JP2017149915A - 発熱部材の固定構造、及びヒータ - Google Patents

Abstract

【課題】 狭幅な箇所の中央にヒータ線を配置する際に好適であり、固定強度、温度分布の均一性に優れ、簡便な方法で得ることが可能なヒータ線の固定構造、及びこの固定構造を利用したヒータを提供することにある。【解決手段】 ヒータ線を両面粘着部材上に配置・固定する際に、ヒータ線の長さ方向に沿った折返し線で両面粘着部材を折返してヒータ線を覆うとともに、ヒータ線の両側に、両面粘着部材の粘着面同士が貼り合わされた領域を形成する。【選択図】図２

Description

本発明は、電子炊飯器、足温浴器、さらには洋式便器の便座などの加熱・保温用に使用される面状ヒータに適用できる、ヒータ線の固定構造に関する。

昨今は面状ヒータが組み込まれる機器本体の小型化が進み、これにともない、面状ヒータ自身にも外形寸法のさらなる縮小が要求されてきている。
この要求に応える面状ヒータの例が、特許文献１などに記載されている。
特許文献１の図４には、粘着シート上にヒータ線が配置され、その上部から金属箔が貼り付けられて貼り代部が設けられた面状ヒータにおいて、貼り代部の粘着テープをヒータ線の外縁部から内縁部に向かって折り返し、ヒータ線を覆って固定した面状ヒータが記載されている。

この特許文献１に記載された面状ヒータは、図１に示したような、粘着シート３上にヒータ線２を配置し、その上から金属箔３を貼り付けた従来の面状ヒータにおいて、幅方向を縮小する際にヒータ線２の左右に広がる貼り代部が狭くなると、金属箔３が剥がれやすくなり、ヒータ線２のはみ出しや位置ずれに繋がるという問題の解決を図ったものである。

しかしながら、特許文献１に記載された面状ヒータでは、金属箔の端面が離型紙に対して直交状態で接触しているに過ぎず、今度は金属箔が離型紙との接触面を起点として剥がれやすいという問題が存在する。
加えて、ヒータ線の頂部に力が掛かった場合、特に面状ヒータの縁部に向かってヒータ線の位置ずれが発生しやすく、ヒータ線の位置ずれは意図しない加熱分布の変化といった悪影響に繋がる。
この特許文献１に記載された面状ヒータが有する問題を解決する手段として、特許文献２に記載の面状ヒータが提案されている。

しかしながら、この特許文献２に記載された発明は、実施するにあたり、製造工程の複雑さ、材料費の増加といった問題が存在し、製造コストの面では必ずしも好ましいものではない。
特に、粘着シートを２枚使用する実施形態では、刳り抜き部分を設ける際に、刳り抜き部分の形状をした粘着シートを２枚廃棄することになり、粘着シートの材料費が掛かると共に、廃棄量も多い。

加えて、この特許文献１、２に記載された発明は、面状ヒータの縁部に沿ってヒータ線を配置する場合を意図した特許であり、面状ヒータにおいて部分的に狭幅となっている箇所の中央にヒータ線を配置したい場合には不向きな構造である。

特開２００７−３５３８５号公報 特開２００８−２８８００９号公報

本発明の課題は、狭幅な箇所の中央にヒータ線を配置する際に好適であり、固定強度、温度分布の均一性に優れ、簡便な方法で得ることが可能なヒータ線の固定構造、及びこの固定構造を利用したヒータを提供することにある。

本発明者らは、上記の課題を解決すべく種々検討を重ねた結果、ヒータ線を両面粘着部材上に配置・固定する際に、ヒータ線の長さ方向に沿った折返し線で両面粘着部材を折返してヒータ線を覆うとともに、ヒータ線の両側に、両面粘着部材の粘着面同士が貼り合わされた領域を形成することで、上記の課題を解決できることを見出した。

本発明は、長尺状の発熱部材（ヒータ線）を、第１粘着面と第２粘着面を有する両面粘着部材上に固定する固定構造であって、発熱部材は両面粘着部材の第１粘着面に固定されるとともに、両面粘着部材の第１端側が、発熱部材の長さ方向に沿った第１折返し線に沿って、発熱部材を覆うように第２端側に向かって折り返されることで第１折返し部が形成され、第１折返し部の第１端側と第２端側のそれぞれにおいて、第１の粘着面同士が貼り合わされた領域が存在することを特徴とする。

この固定構造に、熱伝導性部材を貼り付けることで、上記の課題を解決したヒータが得られる。

本発明によれば、発熱部材の両側に両面粘着部材の粘着面同士が貼り合わされた領域が存在するため、発熱部材が両面粘着部材上に強固に固定され、発熱部材の位置ずれや、位置ずれに伴う意図しない加熱分布の変化といった悪影響の発生が抑制できる。
加えて、第１折返し線の位置を調整することで、発熱部材を両面粘着部材の幅方向の任意の位置（端部を除く）に固定できるため、特に発熱部材を両面粘着部材の幅方向中心に配置する際に好ましく利用できる。
さらに、両面粘着部材を予め狭幅とする、あるいは発熱部材の固定完了後に両面粘着部材の不要な部分を除去することで、狭幅の固定構造、ヒータを得ることができる。

従来の面状ヒータを示す図である。 本発明の固定構造を示す図である。 本発明の固定構造の別の態様を示す図である。 本発明の固定構造の変形例である。 本発明の固定構造を適用した長尺状ヒータの一例である。 本発明の固定構造を適用した面状ヒータの一例である。 狭幅部分のほぼ全長に渡って本発明の固定構造を設ける場合の一例である。 狭幅部分へ部分的に本発明の固定構造を設ける場合の一例である。 狭幅部分のほぼ全長に渡って本発明の固定構造を設ける場合の別の例である。 本発明に使用する、発熱部材の一例である。

以下、本発明の特徴的構造を、図２を参照しながら説明する。
図２において、１は本発明の固定構造、２は長尺状の発熱部材（ヒータ線）、３は両面粘着部材、４は離型紙、５は熱伝導部材である
本発明で特徴的なことは、発熱部材２は両面粘着部材３の第１粘着面Ｓ１に固定されるとともに、両面粘着部材３の第１端側が、発熱部材２の長さ方向に沿った第１折返し線Ｌ１に沿って、発熱部材２を覆うように第２端側に向かって折り返されることで第１折返し部Ｆ１が形成され、第１折返し部Ｆ１の第１端側と第２端側のそれぞれにおいて、第１粘着面Ｓ１同士が貼り合わされた領域Ａ１、Ａ２が存在することである。

発熱部材２の第１端側と第２端側の両方に、第１粘着面Ｓ１同士が貼り合わされた領域Ａ１、Ａ２が存在することで、発熱部材２は両面粘着部材３に強固に固定される。
特に領域Ａ１、Ａ２における粘着面Ｓ１同士の貼り合わせ強度は、両面粘着部材３に対する発熱部材２の固定強度に対して高いため、発熱部材２の両面粘着部材３の幅方向への位置ずれが起きにくい。

発熱部材２を両面粘着部材３の幅方向のどの位置に置いて第１折返し部Ｆ１を形成するか、第１折返し線Ｌ１を発熱部材２からどれだけ離れた位置に設けるかは任意に設定できるため、発熱部材２を両面粘着部材３の幅方向の任意の位置（端部を除く）に固定でき、特に発熱部材２を両面粘着部材３の幅方向中心に配置する際に好ましく利用できる。

加えて、両面粘着部材３を予め狭幅とする、あるいは領域Ａ１、Ａ２を形成し、発熱部材２の固定が完了した後に、両面粘着部材３の不要な部分を除去することで、狭幅の固定構造を得ることができ、後述するように熱伝導性部材５を設けることで狭幅のヒータを得ることができる。

本発明の固定構造１は、特別な設備がなくとも得ることができるため、簡便かつ安価に強固な固定構造が得られるという点においても好適なものである。

以上述べた固定構造１の第１折返し部Ｆ１の第２粘着面Ｓ２に、熱伝導性部材５を貼り付けることで、ヒータを得ることができる。

本発明の固定構造１の幅方向の寸法は、発熱部材２の幅方向の寸法の２倍以上９倍以下の狭幅とすることができる。
発熱部材２の第１端側と第２端側の両方に、第１粘着面Ｓ１同士が貼り合わされた領域Ａ１、Ａ２を設けるには、固定構造１が完成した状態において、発熱部材２の幅方向の寸法の２倍の長さがあるのが好ましい。

また、本発明の固定構造１を採用せず、図１に示した従来のヒータにおいては、完成後の幅方向の寸法を、発熱部材２の幅方向の寸法の１０倍程度としないと、強度が不十分となるが、本発明の固定構造１によって、完成後の幅方向の寸法が発熱部材２の幅方向の寸法の９倍以下でも十分な強度を得ることができるため、狭幅のヒータを得る場合に好ましい構造である。

発熱部材２の幅方向の寸法は、発熱部材２が、後述する絶縁性芯材の上に抵抗線を巻き付けたものに、絶縁性弾性体を押出被覆した態様のヒータ線である場合、その外径が幅方向の寸法にあたる。

本発明において、発熱部材２をさらに強固に固定したい場合は、図３に示したように、第１折り返し部Ｆ１を形成して発熱部材２を固定した後、第２折返し部Ｆ２も形成して、発熱部材２を２重に固定すれば良い。
具体的には、両面粘着部材３の第２端側を、発熱部材２の長さ方向に沿った第２折返し線Ｌ２に沿って、第１折返し部Ｆ１を覆うように第１端側に向かって折り返して第２折返し部Ｆ２を形成し、第２折返し部Ｆ２の第１端側と第２端側のそれぞれにおいて、第１折返し部Ｆ１の第２粘着面Ｓ２に、第２折返し部Ｆ１の第１粘着面Ｓ１が貼り合わされた領域Ａ３、Ａ４を形成する。

この時、第２折返し部Ｆ２の第２端側において、第１粘着面Ｓ１同士が貼り合わされた領域Ａ５が存在するように、第２折返し部Ｆ２を設けても良い。

第２折返し部Ｆ２を形成する際は、第２折返し部Ｆ２の第２粘着面Ｓ２に熱伝導性部材５を貼り付けてヒータを得る。

本発明においては、発熱部材２の第１端側と第２端側の両方に、両面粘着部材の粘着面が貼り合わされた領域を設けることで、発熱部材２を強固に固定するため、本発明の変形例として、図４に示したように、第１の両面粘着部材３ａとは別に、第２の両面粘着部材３ｂを準備して、この２つの両面粘着部材３ａ、３ｂを用いて折返し部を設けずに発熱部材２を固定しても良い。

具体的には、発熱部材２を第１の両面粘着部材３ａの第１粘着面Ｓ１に固定し、発熱部材２を覆うように第２の両面粘着部材３ｂを設け、発熱部材２を第２の両面粘着部材３ｂの第２粘着面Ｓ’２に固定する。
発熱部材２の第１端側と第２端側のそれぞれにおいて、第１の両面粘着部材３ａの第１粘着面Ｓ１と、第２の両面粘着部材３ｂの第２粘着面Ｓ’２とを貼り合わせ、領域Ａ１、Ａ２し、固定構造１を得る。

このように得た固定構造１の、第２の両面粘着部材３ｂの第１粘着面Ｓ’１に熱伝導性部材５を貼り付けてヒータが完成する。

本発明に使用する長尺状の発熱部材２は、絶縁性芯材の上に抵抗線を巻き付けたものに、絶縁性弾性体を押出被覆した態様のヒータ線や、平角状の抵抗線に絶縁性弾性体を押出被覆した態様のヒータ線など、公知のヒータ線を適宜選択して使用すれば良い。
以下、絶縁性芯材の上に抵抗線を巻き付けたものに、絶縁性弾性体を押出被覆した態様のヒータ線を使用する際の、各材料について述べる。

絶縁性芯材の材料としては、ガラス芯、ガラス繊維（素線）を撚ったもの、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ゴム弾性芯などが使用でき、その中でも複数本のガラス繊維（素線）を撚ったガラス芯が特に好ましい。

抵抗線の材料としては、ニクロム線、銅ニッケル線、鉄クロム線などを適宜選択して使用すれば良い。抵抗線の寸法（径）は、必要な熱量に応じて適宜決められ、中でもφ０．０４〜φ０．２６のものが好適に用いられる。

絶縁弾性体の材質は、シリコーンゴム、フッ素樹脂、塩化ビニル樹脂などが好適に用いられ、特にコスト、耐熱性、加工性の点からシリコーンゴムが最も好ましく用いられる。

本発明に使用する両面粘着部材３は、市販の離型紙付き両面テープを適宜選択して使用すれば良いが、熱伝導を確保する観点から、離型紙を除く厚さが０．２ｍｍ以下のものを使用するのが好ましい。

本発明に使用する熱伝導性部材５は、厚さ０．１ｍｍ以下の金属箔を使用するのが好ましく、アルミニウム、銅など、熱伝導材料として一般的に使用されている金属を使用すれば良い。

本発明の固定構造１、及びヒータは、図５に示したような全体的に狭幅な長尺のテープ状ヒータ、あるいは、図６に示したような、局所的に狭幅部分を有する面状ヒータにおける、狭幅部分におけるヒータ線の固定構造といった態様で提供される。

特に図６に示したような局所的に狭幅部分を有し、かつ刳り抜き部７を有する面状ヒータを作成する際、図７、あるいは図８に示したように、本発明の固定構造１を設けたい部分に、第１の折返し部Ｆ１となる両面粘着部材３を残すよう刳り抜き部７を設けた後、第１折返し線Ｌ１にそって両面粘着部材３を折返し、固定構造１を形成するのが好ましい。このようにすることで、通常ならば廃棄される両面粘着部材３を利用して固定構造１を形成できるため、経済的であると共に、両面粘着部材３の廃棄量を減らすことができる。

図７は狭幅部分のほぼ全長に渡って固定構造１を設ける場合、図８は狭幅部分へ部分的に固定構造１を設ける場合の、両面粘着部材３の刳り抜き方である。
このように、所望する固定強度に応じて、狭幅部分への固定構造１の設け方を適宜調整しても良い。
第２折返し部Ｆ２も設けたい場合は、図９に示したようにヒータ線２を挟んだ反対側（第２端側）に、第２折返し部Ｆ２となる両面粘着部材３を残すよう、両面粘着部材３を形成すれば良い。図９では刳り抜き部７側の両面粘着部材３を第１の折返し部Ｆ１としているが、刳り抜き部７側の両面粘着部材３を第２折返し部Ｆ２としても良い。

本発明の実施例の１つとして、図５に示したようなテープ状ヒータを得る場合について説明する。

本実施例で用いる長尺状の発熱部材２は、図１０に示したような、ガラス芯（絶縁性芯材）にニクロム線（抵抗線）を横巻きしたものをシリコーンゴム（絶縁弾性体）にて押出被覆した形状を有する、φ２．２、電気容量１００Ｖ−１０Ｗ、抵抗値１０００Ω、ワット密度２８．５Ｗ／ｍのヒータ線とした。

両面粘着部材３として長さ３００ｍｍ、幅２０ｍｍ、厚さ０．１２ｍｍ、両面に厚さ０．０８ｍｍの離型紙４が設けられている両面テープを準備した。
第１粘着面Ｓ１側の離型紙４を剥がし、第２端側から５ｍｍの位置に、ヒータ線２を直線状に配置した。

両面テープ３の幅方向の中心、すなわち第１端から１０ｍｍの位置を第１折返し線Ｌ１として、ヒータ線２を覆うように両面テープ３の第１端側を第２端側に折返して第１折返し部Ｆ１を形成した。第１折返し部Ｆ１の第１端側と第２端側にはそれぞれ、ヒータ線２を挟んで、両面テープ３の第１粘着面Ｓ１同士が貼り合わされた領域Ａ１、Ａ２を形成した。

第１折返し部Ｆ１の第２粘着面Ｓ２に長さ３００ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚さ０．０５ｍｍのアルミ箔を貼り付け、本発明の固定構造１を利用した長さ３００ｍｍ、幅１０ｍｍのテープ状ヒータを得た。
なお、第２粘着面Ｓ２の離型紙４は、剥がしやすさの便宜を図って、図２に示したように、第１折返し線Ｌ１から第１端側に延出した状態で残した。

以上のように得られたテープ状ヒータは、ヒータ線の位置ずれが起きることなく、良好な温度分布の均一性が得られ、製造時の生産性も優れていた。

以上の例は、本発明の一例に過ぎず、本発明の思想の範囲内であれば、種々の変更及び応用が可能であることは言うまでもない。例えば、本発明の固定構造、及びヒータは、使用される箇所などに応じて、発熱部材の形状や厚み、大きさ、抵抗線の種類などを、適宜変更されて供されることは言うまでもなく、特許文献２に記載されたような、全体が略円形状の面状ヒータにも好適に利用できる。

１ 固定構造
２ 長尺状の発熱部材（ヒータ線）
３ 両面粘着部材
３ａ 第１の両面粘着部材
３ｂ 第２の両面粘着部材
４ 離型紙
５ 熱伝導部材
６ 接続コネクタ
７ 刳り抜き部分
Ｆ１ 第１折返し部
Ｆ２ 第２折返し部
Ｌ１ 第１折返し線
Ｌ２ 第２折返し線
Ｓ１、Ｓ’１ 第１粘着面
Ｓ２、Ｓ’２ 第２粘着面
Ａ１〜Ａ５ 粘着面の貼り合わせ領域

Claims (10)

1. 長尺状の発熱部材を、第１粘着面と第２粘着面を有する両面粘着部材上に固定する固定構造であって、
   該発熱部材は両面粘着部材の第１粘着面に固定されるとともに、
   該両面粘着部材の第１端側が、該発熱部材の長さ方向に沿った第１折返し線に沿って、該発熱部材を覆うように第２端側に向かって折り返されることで第１折返し部が形成され、該第１折返し部の第１端側と第２端側のそれぞれにおいて、該第１の粘着面同士が貼り合わされた領域が存在することを特徴とする、発熱部材の固定構造。
2. 該固定構造の幅方向の寸法が、該長尺状の発熱部材の幅方向の寸法の２倍以上９倍以下であることを特徴とする、請求項１に記載の固定構造。
3. 請求項１または２に記載の固定構造において、該第１折返し部の該第２粘着面に、熱伝導性部材を貼り付けて形成したヒータ。
4. 刳り抜き部と狭幅部分を有し、該狭幅部分の少なくとも一部に該固定構造が形成された請求項３に記載のヒータであって、該固定構造の該第１折返し部は、該刳り抜き部を形成する際に、該狭幅部分となる領域に沿うように残した該両面粘着部材を該第１折返し線に沿って折返して形成したことを特徴とするヒータ。
5. 該両面粘着部材の第２端側が、該発熱部材の長さ方向に沿った第２折返し線に沿って、該第１折返し部を覆うように第１端側に向かって折り返されることで第２折返し部が形成され、該第２折返し部の第１端側と第２端側のそれぞれにおいて、該第１折返し部の該第２粘着面に、該第２折返し部の該第１粘着面が貼り合わされた領域が存在することを特徴とする、請求項１または２に記載の発熱部材の固定構造。
6. 該第２折返し部の第２端側において、該第１の粘着面同士が貼り合わされた領域が存在することを特徴とする、請求項５に記載の発熱部材の固定構造。
7. 請求項５または６に記載の固定構造において、該第２折返し部の該第２粘着面に、熱伝導性部材を貼り付けて形成したヒータ。
8. 刳り抜き部と狭幅部分を有し、該狭幅部分の少なくとも一部に該固定構造が形成された請求項７に記載のヒータであって、該固定構造の該第１折返し部、あるいは該第２折返し部は、該刳り抜き部を形成する際に、該狭幅部分となる領域に沿うように残した該両面粘着部材を該第１折返し線、あるいは該第２折返し線に沿って折返して形成したことを特徴とするヒータ。
9. 長尺状の発熱部材を、第１粘着面と第２粘着面を有する第１の両面粘着部材上に固定する固定構造であって、
   該発熱部材は該第１の両面粘着部材の第１粘着面に固定されるとともに、
   該発熱部材を覆うように、第１粘着面と第２粘着面を有する第２の両面粘着部材が設けられ、該発熱部材は該第２の両面粘着部材の第２粘着面に固定され、
   該発熱部材の第１端側と第２端側のそれぞれにおいて、該第１の両面粘着部材の第１粘着面と該第２の両面粘着部材の第２粘着面とが貼り合わされた領域が存在することを特徴とする、発熱部材の固定構造。
10. 請求項９に記載の固定構造において、該第２の両面粘着部材の第１粘着面に、熱伝導性部材を貼り付けて形成したヒータ。
    

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