JP2002025754A - 面状ヒータの構造およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】面状ヒータの絶縁層の加工時の信頼性を上げる
とともに、より加工性の良い面状ヒータの構造および製
造方法を提供することを目的とする。 【解決手段】面状発熱体を両側から絶縁層で挟み込むよ
うに被覆した面状ヒータにおいて、該絶縁層の一方にの
み接着性を有するものを使用した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、面状発熱体を絶縁
被覆した暖房便座などの暖房器具の熱源に利用される面
状ヒータの構造およびその製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の面を暖めるヒータでは、図６に示
すように、熱伝導性フィルム６２の表面にチュービング
ヒータ６１を敷設することにより一体にして、チュービ
ングヒータ６１から発せられた熱を熱伝導性フィルム６
２によって拡散して、ヒータ６０全体を極力均一な温度
にするような構造になっていた。しかし、この構造のヒ
ータは、チュービングヒータ６１と熱伝導性フィルム６
２との面積格差があまりにも大きいためチュービングヒ
ータ６１の近傍とそれ以外の部分との間の温度むらが大
きいという問題があった。

【０００３】そこで、最近では、この温度むらを解消す
るため、抵抗発熱体自体を層状に成形した面状ヒータな
どが提案されている。この面状ヒータは、発熱体両端部
に電極を設けることにより、面状のすべてのポイントで
発熱するため、発熱体を均一に過熱することができる。
さらに、特殊なセラミックスや炭素繊維を成分として有
する面状ヒータを使用することにより、伝導熱だけでな
く赤外線を放射するものを提供することが可能となり、
暖房の仕方も幅を広げることができる。

【０００４】しかしながら、前記面状ヒータは、素材の
ままでは導電性があるので、人に接触して暖房する装置
の場合、人が感電しないための対策を施す必要があるた
め、発熱体全体を絶縁物質にて被覆しなければならな
い。この発熱体を絶縁物質にて被覆する場合、その絶縁
物質を極力薄いものにしなければ、面状ヒータの熱容量
が大きくなってしうことや、赤外線を放射するものにあ
っては赤外線の放射量が減少してしまい、性能の劣化を
招いてしまう。そこで、絶縁物質としてＰＥＴフィルム
などの薄くて耐熱性のあるものに、熱溶融性の接着剤や
熱硬化性の接着剤を被膜したものが用いられるケースが
多い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ような薄膜絶縁フィルムに熱溶融性の接着剤や熱硬化性
の接着剤を被膜した面を発熱体と接する向きにして挟み
込んで被覆する場合、フィルムの接着面にほこりなどの
不純物が付着しやすく、その不純物によって、ヒータの
絶縁耐圧が劣化してしまうなどの不具合が発生してい
た。また、薄膜絶縁フィルムに熱溶融性の接着剤や熱硬
化性の接着剤を被膜した面と反対の面とを区別して加工
する必要があり、加工方法が制限をされるといった問題
があった。

【０００６】本発明は上記従来技術の問題を解決するた
めになされたもので、面状ヒータの絶縁層の加工時の信
頼性を上げるとともに、より加工性の良い面状ヒータの
構造および製造方法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および作用・効果】上記課
題を解決するためになされた請求項第１項記載の発明
は、面状発熱体を両側から絶縁層で挟み込むように被覆
した面状ヒータにおいて、該絶縁層の一方にのみ、接着
性を有することを特徴とする。

【０００８】発熱体を絶縁被覆するためには、発熱体を
被覆する絶縁層が、発熱体を介さず接する面である端面
部においてしっかり接着されていることが必要である。
この端面部は、絶縁層の少なくともどちらか一方に接着
性を有する材料を使用すれば接着することができ、絶縁
層としての役割をはたすことができる。本発明において
は、絶縁層の一方のみを接着性のあるものにし、その反
対の絶縁層には接着性のないものを使用することによ
り、接着性のない側の絶縁層への、ほこりなどの不純物
の付着量を最小限にできるとともに、表裏反対にしても
支障がないので、加工時の自由度を広げることができ
る。

【０００９】請求項第２項記載の発明は、前記面状ヒー
タにおいて、該絶縁層の一方にのみ、該面状発熱体と接
する面に熱溶融性の接着剤または熱硬化性の接着剤を被
膜したことを特徴とする。

【００１０】絶縁層の接着性を増すためには、一方の絶
縁層に熱溶融性の接着剤または熱硬化性の接着剤が被膜
されていれば、強固に接着することができる。本発明に
おいては、絶縁層の一方のみに熱溶融性の接着剤または
熱硬化性の接着剤を被膜し、反対の絶縁層には被膜しな
いことにより、被膜しない側の絶縁層へのほこりなどの
不純物の付着量を最小限にできるとともに、強固な接着
を実現できる。さらに、片方の絶縁層への熱溶融性の接
着剤または熱硬化性の接着剤の被膜工程を削除できるの
で、絶縁層のコストを下げることができる。また被膜の
厚さを薄くできるので、ヒータの熱容量を下げることが
でき、ヒータの立ち上がり温度特性を向上できる。

【００１１】請求項第３項記載の発明は、前記面状発熱
体に熱溶融性の接着剤を被膜したことを特徴とする。ま
た、請求項第４項記載の発明は、前記面状発熱体の、熱
溶融性の接着剤または熱硬化性の接着剤を被膜した絶縁
層とは逆の絶縁層と接する面に、熱溶融性の接着剤を被
膜したことを特徴とする。

【００１２】絶縁層の片側のみに熱溶融性の接着剤また
は熱硬化性の接着剤を被膜した場合、ヒータと絶縁層の
接着が片側だけになってしまう。この状態で、外力が加
わった場合、熱溶融性の接着剤または熱硬化性の接着剤
が被膜されていない側の絶縁層と発熱体とが剥離してし
まう可能性があり、その結果、性能の劣化のおそれがあ
る。

【００１３】本発明においては、発熱体に熱溶融性の接
着剤を被膜し、この被膜を溶かして絶縁層と溶着させる
ことにより、絶縁層に接着性がなくても、あるいは熱溶
融性の接着剤または熱硬化性の接着剤を被膜していなく
ても絶縁層と発熱体が、しっかり密着するため、外力が
加わっても剥離することがない。

【００１４】また、発熱体に熱溶融性の接着剤を被膜す
る面は、熱溶融性の接着剤または熱硬化性の接着剤を被
膜した絶縁層とは逆の絶縁層と接する面のみであっても
上記効果を十分発揮するものである。

【００１５】請求項第５項記載の発明は、前記面状発熱
体が、導電性繊維と非導電性繊維を混抄した導電性混抄
紙に複数の電極を配設したものであるとともに、該非導
電性繊維は低融点樹脂の被膜を有することを特徴とす
る。

【００１６】本発明においては、発熱体に導電性繊維と
低融点被膜を有する非導電性繊維を混抄した導電性混抄
紙を使用し、この低融点被膜を溶かして絶縁層と溶着さ
せることにより、絶縁層に接着剤または熱硬化性の接着
剤を被膜していなくても絶縁層と発熱体がしっかり密着
するため、外力が加わっても剥離することがない。

【００１７】請求項第６項記載の発明は、前記発熱体を
絶縁層にて挟み込んだ状態で、絶縁層に被膜した熱溶融
性の接着剤または熱硬化性の接着剤に熱をかけると同時
に、発熱体に被膜した熱溶融性の接着剤または発熱体の
非導電性繊維の外側に被膜した低融点樹脂を溶かし、そ
の後圧着させることを特徴とする。

【００１８】面状ヒータを製作する際に、信頼性や耐久
性を上げるためには、しわが寄っていない、内部に空気
層が残っていない、絶縁層および発熱体がしっかり密着
していることなどが要求される。本発明においては、ま
ず熱をかけることにより、絶縁層に被膜した熱溶融性の
接着剤または熱硬化性の接着剤を接着させ、発熱体を被
膜した熱溶融性の接着剤または発熱体の非導電性繊維の
外側に被膜した低融点樹脂を溶かすと同時に、これらに
圧力をかけて圧着させることにより、しわが寄るのを防
ぐとともに、絶縁層間の空気を完全に排出させ、絶縁層
および発熱体をしっかり密着させることができる。

【００１９】

【発明の実施形態】以下本発明にかかる面状ヒータの構
造および製造方法の実施の形態を、図面により詳細に説
明する。 （実施例１）図１は面状ヒータの断面図であり、（ａ）
は、導電性の発熱体を、絶縁層で挟み込む前段階の状態
を示す図であり、（ｂ）は挟み込んだ後に、接着を行っ
た図である。図中の１１および１２は絶縁層、１３は面
上発熱体、１４は面状ヒータの端部をそれぞれ示す。

【００２０】絶縁層１１は、融点が低いフィルムであ
り、熱をかけると、軟化して接着力が出てくる性質を持
っている。材質としては、ポリエチレン、ナイロン、ポ
リプロピレン、ペットフィルムなどがあげられる。絶縁
層１１にこれらのフィルムを使用し、絶縁層１２との間
に面状発熱体１３を挟み込んで熱圧着すると、絶縁層１
１と絶縁層１２とは端部１４で接着され、面状ヒータと
しての性能を確保することができる。

【００２１】この構造であれば、絶縁層を表裏反対にし
ても支障がないので、加工時の自由度を広げることがで
きる。さらに、絶縁層への熱溶融性の接着剤または熱硬
化性の接着剤の被膜工程を削除できるので、絶縁層のコ
ストを下げることができる。また被膜の厚さを薄くでき
るので、面状ヒータの熱容量を下げることができ、面状
ヒータの立ち上がり温度特性を向上できる。

【００２２】（実施例２）図２は第２の実施例を説明す
る面状ヒータの断面図であり、（ａ）は、面状発熱体
を、絶縁層で挟み込む前段階の状態を示す図であり、
（ｂ）は挟み込んだ後に、接着を行った図である。図中
の２１および２２は絶縁層、２３は接着剤、２４は面状
発熱体、２５は面状ヒータの端部をそれぞれ示す。

【００２３】絶縁層２１および２２は、一般的に温度が
１００℃以下の低温領域では、ペットフィルムやポリプ
ロピレンフィルムなどが使われることが多く、また１０
０℃以上の高温では、ポリイミドフィルム、ポリカーボ
ネイトフィルムおよびポリフェニレンサルファイドなど
の材料が使用されることが多い。絶縁層２１の発熱体と
接する側には、接着剤が被膜されており、接着剤として
は、一般的に温度が１００℃以下の低温領域では、熱溶
融性のものが使われることが多く、また１００℃以上の
高温では、熱硬化性の接着剤が使用されることが多い。
また、他方の絶縁層２２には、接着剤の被膜は施されて
いない。

【００２４】面状発熱体２４は、絶縁層２１および２２
に比べ、形状が小さく設定されているので、絶縁層２１
および２２は発熱体２４を介さずに、端面２５で接する
ことになる。このとき、絶縁層２１側に接着剤がついて
いるので、絶縁層２１と絶縁層２２はしっかりと接着さ
れ、絶縁層の接着剤を片側のみにしても絶縁性能が劣化
することがない。

【００２５】このように、絶縁層の接着剤の被膜を片側
のみにすることにより、絶縁層へのほこりなどの不純物
の付着量を最小限にできるとともに、接着剤を被膜して
いない絶縁層を表裏反対にしても支障がないので、加工
時の自由度を広げることができる。さらに、片方の絶縁
層への熱溶融性の接着剤または熱硬化性の接着剤の被膜
工程を削除できるので、絶縁層のコストを下げることが
できる。また被膜の厚さを薄くできるので、面状ヒータ
の熱容量を下げることができ、面状ヒータの立ち上がり
温度特性を向上できる。

【００２６】（実施例３）図３は第３の実施例を示す面
状ヒータの断面図であり、（ａ）は、導電性の発熱体
を、絶縁層で挟み込む前段階の状態を示す図であり、
（ｂ）は挟み込んだ後に、接着を行った図である。図中
の３１および３２は絶縁層、３３は熱溶融性の接着剤で
あり、３４は面状発熱体、３５は面状発熱体に被膜した
熱溶融性の接着剤をそれぞれ示す。

【００２７】実施例２では、絶縁層２２に接着剤を被膜
していないので、面状発熱体２４と絶縁層２２とは接着
していない。通常の面状ヒータでは特に問題ないが、外
力が加わる場所に使用される面状ヒータでは、絶縁層２
１と発熱体２４が剥離して性能が劣化したり、破損する
おそれがある。

【００２８】そこで、第３の実施例は、面状発熱体３４
の、接着剤を被膜した絶縁層３１とは逆の絶縁層３２と
接する側の面に、熱溶融性の接着剤３５を被膜したもの
を積層した状態３０で、熱と荷重をかけることにより、
絶縁層３２と面状発熱体３４とが接着され、その結果、
すべての構成要素が接着されることになる。したがっ
て、面状ヒータに外力が加わったとしても、剥離するこ
とがなく信頼性の高い面状ヒータを得ることができる。

【００２９】（実施例４）図４は第４の実施例を示す図
であり、（ａ）は、面状発熱体の拡大図を、（ｂ）は非
導電性樹脂繊維４１の断面を示す図である。図中の４０
は面状発熱体の拡大図、４１は非導電性樹脂繊維、４２
は炭素繊維、４３はバインダー、４４は低融点樹脂、４
５は高融点樹脂繊維をそれぞれ示す。

【００３０】ここで、低融点樹脂とは、高融点樹脂の軟
化温度が１５０〜２００℃であるのに対して、軟化温度
が１００℃前後の樹脂を指す。

【００３１】この面状発熱体４０は、導電性の非導電性
樹脂繊維４１、炭素繊維４２およびバインダー４３を水
中で分散させ、抄紙工程を経て製造されたものに、複数
の電極（図示なし）を配置して構成されている。この構
成の面状発熱体は、非常に遠赤外線の放射率が高く、人
体の暖房用としては大変優れた発熱体となる。

【００３２】非導電性樹脂繊維４１の断面は、高融点樹
脂繊維４５に低融点樹脂４４を被膜した構造になってい
る。したがって、実施例３と同様に、熱をかけて圧着す
るとこの低融点樹脂４４が溶けて、絶縁層と接着するこ
とになるので、実施例３のように、面状発熱体３４に熱
溶融性の接着剤３５を被膜する必要がなくなり、製造工
程を削減できる。また、接着剤の層が１層削除されるの
で、面状ヒータの熱容量を下げることができ、温度の立
ち上がり性能を向上させることができる。

【００３３】次に、製造方法の実施例について説明す
る。図５は、面状ヒータの製造方法の実施例を示す図で
あり、（ａ）は面状ヒータの構成要素を積層した状態の
もので、実施例３の面状ヒータ３０を接着する前段階で
あり、（ｂ）は面状ヒータ３０を接着している段階の図
である。図中の５１はプレス用金型の上側、５２は下側
である。

【００３４】金型上側５１には、加熱用のヒータ（図示
なし）が埋設されており、温度を自由にコントロールで
きるようになっている。積層された状態の面状ヒータ３
０を金型下側５２の上に置き、金型上側５１の温度を、
面状ヒータ３０内の熱溶融性の接着剤３３および面状発
熱体に被膜した熱溶融性の接着剤３５が十分溶融して接
着ができる温度に調整し、その状態で、（ｂ）のよう
に、金型に適度な圧力をかけて閉じる。一定時間この状
態を保てば、面状ヒータ３０の各要素は、接着剤により
強固に接着され、ヒータとして完成する。

【００３５】このプレスを利用した方法であれば、ロー
ル状のフィルムを引き出しながらローラーにより挟み込
んで接着する方法に比べ、しわが寄りにくく、また内部
に空気層が残りにくく、さらにヒータの端部の絶縁層同
士の接着をしっかりとることができるので、絶縁性に優
れた面状ヒータを得ることができる。

【００３６】

【発明の効果】本発明による面状ヒータの構造およびそ
の製造方法では、面状ヒータ内への異物の侵入を最小限
にすることができるとともに、立ち上がり温度特性も向
上できる。また、製造工程の簡略化を図れるとともに、
製品のコストを下げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例を説明する図であり、面状ヒータ
の断面図である。

【図２】第２の実施例を説明する図であり、面状ヒータ
の断面図である。

【図３】第３の実施例を説明する図であり、面状ヒータ
の断面図である。

【図４】第４の実施例を説明する図であり、面状発熱体
の拡大図である。。

【図５】面状ヒータの製造工程を説明する図である。

【図６】従来のチュービングヒータを使用したヒータの
例を説明する図である。

【符号の説明】

１１、１２、２１、２２、３１、３２…絶縁層、１３、
２４、３４…面状発熱体、１４、２５…面状ヒータの端
部、２３、３３…接着剤、３０…面状ヒータ、３５…熱
溶融性接着剤、４１…非導電性樹脂繊維、４２…炭素繊
維、４３…バインダー、４４…低融点樹脂、４５…高融
点樹脂繊維、５１…プレス用金型上側、５２…プレス用
金型下側、６０…従来ヒータ、６１…チュービングヒー
タ、６２…熱伝導性フィルム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平山 一行 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 田中 真吾 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 Ｆターム(参考） 3K034 AA05 AA06 AA09 AA15 AA26 BB08 BB13 BC03 BC16 HA04 HA10 JA01 3K092 PP20 QA05 QB16 QB17 QB31 QB70 RF02 RF14 RF17 RF26 VV03 VV15

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 面状発熱体を両側から絶縁層で挟み込む
   ように被覆した面状ヒータにおいて、該絶縁層の一方に
   のみ、接着性を有することを特徴とする面状ヒータ。
2. 【請求項２】 面状発熱体を両側から絶縁層で挟み込む
   ように被覆した面状ヒータにおいて、該絶縁層の一方に
   のみ、前記面状発熱体と接する面に熱溶融性の接着剤ま
   たは熱硬化性の接着剤を被膜したことを特徴とする面状
   ヒータ。
3. 【請求項３】 前記面状発熱体に熱溶融性の接着剤を被
   膜したことを特徴とする請求項１または２記載の面状ヒ
   ータ。
4. 【請求項４】 前記面状発熱体の、熱溶融性の接着剤ま
   たは熱硬化性の接着剤を被膜した絶縁層とは逆の絶縁層
   と接する面に、熱溶融性の接着剤を被膜したことを特徴
   とする請求項２記載の面状ヒータ。
5. 【請求項５】 前記面状発熱体は、導電性繊維と非導電
   性繊維を混抄した導電性混抄紙に複数の電極を配設した
   ものであるとともに、該非導電性繊維は低融点樹脂の被
   膜を有することを特徴とする請求項１または２記載の面
   状ヒータ。
6. 【請求項６】 前記発熱体を絶縁層にて挟み込んだ状態
   で、絶縁層に被膜した熱溶融性の接着剤または熱硬化性
   の接着剤に熱をかけると同時に、発熱体に被膜した熱溶
   融性の接着剤または発熱体の非導電性繊維に被膜した低
   融点樹脂を溶かし、その後圧着させることを特徴とする
   請求項３乃至５記載の面状ヒータの製造方法。