体面を、防水性を有したフッ素ゴムなどの防水性被膜５で被覆する。アスファルトで被覆してもよいが、熱に強いフッ素ゴムが望ましい。
【００２７】
以上のように、このセラミック発熱体１０は、導電性を有した炭素質膜セグメント１がリード線４に接続固着されるため、そのリード線４の両端を接続具と取り付けて雌、雄のコネクタ部（不図示）を形成すれば、容易に炭素質膜セグメント１へ通電することができる。
【００２８】
リード線４のコネクタを電源等に接続し炭素質膜セグメント１に通電すると、炭素質膜１ａは発熱し、その熱が陶板１１の内部を通じて反対面１１ｂにも伝わり、セラミック発熱体１０全体が温度上昇する。また、炭素質膜セグメント１は、絶縁部２を介して孤立した状態にあるため、漏電、感電のおそれはなく、１００Ｖ電圧の通電も可能となる。
【００２９】
また、セラミック発熱体１０の基板である陶板１１は蓄熱効果に優れたものを使用することが望ましく、防水性被膜５は耐熱性のある素材で形成することが望ましい。
【００３０】
図３は、本発明のセラミック発熱体１０の他例を示す平面図である。なお、本図では、リード線４については図１、図２と同様の構造のものを使用しているため、その図示は省略する。
【００３１】
図３（ａ）は絶縁部２に囲まれて１つの炭素質膜セグメント１を設けたもの、（ｂ）はＨ字形の炭素質膜セグメントを１つ設けたものを示している。なお、リード線固着部３は１セグメントに２つ設けたものを例示しているが、これには限定されない。
【００３２】
このように、炭素質膜セグメント１をその形状、寸法を適宜選択して形成すれば、電気抵抗値の異なる種々のセラミック発熱体１０を形成することができる。
【００３３】
また、図３（ａ）で示した炭素質膜セグメント１を孤立した状態で形成してもよい。そのように複数の炭素質膜セグメント１を孤立した状態で配置すれば、それらの直列、並列など種々の接続態様によって、電気抵抗値を調整することができる。例えば、電気抵抗値を調整するために、複数のうちの特定のセグメントには接続しないような接続方式を採ることもできる。つまり、炭素質膜セグメント１の数も選択することができる。
【００３４】
次に、セラミック発熱体１０の製造方法について説明する。
【００３５】
図４は、セラミック発熱体１０の製造方法の一例を示すフローチャートである。また図５（ａ）〜（ｃ）は、炭素質膜セグメント１の形成工程を示した図である。なお図５には、図３（ｂ）で示した炭素質膜パターンを例示している。
【００３６】
まず、原料となる粘土の原土（不図示）を粉砕し素地とし、その土の粒度を均一にしてから、加水混練し、水分を均一にするため寝かせたのち、真空状態で土練機（不図示）にて土練し、粘土内の空気を押し出す（Ｓ１）。次に、一定の圧力で所定形状に成型し（Ｓ２）、乾燥させる（Ｓ３）。その後、土窯などの中で、温度を１２００〜１３００℃程度に調節しながら焼成し、均一に焼き上げ（Ｓ４）、その後、冷却することによって（Ｓ５）、陶板１１が得られる。
【００３７】
この陶板１１の一方面１１ａに、後に炭素質膜１ａセグメントとなる所定パターン１２を特定し、そのパターン１２の適所に、リード線４を固着するための溝３ａと２つの挿通孔３ｂ、３ｂとを加工する（Ｓ６）。なお本図では、溝３ａと挿通孔３ｂの図示を省略する。
【００３８】
次に、陶板１１の所定パターン１２に油性インク１３を塗り付け（Ｓ７および図５（ａ））、その状態で、その面１１ａの表面全体に釉薬１４を塗布すると、油性インク１３を塗り付けた箇所は釉薬１４をはじくため、その箇所には釉薬１４が塗布されず、硬化すると、所定パターン１２を除く全面に釉薬被膜５が形成される（Ｓ８および図５（ｂ））。
【００３９】
その後は、油性インク１３を除去することなく燻化処理を施す（Ｓ９および図５（ｃ））と、燻化の熱によって油性インク１３が蒸発、消滅するため、その部分は陶板１１が剥き出しの状態なり、ガスが含侵して、炭素質膜セグメント１が形成される。もちろん、リード線４を固着するために加工した溝３ａにも炭素質膜１ａが形成される。
【００４０】
また、釉薬１４を塗布した部分は炭素質の固定着装がなく、軽くブラッシングするだけで簡単に取り除くことができ、この部分が絶縁部２となる。
【００４１】
その後、導体露出部３ａと絶縁被覆部３ｂとからなるリード線４を、導体露出部３ａが溝３ａと固着するように、炭素質膜セグメント１のリード線固着部３に取り付け（Ｓ１０）、その面１１ａ全体を防水性被膜５で被覆する（Ｓ１１）。
【００４２】
上記の方法では、炭素質膜セグメント１を形成すべき箇所に釉薬１４をはじく油性インク１３を塗布するだけで、その後の燻化処理で、その箇所は塗布したインク１３が燻化の熱により自動的に蒸発、消滅するため、そこに炭素質膜セグメント１を形成することができる。つまり、油性インク１３が自動消滅するためインク１３除去作業をする必要がなく、効率的で生産性がよい。
【実施例２】
【００４３】
図６は、セラミック発熱体１０の製造方法の他例を示すフローチャートである。また図７（ａ）〜（ｄ）は、炭素質膜セグメント１の形成工程を示した図である。なお、図６に示したステップＳ２１〜２６は実施例１のＳ１〜Ｓ５と同様であるため、説明を省略する。
【００４４】
焼成、冷却後に、陶板１１のリード線固着部３を含む所定パターン１２に、吸水性のないマスキングテープ１５を貼り付ける（Ｓ２７および図７（ａ））。マスキングテープ８としては、吸水性がなく、釉薬１４に反応して消耗しないものが望まれ、一例としては、建築現場や引越しで利用される養生テープなどが使用できる。
【００４５】
マスキングテープ１５を貼り付けた状態で、その面１１ａ全体に釉薬１４を塗り付けて硬化させて釉薬被膜５を形成し（Ｓ２８および図７（ｂ））、その後、マスキングテープ１５を除去してから（Ｓ２９および図７（ｃ））、その面１１ａ全体に対して燻化処理を施す（Ｓ３０および図７（ｄ））。
【００４６】
すると、マスキングテープ１５を除去した箇所は、釉薬被膜５が形成されていないため燻化処理によりガスが含侵し、その箇所に炭素質膜１ａが形成されるが、周囲の釉薬皮膜５で覆われている部分にはガスが含侵せず、その結果、マスキングテープ１５を剥がした箇所のみに、炭素質膜セグメント１が孤立した状態に形成される。
【００４７】
釉薬１４は、耐久性を向上させるために、焼き物の表面に塗る「うわぐすり」としてよく知られたものであるが、一般的に耐熱性があり、常温で塗り付けて常温で硬化させることができるので扱いが極めて容易である。また、硬化した被膜は、炭素粒子の含浸を抑制する性質を備えているので、炭素質膜１ａのスパッタリング形成時にマスキングとして機能する。
【００４８】
このような釉薬１４は、アルミナ（中性成分）、シリカ（酸性成分）、アルカリ（塩基成分）を結合させて構成されており、透明釉、光沢白釉、乳濁釉、失透釉などが知られているが、炭素質膜の形成時に炭素粒子を含浸させず、温度上昇に耐え得るものであれば、その種類は問わない。
【００４９】
なお、燻化処理（Ｓ３０）後は実施例１と同様、リード線１の取付（Ｓ３１）、防水性被膜の形成（Ｓ３２）を行う。
【００５０】
本実施例の方法では、陶板１１の一方面１１ａに釉薬１４を塗布したのちマスキングテープ１５を除去すれば、その箇所は釉薬被膜５が取り除かれて陶板１１が剥き出しの状態になるため、その面１１ａ全体を燻化処理すると、マスキングテープ１５を除去した箇所のみにガス成分が含侵し、その結果、孤立した炭素質膜セグメント１が形成される。そのため、その孤立した炭素質膜セグメント１の寸法、数を選択することで、電気抵抗値の調整が可能なセラミック発熱体１０を得ることができる。
【００５１】
本実施例の方法によれば、建築現場などで使用する養生テープをマスキングテープとして利用できるので、簡易に陶板１１上に炭素質膜セグメント１を生成することができる。
【実施例３】
【００５２】
図８は、セラミック発熱体１０の製造方法の他例を示すフローチャートである。また、図９は陶板１１の平面図であり、図１０（ａ）〜（ｃ）は、炭素質膜セグメント１の形成工程を示した図で、陶板面１１ａへのマスキング処理後、燻化処理後、マスキング除去後の各状態の、図９のＢ−Ｂ線の断面を示した図である。なお、図８に示したステップＳ４１〜４６は実施例１のＳ１〜Ｓ６と同様であるため、説明を省略する。
【００５３】
焼成、冷却後に、陶板１１に形成したリード線固着部３を含む所定パターン１２の周回パターン１６に対して、マスキング剤１７を塗着し、乾燥させて、固定する（Ｓ４７）。このマスキング剤１７は、シラン系、アルミナ系のレンガ用接着剤などが望ましいが、これらには限定されない。
【００５４】
マスキング剤１７を塗着した状態で、陶板面１１ａ全体に、炭化水素を含むガスを燃焼させずに接触させ、ガス成分を陶板面１１ａに含侵させる（Ｓ４８）。固着させたマスキング剤１７を含むその面１１ａ全体は、いぶしによって形成された炭素質膜１ａによって覆われる。
【００５５】
燻化処理後、冷却してから、マスキングした周回パターン１６部分を、マスキング剤１７で覆った炭素質膜１ａごとエッチングして剥離する（Ｓ４９）。そうすると、周回パターン１６によって囲まれた部分は、周囲と孤立した炭素質膜セグメント１となる。
【００５６】
なお、マスキングを除去した（Ｓ４９）後は実施例１と同様、リード線１の取付（Ｓ５０）、防水性被膜の形成（Ｓ５１）を行う。
【００５７】
本実施例の方法では、まず炭素質膜１ａを全体に形成してから、その後、周回パターン１６を剥離しているため、炭素質膜セグメント１を周囲より、ほぼ確実に絶縁させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】（ａ）は本発明のセラミック発熱体の平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線の部分断面図であり、（ｃ）はリード線取付前の拡大部分断面図である。
【図２】本発明のセラミック発熱体のリード線の取付詳細説明図で、（ａ）はリード線の構造図、（ｂ）、（ｃ）は取付手順を示したセラミック発熱体の部分断面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は本発明のセラミック発熱体の他例を示す平面図である。
【図４】セラミック発熱体の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は炭素質膜セグメントの形成工程を示した図である。
【図６】セラミック発熱体の製造方法の他例（実施例２）を示すフローチャートである。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は炭素質膜セグメントの形成工程を示した図である（実施例２）。
【図８】セラミック発熱体の製造方法のさらに他例（実施例３）を示すフローチャートである。
【図９】陶板面の平面図である（実施例３）。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は炭素質膜セグメントの形成工程を示した図である（実施例３）。
【符号の説明】
【００５９】
１０      セラミック発熱体
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ      セラミック発熱体（他例）
１０ａ      一方面
１１      陶板
１      炭素質膜セグメント
１ａ      炭素質膜
２      絶縁部
３      リード線固着部
３ａ      溝
３ｂ      挿通孔
４      リード線
４ａ      導体露出部
４ｂ      絶縁被覆部
５      釉薬被膜
【図１】
2007273272.tif 000003
【図２】
2007273272.tif 000004
【図３】
2007273272.tif 000005
【図４】
2007273272.tif 000006
【図５】
2007273272.tif 000007
【図６】
2007273272.tif 000008
【図７】
2007273272.tif 000009
【図８】
2007273272.tif 000010
【図９】
2007273272.tif 000011
【図１０】
2007273272.tif 000012