JP2016518007A - 耐液加熱エレメント - Google Patents

Abstract

（ａ）電気的に絶縁されている抵抗性加熱ワイヤ（１４）と；（ｂ）電気的に絶縁されている抵抗性ワイヤ（１４）を支持する可撓性基板（１６）と；（ｃ）加熱エレメント（１０）の動作コンポーネントのための１つ以上の電気結線（１８）であって、互いに接合される少なくとも２つのワイヤ（１２）を含む電気結線（１８）と；（ｄ）電気結線（１８）に近づく少なくとも２つのワイヤ（１２）間の間隔を制御するスペーサ（２６）と；を含み、スペーサ（２６）を含む電気結線（１８）の少なくとも一部分は、収縮した熱可縮シース（２０）であってシース（２０）内に少なくとも１つのホットメルト接着剤塊（２２）を含む収縮した熱可縮シース（２０）内に、電気結線（１８）が流体浸透から絶縁されるように、封入される、改良された加熱エレメント（１０）。【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、一般的には加熱エレメントに関し、特に耐液性を示すシート加熱エレメントに関する。

多くの市販されている加熱エレメントについて、通例、電源に接続されている可撓性基板に担持された少なくとも１つの抵抗性レイワイヤがある。電力を印加すると、熱が発生する。このような加熱エレメントは、自動車用にシートヒータまたはハンドルヒータとして特に適している。

多くの自動車用途において、そのようなヒータが液体に対して耐性を有することが重要である。さらにヒータは、ボートなどの船舶用途に使用されてもよく、海のしぶき、波からの湿気、濡れた水着、濡れたタオルなど、またはこれらの組み合わせにさらされることがある。これは、あり得る腐食を避けるのに役立つために重要である。それは、短絡または他のヒータ故障を避けるのに役立つためにも重要である。

現在までの努力にもかかわらず、比較的に高い耐液性を示す加熱エレメント、特にシートヒータおよび／またはハンドルヒータに対するニーズが残っている。耐液性ヒータを作る試みの一例は特許文献１に見出され得、その教示はあらゆる目的のために参照により本明細書に明示的に組み込まれる。

米国特許第８，４９２，６８０号

本明細書の教示は、エレメントを耐液性とする改良された加熱エレメント構造を提供することによって上記のニーズを満たす。一面において、改良された加熱エレメント（例えば、自動車および／または船舶のシートヒータ）は、抵抗性加熱ワイヤと；抵抗性ワイヤを支持する可撓性基板と；加熱エレメントの動作コンポーネントのための電気結線であって、互いに接合される少なくとも２つのワイヤを含む電気結線と；結線に近づくワイヤ間の間隔を制御するスペーサと、を含むことができ、加熱エレメントの少なくとも一部分は収縮した（すなわち、覆い直した後の直径を有する）熱可縮シースに封入され、少なくとも１つのホットメルト接着剤塊がシース内に存する。少なくとも２つのワイヤは、接着によりパッチ層で可撓性基板に固定されてもよく、これは任意に耐液性としてもよい。

本明細書の教示は改良された加熱エレメントを提供し、加熱エレメントは：（ａ）電気的に絶縁された抵抗性加熱ワイヤと；（ｂ）電気的に絶縁された抵抗性ワイヤを支持する可撓性基板と；（ｃ）加熱エレメントの動作コンポーネントのための１つ以上の電気結線であって、互いに接合される少なくとも２つのワイヤを含む電気結線と；（ｄ）電気結線に近づく少なくとも２つのワイヤ間の間隔を制御するスペーサとを含むことができ；スペーサを含む電気結線の少なくとも一部分は、電気結線が流体浸透から絶縁されるようにシース内に少なくとも１つのホットメルト接着剤塊を含む収縮した熱可縮シースに封入される。本明細書の教示は加熱エレメントを提供し、それは：（ａ）１つ以上の加熱ワイヤと、（ｂ）１つ以上の温度レギュレータと；（ｃ）１つ以上のサーモスタットと；（ｄ）１つ以上の電力ワイヤ、１つ以上のセンシングワイヤ、またはその両方と；１つ以上の加熱ワイヤ；１つ以上の温度レギュレータ；１つ以上のサーモスタット；ならびに１つ以上の電力ワイヤ、１つ以上のセンシングワイヤ、またはその両方は、各々、１つ以上の露出した電気的に絶縁されていないヒータ結線を含むことと；（ｅ）１つ以上の露出した電気的に絶縁されていないヒータ結線のうちの２つ以上の間に置かれた１つ以上のスペーサと；（ｆ）１つ以上の加熱ワイヤ、１つ以上の温度レギュレータ、および１つ以上のサーモスタットおよび／または１つ以上の電力ワイヤ、１つ以上のセンシングワイヤ、またはそれらの組み合わせのうちの２つ以上の間に電気的に絶縁された加熱結線が形成されるように１つ以上の露出した電気的に絶縁されていないヒータ結線および１つ以上のスペーサの各々の上に付された他の任意の絶縁性要素または材料を含む１つ以上の収縮耐水性チューブ又は収縮チューブと、を含み；１つ以上の露出した電気的に絶縁されていない加熱結線が生じると、加熱エレメントが周囲のエレメントおよび環境に対して絶縁されるように、十分で完全な電気回路が形成される。

加熱エレメントを製造する方法は、シース内にホットメルト接着剤塊を伴う熱可縮シースを少なくとも２つのワイヤの電気結線上に置くステップと、シースが電気結線の周りに収縮してホットメルト接着剤を電気結線の周りに流動させて（かつ任意に少なくとも部分的に電気結線に浸透させて）電気結線を封入するように、ホットメルト接着剤塊を伴う熱可縮シースを加熱するステップと、を含むことができ、室温まで冷却すると電気結線は耐液性となる。

本教示は本明細書の教示の加熱エレメントを製造する方法を提供する方法を含み、本方法は、スペーサを１つ以上のワイヤに取り付けてスペーサを適切な位置に配置するステップと、ワイヤ間に電気結線を形成するステップと、シース内にホットメルト接着剤塊を伴う熱可縮シースを少なくとも２つのワイヤの電気結線上に置くステップと、シースが電気結線の周りに収縮してホットメルト接着剤を電気結線の周りに流動させて（かつ任意に少なくとも部分的に電気結線に浸透させて）電気結線を封入するように、ホットメルト接着剤塊を伴う熱可縮シースを加熱するステップと、を含むことができ、室温まで冷却すると電気結線は耐液性となる。構造全体が不透水バリヤ内に封入され得る。例えば、液体不浸透性コーティングまたは他の層を構造上に堆積させあるいは他の方法で構造上に付けることができる。

本教示に従うマルチコンポーネント収縮チューブでの封入の前のワイヤ結線を示す。 本教示に従うマルチコンポーネント収縮チューブでの封入後のワイヤ結線を示す。 内部容積がホットメルト接着剤で満たされ、これにより電気結線を封入する、本教示に従うマルチコンポーネント収縮チューブの例を示す。 密封された結線がどのように可撓性基板に固定され得るかの例を示す。 本教示に従ってワイヤがマルチコンポーネント収縮チューブで封入されるときのワイヤ結線とワイヤを分離するスペーサとの例を示す。 本教示に従うマルチコンポーネント収縮チューブでの封入後のワイヤ結線と典型的スペーサとを示す。 図５の６−６線に沿った典型的ワイヤとマルチコンポーネント収縮チューブとを示し、内部容積はホットメルト接着剤で満たされ、これによりワイヤを封入している。 図５の７−７線に沿った典型的ワイヤ、スペーサおよびマルチコンポーネント収縮チューブを示す。

ここに提示される説明と実例とは、当業者に本発明、その原理、およびその実際的応用を知らせることを意図している。当業者は、特定の用途の必要条件に最も適するように本教示を多数の形で改変し応用することができる。従って、明らかにされる本教示の特定の実施態様は、本教示について網羅的であるようにも限定をするようにも意図されてはいない。従って、本教示の範囲は、上記の記述と関連して決定されるべきではなく、添付請求項と、そのような請求項がそれに対して権利を与えられるところの同等物の全範囲と関連して決定されるべきである。特許出願および公報を含む全ての論文および参考文献の開示はあらゆる目的のために参照により組み込まれる。添付の請求項から見出される他の組み合わせも可能であり、それらもここで参照によりこの明細書に組み込まれる。

本教示は、２０１３年５月２日に出願された米国特許出願第６１／８１８，５９７号と２０１４年２月２８日に出願された米国特許出願第６１／９４６，１４９号との利益を主張し、いずれもその全体があらゆる目的のために参照により明示的に本明細書に組み込まれる。本明細書で使用されるとき、「耐液」は、検知可能な電流リークにより証明される構造のコンポーネント内への液体の侵入に抗する構造の能力を指す。例えば、本教示に従う耐液材料は、水に浸けられて約１３．５ボルトの電圧と約２．９ないし３アンペア（Ａ）の電流とに少なくとも４８時間の期間にわたってさらされても検知可能な電流リークを示さない。

本明細書の教示は改良された加熱エレメントを意図しており、これは、抵抗性加熱ワイヤなどの動作コンポーネントと；抵抗性ワイヤを支持する可撓性基板と；加熱エレメントの動作コンポーネントのための電気結線であって、互いに接合される少なくとも２つのワイヤを含む、電気結線と；ワイヤが結線に近づくときにワイヤ間の間隔を制御するスペーサと、を含み；加熱エレメントは、シース内に少なくとも１つのホットメルト接着剤塊を有する収縮した熱可縮シースに少なくとも部分的に封入される。２つ以上のワイヤは、シース内にシースの同じ側から延び込むことができる。好ましくは、シースの一端が完全に密封されるように２つ以上のワイヤは双方ともシースの同じ側に延び込むことができる。動作コンポーネントのワイヤは、１つ以上の電気的に絶縁されている抵抗性加熱ワイヤおよび１つ以上の電源ワイヤ、１つ以上の負熱係数端子、１つ以上のセンサワイヤ、１つ以上のサーモスタット端子、１つ以上の制御ワイヤ、１つ以上のサーモスタット端子、１つ以上の電力ワイヤ、負温度係数センサ、信号ワイヤ、サーモスタットワイヤ、信号ワイヤ、あるいはこれらの任意の組み合わせ、から選択された少なくとも２つのワイヤであり得る。１つの好ましい側面において、加熱エレメントは自動車のためのヒータとして用いられるようになっている。好ましくは、ヒータは、座席、ハンドル、肘掛け、ドアパネル、床、壁、ヘッドレスト、ネックレスト、ヘッドライナ、あるいはこれらの組み合わせ、に配置され得る。従って、それは、車両の座席クッション上に重ねられるようになっている可撓性基板を含み得る。

１つ以上の加熱エレメントは、熱が加わると熱を生成するように機能することができる。１つ以上の加熱エレメントは、実質的に水などの流体につかったとき熱を生成するように機能することができる。１つ以上の加熱エレメントは、完全に流体に浸すことができ、６時間以上、１２時間以上、好ましくは２４時間以上、より好ましくは４８時間以上、あるいは１００時間以上にもわたってつかった後に全く電流ロスを伴わずに電流ロスに対して抵抗性を有することができる。加熱エレメント、２つ以上のワイヤ間の電気結線、または両者は、本明細書で論じられるように電流ロスに対して抵抗性を有することができる。例えば、加熱エレメント、シース被覆された電気結線、または両者が液体にさらされ、液体中の電流の量が試験されるとき、本明細書で論じられるように長時間にわたって液体には電流が存在しないであろう。

加熱エレメントを構成するワイヤが少なくとも２つあるということが考えられる。ワイヤは１つ以上の電気結線を形成することができる。１つ以上のワイヤは熱を生成するように機能することができ、１つ以上のワイヤは電力を供給するように機能することができる。例えば、電気結線は、抵抗性加熱ワイヤ（例えば、負温度係数ワイヤ、正温度係数ワイヤ、抵抗性ワイヤまたはこれらの組み合わせ）および電力ワイヤ（例えば、ハーネスワイヤ）、負熱係数端子およびセンサワイヤ、サーモスタット端子および制御ワイヤ、サーモスタット端子および電力ワイヤ、負温度係数センサから選択されたものなどのワイヤの間に、２つのハーネスワイヤの間に、２つの抵抗性加熱ワイヤあるいはそれらの任意の組み合わせの間に、存在することができる。好ましくは、加熱エレメントは１つ以上の抵抗性加熱ワイヤに結合された１つ以上のハーネスワイヤを含み、抵抗性加熱ワイヤは、ハーネスワイヤを通して電力が加えられると熱を生じさせる。

ハーネスワイヤは、電力、信号、制御、またはそれらの組み合わせを供給するように機能することができる。ハーネスワイヤは、加熱エレメントの動作を制御することができる。ハーネスワイヤは、各々個別に耐液性であり得る。好ましくは、さらなる耐液性材料や液体耐性の使用が不要であるように、その全長にわたって液体の浸透に対して耐性を有する。ハーネスワイヤの端部は、結線を形成するために準備されると液体進入の個所を生じさせる。ワイヤの端部は、本明細書において教示されるようにシースを用いて密封され得る。好ましくは、ハーネスワイヤおよび抵抗性加熱ワイヤなどの他のワイヤの端部は同時にシースによって密封され得る。

抵抗性加熱ワイヤは、電力印加時に熱を生成するように機能することができる。電気コンポーネントワイヤは、電力印加時に加熱エレメントが制御されるように、加熱エレメントの計装、電気コンポーネント、または両方に電力を供給するように機能することができる。抵抗性加熱ワイヤおよび／または電気コンポーネントワイヤは、さらなる耐液性材料や液体耐性の使用が不要であるように、その全長にわたって液体浸透に対して耐性を有することができる。抵抗性加熱ワイヤおよび／または電気コンポーネントワイヤの端部は、結線を形成するために準備されると、液体進入の個所を生じさせる。本明細書において教示されるように抵抗性加熱ワイヤおよび／または電気コンポーネントワイヤの端部はシースを用いて密封され得る。

電気コンポーネントは、絶縁されているか、内蔵型であるか、耐水性であるか、あるいはそれらを組み合わせたものとすることができ、そこから延びる絶縁されているか、内蔵型であるか、耐水性であるか、あるいはそれらを組み合わせたものであってもなくてもよい１つ以上のワイヤを含むことができる。電気コンポーネントは、サーミスタ、温度センサ、または両方であり得る。電気コンポーネントはシースを介して１つ以上のハーネスワイヤに結合することができ、１つ以上のワイヤの非耐流体性部分がシース内に完全に封入されて流体の浸透から守られ得るように、ワイヤ間に１つ以上のスペーサを置くことができる。

好ましくは、加熱エレメントの結線を構成する少なくとも２つのワイヤの間の間隔は、１つ以上のスペーサにより制御される。１つ以上のスペーサはワイヤ間に距離を生じさせるように機能し、これは、シース内の接着剤がワイヤを独立に完全に封入して加熱エレメントの耐液性を高め、ワイヤ間の接着剤のボイドを低減しおよび／または無くし、あるいはそれらの組み合わせを成すことを可能にする。１つ以上のスペーサは、２つ以上の隣接するワイヤの間にギャップを生じさせる任意のサイズ、形状、構成、あるいはそれらの組み合わせとすることができる。スペーサは、ワイヤのうちの１つ以上に沿っておよび／またはワイヤのうちの１つ以上に接して、好ましくは、結線を損なわずにワイヤ間の丈夫な結合を可能にするよう十分に電気結線に近い位置に配置され得る。スペーサの位置はワイヤのゲージに依存してもよく、結線を妨げない好ましい位置を有する。スペーサは、非導電性の誘電材料から作ることができ、好ましくは可撓性である。スペーサ材料は好ましくは弾性を有し、堅固でない。スペーサは絶縁材料を含むことができ、この材料は１つ以上のワイヤ上の絶縁材料と同じ材料であり得る。スペーサは、熱流動性、可膨張性、シースの接着剤と同じ材料で作られた接着剤、あるいはそれらの組み合わせであり得る。スペーサは、シースの接着剤を補助して２つ以上のワイヤの耐液性結線を生じさせるように機能してもよい。

スペーサは、１つ以上のワイヤを受け入れる１つ以上の開口部および／または切欠きを有し得る。１つ以上の開口部および／または切欠きは、概してシリンダ状であり、概して中空であり、概してワイヤの少なくとも一部分を囲むことができ、あるいはそれらの組み合わせであり得る。１つ以上の開口部は、耐液性結線を形成するのに役立つように１つ以上のワイヤを部分的におよび／または完全に囲むことができる。スペーサは、好ましくは、ワイヤのうちの１つ以上の少なくとも一部分を囲む概してシリンダ状のスリーブであり得る。好ましくは、概してシリンダ状のスリーブは、スペーサが、取り付けられたときに、ワイヤの周りにきつく密着するように、ワイヤの外径とほぼ同じかまたは少し小さい内径を有する。好ましくは、スペーサは、シース、加熱エレメント、あるいは両方の中でのスペーサの適切な位置決めのために１つ以上のワイヤに沿って滑動し得る。

１つ以上のシースは、２つ以上のワイヤ間の１つ以上の電気結線を保護する１つ以上の耐液性結線を形成するように機能し得る。１つ以上のシースは、１つ以上の開放端、１つの開放端、１つの閉鎖端、またはそれらの組み合わせを含み得る。好ましくは、１つ以上のシースは１つ以上のワイヤを受け入れるための１つの開放端とシースを密封するための１つの閉鎖端とを含む。シースは１つ以上の電気結線を封入するために使用され、シースは接着剤でライニングされた１つ以上の可撓性熱収縮スリーブを含み得る。従ってシースは、ホットメルト接着剤層などの内部接着剤層を含む外側層を含み得る。ホットメルト接着剤は、ゴム、プラスチック、金属、またはそれらの組み合わせと可撓性結合を形成し得る任意の接着剤であり得る。ホットメルト接着剤は、封入されている結線の近傍において加熱エレメント動作温度より高い融解点または軟化点を有する熱可塑性ポリマであり得る。ホットメルト接着剤のための材料の例はエチレン酢酸ビニルである。ホットメルト接着剤は、約６５℃を上回る（例えば、約７５℃を上回るかあるいは約８５℃をも上回る）融解温度または軟化温度を有するものとして特徴づけられ得る。ホットメルト接着剤は、シースが熱収縮のためにさらされる温度より低い融解温度または軟化温度を有するものとして特徴づけられ得る。ボイドが防止されるか、存在するボイドが充填されるか、シースに流体の侵入を許す空所が無いか、あるいはそれらの組み合わせが実現されるように、ホットメルト接着剤は十分に軟化するか、融解するか、流動するか、あるいはそれらの組み合わせとなり得る。シースは、最高使用温度（すなわち、シースが二度目に収縮し始めおよび／またはホットメルトが軟化しおよび／または流動し始めるようにシースおよび／またはホットメルト接着剤が再軟化される温度）を含み得る。最高使用温度は、約１００℃以上、好ましくは約１０５℃以上、より好ましくは約１１０℃以上、あるいは最も好ましくは約１２０℃以上とすることができる。スペーサのガラス転移温度は、好ましくは、接着剤を融解させるべく熱が加えられてもスペーサがワイヤの十分な間隔を維持することを可能にする温度である。熱による多少の変形は起こり得るけれども、スペーサのガラス転移温度はホットメルト接着剤の融解温度より高いことが好ましい。好ましくは、スペーサは、ホットメルト接着剤にさらされても融けたり変形したりしない。

シースは、ポリオレフィン、ネオプレン、ポリテトラフルオロエチレン、またはそれらの任意の組み合わせから選択された材料から製造され得る。外側層は、熱を加えその後に冷却する内径が初期内径の少なくとも約二分の一あるいは少なくとも約三分の一小さくなる（すなわち、覆い直した後の直径になる）ような拡張した直径を有する。シースは、その最終壁厚（すなわち、熱収縮にさらされた後）の約１．５倍あるいは約２倍もの初期壁厚（熱収縮のために加熱にさらされる前）を有する。シースの外側層は、液体がシース内に進入できないようにシースがボイド、空所、あるいは両方を除去し得る十分な量収縮することができる。シースの外側層は、軟化した接着剤がボイドおよび／または空所を充填するように十分な量収縮し得る。

シースの拡張した内径は、１つ以上のスペーサによって分離された２つ以上のワイヤをシースに挿入し、２つ以上のワイヤ端をシースに挿入して耐水性結線を得るべく電気的に結合させ、電流をリークさせない結線を形成し、あるいはそれらの組み合わせを行うことができるような任意の直径であり得る。シースの拡張した内径は、約３ｍｍ以上、５ｍｍ以上、１０ｍｍ以上、２０ｍｍ以上、あるいは４０ｍｍ以上でもあり得る。覆い直した後の内径は約０．５ｍｍ以上、約１．０ｍｍ以上、約１．５ｍｍ以上、約２．０ｍｍ以上、約５．０ｍｍ以上でもあり得る。シースは、覆い直した後の内径に対する拡張した内径の比を持ち得る。覆い直した後の内径に対する拡張した内径の比は、約１：２以下、約１：２．５以下、約１：３以下、約１：４以下、あるいは約１：５以下（例えば、元のサイズの１／５まで収縮する）でもあり得る。チューブは、長さ収縮比を持ち得る。チューブが短いほど、チューブはより多く収縮し得る（すなわち、チューブが短いほど、より大きな収縮が生じて２つ以上のワイヤの耐流体性結線を作り得る）。チューブの直径は、チューブ１インチあたり０．１ｍｍ以上収縮し得る。長さ収縮比は、約１０：１以上、約５：１以上、約１０：３以上、あるいは約５：２以上でもあり得る。

本教示に従って有用な接着剤ライニング可撓性熱収縮スリーブの例は、３Ｍ（登録商標）から接着剤ライニングされた半透明、半剛性ポリオレフィンチューブとして市販されている。本明細書の教示は、このようなスリーブあるいは実質的に同様の材料特性を有する他のスリーブの使用を意図している。

採用されるスリーブの長さは、電気結線を覆うのに十分であろう。好ましくは、この長さは、電気結線のために露出したワイヤの長さの少なくとも１．２倍、１．５倍あるいは少なくとも２倍または３倍にもなるであろう。例えば、電気結線において露出したワイヤ長さが約１センチメートル（ｃｍ）である場合、スリーブは望ましくは長さが約２ないし約３ｃｍになるであろう。スリーブは、電気結線がスリーブ内の中間位置にあるように配置されるであろう。このようにして、ほぼ同じ量または長さの内部ホットメルト接着剤が、長さに沿って、ほぼ相等しい反対の両方向に広がるであろう。

望ましくは、採用されるワイヤは実質的に全長にわたって絶縁されるであろうけれども、それらが互いに接合される電気結線においては（例えばその端部において）、露出されるであろう。ワイヤは、ワイヤの露出した端部以外は、独立に耐水性、撥水性、水不浸透性、あるいはそれらの組み合わせであり得る。各ワイヤは、１つ以上の露出した端部を有し得る。例えば、ハーネスワイヤは抵抗性加熱ワイヤとの第１結線と、端子との第２結線とを有することができ、両方の結線は、結線が耐水性であるように本明細書の教示を用いて形成され得る。ワイヤはカバリングで覆われ得る。カバリングは、カバリング内に位置するワイヤを保護するように機能し得る。カバリングは、基板と同じ材料から作られ得る。カバリングは、パッチであり得る。カバリングは、耐流体性（すなわち、耐水性）、撥流体性（すなわち、撥水性）、非吸水性、非水浸透性、織物、不織布、綿ベース、ポリマベース、高分子繊維、あるいはそれらの組み合わせであり得る。カバリングは、絶縁性、可撓性、または両方であり得る。ワイヤ（例えば、ハーネスワイヤ、抵抗性加熱ワイヤ、センサワイヤ、あるいはそれらの組み合わせ）は、各々個別にカバリングを含むことができ、全てが１つのカバリング内に配置されてもよいし、あるいはその両方としてもよい。

絶縁された抵抗性加熱ワイヤは、約２０００Ω／ｍ以上、約５０００Ω／ｍ以上、約７０００Ω／ｍ以上、あるいは約９０００Ω／ｍ以上の抵抗率を有し得る。絶縁抵抗性加熱ワイヤは、電力を加えると、約８０℃以上、約９０℃以上、あるいは約１００℃以上の温度を生じさせ得る。絶縁ワイヤは、電力を加えると、約１５０℃以下、約１４０℃以下、あるいは約１３０℃以下の温度を生じさせ得る。絶縁抵抗性加熱ワイヤの例は、Ｔｏｔｏｋｕ（東京特殊電線株式会社）からＰＶＣヒータワイヤおよびヒータエレメントとして市販されている。ワイヤは、加熱エレメントが形成されるようにパターンを形成する基板に結合される。ワイヤは、基板に縫い込まれ、接着剤で付けられ、ステープルで付けられ、縫い付けられ、あるいはそれらの組み合わせをされ得る。

ワイヤは、基板に結合されると、ワイヤの端部以外では耐流体性、流体不浸透性、封入済み、あるいはそれらの組み合わせであり得る。本明細書で論じられるように、ワイヤの端部は結線ワイヤと共に収縮スリーブ内に配置されて、両方のワイヤが電気的に結合され流体の浸透から保護されるように収縮スリーブ内に封入され得る。さらに、このプロセスは、１つ以上の温度センサ結線、１つ以上のサーモスタット結線、あるいは両方の組み合わせのために、結線および温度センサ、サーモスタット、または両方が密封されて耐流体性となるように、反復され得る。加熱エレメント全体にわたって１つ以上の結線を密封することにより、流体にさらされたときに電流リークに対して耐性のあるヒータを形成することができる。加熱エレメントおよび関連する結線は、加熱エレメント、結線、または両方の全体または部分にわたって追加の封入剤、コーティング、ラミネーション、あるいはそれらの組み合わせが無くても、流体にさらされたときに電流リークに対して耐性を有し得る。

基板と電気結線とが液体不浸透性層で封入されるということは可能である。例えば、加熱エレメントの少なくとも一部分、あるいは実質的に全体をも液体不浸透性の層でラミネートし、コーティングし、あるいは他の方法で覆うことができる。例を挙げると、接着テープパッチは電気結線を基板に密封することができる。パッチは、任意に、液体不浸透性材料であり得る。好ましくは、基板と電気結線とには、ヒータ、結線、基板、ワイヤ、またはそれらの組み合わせの上に広がる液体不浸透性層が無い。１つ以上のパッチは、１つ以上の電気結線、１つ以上のシース、あるいは両方を覆うことができ、１つ以上のシースを可撓性基板に結合させる。１つ以上のパッチは、１つ以上のシースを損傷から保護するように機能することができる。１つ以上のパッチは、１つ以上のシースが１つ以上の電気結線から除去されることを防止するように機能することができる。基板、パッチ、または両方は、フリース、不織材料、織物材料、非流体吸収性材料、あるいはそれらの組み合わせであり得る。基板は、ナイロンフリース、ＰＣＣフリース、または両方であり得る。基板は、ランダムなファイバ分布を有することができ、押し出すこともでき、あるいはそれらの組み合わせであり得る。ヒータ、ヒータの全コンポーネント、ヒータの全材料、あるいはそれらの組み合わせは、液体吸収に対して実質的に不浸透性である。ヒータのコンポーネント、ヒータの材料、または両方は、液体を吸収することができず、液体を入れることができず、液体と反応することができず、流体と接触したときに変化できず、あるいはそれらの組み合わせであり得る。例えば、水がヒータに注がれても、基板またはフリース層などのヒータの材料は水をはじこうとするので水はヒータから流れ去り、ヒータによって保持されない。

本明細書の教示は加熱エレメントを製造する方法も意図しており、本方法は、スペーサを１つ以上のワイヤに取り付けてスペーサを適切な位置に配置するステップと、２つ以上のワイヤの間に結線を形成するステップと、シース内にホットメルト接着剤塊を伴う熱可縮シースを少なくとも２つのワイヤの電気結線上に配置するステップと、シースが電気結線の周りに収縮してホットメルト接着剤を電気結線の周りに流動させ（かつ任意に少なくとも部分的に電気結線に浸透させ）かつ電気結線を封入するようにホットメルト接着剤塊を伴う熱可縮シースを加熱する（例えば、約１１０℃を上回るかあるいは約１２０℃をも上回る温度まで）ステップとを含み、室温まで冷却すると電気結線は耐液性となる。１つ以上のスペーサは、第１ワイヤおよび第２ワイヤに同時にか、順番にか、あるいは両方で、結合され得る。１つ以上のスペーサは、ワイヤがシース内に挿入されると同時に２つ以上のワイヤのうちの１つ以上に据え付けられ得る。２つ以上のワイヤは、電気結線を形成するために互いに圧着されるか、互いに縒り合されるか、あるいは両方が行われ得る。２つ以上のワイヤの圧着、縒り合わせ、または両方は、スペーサがワイヤに付けられる間に、スペーサが付けられた後に、あるいは両方のときに、実行され得る。スペーサは、電気結線を形成するのに役立つことができる。配置するステップは、熱を加えると収縮する熱可縮外側層と熱を加えると流動するホットメルト接着剤を含む内側層とを含む２層本体を供給することを含み得る。１つ以上のシースは、ワイヤが可撓性基板に結合され、パッチが付けられ、加熱エレメントが作られ、あるいはそれらの組み合わせが行われる前または後に収縮され得る。上記から分かるように、この方法は、少なくとも２つのワイヤを不浸透性層の下で可撓性基板に接着固定することを含み得る。

ホットメルトまたは硬化ポリマシール材（例えば、シリコーンまたは他の任意のエラストマー）のような他の任意の絶縁性要素または材料を含む収縮耐水チューブまたは収縮チューブを、露出した電気絶縁されていない電気ヒータ結線上にまたはヒータ電気回路コンポーネントの結線（例えば、温度レギュレータまたはサーモスタット）上に付けることができる。収縮耐水チューブおよび／または収縮チューブは、十分で完全な電気回路が形成されてヒータの電気的に絶縁されていないコンポーネントの全てが周囲のエレメントおよび環境（例えば、水のような液体；塩水；コーヒー、茶、ソーダのようなこぼれた液体；固形材料（例えば、露出したワイヤ、車体などの導電性車両コンポーネント、ヒータの性能および／または安全に電気的に影響を及ぼし得る他のコンポーネント）；またはそれらの組み合わせ）に対して絶縁されるように、電気的に絶縁されていない回路コンポーネントに付される。

添付されている図１Ａ〜図７を参照すると、本教示をさらに具体的に説明するために、加熱エレメント１０が描かれている。図１は、可撓性基板１６（例えば、フリースなどの織物基板）上に抵抗性加熱ワイヤ１４を含む複数のハーネスワイヤ１２を有する加熱エレメント１０を示す。電気結線１８は、ハーネスワイヤ１２などの２つ以上のワイヤを抵抗性加熱ワイヤ１４に結合させる。温度センサ３０は、回路が完成するように対向するワイヤ１２に結合された２つのワイヤ１２を含む。

図１Ｂは、電気結線を囲んで電気結線を液体から保護する、ホットメルト接着剤（図示されていない）を中に含む熱収縮したシース２０を示す。シース２０は、ハーネスワイヤ１２および抵抗性加熱ワイヤ１４の両方ならびにそれらの間に形成された結線を囲む。シース２０は、温度センサ３０を結合させる２つのハーネスワイヤ１２の間にも結線を形成する。抵抗性加熱ワイヤ１３は、可撓性基板１６に結合され、加熱エレメント１０を形成する。

図２は、ハーネスワイヤ１２および抵抗性加熱ワイヤ１４を封入するホットメルト接着剤２２で充填されたシース２０の横断面図を示す。

図３は、封入された電気結線およびシース２０の上に重ねられてこれらを液体からさらに保護するように接着により結合されたパッチ２４を示す。パッチ２４は、可撓性基板１６に結合され、それらの間にハーネスワイヤ１２、抵抗性加熱ワイヤ１４、および温度センサ３０を挟む。

図４は、ハーネスワイヤ１２を抵抗性加熱ワイヤ１４に結合させるシース２０を示す。電気結線１８は、ハーネスワイヤ１２と抵抗性加熱ワイヤ１４とを電気的にも物理的にも結合させ、スペーサ２６がワイヤのうちの１つに取り付けられて、ハーネスワイヤ１２と抵抗性加熱ワイヤ１４との間にスペースを形成する。接着剤２２を伴う熱収縮したシース２０は、電気結線とハーネスワイヤ１２と抵抗性加熱ワイヤ１４とを囲んで、これらを液体から保護する。

図５〜図７は、シース２０と電気結線１８とをさらに示す。図５に示されているように、電気結線１８はハーネスワイヤ１２を抵抗性加熱ワイヤ１４に結合させる。中に接着剤２２を有する熱収縮したシース２０は、電気結線１８、ハーネスワイヤ１２、および抵抗性加熱ワイヤ１４を囲む。スペーサ２６がハーネスワイヤ１２と抵抗性加熱ワイヤ１４との間に配置され（しかし、スペーサは他のワイヤの間に配置されてもよい）、それらの間にギャップを生じさせて、ワイヤが接着剤２２と接触しないところのボイド２８を最小にすると同時に接着剤２２がワイヤを囲むことを可能にする。示されているように、１つのボイド２８はシース２０の入口の近くに存在し、１つのボイド２８は電気結線１８の近くに存在する。

図６は、接着剤２２がハーネスワイヤ１２と抵抗性加熱ワイヤ１４との間で流動することを可能にするべくスペーサ２６（図５を参照）がハーネスワイヤ１２と抵抗性加熱ワイヤ１４との間に十分なスペースを提供する結果としてハーネスワイヤ１２と抵抗性加熱ワイヤ１４とがそれぞれ熱収縮したシース２０内に接着剤２２により封入されることを示すために図５の６−６線に沿って取られた切口を示す。

図７は、ワイヤ１２間にスペースを提供するスペーサ２６と、ハーネスワイヤ１２および抵抗性加熱ワイヤ１４の外側の周りの接着剤２２との存在を示すべく図５の７−７線に沿って取られた切口を示す。

本教示に従って準備されたサンプルは、水に浸けられて１３．５ボルトの電圧と２．９ないし３．０アンペア（Ａ）の定常電流とにさらされても電流リークを示さない。電流リークは、もしあれば、水中に電流計（すなわち、好ましくは、わずかな量の電流も測定するミリアンペア電流計）のリード線を入れることによって検出可能であろう。下記の表１のデータは、長期間にわたる浸水試験から予期される結果を示す。

本明細書で使用されるとき、別様に述べられていなければ、本教示は、属（リスト）のどのメンバーもその属から除外され得ること；および／またはマーカッシュグルーピングのどのメンバーもそのグルーピングから除外され得ることをもくろんでいる。

別様に述べられていなければ、本明細書で列挙される数値は、もし低い方の値と高い方の値との間に少なくとも２単位の離隔距離があるならば低い方の値から上の方の値まで１単位刻みで全ての値を含む。例として、もし、コンポーネントの量、特性、あるいは例えば温度、圧力、時間などのプロセス変数の値が例えば１から９０まで、好ましくは２０から８０まで、より好ましくは３０から７０までであると述べられているならば、中間領域の値（例えば１５ないし８５、２２ないし６８、４３ないし５１、３０ないし３２など）はこの明細書の教示の範囲内にあるということが意図されている。同様に、個々の中間値も本教示の範囲内にある。１より小さい値については、１単位は適宜に０．０００１、０．００１、０．０１または０．１であると見なされる。これらは、特に意図されているものの単なる例に過ぎず、列挙されている最低値および最高値の間の数値の全てのあり得る組み合わせがこの出願で同様に明示的に述べられていると見なされるべきである。

別様に述べられていなければ、全ての範囲は両端と両端間の全ての数とを含む。範囲と関連しての「約（about）」または「ほぼ（approximately）」の使用は、その範囲の両端にも当てはまる。従って、「約２０ないし３０（about 20 to 30）」は、少なくとも明示された両端を含めて「約２０ないし約３０（about 20 to about 30）」を含むべく意図されている。

特許出願および公報を含む全ての論文および参考文献の開示内容は、あらゆる目的のために参照により組み込まれる。組み合わせを記述する「本質的に〜から成る（consisting essentiality of）」と言う用語は、特定されたエレメント、成分、コンポーネントまたはステップと、その組み合わせの基本的で新規な特性に実質的に影響を及ぼさないような他のエレメント、成分、コンポーネントまたはステップとを含むものとする。本明細書においてエレメント、成分、コンポーネントまたはステップの組み合わせを記述する「含む（comprising）（including）」と言う用語の使用も、それらのエレメント、成分、コンポーネントまたはステップから成るか、あるいは本質的に成る実施態様を意図している。

複数のエレメント、成分、コンポーネントまたはステップは、単一の統合エレメント、成分、コンポーネントまたはステップによって提供され得る。あるいは、単一の統合エレメント、成分、コンポーネントまたはステップを別々の複数のエレメント、成分、コンポーネントまたはステップに分割することができるであろう。エレメント、成分、コンポーネントまたはステップを記述する「１つ（a）（one）」という開示は、追加のエレメント、成分、コンポーネントまたはステップを除外するべく意図されてはいない。

上の記述は説明をするべく意図されているのであって限定をするべく意図されてはいないということが分かる。上の記述を読めば、当業者にとっては、提供された例以外の多くの実施態様および多くの応用例が明らかになるであろう。従って、本発明の範囲は、上の記述に関連して決定されるべきではなくて、添付されている請求項と、そのような請求項がそれに対して権利を与えられるところの同等物の全範囲とに関連して決定されるべきである。特許出願および公報を含む、全ての論文および参考文献の開示内容は、あらゆる目的のために参照により組み込まれる。本明細書に開示されている主題の何らかの側面を以下の請求項において省略していることは、そのような主題の権利を放棄したということではなく、発明者たちはそのような主題が開示された独創的主題の一部であると見なしていないのだと見なされるべきでもない。

Claims (15)

1. 改良された加熱エレメント（１０）であって、前記加熱エレメント（１０）は、
   ａ．電気的に絶縁されている抵抗性加熱ワイヤ（１４）と、
   ｂ．前記電気的に絶縁されている抵抗性ワイヤ（１４）を支持する可撓性基板（１６）と、
   ｃ．前記加熱エレメント（１０）の動作コンポーネントのための１つ以上の電気結線（１８）であって、互いに接合される少なくとも２つのワイヤ（１２）を含む、前記電気結線（１８）と、
   ｄ．前記１つ以上の電気結線（１８）に近づく前記少なくとも２つのワイヤ（１２）間の間隔を制御するスペーサ（２６）と、
   を含み、
   前記スペーサ（２６）を含む前記１つ以上の電気結線（１８）の少なくとも一部分は、収縮した熱可縮シース（２０）であって前記シース（２０）内に少なくとも１つのホットメルト接着剤塊を含む前記収縮した熱可縮シース（２０）内に、前記電気結線（１８）が流体浸透から絶縁されるように、封入される、改良された加熱エレメント。
2. 前記加熱エレメント（１０）は自動車用のシートヒータまたはハンドルヒータである請求項１に記載の加熱エレメント。
3. 前記少なくとも２つのワイヤ（１２）は、１つ以上の前記電気的に絶縁されている抵抗性加熱ワイヤ（１４）および１つ以上の電源ワイヤ、１つ以上の負熱係数端子、１つ以上のセンサワイヤ、１つ以上のサーモスタット端子、１つ以上の制御ワイヤ、１つ以上のサーモスタット端子、１つ以上の電力ワイヤ、負温度係数センサ、信号ワイヤ、サーモスタットワイヤ、信号ワイヤ、あるいはこれらの任意の組み合わせ、から選択される請求項１または２に記載の加熱エレメント。
4. 前記ホットメルト接着剤（２２）は約４５℃を上回る融解温度または軟化温度を有するものとして特徴づけられる請求項１〜３のいずれか一項に記載の加熱エレメント。
5. 前記シース（２０）は、ポリオレフィン、ネオプレン、ポリテトラフルオロエチレン、またはそれらの任意の組み合わせから選択された材料から作られる請求項１〜４のいずれか一項に記載の加熱エレメント。
6. 接着剤テープパッチ（２４）が前記電気結線（１８）を前記基板（１６）に密封する請求項１〜５のいずれか一項に記載の加熱エレメント。
7. 前記少なくとも２つのワイヤ（１２）は、実質的にその全長にわたって絶縁され、それらが互いに接合される前記電気結線（１８）において露出される請求項１〜６のいずれか一項に記載の加熱エレメント。
8. 前記基板（１６）および前記電気結線は液体不浸透性層で封入される請求項１〜７のいずれか一項に記載の加熱エレメント。
9. 前記液体不浸透性層は接着剤パッチである請求項８に記載の加熱エレメント。
10. 前記加熱エレメント（１０）には前記加熱エレメント全体の上に流体バリヤを形成する封入層が無い請求項１〜９のいずれか一項に記載の加熱エレメント。
11. 前記加熱エレメント（１０）は、流体が前記加熱エレメントに接触しても前記加熱エレメントが短絡せず、電流をリークさせず、あるいはその両方であるように、耐流体性である請求項１〜１０のいずれか一項に記載の加熱エレメント。
12. 加熱エレメント（１０）であって、
    ａ．１つ以上の加熱ワイヤ（１４）と、
    ｂ．１つ以上の温度レギュレータ（３０）と、
    ｃ．１つ以上のサーモスタット（３０）と、
    ｄ．１つ以上の電力ワイヤ（１２）、１つ以上のセンシングワイヤ（１２）、または両方と、であって、
    前記１つ以上の加熱ワイヤ；１つ以上の温度レギュレータ；前記１つ以上のサーモスタット；および１つ以上の電力ワイヤ、１つ以上のセンシングワイヤ、または両方は、各々、１つ以上の露出した電気的に絶縁されていないヒータ結線を含むことと、
    
    ｅ．前記１つ以上の露出した電気的に絶縁されていないヒータ結線のうちの２つ以上の間に配置された１つ以上のスペーサ（２６）と、
    ｆ．前記１つ以上の加熱ワイヤ、１つ以上の温度レギュレータ、および１つ以上のサーモスタットおよび／または１つ以上の電力ワイヤ、１つ以上のセンシングワイヤ、またはそれらの組み合わせのうちの２つ以上の間に電気的に絶縁された加熱結線が形成されるように前記１つ以上の露出した電気的に絶縁されていないヒータ結線および前記１つ以上のスペーサの各々の上に付された他の任意の絶縁性要素または材料を含む１つ以上の収縮耐水性チューブ又は収縮チューブ（２０）と、であって、
    前記１つ以上の露出した電気的に絶縁されていない加熱結線が生じると、前記加熱エレメントが前記周囲のエレメントおよび環境に対して絶縁されるように、十分で完全な電気回路が形成されることと、
    
    を含む加熱エレメント（１０）。
13. 前記スペーサを１つ以上のワイヤに取り付けて前記スペーサを前記適切な位置に配置するステップと、前記ワイヤ間に電気結線を形成するステップと、前記シース内に前記ホットメルト接着剤塊を伴う前記熱可縮シースを少なくとも２つのワイヤの電気結線上に置くステップと、前記シースが前記電気結線の周りに収縮して前記ホットメルト接着剤を前記電気結線の周りに流動させて（かつ任意に少なくとも部分的に前記電気結線に浸透させて）前記電気結線を封入するように、前記ホットメルト接着剤塊を伴う前記熱可縮シースを加熱するステップと、を含み、室温まで冷却すると前記電気結線は耐液性となる請求項１〜１２のいずれか一項に記載の加熱エレメントを製造する方法。
14. 前記置くステップは、熱を加えたことに応答して収縮する熱可縮外側層と前記熱を加えたことに応答して流動するホットメルト接着剤を含む内側層とを含む２層本体を供給することを含む請求項１２または１３に記載の方法。
15. 前記方法は、前記少なくとも２つのワイヤを前記可撓性基板に不浸透性層の下で接着により固定するステップと、前記シースが収縮し、前記接着剤が融解し、あるいはその両方が生じるように前記シースを加熱するステップとを含む請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の方法。

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