JP2005108631A - 透明面状発熱体 - Google Patents

Abstract

【課題】 いわゆる線面タイプの面状発熱体において、十分な機械的強度を有し、しかも透明である面状発熱体を提供すること。
【解決手段】 発熱用導電性糸で構成してあり、裏側が透けて見える程度の隙間が形成されるように所定間隔で配置される横糸８と、裏側が透けて見える程度の隙間が形成されるように前記横糸に交差して所定間隔で編み込まれて配置され、金属製糸および絶縁性糸で構成される縦糸１０と、横糸８の両端部に電気的に接続するようにそれぞれ配置される電極線６と、横糸８、縦糸１０および電極線６で折り込まれた織布５を被覆する透明な絶縁被覆層４と、を有する面状発熱体。
【選択図】 図１

Description

本発明は、透明面状発熱体に係り、さらに詳しくは、電極が並列に配置され、それらの電極間に線状の発熱素子が並列に配置されたタイプの透明面状発熱体に関する。

面状発熱体としては、種々のタイプのものが知られているが、電極形状により分類すると、直列電極タイプの面状発熱体と、並列電極タイプの面状発熱体とがある。直列電極タイプの面状発熱体では、ニクロム線や金属箔などの線状の発熱素子が、蛇行状に配置されて面を形成し、その線状の発熱素子の両端に電圧を印加して、線状の発熱素子を発熱させる。

並列電極タイプの面状発熱体には、二つのタイプの面状発熱体がある。一つは、並列に配置された一対の電極間に、面状の導電フィルムなどからなる発熱素子を配置するタイプ（純粋面状タイプ）である。もう一つは、並列に配置された一対の電極間に、線状の発熱素子を並列に配置するタイプ（線面タイプ）である。

直列電極タイプの面状発熱体では、線状発熱素子の長手方向の一部が切断されると、発熱体の全体に電流が流れなくなり、面状発熱体としての機能を有しなくなるという課題を有する。これに対して、並列電極タイプの面状発熱体では、面状の発熱素子または線状の発熱素子の一部が切断されても、その他の発熱素子に電流が流れ、面状発熱体としての機能を維持することができる。

並列電極タイプの一つである純粋面状タイプの面状発熱体では、面状の導電フィルムを透明にすることにより、あるいは導電塗料として透明なものを用いることにより、透明な面状発熱体を製造しやすい。しかしながら、このような純粋面状タイプの面状発熱体では、発熱素子の発熱量が一般に小さく、十分な発熱量を得ることが困難である。また、この純粋面状タイプの面状発熱体では、面状の発熱素子の一部に破損が生じると、その破損が生じた部分の周囲に電界が集中し、電流が流れすぎることにより異常発熱を生じやすいという課題がある。

それに対して、線面タイプの面状発熱体では、線状の発熱素子を用いているために比較的に大きな発熱量を得ることができる。また、線状の発熱素子の一本が切れたとしても、その切れた発熱素子には、電流が流れず、発熱しなくなるのみであり、他の線状の発熱素子には電界が集中することもなく、正常に発熱し続ける。

そこで、並列電極で線面タイプの面状発熱体が、様々な分野において好ましく用いられている。ところが、従来の線面タイプの面状発熱体は、たとえば特許文献１および２に示すように、絶縁糸のみで構成された縦糸と、導電糸および絶縁糸で構成された横糸とを密に編み込んだ織布を樹脂フィルムで被覆して構成してある。このために、裏側を透けて見えることが困難である。

近年では、特に線面タイプの面状発熱体において、透明な面状発熱体を作製してほしいという要請が高い。従来の線面タイプの面状発熱体において、単純に横糸と縦糸との編み目を粗くして、裏側を透けて見えるようにすると、縦糸が絶縁糸のみで構成してあるために、織布としての強度が低下し、結果として十分な強度を有する透明面状発熱体を得ることができない。
実公昭６２−４０３８９号公報 特開平１−３０２６５号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、本発明の目的は、いわゆる線面タイプの面状発熱体において、十分な機械的強度を有し、しかも透明である面状発熱体を提供することである。

課題を解決するための手段および発明の効果

上記目的を達成するために、本発明に係る透明面状発熱体は、
発熱用導電性糸で構成してあり、裏側が透けて見える程度の隙間が形成されるように所定間隔で配置される横糸と、
裏側が透けて見える程度の隙間が形成されるように前記横糸に交差して所定間隔で編み込まれて配置され、金属製糸および絶縁性糸で構成される縦糸と、
前記横糸の両端部に電気的に接続するようにそれぞれ配置される電極線と、
前記横糸、縦糸および電極線で折り込まれた織布を被覆する透明な絶縁被覆層と、
を有する。

本発明に係る面状発熱体は、並列電極タイプで、いわゆる線面タイプの面状発熱体である。そのため、面状発熱体の一部に破損が生じて、横糸からなる線状発熱素子の一部が切断されたとしても、他の横糸には電流が供給され、発熱を維持することができる。また、切断された横糸は、電流が流れずに発熱しないのみであり、他の横糸に印加される電圧も変化せず、異常発熱などが発生するおそれもない。

しかも、本発明に係る面状発熱体では、発熱部において、裏側が透けて見える程度の隙間が形成されるように、縦糸と横糸とが所定の間隔で配置してあり、絶縁被覆層が透明なので、面状発熱体を通して、裏側を透けて見ることができる。しかも、本発明の面状発熱体では、横糸が発熱用導電性糸のみで構成され、縦糸が金属製糸と絶縁性糸との組合せで配置されるので、裏側が透けて見える程度の隙間が形成されるように縦糸と横糸とで織布を構成しても、その織布は、十分な機械的強度を有する。金属製糸が縦糸の一部として使用されていることからである。

好ましくは前記横糸の配置間隔が、３〜２０mmであり、前記縦糸の配置間隔が、３〜３０mmである。横糸および縦糸の配置間隔が狭すぎると、裏を透けて見ることが困難になり透明性が低下する傾向にあり、横糸の配置間隔が広すぎると、面状発熱体全体としての発熱能力が低下する傾向にある。なお、縦糸は、ほとんど発熱に寄与しないため、織布としての強度を保持できる限り、縦糸の配置間隔は、横糸の配置間隔よりも広くすることができる。ただし、横糸と縦糸との織布を形成する作業性を考慮すると、横糸の配置間隔と、縦糸の配置間隔とは、実質的に同じ程度がよい。

本発明に係る透明面状発熱体の具体的な用途は、特に限定されないが、たとえば冷凍倉庫の入り口などに用いられる透明暖簾として用いることもできる。冷凍倉庫などの入り口では、冷気を逃がさないために、透明なビニールなどで構成された透明暖簾が設けられる。フォークリフトは、その透明暖簾を通して冷凍倉庫を出入りする。ところが、従来の透明暖簾には、冷気による霜などが付きやすい。霜が付くと、透明ではなくなり、フォークリフトが出入りするときに、冷凍倉庫の中、または外が見えにくくなり、作業する人に衝突するなどの危険性がある。

本発明の透明面状発熱体を、冷凍倉庫などの入り口の暖簾として用いることにより、透明暖簾に霜などが付着することを有効に防止することができ、安全な透明暖簾を実現することができる。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る面状発熱体の要部平面図、
図２は図１に示すII−II線に沿う要部断面図、
図３は面状発熱体の用途を示す斜視図である。

図１および図２に示すように、本発明の一実施形態に係る面状発熱体２は、透明な絶縁被覆層４，４を有し、これらの絶縁被覆層４，４の間に、横糸８と縦糸１０から成る織布５が挟み込まれている。織布５の横糸８は、発熱用導電性糸で構成してある。横糸８を構成する発熱用導電性糸は、たとえば絶縁性フィラメントの外周を導電性塗料で被覆したものである。この発熱用導電性糸は、単線でも撚り線でも良い。絶縁性フィラメントの材質としては、特に限定されないが、ポリエステル、コットン、ナイロン、ガラス繊維などである。導電性塗料としては、たとえば導電性粒子を混入して得られる温度依存性の高い正温度特性（ＰＴＣ）型の導電性塗料などが用いられる。

ＰＴＣ型の導電性塗料としては、高温になるにつれて、抵抗が増大し、良好な自己温度調節機能を発揮するものであれば特に限定されず、たとえば金属粒子、カーボン粒子（カーボンブラック粒子、カーボングラファイト粒子、黒鉛粒子）、さらに好ましくはカーボン粒子が用いられる。

このような導電性塗料中に、絶縁性フィラメントを浸漬して乾燥させれば、本実施形態の横糸８を構成する導電性糸が得られる。

本実施形態では、縦糸１０は、面状発熱体２の長手方向Ｌに直交する幅方向Ｗに沿って交互に配置され、絶縁性糸で構成してある。

縦糸１０を構成する絶縁性糸は、たとえば導電性塗料で被覆されていない以外は同様な導電性糸の芯材として用いられる絶縁性フィラメントで構成される。また、例えば金属線を絶縁被覆したものでも良い。この縦糸１０も、単線でも撚り線でも良い。

横糸８の幅方向Ｗの両端には、一対の電極線６が織布５の長手方向Ｌに沿って配置してある。各電極線６は、複数の金属製糸で構成してあり、図２に示すように、織布５の両端において、織布５に対して一体的に編み込まれ、各横糸８と電気的に接続してある。電極線６を構成する金属製糸は、たとえば銅、鉄、ステンレスなどで構成される。金属製糸は、単線でも撚り線でも良い。この金属製糸の線径は、縦糸１０および横糸８の線径と略同じであり、好ましくは１０〜１００μｍである。

本実施形態では、織布５における隣り合う横糸８相互間の間隔Ｌ１は、好ましくは３〜２０mm、さらに好ましくは５〜１８mmである。また、織布５における隣り合う縦糸１０相互間の間隔Ｗ１は、好ましくは３〜３０mm、さらに好ましくは５〜２０mmである。

横糸８および縦糸１０の配置間隔が狭すぎると、裏を透けて見ることが困難になり透明性が低下する傾向にあり、横糸８の配置間隔Ｌ１が広すぎると、面状発熱体全体としての発熱能力が低下する傾向にある。なお、縦糸１０は、ほとんど発熱に寄与しないため、織布５としての強度を保持できる限り、縦糸１０の配置間隔Ｗ１は、横糸８の配置間隔Ｌ１よりも広くすることができる。ただし、横糸８と縦糸１０との織布５を形成する作業性を考慮すると、横糸の配置間隔Ｗ１と、縦糸の配置間隔Ｌ１とは、実質的に同じ程度がよい。

縦糸１０，１２と、横糸８と、電極線６とからなる織布５は、図２に示すように、透明な絶縁被覆層４で被覆される。絶縁被覆層４は、特に限定されないが、たとえば塩化ビニルシート、ＰＥＴシート、ＰＥシート、ＰＰシート、ポリスチレンシート、アクリルシートなどで構成される。透明面状発熱体を、冷凍倉庫などの入口の透明暖簾などとして用いる場合には、柔軟性に優れた塩化ビニルシートで絶縁被覆層を構成することが好ましい。織布５を絶縁被覆層４で被覆するための方法としては、特に限定されないが、接着剤による方法、熱融着による方法などが例示される。接着剤を用いる場合には、接着剤としては、ポリウレタン系やエポキシ樹脂系の接着剤が好ましく使用される。

電極線６間に印加される電圧は、特に限定されないが、たとえば３０ボルト以下である。電極線６の間に電圧が印加されると、横糸８の長手方向に電流が流れ、横糸８が発熱する。縦糸１２である金属製糸にも多少電流が流れると考えられるが、金属製糸は、横糸８を構成する導電製糸に比べて抵抗が格段に小さく、ほとんど電流が流れない。本実施形態に係る面状発熱体の発熱温度は、絶縁被覆層４の材質などにもよるが、８０℃以下程度が好ましい。

本実施形態に係る面状発熱体２は、並列電極タイプで、いわゆる線面タイプの面状発熱体である。そのため、面状発熱体の一部に破損が生じて、横糸８からなる線状発熱素子の一部が切断されたとしても、他の横糸８には電流が供給され、発熱を維持することができる。また、切断された横糸８は、電流が流れずに発熱しないのみであり、他の横糸に印加される電圧も変化せず、異常発熱などが発生するおそれもない。

しかも、本実施形態に係る面状発熱体では、発熱部において、裏側が透けて見える程度の隙間が形成されるように、縦糸１０と横糸８とが所定の間隔で配置してあり、絶縁被覆層４が透明なので、面状発熱体２を通して、裏側を透けて見ることができる。しかも、本実施形態の面状発熱体２では、横糸８が発熱用導電性糸のみで構成され、縦糸１０が金属製糸と絶縁性糸との組合せで配置されるので、裏側が透けて見える程度の隙間が形成されるように縦糸と横糸とで織布を構成しても、その織布５は、十分な機械的強度を有する。金属製糸が縦糸の一部として使用されていることからである。

本実施形態に係る透明面状発熱体２は、図３に示すように、たとえば冷凍倉庫の入り口などに用いられる透明暖簾２０として用いることもできる。冷凍倉庫などの入り口では、冷気を逃がさないために、透明なビニールなどで構成された透明暖簾が設けられる。フォークリフトは、その透明暖簾を通して冷凍倉庫を出入りする。ところが、従来の透明暖簾には、冷気による霜などが付きやすい。霜が付くと、透明ではなくなり、フォークリフトが出入りするときに、冷凍倉庫の中、または外が見えにくくなり、作業する人に衝突するなどの危険性がある。

図３に示すように、本実施形態の透明面状発熱体２を、複数枚用意し、それらの長手方向Ｌに垂らし、幅方向Ｗに一部重なるように吊り下げることで、冷凍倉庫などの入り口の暖簾２０として用いることができる。この透明な暖簾２０により、暖簾２０に霜などが付着することを有効に防止することができ、安全な透明暖簾を実現することができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。

たとえば、上述した実施形態では、透明面状発熱体２を透明暖簾として用いたが、本発明に係る透明面状発熱体の用途は、透明暖簾に限定されず、敷布、ホットカーペット、コタツ、フトン、マット、定温倉庫の床、コンクリート構造体、タンクなどの加温や保温、あるいは、融雪、霜取り、融氷、凍結防止などの用途にも用いることができる。

また、上述した実施形態における面状発熱体２の絶縁被覆層４は、単層膜でも良いが、たとえば塩化ビニルシートとポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シートとの多層膜で構成しても良い。この絶縁被覆層４を、塩化ビニルシートとＰＥＴシートとの多層膜で構成する場合には、内側を塩化ビニルシートで構成し、外側をＰＥＴシートで構成することが好ましい。ＰＥＴシートを外側に配置することで、外側からの液体の浸透を有効に防止することができる。また、内側に比較的に柔軟な塩化ビニルシートを配置することで、発熱体となる織布を挟み込んでの熱融着が容易になると共に、外側のＰＥＴシートの破損を、内側の塩化ビニルシートで補填することができる。多層膜は、たとえば熱ラミネーション工法などで製造することができる。

図１は本発明の一実施形態に係る面状発熱体の要部平面図である。 図２は図１に示すII−II線に沿う要部断面図である。 図３は面状発熱体の用途を示す斜視図である。

符号の説明

２… 面状発熱体
４… 絶縁被覆層
５… 織布
６… 電極線
８… 横糸
１０… 縦糸
２０… 暖簾

Claims (3)

1. 発熱用導電性糸で構成してあり、裏側が透けて見える程度の隙間が形成されるように所定間隔で配置される横糸と、
   裏側が透けて見える程度の隙間が形成されるように前記横糸に交差して所定間隔で編み込まれて配置され、絶縁性糸で構成される縦糸と、
   前記横糸の両端部に電気的に接続するようにそれぞれ配置される電極線と、
   前記横糸、縦糸および電極線で折り込まれた織布を被覆する透明な絶縁被覆層と、
   を有する透明面状発熱体。
2. 前記横糸の配置間隔が、３〜２０mmであり、前記縦糸の配置間隔が、３〜３０mmである請求項１に記載の透明面状発熱体。
3. 請求項１または２に記載の複数の透明面状発熱体が、前記縦糸方向に吊り下げられていることを特徴とする透明暖簾。

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