JP2000195650A - 面状発熱体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、より正確に熱検知が行われる面状
発熱体を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明の面状発熱体は、第１絶縁基材１
の一方の面に抵抗発熱物質から成る発熱皮膜２が形成さ
れ他方の面に熱検知手段が設けられていて、熱検知手段
での検知情報に基づいて発熱皮膜２への通電量を制御す
る制御手段７１を備えた面状発熱体において、熱検知手
段は正の抵抗温度係数を有する物質から成る熱検知皮膜
３を備えており、ある温度以上になると前記抵抗温度係
数はある温度以下のときよりも増大することを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、家庭用及び業務用
の電熱加熱機器に用いられる面状発熱体に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来より、カーペットや電気毛布などの
電熱加熱機器に使用されている発熱体は、主にニクロム
線ヒーターなどの線状のものが使用されている。この熱
検知手段としては、絶縁被覆したニッケル線などを線状
ヒーターに巻き付けていた。

【０００３】近年、シート状の絶縁基材に、銀系・カー
ボン系の抵抗発熱体をコーティング又は印刷した面状発
熱体が開発されている。大きな面積を均一に加熱するに
は、上記線状発熱体ではなくこの面状発熱体を用いるの
が望ましい。面状発熱体の熱検知手段としてはサーミス
タが用いられるが、広範囲の温度を検知するためにはい
くつものサーミスタを各所に配置してそれぞれに配線し
なければならなかった。

【０００４】このような不都合を解消した面状発熱体と
して、本発明の発明者は特願平９−４０２４２号を提案
している。これは、面状発熱体の熱検知手段として正の
抵抗温度特性を有する物質から成る薄膜を形成したもの
である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記特願平
９−４０２４２号をさらに発展させてより正確に熱検知
が行われる面状発熱体を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の面状発熱体は、シート状の第１絶縁基材
の一方の面に抵抗発熱物質から成る発熱皮膜が形成され
他方の面に熱検知手段が設けられていて、熱検知手段で
の検知情報に基づいて発熱皮膜への通電量を制御する制
御手段を備えた面状発熱体において、熱検知手段は正の
抵抗温度係数を有する物質から成る薄膜を備えており、
ある温度以上になると前記抵抗温度係数はある温度以下
のときよりも増大することを特徴とする。

【０００７】上記構成では、通電により発熱皮膜で発生
した熱は絶縁基体を介して熱検知手段の薄膜に伝導す
る。該薄膜は温度に応じて抵抗値が変動することから、
制御手段ではこれに基づいて発熱皮膜への通電量を制御
する。これによって、面状発熱体を所望の温度とするこ
とができる。

【０００８】また、熱検知手段の薄膜の抵抗温度係数は
ある温度以上では大きくなることから、面状発熱体が局
所的に前記ある温度以上に上昇したとき、その部分の抵
抗は著しく増大する。故に、薄膜の全抵抗値にそれが表
れ、制御手段では温度上昇が検知される。

【０００９】請求項２の面状発熱体は、請求項１に記載
の面状発熱体において、熱検知手段の薄膜は複数設けら
れていて、それぞれは電極を介して直列に接続されてい
ることを特徴とする。この構成では、温度変化が局所的
であったり微少であっても薄膜の全抵抗値に反映されや
すい。また、薄膜の数や形状、電極の位置によって全抵
抗値を調整することができる。

【００１０】請求項３の面状発熱体は、請求項２に記載
の面状発熱体において、熱検知手段の薄膜は偶数個設け
られていることを特徴とする。この場合、直列接続の両
端に位置する電圧を印加するための端子は、共に同じ方
向からの配線によって接続できる。

【００１１】請求項４の面状発熱体は、請求項１乃至請
求項３のいずれかに記載の面状発熱体において、熱検知
手段はシート状の第２絶縁基材の一方の面に複数の薄膜
が形成されたものであり、他方の面で第１絶縁基材に固
着されていることを特徴とする。第２絶縁基材に対する
薄膜の形成は、例えば印刷やコーティングなどによって
行われる。この面状発熱体では１枚の第２絶縁基材に複
数の薄膜を形成することから、この工程を１回行うだけ
でよい。

【００１２】請求項５の面状発熱体は、請求項１乃至請
求項３のいずれかに記載の面状発熱体において、熱検知
手段の薄膜は第１絶縁基材の他方の面に直接形成されて
いることを特徴とする。つまり、この面状発熱体では請
求項４の第２絶縁基材を省略した構成となっている。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施形態を図
面を参照して説明する。まず、第１実施形態について説
明する。図１は本実施形態の面状発熱体の断面概略図で
あり、図２は該面状発熱体を裏側から見た概略図であ
る。１はポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)フィルム
などの第１絶縁基材であり、２は第１絶縁基材の表面に
導電性ペーストを一面にスクリーン印刷した発熱皮膜で
ある。

【００１４】熱検知手段はＰＥＴフィルムである第２絶
縁基材１′とその一方の面に一面に形成された熱検知皮
膜３から成っており、第２絶縁基材１′の他方の面で第
１絶縁基材１の裏面に貼着されている。この熱検知皮膜
３はポリエステルなどの樹脂とカーボンブラックなどの
導電材を混合した導電性ペーストをコーティングして形
成している。

【００１５】発熱皮膜２及び熱検知皮膜３にはそれぞれ
導電性接着剤にて接着された銅箔(電極)４が設けられて
おり、これらの表面はラミネートフィルム５によって保
護されている。また、発熱皮膜２及び熱検知皮膜３は電
極４の端子６(熱検知皮膜３側の端子のみ図２に図示)よ
り温度コントローラ７に接続されており、電源８から電
力が供給される。

【００１６】図３は熱検知皮膜３の抵抗温度特性を示
す。図に示すように、本実施形態の熱検知皮膜３は６０
℃以上になると抵抗温度係数が増大する。温度検知のた
めには熱検知皮膜３のＴＣＲ(温度係数変化率)は約０.
４％/℃以上でなければならない。また、６０℃以上の
抵抗温度係数についてはＴＣＲが６０℃以下のときの約
２.５倍以上となる必要がある。ここでは６０℃以下が
約０.３７％/℃であり、６０℃以上が約１.６１％/℃と
なっている。

【００１７】図４は温度コントローラ７の動作を示す構
成図である。発熱皮膜２は制御手段７１により通電量が
制御されながら、電源８より電力が供給されて発熱す
る。また、熱検知皮膜３にも電源８より電力が供給され
ている。熱検知皮膜３は発熱皮膜２で発生した熱によっ
てその抵抗値が変動することから、制御手段７１では熱
検知皮膜３の抵抗値を検出することで面状発熱体全体の
温度を検知することができる。

【００１８】これによって、制御手段７１では面状発熱
体が所定の温度となるように発熱皮膜２への通電量を制
御している。この所定の温度は予め設定された温度でも
よいし、使用者による操作手段７２の操作によって設定
された使用者の所望の温度でもよい。

【００１９】本実施形態の面状発熱体は６０℃以上を異
常高温範囲とし、６０℃以下の適温範囲で温度制御がな
される。そこで、制御手段７１では熱検知皮膜３の抵抗
値より面状発熱体の温度が６０℃以上になったと判断す
ると、発熱皮膜２への通電を遮断する。

【００２０】面状発熱体では熱が十分に放射されないと
高温になることがある。例えば、面状発熱体を床暖房に
用いた場合、座布団などを上に敷いたときに放熱が十分
に行われず、そこだけ非常に高温となって危険である。
このようなとき、本実施形態では自動的に発熱が中止さ
れるので、安全である。

【００２１】また、本実施形態では異常高温範囲である
６０℃以上になると、熱検知皮膜３の抵抗温度係数が急
激に大きくなる。故に、面状発熱体の温度が局所的に上
昇して６０℃以上となった場合、その部分の抵抗が著し
く増大するので熱検知皮膜３の全抵抗値も大きくなる。
故に、制御手段７１ではすぐに温度上昇を検知すること
ができ、発熱皮膜２への通電を遮断することができる。

【００２２】これに対して、従来の面状発熱体のように
熱検知皮膜の抵抗温度係数が一様であれば、局所的に６
０℃以上になっていても全体として抵抗値が平均され、
局所異常発熱が検知できないことがある。本実施形態の
面状発熱体はこのような不都合を解消したものであり、
正確な温度検知により局所的な温度変化に対応すること
ができる。

【００２３】次に、第２実施形態について説明する。
尚、本実施形態以降の各実施形態において熱検出手段以
外の構成については第１実施形態と同様とし、説明は省
略する。

【００２４】図５は本実施形態の面状発熱体を裏側から
見た正面図である。また、図６は図５におけるＡ−Ａ′
線での断面概略図である。尚、温度コントローラ７や配
線については図示していない。

【００２５】第２絶縁基体１′の一方の面に熱検知皮膜
３が形成された熱検知手段が３つ、絶縁基体１の裏面に
貼着されている。そして、これらの熱検知皮膜３は電極
４によってそれぞれ直列に接続されている。

【００２６】このように、熱検知皮膜３を複数設けると
発熱皮膜２での局所的な温度上昇が熱検知皮膜３の抵抗
値に反映されやすい。また、熱検知皮膜３どうしを直列
に接続することで並列に接続するよりも抵抗値の変化が
数十倍も表れる。故に、制御手段７１では温度上昇が局
所的であったり微少であっても確実に検知することがで
きる。

【００２７】さらに、上記構成によると熱検知皮膜３の
形状や数を変えることによって、全抵抗値を所望のもの
にすることができる。また、電極４の設ける位置を変え
ることによってその微調整も行うことができる。故に、
面状発熱体の能力にあわせて適当な熱検知手段とするこ
とができる。

【００２８】次に、第３実施形態について説明する。図
７は本実施形態の面状発熱体を裏側から見た正面図であ
る。この面状発熱体では、第２実施形態で熱検知皮膜３
を３つ設けたのに対して、２つ設けた構成としている。

【００２９】このように、熱検知皮膜３を偶数個設ける
ことで、直列に接続したときにその両端に位置する端子
６は共に同じ方向からの配線によって接続することがで
きる。図中、配線方向の一例として矢印Ｂを示す。故
に、図５に示す第２実施形態のように端子６が対角に位
置するものよりも単純な配線ですむ。また、表面の発熱
皮膜２の端子の方向とあわせることよってさらにコンパ
クトな製品設計を行うことができる。

【００３０】次に、第４実施形態について説明する。図
８は本実施形態の面状発熱体を裏側から見た正面図であ
る。また、図９は図８におけるＡ−Ａ′線での断面概略
図である。この面状発熱体では熱検知手段として１枚の
第２絶縁基材１′に複数の熱検知皮膜３を形成したもの
を第１絶縁基材１の裏面に貼着している。

【００３１】図６に示す第３実施形態のように、複数の
第２絶縁基体１′ごとに１個ずつ熱検知皮膜３を形成し
た構成では、熱検知皮膜３を形成する工程、例えば印刷
又はコーティングをそれぞれについて行わなければなら
なかった。これに対して、本実施形態では複数の熱検知
皮膜３を一度に形成すればよく、面状発熱体を作成する
工程はそれだけ簡単になる。

【００３２】次に、第５実施形態について説明する。図
１０は本実施形態の面状発熱体の断面概略図である。こ
の面状発熱体では、熱検知手段として第１絶縁基体１の
裏側に直接熱検知皮膜３を形成している。このように、
第２絶縁基体１′(図９参照)を省略することによって面
状発熱体をより薄膜化できる。また、面状発熱体のコス
トダウンにもつながる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の面状発
熱体では熱検知手段の薄膜の抵抗温度係数はある温度以
上で増大する特性を有する。これによって、局所的な温
度変化に対してその部分の抵抗値が著しく増大し、制御
手段では面状発熱体がある温度以上になったことを速や
かに検知することができる。故に、より正確に温度検知
できる面状発熱体となる。

【００３４】請求項２の面状発熱体では、複数の熱検知
皮膜を直列に接続することによって、温度上昇が局所的
であったり微少であっても対応することができる。ま
た、熱検知手段の薄膜の抵抗値の調整が可能となる。

【００３５】請求項３の面状発熱体では、偶数個の熱検
知皮膜を直列に接続することによって、その両端の端子
へは共に同じ方向からの配線が可能となり、配線を簡略
化することができる。

【００３６】請求項４の面状発熱体は１枚の第２絶縁基
材に複数の薄膜を形成した構成であることから、薄膜を
形成する工程は１回ですむので、面状発熱体を作成する
工程はそれだけ簡略化される。

【００３７】請求項５の面状発熱体は、第２絶縁基材を
省略することによって、より薄膜化できると共にコスト
ダウンにもなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施形態の面状発熱体の断面
概略図である。

【図２】第１実施形態の面状発熱体の熱検知手段を示し
た図である。

【図３】熱検知皮膜の抵抗温度特性を示すグラフであ
る。

【図４】温度コントローラの動作を示す構成図である。

【図５】本発明に係る第２実施形態の面状発熱体におい
て熱検知手段を示した図である。

【図６】図５におけるＡ−Ａ′線での断面概略図であ
る。

【図７】本発明に係る第３実施形態の面状発熱体におい
て熱検知手段を示した図である。

【図８】本発明に係る第４実施形態の面状発熱体におい
て熱検知手段を示した図である。

【図９】図８におけるＡ−Ａ′線での断面概略図であ
る。

【図１０】本発明に係る第５実施形態の面状発熱体の断
面概略図である。

【符号の説明】

１ 第１絶縁基材 １′ 第２絶縁基材 ２ 発熱皮膜 ３ 熱検知皮膜 ４ 電極 ５ ラミネートフィルム ６ 端子 ７ 温度コントローラ ７１ 制御手段 ７２ 操作手段 ８ 電源

フロントページの続き (72)発明者 小浜 晴之 大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ 株式会社内 Ｆターム(参考） 3K034 AA05 AA07 AA08 AA10 AA34 BB08 BB15 BC03 BC12 BC24 CA02 CA17 CA26 CA32 DA05 EA03 GA04 HA04 HA05 HA08 HA10 3K058 AA42 AA92 AA93 BA02 BA03 CA02 CA23 CA46 CA62 CB10 CE03 CE05 CE13 CE19 CE28

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シート状の第１絶縁基材の一方の面に抵
   抗発熱物質から成る発熱皮膜が形成され他方の面に熱検
   知手段が設けられていて、前記熱検知手段での検知情報
   に基づいて前記発熱皮膜への通電量を制御する制御手段
   を備えた面状発熱体において、 前記熱検知手段は正の抵抗温度係数を有する物質から成
   る薄膜を備えており、ある温度以上になると前記抵抗温
   度係数は前記ある温度以下のときよりも増大することを
   特徴とする面状発熱体。
2. 【請求項２】 前記熱検知手段の前記薄膜は複数設けら
   れていて、それぞれは電極を介して直列に接続されてい
   ることを特徴とする請求項１に記載の面状発熱体。
3. 【請求項３】 前記熱検知手段の前記薄膜は偶数個設け
   られていることを特徴とする請求項２に記載の面状発熱
   体。
4. 【請求項４】 前記熱検知手段はシート状の第２絶縁基
   材の一方の面に複数の前記薄膜が形成されたものであ
   り、他方の面で前記第１絶縁基材に固着されていること
   を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の
   面状発熱体。
5. 【請求項５】 前記熱検知手段の前記薄膜は前記第１絶
   縁基材の他方の面に直接形成されていることを特徴とす
   る請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の面状発熱
   体。