CN103202093A - 面状发热体及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
面状发热体(11)具备：电绝缘性基材(12)；至少一对电极(14)，其具有被导电性覆盖层覆盖的金属细线，配置于电绝缘性基材(12)的表面上；高分子电阻体(13)，其配置于电绝缘性基材(12)上，通过电极(14)被供电；以及电绝缘性覆盖材(16)，其覆盖电极(14)和高分子电阻体(13)，通过热熔胶(15)与电绝缘性基材(12)紧密接合，其中，导电性覆盖层(4b)的截面形状为具有与电绝缘性基材(12)的表面平行的长轴的大致椭圆形。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用了高分子电阻体的焦耳热的薄且平板上的面状发热体。
背景技术
以往，作为面状发热体的发热部，已知一种将炭黑、金属粉末、石墨等导电性物质分散至树脂而得到的发热部。尤其是，在使用通过导电性物质与树脂的组合而示出自身温度控制功能的PTC发热体(是意味着正电阻温度系数特性的英文Positive Temperature Coefficient的简称)的情况下，作为具有不需要温度控制电路、能够减少部件件数等优点的设备而被知晓。
如图5所示，关于这些结构，在发热薄层电阻4上设置对进行供电的电极线3筒状地施加导电性的覆盖层2而得到的覆盖线材1，对覆盖线材1与发热薄层电阻4进行热熔接。覆盖线材1和发热薄层电阻4均由热塑性树脂和碳等导电性颗粒形成(例如参照专利文献1)。
为了与发热薄层电阻4牢固地热熔接，建议覆盖线材1使用与发热薄层电阻4相同的材料且粘接面平滑。
另外，通常，因为面状发热体为均热，因此在很多情况下至少在一面粘贴铝等平板，通过采用上述结构来实现面状发热体的平滑化和薄型化。
作为这种面状发热体的用途，由于不需要温度控制电路这种特性而能够形成得薄，因此被使用于例如地暖设备，用于除露、霜而使用于汽车的车门后视镜、洗脸台的镜子等搭载空间较薄的位置。
专利文献1：日本特开平3-84888号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在上述以往的结构中，几乎没有说明与一般用于绝缘而上下安装的电绝缘性基材之间的最佳粘接方法。粘贴基材时的问题在于，在性能上、外观上要求在粘接部整体不带空隙地进行粘贴。空隙的存在导致长期使用过程中会产生高分子电阻体的变质、电绝缘性覆盖材的剥离这样问题。
鉴于上述以往技术的问题点，本发明的目的在于提供一种低成本、安全且容易进行基材的粘贴的面状发热体及其制造方法。
用于解决问题的方案
为了达到上述目的，本发明具有以下结构。
本发明的面状发热体具备：片状的电绝缘性基材；片状的高分子电阻体，其配置于电绝缘性基材上；至少一对电极，其具有被导电性覆盖层覆盖的金属细线，该至少一对电极沿着高分子电阻体的片状的表面进行配置来对高分子电阻体供电；以及片状的电绝缘性覆盖材，其以将电极和高分子电阻体夹持在中间的方式与电绝缘性基材相对地进行配置，以覆盖电极和高分子电阻体的方式经由热熔胶与电绝缘性基材粘接，其中，电极处的覆盖层的截面形状为在沿电绝缘性基材的片状的表面的方向具有长轴的大致椭圆形。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种包括电极部分在内的整体薄的面状发热体，并且能够提供一种低成本、安全且容易进行基材的粘贴的面状发热体的电极结构。
附图说明
本发明的这些方式和特征通过与添加的附图相关的优选实施方式相关联的以下说明而变得清楚。
图1是表示本实施方式1的面状发热体的结构的俯视图。
图2是从箭头B的方向观察沿图1的线A-A’的横截面的截面图。
图3是本发明的实施方式1的层压加工设备的示意图。
图4是表示本发明的实施方式2的面状发热体的结构的截面图。
图5是表示以往的发热体的概要立体图。
图6是表示本发明的实施方式3的面状发热体的结构的俯视图。
图7是本发明的实施方式3的安装了面状发热体的电池模块内的单电池连接图。
图8是表示本发明的实施方式4的面状发热体的结构的俯视图。
图9是本发明的实施方式4的安装了面状发热体的电池模块内的单电池连接图。
图10是以往的面状发热体的俯视图。
图11是以往的面状发热体的侧视图。
图12是以往的面状发热体的主要部分截面图。
具体实施方式
第一发明的特征在于，具备：片状的电绝缘性基材；片状的高分子电阻体，其配置于电绝缘性基材上；至少一对电极，其具有被导电性覆盖层覆盖的金属细线，该至少一对电极沿着高分子电阻体的片状的表面进行配置来对高分子电阻体供电；以及片状的电绝缘性覆盖材，其以将电极和高分子电阻体夹持在中间的方式与电绝缘性基材相对地进行配置，以覆盖电极和高分子电阻体的方式经由热熔胶与电绝缘性基材粘接，其中，电极处的覆盖层的截面形状为在沿电绝缘性基材的片状的表面的方向具有长轴的大致椭圆形。
导电性覆盖层的截面形状为上述那样的大致椭圆形，因此电极与高分子电阻体的追随性良好。另外，通过将覆盖层设为截面呈大致椭圆形状，在覆盖层与片状的高分子电阻体之间的落差中容易流进热熔胶，在与其它部位相比容易产生空隙的覆盖层与高分子电阻体的接触部分附近也不容易产生空隙。从而空隙的存在减少，因此不仅在外观上令人满意，在长期使用过程中高分子电阻体也不容易变质，电绝缘性覆盖材也不容易剥离，在安全上、品质上均令人满意。
第二发明是除了第一发明以外，在配置有电极的区域中，电绝缘性覆盖材和电绝缘性基材中的任一方的片状的外表面为大致平坦面。
由于一面呈平坦面(平面)形状，因此对于很多情况下安装于较窄的位置的面状发热体，安装性好而工业上的利用性提高。为了提高面状发热体的散热性，很多情况下至少在一面粘贴铝等平板，通过将一面设为平面形状，还能够简单地进行与铝等平板之间的接合。
在第三发明中，导电性覆盖层的软化点为热熔胶的熔点+100℃以下的温度。通常在电绝缘性基材与电绝缘性覆盖材的粘贴工序中，使作为粘接部件的热熔胶的温度上升至熔点以上。导电性覆盖层的软化点被设为热熔胶的熔点+100℃以下的温度，由此导电性覆盖层的温度也同时上升而软化，因此能够容易地使导电性覆盖层变形。也就是说，不管粘贴工序前的导电性覆盖层的截面形状如何，在进行粘贴工序时都由于来自电绝缘性基材和电绝缘性覆盖材的压力而导电性覆盖层变形为大致椭圆形，能够得到第一发明的效果。
在第四发明中，在电极的长度方向的截面上，覆盖层的截面面积为金属细线的截面面积的两倍以上。使导电性覆盖层的截面面积充分大于金属细线的截面面积，由此导电性覆盖层更容易变形，因此不仅能够使电绝缘性基材与电绝缘性覆盖材粘贴时的空隙更小，还能够使面状发热体薄型化。即使在粘贴时被加热、加压，金属细线的变形也小于导电性覆盖层的变形，截面面积不会缩小。
第五发明具有以下结构：作为至少一对电极，具有将邻接的电极设为极性不同且大致平行地配置的至少三个以上的电极，以至少一个成对的电极间的长度与其它的成对的电极间的长度不同的方式，在片状的高分子电阻体上配置了各个电极。
由此，能够进一步对面状发热体内的任意位置进行加热，能够有效地对被加热体的温度不容易上升的部位进行加热，能够减轻被加热体的温度不均。并且，不需要调整电阻体材料而仅通过调整电极间隔就能够分配面状发热体的输出分布，因此能够非常简单地实现。特别是，即使在电池等需要高可靠性且不希望温度过度上升的被加热体的情况下，本发明的面状发热体也确定温度不容易上升的部位而输出高输出，因此温度过度上升的危险性极低，成为安全且可靠性高的结构。除此以外，相对于在相同电阻体材料和相同面积的面状发热体中使电极间隔均等的面状发热体，能够增加启动总输出电力，能够使温度上升的上升速度更敏捷，并且能够使面状发热体省空间化。
第六发明是在第五发明的面状发热体中具有以下结构：配置于面状发热体的端部的一对电极间的长度小于与其相邻配置的其他的一对电极间的长度。
由此，除了第五发明的作用、效果以外，能够使面状发热体本身的容易散热的部位高输出化，能够减轻面状发热体本身的温度不均，同时进一步对容易散热的部位进行加热，因此能够容易进行热传导。
第七发明具有以下结构：配置于面状发热体的两端部的各一对的电极中的一侧的一对电极间的长度小于其它的成对的电极间的长度。
由此，即使在与电极的延伸方向垂直的垂直方向上被加热体大而使用两个以上面状发热体的情况下，也能够以面状发热体的一侧端部和作为与其它部位相比容易散热的部位的被加热体的端部一致的方式配置面状发热体，限定在该一侧端部增加发热量。面状发热体的相反侧的端部不是被加热体的端部，因此不需要缩小电极间长度。
在第八发明的面状发热体中，具有正温度系数特性的高分子电阻体的电阻值相对于温度的二次微分至少在0℃～80℃的区域内始终为正。
由此，除了上述第一和第五发明的作用、效果以外，不仅是开始施加电压的启动时的总输出，在温度稳定时也同样，能够使总输出大于在相同电阻体材料和相同面积的面状发热体中使电极间隔均等的面状发热体的总输出。
第九发明是一种面状发热体的制造方法，其特征在于，将片状的高分子电阻体和具有被导电性覆盖层覆盖的金属细线且沿着高分子电阻体的片状的表面配置来对高分子电阻体供电的至少一对电极经由热熔胶配置于片状的电绝缘性基材和片状的电绝缘性覆盖材之间，并且一边加热一边加压，由此使覆盖层软化来使覆盖层形状变化为在沿电绝缘性基材的片状的表面的方向具有长轴的大致椭圆形的截面形状，与此同时使热熔胶熔融，以夹持高分子电阻体和电极的方式粘接电绝缘性基材与电绝缘性覆盖材。即，作为电绝缘性基材和电绝缘性覆盖材的粘接加加工方法，采用加热、加压方式。在进行粘接时同时进行加热和加压，由此除了第一发明的效果以外，能够更稳定地使空气等气体从粘贴面排出，能够进一步使热熔胶流入到电极附近，因此能够进一步避免产生空隙。
作为同时进行加热和加压的加工方法，例如存在使用加热橡胶辊对面状发热体的上下面进行加压的层压加工、使用加热后的平板来按压面状发热体的上下面的加压加工等。
以下，参照附图说明本发明的实施方式。此外，本发明并不限定于该实施方式。
(实施方式1)
图1是表示本发明的实施方式1中的面状发热体11的概要结构的图，图2是从箭头B的方向观察沿图1示出的线A-A’的横截面的截面图。
面状发热体11是在配置于电绝缘性基材12上的高分子电阻体13的两侧配置一对电极14而构成的，该电绝缘性基材12由聚对苯二甲酸乙二醇酯等构成，在这些电绝缘性基材12和高分子电阻体13、电极14上预先涂敷热熔胶15，通过热熔接粘贴有聚对苯二甲酸乙二醇酯等电绝缘性覆盖材16。此外，省略了用于对电极14供电的引线的图示。
这些上述电极14分别由更细的线状金属细线14a和覆盖金属细线14a的导电性覆盖层14b形成。作为金属细线14a，例如使用绞合15条线径0.06mm的银铜合金线而得到的线。在图2中，为了简化而仅图示了7条。
接着，说明面状发热体的各部件的材料、制造方法。
关于导电性覆盖层14b，利用作为树脂成分的乙烯-醋酸乙烯共聚物(商品名称“EVERFLEX(エバフレックス)EV150”，Dupont-Mitsui PolychemicalsCo.,Ltd.(三井·デュポンポリケミカル(株))制，软化点大约50℃、熔点大约80℃))21重量%、作为示出金属亲和性的官能团的包含无水马来酸的树脂(商品名称“BONDINE(ボンダイン)LX4110”(乙烯-丙烯酸酯-无水马来酸三元共聚树脂、住友化学(株)制，从100℃附近起软化)9重量%、作为导电材料的导电晶须(商品名称“FTL-110”，针状氧化钛、石原产业(株)制)45重量%、炭黑(商品名称“PRINTEC(プリンテックス)L”，一次粒径21nm，Degussa(デグサ)社制)15重量%、阻燃剂(商品名称“レオフォスRDP”，磷酸酯类液状阻燃剂、味之素(株)制)10重量%制作混炼物而成，之后覆盖金属细线14a并进行混炼而得到直径800μm的大致圆形的电极14。导电性覆盖层14b的向电流的流动方向的截面面积为更细的线状金属细线14a的截面面积的两倍以上。导电性覆盖层14b的树脂成分、示出金属亲和性的官能团的树脂成分的软化点低，因此作为复合体的导电性覆盖层14b的软化点为大约100℃。
进行覆盖的加工方法采用在通常的引线等的加工方法中使用的共挤出成型，能够进行低成本且稳定的加工。导电性覆盖层14b的软化点较低，因此挤出性也良好，且由于呈大致圆形，因此卷取也容易。
另外，覆盖外周部与中心金属部的电阻率为5Ω﹒cm，其阻燃性满足FMVSS302。
高分子电阻体13使用具有PTC特性的材料，当温度上升时高分子电阻体13的电阻值上升，并具有自身温度调节功能以成为规定的温度，具有作为不需要温度控制且安全性高的面状发热体的功能。作为高分子电阻体13的制造方法，在对各种材料进行混炼之后，进行压延加工，由此使其薄到100μm～200μm左右的厚度，通过汤姆逊加工切割为大致矩形。
热熔胶15使用以熔点为大约110℃的结晶性聚酯树脂为主要成分的热溶胶。在电绝缘性覆盖材16的一面通过T型模具挤出该热熔胶15而预先涂敷成型。此外，在本实施方式1中，以导电性覆盖层14b的软化点为大约100℃的情况为例，但是导电性覆盖层14b的软化点也可以采用比热熔胶15的熔点高100℃的温度以下的温度(即熔点+100℃以下的温度)。
电绝缘性基材12、电绝缘性覆盖材16使用厚度50μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯基材。
接着，说明上述部件的安装工序。
图3示出层压加工设备的概要侧视图。在该设备中能够同时粘合电绝缘性基材12、高分子电阻体13、电极14以及电绝缘性基材16。该层压加工设备由电绝缘性基材12、高分子电阻体13以及电极14各自的进给用辊和用于从上下面进行粘合的加热、加压的热辊17构成。
作为热辊17的温度设定，如果是作为热熔胶15的熔点的110℃以上则能够进行粘合，但是由于如果热熔胶15没有充分熔融则在进行粘合时保持高分子电阻体13残留变形的状态进行粘接，因此优选将热辊17的温度设定成至少为热熔胶15的熔点的+50℃～+100℃。另一方面，上升至电绝缘性基材12与电绝缘性基材16尺寸变化大的190℃附近并非优选。因此，在本实施方式1中，将热辊17的温度设定为170℃。
导电性覆盖层14b在进给时以大致圆形的截面形状提供，但是在经过热辊17时被加热至软化点附近而软化，进一步被从上下施加压力，因此截面形状被压扁，形成在电绝缘性基材12扩展的方向上具有长轴的椭圆形状。在本实施方式中，导电性覆盖层14b的椭圆成为短轴：长轴=1：2左右。
在利用热辊17进行粘合之后，将引线等安装到更细的线状金属细线14a而完成面状发热体11。
接着，说明本发明的实施方式1中的效果。
在上述加工工序中，热熔胶15的熔点为大约110℃、导电性覆盖层14b的软化点为大约100℃、并且热辊17的设定温度为170℃。利用热辊17来使热熔胶15的温度上升至熔点以上的同时还将导电性覆盖层14b加热至软化点以上，因此能够同时进行基于热熔胶15的电绝缘性基材12与电绝缘性覆盖材16的粘贴以及导电性覆盖层14b的形状变化，从而成为简单且低工时的加工工序。并且，导电性覆盖层14b追随电绝缘性基材12和电绝缘性覆盖材16而形状变化为大致椭圆形，由此导电性覆盖层14b与高分子电阻体13之间的落差消失，从而在导电性覆盖层14b的附近不会产生由粘合引起的空隙。作为导电性覆盖层14b的椭圆形状，期望为至少短轴：长轴=1：1.5左右以上。导电性覆盖层14b被压扁进而不会产生空隙，因此能够得到平滑性和薄型化，得到搭载性良好的面状发热体11。
在导电性覆盖层14b附近不产生空隙也有利于高分子电阻体2的长期可靠性。高分子电阻体12在很多情况下由于氧化而劣化，但是在本发明的实施方式1中能够隔绝空气，因此能够得到不容易氧化劣化而具有长期可靠性的面状发热体11。并且，空隙的存在也有时成为电绝缘性覆盖材16剥离的基点，从触电等安全方面考虑，消除空隙也是有利的。
高分子电阻体13、导电性覆盖层14b的周围被热熔胶15以及上下的电绝缘性基材12、电绝缘性覆盖材16覆盖，因此不容易移动。因此，能够保持电气上、物理上的良好接触，两者之间的接触电阻几乎不存在。如上所述，通过包围导电性覆盖层14b周围，即使不使导电性覆盖层14b熔融、熔接而仅使其软化、追随，就能够得到几乎没有接触电阻的良好的接触结构。
另外，由于导电性覆盖层14b的截面面积比更细的线状金属细线14a充分大，因此能够实现这种导电性覆盖层14b的变形的追随效果。当然，在粘贴时即使进行加热、加压，更细的线状金属细线14a的截面面积也不会变小。
(实施方式2)
图4是表示本发明的实施方式2中的面状发热体11的概要结构图的截面图。概要俯视图与实施方式1的图1相同，因此省略说明。
在图4中，本实施方式2中，导电性覆盖层14b的截面形状和电绝缘性基材12的厚度与实施方式1不同，因此对相同部分附加相同编号而仅说明不同的部分。
设电绝缘性基材12的厚度为100μm，为比电绝缘性覆盖材16的厚度50μm厚的结构。当通过与实施方式1相同的加工方法(图3)利用热熔胶15进行电绝缘性基材12与电绝缘性覆盖材16的粘贴时，由于电绝缘性基材12的刚性大于电绝缘性覆盖材16的刚性，因此电绝缘性基材12几乎不变形，电绝缘性覆盖材16以追随导电性覆盖层14b和高分子电阻体13的厚度的方式变形。
电绝缘性基材12的面为没有凹凸的平面形状，因此电绝缘性基材12的面的面状发热体11的搭载性良好而工业上的利用性提高。另外，通常由于面状发热体11为均热，因此在很多情况下在一面粘贴铝等平板，通过将一面设为平面形状还能够简单地进行与铝等均热板之间的接合。
作为这种面状发热体11的用途，例如使用于地暖设备，用于除露、霜而使用于汽车的车门后视镜、洗脸台的镜子等搭载空间较薄的位置，因此搭载性的提高也关联到使用用途的扩大。
在本实施方式2中，通过电绝缘性基材12与电绝缘性覆盖材16的厚度不同而引起的刚性不同，对导电性覆盖层14b的上下面施加压力差而使电绝缘性基材12两面平面化，但是，当然也可以通过变更电绝缘性基材12与电绝缘性覆盖材16的材质(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯等)来使刚性具有差、或者对于用于加工的热辊17的材质在上下使用不同的材质(例如，金属和橡胶等)、或者使电绝缘性基材12和电绝缘性覆盖材16的进给的张力具有差来实现。当然，要平面化的面在电绝缘性基材12和电绝缘性覆盖材16中的任一个中均可。
另外，在本实施方式1、2中，将导电性覆盖层14b的成型截面设为大致圆形，但是因为利用热辊17使之变形，所以四角形、大致椭圆形等任意形状均能够得到本发明的效果。
另外，在本实施方式1、2中，作为电绝缘性基材12和电绝缘性覆盖材16的粘合加工方法，使用了热辊17，但是如果是能够进行热压等加热、加压的方法，则任意方法均能够得到本发明的效果。
(实施方式3)
接着，作为本发明的实施方式3所涉及的面状发热体，以例如主要使用于对寒冷地区的汽车等的电池、电地暖设备板等进行加热的用途的面状发热体为例进行说明。
以往，关于这种面状发热体65，如图10所示，使织布68浸渍于碳类导电性涂料66并使之乾燥来形成面状发热部69，其中，该织布68在纵丝之间每隔规定间隔排列有多个电极用铜线组67，在各电极用铜线组67的端部固定电极端子71之后，使用电绝缘性树脂来覆盖该面状发热部69。另外，使用引线70a、70b分别将电极端子中的位于隔了一个电极端子的位置处的两个电极端子71相互连接，将从各引线70a、70b的一个端子导出的引线72a、72b与插座73连接。
另外，作为这种面状发热体的利用领域，例如搭载于汽车的电池在-30℃以下的环境下电池液冻结，或者即使电池液不冻结也由于电池的电容量明显下降而发动机无法启动的可能性增加，因此考虑利用辅助热源对电池本身加热来防止电池的能力下降的方法。
如图11和图12所示，这种以往的面状发热体100具备安装了陶瓷PTC发热体102的散热板101，配置在电池103周围。并且，以覆盖面状发热体100的方式将绝热保温材料104配置于电池103的外周，将电池103作为电源对电池103进行加热(例如，参照日本特开平9-190841号公报)。
近年来，为了应对节能、减少CO2，对组合了发动机与电动机的混合动力车、仅以电动机作为动力源的电动汽车等的关注提高。为了驱动电动机而需要搭载于这些汽车的电池的电容量大容量化，关于电池的方式，也是将串联连接数个单电池而得到的电池模块作为一个单元收容到壳体而得到电池单元，进一步将很多电池单元串联连接(根据需要进一步并联连接)来以高电压化实现大容量的电池。
即使在这些电池中，也与以往同样存在在严酷的低温环境下电容量降低的问题，考虑通过日本特开平9-190841号公报所记载的方法对电池进行加热。但是，在日本特开平11-97160号公报所记载的方法中存在以下问题：虽然面状发热体本身的发热分布固定，但是由于被发热部的电池形状为并非单纯的矩形、或即使是矩形也因安装位置不同而存在散热状态、电池内部的热容量的分布，而无法均匀地对电池整体进行加热，在日本特开平9-190841号公报所记载的方法中存在以下问题：发热分布仅是铜散热板的自然散热而无法均匀地对电池整体进行加热。此外，“发热分布”是指发热的物体(即，面状发热体)的要发热的分布，没有考虑散热。
在以后说明的实施方式中进一步解决这种问题，其目的在于通过简单的结构提供一种被加热体的加热不均小且耐久性优良、安全性高的面状发热体。
参照图6和图7说明本发明的实施方式3所涉及的面状发热体。
图6是面状发热体的俯视图，图7是安装了面状发热体的电池模块内的单电池连接图。
如图6的面状发热体51a的俯视图所示，在对树脂与导电性碳进行混炼并使之成为膜状的具有PTC特性的高分子电阻体52上配置由铜绞合线(金属细线)构成的电极线53a、53b、53c、53d、53e，用层压作为电绝缘性基材的热熔胶树脂而得到的PET膜54从两侧夹持高分子电阻体52和电极线53a～53e，通过热压或者热层压对PET膜54、高分子电阻体52、电极线53a～53e进行热压接而形成薄层电阻体55a。在该薄层电阻体55a的电极线延伸方向的一侧不存在高分子电阻体52而仅设置电极线53a～53e和PET膜54的部分，切开电极线53a～53e端部附近的PET膜54来使电极线53a～53e的端部露出，通过焊接，点焊或者利用套筒端子的铆接等来在电气上、物理上将其与供电用引绕引线56a、56b连接而构成连接部57。以电极线53a～53e之间邻接的电极线极性不同的方式将电极线53a、53c、53e设为一个极、将电极线53b、53d设为另一个极，电极线53a、53c、53e通过供电用引绕引线56a进行连接，电极线53b、53d通过供电用引绕引线56b进行连接。58为电源电线。并且，在薄层电阻体55a的一面使用双面胶带粘贴铝均热板60。
电极线53a、53b的电极间距离(电极间长度)59ab以及电极线53d、53e的电极间距离59de为X，电极线53b、53c的电极间距离59bc和53c、53d的电极间距离59cd为Y，设为X<Y。
高分子电阻体52具有PTC特性，具有随着温度上升而电阻值增加的性质，特别是使用高分子电阻体52的电阻值相对于温度的二次微分在0℃～80℃的区域中始终为正的材料。
此外，高分子电阻体52不仅是膜，也可以是为了加强而粘贴无纺布等加强材或者在高分子电阻体52的膜中埋设无纺布等加强材的方式、或者使无纺布等加强材浸渍于将树脂与导电性碳进行混炼而得到的材料的方式。
另外，为了使与高分子电阻体52之间的紧密接合性更牢固，也可以代替使用铜绞合线作为电极线53a～53f而用覆盖了与高分子电阻体52相同材料或者的近似的组份材料的覆盖线，如果面状发热体51使用于不那么需要挠性的部位，则也可以是铜单线、铜平线。作为电极线的原材料，也可以使用其它金属线而不仅是铜。
另外，在本实施方式3中，使用相同的PET膜54，但是根据需要也可以使用厚度相互不同的PET膜，对于膜的材质，如果能够维持功能则也可以不同。
另外，铝均热板60的原材料不仅是铝，也可以使用铜以进一步提高均热性，如果面状发热体51不那么需要均热性，则也可以更简单地使用铁或者省略。
图7是安装了面状发热体51a的电池模块内的单电池连接图，作为被加热物的电池62是将串联连接多个单电池而得到的电池模块61进行层叠而构成的，面状发热体51a与该电池62的一面相对，隔着铝均热板60被支承体63支承，以与电池62之间设置间隙的方式被固定。能够通过控制部件64根据电池温度成为预先设定的温度条件以下的情况、或通过使用者的意思来设置面状发热体51a启动和关闭。
以下，说明上述那样构成的面状发热体的动作、作用。
高分子电阻体52具有PTC特性，因此当对面状发热体51a进行通电经过某种程度的时间时，随着温度上升而电阻值增加的结果是输出W数值下降，在发热与散热平衡的位置达到稳定温度。因此，作为用PTC特性来进行温度控制的面状发热体51a固有的性质，在面状发热体51a的面内产生由散热量不同而引起的温度分布。在本发明的实施方式3中，面状发热体51a的端面被支承体63支承，特别是面状发热体51a的端面容易散热而温度不容易上升。然而，最端部的电极间距离59ab、59de比中央部的电极间距离59bc、59cd窄，因此由电极线53a、53b和电极线53d、53e形成的发热部构成为发热量大于由电极线53b、53c和电极线53c、53d形成的发热部的发热量而温度容易上升。因此，能够减小面状发热体51a的温度分布，进一步对容易散热的部位进行加热，因此结果是能够容易对电池62进行热传导。面状发热体51a的温度分布减小，由此作为被加热体的电池62的温度分布也能够减小，能够减小电池模块61之间的输出不均。此外，“温度分布”是指发热体(即面状发热体)和被加热体(即电池)一起吸热和散热而得到的结果的温度分布。
接着，对面状发热体51a的输出进行说明。面状发热体51a在作为温度不容易上升的部位的由电极线53a、53b以及电极线53d、53e形成的发热部输出高输出。因此，当然，温度过度上升的危险性极低，对于需要高可靠性且不希望温度过度上升的电池62非常有用。除此以外，与在相同电阻体材料和相同面积的面状发热体中使电极间隔均等的面状发热体相比，面状发热体51a能够增加启动总输出电力(突入総出力電力)，能够使温度上升的上升速度更敏捷，并且能够使面状发热体省空间化。在启动时认为在面状发热体51a中不存在温度分布，只要比较并联电阻的计算就能够容易地示出，在此省略该内容。面状发热体51a在电池62的电容量降低的-10℃以下的极低温环境下使用也取决于电压、散热状态、PTC特性，但是面状发热体51a的稳定温度为0℃～80℃。能够使该面状发热体51a达到稳定温度时的输出大于在相同电阻体材料和相同面积的面状发热体中使电极间隔均等的面状发热体的达到稳定温度时的输出，能够使电池62的温度上升的上升速度更敏捷，并且能够使面状发热体省空间化。以高分子电阻体52的电阻值对于温度的二次微分在0℃～80℃的区域中始终是正为条件，只要规定每个发热部的平均温度并比较并联电阻的计算就能够容易地示出，在此省略该内容。
根据本发明的实施方式3，不调整电阻体材料而仅调整电极间隔就能够分配面状发热体的输出分布，得到上述作用、效果，因此能够非常简单地提供温度不均少、上升时和温度稳定时的总输出大的面状发热体。此外，“输出分布”是指要发热的输出的分布，没有考虑散热。
(实施方式4)
参照图8和图9说明本发明的实施方式4的面状发热体。图8是面状发热体的俯视图，图9是安装了面状发热体的电池模块内的单电池连接图。
在图8中，面状发热体51b的由电极线、电阻体、PET膜构成的薄层电阻体和连接部等的基本结构与上述实施方式3相同，但是在本实施方式4中，仅电极间距离59ab小于其它电极间距离59bc、59cd、59de。另外，虽然未图示，但是面状发热体51c为与面状发热体51b相对于电极线3e线对称的形状，两个面状发热体51b、51c均被设定为电极53a与53b之间的电极间距离59ab小于其它电极间距离。在图9中，在电池62上通过支承体63安装了面状发热体51b、51c。在此，以电极间距离小的电极53a侧分别位于支承体63附近的方式进行安装。
通过设为上述结构，在电极线53a、53b之间具有与上述实施方式3相同的作用、效果，并且即使在电池62的电池模块61层叠很多而用一个面状发热体不能完全覆盖的情况下，也能够通过使用两个本发明的面状发热体51b、51c，来增加各个面状发热体51b、51c的一侧的端部和各自的与支承体63一致的容易散热的部位(即，相当于被加热体的端部附近的部位)的发热量。面状发热体51b、51c的相反侧的端部不是被加热体的端部，因此不需要缩短电极间长度。
另外，在电池模块61层叠更多的情况下，使用三个以上的面状发热体，在两端的端面配置本发明的面状发热体51b、51c是有用的，这是不言而喻的。
另外，在实施方式3和4的面状发热体中也能够采用上述实施方式1和2的结构。
此外，通过适当地组合上述各种实施方式中的任意实施方式，能够起到各自所具有的效果。
在本发明中，参照附图充分记载了优选实施方式，但是对于熟练该技术的人们来说，各种变形、修改是显而易见的。应该理解为只要不脱离添加的权利要求书的本发明的范围，则这种变形、修改包括在该范围中。
2010年11月8日申请的日本专利申请No.2010-249283号的说明书、附图、权利要求书的公开内容以及2011年4月20日申请的日本专利申请No.2011-093747号的说明书、附图、权利要求书的公开内容整体作为参照被取入到本说明书中。
产业上的可利用性
本发明所涉及的面状发热体作为电极部也薄且平滑而搭载性高、可靠性及安全性高且能够以低成本制造的加热用发热体，可供于地暖设备，用于除露、霜而供于汽车的车门后视镜、洗脸台的镜子，供于车载用电池加热器以及其它部位的取暖设备。
另外，本发明所涉及的面状发热体能够提供一种能够通过仅调整电极间距离就能够调整面状发热体的发热分布、能够使被加热体的温度分布均匀、实现面状发热体的每单位面积的发热量的提高、不需要担心温度过度上升的安全且可靠性高的面状发热体，因此当然能够使用于面向寒冷地区的混合动力车、电动汽车等的电池加热，还能够作为其它加热用加热器而广泛应用。
Claims (9)
1.一种面状发热体，具备：
片状的电绝缘性基材；
片状的高分子电阻体，其配置于电绝缘性基材上；
至少一对电极，其具有被导电性覆盖层覆盖的金属细线，该至少一对电极沿着高分子电阻体的片状的表面进行配置来对高分子电阻体供电；以及
片状的电绝缘性覆盖材，其以将电极和高分子电阻体夹持在中间的方式与电绝缘性基材相对地进行配置，以覆盖电极和高分子电阻体的方式经由热熔胶与电绝缘性基材粘接，
其中，电极处的覆盖层的截面形状为在沿电绝缘性基材的片状的表面的方向具有长轴的大致椭圆形。
2.根据权利要求1所述的面状发热体，其特征在于，
在配置有电极的区域中，电绝缘性覆盖材和电绝缘性基材中的任一方的片状的外表面为大致平坦面。
3.根据权利要求1或者2所述的面状发热体，其特征在于，
导电性覆盖层的软化点为热熔胶的熔点+100℃以下的温度。
4.根据权利要求3所述的面状发热体，其特征在于，
在电极的长度方向的截面上，覆盖层的截面面积为金属细线的截面面积的两倍以上。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的面状发热体，其特征在于，
作为至少一对电极，具有将邻接的电极设为极性不同且大致平行地配置的至少三个以上的电极，
以至少一个成对的电极间的长度与其它的成对的电极间的长度不同的方式，在片状的高分子电阻体上配置了各个电极。
6.根据权利要求5所述的面状发热体，其特征在于，
配置于面状发热体的端部的一对电极间的长度小于与其相邻配置的其他的一对电极间的长度。
7.根据权利要求5所述的面状发热体，其特征在于，
配置于面状发热体的两端部的各一对的电极中的一侧的一对电极间的长度小于其它的成对的电极间的长度。
8.根据权利要求5～7中的任一项所述的面状发热体，其特征在于，
高分子电阻体具有正温度系数特性，高分子电阻体的电阻值相对于温度的二次微分至少在0℃～80℃的区域内始终为正。
9.一种面状发热体的制造方法，将片状的高分子电阻体和具有被导电性覆盖层覆盖的金属细线且沿着高分子电阻体的片状的表面配置来对高分子电阻体供电的至少一对电极经由热熔胶配置于片状的电绝缘性基材和片状的电绝缘性覆盖材之间，并且一边加热一边加压，由此使覆盖层软化来使覆盖层形状变化为在沿电绝缘性基材的片状的表面的方向具有长轴的大致椭圆形的截面形状，与此同时使热熔胶熔融，以夹持高分子电阻体和电极的方式粘接电绝缘性基材与电绝缘性覆盖材。
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