JP2013206690A - Planar heating element and planar heating element system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive planar heating element which can eliminate moisture and vapor upon entering thereinto.SOLUTION: A moisture-permeation waterproof sheet 6 is provided to cover an internal circuit consisting of a PTC heating element 2, wiring 3, a power receiving coil 4, and a lead wire 5. The moisture-permeation waterproof sheet 6 is bonded to a substrate 1 by means of a water-impermeable sealing material 7 provided near the outer periphery of the substrate 1. The sealing material 7 is provided on the outer periphery of the substrate 1 so as to surround the internal circuit entirely. Consequently, the internal circuit is sealed liquid-tightly to the outside by means of the substrate 1, the moisture-permeation waterproof sheet 6, and the sealing material 7.

Description

本発明は、面状発熱体および面状発熱体システムに関する。   The present invention relates to a planar heating element and a planar heating element system.

浴室や洗面所では、鏡を見ようとした時に、曇って見えなくなってしまうことが良くある。このような曇りを防止(防曇)するために、従来から種々の試みがなされている。   In bathrooms and washrooms, when you try to see a mirror, it often becomes cloudy and invisible. Various attempts have been made to prevent such fogging (antifogging).

例えば特許文献1には、防曇に用いる面状発熱体の技術が開示されている。図13(a)は、この面状発熱体を示す断面図である。基板101の上に抵抗体膜から成る発熱体102、配線103設けられている。これら3つの要素によりヒータユニット104が形成される。ヒータユニット104は2枚の防水シート105で挟まれており、周囲に形成されたヒートシール106によって封止されている。配線103が設けられた側の防水シート105には穴107が形成されている。防水シート105上には、穴107に連通する穴を有するキャップ108が設けられている。さらに、この穴107を通して給電線109が配設されている。給電線109は配線103に接続される。また給電線109は防水被覆110によって被覆されている。キャップ108と防水シート105の接続部、および給電線109とキャップ108の接続部は接着剤111によって封止されている。以上のような構成とすることにより、発熱体102を含むヒータユニット104は液密に保持される。このため面状発熱体に水が掛かってもヒータユニット104が水に触れることがない。以上の構成により、水の多い環境にあっても安定な動作が確保される。   For example, Patent Document 1 discloses a technique of a planar heating element used for anti-fogging. FIG. 13A is a cross-sectional view showing this planar heating element. A heating element 102 made of a resistor film and a wiring 103 are provided on the substrate 101. The heater unit 104 is formed by these three elements. The heater unit 104 is sandwiched between two waterproof sheets 105 and sealed with a heat seal 106 formed around the heater unit 104. A hole 107 is formed in the waterproof sheet 105 on the side where the wiring 103 is provided. A cap 108 having a hole communicating with the hole 107 is provided on the waterproof sheet 105. Further, a power supply line 109 is disposed through the hole 107. The power supply line 109 is connected to the wiring 103. The power supply line 109 is covered with a waterproof coating 110. The connecting portion between the cap 108 and the waterproof sheet 105 and the connecting portion between the power supply line 109 and the cap 108 are sealed with an adhesive 111. By setting it as the above structures, the heater unit 104 containing the heat generating body 102 is hold | maintained liquid-tightly. For this reason, the heater unit 104 does not come into contact with water even when the sheet heating element is splashed with water. With the above configuration, stable operation is ensured even in an environment with a lot of water.

図13(b)はヒータユニット104の構成を示す平面図である。配線103は2つに分かれており、それぞれが櫛歯状に形成されている。この櫛歯の間にストライプ状に発熱体102が形成されている。配線103に電圧を印加し発熱体102に電流を流すことにより、発熱体102が発熱する。以上のような構成とすることにより、面状発熱体は面内一様に発熱する。このため本技術による面状発熱体を鏡の裏面に密着させれば、均一で効率の良い防曇が可能になる。   FIG. 13B is a plan view showing the configuration of the heater unit 104. The wiring 103 is divided into two, each of which is formed in a comb shape. A heating element 102 is formed in a stripe shape between the comb teeth. The heating element 102 generates heat by applying a voltage to the wiring 103 and passing a current through the heating element 102. With the above configuration, the planar heating element generates heat uniformly in the plane. For this reason, if the planar heating element according to the present technology is brought into close contact with the back surface of the mirror, uniform and efficient anti-fogging can be achieved.

また特許文献2には特許文献1の防水シートに代えて、防水性、防湿性、耐熱性、耐薬品性を有する多層フィルムを用いて、ヒータユニットをラミネートすることにより、耐薬品性も向上させた面状発熱体の技術が開示されている。   Further, in Patent Document 2, instead of the waterproof sheet of Patent Document 1, chemical resistance is improved by laminating a heater unit using a multilayer film having waterproofness, moisture resistance, heat resistance, and chemical resistance. A technique for a planar heating element is disclosed.

また、特許文献3には特許文献1と同様の構造において、発熱体として、PTC発熱体(Positive Temperature Coefficient発熱体)を用いる構成が示されている。PTC発熱体は正の抵抗温度係数を有する物質であり、所定の温度に達すると急激に抵抗が上昇する。このため、低温では電流が流れて発熱し、所定温度まで温度が上昇すると、電流が流れなくなって発熱が止まるように動作する。この動作により温度を一定に保つことができる。   Patent Document 3 shows a structure using a PTC heating element (Positive Temperature Coefficient heating element) as a heating element in the same structure as Patent Document 1. The PTC heating element is a substance having a positive resistance temperature coefficient, and when the temperature reaches a predetermined temperature, the resistance rapidly increases. For this reason, the current flows at a low temperature to generate heat, and when the temperature rises to a predetermined temperature, the current stops flowing and the heat generation stops. By this operation, the temperature can be kept constant.

特開平10−302942号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-302942 特許第3010550号公報Japanese Patent No. 3010550 特開平10−179350号公報JP-A-10-179350

特許文献1、2の第1の問題点は、水蒸気による腐食の虞があることである。これらの構成では、シール材等で接続部を封止しているが、水蒸気はわずかな隙間でも浸入するため、水蒸気を完全にシャットアウトすることは困難である。そして、一旦水蒸気が浸入すると、密閉構造に阻まれて水分は外部に放出され難い。このため時間の経過とともに配線や発熱体が腐食される虞がある。なお特許文献3においては接続部の詳細は明らかにされていないが、図面を参照すると、同様な構造を想定しているものと推測される。   The 1st problem of patent document 1, 2 is that there exists a possibility of corrosion by water vapor | steam. In these configurations, the connecting portion is sealed with a sealing material or the like. However, since the water vapor enters even in a slight gap, it is difficult to completely shut out the water vapor. Once the water vapor enters, the water is hardly released to the outside due to the blocking structure. For this reason, there exists a possibility that a wiring and a heat generating body may be corroded with progress of time. The details of the connecting portion are not disclosed in Patent Document 3, but it is assumed that a similar structure is assumed with reference to the drawings.

また第2の問題点はコストが高いことである。従来の技術では、電力を供給するための導線を、防水機能を有するシートの穴を介してヒータユニットに接続している。そして接続部はシール材などで封止されている。このような封止構造を形成するためには、専用の部材が必要であり、加工の手間も必要となる。   The second problem is high cost. In the conventional technique, a conductive wire for supplying electric power is connected to the heater unit through a hole in a sheet having a waterproof function. The connecting portion is sealed with a sealing material or the like. In order to form such a sealing structure, a dedicated member is required, and processing work is also required.

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、水蒸気が浸入してもこれを排除でき、かつ安価な、面状発熱体を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide an inexpensive planar heating element that can eliminate water vapor even if it enters.

上記目的を達成するため、本発明の面状発熱体では、絶縁性かつ不透水性の基板上に、発熱抵抗体と配線と受電コイルとが電気的に接続された回路部、を有し、前記回路部を取り囲んでシール部が設けられ、前記回路部を覆って透湿防水シートが設けられ、前記基板と前記透湿防水シートと前記シール部によって、前記回路部が液密に封止されている。   In order to achieve the above object, the planar heating element of the present invention has a circuit part in which a heating resistor, a wiring, and a power receiving coil are electrically connected on an insulating and water-impermeable substrate, A seal portion is provided to surround the circuit portion, a moisture-permeable waterproof sheet is provided to cover the circuit portion, and the circuit portion is liquid-tightly sealed by the substrate, the moisture-permeable waterproof sheet, and the seal portion. ing.

本発明によれば、水蒸気が浸入してもこれを排除でき、かつ安価な、面状発熱体を構成することができる。   According to the present invention, even if water vapor permeates, it can be eliminated and an inexpensive sheet heating element can be configured.

第1の実施の形態の面状発熱体を示す平面図である。It is a top view which shows the planar heating element of 1st Embodiment. 第1の実施の形態の面状発熱体を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the planar heating element of 1st Embodiment. 第1の実施の形態の面状発熱体の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the planar heating element of 1st Embodiment. 第2の実施の形態の面状発熱体を示す平面図である。It is a top view which shows the planar heating element of 2nd Embodiment. 第3の実施の形態の面状発熱体システムを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the planar heating element system of 3rd Embodiment. 第3の実施の形態の等価回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the equivalent circuit of 3rd Embodiment. 第4の実施の形態の面状発熱体システムを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the planar heating element system of 4th Embodiment. 第5の実施の形態の面状発熱体システムを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the planar heating element system of 5th Embodiment. 第6の実施の形態の面状発熱体システムを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the planar heating element system of 6th Embodiment. 第7の実施の形体の支持部材を示す断面図であるIt is sectional drawing which shows the supporting member of the form of 7th Embodiment. 第8の実施の形体の面状発熱体を示す断面図であるIt is sectional drawing which shows the planar heating element of the form of 8th Embodiment. 第9の実施の形体の面状発熱体を示す断面図であるIt is sectional drawing which shows the planar heating element of the form of 9th Embodiment 従来の技術の面状発熱体を示す断面図であるIt is sectional drawing which shows the planar heating element of a prior art.

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態による面状発熱体1を示す一部破断平面図である。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a partially broken plan view showing a planar heating element 1 according to a first embodiment of the present invention.

不透水性で絶縁性の基板1の上に、PTC発熱体2がストライプ状に設けられている。ここで、PTC発熱体2のPTCとはPositive Temperature Coefficientの略であり、正の抵抗温度係数を持つ物質のことである。PTC発熱体2では所定の温度以上では急激に抵抗が増大し電流が流れにくくなる。このため、電圧を印加し続けても、所定温度で発熱が止まる。この作用によりPTC発熱体2は、自身を所定温度に保つように動作する。   A PTC heating element 2 is provided in a stripe shape on an impermeable and insulating substrate 1. Here, the PTC of the PTC heating element 2 is an abbreviation for Positive Temperature Coefficient, which is a substance having a positive resistance temperature coefficient. In the PTC heating element 2, the resistance increases abruptly at a predetermined temperature or higher, making it difficult for current to flow. For this reason, even if a voltage is continuously applied, heat generation stops at a predetermined temperature. By this action, the PTC heating element 2 operates to keep itself at a predetermined temperature.

PTC発熱体2は基板1の面上に、概ね均等に並ぶように配置される。基板1の外周近傍には2つの配線3が設けられている。PTC発熱体2は配線3に対して並列に接続される。その上には電力を受け取るための受電コイル4が、PCT発熱体2および配線3と絶縁された状態で設置されている。受電コイル4の端子と配線3の端子とはリード線5によって電気的に接続される。以降、PTC発熱体2、配線3、受電コイル4、リード線5で構成される回路を内部回路と呼ぶこととする。   The PTC heating elements 2 are arranged on the surface of the substrate 1 so as to be arranged almost evenly. Two wirings 3 are provided in the vicinity of the outer periphery of the substrate 1. The PTC heating element 2 is connected to the wiring 3 in parallel. On top of that, a power receiving coil 4 for receiving electric power is installed in a state insulated from the PCT heating element 2 and the wiring 3. The terminal of the power receiving coil 4 and the terminal of the wiring 3 are electrically connected by the lead wire 5. Hereinafter, a circuit including the PTC heating element 2, the wiring 3, the power receiving coil 4, and the lead wire 5 is referred to as an internal circuit.

内部回路を覆うように、透湿防水シート6が設けられる。透湿防水シート6は基板1の外周近傍に設けられた不透水性のシール材7によって、基板1に接着される。シール材7は内部回路全てを取り囲むように基板1の外周部に設けられる。したがって、内部回路は、基板1、透湿防水シート6、およびシール材7によって、外界に対して液密に封止される。このように、本発明では内部回路と外部回路とを接続する引き出し配線が無いため、透湿防水シート6や基板1およびシール材7に引き出し配線用の開口部が存在しない。なお基板1と透湿防水シートとがヒートシールを適用可能な材料である場合には、シール材7を用いずにヒートシールによって封止を行っても良い。   A moisture permeable waterproof sheet 6 is provided so as to cover the internal circuit. The moisture permeable waterproof sheet 6 is bonded to the substrate 1 by a water-impermeable sealing material 7 provided in the vicinity of the outer periphery of the substrate 1. The sealing material 7 is provided on the outer peripheral portion of the substrate 1 so as to surround all the internal circuits. Therefore, the internal circuit is liquid-tightly sealed from the outside by the substrate 1, the moisture-permeable waterproof sheet 6, and the sealing material 7. Thus, in the present invention, since there is no lead wiring for connecting the internal circuit and the external circuit, there is no opening for the lead wiring in the moisture permeable waterproof sheet 6, the substrate 1, and the sealing material 7. In addition, when the board | substrate 1 and a moisture-permeable waterproof sheet are materials which can apply a heat seal, you may seal by a heat seal, without using the sealing material 7. FIG.

また基板1上には、面状発熱体の受電状況や動作状況を表示するインジケータ8を内部回路構成要素として設けても良い。この場合、インジケータ8は配線3と接続される。   On the substrate 1, an indicator 8 for displaying the power reception status and operation status of the planar heating element may be provided as an internal circuit component. In this case, the indicator 8 is connected to the wiring 3.

なお図1では、受電コイル4は基板1の鉛直方向に回転軸を有するドーナッツ型に描いているが、例えば、これと垂直な向きでコアを有するようなカプラタイプのものであっても良い。どのようなコイルとするかは給電側の仕様に合わせて決定され、種々の形体をとり得るものである。   In FIG. 1, the power receiving coil 4 is drawn in a donut shape having a rotation axis in the vertical direction of the substrate 1. However, for example, it may be of a coupler type having a core in a direction perpendicular thereto. The type of coil is determined according to the specifications on the power feeding side, and can take various forms.

図2は図1のA−A‘における断面図である。図2に示すように、基板1上に配置された内部回路は、基板1とシール材7および透湿防水シート6によって液密に封止される。以上のように、本実施の形態による面状発熱体では、外部に引き出される配線が存在しない。このため透湿防水シート6や基板1、シール部7に穴が存在せず、水に対する封止が容易であり、信頼性も高い。さらに穴あけや、配線の位置合わせ、穴の周囲の防水などの加工が不要であり、部材や加工の手間を従来よりも大幅に削減することができる。   FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. As shown in FIG. 2, the internal circuit disposed on the substrate 1 is liquid-tightly sealed by the substrate 1, the sealing material 7, and the moisture-permeable waterproof sheet 6. As described above, in the planar heating element according to the present embodiment, there is no wiring drawn out to the outside. For this reason, there is no hole in the moisture-permeable waterproof sheet 6, the substrate 1, and the seal portion 7, and sealing with water is easy and the reliability is high. Furthermore, processing such as drilling, positioning of wiring, waterproofing around the hole is unnecessary, and the labor of members and processing can be greatly reduced as compared with the conventional case.

次に本実施の形態における面状発熱体の製造方法について説明する。図3は本実施の形態における面状発熱体の製造方法を示す断面図である。まず図3(a)のように、基板1の上にPCT発熱体2のパターンを形成する。基板は不透水性かつ絶縁性で、耐熱性(例えば100℃程度)を有するものを用いる。例えば、PET、ポリイミド、ABS、ポリカーボネイトなどの樹脂を用いることができる。また熱伝導性が高いことが望ましいため、熱伝導性を高めたポリフェニレンサルファイドやポリブチレンテレフタレート、あるいは前記の樹脂に熱伝導性を付与したものが好適である。PCT発熱体2はスクリーン印刷等を用いて原料のペーストを塗布し、硬化して形成する。PTC発熱体2の材料としてはカーボン粒子を樹脂中に分散させたものや、グラフトカーボンを用いたものが好適である。またニッケル合金などの金属微粒子を樹脂中に分散させたものを用いても良い。   Next, a method for manufacturing the planar heating element in the present embodiment will be described. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing a planar heating element in the present embodiment. First, as shown in FIG. 3A, a pattern of a PCT heating element 2 is formed on a substrate 1. The substrate is impermeable and insulating and has heat resistance (for example, about 100 ° C.). For example, a resin such as PET, polyimide, ABS, or polycarbonate can be used. In addition, since it is desirable that the thermal conductivity is high, polyphenylene sulfide or polybutylene terephthalate having improved thermal conductivity, or those obtained by imparting thermal conductivity to the above-described resin are preferable. The PCT heating element 2 is formed by applying a raw material paste using screen printing or the like and curing it. As a material of the PTC heating element 2, a material in which carbon particles are dispersed in a resin or a material using graft carbon is suitable. Alternatively, a metal fine particle such as a nickel alloy dispersed in a resin may be used.

次に図3(b)のように配線3のパターンを形成する。パターンの形成は、スクリーン印刷などによって原料となるペーストを塗布する。次いで熱硬化などによって硬化する。配線3の材料としては、低抵抗であることが望ましく、Ag、Cu、Snやこれらの合金などの微粒子をバインダーで固化したものが好適である。   Next, a pattern of wiring 3 is formed as shown in FIG. The pattern is formed by applying a paste as a raw material by screen printing or the like. Next, it is cured by heat curing or the like. The material of the wiring 3 is desirably low resistance, and a material obtained by solidifying fine particles such as Ag, Cu, Sn, and alloys thereof with a binder is preferable.

次に図3(c)のように接着剤、粘着テープなどを用いて受電コイル4を設置する。また、リード線5を用いて、受電コイル4の端子を半田付けなどによって配線3と接続する。受電コイル4は巻き線コイルであり、端子以外は絶縁性のパッケージに収納されていることが望ましい。また受電コイル4の仕様は送電側との整合を取って決められる。なお、図示はしていないが、配線の接続部は、エポキシやシリコーンなどの防水樹脂によって封止されることが望ましい。   Next, as shown in FIG. 3C, the power receiving coil 4 is installed using an adhesive, an adhesive tape, or the like. Further, the lead wire 5 is used to connect the terminal of the power receiving coil 4 to the wiring 3 by soldering or the like. The power receiving coil 4 is a wound coil, and it is desirable that parts other than the terminals are housed in an insulating package. The specification of the power receiving coil 4 is determined by matching with the power transmission side. Although not shown, it is desirable that the connection portion of the wiring is sealed with a waterproof resin such as epoxy or silicone.

次に図3(d)のように、接着剤、粘着テープなどによってインジケータ8を設置し、半田付け、ワイヤボンディングなどによって配線3と接続する。   Next, as shown in FIG. 3D, the indicator 8 is installed with an adhesive, an adhesive tape, etc., and connected to the wiring 3 by soldering, wire bonding, or the like.

次に図3(e)のように、ディスペンスなどによってシール材7のパターンを形成する。シール材7は防水性の樹脂であり、エポキシ、シリコーン、ウレタン、ポリエステルなど種々の樹脂を用いることができる。   Next, as shown in FIG. 3E, a pattern of the sealing material 7 is formed by dispensing or the like. The sealing material 7 is a waterproof resin, and various resins such as epoxy, silicone, urethane, and polyester can be used.

次に図3(f)のように透湿防水シート6を貼着する。次いでシール材7を硬化させ、面状発熱体1が完成する。透湿防水シート6は水蒸気を通し、水は通さない性質を持ったシートである。アパレル用や建材用に種々のものが販売されているが、本発明にもこれらのものが適用できる。代表的なものに高密度ポリエチレン不織布やポリエステル不織布がある。なお透湿防水シート6が基板1に対してヒートシール可能なものであれば、シール材7を用いず、ヒートシールで透湿防水シート6と基板1を接着しても良い。   Next, a moisture permeable waterproof sheet 6 is attached as shown in FIG. Next, the sealing material 7 is cured, and the planar heating element 1 is completed. The moisture permeable waterproof sheet 6 is a sheet having a property of passing water vapor but not water. Although various things are sold for apparel and building materials, these things are applicable also to this invention. Typical examples include high density polyethylene nonwoven fabric and polyester nonwoven fabric. If the moisture-permeable waterproof sheet 6 can be heat-sealed with respect to the substrate 1, the moisture-permeable waterproof sheet 6 and the substrate 1 may be bonded by heat sealing without using the sealing material 7.

次に本実施の形態の面状発熱体の動作について説明する。まず受電コイル4が電力を受け取る。すると2つの配線3の間に電位差が発生する。そしてPTC発熱体2に電流が流れ発熱する。PTC発熱体2は面内ほぼ均等に分布しているので、基板1の温度も面内一様に上昇する。さらにPTC発熱体2の温度が上昇し所定温度になると、PTC発熱体2の抵抗が急激に増大し、発熱が止まる。このため面状発熱体は、温度を一定に保つように動作する。   Next, the operation of the planar heating element of the present embodiment will be described. First, the power receiving coil 4 receives power. Then, a potential difference is generated between the two wirings 3. A current flows through the PTC heating element 2 to generate heat. Since the PTC heating elements 2 are distributed almost uniformly in the plane, the temperature of the substrate 1 also rises uniformly in the plane. Further, when the temperature of the PTC heating element 2 rises to a predetermined temperature, the resistance of the PTC heating element 2 rapidly increases and the heat generation stops. For this reason, the planar heating element operates so as to keep the temperature constant.

ここで、面状発熱体が浴室や洗面所など水気が多く、多湿となりやすい環境に置かれた場合を考える。まず水が掛かった場合を考えると、面状発熱体は液密に封止されているため、内部に水が浸入することはない。次に多湿な環境に置かれた場合を考える。透湿防水シート6は水蒸気を通すため、外気の湿度上昇に伴って面状発熱体内部の湿度も上昇する。この状態で受電コイル4に電力を供給すると、PTC発熱体2が発熱する。すると面状発熱体内部の温度が上昇し、内部に入った水分は蒸発して外界に放出される。また、PTC発熱体2の温度上昇に伴い、基板1の温度も上昇する。このため、基板1の外側の面には曇りや結露が生じない。このようにして、多湿な環境に置かれても、本発明の面状発熱体は、表面に曇りや結露を生じることが無い。さらに面状発熱体の内部は乾燥した状態に保たれる。   Here, let us consider a case where the planar heating element is placed in an environment where there is a lot of moisture such as a bathroom or a washroom and is likely to be humid. Considering the case where water is first applied, the planar heating element is sealed in a liquid-tight manner, so that water does not enter inside. Next, consider the case of being placed in a humid environment. Since the moisture permeable waterproof sheet 6 allows water vapor to pass through, the humidity inside the planar heating element also increases as the humidity of the outside air increases. When power is supplied to the power receiving coil 4 in this state, the PTC heating element 2 generates heat. Then, the temperature inside the sheet heating element rises, and the moisture entering the inside evaporates and is released to the outside. As the temperature of the PTC heating element 2 increases, the temperature of the substrate 1 also increases. For this reason, fogging and condensation do not occur on the outer surface of the substrate 1. In this way, even when placed in a humid environment, the planar heating element of the present invention does not cause fogging or condensation on the surface. Further, the inside of the planar heating element is kept dry.

次に、シールの一部に欠陥が生じ、面状発熱体内部に水分が入ってしまった場合を考える。この場合も前記と同様な作用により、面状発熱体内部の水分は水蒸気となって外部に放散される。   Next, a case where a defect occurs in a part of the seal and moisture enters the planar heating element will be considered. Also in this case, due to the same action as described above, the moisture inside the planar heating element becomes water vapor and is diffused to the outside.

以上のような動作により、PTC発熱体2や配線3などの構成要素には、水分の作用による腐食が生じない。さらに、シールに欠陥が生じたとしても、水分が排除され腐食は生じない。こうして面状発熱体の性能は、多湿な環境にあっても維持されることとなる。   By the above operation, the components such as the PTC heating element 2 and the wiring 3 are not corroded by the action of moisture. Furthermore, even if the seal is defective, moisture is eliminated and corrosion does not occur. Thus, the performance of the planar heating element is maintained even in a humid environment.

なお、基板1として鏡を用いた場合は、面状発熱体自体が防曇鏡となる。また基板1は絶縁性、不透水性、耐熱性を有していれば良いため、本実施の形態の技術は、タイルや、壁紙などにも適用できる。
(第2の実施形態)
図4は本発明第2の実施の形態を示す平面図である。本実施の形態では、2つの配線3を櫛歯形状とし、互いに対向させている。そしてPTC発熱体2はこれらの配線間を連結するように、ストライプ状に形成されている。本実施の形態では第1の実施の形態よりも、発熱箇所が細かく分割されているため面状発熱体温度の面内均一性が向上する。
(第3の実施形態)
図5は本発明の第3の実施形態を示す断面図である。本実施の形態は、面状発熱体に加えて、電力を供給する電力ユニット9を備えた面状発熱体システムである。電力ユニット9は、電源回路10と、送電コイル11と、給電線12を備えている。ここでは面状発熱体システムが壁13に設置された例を示している。面状発熱体は支持部材14によって壁13に取付けられている。なお壁13はワイヤレス給電を行うために、絶縁体でなければならない。
In addition, when a mirror is used as the substrate 1, the planar heating element itself becomes an antifogging mirror. Moreover, since the board | substrate 1 should just have insulation, water impermeability, and heat resistance, the technique of this Embodiment is applicable also to a tile, wallpaper, etc.
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a plan view showing a second embodiment of the present invention. In the present embodiment, the two wirings 3 are comb-shaped and are opposed to each other. The PTC heating element 2 is formed in a stripe shape so as to connect these wirings. In this embodiment, since the heat generation points are divided more finely than in the first embodiment, the in-plane uniformity of the planar heating element temperature is improved.
(Third embodiment)
FIG. 5 is a sectional view showing a third embodiment of the present invention. The present embodiment is a planar heating element system including a power unit 9 that supplies electric power in addition to the planar heating element. The power unit 9 includes a power supply circuit 10, a power transmission coil 11, and a feeder line 12. Here, an example in which the planar heating element system is installed on the wall 13 is shown. The planar heating element is attached to the wall 13 by a support member 14. The wall 13 must be an insulator in order to perform wireless power feeding.

図5のように、電力ユニット9と面状発熱体は壁13を挟んで対向して設置される。また送電コイル11と受電コイル4とは位置を合わせて設置する必要がある。電磁誘導方式で送電する場合、周波数は10kHz〜1MHzが好適である。このとき伝送距離は数cm程度となるため、壁13はこれより薄いことが望ましい。   As shown in FIG. 5, the power unit 9 and the planar heating element are installed facing each other with the wall 13 interposed therebetween. Moreover, it is necessary to install the power transmission coil 11 and the power reception coil 4 in the same position. When power is transmitted by the electromagnetic induction method, the frequency is preferably 10 kHz to 1 MHz. At this time, since the transmission distance is about several centimeters, the wall 13 is preferably thinner.

図6は本実施の形態による面状発熱体システムの等価回路である。まず送電コイル11によって発生した磁力線15が壁13を透過する。磁力線15は周期的に変動し、その変動により受電コイル4に誘導電流が発生する。こうして、面状発熱体に電力が供給される。なお面状発熱体を受信した電力よりも低い周波数で、面状発熱体を動作させるために、受電コイル4と配線3の間に周波数変換回路を設けても良い。
(第4の実施形態)
図7は本発明第4の実施の形態を示す断面図である。本実施の形態では、受電コイル4に接続された共振回路16と、電源回路11に接続された共振回路16が設けられている。この構成により、送電回路と受電回路が共振するようになっており、送受電は磁気共鳴方式によって行われる。周波数は数十kHz〜数百MHzが好適である。磁気共鳴方式では、伝送距離が長いため、電磁誘導方式の場合よりも厚い壁に対しても、面状発熱体システムが構築できる。また第3の実施の形態と同様、周波数変換回路を設けても良い。
(第5の実施の形態)
図8は第5の実施の形態を示す断面図である。本実施の形態では第4または第5の実施の形態の面状発熱体システムにおいて、面状発熱体に接して防曇対象物17を配置している。防曇対象物17は支持部材14によって壁に取付けられている。防曇対象物17は基板1に密着していることが望ましい。そのため、図8の例では接着層18を設けている。面状発熱体の熱を効率良く伝えるため、接着層18は熱伝導性の高い材質のものが望ましい。例えば熱伝導性の両面テープなどが好適である。なお壁13や支持部材14を用いて、密着構造が取れる場合には接着層18は必須ではない。防曇対象物17としては鏡、タイル、壁紙、写真、絵画など様々なものを用いることができる。鏡に適用した場合が、防曇鏡である。
(第6の実施の形態)
図9は本発明第6の実施の形態を示す斜視図である。本実施の形体は実施の形態5で説明した面状発熱体システムにおける支持部材14の形状に関する。支持部材14は側面に通気口19を設けている。これは面状発熱体が動作したときに、放出される水蒸気を外界に逃がす役割を果たす。また、支持部材14の下部に排水口20を設けても良い。これは支持部材14の内部に水が溜まるのを防ぐ役割を果たす。なお排水口20は常時開口している必要はないので、通常はふたをしておく構造としても良い。
(第7の実施の形態)
図10は本発明第7の実施の形態を示す断面図である。本実施の形態では、第6の実施の形態の支持部材14の通気口19に、シール材7を介して透湿防水シート6が貼付されている。この構造とすることにより、通気口19からの水の浸入が防止される。同時に通気口19から外界への水蒸気放出が可能となる。
(第8の実施の形態)
図11は第8の実施の形態を示す断面図である。本実施の形態では、面状発熱体の外皮となる透湿防水シート6の一端を、図11(a)のように、余白6‘として基板1の外側まで延伸している。そして、この面状発熱体を支持部材14に取付けるときに、余白6’を、図11(b)のように支持部材14と防曇対象部17との間に挟み込む。このようにすると基板1と透水防湿シート6との接着面から水や、洗剤などが浸入し難くなり、面状発熱体の耐久性が一段と向上する。
(第9の実施の形態)
図12は本発明第9の実施の形態を示す一部破断平面図である。本実施の形態では受電コイル4と配線3の間に、湿度センサ/スイッチ21を備えている。湿度センサ/スイッチは、湿度センサの測定結果に応じて、回路をオン/オフする機能を有する。例えば湿度50%でオン、30%でオフとなるように設定しておけば、面状発熱体内部は常に湿度50%以下に保たれる。また湿度が30%未満の場合は電力を消費しないので、電力が節約される。また、湿度センサ/スイッチ21や電源回路10にマイコンを組み込んでおいて、湿度センサ/スイッチ21がオフの場合は、電源回路10がスリープモードになるように設定しておけば、さらに消費電力が節約される。本実施の形態は、実施の形態1〜9、すべてに適用可能である。
FIG. 6 is an equivalent circuit of the planar heating element system according to the present embodiment. First, the magnetic lines 15 generated by the power transmission coil 11 pass through the wall 13. The magnetic field lines 15 are periodically changed, and an induced current is generated in the power receiving coil 4 due to the fluctuations. In this way, electric power is supplied to the planar heating element. A frequency conversion circuit may be provided between the power receiving coil 4 and the wiring 3 in order to operate the planar heating element at a frequency lower than the power received by the planar heating element.
(Fourth embodiment)
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a fourth embodiment of the present invention. In the present embodiment, a resonance circuit 16 connected to the power receiving coil 4 and a resonance circuit 16 connected to the power supply circuit 11 are provided. With this configuration, the power transmission circuit and the power reception circuit resonate, and power transmission / reception is performed by a magnetic resonance method. The frequency is preferably several tens of kHz to several hundreds of MHz. In the magnetic resonance method, since the transmission distance is long, a planar heating element system can be constructed even on a wall that is thicker than in the electromagnetic induction method. Further, a frequency conversion circuit may be provided as in the third embodiment.
(Fifth embodiment)
FIG. 8 is a sectional view showing a fifth embodiment. In the present embodiment, in the planar heating element system of the fourth or fifth embodiment, the antifogging object 17 is disposed in contact with the planar heating element. The antifogging object 17 is attached to the wall by a support member 14. It is desirable that the antifogging object 17 is in close contact with the substrate 1. Therefore, the adhesive layer 18 is provided in the example of FIG. In order to efficiently transmit the heat of the planar heating element, the adhesive layer 18 is preferably made of a material having high thermal conductivity. For example, a heat conductive double-sided tape is suitable. Note that the adhesive layer 18 is not essential when the wall 13 and the support member 14 are used to form a close-contact structure. Various objects such as mirrors, tiles, wallpaper, photographs, and paintings can be used as the antifogging object 17. When applied to a mirror, it is an anti-fog mirror.
(Sixth embodiment)
FIG. 9 is a perspective view showing a sixth embodiment of the present invention. The present embodiment relates to the shape of the support member 14 in the planar heating element system described in the fifth embodiment. The support member 14 is provided with a vent 19 on the side surface. This plays a role of releasing the released water vapor to the outside world when the planar heating element operates. Further, the drain port 20 may be provided at the lower portion of the support member 14. This serves to prevent water from accumulating inside the support member 14. In addition, since the drain port 20 does not need to be always open, it is good also as a structure which usually has a lid | cover.
(Seventh embodiment)
FIG. 10 is a sectional view showing a seventh embodiment of the present invention. In the present embodiment, the moisture permeable waterproof sheet 6 is attached to the vent hole 19 of the support member 14 of the sixth embodiment via the sealing material 7. By adopting this structure, the intrusion of water from the vent 19 is prevented. At the same time, water vapor can be released from the vent 19 to the outside.
(Eighth embodiment)
FIG. 11 is a cross-sectional view showing an eighth embodiment. In the present embodiment, one end of the moisture permeable waterproof sheet 6 that is an outer skin of the planar heating element is extended to the outside of the substrate 1 as a margin 6 ′ as shown in FIG. Then, when this planar heating element is attached to the support member 14, the blank 6 'is sandwiched between the support member 14 and the antifogging target portion 17 as shown in FIG. If it does in this way, it will become difficult for water, a detergent, etc. to penetrate | invade from the adhesive surface of the board | substrate 1 and the water-permeable moisture-proof sheet 6, and durability of a planar heating element will improve further.
(Ninth embodiment)
FIG. 12 is a partially broken plan view showing a ninth embodiment of the present invention. In the present embodiment, a humidity sensor / switch 21 is provided between the power receiving coil 4 and the wiring 3. The humidity sensor / switch has a function of turning on / off the circuit in accordance with the measurement result of the humidity sensor. For example, if it is set to be ON at a humidity of 50% and OFF at 30%, the inside of the sheet heating element is always kept at a humidity of 50% or less. Further, when the humidity is less than 30%, power is not consumed, so that power is saved. Further, if a microcomputer is incorporated in the humidity sensor / switch 21 or the power supply circuit 10 and the humidity sensor / switch 21 is off, setting the power supply circuit 10 to be in the sleep mode further reduces power consumption. Saved. The present embodiment is applicable to all of the first to ninth embodiments.

1 基板
2 PTC発熱体
3 配線
4 受電コイル
5 リード線
6 透湿防水シート
7 シール材
8 インジケータ
9 電力ユニット
10 電源回路
11 送電コイル
12 給電線
13 壁
14 支持部材
15 磁力線
16 共振回路
17 防曇対象物
18 接着層
19 通気口
20 排水口
21 湿度センサ/スイッチ
101 基板
102 発熱体
103 配線
104 ヒータユニット
105 防水シート
106 ヒートシール
107 穴
108 キャップ
109 給電線
110 防水被覆
111 接着剤
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Board | substrate 2 PTC heat generating body 3 Wiring 4 Power receiving coil 5 Lead wire 6 Moisture permeable waterproof sheet 7 Seal material 8 Indicator 9 Electric power unit 10 Power supply circuit 11 Power transmission coil 12 Feed line 13 Wall 14 Support member 15 Magnetic field line 16 Resonant circuit 17 Antifogging object Material 18 Adhesive layer 19 Ventilation hole 20 Drainage port 21 Humidity sensor / switch 101 Substrate 102 Heating element 103 Wiring 104 Heater unit 105 Waterproof sheet 106 Heat seal 107 Hole 108 Cap 109 Power supply line 110 Waterproof coating 111 Adhesive

Claims (10)

絶縁性かつ不透水性の基板上に、発熱抵抗体と配線と受電コイルとが電気的に接続された回路部、を有し、前記回路部を取り囲んでシール部が設けられ、前記回路部を覆って透湿防水シートが設けられ、前記基板と前記透湿防水シートと前記シール部によって、前記回路部が液密に封止されている、ことを特徴とする面状発熱体。   On the insulating and water-impermeable substrate, there is a circuit portion in which the heating resistor, the wiring, and the power receiving coil are electrically connected, and a seal portion is provided surrounding the circuit portion, and the circuit portion is A planar heating element, characterized in that a moisture permeable waterproof sheet is provided so as to cover the circuit portion in a liquid-tight manner by the substrate, the moisture permeable waterproof sheet, and the seal portion. 前記透湿防水シート、前記基板、前記シール部のいずれにも、配線のための開口部を持たない、ことを特徴とする請求項1記載の面状発熱体。   The planar heating element according to claim 1, wherein none of the moisture permeable waterproof sheet, the substrate, and the seal portion has an opening for wiring. 前記発熱抵抗体がPTC(Positive Temperature Coefficient)発熱体である、ことを特徴とする請求項1または請求項2記載の面状発熱体。   The planar heating element according to claim 1 or 2, wherein the heating resistor is a PTC (Positive Temperature Coefficient) heating element. 前記受電コイルが、外界の作用による磁界の変動によって電力を発生し、前記電力により前記発熱体が発熱する、ことを特徴とする請求項1乃至請求項3の少なくともいずれかに一項に記載の面状発熱体。   4. The power receiving coil according to claim 1, wherein the power receiving coil generates electric power due to a change in a magnetic field due to an action of an external environment, and the heating element generates heat by the electric power. 5. Planar heating element. 前記発熱抵抗体が、ストライプ状、あるいはドット状に、前記基板面にほぼ均等に分布している、ことを特徴とする請求項1乃至請求項4の少なくともいずれかに一項に記載の面状発熱体。   5. The planar shape according to claim 1, wherein the heating resistors are distributed substantially evenly on the substrate surface in a stripe shape or a dot shape. 6. Heating element. 前記面状発熱体が、前記受電コイルと前記抵抗発熱体との間に、湿度センサと、前記湿度センサの出力に応じて回路をオン/オフするスイッチとを備えている、ことを特徴とする請求項1乃至請求項5の少なくともいずれかに一項に記載の面状発熱体。   The planar heating element includes a humidity sensor and a switch for turning on / off a circuit in accordance with an output of the humidity sensor between the power receiving coil and the resistance heating element. The planar heating element according to any one of claims 1 to 5. 前記湿度センサの出力が、予め定められた第1の所定値以上になったときに前記スイッチがオンになり、前期湿度センサの出力が予め定められた第1の所定値より低い、第2の所定値未満となったときに、前記スイッチがオフとなる、ことを特徴とする請求項6記載の面状発熱体。   The switch is turned on when the output of the humidity sensor becomes equal to or higher than a predetermined first predetermined value, and the output of the previous humidity sensor is lower than the predetermined first predetermined value. The planar heating element according to claim 6, wherein the switch is turned off when it becomes less than a predetermined value. 請求項4乃至請求項7いずれか一項に記載された面状発熱体と、外部に磁界を発生する送電コイルを備えた電力ユニットとを有し、前記送電コイルが発生する磁界の作用により、前記受電コイルに電力が発生し、この電力により前記面状発熱体が発熱する、ことを特徴とする面状発熱体システム。   The planar heating element according to any one of claims 4 to 7 and a power unit including a power transmission coil that generates a magnetic field outside, and by the action of the magnetic field generated by the power transmission coil, A planar heating element system, wherein electric power is generated in the power receiving coil, and the planar heating element generates heat by the electric power. 前記面状発熱体に対し、曇りを防止すべき面状の対象物が密着するように取付けられている、ことを特徴とする請求項8記載の面状発熱体システム。   The planar heating element system according to claim 8, wherein the planar heating element is attached so that a planar object that should be prevented from fogging is in close contact with the planar heating element. 前記面状の対象物が鏡であること、を特徴とする請求項9記載の面状発熱体システム。   The planar heating element system according to claim 9, wherein the planar object is a mirror.
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