JP2020009763A - ヒータパネル及びヒータパネルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】改良された加熱パネル及び加熱パネルの製造方法を提供する。【解決手段】ヒータパネルがコアを含む。１対の誘電体層間に正温度係数（ＰＴＣ）ヒータ層を含むヒータ／誘電体層が、スタック状にコアに接合されている。衝撃層が、このスタックに接合され、衝撃層は、スタックに接合されている、衝撃吸収のための第１の副層、及び第１の副層に接合されている、耐切断性のための第２の副層を含む。第２の副層は、材料硬度が第１の副層の材料硬度よりも高い。【選択図】図１

Description

本開示は、加熱パネルに関し、より詳細には、たとえば航空機内における加熱フロアパネルに関する。

正温度係数（ＰＴＣ：ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）材料は、その温度が上昇するにつれて電気抵抗が増加する。ＰＴＣ材料は、温度に対するそれらの制限が固有であるので、航空機フロアを加熱する際に使用されるなど、パネルを加熱する際に有用である。航空機フロアパネル用の炭素系のＰＴＣヒータは、通常、パネルを構成する一連の層の中の一層として、ＰＴＣ系のインクを所望の加熱素子パターンでスクリーン印刷することによって製造される。スクリーン印刷には、スクリーンの準備が必要であり、過量のインクが、スクリーン印刷工程には必要であり、すなわち、実際にフロアパネルになるよりも多くのインクをこの工程に送り込まなくてはならない。工程に使用したインクの残りは、廃棄しなくてはならない
航空機フロアパネルは、性質上、鋭くも鈍くもある落下物から多種多様な衝撃を受ける。また、フロアパネルは、フロアパネルの設置及び維持の一部としてナイフによる切断に対して耐性がなければならない。衝撃とナイフによる切断との両方にフロアパネルが耐えられることは、頑丈なフロアパネルを得るために重要である。複合パネルにおいて使用される通常の表面層材料は、繰り返される、または高荷重の衝撃、ならびにナイフによる切断に一般には耐えることができない。

従来の技法は、それらの意図された目的を満たすと見なされてきた。しかしながら、改良された加熱パネル及びそれを製造するための方法の必要性は絶えず存在している。本開示は、この必要性に対する解決策を提供する。

ヒータパネルがコアを含む。１対の誘電体層間に正温度係数（ＰＴＣ）ヒータ層を含むヒータ／誘電体層が、スタック状にコアに接合されている。衝撃層が、このスタックに接合され、衝撃層は、スタックに接合されている、衝撃吸収のための第１の副層、及び第１の副層に接合されている、耐切断性のための第２の副層を含む。第２の副層は、材料硬度が第１の副層の材料硬度よりも高い。

コアは、ハニカム構造及び／または発泡材料のうちの少なくとも１つを含むことができる。第１の構造的仕上げ面が、コアの反対側でヒータ／誘電体層に接合され得る。第２の構造的仕上げ面は、第２の構造的仕上げ面がヒータ／誘電体層とはコアによって離間されるように、ヒータ／誘電体層の反対側でコアに接合され得る。第１の構造的仕上げ面及び第２の構造的仕上げ面はそれぞれ、樹脂を含浸させた炭素繊維を含むことができ、樹脂は、熱可塑性材料及び／または熱硬化性材料のうちの少なくとも１つを含む。

衝撃層の第１の副層は、熱可塑性プラスチック、エラストマー、及び／または樹脂のうちの少なくとも１つを含むことができる。衝撃層の第２の副層は、熱可塑性プラスチック、ガラス、及び／またはバリスティック繊維のうちの少なくとも１つを含むことができる。

ヒータパネルを製造する方法が、ヒータ／誘電体層をコアに接合して、スタックを形成することを含む。方法は、衝撃吸収のための第１の副層を耐切断性のための第２の副層に接合して、衝撃層を形成することを含む。方法は、衝撃層をスタックに接合することを含む。

方法は、第１の構造的仕上げ面をコアの反対側でヒータ／誘電体層に接合することを含むことができる。方法は、第２の構造的仕上げ面を、第２の構造的仕上げ面がヒータ／誘電体層とはコアによって離間されるように、ヒータ／誘電体層の反対側でコアに接合することを含むことができる。衝撃層をスタックに接合することは、衝撃層を第１の構造的仕上げ面に接合することを含むことができる。

本主題開示のシステム及び方法のこれらならびに他の特徴は、図面とともに解釈される好ましい実施形態の次の詳細な説明から当業者にはより容易に明らかになろう。

過度の実験なしに本主題開示のデバイス及び方法をどのように製造し、使用すべきであるかについて、本主題開示の属する当業者が容易に理解するように、その好ましい実施形態について、特定の図を参照して本明細書に詳細に後述する。

スタック状に接合されたヒータ／誘電体層及び衝撃層を示す、本開示により構築されたヒータパネルの一例示的実施形態の概略的横断面図である。 誘電体層を示す、図２のヒータ／誘電体層の概略的横断面図である。 ヒータ／誘電体層のヒータ素子パターンを示す、図１のヒータパネルの一部分の概略的平面図である。 衝撃層の副層を概略的に示す、図１のヒータパネルの一部分の概略的横断面図である。

次に、図面を参照し、ここでは、同様の参照数字が本主題開示の類似の構造的特徴または態様を識別する。説明及び例示の目的として、限定ではなく、本開示によるヒータパネルの一例示的実施形態の部分図が、図１に示され、全体的に参照文字１００によって指定されている。本開示によるヒータパネルの他の実施形態またはその態様は、説明するように図２〜図４に与えられる。本明細書に説明するシステム及び方法は、たとえば航空機のフロア、及び起伏のある表面を含む他の表面にヒータパネルを設置するのに使用され得る。

ヒータパネル１００は、コア１０２及びヒータ／誘電体層１０４を含む。図２に示されているように、ヒータ／誘電体層１０４は、１対の誘電体層１０８間に正温度係数（ＰＴＣ）ヒータ層１０６を含む組立体である。コア１０２は、ハニカム構造及び／または発泡材料のうちの少なくとも１つを含むことができる。

第１の構造的仕上げ面１１０が、ヒータ／誘電体層１０４に接合されているが、任意選択で、コア１０２のような第２のコアがヒータ／誘電体層１０４と第１の構造的仕上げ面１１０との間に含まれ得る。第２の構造的仕上げ面１１２は、第２の構造的仕上げ面１１２がヒータ／誘電体層１０４とはコア１０２によって離間されるように、ヒータ／誘電体層１０４の反対側でコア１０２に接合されている。第１の構造的仕上げ面１１０及び第２の構造的仕上げ面１１２はそれぞれ、樹脂を含浸した炭素繊維を含み、樹脂は、熱可塑性材料（ＰＥＥＫ、ＰＣ、ＰＰＳ、及びＰＥＩなど）及び／または熱硬化性材料（エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ビスマレイミド樹脂（ＢＭＩ）、及びベンゾキサジンなど）のうちの少なくとも１つを含む。

図３は、電流が一方の母線１１６から他方の母線１１８に流れる複数の冗長電気経路を有する、ＰＴＣヒータ層１０６の一例示的加熱素子パターンを示している。図２に示されているように、このヒータ素子パターンでは、誘電体層１０８が、ヒータ／誘電体層１０４の中で、互いに直接に接触する場所と、ＰＴＣヒータ層１０６の実際のヒータ素子が誘電体層１０８間に挟み込まれている他の場所とが存在する。図３に示されているヒータ素子パターンが例示にすぎず、他の任意の適切なパターンが本開示の範囲から逸脱することなく使用可能であることを当業者は容易に認識するであろう。

再度、図１を参照すると、衝撃層１１４は、コア１０２及びヒータ／誘電体層１０４を含むスタックに接合されている。衝撃層１１４は、ヒータ／誘電体層１０４の反対側で第１の構造的仕上げ面１１０に接合されている。図４に示されているように、衝撃層１１４は、スタックに接合されている、たとえば第１の構造的仕上げ面１１０に直接に接合されている、衝撃吸収のための第１の副層１２０、及び第１の副層１２０に接合されている、耐切断性のための第２の副層１２２を含む。第２の副層１２２は、材料硬度が第１の副層１２０の材料硬度よりも高い。衝撃層１１４の第１の副層１２０は、熱可塑性プラスチック、エラストマー、及び／または樹脂のうちの少なくとも１つを含むことができる。衝撃層１１４の第２の副層１２２は、熱可塑性プラスチック、ガラス、及び／またはバリスティック（ｂａｌｌｉｓｔｉｃ）繊維のうちの少なくとも１つを含むことができる。第１の副層１２０は、エネルギー散逸特性を有する衝撃吸収部である。衝撃吸収部は、高い伸長を伴う熱可塑性プラスチックなど、より軟質の材料で製造され得る。第２の副層１２２は、耐切断層である。耐切断層は、たとえば、ナイフの刃の力を鈍らせるために、硬質材料を含むことができる。

２つの副層１２０と１２２を含む複合衝撃層１１４により、２つの副層１２０と１２２の特性が組み合わせられる。２つの副層１２０と１２２の材料を取り合わせることは（２つの副層を別個の層として維持することとは対照的に）、一般には、所望の効果を生まず、それは、結果的に生じる取合せ材料の耐衝撃性と耐切断性との両方の態様に限界があるからである。この利点は、たとえばそれぞれの副層１２０及び１２２に２つの個別の材料を含む非対称性衝撃層１１４が、単一の材料よりも軽い重量で、同じレベルの耐衝撃性と耐切断性とを達成することができることである。

ヒータパネル、たとえばヒータパネル１００を製造する方法が、ヒータ／誘電体層、たとえばヒータ／誘電体層１０４をコア、たとえばコア１０２に接合して、スタックを形成することを含む。方法は、衝撃吸収のための第１の副層、たとえば副層１２０を耐切断性のための第２の副層、たとえば副層１２２に接合して、衝撃層、たとえば衝撃層１１４を形成することを含む。方法は、衝撃層をスタックに接合することを含む。

方法は、第１の構造的仕上げ面、たとえば第１の構造的仕上げ面１１０をコアの反対側でヒータ／誘電体層に接合することを含む。方法は、第２の構造的仕上げ面、たとえば第２の構造的仕上げ面１１２を、第２の構造的仕上げ面がヒータ／誘電体層とはコアによって離間されるように、ヒータ／誘電体層の反対側でコアに接合することを含む。方法は、衝撃層、たとえば衝撃層１１４をコアの反対側で第１の構造的仕上げ面に接合することを含む。

方法は、図３において符号が付された閉鎖層１２４をヒータ／誘電体層１０４に直接描画して、第２のコア１０３をそこに接合することを含むことができる。衝撃層１１４及び第２の構造的仕上げ面１１２などの他の層が、フィルム接着剤などを使用して必要に応じてヒータパネル１００のそれぞれの表面に接合されることができる。

衝撃層１１４は、衝撃とナイフによる切断との両方に耐えることができる非対称性表面層を形成する。この非対称性表面層は、２つの別個の部分、すなわち、第２の副層１２２を含む耐ナイフ切断性上側部と、第１の副層１２０を含む耐衝撃性下側部とからなる。この層形成の非対称性の性質は、スタックの中央に耐ナイフ切断層を含んでひずみを制限し得る対称性層と比較して、耐衝撃性を改良する下側衝撃部のひずみを最大限に高めることができる。閉鎖層１２４及びフィルム接着剤に加えて、またはその代わりに、ヒータパネル１００の各部をラミネート加工または接合して非対称性表面層を形成してもよく、またヒータパネル１００のパネル構造においてラミネート加工しても、接合しても、またはそのパネル構造と共硬化してもよいことを当業者は容易に認識するであろう。

上記に説明し、図面に示した本開示の方法及びシステムは、ＰＴＣインクの使用の削減、起伏のあるヒータパネルを製造できること、耐ナイフ切断性及び耐衝撃性の改良、より軽い重量、より長い耐用期間、及び頑丈性の改良を含む、従来のヒータパネルに対する優れた特性をヒータに提供する。本主題開示の装置及び方法については、好ましい実施形態に関して示し、説明しているが、変形形態及び／または修正形態が、本主題開示の範囲から逸脱することなくそれに対して作成され得ることは当業者なら容易に認識するであろう。

Claims (14)

1. コアと、
   １対の誘電体層間に正温度係数（ＰＴＣ）ヒータ層を含むヒータ／誘電体層であって、スタック状に前記コアに接合されている、前記ヒータ／誘電体層と、
   前記スタックに接合されている衝撃層であって、前記スタックに接合されている衝撃吸収のための第１の副層と、前記第１の副層に接合されている耐切断性のための第２の副層と、を含み、前記第２の副層は、材料硬度が前記第１の副層の材料硬度よりも高い、前記衝撃層と
   を備える、ヒータパネル。
2. 前記コアが、ハニカム構造及び／または発泡材料のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のヒータパネル。
3. 前記コアの反対側で前記ヒータ／誘電体層に接合されている第１の構造的仕上げ面と、
   前記ヒータ／誘電体層とは前記コアによって離間されるように、前記ヒータ／誘電体層の反対側で前記コアに接合されている、前記第２の構造的仕上げ面と
   をさらに備える、請求項１に記載のヒータパネル。
4. 前記第１の構造的仕上げ面及び前記第２の構造的仕上げ面がそれぞれ、樹脂を含浸させた炭素繊維を含み、前記樹脂が、熱可塑性材料及び／または熱硬化性材料のうちの少なくとも１つを含む、請求項３に記載のヒータパネル。
5. 前記衝撃層が、前記第１の構造的仕上げ面に接合されている、請求項３に記載のヒータパネル。
6. 前記衝撃層の前記第１の副層が、熱可塑性プラスチック、エラストマー、及び／または樹脂のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のヒータパネル。
7. 前記衝撃層の前記第２の副層が、熱可塑性プラスチック、ガラス、及び／またはバリスティック繊維のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のヒータパネル。
8. ヒータパネルの製造方法であって、
   ヒータ／誘電体層をコアに接合して、スタックを形成することと、
   衝撃吸収のための第１の副層を耐切断性のための第２の副層に接合して、衝撃層を形成することと、
   前記衝撃層を前記スタックに接合することと
   を含む、前記方法。
9. 前記コアが、ハニカム構造及び／または発泡材料のうちの少なくとも１つを含む、請求項８に記載の方法。
10. 第１の構造的仕上げ面を前記コアの反対側で前記ヒータ／誘電体層に接合することと、
    第２の構造的仕上げ面を、前記ヒータ／誘電体層とは前記コアによって離間されるように、前記ヒータ／誘電体層の反対側で前記コアに接合することと
    をさらに含む、請求項８に記載の方法。
11. 前記第１の構造的仕上げ面及び前記第２の構造的仕上げ面がそれぞれ、樹脂を含浸させた炭素繊維を含み、前記樹脂が、熱可塑性材料及び／または熱硬化性材料のうちの少なくとも１つを含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記衝撃層を前記スタックに接合することが、前記衝撃層を前記第１の構造的仕上げ面に接合することを含む、請求項１０に記載の方法。
13. 前記衝撃層の前記第１の副層が、熱可塑性プラスチック、エラストマー、及び／または樹脂のうちの少なくとも１つを含む、請求項８に記載の方法。
14. 前記衝撃層の前記第２の副層が、熱可塑性プラスチック、ガラス、及び／またはバリスティック繊維のうちの少なくとも１つを含む、請求項８に記載の方法。

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