JP2005293895A - 面状発熱体 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、主に車輌用いられるカーシートヒータや、ハンドルヒータ等に関するもので形状的に柔軟性を付与して、着座感などの使用感の改善させるとともに、耐久性等の信頼性を向上することを目的とする。
【解決手段】面状発熱体１の適所に複数の貫通孔７を配設した構成としてあるので、変形しやすく構成でき、面状発熱体１の一部に力を加えた場合、面状発熱体１の適所に配設した貫通孔７によって、その近傍が変形をしやすくなり、柔軟性が付与されるとともに、その力が全体まで及ぶことがなくなり、その力による変形が全体に及んで面の一部に折り皺などが生じることはなくなり、さらに、面状発熱体１の適所に配設した複数の貫通孔７によって、通気性が付与されるようになる。
【選択図】図１

Description

本発明は柔軟性で任意の曲面形状に装着可能な面状発熱体に関するもので、主に車輌用いられるカーシートヒータや、ハンドルヒータ等に関するものである。

従来、この種の面状発熱体の発熱部には、ベースポリマーと、カーボンブラック、金属粉末、グラファイトなどの導電性物質を溶媒に分散して、特にベースポリマーとして結晶性樹脂を用いてＰＴＣ特性を持たせたものが多い（例えば、特許文献１、２、３参照）。

図４（ａ）は従来のＰＴＣ特性を持たせた面状発熱体の平面図で、図４（ｂ）は図４（ａ）のｘ−ｙ線の断面図、図５は製作時の概略構成断面図である。図４（ａ）、（ｂ）に示したように、ポリエステルシートなどの電気絶縁性の基材５０上に、導電性ペーストを印刷・乾燥して得られる一対の櫛形電極５１、５２とこれにより給電される位置に高分子抵抗体インクを印刷・乾燥して得られる高分子抵抗体５３を設けて、さらに基材５０と同様の材質の被覆材５４で櫛形電極５１、５２及び高分子抵抗体５３を被覆して保護する構成としたものである。基材５０及び被覆材５４としてポリエステルフィルムを用いる場合には被覆材５４に例えばポリエチレン系の熱融着性樹脂５５をあらかじめ接着しておき、熱時加圧することにより、基材５０と被覆材５４とを熱融着性樹脂５５を介して接合される。これにより、櫛形電極５１、５２及び高分子抵抗体５３は外界から隔離され、長期信頼性を付与されるのである。前記した熱時加圧の手段としては、図５に被覆材５４を貼り合わせる際の概略構成断面図を示したが、２本の加熱ロール５６、５７からなるラミネーター５８が一般的である。

ＰＴＣ特性とは、温度上昇によって抵抗値が上昇し、ある温度に達すると抵抗値が急激に増加する抵抗温度特性（抵抗が正の温度係数を有する意味の英語 Positive Temperature Coefficient の頭文字を取っている）を意味しており、ＰＴＣ特性を有する高分子抵抗体５３は、自己温度調節機能を有する面状発熱体を提供できる。
特開昭５６−１３６８９号公報 特開平６−９６８４３号公報 特開平８−１２０１８２号公報

しかしながら前記従来の構成では、ポリエステルシートなどの電気絶縁性の基材５０に印刷した電極及び抵抗体を同じく電気絶縁性の被覆材５４で保護する多層構造で、基材５０や被覆材５４の材質やその厚さによっては、柔軟性に欠け、カーシートヒータに用いられた場合の着座感や、ハンドルヒータに用いられた場合の手触り感が損なわれるといった課題があった。

また、それに加え、形状が面状であり、その面の一部に力を加えた場合、その力が全体までおよび変形し、その変形の形状によっては、端にいけばいくほど変形量が増え、面の一部に折り皺などが生じてしまい、その折り皺部分の印刷した電極及び抵抗体に亀裂などが生じ耐久的に劣化してしまう心配があった。

さらに、面状であり、通気性のないポリエステルシートなどの電気絶縁性の基材５０や被覆材５４で構成されているため、カーシートヒータに用いられた場合やハンドルヒータに用いられた場合に湿度がこもりやすく、長時間使用するとやはり着座感や手触り感が損なわれてしまう課題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、形状的に柔軟性を付与して、着座感などの使用感の改善させるとともに、耐久性等の信頼性を向上することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の面状発熱体は、電気絶縁性基材と、電気絶縁性基材上に形成された電極及び電極により給電される高分子抵抗体と、電極及び高分子抵抗体を覆い電気絶縁性基材と密着させて配設した被覆材とを備えた面状発熱体において、前記面状発熱体の適所に柔軟性を付与するように複数の貫通孔を配設した構成としてある。

上記した構成によって、前記面状発熱体の適所に複数の貫通孔を配設した構成としてあるので、変形しやすく構成でき、面状発熱体の一部に力を加えた場合、面状発熱体の適所に配設した複数の貫通孔によって、その近傍が変形をしやすくなり、柔軟性が付与されるとともに、その力が全体まで及ぶことがなくなり、その力による変形が全体に及んで面の一部に折り皺などが生じることはなくなり、さらに、面状発熱体の適所に配設した複数の貫通孔によって、通気性が付与されるようになる。

本発明の面状発熱体は、適所に複数の貫通孔を配設した構成としてあり、変形しやすく構成でき、柔軟性が付与され、カーシートヒータに用いられた場合の着座感や、ハンドルヒータに用いられた場合の手触り感などの使用感を向上することができるようになるとともに、力を加えた場合の変形を面全体まで及ばさせないので、変形量が拡大して生じる折り皺の発生を防止でき、耐久性等の信頼性を向上することできるようになる。また、通気性も付与され、湿度のこもりも防止でき、さらに、カーシートヒータに用いられた場合の着座感や、ハンドルヒータに用いられた場合の手触り感などの使用感を向上することができるようになる。

第１の発明は、電気絶縁性基材と、電気絶縁性基材上に形成された電極及び電極により給電される高分子抵抗体と、電極及び高分子抵抗体を覆い電気絶縁性基材と密着させて配設した被覆材とを備えた面状発熱体において、前記面状発熱体の適所に柔軟性を付与するように複数の貫通孔を配設した構成としてある。

そして、前記面状発熱体の適所に柔軟性を付与するように複数の貫通孔を配設した構成としてあるので、変形しやすく構成でき、面状発熱体の一部に力を加えた場合、面状発熱体の適所に配設した複数の貫通孔によって、その近傍が変形をしやすくなり、柔軟性が付与され、カーシートヒータに用いられた場合の着座感や、ハンドルヒータに用いられた場合の手触り感などの使用感を向上することができるようになる。また、面状発熱体に加えられた力が全体まで及ぶことがなくなり、その力による変形が全体に及んで面の一部に折り皺などが生じることはなくなり、変形量が拡大して生じる折り皺の発生を防止でき、耐久性等の信頼性を向上することできるようになる。

さらに、面状発熱体の適所に配設した複数の貫通孔によって、通気性が付与され、湿度のこもりも防止でき、さらに、カーシートヒータに用いられた場合の着座感や、ハンドルヒータに用いられた場合の手触り感などの使用感を向上することができるようになる。

第２の発明は、前記複数の貫通孔は、電気絶縁性基材上に形成された電極及び電極により給電される高分子抵抗体より所定距離以上離して位置するように配設した構成としてある。

そして、前記複数の貫通孔は電極及び高分子抵抗体より所定距離以上離して位置するように配設してあるので、構造的に、貫通孔端部の解れや、型抜き時の位置ズレなどで生じやすい電極及び高分子抵抗体の露出に対して余裕を持って防止でき、また、電極及び高分子抵抗体は貫通孔の端部より充分離れて位置し、電気絶縁性基材とそれに密着させて配設した被覆材に保護され、外気と遮断されて構成されるようになり、湿気や異物による汚染劣化や、電極のマイグレーションによるショートなどの不具合を防止でき、より性能の安定性や耐久性を向上させることができる。

第３の発明は、電気絶縁性基材上に形成された電極は主電極を対向するように配設し、それぞれの主電極を交互に櫛形形状の枝電極を配設するとともに、前記複数の貫通孔は複数の小孔或いは長孔スリット形状とし枝電極の端部を起点として枝電極に対し平行に配設した構成としてある。

そして、貫通孔は枝電極の端部を起点として枝電極に対し平行に配設してあるので、電極が途中で途切れることなく有効に発熱に対して用いることができ、発熱面積をできるだけ広く保持しながら、貫通孔を設けることができ、貫通孔を設けることによって生じるワット密度の上昇を抑えることができ、信頼性を向上させることができるようになる。また、枝電極は主電極に比べ細いため、面状発熱体に加えられた力によって生じる変形に対して亀裂等の劣化を生じやすいが、面状発熱体に加えられた力は、枝電極に対し平行に配設した貫通孔によって遮られるようになり、その力が貫通孔を越えて全体まで及ぶことがなくなり、その力による変形が全体に及んで多くの枝電極に折り皺などが生じることはなくなり、信頼性を向上することできるようになる。

第４の発明は、電気絶縁性基材上に形成された電極は主電極を対向するように配設し、それぞれの主電極を交互に櫛形形状の枝電極を配設するとともに、前記複数の貫通孔は複数の小孔或いは長孔スリット形状とし枝電極の端部を起点として枝電極の略半分の範囲で枝電極に対し平行に配設し、かつ、隣り合う貫通孔は千鳥の位置となるように互い違いに交互に配設した構成としてある。

そして、貫通孔は枝電極の端部を起点として枝電極に対し平行に配設してあるので、請求項４の信頼性の向上の効果が得られるとともに、隣り合う貫通孔は枝電極の略半分の範囲で千鳥の位置となるように互い違いに交互に配設してあるので、たとえば貫通孔の面積が同じでも倍の数の貫通孔を分散させることができ、発熱面積を少なくする貫通孔の面積をできるだけ少なくして、より変形しやすく構成できるようになる。つまり、貫通孔を分散させることによって、面状発熱体のどの部分に力を加えても、より近い貫通孔の近傍が変形をしやすくなり、より柔軟性は増すとともに、隣り合う貫通孔は千鳥の位置となるよう配設してあるので、少ない貫通孔の面積で面状発熱体に加えられた力が全体まで及ぶことがなくなり、さらに信頼性を向上することできるようになる。

第５の発明は、前記貫通孔は、電気絶縁性基材上に形成された電極のどちらか一方にのみに囲まれるように位置させた構成としてある。

そして、貫通孔は電極のどちらか一方にのみに囲まれるように位置するので、万が一、貫通孔の端部の解れや位置ズレによって、貫通孔の端部に電極の端部が２箇所以上露出しても、同極であるため、電流が流れず、マイグレーションによるショートなどの不具合を防止することができる。

第６の発明は、電気絶縁性基材上に形成された電極は主電極を対向するように配設し、それぞれの主電極を交互に櫛形形状の枝電極を配設するとともに、枝電極の一部に他の部分より幅の広い部分を設け、且つ、その枝電極の広い部分に複数の小孔或いは長孔スリット形状の貫通孔を配設した構成としてある。

そして、枝電極の一部に他の部分より幅の広い部分を設け、且つ、その枝電極の広い部分に貫通孔を配設してあるので、貫通孔の周囲は同極間に位置するので、請求項５と同様の効果が得られ、万が一、貫通孔の端部の解れや位置ズレによって、貫通孔の端部に電極の端部が２箇所以上露出しても、同極であるため、電流が流れず、マイグレーションによるショートなどの不具合を防止することができる。

第７の発明は、貫通孔は、電気絶縁性基材上に形成された電極のどちらか一方にのみに挟まれるように位置させて、近接する貫通孔あるいは全ての貫通孔を囲む電極が同極になるように構成してある。

そして、近接する貫通孔あるいは全ての貫通孔を囲む電極が同極になるように構成してあるので、万が一、貫通孔の端部の解れや位置ズレによって、近接する貫通孔の端部に電極の端部が露出しても、同極であるため、電流が流れず、マイグレーションによるショートなどの不具合を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１及び図２は、本発明の実施の形態１における面状発熱体の概略構成図で、図１は平面図で、図２は図１のｘ−ｙ線の断面図である。

図１において、面状発熱体１は、ポリエステル不織布２ａにラミネートされたポリエステルフィルム等の薄肉の電気絶縁性基材２上に銀ペーストの印刷・乾燥により形成した一対の電極３と、電極３に重なるように高分子抵抗体インクを印刷・乾燥により形成した高分子抵抗体４を形成している。そして、上記電極３、高分子抵抗体４、及び電気絶縁性基材２と接着性を有するアクリル系接着剤等の接着性樹脂層５を予め形成されたポリエステルフィルム等の薄肉の電気絶縁性オーバコート材をラミネートした被覆材６を貼り合わせて形成される。

上記電極３は、対向するように幅が広い主電極３ａ、３ｂを配設し、それぞれの主電極３ａ，３ｂから交互に櫛形形状の複数の枝電極３ｃ、３ｄを設けてあり、これに重なるように配設した高分子抵抗体４に枝電極３ｃ、３ｄより給電することで、高分子抵抗体４に電流が流れ、発熱するようになる。この高分子抵抗体４はＰＴＣ特性を有し、温度が上昇すると高分子抵抗体４の抵抗値が上昇し、所定の温度になるように自己温度調節機能を有するようになり、温度コントロールが不要で安全性の高い面状発熱体としての機能を有するようになる。

また、上記枝電極３ｃ、３ｄの端部を起点として、枝電極３ｃ、３ｄに対し平行に枝電極３ｃ、３ｄの略半分の範囲で長孔スリット形状の貫通孔７を配設してあり、この貫通孔７を囲むように、枝電極３ｃ、３ｄの一部に他の部分より幅の広い部分３ｅを設けるとともに、貫通孔７は電極３及び高分子抵抗体４より所定距離以上離して位置するように配設し、且つ、隣り合う貫通孔７は千鳥の位置となるように互い違いに交互に配設してある。

ここで、前記面状発熱体１の適所に複数の貫通孔７を配設した構成としてあるので、変形しやすく構成でき、面状発熱体１の一部に力を加えた場合、面状発熱体１の適所に配設した複数の貫通孔７によって、その近傍が変形をしやすくなり、柔軟性が付与され、カーシートヒータに用いられた場合の着座感や、ハンドルヒータに用いられた場合の手触り感などの使用感を向上することができるようになる。また、面状発熱体１に加えられた力が全体まで及ぶことがなくなり、その力による変形が全体に及んで面の一部に折り皺などが生じることはなくなり、変形量が拡大して生じる折り皺の発生を防止でき、耐久性等の信頼性を向上することできるようになる。

さらに、面状発熱体１の適所に配設した複数の貫通孔７によって、通気性が付与され、湿度のこもりも防止でき、さらに、カーシートヒータに用いられた場合の着座感や、ハンドルヒータに用いられた場合の手触り感などの使用感を向上することができるようになる。

そして、前記複数の貫通孔７は電極３及び高分子抵抗体４より所定距離以上離して位置するように配設してあるので、構造的に、貫通孔７端部の解れや、型抜き時の位置ズレなどで生じやすい電極３及び高分子抵抗体４の露出に対して余裕を持って防止でき、また、電極３及び高分子抵抗体４は貫通孔７の端部より充分離れて位置し、電気絶縁性基材２とそれに密着させて配設した被覆材６に保護され、外気と遮断されて構成されるようになり、湿気や異物による汚染劣化や、電極３のマイグレーションによるショートなどの不具合を防止でき、より性能の安定性や耐久性を向上させることができる。

また、貫通孔７は枝電極３ｃ、３ｄの端部を起点として枝電極に対し平行に配設してあるので、枝電極３ｃ、３ｄが途中で途切れることなく有効に発熱に対して用いることができ、発熱面積をできるだけ広く保持しながら、貫通孔７を設けることができ、貫通孔７を設けることによって生じるワット密度の上昇を抑えることができ、信頼性を向上させることができるようになる。また、枝電極３ｃ、３ｄは主電極に比べ細いため、面状発熱体１に加えられた力によって生じる変形に対して亀裂等の劣化を生じやすいが、面状発熱体１に加えられた力は、枝電極３ｃ、３ｄに対し平行に配設した貫通孔７によって遮られるようになり、その力が貫通孔７を越えて全体まで及ぶことがなくなり、その力による変形が全体に及んで多くの枝電極３ｃ、３ｄに折り皺などが生じることはなくなり、信頼性を向上することできるようになる。

さらに、隣り合う貫通孔７は枝電極３ｃ、３ｄの略半分の範囲で千鳥の位置となるように配設してあるので、たとえば貫通孔７の面積が同じでも倍の数の貫通孔７を分散させることができ、発熱面積を少なくする貫通孔７の面積をできるだけ少なくして、より変形しやすく構成できるようになる。つまり、貫通孔７を分散させることによって、面状発熱体１のどの部分に力を加えても、より近い貫通孔７の近傍が変形をしやすくなり、より柔軟性は増すとともに、隣り合う貫通孔７は千鳥の位置となるよう配設してあるので、少ない貫通孔７の面積で面状発熱体１に加えられた力が全体まで及ぶことがなくなり、さらに信頼性を向上することできるようになる。

そしてまた、枝電極３ｃ、３ｄの一部に他の部分より幅の広い部分３ｅを設け、且つ、その枝電極３ｃ、３ｄの広い部分３ｅに貫通孔７を配設してあるので、貫通孔７の周囲は同極間に位置するようになり、万が一、貫通孔７の端部の解れや位置ズレによって、貫通孔７の端部に電極の端部が２箇所以上露出しても、同極であるため、電流が流れず、マイグレーションによるショートなどの不具合を防止することができる。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における面状発熱体１の概略構成図を示す平面図である。

図３において、本実施の形態２は、電気絶縁性基材２上の電極３及び高分子抵抗体４の印刷パターンを変えて全ての貫通孔７が同極の電極３に囲まれるように配置した構成が実施の形態１と異なるもので、同一部分は同一番号を付して異なる部分のみを説明する。

すなわち、枝電極３ｃ、３ｄの一部に他の部分より幅の広く略６角形の部分３ｆを設け、かつこの６角形の部分３ｆが互い違いになって、枝電極３ｃ、３ｄ間の距離を略一定となるように位置させてあるとともに、その枝電極３ｃ、３ｄの広い略６角形の部分３ｆに長孔スリット形状の貫通孔７を配設し、かつ、貫通孔７は電極３及び高分子抵抗体４部分より所定距離以上離して位置するように配設し、さらに、貫通孔７は、電気絶縁性基材２上に形成された電極の一方にのみに挟まれるように位置させて、全ての貫通孔７を囲む電極が同極になるように構成してある。

そして、枝電極３ｃ、３ｄの一部に他の枝電極３ｃ、３ｄより幅の広く略６角形の部分３ｆを設け、且つ、その幅の広く略６角形の部分３ｆに貫通孔７を配設してあるので、貫通孔７の周囲は同極間に位置するので、実施の形態１の同様の効果が得られ、万が一、貫通孔７の端部の解れや位置ズレによって、貫通孔７の端部に枝電極３ｃ、３ｄの端部が２箇所以上露出しても、同極であるため、電流が流れず、マイグレーションによるショートなどの不具合を防止することができる。

また、枝電極３ｃ、３ｄ間の距離を略一定となるように位置させてあるので、この枝電極３ｃ、３ｄの一部に広い略６角形の部分３ｆを設けることで、発熱部の面積が無駄に減少することもなく、さらに、その部分つまり貫通孔７を設ける部分の位置の制約も少なくなる。

そして、全ての貫通孔７のそれぞれを囲む略６角形の部分３ｆが同極になるように構成してあるので、万が一、貫通孔７の端部の解れや位置ズレによって、近接する貫通孔７の端部に枝電極３ｃ、３ｄの端部が露出しても、同極であるため、電流が流れず、マイグレーションによるショートなどの不具合を防止することができる。

なお、上記実施の形態１では、貫通孔７を長孔スリット形状としたが、これは複数の小孔を連ねて形成してもよく、上記実施の形態２では枝電極３ｃ、３ｄの一部に他の部分より幅の広い略６角形の部分３ｆを設ける構成で、説明したがこれは円形や楕円形など他の形状でもよい。また、必ずしも枝電極３ｃ、３ｄ間の距離が略一定となるように位置させなくてもよく、また、全ての貫通孔７を囲む枝電極３ｃ、３ｄに設けた幅の広く略６角形の部分３ｆが同極になるように構成で、説明したがこれは近接する貫通孔７を同極になるようにすればよく、その他各部の構成も本発明の目的を達成する範囲であればその構成はどのようなものであってもよい。

以上のように、本発明は柔軟性で任意の曲面形状に装着可能な面状発熱体を得ることが可能となるので、主に車輌用いられるカーシートヒータや、ハンドルヒータ等の車輌用や暖房器具や加熱器具等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における面状発熱体の構成を示す平面図 同面状発熱体の概略断面図 本発明の実施の形態２における面状発熱体の構成を示す平面図 （ａ）従来の発熱体の構成を示す平面図（ｂ）同発熱体の断面図 従来の面状発熱体の被覆材の貼り合わせ時の概略構成図

符号の説明

１ 面状発熱体
２ 電気絶縁性基材
３ 電極
３ｃ、３ｄ 枝電極
３ｅ 枝電極の幅の広い部分
３ｆ 枝電極の幅の広く略６角形の部分
４ 高分子抵抗体
５ 接着性樹脂層
６ 被覆材
７ 貫通孔

Claims (7)

1. 電気絶縁性基材と、電気絶縁性基材上に形成された電極及び電極により給電される高分子抵抗体と、電極及び高分子抵抗体を覆い電気絶縁性基材と密着させて配設した被覆材とを備えた面状発熱体において、前記面状発熱体の適所に柔軟性を付与するように複数の貫通孔を配設した面状発熱体。
2. 前記複数の貫通孔は、電気絶縁性基材上に形成された電極及び電極により給電される高分子抵抗体より所定距離以上離して位置するように配設した請求項１に記載の面状発熱体。
3. 電気絶縁性基材上に形成された電極は主電極を対向するように配設し、それぞれの主電極を交互に櫛形形状の枝電極を配設するとともに、前記複数の貫通孔は複数の小孔或いは長孔スリット形状とし枝電極の端部を起点として枝電極に対し平行に配設した請求項１〜２記載のいずれか１項記載の面状発熱体。
4. 電気絶縁性基材上に形成された電極は主電極を対向するように配設し、それぞれの主電極を交互に櫛形形状の枝電極を配設するとともに、前記複数の貫通孔は複数の小孔或いは長孔スリット形状とし枝電極の端部を起点として枝電極の略半分の範囲で枝電極に対し平行に配設し、かつ、隣り合う貫通孔は千鳥の位置となるように互い違いに交互に配設した請求項１〜３記載のいずれか１項記載の面状発熱体。
5. 前記貫通孔は、電気絶縁性基材上に形成された電極のどちらか一方にのみに囲まれるように位置させた請求項１〜４記載のいずれか１項記載の面状発熱体。
6. 電気絶縁性基材上に形成された電極は主電極を対向するように配設し、それぞれの主電極を交互に櫛形形状の枝電極を配設するとともに、枝電極の一部に他の部分より幅の広い部分を設け、且つ、その枝電極の広い部分に複数の小孔或いは長孔スリット形状の貫通孔を配設した請求項１〜５のいずれか１項に記載の発熱体。
7. 前記貫通孔は、電気絶縁性基材上に形成された電極のどちらか一方にのみに挟まれるように位置させて、近接する貫通孔あるいは全ての貫通孔を囲む電極が同極になるように構成した請求項１〜３、５、６記載のいずれか１項記載の面状発熱体。

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